数控技术学习提纲机械资料

数控技术学习提纲第一章绪论学习提纲：1．掌握数控技术、数控机床和数控系统的概念数控技术（NC－Numerical Control）：通过数字化信息控制机械装置按照规定的轨迹和速度运行的技术。

数控机床（NC－Machine Tools）：数控系统（NC－System）：2．掌握数控机床的组成和部分的作用（简述数控机床有哪几个部分组成和每一部分的作用）（1）加工程序：相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等信息。

（2）数控装置(数控系统)：输入装置、信息处理系统、输出装置。

（3）伺服驱动装置：驱动装置和执行机构，测量反馈系统。

（4）机床主体：主运动系统和进给运动系统。

（5）其他辅助装置：气动、液压装置，排屑装置，冷却装置，润滑装置，回转工作台和数控分度头等。

3．掌握数控机床的各种分类方法按照机床的运动轨迹（加工控制方式）进行分类，数控机床分为哪几种？画简图说明（1）点位控制系统。

定位过程中不进行加工。

如：数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。

（2）直线控制系统。

刀具切削路径只沿着平行于某一坐标轴方向运动。

如：部分数控车床、数控铣床等。

（3）轮廓控制系统。

能够同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制。

如：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控加工中心等。

按照伺服系统类型进行分类，数控机床分为哪几种？画简图说明（1）开环伺服系统。

（2）半闭环伺服系统。

（3）闭环伺服系统。

按照工艺用途分类数控机床的分类。

（1）数控金属切削机床：如：数控车床、铣床、磨床与齿轮加工机床等。

（2）数控金属成型机床：如数控冲床、弯管机、裁剪机等。

（3）特种加工机床：如数控电火花切割机、火焰切割机、点焊机、激光加工机等。

（4）非加工设备：如三坐标测量机、自动绘图机、装配机、工业机器人等。

加工中心（一种带有自动换刀装置的数控机床）。

4．数控程序有哪些输入方法？（1）纸带输入方式。

（2）MDI手动数据输入方式。

（3）采用DNC直接数控输入方式。

5．熟悉数控机床的特点、发展现状和发展方向(与普通机床相比，数控机床有哪些特点)。

（1）加工精度高，质量稳定。

（2）复杂零件加工。

（3）生产效率高。

（4）对产品改型设计的适应性强。

（5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。

（6）监控功能强，具有故障诊断的能力。

等等。

6．普通数控机床和加工中心（Machining Center）的最大区别是什么？加工中心是一种带有自动换刀装置的数控机床，可以通过编程从刀库中自动换刀。

加工中心能实现工件在一次装夹后自动地完成多种工序的加工。

7．数控机床和数控系统的发展方向？（1）高速度、高精度化。

（2）开放式数控系统。

（3）智能化数控系统。

（4）复合化数控系统。

等等。

8．计算机集成制造系统（1）直接控制系统（DNC－Direct Numerical Control或Distributed Numerical Control）（2）柔性制造单元（FMC－Flexible Manufacturing Cell）（3）柔性制造系统（FMS－Flexible Manufacturing System）（4）计算机集成制造系统（CIMS－Computer Integrated Manufacturing System）第二章数控机床加工程序的编制1．数控编程有哪些方法？各有何优缺点？（1）手工编程(Manual Programming)适合对加工形状简单的零件进行编程，计算简单，程序少，经济、及时。

主要用于点定位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工。

（2）自动编程（Automatic Programming）APT（Automatic Programming Tool）：自动编程工具。

自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。

它包括数控语言编程和图形交互式编程。

主要用于复杂曲线和曲面的自动编程。

目前流行的能够进行自动编程的CAD/CAM软件：Pro_E、UG(Unigraphics)、MasterCAM、Cimatran、Delcam等。

2．掌握数控机床的各种坐标系。

（1）机床坐标系：在数控机床上加工零件，为了确定机床的运动方向和移动的距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫标准坐标系，也叫机床坐标系。

机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。

（2）工件坐标系（编程坐标系）：是编程时使用的坐标系，用来确定工件几何形体上各要素的位置。

工件零点的位置是任意的，它由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的。

掌握基本的数控编程准备指令、辅助指令和其它常用的功能指令。

主要掌握的准备功能G代码（指令）：（Preparatory Functions - G Codes）G00：快速定位（快速移动）；G01：直线插补；G02：顺时针圆弧插补；G03：逆时针圆弧插补。

G17：XOY坐标平面选择；G18：ZOX坐标平面选择；G19：YOZ坐标平面选择。

G40：半径补偿注销；G41：左半径补偿；G42：右半径补偿。

G54~G59：第1～6工件坐标系设置。

G90：绝对坐标编程；G91：相对坐标编程。

G92：工件坐标原点设置。

主要掌握的辅助功能M代码（指令）：（Miscellaneous Machine Functions - M Codes））M00：程序停止（暂停）M01：程序选择停止M02：程序结束M03：主轴顺时针旋；M04：主轴逆时针旋转；M05：主轴停止M06：自动换刀M08：冷却液打开；M09：冷却液关闭M30：程序结束并返回。

其它：尺寸字：(Dimension Words – X, Y, Z … Codes)。

◆X, Y, Z：直线轴(Linear axes)。

◆A, B, C：旋转轴(Rotary axes)。

◆U, V, W：平行于X, Y, Z轴的第二直线轴。

◆I, J, K：X, Y, Z轴的辅助尺寸◆R,Q：Z轴的辅助尺寸。

进给功能F指令：（Feed Rate – F Code）：mm/min 。

主轴转速功能S指令：（Spindle Speed – S Code）：r/min 。

刀具功能T指令：（Tool Changing – T Code）。

程序名（程序号）：”O***”、”%****”顺序号：N****3．掌握数控加工程序的手工编程（Manual Programming）方法。

4．了解数控加工程序的自动编程（Automatic Programming）方法。

第三章插补计算原理、刀具半径补偿与速度控制1．掌握插补的概念插补是一个数据密化的过程。

数控系统根据有限的坐标点（如起点、终点），采用一定的算法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，从而自动地对各坐标轴进行脉冲分配，完成整个线段的轨迹运行，使机床加工出所要求的轮廓曲线。

插补的分类：（1）脉冲增量插补：适用于开环控制。

该插补算法主要为各坐标轴进行脉冲分配计算。

特点是每次插补结束仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电动机。

脉冲增量插补在插补计算过程中不断向各个坐标发出相互协调的进给脉冲，驱动各坐标轴的电动机运动。

一个脉冲所产生的坐标轴位移量叫做脉冲当量δ，脉冲当量δ是脉冲分配的基本单位。

（2）数据采样插补：这类插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲，而是数字量。

插补运算分两步完成：◆ 粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入若干个点，即用若干条微小直线段来逼近给定曲线，每一微小直线段的长度L ∆都相等，且与给定进给速度有关。

粗插补在每一微小直线段的长度L ∆与进给速度F 和插补周期T 有关，即L ∆=F T 。

◆ 精插补，它是在粗插补算出的每一微小直线上再作“数据点的密化”工作，这一步相当于对直线的脉冲增量插补。

2．掌握逐点比较法插补的工作原理（主要是第一象限）。

偏差计算 → 偏差判别 → 坐标进给 → 终点判别直线插补：（详见书上例题） 圆弧插补：（详见书上例题）用逐点比较法进行直线和圆弧插补时的最大误差为一个脉冲当量δ。

3．掌握数据采样插补的基本原理数据采样插补是根据编程的进给速度，将轮廓曲线分割为插补采样周期的进给段——即轮廓步长。

在每一插补周期中，插补程序被调用一次，为下一周期计算出各坐标轴应该行进的增长段（而不是单个脉冲）x ∆或y ∆等，然后再计算出相应插补点（动点）位置的坐标值。

数据采样插补主要应用于闭环和半闭环的数控进给系统中。

在CNC 系统中，数据采样插补通常采用时间分割插补算法：是把加工一段直线或圆弧的整段时间分为许多相等的时间间隔，该时间间隔称为单位时间间隔，也即插补周期。

● 粗插补：计算下一个插补周期各坐标轴的进给量x ∆、y ∆或z ∆等。

● 精插补：相当于对直线的脉冲增量插补。

（1）时间分割直线插补：时间分割直线插补基本思想是在每一个插补周期内计算下一个插补周期内各个坐标轴的增量。

⎪⎩⎪⎨⎧∆=∆=∆x x y y l x e e αcos l 为一次插补的进给步长（TF l =）。

（2）数据采样插补圆弧插补：时间分割圆弧插补的基本思想是在满足精度要求的前提下，用弦或割线进给代替弧进给，用直线逼近圆弧。

即在每一个插补周期内计算下一个插补周期内各个坐标轴的增量。

4．掌握数控加工的刀具半径补偿的概念和执行过程。

刀具半径补偿的执行过程： （1）刀补建立：G41/G42 （2）刀补进行： （3）刀补撤销：G405．刀具半径补偿的概念和作用。

以在铣床上加工一个轮廓为例，画简图说明一下刀具半径补偿的过程。

在轮廓加工中，由于刀具总有一定的半径，刀具中心的运动轨迹并不等于所要加工零件的实际轮廓。

在进行外轮廓加工时，刀具中心需要偏移零件的外轮廓面一个半径值。

这种偏移称为刀具半径补偿。

利用数控机床的编程功能，在编程时，可以根据被加工轮廓的坐标值进行编程。

在加工过程中，数控系统会根据被加工轮廓和刀具半径自动进行补偿，计算出实际的刀具运行轨迹。

`6. 脉冲增量插补算法的进给速度控制常用的调速方法：数控系统通过控制发出脉冲的频率控制进给速度。

常用的方法有：软件延时法和中断控制法。

7. 数据采样插补算法的进给速度控制的调速方法：数据采样插补根据编程进给速度计算出一个插补周期内合成速度方向上的进给量。

100060⨯=FTKf s第四章 计算机数控系统（CNC 系统）1．数控系统的分类：（1）硬联接数控系统（硬线数控系统NC ）：硬联接数控系统是采用专用计算机组成的，其功能按固定逻辑制作在印刷线路板上，需要增加或改进其功能，需要重新制作线路板。

（2）软联接数控系统（软线数控系统CNC 或MNC ）：软联接数控系统采用通用计算机或在微机加上接口电路组成的数控系统。