数控技术基础知识点总结材料

数字控制是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术，简称数控。

控制坐标运动来完成各种不同的空间曲面的加工，是数控的主要任务。

曲线加工时刀具的运动轨迹与理论上的曲线（包括直线）不吻合。

数控机床的工作工程：1、数控编程2、程序输入3、译码4、数据处理5、插补6、伺服控制与加工。

插补的任务就是通过插补计算程序，根据程序规定的进给要求，完成在轮廓起点和终点之间的中间点的坐标值计算，也即数据点的密化工作。

控制轴数：机床数控装置能够控制的坐标轴数，车床为2，铣床为3。

联动轴数：机床数控装置能够同时控制的坐标轴数目。平面曲面2.5，空间曲面3及以上。

定位精度：数控设备停止时实际到达的位置和你要求到达的位子误差。

重复定位精度：同一个位置两次定位过去产生的误差。通常重复定位精度比定位精度要高的多。

数控机床的优缺点：1、适应性强2、精度高，质量稳定3、生产效率高4、减轻疲劳强度，改善劳动条件5、有利于生产管理现代化6、使用、维护技术要求高。

数控加工过程中，数控系统要解决控制刀具或工件运动轨迹的问题，在数控机床中，刀具或工件能够移动的最小位移量称为数控机床的脉冲当量或最小分辨率。

计算出轮廓线上中间点位置坐标值的过程称为“插补”。基准脉冲插补：每个脉冲使各坐标轴仅产生一个脉冲当量，代表了刀具或工件的最小位移；脉冲的数量代表了刀具或工件移动的位移量；脉冲序列的频率代表了刀具或工件运动的速度。仅适用于一些由步进电机驱动的中等精度或中等速度要求的开环数控系统。

数据采样插补：这种插补方法的特点是数控装备产生的不是单个脉冲，而是标准二进制字。第一步粗插补，采用时间分割思想，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔，称为插补周期T。第二步为精插补，一般将粗插补运算称为插补，由软件完成，而精插补可由软件实现，也可由硬件实现。

逼近误差δ与进给速度F、插补周期T的平方成正比，与圆弧半径R成反比。

进给速度F 、圆弧半径R 一定的条件下，插补周期T 越短，逼近误差δ就越小，当δ给定及插补周期T 确定之后，可根据圆弧半径R 选择进给速度F ，以保证逼近误差δ不超过允许值。

弦线逼近：R FT R l l R R 8)(8)2()(22222==→=--δδ

割线逼近：R FT R l R l R R 16)(16)16()()(2

222

2==→=--+δδδ 当轮廓步长l 相等时，外差分弦的半径误差是接弦的一半 若令半径误差相等，则外差分弦的轮廓步长l 或角步距是接弦的√2.

数字积分法又称数字微分分析器法，是利用数字积分的原理，计算刀具沿坐标轴的位移，使刀具沿着所加工的轨迹运动。积分运算→累加和运算

DDA 直线插补的整个过程要经过n 2次累加才能到达直线的终点。n m 2=

DDA 直线插补的分析可知，判断终点是用累加次数N 为条件的，当累加寄存器的位数一旦选定，比如m 位，累加次数即为常数m N 2=了，而不管加工行程长短都需作N 次计算。这就造成行程长进给速度加快，行程短进给速度变慢，使之各程序段进给速度不均匀，其结果将影响进给表面质量和效

率。为此要进行速度均化处理。

直线插补的进给速度均化：直线的斜率不变，故对加工没有影响。

均化处理后，行程短的程序段，累加次数N减少得多，则进给速度提高得多；而行程长的程序段，累加次数N减少得少，则进给速度提高得较少。

数控系统的刀具补偿（简称刀补）即垂直于刀具轨迹的位移，用来修正刀具实际半径或直径与其程序规定的值之差。在轮廓加工过程中，由于刀具总是有一定的半径（如铣刀半径），刀具中心的运动轨迹与工件轮廓是不一致的。

取消刀具补偿时用G40表示；左刀具补偿用G41表示；右刀具补偿用G42表示。

B刀具半径补偿为基本的刀具半径补偿。轮廓尖角铣成小圆角造成误差，读一段算一段走一段没有预测。

C刀具半径补偿随着前后两段编程轨迹的连接方式不同，相应刀具中心的加工轨迹也会产生不同的转接形式，主要有以下几种：直线与直线；直线与圆弧；圆弧与圆弧。

根据两段程序轨迹的矢量夹角α和刀具补偿方向的不同，又有伸长型、缩短型和插入型几种转接过渡方式。

区别：1直线插补时，被积函数寄存器的数值为常用Xe和

Ye，而圆弧插补时，被积函数寄存器的数值Xi和Yi

2圆弧插补开始时，X坐标被积函数寄存器存入的是y坐标的初值。y坐标被积函数寄存器存入的是x坐标的初值

3在圆弧插补过程中，y方向发出的脉冲时，x方向被积函数寄存器容加“1”，x方向发出的脉冲时，y方向被积函数寄存器容减“1”

4每当积分函数累加器有溢出时，需要及时修正被积函数寄存器x，y值。因此被积函数寄存器存入的是瞬时值。

伺服系统是数控装置和机床的联系环节，是数控系统的重要组成。

功能：接受来自数控装置的指令来控制驱动机床的个运动部件，从而准确控制它们的速度和位置，达到加工出所需工件外形和尺寸。

由伺服电路、伺服驱动装置、机械传动机构及伺服进给运动执行部件组成。

伺服系统与一般机床的进给系统有本质上差别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置。

对伺服系统的基本要求：1、精度高2、快速响应3、调速围看4、低速大转矩5、惯量匹配6、过载能力强、负载

特性硬。

步进电动机的结构和工作原理

步进电动机的分类及基本结构。按力矩产生的原理，分为反应式和励磁式。

（1）、反应式步进电动机的转子中无绕组，由定子磁场对转子产生的感应电磁力矩实现步进运动。

（2）、励磁式步进电动机的定子和转子均有励磁绕组，由它们之间的电磁力矩实现步进运动。有的励磁式电动机转子无励磁绕组，是由永久磁铁制成的，转子有永久磁场。通常也把这种步进电动机称为混合式步进电动机。混合式步进电动机具有步距角小、有较高的启动和运行频率、消耗功小、效率高、不通电时有定位转矩、不能自由转动等特点。 步进电动机的工作原理：错齿角越小，所产生的步距角越小，步进精度越高。

对一相绕组一次通电的操作称为一拍，转一齿所需的拍数为工作拍数。

设步进电动机的转子齿数为N ，则它的齿距角为N z πθ2= 由于步进电机运行K 拍可使转子转动一个齿距角，所以每一拍的步距角s θ可以表示为：NK s π

θ2=