数控原理与系统(复习总结)

机床参考点：（电气原点）R是机床制造厂在机床上设置的，通过末端行程开关粗测定，又用测量系统精测定的一个固定点，通常位于工作台运行范围的一个角上。

工件零点：（编程原点）W是编程人员在编写数控加工程序时，为定义工件尺寸，在工件上选择的坐标原点。

刀架相关点：C是机床制造厂在刀架上设置的一个位置点，当机床回参考点运行后，它与机床参考点R相重合。3、机床数控系统分类：根据运动轨迹：可分为点位系统，直线系统和轮廓系统三大类。根据伺服系统：可分为开环系统,全闭环系统和半闭环系统三大类。

4、准备功能（G功能）、进给功能（F功能）、主轴转速功能（S功能）、辅助功能（M功能）、刀具补偿功能（T功能）等。G00 点定位（快速进给）G01 直线插补（切削进给）G02 顺圆插补G03 逆圆插补G06 抛物线插补G33 等螺距螺纹切削G34 增螺距螺纹切削G35 减螺距螺纹切削G04 暂停M00 程序停止（主轴，冷却液停）M01 计划停止（需按钮操作确认才执行）M02 程序结束M03 主轴顺时针方向旋转M04 主轴逆时针方向旋转

5、刀具补偿：分为长度补偿和刀具半径补偿。补偿目的：在于简化数控加工程序的编制。

基本原理：根据被加工零件的几何形状以及道具参数，在刀具的长度方向或半径方向计算其补偿量，并在轮廓转接处作相应的过渡处理，从而避免了加工过程中的刀具干涉，改善尖角加工的工艺性。

7、数据采样法又称“时间分割法”，是一种典型的二级插补计算方法，即粗插补与精插补。

粗插补：获取微小直线段的过程。精插补：将小直线段进一步密化的过程。

8：比较积分法：是一种融合了逐点比较法和数字积分法各自优点的一种比较理想的插补计算方法，具有插补精确度高，运算简单，调整方便，容易实现多轴联动，可插补各种函数等特点。9：样条插补法：主要用于复杂轮廓或列表轮廓的插补，并且一般采用三次样条函数来拟合列表曲线轮廓。10、逐点比较法：基本原理是，在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具沿着坐标轴向减小偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。11、脉冲当量：每个单位脉冲对应的坐标轴位移量。12、数控系统位置控制的任务是：准确控制数控机床各坐标轴的位置。半闭环与全闭环位置控制的基本原理相同，其控制是由数控系统中的计算机来完成的。

13、闭环位置控制：安装在工作台上的位置传感器（在半闭环中为安装在电动机轴上的角度传感器）将机械位移转换为数字脉冲，该脉冲送至数控装置的位置测量接口，由计数器进行计数。计算机以固定的时间周期对该反馈值进行采样，将采样值与插补程序所输出的结果进行比较，得到位置误差。该误差经软件增益放大，输出给数模转换器(D/A),从而为伺服装置提供控制电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。如果插补程序不断地有进给量产生，工作台就不断地跟随该进给量运动，只有在位置误差为零时，工作台才停止在要求的位置上。

14、变增益位置控制策略：1) K1即为进给切削运动时所使用的增益值，一般要尽可能地时期高一些，以减小跟随误差。2）K2为快速定位G00所使用的增益。3）Eb 为变增益转折点。4）Vm 为最小模拟电压输出值。

15简述开环、半闭环、闭环伺服系统的结构及优点：主要从三方面比较：

1、工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。合闭环控制系统不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。

2、结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。闭环系统具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。

3、稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。

16、步进电动机特点：1）采用交流伺服控制原理，在控制上增加了全数字式电流反馈控制，三相正弦电流驱动输出，电动机低速运行平稳，无共振区，噪声小。2）具有细分，半流，掉电相位记忆等功能，最大可达到10000细分，即相应最小步距角为0.036°。3）驱动器功放级直接220V交流输入，直流电压可达325V，因此高速运转时仍然具有较高的输出转矩。4）具有短路，过电压，欠电压，过热等完善的保护功能。

17、数控机床对主轴控制要求：有较宽的调速范围；能进行无级调速；恒功率范围要宽；具有四象限驱动能力；准停控制功能；旋转进给轴的控制功能。

18、主轴准停的作用是什么？如何用机械方式实现？主轴准停功能：即当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必须的功能。机械准停：V形槽方式，凸轮方式。电气准停：磁传感器方式、脉冲编码器方式、数控系统方式。

19、内置型PLC：是指PLC内含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集于一体，PLC的硬件和软件都被作为CNC系统的基本功能统一设计，并且其性能指标也有CNC系统来确定

独立型PLC：实际上也就是一个通用型PLC，它完全独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件，能够独立完成CNC系统所要求的控制任务。两者有什么显著特点？

20、数控机床中M、S、T功能的实现是由数控装置、PLC、伺服系统、机床本体等单元共同完成的。其中，M功能主

机床参考点：（电气原点）R是机床制造厂在机床上设置的，通过末端行程开关粗测定，又用测量系统精测定的一个固定点，通常位于工作台运行范围的一个角上。

工件零点：（编程原点）W是编程人员在编写数控加工程序时，为定义工件尺寸，在工件上选择的坐标原点。

刀架相关点：C是机床制造厂在刀架上设置的一个位置点，当机床回参考点运行后，它与机床参考点R相重合。3、机床数控系统分类：根据运动轨迹：可分为点位系统，直线系统和轮廓系统三大类。根据伺服系统：可分为开环系统,全闭环系统和半闭环系统三大类。

4、准备功能（G功能）、进给功能（F功能）、主轴转速功能（S功能）、辅助功能（M功能）、刀具补偿功能（T功能）等。G00 点定位（快速进给）G01 直线插补（切削进给）G02 顺圆插补G03 逆圆插补G06 抛物线插补G33 等螺距螺纹切削G34 增螺距螺纹切削G35 减螺距螺纹切削G04 暂停M00 程序停止（主轴，冷却液停）M01 计划停止（需按钮操作确认才执行）M02 程序结束M03 主轴顺时针方向旋转M04 主轴逆时针方向旋转

5、刀具补偿：分为长度补偿和刀具半径补偿。补偿目的：在于简化数控加工程序的编制。

基本原理：根据被加工零件的几何形状以及道具参数，在刀具的长度方向或半径方向计算其补偿量，并在轮廓转接处作相应的过渡处理，从而避免了加工过程中的刀具干涉，改善尖角加工的工艺性。

7、数据采样法又称“时间分割法”，是一种典型的二级插补计算方法，即粗插补与精插补。

粗插补：获取微小直线段的过程。精插补：将小直线段进一步密化的过程。

8：比较积分法：是一种融合了逐点比较法和数字积分法各自优点的一种比较理想的插补计算方法，具有插补精确度高，运算简单，调整方便，容易实现多轴联动，可插补各种函数等特点。9：样条插补法：主要用于复杂轮廓或列表轮廓的插补，并且一般采用三次样条函数来拟合列表曲线轮廓。10、逐点比较法：基本原理是，在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具沿着坐标轴向减小偏差的方向进给，且只有一个方向的进给。11、脉冲当量：每个单位脉冲对应的坐标轴位移量。12、数控系统位置控制的任务是：准确控制数控机床各坐标轴的位置。半闭环与全闭环位置控制的基本原理相同，其控制是由数控系统中的计算机来完成的。

13、闭环位置控制：安装在工作台上的位置传感器（在半闭环中为安装在电动机轴上的角度传感器）将机械位移转换为数字脉冲，该脉冲送至数控装置的位置测量接口，由计数器进行计数。计算机以固定的时间周期对该反馈值进行采样，将采样值与插补程序所输出的结果进行比较，得到位置误差。该误差经软件增益放大，输出给数模转换器(D/A),从而为伺服装置提供控制电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。如果插补程序不断地有进给量产生，工作台就不断地跟随该进给量运动，只有在位置误差为零时，工作台才停止在要求的位置上。

14、变增益位置控制策略：1) K1即为进给切削运动时所使用的增益值，一般要尽可能地时期高一些，以减小跟随误差。2）K2为快速定位G00所使用的增益。3）Eb 为变增益转折点。4）Vm 为最小模拟电压输出值。

15简述开环、半闭环、闭环伺服系统的结构及优点：主要从三方面比较：

1、工作原理：开环控制系统不能检测误差，也不能校正误差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。合闭环控制系统不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。控制精度和抑制干扰的性能都比较差，而且对系统参数的变动很敏感。因此，一般仅用于可以不考虑外界影响，或惯性小，或精度要求不高的一些场合。

2、结构组成：开环系统没有检测设备，组成简单，但选用的元器件要严格保证质量要求。闭环系统具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。

3、稳定性：开环控制系统的稳定性比较容易解决。闭环系统中反馈回路的引入增加了系统的复杂性。

16、步进电动机特点：1）采用交流伺服控制原理，在控制上增加了全数字式电流反馈控制，三相正弦电流驱动输出，电动机低速运行平稳，无共振区，噪声小。2）具有细分，半流，掉电相位记忆等功能，最大可达到10000细分，即相应最小步距角为0.036°。3）驱动器功放级直接220V交流输入，直流电压可达325V，因此高速运转时仍然具有较高的输出转矩。4）具有短路，过电压，欠电压，过热等完善的保护功能。

17、数控机床对主轴控制要求：有较宽的调速范围；能进行无级调速；恒功率范围要宽；具有四象限驱动能力；准停控制功能；旋转进给轴的控制功能。

18、主轴准停的作用是什么？如何用机械方式实现？主轴准停功能：即当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必须的功能。机械准停：V形槽方式，凸轮方式。电气准停：磁传感器方式、脉冲编码器方式、数控系统方式。

19、内置型PLC：是指PLC内含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集于一体，PLC的硬件和软件都被作为CNC系统的基本功能统一设计，并且其性能指标也有CNC系统来确定

独立型PLC：实际上也就是一个通用型PLC，它完全独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件，能够独立完成CNC系统所要求的控制任务。两者有什么显著特点？

20、数控机床中M、S、T功能的实现是由数控装置、PLC、伺服系统、机床本体等单元共同完成的。其中，M功能主