机床数控原理复习资料

机床数控原理复习资料

第一章数控系统概述

1.数控技术：简称数控（NｕmericａｌＣontroｌ)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制

的一种方法;也可称为计算机数字控制（Compuｔeriｚed NuｍericaｌControｌ，CNC)

2.数控系统:用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体；

3.数控机床：采用数控技术进行控制的机床；

4.数控机床的坐标系确定，首先确定Z轴，再确定Ｘ轴,最后按照笛卡尔直角坐标系判定Y轴

5.数控系统最基本的组成包括：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动三部分。

6.输入/输出装置是进行数控加工活运动控制程序加工与控制数据、机床参数以及坐标位置、检测开关等

数据的输入、输出

7.数控装置：是数控系统的核心。通过输入输出装置输入的数据,通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译

运算和处理,并输出各种信息和指令,以控制机床的各个部分进行规定的动作

8.伺服驱动:用来接受数控装置发出的指令经功率放大后,严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件,已

加工处符合图样的要求的零件。

9.数控机床的类型：

①工艺用途分:金属切削机床数控系统、金属成型类机床数控系统、特种加工类机床数控系统;

②按控制运动的方式分:点位控制数控系统、点位直线控制数控系统、轮廓控制数控系统;

③按伺服控制方式分:开环控制数控系统,半闭环控制数控系统、闭环控制数控系统

10.特点和适用情况:

C系统的特点：①灵活性；②通用性；③可靠性；④数控功能多样性；⑤使用维修方便;⑥易于实现机

电一体化。

12.CＮＣ系统的功能：控制功能、准备功能、插补功能、固定循环加工性能、进给功能、主轴功能、辅助

功能、刀具功能和第二辅助功能、补偿功能、字符图形显示功能、自诊断功能、通信功能、人机对话编程功能

13.准备功能字：G,用于指令机床或控制系统做某种功能的操作，为数控系统的插补运算做好准备。

14.尺寸字功能:即尺寸指令;主要用来指令机床的刀具运动到达的坐标位置。第一组XYZUVWＰQR,主要用来

指令到达点坐标或距离;第二组ＡBCDE主要用来指令到达点的角度坐标;第三组是ＩJK主要用来指令零件圆弧轮廓圆心点的坐标尺寸

15.进给功能字：F,功能是指令切削的进给速度；

16.主轴转速功能字:S；主要来指定主轴转速或速度,单位RＰM或ｍm/miｎ

17.刀具功能字:Ｔ;用来选择刀具

18.辅助功能字：M;用来指令数控机床的辅助动作及其状态。

第二章数控系统的插补与刀具补偿原理

1.插补是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线型的要求，在已知数据点之间插入中间点的

方法。

2.插补运算类型：①基准脉冲插补(数字脉冲乘法器插补法、逐点比较法、数字积分法、矢量判断法、比较积分法、最小偏差法、

目标点跟踪法、直接函数法、单步跟踪法、加密判别和双判别法);②数据采样插补(直接函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分圆弧插补法、圆弧双数字积分插补法、角度逼近圆弧插补法、ＩTＭ法）；

3.刀具补偿分为两种,刀具长度补偿;刀具半径补偿；刀具补偿指令：G43,正补偿；G4４负补偿

4.刀具半径补偿作用：①根据刀补指令，数控机床可自动进行刀具半径补偿；②当刀具有少量磨损时，只

需要对刀补参数做适当的修改即可；③在进行粗加工时运用刀具半径补偿,无需修改刀具尺寸或建模尺寸而重新生成新的程序,只需在数控机床上对刀补参数做适当的修改即可。

5.逐点比较插补的步骤：①差别判别:判别刀具当前的位置与实际轮廓的偏离情况,决定刀具的走向;②进给

控制:根据判定结果,控制刀具进给，向给定的轮廓逼近，减少偏差；③新偏差计算:进给后产生新的位移变差,进一步计算,为下一次偏差判别做准备;④终点判别：判定刀具是否到达预设的轮廓终点，如果没有,继续差别判断，如果已经到达,插补完成。

6.第一象限直线插补原理：

如图第一象限直线段插补,用户给出起点和终点坐标，令起点坐标为坐标原点,终点为P e（x e,y e）,插补点Pi的坐标为（xｉ,ｙi)(i＝1,２，３）:

①差别判断：直线OＰｅ,OＰi与x轴的夹角分别为αe，αi，则：

ｔａｎαe=yｅ／x e tanαi=ｙi/x i

若插补点P1(ｘi,ｙi)恰在直线上,则:

tａnαｅ= tanαｉfｉ= ｙi xｅ-x i yｅ=0

若插补点P1（ｘi，y i)恰在直线上方,则:

tanαｅ> taｎαｉf i = y i x e -x iｙe>0

若插补点P１(x i,y i）恰在直线下方，则:

tanαe

综上所述,令偏差函数ｆi = ｙi x e－x i yｅ则有

f i=0，则插补点（x i，y i）恰在线上；

ｆi＞0,则插补点（x i，ｙｉ）恰在线上方;

ｆｉ<0，则插补点(x i，y i)恰在线下方；

②进给控制:

当ｆi≥０时，向﹢x方向进给一步;

当f i<0时,向﹢y方向进给一步;

③

如果向﹢x向进给一步,则

fｉ+1＝y i+1x e－xｉ+1 yｅ= y i xｅ–(xｉ+1)y e=ｆｉ－ｙe

同理,如果向﹢y向进给一步,则

fｉ+1= y i＋１x e -x i＋1ｙe=(y i＋1)x e–x i yｅ= ｆi+y e

④终点判别：

单向计数,取ｘe和yｅ中较大的作为计数长度;

双向计数,将ｘe和ｙe的长度相加作为计数长度;

分别计数,即计x又计y,直到x减到0，y也减到0,停止插补。

逐点比较法直线插补实例：