30455數(shù)控機床考點復習整理

1、第一章緒論考核知識點與考核要求一. 機床數(shù)控技術的基本概念識記：數(shù)控機床的工作流程：1. 數(shù)控加工程序的編制（根據零件的圖樣規(guī)定的零件的形狀、尺寸、材料、技術要求確定 零件的工藝過程、工藝參數(shù)、幾何參數(shù)，然后根據規(guī)定的代碼和程序格式編程）2. 輸入（把零件程序、控制參數(shù)、補償數(shù)據輸入到數(shù)控裝置中去，工作方式：邊加工變輸 入、一次性將整個零件程序輸入）3. 譯碼4. 刀具補償（作用：把零件輪廓軌跡換成刀具中心軌跡運動，加工所要求的零件輪廓。包 括：刀具半徑補償&刀具長度補償）5. 插補（作用：控制加工運動，使刀具相對于工件做出符合零件輪廓軌跡的相對運動，只 有輔助功能完成后才允許插補）6

2、. 位置控制和機床加工（在每個采樣周期內，將插補計算出的指令位置與實際反饋位置相 比較，用其差值控制伺服電機，使運動部件帶動工具相對于工件進行加工）理解：數(shù)字控制以及數(shù)控技術的概念。1. 數(shù)字控制：利用數(shù)字化的信息對機床的運動及加工過程進行控制的一種方法。用數(shù)控技 術實施加工控制的機床稱為數(shù)控機床2. 數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅動、進給裝置二、數(shù)控機床的組成和分類識記：數(shù)控機床的各組成：數(shù)值控制機床的工作母機總稱1. 輸入輸出設備（實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據的輸入以及顯示、存儲和打?。?. 數(shù)控裝置 <機床控制器 > （接受來自輸入設備的程序和數(shù)據，并按輸入信息要求

3、完成數(shù)值計算、邏輯判斷和輸入輸出控制功能），機床控制器的作用：實現(xiàn)對機床輔助功能M、主軸功能S、刀具功能T的控制。補償包括：刀具半徑補償、刀具長度補償、傳動間隙 補償、螺距誤差補償3. 伺服系統(tǒng)（接受數(shù)控裝置的命令，驅動機床執(zhí)行機構運動的驅動部件）4. 測量反饋裝置（檢測速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置構成閉環(huán)控制系統(tǒng)）5. 機床本體（用于完成各種切削加工的機械部分）理解：a）點位控制數(shù)控機床指刀具從某一位置移到下一個位置的過程中，不考慮其運動軌跡，只要求刀具最終能準確地到達目標位置。有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床b）直線控制數(shù)控機床不僅要保證點與點之間的準確位定位，而且要控制兩相關點之間的

4、位移速度和路線。有.簡易數(shù)控車床、簡易數(shù)控銃床，一般有 23個可控制軸，但同時可控制的只有一軸。c）輪廓控制數(shù)控機床能同時控制兩個及以上的軸，對.位置和速度進行嚴格的不間斷控制。具有直線圓弧插補功能、刀具補償功能等，有數(shù)控車床、車削中心、加工中心d）開環(huán)控制數(shù)控機床（用于經濟型中小型數(shù)控機床）這類機床不帶.有位置檢測裝置，.數(shù)控裝置將零件程序處理后，輸出.數(shù)字指令信號給伺服系統(tǒng)，驅動機床運動。指令信號流時單向的e）閉環(huán)控制數(shù)控機床。（用于精度要求很高數(shù)控銃床、超精車床、超精銃床）這類機床帶有檢測裝置.，隨時接受在工作自斷測得的實際位.置反饋信號，將其與數(shù)控裝置發(fā)來的指令信號向比較，.由其差值控

5、制進給軸運動.，直到差值為.0 ,進給軸停止運動。 閉環(huán)控制可以消除包括工作臺傳動鏈在內的誤差，從而定位精度高，速度調節(jié)塊，但由 于工作臺慣量大，給系統(tǒng)的設計和調整帶來很大的困難f）半閉環(huán)控制數(shù)控機床其與閉環(huán)控制的數(shù)控機床的區(qū)別在于檢測的反饋信號不是來自工作臺 應用：用框圖描述數(shù)控機床的組成及各部分之間的控制關系。三、數(shù)控機床的特點及適用范圍m-amr-mmru u rtrnr 1 _sr1_-j理解：數(shù)控機床的特點：1. 加工零件的適應性強，靈活性好（能完成普通機床難以勝任，或根本不能加工出來的復 雜型面的零件）2. 加工精度高，產品質量穩(wěn)定（按照預定的程序自動加工，不受人為因素的影響，精度

6、由 機床保證）3. 生產率高（數(shù)控機床能合理選用切削用量，機加工時間短）4. 減少工人勞動強度（能自動換刀、開關切削液、自動變速，大部分操作無需人工）5. 生產管理水平提高應用：數(shù)控機床的適用范圍：當零件不太復雜，生產批量較小時，宜采用通用機床；當生產批量較大時，宜采用專用機床;當零件復雜程度較高時，宜采用數(shù)控機床本章重點、難點數(shù)控機床的組成、特點和分類。第二章數(shù)控加工編程基礎考核知識點與考核要求一、數(shù)控加工編程的基本概念和編程的內容識記：1. 數(shù)控編程的概念將零件圖樣到制成控制介質的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程2. 數(shù)控編程的方法手工編程：用人工完成程序編制的全部工作。幾何形

7、狀簡單的零件、數(shù)值計算簡單，程序段不多自動編程：程序大部分或全部由計算機來完成理解：數(shù)控編程的內容和步 1. 確定工藝過程2. 數(shù)值計算（按已確定的加工路線和允許的零件加工誤差，計算出所需的輸入數(shù)控裝置的數(shù)據數(shù)據，主要內容：在規(guī)定的坐標系內計算零件的輪廓和刀具運動的軌跡坐標值。）3. 編寫零件加工程序單4. 制備控制介質（把編制好的程序單上內容記錄在控制介質上作為數(shù)控裝置的輸入信息）5. 程序校驗和蝕切削（程序單和制備好的控制介質必須經過校驗和試切削，才能用于正式 加工）應用：認識工藝對于編程人員的重要性編程人員要根據圖樣進行工藝分析，然后選擇加工方案， 確定加工順序、加工路線、裝卡方式、刀具

8、、工裝以及切削用量等工藝參數(shù)，綜合考慮所用數(shù)控機床的指令功能，充分發(fā)揮數(shù) 控機床的效能二、編程的基礎知識識記:1. 數(shù)控加工程序的結構完整的零件加工程序由程序號和若干個程序段組成，每個程序段由若干個指令字組成，每個指令字由字母、數(shù)字、符號組成。00600，O為程序號地址碼，0600程序的編號。2. 控制介質及代碼的概念。1）載有數(shù)控機床加工所用全部信息的介質，稱為控制介質2）代碼：功能代碼描述了程序段的各種操作和運動特征，是程序段的重要組成部分理解：1. 數(shù)控程序段的格式指一個程序段中字的排列順序和表達方式。廣泛采用的是字地址程序段格式，這種格式的程序段長短、字數(shù)、字長都是可變的，字的排列順序

9、沒有要求，其程序簡短、直觀、可讀性強，易于檢驗和修改。字地址程序段的一般格式：N G X Y Z F S T M ;N 程序段序號字；G準備功能字；X Y Z尺寸字；F進給功能字；S主軸轉速功能字；T 刀具功能字；M 輔助功能字；“；”程序段結束符2. 機床坐標系的建立1）直線運動用直角坐標系 X、Y、Z表示，圍繞X、Y、Z旋轉的圓周進給坐標軸分別 用A、B、C,其正向根據右手螺旋定則確定，以增大工件與刀具之間距離的方向為 坐標軸的正方向。2）Z坐標，平行于機床主軸的刀具運動坐標為Z坐標。取刀具遠離工件的方向為 +Z3）X坐標，規(guī)定X坐標軸為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工裝的裝夾面。對于工件

10、旋轉的機床，X坐標的方向是在工件的徑向上，遠離工件方向 +X ;當?shù)毒咝D的 機床：當Z軸水平時，從刀具主軸后端向工件方向看， 向右方為+X，當Z軸垂直時， 對于單立柱機床，面對主軸向立柱看，向右為 +X4）Y坐標，Y坐標垂直于 X、Z5）A、B、C坐標分別為繞 X、Y、Z坐標的回轉進給運動坐標，確定 X、Y、Z坐標正方向后，根據右手螺旋定則來確定A、B、C坐標正方向6）附加運動坐標：X、Y、Z坐標為機床的主坐標或第一坐標，平行于主坐標系的其他坐標系為附加運動坐標，第二坐標為U、V、W，第三坐標P、Q、R3. 常用編程代碼的種類和意義。1）準備功能G代碼：使機床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指

11、令。分為續(xù)效代碼（表示該代碼在一個程序段中被使用后就一直有效，直到出現(xiàn)同組中 的其他任一 G代碼時才失效。同一組續(xù)效代碼在同一程序段中不能同時出現(xiàn)，否則只有最后的代碼有效）和非續(xù)效代碼（只在該代碼的程序段中有效）2）輔助功能 M 代碼：控制機床輔助動作的指令，主要用作機床加工時工藝性指令。3）進給功能 F 代碼：為續(xù)效代碼，用來指定進給速度，一般為mm/min ，當進給速度與主軸轉速有關時（加工螺紋） ，單位為 mm/r 。直接表示法： F100 為 100mm/min4） 主軸速度功能S代碼，指定主軸的轉速，S100為100r/min5）刀具功能 T 代碼，用以選擇所需的刀具號和刀補號。 T

12、01 02，指 1 號刀選用 2 號刀 補值應用：1. 常用 M 指令的使用1）M00 ：程序停止，在完成該程序段其他指令后，用以停止主軸轉動、進給、切削液， 以執(zhí)行某一固定的手動操作，當程序運行停止時，全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變， 操作完成后，按“啟動鍵”便可繼續(xù)執(zhí)行下一段程序段2）M01 ：計劃（任選）停止，只有在面板上的“任意停止”按鍵被按下時，M01 才有效，用于工件關鍵尺寸停機檢查及其他要臨時停車的場合，完成后，按“啟動鍵” 繼續(xù)執(zhí)行以后的程序3）M02 ：程序結束。程序全部結束后，機床所有動作停止，系統(tǒng)處于復位狀態(tài)，該指 令必須出現(xiàn)在程序的最后一個程序段中4）M03 主軸正傳、 M

13、04 主軸反轉、 M05 主軸停轉（該程序段其他指令執(zhí)行完成后才能 執(zhí)行）5）M06 ：換刀指令6）M07 （切削液開霧狀）、M08 （切削液開液狀）7）M09 :切削液停8）M10 （夾緊）、M11 （松開）：運動部件9）M30 :與M02類似，但程序結束，使程序返回開始狀態(tài)（換工件使用）2. 常見數(shù)控機床坐標系的描述1）機床坐標系和機床原點：機床坐標系是機床上固有的坐標系，并設有固定的坐標原 點。機床原點是固有的點，不能隨意更改2）工件坐標系和工件原點：工件坐標系是編程人員編程時使用的，由編程人員以工件 圖樣上的某一點為原點所建立的坐標系。工件原點可以設置和改變的，根據需要可以一次或多次設

14、定或改變工件原點3） 工件坐標系的坐標軸與機床坐標系相應的坐標軸相平行，方向也相同，但原點不同。工件隨夾具在機床上安裝后，要測量工件原點和機床原點之間的距離，稱為工件原點偏置，偏置值需預存到數(shù)控系統(tǒng)中4）絕對坐標系：所有的坐標點均以固定的坐標原點為起點確定坐標值5） 增量坐標系：在坐標系中，運動軌跡的終點坐標值以起點開始計算的，用U、V、W表示三、常用準備功能指令的編程方法識記：功能指令：是程序段組成的基本單位，是編制加工程序的基礎理解：常用G指令及其格式：1. 與坐標系相關的指令1）絕對坐標與增量坐標 BCG90 絕對坐標，G90 G01 X30 Y40G91 增量坐標，G91 G01 X-

15、50 Y-30 與 G01 U-50 V-30 等效2） 坐標系設定指令 G92,規(guī)定工件原點到起刀點（可放置在機床原點、換刀點上、任意一點）的距離，或者說以工件原點為基準確定起刀點的的坐標值，本指令只設定 坐標原點位置，刀具或機床不產生運動，仍在原來位置，在執(zhí)行指令前，刀具必須 放在程序所要求的位置上。坐標系設定程序：G92 X320 Z200，X為刀尖相對于回轉中心的直徑的值，只能使用絕對坐標，不能使用增量坐標，可根據需要重復設定或改變編程原點3） 坐標平面選擇指令 G17（ XY ）、G18（ZX）、G19（YZ），由于XY平面最常用，固 G17 省略，車床總在 XZ平面內運動，無需使用

16、平面指令。2. 運動控制指令1）快速點定位指令 G00，刀具從當前位置以系統(tǒng)設定的速度快速移動到坐標系的另 點，只是快速到位，不進行切削加工。格式：GOO X_ Y_ Z_ , XYZ為絕對或增量坐標，GOO無需指定速度，即F指令無效;2）直接插補指令 G01是直線運動控制指令，該指令一般作為輪廓切削。編程格式：G01 X_ Y_ Z_F_，XYZ為直線終點的決定或增量坐標，F(xiàn)為沿插補方向的插補速度。G01即可雙坐標聯(lián)動插補，也可三坐標聯(lián)動插補，其程序段中必須含 有F,否則機床不動作，G01和F均為續(xù)效指令3） 圓弧插補指令 G02（順時針卜G03 （逆時針）車床平面XZ的-Y方向由紙面指向觀

17、察者，銃床平面XY的-Z方向由觀察者指向紙面，由正方向向負方向看。G17X YI JG 02J K程序段格式：G18X ZF ;G03J KG19Y Z或R車床，程序段中的平面指令可省略；銃床，G17可省略。終點坐標 XYZ，可以為絕對坐標，也可為增量坐標，還可用增量坐標字UVW指定。圓心坐標 IJK 一般用圓 且不受.G90.控制。用.R編程時，, R.帶有“±”，若圓弧對應的圓心角 9 . 180:，取土，若 1.80.°<< .360°,取. 二。.用半徑值編程時'不能描述整圓。4）暫停（延遲）指令 G04可使刀具做短時間的無進給運動，進

18、行光整加工，可用于 車槽、鏜平面、锪孔等場合。格式：G04 3 ,3為地址符，常用： X、U、P表示，為數(shù)字，表示暫停時間（單位s或ms）, G04.為非續(xù)效指令，只在本程序.段有效。.3. 刀具補償指令1）刀具半徑自動補償指令 G41、G42、G40G41表示刀具左偏，指順著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊G42表示刀具右偏，指順著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊G40為注銷左右偏置的指令，取消刀補，使刀具中心與編程軌跡重合G40與G41或G42配合使用，G41、G42為續(xù)效指令格式：與G00、G01配合使用 G00G41 X Y DG01G42G41D ；G42與G02

19、、G03配合使用G02X Y R ;G03D功能字指定刀具半徑補償值寄存器的地址號，如D01,D02等，加工時由G調用應用：1刀具磨損或重磨后半徑變小，這時只要手工輸入新的刀具半徑值到程序的D功能字指定的儲存器即可，不必修改程序；2利用刀具半徑補償能做粗精加工余量補償，欲留加工余量，則在粗加工前輸入數(shù)值r+ 的偏置量；3.利用改變輸入R值的大小，可以控制輪廓尺寸的精度，對加工誤差進行補償；4利用刀補功能進行凹凸模具加工，用 G41可以得到凸模軌跡，用 G42可以得到凹磨軌跡2）刀具長度補償指令 G43、G44用于刀具軸向（Z方向）的補償，它可使刀具在Z方向上的實際位移大于或小于給定值，即：正偏

20、置 G43 Z實際值=Z指令值+ （ H-）,負偏置G44 Z實際值=Z指令值-（H-）格式：G43Z HG44Z是程序中給定的坐標值，H值是刀具長度補償值寄存器的地址號，該寄存器中存放著補償值。注銷也用 G40。四、數(shù)控編程的工藝處理識記：1. 工藝處理的重要性及內容重要性：關系到所編零件加工程序的正確性和合理性內容：數(shù)控加工的合理性分析，零件的工藝性分析，工藝過程和工藝路線的確定，零件安裝方法的確定，選擇刀具和確定切削用量2. 工藝文件的概念1）是數(shù)控加工、產品驗收的依據2）是操作者要遵守、執(zhí)行的規(guī)范3）是產品零件重復生產在技術上的工藝資料積累和儲備理解:1. 加工路線的選擇數(shù)控機床加工過

21、程中刀具刀位點相對于被加工零件的運動軌跡和運動方向1）應能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求2）應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間3）應使數(shù)值計算簡單、程序段數(shù)量少，以減少編程工作量注意點舉例：為避免銃刀沿法向直接切入切出零件時在輪廓處直接抬刀而留下刀痕， 應采用外延法；在輪廓銃削過程中應避免停頓，否則會引起切削力突然變化，會在停 頓處輪廓留下刀痕；當切削余量較大時，采用多次進給逐漸切削的方法，最后留精加 工余量0.20.5mm2. 一些"點”的概念和選擇1）對刀點：數(shù)控機床加工零件時，刀具相對于工件運動的起點對刀點可在工件上，也可在工件外，但必須與零件的定位基準有尺寸關系，

22、應盡量 選擇零件的設計基準或工藝基準上。選擇原則：要便于數(shù)學處理和簡化程序編制；在機床上找正容易，加工中檢查方 便；引起的加工誤差小2）換刀點：刀架轉位換刀時的位置可為某一固定點，也可為任意設定的一點，應設在工件或夾具的外部，以刀架轉位 時不碰工件為準3）刀位點：表示刀具在機床上的位置，各刀位點：車刀、鏜刀是刀尖，鉆頭是鉆尖， 立銃刀、面銃刀為底面中心，球頭銃刀為球心3. 工藝裝備及工藝參數(shù)刀具的選用影響機床的加工效率和加工質量，選擇刀具通常考慮工件材料、加工型面類 型、機床加工能力、工序內容切削用量包括：主軸轉速、背吃刀量、進給速度、切削寬度應用：針對不同類型的加工，如何合理的選擇加工路線、

23、工藝裝備和工藝參數(shù)1）選擇加工路線 應能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求 應盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間 應使數(shù)值計算簡單、程序段數(shù)量少，以減少編程工作量2）選擇工藝裝備 盡量選用組合夾具、可調整夾具等標準化、通用化夾具，避免采用專用夾具 工件的裝卸要快速、方便、可靠，減少機床停機時間 零件上加工部位要外露敞開，不要因裝夾工件而影響刀具進給和切削加工3）選擇工藝參數(shù)（切削用量） 粗加工時，以提高生產率為主，也應考慮經濟性和加工成本 半精加工和精加工時，應在保證質量的前提下，兼顧切削率、經濟性和加工成本五、程序編制中的數(shù)值處理識記：數(shù)值處理的目的根據工件圖樣的要求， 按照已確定的加

24、工路線和允許的編程誤差，計算出數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據。包含：基點和節(jié)點的計算；刀位點軌跡的計算；輔助計算理解：1. 基點的概念把各幾何元素（直線、圓弧、二次曲線等）相互間的連接點稱為基點2. 節(jié)點的概念任一輪廓的曲線均用連續(xù)的直線來逼近，這時根據編程所允許的誤差，將曲線分割成若干個直線段，其相鄰兩直線交點稱為節(jié)點3. 非圓曲線的節(jié)點計算方法。1）用直線段逼近非圓曲線時的節(jié)點計算等間距法、等步長法、等誤差法2）用圓弧段逼近非圓曲線時的節(jié)點計算圓弧分割法、三點作圓法應用：具有簡單輪廓的零件的基點的計 1）基點計算時，首先選定坐標系原點，列出各直線和圓弧的數(shù)學方程，求出交點22D2）直線Ax By

25、C 0方程，圓弧方程 xyR3）刀位點軌跡的基點坐標值，直線的等距線方程Ax By C "一 A2 B2，圓的等距線方程X本章重點、難點數(shù)控編程的內容和步驟、 數(shù)控機床的坐標系、 常用準備功能G指令及其使用、加工路線的選擇以及基點的計算。第三章數(shù)控加工程序的編制考核知識點與考核要求一.數(shù)控車床的程序編制識記：數(shù)控車床的編程特點1）在一個程序段中，根據圖樣上標準的尺寸，可以采用絕對值編程、增量編程或混合編程2）由于圖樣尺寸和測量值都是直徑值，直徑方向絕對值編程時，X以直徑值表示。增量坐標編程時，以徑向實際位移量的二倍值表示3）為提高工件徑向尺寸精度，X向脈沖當量取Z向的一半4）數(shù)控裝備

26、具備不同形式的固定循環(huán)功能，可以進行多次重復循環(huán)切削5）大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具補償功能（G41、G42），可直接按工件輪廓尺寸編程6）許多車床用X、Z表示絕對坐標指令，用U、W表示增量指令，不用 G91、G907）第三坐標指令I、K在不同的程序段中作用不相同，在圓弧切削時表示圓心相對于 圓弧起點的坐標位置，在自動循環(huán)指令的程序中則表示每次循環(huán)的進給量理解：車削編程中使用的循環(huán)指令、車削加工的工藝分析。應用：纟識記：數(shù)控銃床以及加工中心的編程特點。數(shù)控銃床編程特點：1）銃削是機械加工中最常用的方法之一，包括平面銃削和輪廓銃削2）數(shù)控銃床的數(shù)控裝置具有多種插補方式3）編程時要充分利用數(shù)控銃床齊全

27、的功能4）由直線、圓弧組成的平面輪廓銃削的數(shù)學處理比較簡單加工中心的編程特點:1）首先應進行合理地工藝分析2）根據加工批量等情況，決定采用自動換刀還是手工換刀3）自動換刀要流出足夠的換刀空間4）為提高機床利用率，盡量采用刀具機外預調5）對于編好的程序，必須進行認真檢查并于加工前安排好試運行6）盡量把不同工序內容的程序，分別安排到不同的子程序中7）一般使一把刀具盡可能擔任較多的表面加工，且進給路線得設計合理理解：銃削及加工中心編程中常用的功能指令、加工中心換刀程序的編制。應用：給定零件，進行銃削加工的編程。三. 自動編程簡介識記：1. 自動編程的概念是指用計算機來代替手工編程2. 常見的自動編程

28、系統(tǒng)CAXA-ME、UG n、Pro/E、CATIA、Master CAM、CIMATRON理解：圖像交互式自動編程系統(tǒng)的處理過程1. 幾何造型 利用圖形交互自動編程軟件的圖形構建、編輯修改、曲線曲面造型等有關功能2. 刀具路徑產生圖形交互自動編程的刀具軌跡的生成是面向屏幕上的圖形而交互進行的3. 后置處理目的是形成數(shù)控加工程序本章重點、難點數(shù)控車床的編程、數(shù)控銃床的編程。第四章計算機數(shù)控裝置考核知識點與考核要求1. CNC裝置的組成及功能識記：CNC系統(tǒng)的組成：數(shù)控程序、輸入輸出設備、CNC裝置（核心）、PLC、主軸 驅動裝置、進給驅動裝置、軟件CNC裝置組成：硬件（具有一般計算機的基本結構

29、和特殊功能的模塊與接口）（管理軟件和控制軟件）理解：pNC裝置的主要功能（基本功能 必備和選擇功能）1）控制功能指CNC裝置能夠控制的并且能夠同時控制聯(lián)動的軸數(shù)2）準備功能又稱G功能，用來指明機床下一步如何動作3）插補功能對零件輪廓加工的控制（有直線插補、圓弧插補）4） 固定循環(huán)加工功能 將典型動作事先編好程序并存儲在內存中，用G代碼進行指定。使編程工作得以簡化5）進給功能用F指令給出各進給軸的進給速度6）主軸功能 三個方面：指令主軸轉速，設置恒定線速度，主軸準停7）輔助功能用于指定主軸的正轉、反轉、停止、切削液泵的打開和關閉、換刀等動作8）刀具功能用來選擇刀具并且指定有效刀具的幾何參數(shù)的地址

30、9）補償功能把刀具的長度或半徑的相應補償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補償量輸入到期內部存儲器，在控制機床時按一定的方法將這些補償量補上10)顯示功能11)通信功能12)自診斷功能應用：能用圖表的方式表達 CNC裝置的軟、硬件的構成：書P80圖4-2&圖4-32. CNC裝置硬件結構識記：CNC裝置的分類：1） 按體系結構分：專用體系結構（單微處理機和多微處理機）、開放式體系結構2） 按功能分：經濟型CNC裝置（采用單微處理機）、高級型CNC裝置（采用多微處理 機和開放式體系結構）開放式數(shù)控系統(tǒng)及其特點：定義：必須提供不同應用程序協(xié)調地運行于系統(tǒng)平臺之上的能力，提供面向功能的動態(tài)重

31、構工具，同時提供標準化的應用程序界面特點：1）開放性：運行不同的功能、開發(fā)商的軟硬件模塊介入2） 可移植性：不同的應用程序模塊可以運行于不同供應商提供的CNC系統(tǒng)平臺上;系統(tǒng)的軟件平臺可運行于不同類型、不同性能的硬件平臺上3) 擴展性：添加或減少系統(tǒng)的功能僅表現(xiàn)為特定功能的裝載與卸載4) 相互替代性：不同性能、可靠性和不同功能能力的模塊可以相互替代，不影響系 統(tǒng)協(xié)調運行5) 相互操作性：提供標準化的接口、通信和交互模型系統(tǒng)的實時性： 指執(zhí)行任務有嚴格的時間要求， 必須在系統(tǒng)規(guī)定的時間內完成， 否則 將導致執(zhí)行結果錯誤和系統(tǒng)故障。理解：單微處理器、多微處理器結構的區(qū)別和各自的特點；1) 在單微處

32、理器結構的 CNC結構中只有一個 CPU,采用集中控制分時處理數(shù)控的 每一項任務。有些 CNC裝置有兩個以上 CPU，但只有一個能控制總線并訪問存 儲器,其他 CPU 完成一些輔助功能,依然屬于單微處理器結構。微處理器由控制器和運算器組成,完成控制和運算方面內容。總線是將微處理器、 存儲器、輸入輸出接口等相對獨立的裝置或功能部件聯(lián)系起 來,并傳輸信息的公共通道。它包括數(shù)據總線、地址總線、控制總線2) 多微處理器結構的 CNC 裝置中,有兩個或以上的微處理器構成的處理部件,處 理部件之間采用緊耦合, 有集中的操作系統(tǒng), 資源共享, 或者有兩個或以上的微 處理器結構的功能模塊, 功能模塊之間采用松

33、耦合, 有多重操作系統(tǒng)有效地實現(xiàn) 并行管理。典型結構：共享總線型、共享存儲器型 優(yōu)點：運算速度快、性價比高；適應性強、擴展容易；可靠性高；硬件易于組織 生產多微處理器結構 CNC 裝置的功能模塊、總線仲裁方式。1) CNC 管理模塊：實現(xiàn)管理和組織整個 CNC 系統(tǒng)工作過程中所需的功能2) CNC 插補模塊：該模塊完成譯碼、刀具補償計算、坐標位移量的計算和進給速度處理等插補前的預處理,然后進行插補計算,為各坐標軸提供位置給定量3) 位置控制模塊：插補后的坐標位置給定值與位置檢測器測得的位置實際值進行比較,進行自動加減速,回基準點4) PLC 模塊：零件加工中的某些輔助功能和機床來的信號在PLC

34、 模塊中做邏輯處理實現(xiàn)各功能與操作方式之間的連鎖5）操作與控制數(shù)據輸入輸出和顯示模塊6）存儲器模塊： 存放數(shù)據和程序的主存儲器， 或是功能模塊間數(shù)據傳送用的共享存儲器總線仲裁方式： （某一時刻只能由一個主模塊占用總線）1） 串聯(lián)方式：優(yōu)先權的排列是按鏈位置決定的，某個主模塊只有在前面優(yōu)先權更高 的主模塊不占用總線時，才能使用總線。同時通知它后面優(yōu)先權較低的主模塊不 得使用總線2） 并聯(lián)方式：要配備專用邏輯電路來解決主模塊的判優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權編碼 方式3. CNC 裝置軟件結構識記：CNC 裝置軟硬件的分工：硬件處理速度快，但造價高；軟件設計靈活，適應性強，但處理速度慢。在CNC 裝置中軟

35、件和硬件的分工由性價比決定的。 （三種典型的分工見 P96 圖 4-19）理解：多任務并行處理方式： 并行處理：計算機在同一時刻或同一時間間隔內完成兩種或兩種以上性質相同或不相 同的工作。并行處理方式：1） 資源共享： 根據分時共享原則， 使多個用戶按時間順序使用同一套設備 （單 CPU）2）資源重復：通過增加資源（如多 CPU）提高運算速度3）時間重疊：根據流水線處理技術，使多個處理過程在時間上相互錯開輪流使用同 一套設備的幾個部分實時中斷處理方式： CNC 裝置的多任務性和實時性決定了中斷稱為整個裝置不可或 缺的部分，其中斷管理主要靠硬件完成1）外部中斷：包括紙帶光電閱讀機讀孔中斷、外部監(jiān)

36、控中斷（如緊急停止）、鍵盤和操作面板輸入中斷2）內部定時中斷：包括插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷3）硬件故障中斷： CNC 裝置各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷4）程序性中斷：程序中出現(xiàn)各種異常的報警中斷 兩種典型軟件結構模式：1） 中斷型結構模式：除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊分別安排 在不同級別的中斷服務程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)，主要通過各級 中斷服務程序之間的相互通信來解決2）前后臺型結構模式：前臺程序是一個中斷服務程序，完成全部實時功能（插補、 位置控制）。后臺程序是一個循環(huán)程序，包括管理軟件和插補準備程序，后臺程 序運行時，實時中斷程序不斷插入，與后臺程

37、序相互配合，共同完成零件加工任 務4.CNC裝置的數(shù)據預處理識記：數(shù)據預處理的內容：零件程序的輸入、譯碼、刀具（半徑、長度）補償技術、坐標系 轉換數(shù)據的存放形式： 在零件程序存儲器中可以存儲多個零件程序， 零件程序一般是按順 序存放的。儲存在零件程序存儲器內的零件程序通常轉換為具有一定規(guī)律的數(shù)控內部代碼， 便于計算機管理。坐標系轉換： 機床在坐標軸全行程范圍內任意設置工件坐標系原點， 不必考慮它與機 床坐標系的關系，在工件坐標系中，坐標值是刀架相對于工件原點的距離編程方式轉換： 編程方式有絕對值和增量值兩種， 在系統(tǒng)內部一般按絕對值方式處理， 需進行轉換，需要根據兩種編程方式程序段數(shù)據計算出當

38、前程序終點坐標及移動量理解：譯碼處理：又稱翻譯程序，它把零件程序段的各種工件輪廓信息、加工速度F、其他輔助信息（M、S、T）按一定規(guī)律翻譯成計算機系統(tǒng)能識別的數(shù)據形式，并按系統(tǒng)規(guī)定的 格式放在譯碼結果緩沖器中譯碼有解釋和編譯兩種方法，解釋：一邊解釋、一邊執(zhí)行；編譯：將輸入程序作為源 程序，對它進行編譯，形成由機器指令組成的目的程序，然后計算機來執(zhí)行這個目的程序。譯碼的主要工作：先代碼識別，后各功能的譯碼刀具補償原理：編制零件加工程序時， 一般只考慮零件輪廓的外形， 即零件程序段中的尺寸信息取自 零件輪廓線。 但實際切削控制時， 是以刀具中心為控制中心， 這樣刀具和工件之間的相對切 削運動實際形

39、成的軌跡就不是零件的輪廓線了，而是偏移了一個刀具半徑值。CNC 裝置必須能夠根據零件輪廓信息和刀具半徑自動計算中心軌跡， 使其自動偏移輪廓一個刀具半徑值兩種不同刀補的處理過程：G40取消刀補、G41左刀補、G42右刀補1） 刀補建立：刀具從起點出發(fā)沿直線接近加工零件，依據G41G42使刀具中心在原 來的編程零件軌跡的基礎上伸長或縮短一個刀具半徑值2）刀補進行：一旦刀補建立就一直有效，直至刀補取消。在軌跡轉接處采用圓弧或直線過渡3）刀補撤銷：刀具撤離工件，回到起刀點，起刀點與刀具中心重合，刀具被撤銷刀具半徑補償是在加工平面討論的C刀補對軌跡的修正方式：| C刀補能夠處理兩個程序段間轉換的各種情況

40、，其不采用圓弧過渡的方法轉接輪廓，采用直線過渡的刀補辦法，即根據與實際輪廓完全一樣的編程軌 跡，直接計算出刀具中心軌跡交點的坐標值，然后再對原來的編程軌跡作伸長或縮短的修正。四種軌跡轉接方式：直線與直線、直線與圓弧、圓弧與直線、圓弧與圓弧過渡類型：伸長型、縮短型、插入型本章重點、難點數(shù)控裝置的硬件結構組成、數(shù)控裝置的軟件結構形式、數(shù)控裝置的基本功能、C刀補原 理及對軌跡修正的方式。第五章數(shù)控裝置的軌跡控制原理考核知識點與考核要求1. 插補的的基本概念和方法識記：插補的概念：按照進給速度的要求，在輪廓的起點和終點之間計算出若干中間 點的坐標值。理解：脈沖增量插補以及數(shù)據采樣插補的特點:脈沖增量插

41、補：主要為各坐標軸進行脈沖分配計算，每次插補結束僅產生一個行程增量，以一個個脈沖的形式輸出給各進給軸的伺服電機，一個脈沖所產生的進給軸移動量叫脈沖當量。這種插補方法控制精度和進給速度低，主要用于以步進電機為驅動裝置的開環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)據采樣插補：又稱時間標量插補或數(shù)字增量插補。 特點是，數(shù)控裝置產生的不是單 個脈沖，而是數(shù)字量。插補運算分兩步進行， 第一步粗插補，在給定起點和終點的曲線之間 插入若干個點，即用微小直線段來逼近曲線， 每段直線都相等；第二步精插補，在粗插補算 出的每一條微小直線上再作“數(shù)據點的密集化”工作 應用：數(shù)據采樣插補的應用： 適用于閉環(huán)，半閉環(huán)的直流或交流伺服電動機為驅動裝置

42、的位置采樣控制系統(tǒng)。 粗插補在每個插補周期內計算出坐標位置增量值，而精插補則在每個采樣周期內采樣閉環(huán)或半閉環(huán)反饋位置增量值及插補輸出的指令位置增量值，然后算出各坐標軸相應的插補指令位置和實際反饋位置， 并將兩者相比較求得跟隨誤差， 根據所求得的 跟隨誤差算出相應軸的進給速度指令，并輸出給驅動裝置。2. 脈沖增量插補識記：脈沖增量插補的實質及幾種常見方法：其就是分配脈沖的計算，在插補的過程中不斷向各坐標值發(fā)出相互協(xié)調的進給脈沖，控制機床坐標作相應的移動常見方法：逐點比較法、數(shù)字積分法、比較積分法理解：逐點比較法的原理：數(shù)控裝置在控制刀具按要求軌跡移動過程中，不斷比較刀具與給定輪廓的誤差，由此決定

43、下一步刀具移動方向，使刀具向減少誤差方向的方向移動，且只有一個方向移動。特點：運算直觀，插補誤差小于一個脈沖量，輸出脈沖均勻，而且輸出脈沖 的速度變化小，調節(jié)方便DDA法插補的原理：1) DDA直線插補：平面直線插補器由兩個數(shù)字積分器組成，每個坐標的積分器由累加器和被積函數(shù)寄存器組成。終點坐標值存在被積函數(shù)寄存器中，t相當于插補控制脈沖源發(fā)出的信號。每發(fā)生一個插補迭代脈沖(來一個厶 t),被積函數(shù)kxe和kye向各自的累加器里累加一次，累加的結構有無溢出 脈沖 x或厶y，取決于累加器的容量和 kxe或kye大小。終點判別：由一個與積分器中寄存器容量相同的終點計數(shù)器 Je來實現(xiàn)，其 初值為0,每

44、累加一次，JE加1，當累加護后，產生溢出，使JE=0,完 成插補2) DDA圓弧插補：坐標值 x、y存入被積函數(shù)寄存器，x存入JVy , y存入JVx ,圓弧插補時寄存的是動點坐標，是個變量。插補過程中必須根據動點的位 置變化來改變|jVy、JVx，起點時|jVy、JVx寄存起點坐標XS、ys。jRy每 溢出一個 y脈沖，Jvx應當加1； JRx每溢出一個 x脈沖，Jvy應當減1 ,加1還是減1取決于動點坐標所在象限及圓弧走向終點判別：由于 x、y方向到達終點的時間不同，需對 x、y兩個坐標分別 進行終點判別，利用兩個終點計數(shù)器，把 x、y坐標所需脈沖數(shù)|xs xe、 ys ye|分別存入這兩

45、個計數(shù)器，x或y積分累加器每輸出一個脈沖， 響應的減法計數(shù)器減1，當某個坐標的計數(shù)器為 0,說明該坐標已到達終點，停 止該坐標的累加運算，當兩個計數(shù)器均為0時，圓弧插補結束應用：逐點比較法直線和圓弧插補的運算過程:1）直線插補運算過程：任意點坐標（X,y）,線上點坐標（Xe,ye）判別函數(shù)F yxe yex當F=0時，刀具在直線上當F>0時，刀具在直線上方，F(xiàn)0,沿+x方向走當FV 0時，刀具在直線下方，F(xiàn)V 0,沿+y方向走第一象限點（Xi,yi）, Fi yjXe yeK一、 把每個程序斷中的總步數(shù)求出來n |xj |ye二、每走一步判斷Xi Xe 0且yi ye 0，如果成立，插補

46、結束2）圓弧插補的運算過程（第一象限，逆圓）起點坐標（Xs,ys）,線上點坐標（Xe,ye），圓上任意點坐標（x,y）2 2x y2Xs2ys0取偏差函數(shù)Fi2Xi2 yi2 2Xsys當F=0時，動點在圓弧上當F> 0時，動點在圓弧外側，F(xiàn)0,沿-x方向走當Fv 0時，動點在圓弧內側，F(xiàn)v 0,沿+y方向走沿-x 方向，F(xiàn)i 1 Fi 2xi 1, xi 1 Xj 1沿 +y 方向，F(xiàn)j iFj 2y 1,%i y 1終點判別：同直線插補，總步數(shù)nXeXsye ys|3）坐標變換及象限處理直線插補，不同象限共用一套公式，只要將Xe,ye取絕對值線型偏差偏差計算進給方向L1，L4F>

47、; 0FnFj|ye+XL2，L3F> 0-XL1，L2Fv 0Fj 1Fj|Xe|+yL3，L4Fv 0-y圓弧插補，包含逆圓和順圓，共4象限，8種情況NR? F>0F>0 SR1丿廣11SR 2 F甸 * F>0 NR1ROF<0 1i匸NR3 Fm/ F 鼻0 W_ A 1SR3 F>0線型偏差偏差計算進給方向SR2 NR3F> 0+XII口 iSR1, NR4FV 0SR4, NR1F> 0-xFi 1Fi2xi1, xi 1xi1SR3 NR2Fv 0SR3 NR4F> 0Fi 1Fi2 yi1, yi 1yi 1+ySR2 NR

48、1Fv 0SR1, NR2F> 0Fi 1Fi 2yi 1,yy 1-ySR4, NR3Fv 03. 數(shù)據采樣插補（以直流伺服電動機或交流伺服電動機為驅動元件的數(shù)控系統(tǒng)中采用）識記：數(shù)據采樣插補的基本原理和插補周期的選擇：1）數(shù)據采樣插補是根據程編的進給速度將輪廓曲線按時間分割為采樣周期的進給段，即進給步長2）插補周期的選擇： 插補周期T必須大于插補運算時間與完成其他實時任務所需時間之和 插補周期與采樣周期可以相等，也可以不等。如果不等，通常插補周期是采樣周期的整數(shù)倍 直線插補時，插補所形成的每一個小直線段與給定直線重合，不會造成軌跡誤差；圓弧插補時，用內接弦線或內外均差弦線來逼近圓弧，

49、必然會造成誤差，插補周期T與精度er，半徑r,速度F有關理解:直接函數(shù)法插補原理：其屬于最小偏差法的一種，它與逐點比較法類似，時一種代數(shù)運算方法，但它的進給方式不像逐點比較法那樣x方向或y方向急劇變化，直接函數(shù)法可以比較并選擇誤差較小的一個進給方向進給，它每插補一步都要計算兩個方向并做比較。圓弧插補以弦逼近圓弧，所以進給速度越高，每次插補進給弦長越長，徑向誤差越大。4. CNC裝置的進給速度控制識記：加減速度控制的必要性：為避免在啟動時和停止階段發(fā)生沖擊、失步、超程和振蕩，保證被加工零件的精度和表面粗糙度，刀具和機床的壽命及生產效率。速度突然升高（降低），伺服進給電機上的進給脈沖頻率或電壓逐漸

50、增大（減小） 前/后加減速的區(qū)別：優(yōu)點：不會影響實際插補輸出的位置精度，但需預測減速點，計算量較大。2）插補后進行加減速控制稱為后加速控制，分別對各運動軸進行加減速控制，固不必預測減速點，而是在插補輸出為0時才開始減速，經過一定延時逐漸靠近終點。但在加減速過程中對坐標合成位置有影響理解：進給速度的控制：1）脈沖增量插補算法的進給速度控制脈沖增量插補輸出的形式是脈沖，其頻率與速度成正比，可以通過控制插補運算的頻率來控制進給速度，常用的方法： 軟件延時法：根據編程進給速度， 可以求出要求的進給脈沖頻率，從而得到兩次插補運算之間的時間間隔 t，其必須大于 CPU執(zhí)行插補程序的時間 t程， t延t t

51、程，可便一個延時程序來改變進給速度 中斷控制法：根據編程進給速度計算出定時器/計數(shù)器的定時時間常數(shù)，以控制CPU中斷2）數(shù)據采樣插補算法的進給速度控制：數(shù)據采樣插補根據編程進給速度計算下一個插補周期內合成速度方向上的進給FTK量fs ， fs為系統(tǒng)在穩(wěn)定進給狀態(tài)下的插補進給量（ mm/min），f60 1000為編程速度（mm/min），T為插補周期（ms）, K為速度系數(shù)（倍率）本章重點、難點脈沖增量插補以及數(shù)據采樣插補的特點、逐點比較法直線和圓弧插補的過程、直接函數(shù)法插補原理。第六章數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)考核知識點與考核要求1. 數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)（指以位置和速度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，又

52、稱拖動系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)，通過對步進電機、交直流伺服電機等進給驅動元件的控制來實現(xiàn)）識記：數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求：1） 精度高 數(shù)控機床不能像普通機床通過手動操作來調整和補償各種誤差，要求有 很高的定位精度和重復定位精度。脈沖當量越小，定位精度越高。脈沖當量為0.01-0.001mm2）快速響應特性好要求伺服系統(tǒng)跟隨指令信號不僅跟隨誤差小，而且響應要快，穩(wěn)定性要好，一般 200ms以內，有點小于幾十毫秒3）調速范圍大要保證數(shù)控機床任何情況下都能獲得最佳的切削條件，既能滿足高速加工的要求，又能滿足低速進給要求，調速比1:100004）系統(tǒng)可靠性好平均無故障時間越長越好理解：數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的基

53、本組成、分類：1）組成（按有無反饋檢測單元分為開環(huán)和閉環(huán)） 開環(huán)伺服驅動系統(tǒng)：驅動控制單元、執(zhí)行元件（步進電機）、機床 閉環(huán)伺服驅動系統(tǒng)：執(zhí)行元件、驅動控制單元、機床，反饋檢測單元、比較控制環(huán)節(jié)。反饋檢測單元將工作臺的實際位置檢測后反饋給比較控制環(huán)節(jié)，比 較控制環(huán)節(jié)將指令信號和反饋信號進行比較，以兩者的差值作為伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，經驅動控制單元，驅動和控制執(zhí)行元件帶動工作臺運動。2）分類： 按用途及功能：進給驅動系統(tǒng)、主軸驅動系統(tǒng) 按控制原理和有無位置檢測反饋環(huán)節(jié)：開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng) 按驅動執(zhí)行元件的動作原理：電液伺服系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)（分直流、交流）應用：不同伺服系統(tǒng)的特點及其應

54、用：1）開環(huán)和閉環(huán)控制開環(huán)伺服系統(tǒng) 該系統(tǒng)沒有檢測和反饋環(huán)節(jié)，工作中移動到不到位，取決于步進電機步距角精度，齒輪傳動間隙，絲桿螺母副的精度等， 所以它的精度低， 但由于其結果簡單、易于調整、工作可靠、價格低廉，應用于精度要求不高 的數(shù)控機床 閉環(huán)伺服系統(tǒng)該系統(tǒng)是直接以工作臺的最終位移為目標，從而消除了進給傳動系統(tǒng)的全部誤差，所以精度很高，但正是由于各個環(huán)節(jié)都包括在反饋回路 內，因此它們的摩擦特性、剛度和間隙都將直接影響伺服系統(tǒng)的調整參數(shù)， 所以閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結構復雜、其調試和維護都有較大的技術難度，價格也 較貴，一般用于大型精密數(shù)控機床 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 伺服電機在制造時將測速發(fā)電機，旋轉變壓器等轉角測量裝置直接裝在電動機的軸端上，工作時將所測的轉角經折算成工作臺位移，再 與指令進行比較，進而控制機床運動。該系統(tǒng)拋開了一些諸如傳動系統(tǒng)剛度 和摩擦阻尼等非線性因素，所以這種系統(tǒng)調試比較容易，穩(wěn)定性好，該系統(tǒng) 不反饋回路之外的誤差，但由于采用高分辨率的檢測元件，也能獲得滿意精 度，主要用于中小型數(shù)控機床上2）進給驅動與主軸驅動 進給驅動主要用于數(shù)控機床工作臺或刀架坐標的控制系統(tǒng)，控制機床各坐標軸的切削進給運動，并提供切削過程