機床數(shù)控復(fù)習(xí)總結(jié)

1.什么是機床數(shù)控技術(shù)(NumericalControlTechnology,NC）?答：用數(shù)字化信息對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法。簡稱數(shù)控。2．?dāng)?shù)控機床組成？程序介質(zhì)：程序介質(zhì)用于記載機床加工零件的全部信息。數(shù)控裝置：數(shù)控裝置是控制機床運動的中樞系統(tǒng)，它的基本任務(wù)是接收程序介質(zhì)帶來的信息，按照規(guī)定的控制算法進行插補運算，把它們轉(zhuǎn)換為伺服系統(tǒng)能夠接受的指令信號，然后將結(jié)果由輸出裝置送到各坐標(biāo)控制的伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)：由伺服驅(qū)動電動機和伺服驅(qū)動裝置組成，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部件。一般來說，數(shù)控系統(tǒng)大都是數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)兩部分的統(tǒng)稱。機床主體：也稱主機，包括機床的主運動部件，進給運動部件，執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件。3.數(shù)控機床的特點？答：適應(yīng)性、靈活性好；精度高、質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高；勞動強度低、勞動條件好；有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理；使用、維護技術(shù)要求高。4.定位精度和重復(fù)定位精度定位精度是指數(shù)控機床工作臺等移動部件實際運動位置與指令位置的一致程度，其不一致的差量即為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、性進給系統(tǒng)等誤差，還包括移動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。定位誤差將直接影響零件加工的位置精度。重復(fù)定位精度是指在同一臺數(shù)控機床上，應(yīng)用相同程序相同代碼加工一批零件，所得到的連續(xù)結(jié)果的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進給系統(tǒng)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位精度是成正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項非常重要的性能指標(biāo)。5.脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量表示數(shù)控裝置每發(fā)出一個脈沖信號時機床坐標(biāo)軸移動的距離，是機床坐標(biāo)軸可以控制得最小位移量。其數(shù)值的大小決定數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量。脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機床的加工精度和加工表面質(zhì)量越高。6.數(shù)控機床的分類？按運動控制方式：點位直線輪廓按伺服系統(tǒng)：開環(huán)半閉環(huán)閉環(huán)按功能水平：經(jīng)濟型中檔型高檔型按工藝方法：金屬切削數(shù)控機床金屬成形數(shù)控機床特種加工數(shù)控機床點位控制：僅實現(xiàn)刀具相對于工件從一點到另一點的精確定位運動；對軌跡不作控制要求；運動過程中不進行任何加工。適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控電焊機。直線控制：不僅要求控制點到點的精確定位，而且要求機床工作臺或刀具（刀架）以給定的進給速度，沿平行于坐標(biāo)軸的方向或與坐標(biāo)軸成45°角的方向進行直線移動和切削加工。輪廓控制：對多個坐標(biāo)軸同時進行控制，使之協(xié)調(diào)運動(坐標(biāo)聯(lián)動)，使刀具相對工件按程序規(guī)定的軌跡和速度運動，在運動過程中進行連續(xù)切削加工。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床。開環(huán)控制：沒有位置檢測裝置，信號單向；一般以步進電機作為伺服驅(qū)動部件；速度、精度低（受步進電動機的步距精度和工作頻率以及傳動機構(gòu)傳動精度的影響）；結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定、成本低、調(diào)試維修方便；適用范圍：精度不高的經(jīng)濟型、中小型數(shù)控機床。閉環(huán)控制：帶有位置檢測裝置,安裝在機床刀架或工作臺等執(zhí)行部件上,隨時檢測執(zhí)行部件的實際位置。差值控制，誤差修正，直到消除。加工精度很高,但由于它將絲杠螺母副及工作臺導(dǎo)軌副這些大慣量環(huán)節(jié)放在閉環(huán)之內(nèi),系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響,調(diào)試?yán)щy,且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。半閉環(huán)控制：帶有位置檢測裝置，常安裝在伺服電機上或絲杠的端部；可以獲得穩(wěn)定的控制特性（其系統(tǒng)的穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好），調(diào)試比較方便，價格也較全閉環(huán)系統(tǒng)便宜。適用范圍：廣泛應(yīng)用。7.數(shù)控機床的發(fā)展趨勢高速化；高精度化；多功能化；加工功能復(fù)合化；結(jié)構(gòu)新型化；編程技術(shù)自動化；控制系統(tǒng)的智能化；數(shù)控系統(tǒng)的開放性；數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性；數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化；加工功能復(fù)合化目的是進一步擴大機床的使用范圍，提高機床的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能。數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性：數(shù)控系統(tǒng)的可靠性是一個非常重要的指標(biāo)，一般都以平均無故障時間來衡量。MTBF=總工作時間/總故障次數(shù)。它取決于數(shù)控系統(tǒng)各伺服驅(qū)動單元的可靠性。它與機床壽命不同，機床壽命取決于機床機械結(jié)構(gòu)的可靠性和耐磨性。8.工序的劃分按零件裝夾定位方式劃分工序；按粗、精加工分開方式劃分工序；按所用刀具集中方式劃分工序；工步的劃分：先粗后精的原則；先面后孔的原則；刀具集中的原則；總之，劃分要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。9.數(shù)控加工刀具材料高速鋼：淬火后變形小，易磨刃，可鍛制和切削。但其允許切削速度較低，所以只能用于數(shù)控機床低速加工。硬質(zhì)合金：硬質(zhì)合金是由硬度和熔點都很高的碳化物。生產(chǎn)成本低，可在中速、大進給切削中發(fā)揮優(yōu)良的切削性能,因此成為最廣泛使用的刀具材料。但其沖擊韌度與抗彎強度遠比高速鋼低，因此很少做成整體式刀具。在實際使用中，一般將硬質(zhì)合金刀塊用焊接或機械夾固的方式固定在刀體上。涂層硬質(zhì)合金陶瓷、立方氮化硼聚晶金剛石：PCD作為最硬的刀具材料，硬度可達10000HV，具有最好的耐磨性，它能夠以高速度和高精度加工軟的有色金屬材料，但他對沖擊敏感，容易碎裂，而且黑色金屬中鐵的親和力強，易起化學(xué)反應(yīng)，不能切削黑色金屬。一般情況下用于加工非鐵零件。10.合理選擇切削用量的原則粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)該考慮經(jīng)濟性和加工成本。半精加工和精加工時，應(yīng)保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。11.在數(shù)控加工中，刀具的刀位點相對于工件運動的軌跡成為加工路線。所謂“刀位點”是指刀具對刀的理論刀尖點，也是刀具定位的基準(zhǔn)點。12.加工路線確定原則加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較高、進給安全；使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量；應(yīng)使加工路線最短，這樣既可以減少程序段，又可減少空刀時間；在確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定是一次進給，還是多次進給來完成加工，以及在銑削加工中是采用順銑還是逆銑。13.銑削加工路線的確定順銑還是逆銑；銑削外輪廓的加工路線；銑削內(nèi)輪廓的加工路線；銑削內(nèi)槽的加工路線；14.一個零件的輪廓曲線常常由不同的幾何元素組成，各幾何元素間的連接點稱為基點。相鄰直線段或圓弧段的交點或切點稱為節(jié)點。最大偏差δ≤δ允，δ允一般取零件公差的1/5~1/10.15.數(shù)控機床編程的內(nèi)容與步驟分析零件圖；工藝處理；數(shù)值計算；編寫程序單；輸入數(shù)控系統(tǒng)；程序校驗和首件試切；程序校驗和首件試切：檢驗程序是否正確及零件的加工精度是否滿足圖紙的要求。16.數(shù)控機床程序編制方法可分為手工編程和自動編程。17.坐標(biāo)軸的命名及方向：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在加工過程中無論是刀具移動，工件靜止，還是工件移動，刀具靜止，一般都假定工件相對靜止不動，而刀具在移動，并同時規(guī)定刀具遠離工件的方向作為坐標(biāo)軸的正方向。先Z再X后Y。18.機床坐標(biāo)系：是機床上固有的坐標(biāo)系，用于確定被加工零件在機床中的坐標(biāo)、機床運動部件的位置（如換刀點、參考點）以及運動范圍（如行程范圍、保護區(qū)）機床原點：是機床坐標(biāo)系的零點,是機床上固定的點，一般不允許用戶改變。數(shù)控車一般在卡盤前后端面的中心，數(shù)控銑各廠家不一樣，有的工作臺中心，有的行程終點等。機床參考點：是用于對機床工作臺、滑板與刀具相對運動的測量系統(tǒng)進行標(biāo)定和控制的點，一般設(shè)在機床各軸正向極限的位置。采用增量式測量系統(tǒng)的數(shù)控機床開機后，都必須做回零操作，使刀具或工作臺回到參考點，將會顯示出機床參考點在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。19.數(shù)控機床編程特點絕對坐標(biāo)編程常用代碼X和Z表示；增量坐標(biāo)編程時用U和W表示，一個程序段可按絕對坐標(biāo)編程、增量坐標(biāo)編程或兩者混合編程。一般不用G90、G91指令。由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和在測量時都以直徑值表示，所以直徑方向按絕對坐標(biāo)編程時常以直徑值表示，按增量坐標(biāo)編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的2倍值表示。不同組G代碼編寫在同一程序段內(nèi)均有效；相同組G代碼若編寫在同一程序段內(nèi)，后面的G代碼有效。20.工件坐標(biāo)系是用于確定工件幾何圖形上的各幾何要素的位置建立的坐標(biāo)系，由編程人員確定,用于編程；工件坐標(biāo)系的原點稱為工件原點或工件零點，可用程序指令來設(shè)置和改變；數(shù)控車床工件原點一般設(shè)在主軸中心線與工件左端面或右端面的交點處。21.非模態(tài)代碼：程序延時指令G0422.G97指令用于取消恒線速控制，并按S指定的主軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。G50指令有坐標(biāo)系設(shè)定和主軸最高轉(zhuǎn)速設(shè)定兩種功能。23.刀劍圓弧半徑補償功能就是用來補償由于刀尖圓弧半徑引起的工件形狀誤差。24.刀具半徑補償建立與取消指令G41/G42、G40均為模態(tài)指令。刀尖圓弧半徑補償和刀具位置補償一樣，其實現(xiàn)過程分為三大步驟，即刀補的建立、刀補的執(zhí)行和刀補的取消。25.如果工件上有重復(fù)出現(xiàn)的形狀或結(jié)構(gòu)，或者選用了一個新的參考點，在這種情況下就需要使用編程零點漂移，由此產(chǎn)生一個當(dāng)前新的工件坐標(biāo)系，新輸入的尺寸均為該坐標(biāo)系中的尺寸。26.CYCLE81指令使刀具以編程的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度鉆孔，直至到達給定的最終鉆削深度，推刀以快速移動進行。CYCLE82指令使刀具以編程的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度鉆孔，直至到達給定的最終鉆削深度，在到達最終鉆削深度時可以編程一個停頓時間，推刀以快速移動運動進行。27.組成數(shù)控裝置的電路板的結(jié)構(gòu)：大板式結(jié)構(gòu)和模塊化結(jié)構(gòu)。數(shù)控裝置中的存儲器包括：只讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM28.計算機系統(tǒng)中能同時執(zhí)行兩個或更多個處理的一種計算方法。并行處理可同時工作于同一程序的不同方面。并行處理的主要目的是節(jié)省大型和復(fù)雜問題的解決時間。并行處理分：資源分時共享發(fā)法；時間重疊流水處理法。29.插補法分兩大類：基準(zhǔn)脈沖插補；數(shù)據(jù)采樣插補。P15430.旋轉(zhuǎn)變壓器：是一種輸出電壓與角位移量成連續(xù)函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)式微電機，數(shù)控機床上常見的角位移測量裝置，廣泛用于半閉環(huán)控制的數(shù)控機床。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、動作靈敏、工作可靠、對環(huán)境條件要求低（特別是高溫、高粉塵的地方）、輸出信號幅度大和抗干擾能力強等特點。缺點：信號處理比較復(fù)雜。31.步進電動機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移或線位移的電磁裝置。對步進電動機施加一個電脈沖信號時，它就旋轉(zhuǎn)一個固定的角度，通常稱它為一步，每一步所轉(zhuǎn)過的角度成為步距角。計算公式θs=360＇/mz?km定子相數(shù)k拍數(shù)與相數(shù)的比例每個步距角對應(yīng)工作臺一個位移值，這個位移值稱為脈沖當(dāng)量，因此，只要控制指令脈沖的數(shù)量即可控制工作臺移動的位移量。步距角越小，它所達到的位置精確度越高。轉(zhuǎn)速公式：n=60f/mz?k工作臺移動的速度由指令脈沖的頻率所控制。步進電動機的工作原理：采用定子與轉(zhuǎn)子間電磁吸合原理工作的，根據(jù)磁場建立方式，主要分為反應(yīng)式和永磁反應(yīng)式。步進電動機的特性：步距誤差；靜態(tài)矩角特性；起動頻率；連續(xù)運行頻率；矩頻特性；加減速特性；32.直流電動機特性：直流電動機所產(chǎn)生的力直接作用于移動部件，因此省去了滾珠絲杠和螺母等機械傳動環(huán)節(jié)，可以減小傳動系統(tǒng)的慣性，提高系統(tǒng)的運行速度、加速度和精度，避免震動的產(chǎn)生；由于動態(tài)性能好，可以獲得較高的運動精度；如果采用拼裝的次級部件，還可以實現(xiàn)很長的直線運動距離；運動功率的傳遞是非接觸的，沒有機械磨損;由于直流電動機常在大電流和低速下運行，必然導(dǎo)致大量發(fā)熱和效率低下。因此，直線電動機必須采取循環(huán)強制冷卻及隔熱措施，才不會導(dǎo)致機床熱變形。33.檢測裝置：直接測量和間接測量；增量式測量和絕對式測量；數(shù)字式測量和模擬式測量；34.旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理：電磁感應(yīng)，當(dāng)定子加上一定頻率的激磁電壓時，通過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其輸出電壓的大小取決于定子和轉(zhuǎn)子兩個繞組軸線在空間的相對位置。兩種工作方式：相位工作方式；幅值工作方式；35.感應(yīng)同步器是一種電磁式位置檢測傳感器，主要部件由定尺和滑尺組成。感應(yīng)同步器工作原理：滑尺、定尺發(fā)生相對位移,由于電磁耦合的變化，使感應(yīng)繞組的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化。直線式：定尺、滑尺，測直線位移，用于閉環(huán)伺服系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)式：定子、轉(zhuǎn)子，測角位移，用于半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。36.光柵尺是一種高精度的直線位移傳感器，是數(shù)控機床閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的測量裝置。光柵的基本測量原理：在光源照射下，在與兩光柵線紋角θ的平分線相垂直的方向上，形成明暗相間條紋——莫爾條紋（橫向莫爾條紋），兩條亮（暗）紋間的距離稱莫爾條紋寬度w。莫爾條紋特性：（2）莫爾條紋的移動與柵距成比例。37.磁柵是一種計算磁波數(shù)目的位置檢測元件。38.數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的基本要求：提高機床的靜、動剛度，機床剛度是機床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力；減少機床的熱變形；減少運動間的摩擦和消除傳動間隙；提高機床的壽命和精度保持性；減少輔助時間和改善操作性能；安全防護和宜人造型；39.主軸電動機特點：簡化了主運動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了所謂的“零傳動”，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、慣性小、動態(tài)特性好等優(yōu)點，并可改善機床的動平衡，避免振動和噪聲，在超高速切削機床上得到了廣泛應(yīng)用。40.數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)要求：提高傳動精度和剛度；減少各運動零件的慣量；減少運動件的摩擦阻力；響應(yīng)速度快；穩(wěn)定性好、壽命長；使用維護方便。41.滾珠絲杠由絲杠、螺母、滾珠和滾珠返回裝置四部分組成。42.滾珠絲杠螺母副的特點:傳動效率高；定位精度高；靈敏度??；使用壽命長；無自鎖能力；制造成本高；預(yù)緊結(jié)構(gòu)形式：雙螺母預(yù)緊；修磨墊片預(yù)緊；齒差調(diào)隙式預(yù)緊；43.齒輪傳動優(yōu)點：將高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服電動機的輸出改變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩，獲得更大的驅(qū)動力；降低滾珠絲杠