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文檔簡介

第一章概論

1、數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)的概念

數(shù)控技術(shù)是機械、電子、自動控制理論、讓算機和檢測技術(shù)密切結(jié)合的機電二體化高新

技術(shù);

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的一種:

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)、集中體現(xiàn);

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)信息化的重要組成部分。

數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。

?數(shù)控技術(shù),也叫計算機數(shù)控技術(shù)(ComputerizedNumericalControl簡稱:CNC)>

它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程

崖來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用讓算機封遮先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控

裝置,使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏期版等各種控制機能的實現(xiàn),均可以

通過計算機軟件來完成。

?數(shù)控機床是數(shù)空控制機床(NUmeriCaIContrOImaChinetOoIS)的簡稱,是一種裝有程

莊控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精蜜、小批量、多品種的

零件加工問題,是一種柔性的、高效能的自動化機床,代表工現(xiàn)代機床控制技術(shù)的

發(fā)展方向,是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用的典型產(chǎn)品。

D簡單說來所謂數(shù)控機床就是運用計算機對機床的機械加工過程進行數(shù)字化的自

動控制。

2)具體來說:數(shù)控機床是通過將機床的各種動作的攘住鰭、工件的形狀尺寸以

及機床的其他功能編制程序,精確控制機床運動部件的位移量,并且按加工的動作

順序要求自動控制機床各個部件的動作來完成機械加工工作的。

控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控也凰?或其他符號指令規(guī)定的程序,并將其譯碼,用住

理化的數(shù)定表示,通過值息載便輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信

號,控制機床的動作,按圖紙要求的形狀和尺寸,自動地將零件加工出來。

?數(shù)控系統(tǒng)(NUmeriCaICOntrolSyStem)是數(shù)定控制系統(tǒng)的簡稱,根據(jù)計算機存儲器

中存儲的控制程序,執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能,并配直接旦里路和伺服驅(qū)動裝

置的專用計算機系統(tǒng)。是數(shù)控機床的核心部分。

利用數(shù)寶、文芷和貨號組成的數(shù)寶擅金來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制,它所控制

的通常是位置、角度、速度等機械量和開關(guān)量。

2、制造業(yè)的三次工業(yè)革命

?蒸汽機是第二次工業(yè)堇金的主要標(biāo)志。瓦特先后三次改良的蒸汽機,將

人類帶入了"蒸汽時代"。(蒸汽機,18實際,英國)

?第二次工業(yè)堇施以電力的廣泛應(yīng)用為顯著特點。電力工業(yè)和電器制造業(yè)

迅速發(fā)展起來。人類跨入了"電氣時代"。(莫爾斯的電報機,1870年)

?傳統(tǒng)制造技術(shù)是"減材制造技術(shù)”,3D打印則是"增材制造技術(shù)",它具有

制造成本低、生產(chǎn)周期短等明顯優(yōu)勢,被譽為"第三次工業(yè)革命最具標(biāo)志

性的生產(chǎn)工具"。(3D打印機,2013年4月,英國提出)

3、制造業(yè)自動化的特征:

信息化、系統(tǒng)化、技術(shù)高新化。

4、TQCSE的含義如下:

T——時間(Time):

Q-----產(chǎn)品質(zhì)量(Quality):

C——生產(chǎn)成本(Cost):

S------月艮務(wù)(Service):

E------環(huán)境友善(Environment);

5、制造業(yè)自動化的五個發(fā)展階段

剛性自動化、數(shù)控加工、柔性制造、計算機集成制造、新的制造業(yè)自動化模式。

6、制造業(yè)自動化技術(shù)的定義

制造業(yè)自動化指的是在“大制造概念(廣義)"下,制造過程的所有環(huán)節(jié)采用自動化技術(shù),

實現(xiàn)制造全過程的自動化,以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時和潔凈的目標(biāo)。

所包含的技術(shù):

1)CAD∕CAM∕CAPP/CAE/CIMS技術(shù);

2)以NC∕CNC∕PLC和伺服控制、開關(guān)控制、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)為主體的自動化術(shù)群;

3)面向制造業(yè)自動化的虛抵制造技術(shù)研究;

4)制造業(yè)自動化系統(tǒng)開放式直能體系結(jié)構(gòu)研究;

5)通用機械及通用電氣的自動化技術(shù)。

7、數(shù)控技術(shù)對制造業(yè)的影響

數(shù)控加工技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來了機床任業(yè)的重大變堇;

數(shù)控加工技術(shù)促進了制造技術(shù)向高層技丕的發(fā)展;

數(shù)控技術(shù)改虹傳統(tǒng)的制造方式;

數(shù)控技術(shù)改變了傳統(tǒng)的加工理念。

第二章

1、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史

1)第一代:電子管數(shù)控系統(tǒng):

2)第二代:晶體管數(shù)控系統(tǒng):

3)第三代:集成電路數(shù)控系統(tǒng):

4)第四代:小型讓復(fù)機數(shù)控系統(tǒng);

5)第五代:微處理器數(shù)控系統(tǒng):

6)第六代:基于工控PC機的通用性CNC系統(tǒng)。

2、中國機床行業(yè)加速轉(zhuǎn)型面臨四大制約因素:

1)國內(nèi)市場國際化競爭加??;

2)以技術(shù)領(lǐng)先的策略正在向以客戶為中心的策雌變;

3)中國的產(chǎn)品與中國市場需求反差較大,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有待快速調(diào)整;

4)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新模式有待完善。

第三章

1、數(shù)控技術(shù)發(fā)展的總趨勢

機床復(fù)合技術(shù)智能化域術(shù)柔性單元和座夢生產(chǎn)線精密加工技術(shù)功能學(xué)件性能

2、目前,數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢

—^

高速化、高精度化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開放化、驅(qū)動并聯(lián)化、極端化(大型化

和微型化)、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、功能部件新型化、加工過程綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨

勢和方向。

3、數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

向互放式體系結(jié)構(gòu)、軟件數(shù)控方向、智能化方向、網(wǎng)絡(luò)化方向、高可靠性方向、復(fù)合化方

包、多軸聯(lián)動化方向發(fā)展

4、各種新興制造方式

FMC:柔性加工單元

FMS:柔性加工系統(tǒng)

FML:柔性生產(chǎn)線

LP:精益生產(chǎn)(準(zhǔn)時生產(chǎn)方式)

AM:敏捷制造

FA:自動化工廠

CIMS:計算機集成制造系統(tǒng)

(用計算機通過信息集成實現(xiàn)現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造,以求得企業(yè)的總體效益)

VM:虛擬制造

5、機器人技術(shù)

機器人是數(shù)控技術(shù)與自動化高度結(jié)合的產(chǎn)物。

機器人是可編程、具有柔性的自動化系統(tǒng),可以允許進行人機聯(lián)系。它由計算機進行控制,

是無人參與的自動化控制系統(tǒng)。

6、機器人的組成

硬件系統(tǒng)包括機撼系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及計算機與控制系統(tǒng);(決定機器人精度和執(zhí)

行速度)

軟件系統(tǒng)則是所有控制系統(tǒng)的統(tǒng)稱。(決定機器人所具有的功能以及操作的方便性)

7、快速成型技術(shù)

■快速成形技術(shù)又稱快速原型制造。

■它集機械工程、CAD、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、邀

光技術(shù)于一身。

■快速成形技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù),通過快速成型機,將一層層的材料堆積

成實體原型。

8、快速成型技術(shù)的特點

1)制造原型所用的材料不限,各種金屬和非金屬材料均可使用;

2)原型的復(fù)制性、互換性高;

3)制造工藝與制造原型的幾何形狀無關(guān),在加工復(fù)雜曲面時更顯優(yōu)越;

4)加工周期短,成本低,成本與產(chǎn)品復(fù)雜程度無關(guān),一般制造費用降低

50%,加工周期節(jié)約70%以上;

5)高度技術(shù)集成,可實現(xiàn)設(shè)計制造一體化。

第四章

*1、數(shù)控機床與普通機床的區(qū)別

1)數(shù)控機床

?加工對象改變時,不需要調(diào)整機床只需要改變加工程序。

?具有手動加工(電手輪)、機動加工和控制程序自動加工功能,加工過程一般不需

人工干預(yù)。

?具有CRT屏幕顯示功能,自動報警顯示功能。普通機床不具備此功能。

?主傳動和進給傳動采用直流或交流無級調(diào)速伺服電動機?一般沒有主軸變速箱和進

給變速箱,傳動鏈短。

2)普通機床

?只要加工對象改變,就需要調(diào)整機床,才能進行新對象的加工。

?具有手動加工和機動加工功能,加工過程全部由人工干預(yù)。

?主傳動和進給傳動一般采用三相交流異步電動機,由變速箱實現(xiàn)多極變速以滿足工

藝要求,機床傳動鏈長。

?加工過程中,必須由人工不斷地進行測量,保證工件的加工精度

3)簡單來說

數(shù)控機床:具有工件測量系統(tǒng)。加工過程中不需進行工件尺寸的人工測量。

普通機床:加工過程中必須由人工不斷地測量,以保證工件的加工精度。

*2、數(shù)控機床產(chǎn)生的背景(產(chǎn)生的原因)

?機械制造業(yè)中,大批量的產(chǎn)品,使得新產(chǎn)品的開發(fā)周期加長。

?單件、小批量生產(chǎn)的零件占加工業(yè)的80%以上零件形狀復(fù)雜,加工精度要求高,通用

機床自動化程度不高,基本上由人操作,當(dāng)產(chǎn)品改變時,機床都需要變換和調(diào)整,難

以提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。

為了解決上述問題,滿足品種多,批量小的自動化生產(chǎn),就迫切需要一種靈活的,通

用的,能夠滿足適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的自動化機床,數(shù)字控制機床就是在這種背景下產(chǎn)生的。

*3、數(shù)控機床的組成及各部分作用

數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。

控制系統(tǒng):用于數(shù)控機床的運算、管理和控制,通過輸入介質(zhì)得到數(shù)據(jù),對這些數(shù)據(jù)

進行解釋和運算并對機床產(chǎn)生作用;

伺服系統(tǒng):根據(jù)控制系統(tǒng)的指令驅(qū)動機床,使刀具和零件執(zhí)行數(shù)控代碼規(guī)定的運動;

檢測系統(tǒng):用來檢測機床執(zhí)行件(工作臺、轉(zhuǎn)臺、滑板等)的位移和速度變化量,并

將檢測結(jié)果反饋到輸入端,與輸入指令進行比較,根據(jù)其差別調(diào)整機床運

動;

輔助系統(tǒng):固定循環(huán)(能進行各種多次重復(fù)加工)、自動換刀(可交換指定刀具、傳動

間隙補償償機械傳動系統(tǒng)產(chǎn)生的間隙誤差)

5、數(shù)控機床的特點

適應(yīng)性強;精度高、質(zhì)量穩(wěn)定;生產(chǎn)率高;能完成復(fù)雜型面的加工;減輕勞動強度、改

善勞動條件;有利于生產(chǎn)管理。

*6、數(shù)控機床可應(yīng)用于哪些零件的加工?

1)最適合多品種、中小批量零件;

2)精度要求高的零件;

3)表面粗糙度值小的零件;

4)輪廓形狀復(fù)雜的零件。

7、數(shù)控機床的發(fā)展方向

采用數(shù)控加工,有利于向計算機控制和管理生產(chǎn)方向發(fā)展。利用數(shù)控機床的通信接口,

采用數(shù)控信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼輸入,適宜與計算機聯(lián)網(wǎng),為實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計、制造及管理

一體化,為實現(xiàn)ClMS技術(shù)創(chuàng)造了條件。

8、數(shù)控加工的特點

■數(shù)控機床靈活、通用,能進行鉆、健、惚、較、錢削、車削、攻螺紋等加工。

■數(shù)控加工本身的加工精度較高,還可以利用軟件進行精度校正和補償,數(shù)控機床

加工零件是按數(shù)控程序自動進行,可以避免人為的誤差。

■還有自動換速、自動換刀和其它輔助操作自動化等功能。

■數(shù)控機床由于采用了計算機插補技術(shù)和多坐標(biāo)軸聯(lián)動控制,可以實現(xiàn)幾乎是任意

軌跡的運動和任意形狀空間曲面的加工。

■數(shù)控機床是按所編寫的程序自動完成零件的加工。

第五章

1、數(shù)控機床的組成

?數(shù)控機床一般由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、強電控制柜、機床本體

和各類輔助裝置組成。

?數(shù)控系統(tǒng)是機床實現(xiàn)自動加工的核心,是整個數(shù)控機床的靈魂所在。主要由

操作系統(tǒng)、主控制系統(tǒng)、可編程控制量、各類輸入/輸出接口等組成。

■操作系統(tǒng)由顯示器和操作鍵盤組成,顯示器有數(shù)碼萱、CRT,液晶等多種形

式。

■主控制系統(tǒng)主要由CPU、存儲器、控制器等組成。

2、數(shù)控系統(tǒng)的控制對象以及控制方式

主要控制對象:位置、角度、速度等機械量;

溫度、壓力、流量等物理量。

控制方式:數(shù)據(jù)運算處理控制和時序邏輯控制兩大類。

主控制器內(nèi)的插補模塊就是根據(jù)所讀入的零件程序,通過譯碼、編逢等信息處理

后,進行相應(yīng)的刀具軌跡插社運算,并通過與各坐標(biāo)伺服系統(tǒng)的位置、速度反饋

信號的比較,從而控制機床各坐標(biāo)軸的位移。

時莊邏整控制通常由可編程控制器PLC來完成,它根據(jù)機床加工過程中各個動作

要求進行協(xié)調(diào),按各檢測信號進行邏輯判斷,從而控制機床各個部件有條不紊地

順序工作。

3、伺服系統(tǒng)的知識點。

1)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電

動機、驅(qū)動控制系統(tǒng)和位置檢測與反饋裝置等組成。

2)伺服電動機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件,驅(qū)動控制系統(tǒng)則是伺服電動機的動力源。

3)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令,再經(jīng)過

驅(qū)動系統(tǒng)的功率放大后,驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn),從而通過機械傳動裝置拖動

工作臺或刀架運動。

4、主傳動系統(tǒng)知識點。

?主傳動系統(tǒng)是機床切削加工時傳遞裝矩的主要部件之一。

?調(diào)速方式:一般分為齒輪有級變速和電氣無級調(diào)速兩種類型。

?調(diào)速要求:較高檔的數(shù)控機床都要求實現(xiàn)無級遍速,以滿足各種加工工

藝的要求。

?組成:它主要由主勉驅(qū)動控制系統(tǒng)、主軸電動機和主軸機械傳動機構(gòu)等

組成。

6、強電柜的組成及作用

1)組成:強電控制柜由各種史間繼電墨、接觸器、變壓器、電源開關(guān)、

接線端子和各類電氣保護元器件等構(gòu)成O

2)作用:強電控制柜主要用來安裝機床強電控制的各種電氣元器件,除

了提供數(shù)控、伺服等一類弱電控制系統(tǒng)的輸入電源,以及各種

短路、過載、欠壓等電氣保護外,主要在PLC的輸出接口與

機床各類輔助裝置的電氣執(zhí)行元件之間起橋梁連接作用,即控

制機床輔助裝置的各種交流電動機、液壓系統(tǒng)電磁閥或電磁離

臺器等。

7、輔助裝置的組成

1)ATC:自動換刀裝置;

2)APC:自動交換工作臺機構(gòu)

3)工件夾緊放松機構(gòu);4)回轉(zhuǎn)工作臺;5)液壓控制系統(tǒng);

6)潤滑裝置;7)冷卻裝置;8)排屑裝置;

9)過載和保護裝置等。

8、機床本體的組成

由主傳動機構(gòu)、進給傳動機構(gòu)、工作臺、床身以及立柱等部分組成。

9、數(shù)控機床的工作原理(加工零件的工作過程)

答:數(shù)控機床加工零件時,根據(jù)雯性圖掛和加工工藝要求,將所有刀具、刀具

運動軌跡與速度、主軸轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向、冷卻等輔助操作以及相互間的先后順

序,以規(guī)定的數(shù)控代碼形式編制成程序,并輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控系統(tǒng)將輸

入程序進行處理后,向機床各坐標(biāo)軸的伺服系統(tǒng)及輔助裝置發(fā)出指令,驅(qū)動機

床的各運動部件及輔助裝置進行有序的動作與操作,實現(xiàn)刀具與工件的相對運

動,加工出符合要求的零件。

流程圖:

10、數(shù)控機床的分類

1)按機床運動的控制軌跡分類:

點位控制數(shù)控機床

直線控制數(shù)控機床

輪廓控制數(shù)控機床

2)按伺服控制方式分類:

開環(huán)控制數(shù)控機床

全閉環(huán)控制數(shù)控機床

半閉環(huán)控制數(shù)控機床

3)按控制坐標(biāo)的軸數(shù)分類:(二軸、二軸半聯(lián)動、三軸、四軸、五軸)

?控制坐標(biāo)的軸數(shù)是表達機床加工能力的重要參數(shù)。

?可控制聯(lián)動的坐標(biāo)軸數(shù)就是數(shù)控裝置可以控制幾個伺服電動機,即同時驅(qū)動機床移

動部件運動的坐標(biāo)軸數(shù)目。

?控制軸數(shù)越多,數(shù)控機床的功能就越強,機床的復(fù)雜程度和技術(shù)含量也就越高。

4)按加工工藝及機床用途的類型分類:

金屬切削類數(shù)控機床;(車、加工中心、鉆、磨、像)

金屬成型類數(shù)控機床;(數(shù)控折彎機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機)

特種加工類數(shù)控機床;(數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光切割機

床)

其他類數(shù)控機床;(數(shù)控三坐標(biāo)測量機)

5)按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類:

經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng);

普及型數(shù)控系統(tǒng);

高檔型數(shù)控系統(tǒng)。

11、說明開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點及區(qū)別。

答:1)開環(huán):通常沒有位置檢測裝置,也無反饋電路,伺服驅(qū)動元件為步進電機。

特點:控制精度和運動速度受到限制。

2)全閉環(huán):必須具備測量元件。直線位移檢測裝置直接安裝在移動工作臺上如光柵、

磁尺、感應(yīng)同步器等,檢測出來的反饋信號與輸入指令相比較,用比較的差值進行控制,

直至差值消除時停止,這叫閉環(huán)控制。

特點:控制精度高,但是安裝、調(diào)試和維護比較復(fù)雜,而且價格昂貴。

3)半閉環(huán):對工作臺的實際位置不進行檢查測量,而是通過與伺服電機(執(zhí)行單元)

有機聯(lián)系的測量元件(如測速電機、光電編碼器等)檢測出伺服電機的轉(zhuǎn)角,間接推算出

工作臺實際位移量,用此值與指令值進行比較,用差值來實現(xiàn)控制。由于檢測的不是工作

臺的位移,所以稱之為半閉環(huán)。

特點:半閉環(huán)精度沒有閉環(huán)高,但調(diào)試卻比閉環(huán)容易。

第六章

1、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的組成。

1)機床基礎(chǔ)部件;2)主傳動系統(tǒng);3)進給傳動系統(tǒng);

4)實現(xiàn)某些輔助動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置;(潤滑、冷卻、排屑等)

5)工件實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、定位的裝置及附件;

6)特殊功能裝置;(如監(jiān)控裝置、精度檢測等)

2、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的特點。

剛度高、抗振性高、靈敏度高、熱變形小、自動化程度高,操作方便。

3、數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的特點。

D主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無級調(diào)速;

2)主軸部件具有較大的剛度和較高的精度;

3)良好的抗振性和赴穩(wěn)定性;

4)為實現(xiàn)刀具的快速或自動裝卸,數(shù)控機床主軸具有特有的刀具安裝結(jié)構(gòu);

5)主軸變速迅速可靠。

4、數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的作用及特點。

作用:接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進給脈過,經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動執(zhí)行元件實現(xiàn)預(yù)期的運動。

特點:數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)必須對進給運動的位置和速度同時實現(xiàn)自動控制,除

了要求具有較高的定位精度外,還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性。

1)傳動精度和剛度高;

2)靈敏度高;

3)穩(wěn)定性好;

5、自動換刀裝置

自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)取決于機床的類型、工藝范圍及刀具的種類和數(shù)量等。

主要有:

0回轉(zhuǎn)刀架換刀裝置;

(多為順序換刀,換刀時間短,機構(gòu)簡單;常用于數(shù)控車床,車削加工中心)

江多主軸轉(zhuǎn)塔頭換刀裝置;

(是一種比較簡單的換刀方式;多用于數(shù)控僚錢床中)

遼帶刀庫的自動換刀裝置。

(通過機械手實現(xiàn)與主軸上刀具的互換)

7、刀具的選擇方法

1)順序選刀

刀庫中的刀具位置嚴(yán)格按所需加工零件的加工順序排列,加工時按順序調(diào)刀。

特點:刀庫的驅(qū)動和控制簡單,無需刀具識別裝置,維護簡單。

2)任意選刀

需預(yù)先將刀庫中的每把刀具(或每個刀座)進行編碼,使之具有可識別的代碼。

特點:刀庫中刀具的排列順序與加工零件的加工順序無關(guān),增加了系統(tǒng)的柔性。同

一工具可供不同工件、不同工步共同使用,減少刀具數(shù)量和刀庫存儲量。

8、回轉(zhuǎn)工作臺

D作用:使數(shù)控機床能按照指令進行分度或回轉(zhuǎn)運動,完成指定的加工工序。

2)分度工作臺:將工件分度轉(zhuǎn)位,實現(xiàn)分別加工工件的各個表面的目的。

3)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺:除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外,還能實現(xiàn)圓周進給運動。

4)兩者區(qū)別:是否能實現(xiàn)圓周進給運動。

9、液壓與氣動裝置的功能。

D自動換刀所需的動作;

2)主軸的自動松開、夾緊;

3)機床運動部件的制動和離合器的控制;

4)機床的潤滑、冷卻,防護罩、門的自動開關(guān);

5)工作臺的松開夾緊,交換工作臺的自動交換動作等;

6)機床運動部件的平衡。

10、冷卻系統(tǒng)的作用。

在數(shù)控機床中,良好的工件切削冷卻具有重要的意義,切削液不僅于切削過程中冷卻刀具

與工件,同時也起到在刀具與工件之間的潤滑、排屑清理、防銹等作用。

11、數(shù)控機床的潤滑系統(tǒng)。

作用:對延長數(shù)控機床的使用壽命、提高切削效率、保證工作正常具有十分重要的作用。

潤滑對象:對機床導(dǎo)軌、傳動齒輪、滾珠絲杠、主軸箱等的潤滑。

潤滑形式:電動間歇潤滑泵和定量式集中潤滑泵等。

*12、數(shù)控機床的排泄裝置。

使用排屑裝置的原因:

1)數(shù)控機床在單位時間內(nèi)金屬切屑量大大高于普通機床。

2)切屑占據(jù)一定的加工區(qū)域,如果不及時排除,就會覆蓋或纏繞在工件或刀具上,

阻礙機械加工的順利進行。

3)熾熱的切屑會引起機床或工件熱變形,影響加工的精度。

作用:將切屑從加工區(qū)域排出到數(shù)控機床之外。

*13、齒輪傳動副的任務(wù)是什么?

答:齒輪傳動裝置主要由齒輪傳動副組成,其任務(wù)是傳遞伺服電動機輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。

14、消除齒輪間隙的結(jié)構(gòu)方式有哪些?

答:直齒圓柱齒輪傳動副與斜齒圓柱齒輪傳動副。

*15、簡述滾珠絲杠螺母的工作原理。

答:當(dāng)絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時,絲杠的旋轉(zhuǎn)面經(jīng)滾珠推動螺母皿移動,同時,滾珠沿螺

旋滾道滾動,使絲杠和螺母的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L珠與絲杠、螺母之間的滾動摩擦。

16、數(shù)控機床面板上最重要的按鈕-—急停按鈕。

用途:主軸飛車、撞刀、工件脫落等危及人身安全及設(shè)備安全的緊急情況時,立即按

下急停按鈕(按鈕本身具有自保功能),從而斷開主軸電機和伺服電機等所有電機的電源,

機床所有運動立即停止。

*17、數(shù)控操作面板上的工作方式。

1)手動方式(JOG)

可實現(xiàn)機床的所有手動操作的動作;通常一次移動一個軸。

2)自動方式(AUTO)

按照數(shù)控程序指令的要求控制機床進行連續(xù)的自動加工的工作方式。

3)手動數(shù)據(jù)輸入方式(MDI)

用于直接通過操作面板輸入數(shù)控程序和編輯程序;用于簡單的測試操作。

4)編輯方式(EDIT)

編輯方式,包括插入、修改、刪除和字的替換。編輯還包括刪除整個程序和自動插入順序

號。

5)DNC運行方式(RMT)

通過閱讀機/穿孔機接口在讀入外設(shè)上的程序,同時執(zhí)行加工(DNC運行)。需

要預(yù)先設(shè)定有關(guān)閱讀機/穿孔機接口的參數(shù)。

6)手輪方式(HAND)

手輪方式是在JoG運行模式中出現(xiàn)"手輪”窗口,選擇"HAND”方式,可以移動機

床。

未配手持單元時,在加工畫面JoG方式下,選軟菜單手輪方式,再選擇并激活Xl

軸或Zl軸,順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)手輪,則刀架沿X軸或Z軸正方向或負(fù)方向運動。

如配置了手持單元,在JoG方式下,可通過手持單元上的軸選,倍率旋鈕來選擇

需要移動的軸和脈沖當(dāng)量。

7)回參考點方式(REF)

參考點方式,只有在"JOG”模式下可以進行。

8)增量選擇方式(VAR)

按下增量選擇方式按鍵后,系統(tǒng)處于增量進給運行方式。增量的距離:UNC,IOINC,

IOOINC,1000INC(IINC=O.OOlmm).再按一次,就可以解除這種步進增量選

擇方式。

*18、機床的六個輔助工作方式。

D單程序段方式;

2)空運行方式;

3)程序段跳讀方式;

4)M00/M01方式;

5)機床鎖?。∕LK)方式;

6)輔助功能鎖住(AFL)方式。

19、機床輔助功能控制。

1)主軸控制;(主軸的轉(zhuǎn)速由手動數(shù)據(jù)輸入或程序指令決定)

2)機床刀架的轉(zhuǎn)位控制;(選擇手動JoG模式,按一下轉(zhuǎn)位按鈕,刀架轉(zhuǎn)過一個刀位)

3)切削冷卻液控制;(MO7、MO8、M09)

4)夾緊/松開控制。("卡盤"、"套筒"、"中心架”操作鍵)

20、機床控制面板上的三個倍率修調(diào)旋鈕。

D進給倍率修調(diào)旋鈕

機床手動進給方式時,可通過進給倍率修調(diào)旋鈕減小或增加百分值(%)來修調(diào)機床的進給速

度。

機床自動進給方式時,加工程序的進給速度可通過選擇進給倍率修調(diào)旋鈕刻度盤的百分值

(%)來減小或增加。

2)快速倍率修調(diào)旋鈕

GOO快速移動;固定循環(huán)期間的快速移動;在G27、G28和G30中的快速移動;

手動快速移動;手動返回參考點的快速移動。

3)主軸倍率修調(diào)旋鈕

主軸速度是由S代碼規(guī)定主軸轉(zhuǎn)速,通過主軸倍率修調(diào)旋鈕減小或增加百分值(%)來修調(diào),

0%至120%的倍率。

*21、數(shù)控機床的電氣配置有哪些?

D數(shù)控裝置(CNC,數(shù)控機床核心)

輸入裝置;信息處理;輸出裝置。

2)伺服系統(tǒng):數(shù)控裝置和機床本體之間的電傳聯(lián)系環(huán)節(jié);

3)機床強電控制系統(tǒng);4)機床檢測系統(tǒng)。

第七章數(shù)控系統(tǒng)

*1、數(shù)控系統(tǒng)的組成。

2、數(shù)控系統(tǒng)的主要功能。

控制功能準(zhǔn)備功能插補功能

進給功能主軸功能輔助功能

刀具功能補償功能顯ZK功能

自診斷功能通信功能編程功能

*3、數(shù)控系統(tǒng)的分類

1)按機床運動的控制軌跡分類:

點位控制數(shù)控機床

直線控制數(shù)控機床

輪廓控制數(shù)控機床

2)按伺服控制方式分類:

開環(huán)控制數(shù)控機床

全閉環(huán)控制數(shù)控機床

半閉環(huán)控制數(shù)控機床

3)按控制坐標(biāo)的軸數(shù)分類:(二軸、二軸半聯(lián)動、三軸、四軸、五軸)

.控制坐標(biāo)的軸數(shù)是表達機床加工能力的重要參數(shù)。

?可控制聯(lián)動的坐標(biāo)軸數(shù)就是數(shù)控裝置可以控制幾個伺服電動機,即同時驅(qū)動機床移

動部件運動的坐標(biāo)軸數(shù)目。

?控制軸數(shù)越多,數(shù)控機床的功能就越強,機床的復(fù)雜程度和技術(shù)含量也就越高。

4)按加工工藝及機床用途的類型分類:

金屬切削類數(shù)控機床;(車、加工中心、鉆、磨、像)

金屬成型類數(shù)控機床;(數(shù)控折彎機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機)

特種加工類數(shù)控機床;(數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控激光切割機

床)

其他類數(shù)控機床;(數(shù)控三坐標(biāo)測量機)

5)按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類:

經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng);(抵擋)

普及型數(shù)控系統(tǒng);(中檔)

高檔型數(shù)控系統(tǒng)。(高檔)

7)按數(shù)控裝置分類:

硬件數(shù)控系統(tǒng)(NC系統(tǒng));

計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC系統(tǒng))。

4、CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)

1)單機結(jié)構(gòu)

2)多機結(jié)構(gòu)

根據(jù)CPU間的相互關(guān)系不同,多機結(jié)構(gòu)可分為:主叢、多主、分布式結(jié)構(gòu)。

根據(jù)CNC裝置共享結(jié)構(gòu)的不同,多機結(jié)構(gòu)可分為:共享總線、共享存儲器結(jié)構(gòu)。

3)模塊化結(jié)構(gòu)

4)開放式結(jié)構(gòu)

"PC嵌入NC"的開放式結(jié)構(gòu);

"NC嵌入PC”的開放式結(jié)構(gòu);

軟件型的開放式結(jié)構(gòu)。

5)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)

5、數(shù)控系統(tǒng)的工作過程

零件程序

6、CNC裝置的軟件結(jié)構(gòu)

7、CNC系統(tǒng)軟件的工作過程

伺服

程機床

驅(qū)動

反饋

8、CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的特點

D多任務(wù)并行處理;

2)實時中斷處理;(前后臺型、中斷型、功能模塊型)

3)開放式數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu);

4)嵌入式數(shù)控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。

9、PLC的掃描工作過程

用戶程序現(xiàn)

(梯形圖語言)出

執(zhí)

數(shù)

現(xiàn)映

據(jù)

場像

區(qū)

區(qū)

輸入果樣階段‘,程序執(zhí)行階段一’輸出控制階段

10、PLC的硬件結(jié)構(gòu)

CB(控制總線)AB(地址總線)

模擬量輸入電磁閥

開關(guān)量輸入器接觸器

其它輸入Cpu其它執(zhí)行裝置

DB(數(shù)據(jù)總線)

編程單元電源單元

11、PLC的編程系統(tǒng)

PLC采用面向控制過程,面向問題的“自然語言"編程。

PLC編程語言有:

功能表圖、梯形圖、功能塊圖、指令表、結(jié)構(gòu)文本。普遍運用的是梯形圖和指令表。

12、數(shù)控系統(tǒng)中PLC的類型

1)獨立型PLC數(shù)控系統(tǒng);

2)內(nèi)裝型PLC數(shù)控系統(tǒng)。

13、CNC控制系統(tǒng)的主要控制任務(wù)是什么?

答:CNC裝置通過輸入、數(shù)據(jù)存儲、譯碼處理、插補運算和信息的輸出,控制數(shù)控車床的

執(zhí)行部件運動,實現(xiàn)工件的加工。

14、從CNC裝置中含CPU的多少以及CPU的作用來看,CNC裝置分為幾類?試簡述

每一類結(jié)構(gòu)各有何特點?

答:1)單機結(jié)構(gòu):整個CNC裝置只有一個CPU,它集中控制和管理整個系統(tǒng)資源,通過

分時處理的方式來實現(xiàn)各種數(shù)控功能;

2)多機結(jié)構(gòu):CNC裝置中有兩個或兩個以上CPU(處理速度快,容錯能力強)

a)主從結(jié)構(gòu)(一個CPU處于主導(dǎo)地位,其他CPU處于從屬地位)

系統(tǒng)中只有一個CPU(主CPU)對系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán),而其他CPU

只能接受主CPU的控制命令或數(shù)據(jù),或向主CPU發(fā)出請求信息以獲得所需

數(shù)據(jù)。

b)多主結(jié)構(gòu)(有兩個或兩個以上的CPU對系統(tǒng)資源有控制和使用權(quán))

功能部件采用緊耦合,有集中的操作系統(tǒng),通過總線仲裁器來解決爭用總線

的問題,通過公用存儲器來交換信息。

C)分布式結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)有兩個或兩個以上的帶有CPU的功能模塊,每個模塊都有自己獨立的運

行環(huán)境,模塊之間采用松耦合,在空間上可較為分散,采用通信方式交換信

息。

第八章

1、插補的概念

為滿足零件幾何尺寸精度要求,必須在刀具(或工件)運動過程中,在起點和終點之

間,實時計算出滿足線形和進給速度要求的趕史同點,這就是數(shù)控技術(shù)中有關(guān)插社的

概念。

插補運算實質(zhì)上是根據(jù)有限的信息完成“數(shù)據(jù)點的密化"工作。

2、插補器的分類

D硬件插補器;2)軟件插補器;3)軟硬件結(jié)合插補器。

3、插補方法的分類

CNC系統(tǒng)一般都有直線插社、圓弧插社兩種基本功能。三坐標(biāo)以上聯(lián)動的CNC系統(tǒng)中,

一般還有螺旋線插社功能。

主要插補方法:

1)脈沖增量插補(通常用于步進電機控制系統(tǒng))

特點:以脈沖形式輸出,每插補運算一次,最多給各運動軸一個進給脈沖。

方法:逐點比較法、數(shù)字積分法。

2)數(shù)據(jù)采樣插補(適用于閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng))

特點:數(shù)控裝置產(chǎn)生的不是指令脈沖,而是指令數(shù)據(jù)(位置增量值)。

方法:直線函數(shù)法、擴展數(shù)字積分法。

第九章

1、數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成

I)NC部分;2)操作面板;3)輸入輸出模塊PP72∕48DPN;

4)Mini手持單元;5)收發(fā)短信功能的SINAUTMD720-3GSM/GPRS調(diào)制解調(diào)

器;6)驅(qū)動器部件;7)伺服電機;

8)主軸電機;9)主軸外置編碼器(TTL或IVPPSin/Cos)。

2、電氣控制電路圖主要包括哪些?

電氣原理圖、電器元件布置圖、電氣裝配圖、接線圖和互連圖等。

電氣原理圖包括主電路、控制電路、輔助電路、保護及互鎖環(huán)節(jié)以及特殊控制電路等。

3、電氣控制電路圖中的常用符號及其定義。

1)文字符號

用來表示電氣設(shè)備、裝置、元器件的名稱、功能、狀態(tài)和特征的字符代碼。

QF—低壓斷路器KM—交流接觸器

KA—中間繼電器SB—按鈕

FU-熔斷器SA-旋鈕開關(guān)

FR-熱繼電器SQ—行程限位開關(guān)

SQ一接近開關(guān)

2)圖形符號

用來表示一臺設(shè)備或概念的圖形、標(biāo)記或字符。

3)接線端子標(biāo)記

電氣圖中各電器的接線端子用規(guī)定的字母數(shù)字符號標(biāo)記。

三相交流電源的引入線用LI、L2、L3、N、PE標(biāo)記;

直流系統(tǒng)電源正、負(fù)極、中間線分別用L+、L-與M標(biāo)記;

三相動力電器的引出線分別按U、V、W順序標(biāo)記。

4、繪制原理圖的基本準(zhǔn)則

D原理圖一般分主電路和輔助電路兩部分:主電路就是從電源到電動機大電流通過的路

徑;輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路及保護電路等。

2)控制系統(tǒng)內(nèi)的全部電機、電器和其它器械的帶電部件,都應(yīng)在原理圖中表示出來。

3)原理圖中,各個電氣元件和部件在控制線路中的位置,應(yīng)根據(jù)便于閱讀的原則安排。

同一元器件的各個部件可以不畫在一起。

4)圖中元件、器件和設(shè)備的可動部分,都按沒有通電和沒有外力作用時的開閉狀態(tài)畫出。

5)電氣元件應(yīng)按功能布置,并盡可能按水壬順序排列,其布局順序應(yīng)該是從上到下,叢

左到右。電路垂直布置時,類似項目宜橫向?qū)R;水平布置時,類似項目應(yīng)級包匿

態(tài)。

6)電氣原理圖中,有直接聯(lián)系的交叉導(dǎo)線連接點,要用黑圓點表示;無直接聯(lián)系的交叉

導(dǎo)線連接點不畫黑圓點。

5、符號位置的索引

元件的相關(guān)觸點位置的索引用頁號和圖區(qū)組合表示。

1.6

頁號:圖區(qū):

第1頁第6區(qū)

6、電器元件的布置應(yīng)注意以下幾方面:

1)體積大和較重的電器元件應(yīng)安裝在電器安裝板的工方,而發(fā)熱元件應(yīng)安裝在電器安

裝板的上面;

2)強電、弱電應(yīng)分開,弱電應(yīng)屏蔽,防止外界干擾。

7、電氣接線圖的繪制原則。

1)各電氣元件均按實際安裝位置繪出,元件所占圖面按實際尺寸以統(tǒng)二也例繪制。

2)一個元件中所有的帶電部件均畫在一起,并用點劃線框起來,即采用集中表示法。

3)各電氣元件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致,并符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

4)各電氣元件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出,并予以編號,各接線端子的編號必須與

電氣原理圖上的導(dǎo)線編號相一致。

5)繪制安裝接線圖時,走向相同的相鄰導(dǎo)線可以繪成一股線。

8、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般原則。

1)最大限度地滿足控制要求;

2)保證系統(tǒng)的安全可靠;

3)設(shè)計方案要合理;

4)適應(yīng)發(fā)展的需要。

9、電氣設(shè)計的基本內(nèi)容。

1)方案論證;2)確認(rèn)系統(tǒng)訂單;

3)完成電氣圖紙設(shè)計;4)完成出廠文件資料編寫;

5)編寫程序;6)現(xiàn)場調(diào)試;

7)機床驗收和用戶培訓(xùn)。

10、電氣設(shè)計任務(wù)書中的主要內(nèi)容。

(1)設(shè)備名稱、用途、基本結(jié)構(gòu)、動作要求及工藝過程介紹。

(2)機床控制的方式及控制要求等。

(3)聯(lián)鎖、保護要求。

(4)自動化程度、穩(wěn)定性及抗干擾要求。

(5)操作臺、照明、信號指示、報警方式等要求。

(6)設(shè)備驗收標(biāo)準(zhǔn)。

(7)其它要求。

11、控制方案的確定需要考慮以下方面。

(1)電機驅(qū)動方式的選擇;

(2)調(diào)速方案的選擇;

(3)電動機調(diào)速性質(zhì)要與負(fù)載特性適應(yīng);

(4)驅(qū)動電動機的選擇。

12、電動機選擇的基本原則。

D根據(jù)生產(chǎn)機械調(diào)速的要求選擇電動機的種類;

2)工作過程中電動機容量要得到充分利用;

3)根據(jù)工作環(huán)境選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。

13、確定數(shù)控系統(tǒng)訂單,其內(nèi)容為:

1)數(shù)控系統(tǒng)型號確定;2)輸入/輸出點數(shù);

3)伺服電機和伺服驅(qū)動器的選擇;

4)系統(tǒng)電源容量確認(rèn);5)確認(rèn)電線電纜長度;

14、電氣圖紙設(shè)計,主要包括:

1)電氣原理圖;4)柜內(nèi)電氣和柜外電氣元器件布置圖

2)電氣互連圖和接線圖;5)電氣柜:

3)操縱臺裝配圖和零件圖;6)機床面板等圖紙的設(shè)計。

并列寫雯件基本件旦更、標(biāo)準(zhǔn)件目錄和外購件目錄。

15、需求機床的基本功能

1)直線插補、圓弧插補;2)固定循環(huán);

3)刀具補償;4)鏡向、旋轉(zhuǎn)、縮放、平移;

5)自動加減速控制;6)數(shù)據(jù)輸入輸出及DNC功能;

7)子程序功能;8)自診斷功能。

16、程序設(shè)計內(nèi)容

1)控制程序;2)初始化程序;

3)檢測、故障診斷和顯示等程序;4)保護和連鎖程序。

研究資料,編排I/O地址表,編寫機床電氣控制PLC程序。

17、畫出中間繼電器、交流接觸器、熔斷器、低壓斷路器及按鈕開關(guān)的文字符號和圖形符

號。

18、試畫出機床單速冷卻控制電路的電氣原理圖。

19、項目實例:數(shù)控車床上冷卻控制功能的實現(xiàn)(9-8、9-9、9-10)

項目要求:

1)實現(xiàn)機床冷卻手動控制3)冷卻電機為雙速電機

2)實現(xiàn)機床冷卻自動控制4)冷卻停止按鈕在手動與自動方式均有效

20、機床電氣設(shè)計的一般步驟。

客戶訂單

根據(jù)客戶訂單,分析

需求,確定設(shè)計方案

機床設(shè)計方案

組織設(shè)計團隊,

進行項目分工,

下達項目任務(wù)書

研發(fā)團隊:包括機

械、電氣、液壓等

相關(guān)資料:系統(tǒng)選

電氣團隊:根據(jù)項目任

型手冊、系統(tǒng)硬件

務(wù)書,查閱相關(guān)資料,

連接手冊、系統(tǒng)功

為項目設(shè)計做準(zhǔn)備

能說明書

....................................1與其他團隊要相互

項目設(shè)計:確定系統(tǒng)訂貨單、電氣原L配合、積極溝通

理圖、電氣柜設(shè)計、操縱臺設(shè)計、柜機械設(shè)計

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表1-2準(zhǔn)備功能G指令(JBT3208-1999)

G指令模態(tài)功能G指令模態(tài)功能

GOOa點定位G50#(d)刀具偏置0/-

GOla直線插補G51#(可刀具偏置+/0

G02a順圓孤插補G52制④刀具偏置JO

G03a逆圓弧插補G53f直線偏移注例

G04-哲停G54f直線偏移X

G05#不指定G55f直線偏移Y

G06a拋物線插補G56f直線偏移Z

G07#不指定G57f直線偏移XY

G08-加速G58f直線偏移XZ

G09-減速G59f直線偏移YZ

G10-G16#不指定G60h準(zhǔn)確定位1(精)

G17CXY平面選擇G61h準(zhǔn)確定位2(中)

G18CZX平面選擇G62h快速定位(粗)

G19CYZ平面選擇G63-攻螺紋

G2O-G32#不指定G64-G67#不指定

G33a螺紋切削,等螺距G68#(可刀具偏置.內(nèi)角

G34a螺紋切削,增螺距G69刀具偏置?外角

G35a螺紋切削,減螺距G70-G79#不指定

G36?G39#永不指定G80C固定循環(huán)注銷

G40d刀尖半徑補償取銷G81-G89C固定循環(huán)

G41d刀尖半徑左補償G90j絕對尺寸

G42d刀尖半徑右補償G91j增量尺寸

G43#(可刀具正偏置G92-預(yù)置寄存

G44#(d)刀具負(fù)偏置G93k時間倒數(shù).進給率

G45*(Φ刀具偏置+/+G94k每分鐘進給

G46翅可刀具偏置"-G95k上軸每轉(zhuǎn)進給

G47=(d)刀具偏置/G96i恒線速度

G48=(d)刀具偏置J+G97i每分鐘轉(zhuǎn)速(主軸)

G49翅可刀具偏置0/+G98-G99#不指定

2、M指令

M指令模態(tài)功能M指令模態(tài)功能

MoO-程序停止M36#進給范圍1

MOl-程序計劃停止M37#

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