數控技術 復習總結

1.

數控技術：利用數字化信息對伺服驅動伺服驅動通常由伺服放大器（亦稱：驅動器、

機伺服單元）和執(zhí)行機構等部分組成。在數控機床上，目前械運動及加工過程進行控制的方法。2.機床數控系統(tǒng)的基本組成：輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動。

3.數控機床的基本組成：輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動、反饋裝置、輔助控制裝置、機床本體。4.NC機床：采用數控技術進行控制的機床；加工中心(MC):帶有自動刀具交換裝置的數控機床；柔性加工單元（FMC）：在加工中心的基礎上，增加多個工作臺自動交換裝置以及其他相關裝置，組成的加工單元；柔性制造系統(tǒng)（FMS）：通過增加物流系統(tǒng)、工業(yè)機器人以及相關設備，并由中央控制系統(tǒng)進行集中，統(tǒng)一控制和管理的系統(tǒng)；計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）：完整的生產制造系統(tǒng)。5.NC:數控SV：伺服驅動PLC：可編程序機床控制器。6.數控機床的特點：1）加工精度高2）具備誤差自動補償功能3）采用自動加工方式4）機床柔性強5）自動化程度高6）生產率高7）良好的經濟效益。

7.計算機集成系統(tǒng)的功能（設計、加工制造、生產經營）結構（EIS、FMS、MIS、QMS、DBMS、CCNS）和集成內容(功能集成、信息集成、物流集成、人及集成)。8.數控機床上加工的零件特點：1）形狀復雜,加工精度高2)公差帶小，互換性高，要求精確3）價值高4）小批量生產的零件5）鉆、鏜、鉸、攻螺紋以及銑削加工聯(lián)合進行的零件。

9.簡述數控加工的內容和步驟？內容包括：由給定的零件加工要求（零件圖樣、CAD數據或實物模型）進行加工的全過程；步驟：1）分析零件圖樣2）工藝處理3）數學處理4）編寫零件加工程序單5）制備控制介質及程序校驗6）數控加工工藝文件。

10.數控加工及其特點：具有復雜性狀加工能力、高質量、高效率、高柔性、易于形成網絡控制、技術要求高。11.影響切削用量的條件：機床、刀具、工具的韌性、切削速度、切削深度、切削進給率，切削液的種類。12.決定切削速度的因素：材料、壽命、進刀量，刀具形狀、切削深度、冷卻液的使用。

13.加工路線確定原則：1）使被加工零件獲得良好的加工精度和表面質量2）使數值計算容易，減少編程工作量3）盡量使進給路線最短，縮短空走刀時間。

14.對數控機床用夾具的選擇原則：1）精度、剛度要高2）不要發(fā)生刀具與工件、刀具與夾具的干涉碰撞3）夾緊力要適度4）裝夾要迅速，調整要方便可靠。15.預防性維護工作的主要內容：1）嚴格遵守操作規(guī)程2）對閱讀機進行定期維護3）防止數控裝置過熱4）經常監(jiān)視數控系統(tǒng)的電網電壓5）定期檢查和更換直流電動機電刷6）防止灰塵進入數控裝置7）存儲器用電池定期檢查和更換8）數控系統(tǒng)長期不用的維護。

1數控技術，簡稱數控是利用數字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。由于現(xiàn)代數控都采用了計算機進行控制，因此，也可以稱為計算機數控

為了對機械運動及加工過程進行數字化信息控制，必須具備相應的硬件和軟件。用來實現(xiàn)數字化信息控制的硬件和軟件的整體稱為數控系統(tǒng)，數控系統(tǒng)的核心是數控裝置2NC機床與程控機床是兩種不同含義的機床，它們的控制要求和控制對象有本質的不同。一般來說，機床自動控制主要包括三方面內容：1)機床動作順序的程序控制，典型的有組合機床、自動生產線等的流程與工步控制。其主要控制要求是根據機床的動作順序表（如電磁閥等執(zhí)行元件的動作表）。按規(guī)定的順序通過執(zhí)行原件依次動作，完成機床的動作流程。

2)主電機與輔助電機的啟動、停止、變速、冷卻、潤滑、排屑、自動換刀等輔助機能的控制。這些控制有的是實現(xiàn)機械加工必須的，有的是機床特殊動作和功能方面的需要。它可以通過繼電器、接觸器、變頻器、調速器等進行控制。對于只需要上述1）、2）兩方面控制的加工設備，稱為程序控制機床，簡稱程控機床。如：組合機床、自動生產線等�？删幊炭刂破鳎�是實現(xiàn)以上控制的最佳選擇。3)刀具（或坐標軸）移動軌跡控制。對刀具運動軌跡進行控制，使加工輪廓的必要條件，它包括移動速度控制、移動位置控制、移動軌跡控制等幾個方面的基本要求，必須通過采用數控技術才能實現(xiàn)。

3在數控機床上，對于運動部件的位移量控制，一般需要通過檔鐵、行程開關等檢測元件的發(fā)信和對執(zhí)行元件的通斷控制實現(xiàn)。即便采用了侍服驅動裝置的程控機床，一般也只能對各運動部件的移動速度、移動位置進行單獨的控制和調整，因此，程控機床能夠實現(xiàn)點位控制，但不能實現(xiàn)各部件間的“聯(lián)動”，任意改變坐標軸（或刀具）在平面或空間的移動軌跡，故不能成為數控機床。

4在數控機床上，通過數控系統(tǒng)的“插補”運算，實現(xiàn)了坐標軸的聯(lián)動功能。它不僅可以控制移動部件的起點與終點坐標，而且還能同時控制各運動部件每一時刻的速度和位移，以及各運動部件間的相互關系，從而可以將工件加工要求的輪廓形狀。這是數控機床與其他機床的本質區(qū)別，也是機床采取數控技術的根本原因。

5機床數控系統(tǒng)的基本組成數控系統(tǒng)是所有數控設備的核心。數控系統(tǒng)的主要控制對象是坐標軸的位移（包括移動速度、方向、和位置等），其控制信息主要來源于數控加工或運動控制程序。因此，作為數控系統(tǒng)最基本的組成應該包括：程序的輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動這三部分。1）輸入/輸出裝置輸入/輸出裝置的主要作用是進行數控加工或運動控制程序、加工與控制數據、機床參數以及坐標軸位置、檢測開關的狀態(tài)等數據的輸入、輸出。鍵盤和顯示器是任何數控設備必須的最基本的輸入輸出裝置。此外，根據數控系統(tǒng)的不同，還可以配光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。作為外圍設備，計算機是目前常用的輸入/輸出裝置之一。2）數控裝置數控裝置是數控系統(tǒng)的核心。它由輸入/輸出接口線路、控制器、運算器和存儲器等部分組成。數控裝置的作用是將輸入裝置輸入的數據，通過內部的邏輯電路或控制軟件進行編譯、運算和處理，并輸出各種信息和指令，以控制機床的各部分進行規(guī)定的動作。此外，根據系統(tǒng)和設備的不同，如：在數控機床上，還可能有主軸的轉速、轉向和起、停指令；刀具的選擇和交換指令；冷卻、潤滑裝置的起、停指令；工件的松開、夾緊指令；工作臺的分度等輔助指令。在基本的數控系統(tǒng)中，它們是通過接口，以信號的形式提供外部輔助控制裝置，由外部輔助控制裝置對以上信號進行必要的編譯和邏輯運算，放大后驅動相應的執(zhí)行元件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的動作。（3）

一般采用交流伺服電動機作為執(zhí)行機構；在先進的高速加工機床上，已經開始使用直線電動機。在數控機床上，伺服驅動的作用主要有兩個方面：一是按照數控裝置給定的速度運行；二是按照數控裝置給定的位置定位。因此，伺服驅動的精度和動態(tài)響應性能是影響數控機床的加工進度、表面質量和生產率的重要因素之一。

NC(CNC)：數控的常用英文縮寫。由于現(xiàn)代數控都采用了計算機控制，因此，可以認為NC和CNC的含義完全等同。如前所述，NC(CNC)在廣義上代表一種控制技術----數控技術；在狹義上代表一種控制系統(tǒng)的實體----數控系統(tǒng)；此外，還可以代表一種具體的控制裝置----數控裝置。SV：伺服驅動的常用英文縮寫。按日本JIS標準規(guī)定的術語，它是“以物體的位置、方向、狀態(tài)等作為空置量，追蹤目標值的任意變化的控制機構”。簡言之，它是一種

能夠自動跟隨目標位置等物理量的控制裝置。PC：可編程序控制器的英文縮寫。隨著個人計算機的日益普及，為了避免和個人計算機（亦稱：PC機）混淆，現(xiàn)在一般都將可編程序控制器稱為可編程序邏輯控制器或可編程序機床控制器。因此，在數控機床上，PC、PLC、PMC具有完全相同的含義。

在數控機床上，為了進行零件的加工，可以通過如下步驟進行：1）根據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式，將刀具的移動軌跡、加工工藝過程、工藝參數、切削用量等編寫成數控系統(tǒng)能夠識別的指令形式。2）將所編寫的加工程序輸入數控裝置。3）數控裝置對輸入的程序（代碼）進行譯碼、運算處理，并向各坐標軸的伺服驅動裝置和輔助機能控制裝置發(fā)出響應的控制信號，以控制機床的各部件的運動。4）在運動過程中，數控系統(tǒng)需要隨時檢測機床的坐標軸位置、行程開關的狀態(tài)等，并與程序的要求相比較，以決定下一步動作，直到加工出合格的零件。5）操作者可以隨時對機床的加工情況、工作狀態(tài)進行觀察、檢查，必要時還需要對機床動作和加工程序進行調整，以保證機床安全、可靠地運行。作為數控機床的基本組成，它應包括：輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動和反饋裝置、輔助控制裝置以及機床本體等部分。

測量裝置的作用是檢測數控機床坐標軸的實際位置和移動速度，檢測信號被反饋輸入到機床的數控裝置或伺服驅動中，數控裝置或伺服驅動對反饋的實際位置和速度與給定值進行比較，并向機床輸出新的位移、速度指令。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定于數控系統(tǒng)的結構形式。輔助控制裝置的主要作用是根據數控裝置輸出的主軸轉速、轉向和啟停指令；刀具的選擇和交換指令；冷卻、潤滑裝置的啟停指令；工件和機床部件的松開、夾緊與工作臺轉位等輔助指令所提供的信號，以及機床上檢測開關的狀態(tài)等信號，經過必要的編譯和邏輯運算，經放大后驅動相應執(zhí)行的元件，帶動機床機械部件、液壓氣動等輔助裝置完成規(guī)定的動作。輔助控制裝置通常由PLC和強電控制回路構成。

數控機床的加工，其實質是應用了“微分”原理。其工作原理與過程如下1）數控裝置根據加工程序要求的刀具軌跡，將軌跡按機床對應的坐標軸，以最小移動量（脈沖當量）進行微分，并計算出各軸需要移動的脈沖數。2）通過數控裝置的插補軟件或插補運算器，把要求的軌跡用以“最小移動單位”為單位的等效折線進行擬合，并找出最接近理論軌跡的擬合折線。3）數控裝置根據擬合折線的軌跡，給相應的坐標軸連續(xù)不斷地分配進給脈沖，并通過伺服驅動使機床坐標軸按分配的脈沖運動。由上可見：第一、只要數控機床的最小移動量（脈沖當量）足夠小，所用的擬合折線就安全可以等效代替理論曲線；第二、只要改變坐標軸的脈沖分配方式，既可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的；第三、只要改變分配脈沖的頻率，既可以改變坐標軸（刀具）的運動速度。這樣就實現(xiàn)了數控機床控制刀具移動軌跡的根本目的。以上根據給定的數學函數，在理想軌跡（輪廓）的已知點之間，通過數據點的變化，確定一些中間點的方法，稱為插補。顯然，當數控機床的聯(lián)動軸數越多，機床加工輪廓的性能就越強。因此，聯(lián)動軸的數量是衡量數控機床性能的重要技術指標之一

無位置反饋裝置的數控機床稱為開環(huán)控制數控機床。使用步進電動機（包括電液脈沖馬達）作為伺服執(zhí)行元件，是其最明顯的特點。在開環(huán)控制數控機床中，數控裝置輸出的脈沖，經過步進驅動器的環(huán)形分配器或脈沖分配軟件的處理，并通過驅動電路進行功率放大，最終控制了步進電動機的角位移。步進電動機再經過減速裝置（或直接聯(lián)接）帶動了絲桿旋轉，通過絲桿將角位移轉換為移動部件的直線位移。因此，控制步進電動機的轉角與轉速，就可以間接控制移動部件的移動速度與位移量。

半閉環(huán)控制數控機床特點是：機床的轉動絲桿或伺服電動機上裝有角位移檢測裝置（如光電編碼器等），通過它檢測絲桿的轉角，從而間接地檢測了移動部件的位移。角位移信號被反饋到數控裝置或伺服驅動中，實現(xiàn)了從數控裝置到電動機輸出轉角間的閉環(huán)自動調節(jié)。同樣，由于伺服電動機和絲桿相連，通過絲桿將旋轉活動轉換為移動部件的直線位移，因此，間接控制了移動部件的移動速度與位移量。這種結構，只對電動機或絲桿的角位移進行了閉環(huán)控制，沒有實現(xiàn)對最終輸出的直線位移的閉環(huán)控制，故稱為“半閉環(huán)控制”。

數控機床的特點1生產率高在數控機床上，由于主軸的轉速和進給量都可以任意選擇，由于數控機床的結構剛性好，一般都允許進行較大切削用量的強力切削，提高了數控機床的切削效率，節(jié)省了實際加工時間;數控機床的移動部件的空行程運動速度大大高于普通機床，;數控機床更換被加工零件時一般都不需要重新調整;數控機床加工零件的尺寸一致性好，質量穩(wěn)定，一般只需要做首件檢驗;數控機床可以實現(xiàn)精確、快速定位，節(jié)省了“劃線”時間。2良好的經濟效益數控機床雖然設備價格較高，分攤到每個零件的加工費用較普通機床高，但使用數控機床加工，可以通過上述優(yōu)點體現(xiàn)出整體效益。特別是數控機床的加工精度穩(wěn)定，減少了廢品，降低了生產成本；此外，數控機床還可一機多用，節(jié)省廠房面積和投資。3有利于現(xiàn)代化管理采用數控機床加工，能準確地計算零件加工工時和費用，簡化了檢驗工、夾具，減少了半成品的管理環(huán)節(jié)，有利于生產管理的現(xiàn)代化。

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