习题1-2 数控机床控制系统 一. 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 1. （ ）主轴（spindle ）转速控制，刀具（tool ）自动交换控制属于数控系统的辅助功能。 2. （ ）数控系统的主要功能是控制运动坐标的位移及速度。 3. （ ）轮廓控制数控系统控制的轨迹一般为与某一坐标轴(axis)相平行的直线。 4. （ ）直线控制数控系统可控制任意斜率的直线轨迹。 5. （ ）开环控制数控系统无反馈（feedback ）回路。 6. （ ）配置SINUMERIK 802S 数控系统的数控机床采用步进电动机作为驱动元件。 7. （ ）闭环控制数控系统的控制精度(accuracy)高于开环控制数控系统的控制精度。 8. （ ）全闭环控制数控系统不仅具有稳定的控制特性，而且控制精度高。 9. （ ）半闭环控制数控机床安装有直线位移检测装置。 10. （ ）机床工作台（table ）的移动是由数控装置发出位置控制命令和速度控制命令而实现的。 11. （ ）刀具（tool ）按程序正确移动是按照数控装置发出的开关命令实现的。 12. （ ）机床主轴（spindle ）的起动与停止是根据CNC 发出的开关命令，由PLC 完成 的。 13. （ ）CNC 中位置调节器是用模拟调节器。 14. （ ）在双环进给轴控制器中，转速调节器的输入是位置调节器的输出。 15. （ ）穿孔纸带（tape ）是控制介质的一种。 16. （ ）软盘属于输出装置。 17. （ ）M 功能指令被传送至PLC-CPU ，用PLC 程序来实现M 功能。 图1-2-1 数控机床控制方式
18.（）数控加工程序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC 控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、工艺的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 28.（）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。 29.（）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。 二. 填充，以完成下列各表述。 1.只有在位置偏差（跟随误差）为时，工作台才停止在要求的位置上。 2.半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过传动 机构，将角度转换成工作台的直线位移。 3.开环伺服系统主要特征是系统内没有装置，通常使用为伺服执行机构。 4.辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的指令信号，主要控制装置是。 5.数控机床控制系统包括了、、、、、。 6. 进给伺服系统是以为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 7. 闭环和半闭环控制是基于原理工作的。 8. 数控机床的基本组成包括、、、、、以及机床本体。 图1-2-2 HAAS立式加工中心
机床各种参数 数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。 加工程序载体：数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。 数控装置：数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现说那个功能，因此又称软件数控。CNC系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据查不出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分组成。 伺服与测量反馈系统 伺服系统是数控机床的重要组成部分，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数控机床的最后环节，其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标。因此，对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。 机床主体：机床主体是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。 数控机床辅助装置：辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置，采用的辅助装置包括：气动、液压装置、排屑装置、冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明灯各种辅助装置。 机床种类：车床、刨床、插床、铣床、冲床、磨床、电火花成型机床、线切割机床、钻床、镗床、滚齿机，旋铆机、折弯机等。 机床分类：车床、钻床、镗床、磨床（一磨，二磨，三磨）、齿轮加工机床、罗纹加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、锯床、其他机床
试卷[5] 一、填空题（每空1分，共30分） 1、数控机床按伺服系统的控制方式可分为、、。 2、一般数控加工程序由程序号、、坐标值、、主轴速度、刀具、辅助功能等功能字组成。 3、较常见的CNC软件结构形式有软件结构和软件结构。 4、数控技术中常用的插补算法可归纳为插补法和插补法。 5、当标尺光栅与指示光栅相对运动一个，莫尔条纹移动一个 。 6、数控机床主轴常用机、电结合的方法，即同时采用和 变速两种方法。 7、数控铣削加工需要增加一个回转坐标或准确分度时，可以使用配备或使用。 8、改变刀具半径补偿值的可以实现同一轮廓的粗、精加工，改变刀具半径补偿值的可以实现同一轮廓的凸模和凹模的加工。 9、电火花成形加工需具备的条件是、、 。 10、影响电火花加工精度的主要因素是、、 。 11、脉冲当量是指。数控车床X轴方向上的脉冲当量为Z方向上的脉冲当量的。 12、数控机床的日常维护与保养主要包括、、 等三个方面内容。 13、3B格式的数控系统没有功能，确定切割路线时，必须先根据工件轮廓划出电极丝中心线轨迹，再按编程。 二、判断题（每题1分，共10分，正确打√错误打×） 1、更换电池一定要在数控系统通电的情况下进行。否则存储器中的数据就会丢失，造成数控系统的瘫痪。（） 2、数控机床几何精度的检测验收必须在机床精调后一次完成，不允许调整一项检测一项。（） 3、数控铣削螺纹加工，要求数控系统必须具有螺旋线插补功能。（） 4、有静态显示或动态模拟功能的数控系统，只能检查运动轨迹的正确性，无法检查工件的加工误差（） 5、当脉冲放电能量相同时，热导率愈小的金属，电蚀量会降低。（）
6、开环数控机床，进给速度受到很大限制，其主要原因是步进电机的转速慢。（） 7、当数控机床具有刀具半径补偿功能时，其程序编制与刀具半径补偿值无关。（） 8、只有加工中心机床能实现自动换刀，其它数控机床都不具备这一功能。（） 9、M03指令功能在程序段运动结束后开始。（） 10、刀具半径补偿仅在指定的二维坐标平面内进行。（） 三、选择题（单项选择题、每空1分，共5分） 1、数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（） A、提高加工精度 B、提高机床精度 C、保证自动换刀、提高刀具重复定位精度，满足一些特殊工艺要求 2、用铣刀加工轮廓时，其铣刀半径应（） A、选择尽量小一些 B、大于轮廓最小曲率半径 C、小于或等于零件凹形轮廓处的最小曲率半径 D、小于轮廓最小曲率半径 3、在数控电火花成形加工时，为获得较高的精度和较好的表面质量，在工件或电极能方便开工作液孔时，宜采用的工作液工作方式为（）。 A、抽油式 B、喷射式 C、冲油式 4、数控电火花慢走丝线切割加工时，所选用的工作液和电极丝为（） A、纯水、钼丝 B、煤油、黄铜丝 C、乳化液、钼丝 D、去离子水、黄铜丝 5、柔性制造系统英文简称为（） A、CIMS B、FMC C、FMS D、DNC 四、写出下列指令代码的功能（10分） G01 G17 G43 G91 M00 M05 M30 G03 G40 G80 G95 M06 G04 G41 G81 G96 M03 M08 M02 M09 五、简答题（各5分，共15分） 1、在加工中心机床上，用G54~G59指令设定工件坐标系时，操作者 如何进行设定？ 2、我国标准如何规定数控机床坐标轴和运动方向？ 3、简述闭环控制系统位置控制原理。 六、FANUC-0T系统的指令，编写下图1零件数控车削加工程序（并
数控机床习题(第一章) 1 填空题 （1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。（2）数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 （3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。 （4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。 2 选择题 （1）一般数控钻、镗床属于（C ） （A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床 （C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床 （2）（D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。 （A）控制介质（B）数控装置 （C）输出装置（D）伺服系统 （3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（A ） （A）加工中心（B）数控铣床 （C）数控车床（D）数控线切割机床 （4）闭环控制系统的位置检测装置装在（D ） （A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上 （C）数控装置上（D）机床移动部件上 （5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ） （A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床 （B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床 （C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床 （D）NC机床和CNC机床 3 判断题 （1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。（×） （2）数控机床是通过程序来控制的。（√） （3）数控机床只用于金属切削类加工。（×） （4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。（√） （5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。（√） 4 简答题 （1）简述数控机床的发展趋势。P9 1、高速度与高精度化 2、多功能化 3、智能化 4、高的可靠性 （2）简述数控机床各基本组成部分的作用。P4 1、控制介质：是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。 2、数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。 3、伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。 4、反馈装置：其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。 5、机床本体：机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。 6、辅助装置 （3）简要说明数控机床的主要工作过程。P2 1、根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据 2、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序
数控机床常用英语词汇 1)计算机数值控制 (Computerized Numerical Control, CNC)用计算机控制加工功能，实现数值控制。 2)轴(Axis)机床的部件可以沿着其作直线移动或回转运动的基准方向。 3)机床坐标系( Machine Coordinate Systern )固定于机床上，以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。 4)机床坐标原点( Machine Coordinate Origin )机床坐标系的原点。 5)工件坐标系( Workpiece Coordinate System )固定于工件上的笛卡尔坐标系 6)工件坐标原点( Wrok-piexe Coordinate Origin)工件坐标系原点。 7)机床零点( Machine zero )由机床制造商规定的机床原点。 8)参考位置( Reference Position )机床启动用的沿着坐标轴上的一个固定点，它可以用机床坐标原点为参考基准 9)绝对尺寸(Absolute Dimension)/绝对坐标值(Absolute Coordinates)距一坐标系原点的直线距离或角度。 10)增量尺寸( Incremental Dimension ) /增量坐标值(Incremental Coordinates)在一序列点的增量中，各点距前一点的距离或角度值。 11)最小输人增量(Least Input Increment)在加工程序中可以输人的最小增量单位。 12)命令增量(Least command Increment)从数值控制装置发出的命令坐标轴移动的最小增量单位。 13)插补(InterPolation)在所需的路径或轮廓线上的两个已知点间根据某一数学函数(例如：直线，圆弧或高阶函数)确定其多个中间点的位置坐标值的运算过程。 14)直线插补(Llne Interpolation)这是一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。 15)圆弧插补(Circula : Interpolation)这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。 16)顺时针圆弧(Clockwise Arc)刀具参考点围绕轨迹中心，按负角度方向旋转所形成的轨迹.方向旋转所形成的轨迹. 17)逆时针圆弧(Counterclockwise Arc)刀具参考点围绕轨迹中心，按正角度方向旋转所形成的轨迹。 18)手工零件编程(Manual Part Prograrnmiog)手工进行零件加工程序的编制。
数控机床控制技术与系统（期末复习） 1、 名词解释 数控：即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。 数控系统：能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制，使机床完成工作运动并加工零件的一种控制系统。 2、数控加工程序按两类控制量分别输出：连续控制量（送往伺服系统）、离散的开关控制量（送往机床强电控制系统） 3、MDI 工作方式的三种功能：编程、PLC 参数修改、CNC 参数修改。 4、CNC 在机床工作时的作用：译码、插补、位置检测 PLC 的 作用：剩下的都是PLC 的，例如：工件夹紧、工作台转动等 编码器 1、 根据位置检测装置的安装形式和测量方式分为：直接测量和间接测量、 2、 按编码方式分为：绝对式测量和增量式测量，绝对式无需返参，直接测量。增量式开 机之后需要返参。 3、 位置测量装置分为：直线式、旋转式 4、 绝对式编码器按内部结构和测量方式分为接触式、光电式、电磁式 5、 码盘的分辨角：n 2 360?=α，分辨率=n 21。n —码盘的码道圈数。n 越大。分辨角越小，测量精度越高。 6、 编码器各部分的名称：P18 7、 光栅工作原理：是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。当指示光栅与主光栅发生相对 位移，会形成莫尔条纹。其方向与光栅线纹方向大致垂直。两条莫尔条纹之间的距离为纹距W ， 若栅距为ω，则有θ ω=w ，当工作台移动一个栅距，莫尔条纹就向上或向下移动一个纹距，莫尔条纹由光敏元件接受，从而产生电信号电信号经读数头中的电子线路板处理后。输出脉冲信号。 8、 光栅莫尔条纹纹距θ ω=W ,ω—栅距，θ—两条线纹之间的倾斜夹角。 9、 PLC 的接线图 10、 PMC 指令（考试可能会用到）：应用数据检索功能指令（DSCH ）、符合功能检查指令 （COIN ）、后传输指令（MOVE ）、译码指令（DEC ） 11、 给出电路图，表述工作原理 12、 直流电动机 ⑴ 正反馈（自己找） ⑵ 晶闸管小结：晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，最基本的用途就是可控整流，晶闸管导通的条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。 晶闸管关断的条件：1.将阳极电压（电流）减小或断开,直到正反馈效应不能维持。 2.在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。 ⑶ 感阻性（自己找） ⑷ 降压斩波电路 升压斩波电路
数控机床机械部分及辅助装置的维护与保养 机械部分及辅助装置是数控机床的重要组成部分。其中，机械部分主要包括：机床主轴部件、滚珠丝杠螺母副、导轨等。而辅助装置则主要包括：数控分度头、自动换刀装置、液压气压系统和冷却润滑装置。因此，它们的日常维护与保养是数控机床整个维护与保养工作内容之一。 一机械部分的维护与保养 数控机床机械部分的维护与保养主要包括：机床主轴部件、进给传动机构、导轨等的维护与保养。 1. 主轴部件的维护与保养 主轴部件是数控机床机械部分中的重要组成部件，主要由主轴、轴承、主轴准停装置、自动夹紧和切屑清除装置组成。数控机床主轴部件的润滑、冷却与密封是机床使用和维护过程中值得重视的几个问题。 首先，良好的润滑效果，可以降低轴承的工作温度和延长使用寿命；为此，在操作使用中要注意到：低速时，采用油脂、油液循环润滑；高速时采用油雾、油气润滑方式。但是，在采用油脂润滑时，主轴轴承的封入量通常为轴承空间容积的10％，切忌随意填满，因为油脂过多，会加剧主轴发热。对于油液循环润滑，在操作使用中要做到每天检查主轴润滑恒温油箱，看油量是否充足，如果油量不够，则应及时添加润滑油；同时要注意检查润滑油温度范围是否合适。 为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件的热量带走，通常采用循环式润滑系统，用液压泵强力供油润滑，使用油温控制器控制油箱油液温度。高档数控机床主轴轴承采用了高级油脂封存方式润滑，每加一次油脂可以使用7～10年。新型的润滑冷却方式不单要减少轴承温升，还要减少轴承内外圈的温差，以保证主轴热变形小。 常见主轴润滑方式有两种，油气润滑方式近似于油雾润滑方式，但油雾润滑方式是连续供给油雾，而油气润滑则是定时定量地把油雾送进轴承空隙中，这样既实现了油雾润滑，又避免了油雾太多而污染周围空气。喷注润滑方式是用较大流量的恒温油(每个轴承3～4L/min)喷注到主轴轴承，以达到润滑、冷却的目的。这里较大流量喷注的油必须靠排油泵强制排油，而不是自然回流。同时，还要采用专用的大容量高精度恒温油箱，油温变动控制在±0.5℃。 第二，主轴部件的冷却主要是以减少轴承发热，有效控制热源为主。 第三，主轴部件的密封则不仅要防止灰尘、屑末和切削液进入主轴部件，还要防止润滑油的泄漏。主轴部件的密封有接触式和非接触式密封。对于采用油毡圈和耐油橡胶密封圈的接触式密封，要注意检查其老化和破损；对于非接触式密封，为了防止泄漏，重要的是保证回油能够尽快排掉，要保证回油孔的通畅。 主轴前支承的密封结构
1．数控机床控制系统由哪几部分组成? 答：数控机床控制系统的基本组成包括输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置、位置检测装置。 2. 进给伺服系统的作用是什么? 答：伺服驱动装置是数控机床的执行机构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。伺服系统的作用就是将进给位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统正确、快速地跟随进给控制信息，执行机械运动，驱动工作台向指定的位置运动。 3. 数控机床按被控对象运动轨迹分为哪几类? 答：1）点位控制的数控机床 点位控制数控机床的数控装置只要求能够精确地控制从一个坐标点到另一个坐标点的定位精度，而不管是按什么轨迹运动，在移动过程中不进行任何加工。 2）直线控制的数控机床 直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工，所以不仅要求有准确的定位功能，还要求从一点到另一点之间按直线规律运动，而且对运动的速度也要进行控制。 3）轮廓控制的数控机床 轮廓控制又称连续控制，大多数数控机床具有轮廓控制功能。其特点是能同时控制两个以上的轴，具有插补功能。它不仅控制起点和终点位置，而且要控制加工过程中每一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。 4. 试简述数控装置的组成。 答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。 CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的 工作，两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。 5. 数控装置硬件结构是如何分类的？
数控机床的基本组成 数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。 1、加工程序载体 数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必须编制加工程序。零件加工程序中，包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数(进给量主轴转速等)和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床的输入装置，将程序信息输入到CNC单元。 2、数控装置 数控装置是数控机床的核心。现代数控装置均采用CNC(Computer Numerical Control)形式，这种CNC装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。CNC 系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。因此，数控装置主要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 1)输入装置:将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应有不同的输入装置。主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM系统直接通信方式输入和连接上级计算机的DNC(直接数控)输入，现仍有不
少系统还保留有光电阅读机的纸带输入形式。 (1)纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动，也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。 (2)MDI手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的指令，它适用于比较短的程序。 在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。 在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。 (3)采用DNC直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC系统一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC方式多用于采用CAD/CAM软件设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 2)信息处理:输入装置将加工信息传给CNC单元，编译成计算机能识别的信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC系统的输入数据包括:零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信息(如换刀、变速、冷却液开关等)，数据处理的目的是完成插补运算前的准备工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。
数控机床电气控制作业（一） 1．按钮开关和行程开关的作用分别是什么？如何确定按钮开关的选用原则？ 答：按钮开关通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关，用于控制电路中发出起动或停止等指令，通过接触器、继电器等控制电器接通或断开主电路。 行程开关又称限位开关，是根据运动部件位置而切换电路的自动控制电器。动作时，由挡块与行程开关的滚轮相碰撞，使触头接通或断开用来控制运动部件的运动方向、行程大小或位置保护。 按钮开关的选用原则 ①根据用途选择开关的形式，如紧急式、钥匙式、指示灯式等。 ②根据使用环境选择按钮开关的种类，如开启式、防水式、防腐式等。 ③按工作状态和工作情况的要求，选择按钮开关的颜色。 2．低压断路器在电路中的作用是什么？P12 3．接触器的用途是什么？它由哪几部分组成？P15 4．接近开关与行程开关相比有哪些优点？若接近开关为三线制输出，一般为哪三根输出线？ 答：接近开关又称无触点行程开关。与行程开关相比，接近开关具有工作稳定可靠、使用寿命长、重复定位精度高、操作频率高等优点。 接近开关多为三线制。三线制接近开关有二根电源线（通常为24V）和一根输出线，输出有常开、常闭两种状态。 5．.中间继电器的作用是什么？P21它和交流接触器有何区别？ 答接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载（如电动机）的主电路自动控制电器。而继电器是一种根据某种输入信号的变化，而接通或断开控制电路，实现控制目的的电器，中间继电器实质上是电压继电器的一种。 6．电动机起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？ 答：热继电器是利用电流的热效应原理来切断电路的保护电器，主要用于电动机或其他负载的过载保护。 电动机起动电流很大，但是，当电动机起动时，热继电器不会动作。因为，热继电器由于热惯性，其双金属片在短时间内不会弯曲，当电路短路时不能立即动作使电路立即断开，因此不能作短路保护。 8 ．三相异步电动机的起动控制采用哪两种方式？
数控机床习题(第一章) 1填空题 （1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。 （2）数控机床采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 （3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。 （4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。 2选择题 （1）一般数控钻、镗床属于（ C ） （A）直线控制数控机床（B）轮廓控制数控机床（C）点位控制数控机床（D）曲面控制数控机床 （2）（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节（A）控制介质（B）数控装置（C）输出装置（D）伺服系统 （3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ） （A）加工中心（B）数控铣床（C）数控车床（D）数控线切割机床 （4）闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上（C）数控装置上（D）机床移动部件上 （5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ） （A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床 （B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床（D）NC机床和CNC机床 3 判断题 （1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。（×） （2）数控机床是通过程序来控制的。（√） （3）数控机床只用于金属切削类加工。（×） （4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。（√） （5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。（√） 4 简答题 （1）简述数控机床的发展趋势。 P9 1、高速度与高精度化 2、多功能化 3、智能化 4、高的可靠性 （2）简述数控机床各基本组成部分的作用。P4 1、控制介质：是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。 2、数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。 3、伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。 4、反馈装置：其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。 5、机床本体：机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。 6、辅助装置 （3）简要说明数控机床的主要工作过程。P2 1、根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据 2、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序 3、程序的输入和输出 4、将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路径模拟等 5、通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件加工 《数控机床》 (第二章) 1填空题 （1）数控机床的机械部分一般由主传动系统、进给传动系统、基础支承件、辅助装置组成。（2）数控机床高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。（3）滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加制动装置。 （4）为防止系统快速响应特性变差，在传动系统各个环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联轴器和键联接都必须采取相应的消除间隙措施。 （5）数控机床的主轴箱或滑枕等部件，可采用卸荷装置来平衡载荷，以补偿部件引起的静力变形。（6）数控机床床身采用钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减小结构质量．又可以增加构件本身的阻尼。 （7）直接驱动的回转工作台是伺服驱动电动机与回转工作台的集成，它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。
1)轮廓控制数控机床：这类机床的数控装置能够同时控制两轴或两个以上的 轴，对位置和速度进行严格的不间断控制。 2)机床坐标系：机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点， 其坐标和运动方向视机床的种类和结构而定。 3)工件坐标系：工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图 样上的某一点为原点所建立的坐标系。 4)工件原点偏置：工件原点与机床原点的距离。 5)最小设定单位：即数控系统能实现的最小位移量，是机床的一个重要技术指 标，又称最小指令增量或脉冲当量。 6)CNC准备功能：简称G功能、G指令或G代码。它是使机床或数控系统建 立起某种加工方式的指令。 7)辅助功能代码：也称M功能、M指令或M代码。它是控制机床辅助动作的 指令、主要用作机床加工时的工艺性指令。 8)基点：把各几何元素间的连接点称为基点。 9)后置处理：根据所使用的数控系统，选择事先编辑好的后处理文件，输出符 合数控加工格式要求的数控加工程序。 10)CNC装置控制功能：控制功能是指CNC装置能够控制的并且能够同时控制 联动的轴数。 11)同步进给速度：即主轴每转一圈时进给轴的进给量，单位为mm/r。 12)CNC固定循环加工功能：是将典型动作事先编好程序并存储在内存中，用G 代码进行指定。 13)CNC补偿功能：把刀具长度或半径的相应补偿量、丝杠的螺距误差和反向 间隙误差的补偿量输入到其内部存储器，在控制机床进给时按一定的计算方法将这些补偿量补上。 14)MDI：在该种方式下，可以手动输入各种参数和偏移的数据，亦可手动输入 零件程序的一个程序段，并对它单段执行。 16）硬件故障中断：它是CNC装置各种硬件故障检测装置发出的中断。
3.4 生产线数控机床的辅助装置和刀具
3.4.1数控机床的回转工作台
工作台是数控机床伺服进给系统中的执行部件。立式数控铣床 和卧式数控机床工作台的结构形式各不相同。立式机床工作台不作 分度运动，其形状一般为长方形。卧式机床工作台的台面形状通常 为正方形。由于这种工作台经常要作分度运动或回转运动，而且它 的回转、分度运动驱动机构一般装在工作台里，所以也称为分度工 作台或回转工作台。
不论是卧式还是立式数控机床，根据工件加工工艺的需要，在 工作台上还可增设独立的分度工作台（也称为分度头）。分度工作 台多数采用多齿盘分度方式，也可采用蜗轮副分度方式，以实现任 意角度的分度和切削过程中的连续回转运动。
3.4.1数控机床的回转工作台
1.分度工作台 如图所示为卧式加工中心多齿盘分度工作台的结构。当需要分度
时，液压缸8的下腔进压力油，活塞5抬起工作台，上多齿盘4离开下 多齿盘9。当上多齿盘上升到顶时，压下行程开关，发出开始分度信 号。此时伺服电动机启动，经过蜗轮副1和小轴端的小齿轮3，带动上 多齿盘4的大齿轮按规定分度角度回转。转到规定位置以后，发出下 降信号，油缸8的上腔进压力油，工作台下降，上、下多齿盘再度啮 合，达到准确分度。此时另一行程开关被压下，发出分度完毕信号， 机床即可开始加工。
多齿盘分度工作台
3.4.1数控机床的回转工作台
机床分度工作台之所以常用多齿盘分度方式，是因为多齿盘分 度有以下优点：
1）分度精度高，精度保持性好； 2）重复性好； 3）刚性好，承载能力强； 4）能自动定心； 5）分度机构和驱动机构可以分离； 多齿盘分度工作台通常采用PLC简易定位，驱动机构采用蜗轮 副及齿轮副。它的电器定位与多齿盘定位会产生定位干涉，即所谓 的过定位。当上多齿盘下落时，为了与下多齿盘正确啮合，工作台 会产生附加扭转，一旦出现不正常的过大扭矩，由于蜗杆的自锁作 用会导致驱动元件的损坏。为此许多制造厂家在设计上采用了浮动 蜗杆结构。
数控机床课程期末综合练习解答 一、判断、 1、人机界面是数控机床操作人员与数控系统进行信息交换的窗口。正确 2、如图所示（激光干涉仪），可用于数控机床的直线运动定位精度检验。正确 3、改善数控机床结构的阻尼特性），可以提高数控机床的结构刚度。正确 4、加工中心集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段。有自动换刀装置，能实现工件一次装卡后完成铣、镗、钻、铰、锪、攻螺纹等多道工序或全部工序的加工。正确 5、CNC不是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器。错误 6、数控机床无需保护接地。错误 7、滑动导轨比滚动导轨的定位精度高。错误 8、数控回转工作台不是机床的一个旋转坐标轴，不能与其他的坐标轴联动。（）错误 9、当改变加工零件时，在数控机床上只要改变加工程序，就可继续加工新零件。（正确） 10、通常一台数控机床的联动轴数一般会大于可控轴数。（）错误 11、经济型数控车床常采用水平床身，优点是加工工艺性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的运动精度，但这种结构床身下部空间小，排屑困难。正确 12、数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消齿侧间隙措施。正确 13、卧式加工中心主轴的轴线为垂直设置。（错误） 14、数控电火花加工机床属于接触加工。（错误） 15、在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于刀具的选刀和换刀。（错误 16、在加工中心上，工件一次安装定位后，可完成多工序加工，避免了因多次安装造成的误 差。正确 17、开环控制数控机床的特点是结构简单、调试方便、容易维修、成本较低，但其控制精度不高。正确 18、图示加工中心的自动换刀装置采用的是鼓轮式刀库。正确
数控简答题复习
简答题 1、简述数控编程的内容与步骤？ 2、数控机床由哪几部分组成？ 3、数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 4、刀具补偿可分为哪几种？刀具半径补偿有什么作用？ 5、逐点比较法的插补原理是什么？ 6、何种加工情况下,选用数控机床最合适? 7、数控机床按运动控制方式分可分为哪几类？有何特点？ 8、在进行圆弧插补时，圆弧方向是如何判别的？ 9、准备功能代码可分为哪两类？与M代码在数控编程中作用如何？ 10、什么是数控编程？其分类有哪些？各自适用什么场合？ 11、数控机床坐标系是如何建立的？如何确定各个坐标轴？ 12、什么是开环进给伺服系统？其精度与半闭环和全闭环进给伺服系统有何不同？适用什么场合？ 13．简述刀位点，对刀点和换刀点的概念？ 14.数控加工工艺中如何来确定加工路线？ 15．什么是机床原点？工件原点？它们间有什么关系？ 16．为什么要进行刀具半径补偿？如何进行刀具半径补偿？ 17、数控按伺服系统来分可分为什么系统？各自有何特点？ 18、写出四相步进电机的三种通电方式。 19、机床坐标系是如何建立的？如何确定各个坐标轴？ 20、数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 21．数控控制软件的数据预处理模块中译码的功能是什么？译码时为什么要对加工代码进行分组？ 22、NC装置在15秒钟之内向步进电机均匀发出了3000个脉冲，若δ=0.01mm，则工作台轴向移动距离为多少？ 23刀具半径自动补偿的意义何在？刀具半径补偿计算的任务是什么？ 24何为自动编程？常用的自动编程方法有那些？各有何特点？ 25．NC 机床的组成框图，并简述各组成部分的功用。 26．写出NC加工手工编程步骤。 27．圆弧自动过象限如何实现？ 28．CNC装置的单微处理机结构和多微处理机结构有何区别？ 30．三相步进电机有哪几种工作方式？通电顺序如何？哪种方式的启动转矩大，为什么？
第七章数控机床的控制系统概述 学习目的： 1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？ 2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？ 3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？ 4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？ 第一节数控机床的控制系统 一、数字控制技术简介 1．数字控制技术 数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。 数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。 2．数控系统和数控机床 用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。 最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。 现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。 数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。 顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。 数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。 数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。 二、数控机床控制系统的组成
近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。永宏FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC 更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用永宏PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。 数控机床由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成， 输入装置可将不同加工信息传递于计
算机。在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰;目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。输出指输出内部工作参数(含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等)，一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。可编程控制器对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速;管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理;控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作;还对机床外部开关(行程开关、压力开关、温控开关等)进行控制;对输出信号(刀库、机械手、回转工作台等)进行控制。检测反馈装置由检测元
参考资料：FANUC O系列操作编程说明书 第一篇：编程5 1.综述5 1.1可编程功能5 1.2准备功能5 1.3辅助功能7 2.插补功能8 2.1快速定位（G00）8 2.2直线插补（G01）8 2.3圆弧插补（G02/G03）9 3.进给功能11 3.1进给速度11 3.2自动加减速控制11 3.3切削方式（G64）11 3.4精确停止(G09)及精确停止方式(G61) 12 3.5暂停(G04) 12 4.参考点和坐标系13 4.1机床坐标系13 4.2关于参考点的指令(G27、G28、G29及G30) 13 4.2.1 自动返回参考点（G28）13 4.2.2 从参考点自动返回（G29）13 4.2.3 参考点返回检查（G27）14 4.2.4 返回第二参考点（G30）14 4.3工件坐标系15 4.3.1 选用机床坐标系（G53）15 4.3.2 使用预置的工件坐标系（G54~G59）15 4.3.3 可编程工件坐标系（G92）16 4.3.4 局部坐标系(G52) 16 4.4平面选择17 5.坐标值和尺寸单位18 5.1绝对值和增量值编程（G90和G91）18 6.辅助功能19 6.1M代码19 6.1.1 程序控制用M代码19 6.1.2 其它M代码19 6.2T代码19 6.3主轴转速指令(S代码) 20 6.4刚性攻丝指令（M29）20 7.程序结构21 7.1程序结构21 7.1.1 纸带程序起始符(Tape Start) 21 7.1.2 前导(Leader Section) 21 7.1.3 程序起始符(Program Start) 21