数控技术 复习总结
1.
数控技术：利用数字化信息对伺服驱动伺服驱动通常由伺服放大器（亦称：驱动器、
机伺服单元）和执行机构等部分组成。在数控机床上，目前械运动及加工过程进行控制的方法。2.机床数控系统的基本组成：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动。
3.数控机床的基本组成：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动、反馈装置、辅助控制装置、机床本体。4.NC机床：采用数控技术进行控制的机床；加工中心(MC):带有自动刀具交换装置的数控机床；柔性加工单元（FMC）：在加工中心的基础上，增加多个工作台自动交换装置以及其他相关装置，组成的加工单元；柔性制造系统（FMS）：通过增加物流系统、工业机器人以及相关设备，并由中央控制系统进行集中，统一控制和管理的系统；计算机集成制造系统（CIMS）：完整的生产制造系统。5.NC:数控SV：伺服驱动PLC：可编程序机床控制器。6.数控机床的特点：1）加工精度高2）具备误差自动补偿功能3）采用自动加工方式4）机床柔性强5）自动化程度高6）生产率高7）良好的经济效益。
7.计算机集成系统的功能（设计、加工制造、生产经营）结构（EIS、FMS、MIS、QMS、DBMS、CCNS）和集成内容(功能集成、信息集成、物流集成、人及集成)。8.数控机床上加工的零件特点：1）形状复杂,加工精度高2)公差带小，互换性高，要求精确3）价值高4）小批量生产的零件5）钻、镗、铰、攻螺纹以及铣削加工联合进行的零件。
9.简述数控加工的内容和步骤？内容包括：由给定的零件加工要求（零件图样、CAD数据或实物模型）进行加工的全过程；步骤：1）分析零件图样2）工艺处理3）数学处理4）编写零件加工程序单5）制备控制介质及程序校验6）数控加工工艺文件。
10.数控加工及其特点：具有复杂性状加工能力、高质量、高效率、高柔性、易于形成网络控制、技术要求高。11.影响切削用量的条件：机床、刀具、工具的韧性、切削速度、切削深度、切削进给率，切削液的种类。12.决定切削速度的因素：材料、寿命、进刀量，刀具形状、切削深度、冷却液的使用。
13.加工路线确定原则：1）使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量2）使数值计算容易，减少编程工作量3）尽量使进给路线最短，缩短空走刀时间。
14.对数控机床用夹具的选择原则：1）精度、刚度要高2）不要发生刀具与工件、刀具与夹具的干涉碰撞3）夹紧力要适度4）装夹要迅速，调整要方便可靠。15.预防性维护工作的主要内容：1）严格遵守操作规程2）对阅读机进行定期维护3）防止数控装置过热4）经常监视数控系统的电网电压5）定期检查和更换直流电动机电刷6）防止灰尘进入数控装置7）存储器用电池定期检查和更换8）数控系统长期不用的维护。
1数控技术，简称数控是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统，数控系统的核心是数控装置2NC机床与程控机床是两种不同含义的机床，它们的控制要求和控制对象有本质的不同。一般来说，机床自动控制主要包括三方面内容：1)机床动作顺序的程序控制，典型的有组合机床、自动生产线等的流程与工步控制。其主要控制要求是根据机床的动作顺序表（如电磁阀等执行元件的动作表）。按规定的顺序通过执行原件依次动作，完成机床的动作流程。
2)主电机与辅助电机的启动、停止、变速、冷却、润滑、排屑、自动换刀等辅助机能的控制。这些控制有的是实现机械加工必须的，有的是机床特殊动作和功能方面的需要。它可以通过继电器、接触器、变频器、调速器等进行控制。对于只需要上述1）、2）两方面控制的加工设备，称为程序控制机床，简称程控机床。如：组合机床、自动生产线等。可编程控制器，是实现以上控制的最佳选择。3)刀具（或坐标轴）移动轨迹控制。对刀具运动轨迹进行控制，使加工轮廓的必要条件，它包括移动速度控制、移动位置控制、移动轨迹控制等几个方面的基本要求，必须通过采用数控技术才能实现。
3在数控机床上，对于运动部件的位移量控制，一般需要通过档铁、行程开关等检测元件的发信和对执行元件的通断控制实现。即便采用了侍服驱动装置的程控机床，一般也只能对各运动部件的移动速度、移动位置进行单独的控制和调整，因此，程控机床能够实现点位控制，但不能实现各部件间的“联动”，任意改变坐标轴（或刀具）在平面或空间的移动轨迹，故不能成为数控机床。
4在数控机床上，通过数控系统的“插补”运算，实现了坐标轴的联动功能。它不仅可以控制移动部件的起点与终点坐标，而且还能同时控制各运动部件每一时刻的速度和位移，以及各运动部件间的相互关系，从而可以将工件加工要求的轮廓形状。这是数控机床与其他机床的本质区别，也是机床采取数控技术的根本原因。
5机床数控系统的基本组成数控系统是所有数控设备的核心。数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移（包括移动速度、方向、和位置等），其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序。因此，作为数控系统最基本的组成应该包括：程序的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动这三部分。1）输入/输出装置输入/输出装置的主要作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备必须的最基本的输入输出装置。此外，根据数控系统的不同，还可以配光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。作为外围设备，计算机是目前常用的输入/输出装置之一。2）数控装置数控装置是数控系统的核心。它由输入/输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。数控装置的作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各部分进行规定的动作。此外，根据系统和设备的不同，如：在数控机床上，还可能有主轴的转速、转向和起、停指令；刀具的选择和交换指令；冷却、润滑装置的起、停指令；工件的松开、夹紧指令；工作台的分度等辅助指令。在基本的数控系统中，它们是通过接口，以信号的形式提供外部辅助控制装置，由外部辅助控制装置对以上信号进行必要的编译和逻辑运算，放大后驱动相应的执行元件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成指令规定的动作。（3）
一般采用交流伺服电动机作为执行机构；在先进的高速加工机床上，已经开始使用直线电动机。在数控机床上，伺服驱动的作用主要有两个方面：一是按照数控装置给定的速度运行；二是按照数控装置给定的位置定位。因此，伺服驱动的精度和动态响应性能是影响数控机床的加工进度、表面质量和生产率的重要因素之一。
NC(CNC)：数控的常用英文缩写。由于现代数控都采用了计算机控制，因此，可以认为NC和CNC的含义完全等同。如前所述，NC(CNC)在广义上代表一种控制技术----数控技术；在狭义上代表一种控制系统的实体----数控系统；此外，还可以代表一种具体的控制装置----数控装置。SV：伺服驱动的常用英文缩写。按日本JIS标准规定的术语，它是“以物体的位置、方向、状态等作为空置量，追踪目标值的任意变化的控制机构”。简言之，它是一种
能够自动跟随目标位置等物理量的控制装置。PC：可编程序控制器的英文缩写。随着个人计算机的日益普及，为了避免和个人计算机（亦称：PC机）混淆，现在一般都将可编程序控制器称为可编程序逻辑控制器或可编程序机床控制器。因此，在数控机床上，PC、PLC、PMC具有完全相同的含义。
在数控机床上，为了进行零件的加工，可以通过如下步骤进行：1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式，将刀具的移动轨迹、加工工艺过程、工艺参数、切削用量等编写成数控系统能够识别的指令形式。2）将所编写的加工程序输入数控装置。3）数控装置对输入的程序（代码）进行译码、运算处理，并向各坐标轴的伺服驱动装置和辅助机能控制装置发出响应的控制信号，以控制机床的各部件的运动。4）在运动过程中，数控系统需要随时检测机床的坐标轴位置、行程开关的状态等，并与程序的要求相比较，以决定下一步动作，直到加工出合格的零件。5）操作者可以随时对机床的加工情况、工作状态进行观察、检查，必要时还需要对机床动作和加工程序进行调整，以保证机床安全、可靠地运行。作为数控机床的基本组成，它应包括：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动和反馈装置、辅助控制装置以及机床本体等部分。
测量装置的作用是检测数控机床坐标轴的实际位置和移动速度，检测信号被反馈输入到机床的数控装置或伺服驱动中，数控装置或伺服驱动对反馈的实际位置和速度与给定值进行比较，并向机床输出新的位移、速度指令。检测装置的安装、检测信号反馈的位置，决定于数控系统的结构形式。辅助控制装置的主要作用是根据数控装置输出的主轴转速、转向和启停指令；刀具的选择和交换指令；冷却、润滑装置的启停指令；工件和机床部件的松开、夹紧与工作台转位等辅助指令所提供的信号，以及机床上检测开关的状态等信号，经过必要的编译和逻辑运算，经放大后驱动相应执行的元件，带动机床机械部件、液压气动等辅助装置完成规定的动作。辅助控制装置通常由PLC和强电控制回路构成。
数控机床的加工，其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程如下1）数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）进行微分，并计算出各轴需要移动的脉冲数。2）通过数控装置的插补软件或插补运算器，把要求的轨迹用以“最小移动单位”为单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。3）数控装置根据拟合折线的轨迹，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使机床坐标轴按分配的脉冲运动。由上可见：第一、只要数控机床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就安全可以等效代替理论曲线；第二、只要改变坐标轴的脉冲分配方式，既可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；第三、只要改变分配脉冲的频率，既可以改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控机床控制刀具移动轨迹的根本目的。以上根据给定的数学函数，在理想轨迹（轮廓）的已知点之间，通过数据点的变化，确定一些中间点的方法，称为插补。显然，当数控机床的联动轴数越多，机床加工轮廓的性能就越强。因此，联动轴的数量是衡量数控机床性能的重要技术指标之一
无位置反馈装置的数控机床称为开环控制数控机床。使用步进电动机（包括电液脉冲马达）作为伺服执行元件，是其最明显的特点。在开环控制数控机床中，数控装置输出的脉冲，经过步进驱动器的环形分配器或脉冲分配软件的处理，并通过驱动电路进行功率放大，最终控制了步进电动机的角位移。步进电动机再经过减速装置（或直接联接）带动了丝杆旋转，通过丝杆将角位移转换为移动部件的直线位移。因此，控制步进电动机的转角与转速，就可以间接控制移动部件的移动速度与位移量。
半闭环控制数控机床特点是：机床的转动丝杆或伺服电动机上装有角位移检测装置（如光电编码器等），通过它检测丝杆的转角，从而间接地检测了移动部件的位移。角位移信号被反馈到数控装置或伺服驱动中，实现了从数控装置到电动机输出转角间的闭环自动调节。同样，由于伺服电动机和丝杆相连，通过丝杆将旋转活动转换为移动部件的直线位移，因此，间接控制了移动部件的移动速度与位移量。这种结构，只对电动机或丝杆的角位移进行了闭环控制，没有实现对最终输出的直线位移的闭环控制，故称为“半闭环控制”。
数控机床的特点1生产率高在数控机床上，由于主轴的转速和进给量都可以任意选择，由于数控机床的结构刚性好，一般都允许进行较大切削用量的强力切削，提高了数控机床的切削效率，节省了实际加工时间;数控机床的移动部件的空行程运动速度大大高于普通机床，;数控机床更换被加工零件时一般都不需要重新调整;数控机床加工零件的尺寸一致性好，质量稳定，一般只需要做首件检验;数控机床可以实现精确、快速定位，节省了“划线”时间。2良好的经济效益数控机床虽然设备价格较高，分摊到每个零件的加工费用较普通机床高，但使用数控机床加工，可以通过上述优点体现出整体效益。特别是数控机床的加工精度稳定，减少了废品，降低了生产成本；此外，数控机床还可一机多用，节省厂房面积和投资。3有利于现代化管理采用数控机床加工，能准确地计算零件加工工时和费用，简化了检验工、夹具，减少了半成品的管理环节，有利于生产管理的现代化。
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