数控机床的工作原理及基本结构 一、程序编制及程序载体 数控程序就是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上,确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置,即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后,用由文字、数字与符号组成的标准数控代码,按规定的方法与格式,编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件,则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。 编好的数控程序,存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上,它可以就是穿孔纸带、磁带与磁盘等,采用哪一种存储载体,取决于数控装置的设计类型。 数控机床的基本结构
二、输入装置 输入装置的作用就是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同,输入装置可以就是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式:一种就是边读入边加工(数控系统内存较小时),另一种就是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器,加工时再从內部存储器中逐段逐段调出进行加工。 三、数控装置 数控装置就是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算与逻辑处理后,输出各种控制信息与指令,控制机床各部分的工作,使其进行规定的有序运动与动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其她非圆弧曲线组成,刀具在加工过程中必须按零件形状与尺寸的要求进行运动,即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能就是各线段轨迹的起点与终点坐标值等数据,不能满足要求,因此要进行轨迹插补,也就就是在线段的起点与终点坐标值之间进行“数据点的密化”,求出一系列中间点的坐标值,并向相应坐标输出脉冲信号,控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向与进给位移量等。 四、驱动装置与位置检测装置
数控机床原理与结构实验报告答案 篇一：数控机床实验报告 数 实 控验报班级姓名：学号： 机告床书《》 实验一：《宇航数控加工仿真系统》功能熟悉实验二：数控车床编程与仿真操作 1.数控车床由哪几部分组成？ 答：数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。 数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。 2.为什么每次启动系统后要进行“回零”操作？ 答：机床断电后,就不知道机床坐标的位置,所以进行回零,进行位置确定每次开机启动数控系统的机械零点和实际的机械零点可能有误差，回零操作是对机械零点的校正。 3.绘出运行程序的仿真轨迹，并标出轨迹各段所对应的程序段号。 答：略 4.简述对刀过程? 答：（1）一般对刀，一般对刀是指在机床上使用相对位
置检测手动对刀。下面以Z向对刀为例说明对刀方法：刀具安装后，先移动刀具手动切削工件右端面，再沿X向退刀，将右端面与加工原点距离N输入数控系统，即完成这把刀具Z向对刀过程。 （2）机外对刀仪对刀，机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到刀具台基准之间X及Z方向的距离。利用机外对刀仪可将刀具预先在机床外校对好，以便装上机床后将对刀长度输入相应刀具补偿号即可以使用。 （3）自动对刀，自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。 5.G00与G01指令有何不同？答： G00指令表示刀具以机床给定的快速进给速度移动到目标点，又称为点定位指令,G01指令使刀具以设定的进给速度从所在点出发，直线插补至目标点。 6.简述用MDI方式换2号刀的操作过程。答：按下程序建按下MDI建输入一段换刀程序T0101的刀具指令按循环启动 实验三：数控铣床编程与仿真操作 1.数控铣床由哪几部分组成？ 答：（1）、主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统。
CH1 1.数控是数字控制系统的简称：广义上讲，是指利用数字化信息实行控制，也就是利用数字控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。狭义上理解，是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制。 2.计算机数字控制系统都是由输入、决策、输出组成。 https://www.doczj.com/doc/883455766.html,C:计算机数控系统。PLC:可编程逻辑控制器。DNC:分布式数字控制系统。CIMS:计算机集成制造系统。FMC:柔性制造单元。FMS:柔性制造系统。CAD:计算机辅助设计。CAM:计算机辅助制造。CAPP:计算机辅助工艺过程设计。CAQ:计算机辅助质量管理。MAP:制造自动化协议。LAN:工业局域网络。ISO:国际标准化组织。WOP:面向车间的编程系统。MRP:物料需求计划。ERP:企业资源规划。TCP/IP:传输控制协议/网际协议。 4.数控装置是数控系统的核心，主要功能：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。 5.数控机床右手坐标系，确定坐标系时一律看做工件相对静止而刀具产生运动，还规定增大刀具与工件之间距离的方向为正方向。 6.数控系统分类：(1)按数控机床运动轨迹分①点位数控系统②直线数控系统③轮廓数控系统(2)按数控机床伺服系统分①开环数控系统②全闭环数控系统③半闭环数控系统 7.数控系统的主要任务是进行刀具和工件之间相对运动的控制，通电后对机床各组成部分工作状态进行检查和诊断，并设置初始状态。 8.数控系统软件实现对输入的数控加工程序进行译码，刀补处理及插补运算等。 硬件和各功能程序的接口是由数控系统的管理软件实现的。 9.现代机械制造系统中，生产率和柔性是系统自动化程度的两个主要因素 CH2 1.输入方式包括光电式纸带阅读机输入，键盘方式输入，存储器方式输入和通信方式输入。 2.键盘分为全编码键盘(指由硬件逻辑直接提供被按键相应的ASCII码或其他编码的键盘)和非编码键盘(只提供行列矩阵位置)。 3.通信是指计算机与计算机或计算机与外部设备间的信息交换。 4.ISO与EIA代码大致分为数字码，字母码和功能码三大类。 5.译码的过程主要包括代码识别和功能码翻译两大部分。 6.功能码翻译过程：①建立一个与数控加工程序缓冲器相对应的译码结果缓冲器②考虑缓冲器规模③约定存储格式。 7.由于准备功能代码G(6组)和辅助功能代码M(4组)具有互斥性，因此可按功能分组。 8.数控加工程序诊断是指CNC装置在程序输入或译码过程中对不规范的指令格式进行检查，监控及处理的服务操作，其目的是防止错误代码的读入。 9.语法错误：是指程序段格式或程序字格式不规范的错误。逻辑错误：是指整个数控加工程序或一个程序段中功能代码之间相互排斥，互相矛盾的错误。 10.刀具补偿：刀具实际参与切削的部分是刀尖或刀刃边缘。它们与刀具中心或刀架参考点之间存在偏差，因此需要通过数控系统计算偏差量并将控制对象由刀具中心或刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘上，以满足加工需求。 11.刀具中心轨迹始终在编程轨迹的左边时称为左刀补G41，在右边为右刀补G42。 12.刀具半径补偿执行过程①刀具半径补偿建立②刀具半径补偿进行③刀具半径补偿撤销CH3 1.脉冲增量(行程标量)插补算法是通过向各个运动轴分配脉冲，控制机床坐标轴相互协调运动，从而加工出一定轮廓形状的算法。 2.数据采样(时间标量)插补算法是根据数控加工程序编写的进给速度，先将零件轮廓曲线插补周期分割为一系列首尾相连的微小直线段，然后输出这些微小直线段对应的位置数据增量，用以控制伺服系统实现坐标轴的进给。 与脉冲增量插补算法相比数据采样插补算法结果不再是单个脉冲，而是位置增量的数字量。 3.逐点比较法四个工作节拍①偏差判别②坐标进给③偏差计算④终点判别。 4.终点判别方法①总步长法②投影法③终点坐标法。
《数控机床原理及结构》 实验报告 学院：昆明理工大学城市学院 班级：机械 1121 班 学号：2011218501113 姓名：王国军 成绩： 2011年12月
一、实验课程名称：数控机床原理及结构 二、实验课性质：非独立设课 三、实验教学目的、基本要求 通过指导教师肖潇老师带领我们在工厂实地参观学习，经肖潇老师及工厂相关技术人员指导介绍，使学生将理论知识和实践教学有机结合。 1、了解数控铣床的工作原理布局、用途、分类及结构； 2、了解数控铣床的功能及分类、主要技术指标； 3、了解数控铣床基本操作技能及常用的指令； 4、了解新工艺、新技术、新设备在实际加工中的运用 四、基本原理及课程简介 1、基本原理 实验在昆明尼古拉斯克雷亚机床有限公司实地进行；本课程是一门新兴的技术，实践性很强，要学好这门课程必须将理论知识和实践教学相结合，二者缺一不可。通过实践教学从而加深和理解对数控机床原理及结构的基本概念，巩固理论知识，可使学生学到数控机床的基本原理和技能操作，为今后成为实用型科技人才奠定初步基础。 2、课程简介 本课程主要介绍数控机床各组成部分的结构原理、主要功能和特点，并针对数控机床的特点介绍机床的布局、相关机械结构和辅助装备以及相关的调整方法。结合相关实验教学训练项目，从理论到实践，再从实践到理论全面介绍，使学生较快的掌握数控机床各组成部分的结构原理。 五、各项要求： 1、遵守工厂各项规章制度，切实注意安全，对工厂设备、仪器不得随 意搬动。 2、认真听指导教师和工厂技术人员讲解，仔细观察，做好相关记录。 3、整理相关资料，认真完成实验报告。 六、实验课程内容：
第一节机械结构的主要特点与基本要求 一、数控机床对机械结构的基本要求 从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。 从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。 综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。 二、数控机床机械结构构成 典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。 数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。 和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。 数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。 根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。
1.1数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2 - 1。 图1-1 数控机床组成 一、控制介质 数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。 二、数控装置
数控装置是数控机床的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。它具备的主要功 能如下： 1）多轴联动控制。 2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。 3）输入、编辑和修改数控程序功能。 4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。 5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。 7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。 三、伺服系统 机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，它相当于手工操作人员的手，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的
数控机床工作原理及组成 1．1．1 数控机床工作原理 数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 1．1．2 数控机床的种类 由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。 ①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。 ②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。 ③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。 1．1．3 数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。
(1)输入和输出装置 输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备． 输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体 第1页 为磁盘、穿孔纸带。输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。输出装置的作用是：数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。 (2)数控装置(CNC装置) 数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴(即作进给运动的各执行部件)的进给速度、进给方向和位移量指令(送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动)，还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。 数控装置主要包括微处理器(CPU)、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。 (3)可编程逻辑控制器(PLC)
数控机床机械结构的故障诊断及其维修(doc 11页)
第4章数控机床机械结构的故障诊断与维修4．1 数控机床机械结构概述 数控在GB中的定义是“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。现代数控机床是集高新技术于一体的典型机电一体化加工设备。数控加工设备主要分切削加工、压力加工和特种加工(如数控电火花加工机床等)3类。切削加工类数控机床的加工过程能按预定的程序自动进行，消除了人为的操作误差和实现了手工操作难以达到的控制精度，加工精度还可以用软件来校正和补偿。因此，可以获得比机床精度还要高的加工精度及重复定位精度；工件在一次装夹后，能先后进行粗、精加工，配置自动换刀装置后，还能缩短辅助加工时间、提高生产率；由于机床的运动轨迹受可编程的数字信号控制，因而可以加工单件和小批量且形式复杂的零件，生产准备周期大为缩短。综上所述，数控机床具有精度高、效率高、自动化程度高和柔性好的特点。 从数控机床的生产现状和发展趋势看，由于微电子技术、信息处理技术等新技术、新工艺在机床行业的渗透和应用，它与普通机床相比不仅在机械结构性能方面发生了“质”和“形”的变化，且其外观造型也形成了自身独特的风格和特点。 数控机床机械结构设计的特点 数控机床虽然也有普通机床所具有的床身和立柱、导轨、工作台、刀架等部件。但为了与控制系统的高精度、高速度控制相匹配，对机床主机部分的结构设计还提出了高精度、高刚度、低惯量、低摩擦、无间隙、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。由于机械结构形式是体现其性能的具体手段，是实现性能的核心因素(当然结构也受材料和工艺的影响)，因此，数控机床的关键部件在结构设计中也有了重大变化。
第4章数控机床机械结构的故障诊断与维修4．1 数控机床机械结构概述 数控在GB中的定义是“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。现代数控机床是集高新技术于一体的典型机电一体化加工设备。数控加工设备主要分切削加工、压力加工和特种加工(如数控电火花加工机床等)3类。切削加工类数控机床的加工过程能按预定的程序自动进行，消除了人为的操作误差和实现了手工操作难以达到的控制精度，加工精度还可以用软件来校正和补偿。因此，可以获得比机床精度还要高的加工精度及重复定位精度；工件在一次装夹后，能先后进行粗、精加工，配置自动换刀装置后，还能缩短辅助加工时间、提高生产率；由于机床的运动轨迹受可编程的数字信号控制，因而可以加工单件和小批量且形式复杂的零件，生产准备周期大为缩短。综上所述，数控机床具有精度高、效率高、自动化程度高和柔性好的特点。 从数控机床的生产现状和发展趋势看，由于微电子技术、信息处理技术等新技术、新工艺在机床行业的渗透和应用，它与普通机床相比不仅在机械结构性能方面发生了“质”和“形”的变化，且其外观造型也形成了自身独特的风格和特点。 数控机床机械结构设计的特点 数控机床虽然也有普通机床所具有的床身和立柱、导轨、工作台、刀架等部件。但为了与控制系统的高精度、高速度控制相匹配，对机床主机部分的结构设计还提出了高精度、高刚度、低惯量、低摩擦、无间隙、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。由于机械结构形式是体现其性能的具体手段，是实现性能的核心因素(当然结构也受材料和工艺的影响)，因此，数控机床的关键部件在结构设计中也有了重大变化。 1．基础部件的结构特点 数控机床的基础件主要包括床身、立柱、工作台等支承件，它们的基本功能是支承承载和保持各执行器官的相对位置。数控机床集粗精加工于一体，既要能够承受粗加工时大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能够保证精加工时的高精度。因此，对基础件的结构设计在强度、刚度、抗振性、热变形和内应力等都提出了很高的要求。现行生产的数控机床采用的主要措施有：铸件采用全封闭截面，合理布置内部隔板和肋条，含砂造型或填充混凝土等材料，导轨面加宽，车床采用倾斜的床身和导轨还利于排屑，床身、立柱采用钢质焊接结构，可以明显提高其刚度，根据热对称原则布局还能增加散热隔热效果。 2．主传动系统的结构特点 主传动系统实现各种刀具和工件所需的切削功率，且在尽可能大的转速范围内保证恒功率输出，同时为使数控机床能获得最佳的切削速度，主传动须在较宽的范围内实现无级变速。现行数控机床采用高性能的直流或交流无级调速主轴电机，较普通机床的机械分级变速传动链大为简化。对加工精度有直接影响的主轴组件的精度、刚度、抗振性和热变形性能要求，可以通过主轴组件的结构设计和合理的轴承组合及选用高精度专用轴承加以保证。为提高生产率和自动化程度，主轴应有刀具或工件的自动夹紧、放松、切屑清理及主轴准停机构。最近日本又开发研制了新型的陶瓷主轴，重量轻，热膨胀率低，用在加工中心上，具有高的刚性和精度。
1. 数字控制是用数字化的信息对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。 2. 数控机床按伺服系统的控制原理可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制数控机床，其中，精度最高的是闭环控制数控机床。 3. 按机械加工的运动轨迹分类，数控机床可分为点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。 4. NC 机床的含义是数控机床，CNC 机床的含义是计算机数字控制机床。 5. 数控机床大体由输入输出设备、数控装置、测量反馈装置、伺服系统和机床本体组成，其中，数控机床的核心是数控装置。 6. 简单地说，是否采用数控机床进行加工，主要取决于零件的复杂程度；而是否采用专用机床进行加工，主要取决于零件的生产批量。 7. 数控机床按功能水平可分为高级型、普及型和经济型数控机床。 8. 对刀点就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。为了提高零件的加工精度，应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 9. 数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z 及其正方向用右手定则判定，X、Y、Z 各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C 分别用右手螺旋法则判断。 10. 数控机床中的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。 11. 机床的最小设定单位，即数控系统能实现的最小位移量称为脉冲当量，它是数控机床的一个重要技术指标，一 般为0.001~0.01mm。 12. 与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴，并规定刀具远离工件的运动方向为正方向。 13. 对于机床X 坐标轴，规定其方向为水平方向，且垂直于Z 轴并平行于工件的装夹面。 14. 在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具长度和半径补偿功能。 15. 在铣削平面轮廓零件时，为减少刀具切入切出的刀痕，应采用外延法，即刀具应沿着零件轮廓延长线的切向方向 切入切出。 16. 机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台返回到机床参考点。 17. 数控编程时的数值计算，主要是计算零件的基点和节点的坐标。 18. 数控编程时可将重复出现的程序编成子程序，使用时可以由主程序多次重复调用。 19. 数控机床程序编制可分为手工编程和自动编程两种，自动编程又分为语言式自动编程和图形交互式自 动编程。 20. 一个零件加工程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成，其又是由若干个指令字组成。 21. 一个完整的数控程序，通常由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。目前普遍采用的数控程序 的程序段格式是字地址程序段格式。 22. 改变刀具半径补偿值的大小可以实现同一轮廓的粗、精加工，改变刀具半径补偿值的正负可以实现同一轮 廓的凸模和凹模的加工。 23. 刀具半径补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。 24. G 代码中，模态代码表示在程序中一经被应用，直到出现同组的任一G 代码时才失效；非模态代码表示只在本 程序段中有效。 25. 用直线段逼近非圆曲线，目前常用的节点计算方法有等间距法、等步长法和等误差法，其中程序段数 目最少的方法是等误差法。 26. 数控编程中数值计算的内容主要包括的：基点和节点计算、刀位点轨迹计算和辅助计算。 27. 数控车削加工时，为提高工件的径向尺寸精度，X 方向的脉冲当量取Z 向的1/2 。 28. 孔加工固定循环指令一般包括 6 个动作过程， 3 个相关平面，如孔底平面等。 29. 在孔加工的返回动作中，用G98 指定刀具返回初始平面；用G99 指定刀具返回R 平面。 30. 数控装置具有计算机的一般特征，也是由硬件和软件组成，软件由管理软件和控制软件组成，后者包括译 码程序、速度控制程序等，其核心是插补。 31. CNC 装置按照微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构两种结构。 32. 在单微处理机结构的CNC 装置中，只有一个CPU，只能采用集中控制、分时处理数控的每一项任务。 33. 由于CNC 装置具有多任务性，因此必须采用并行处理技术，常用的并行处理方法有资源共享、资源重复和时间
数控车床的基本组成与工作原理 一、任务描述 了解CAK40100VL 的基本组成与工作原理 二、任务准备 (一)、安全文明生产(播放插件) (二)、机床结构与工作原理 1、 机床结构 数控机床一般由输入输出设备、CNC 装置(或称CNC 单元)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图就是数控机床的组成框图。 ⑴、机床本体 数控机床的机床本体与传统机床相似,由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化,这种变化的目的就是为了满足数控机床的要求与充分发挥数控机床的特点。 ⑵、CNC 单元 CNC 单元就是数控机床的核心,CNC 单元由信息的输入、处理与输出三个部分组成。CNC 单元接受数字化信息,经过数控装置的控制软件与逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后,电 气 回 路 辅 助 装 置 PLC 主轴伺服单元 操 作 面 板 主轴驱动装置 进给驱动装置 测量反馈装置 进给伺服单元 输入/输出 设 备 计算机 数 控 装 置 机 床 本 体
将各种指令信息输出给伺服系统,伺服系统驱动执行部件作进给运动。 ⑶输入/输出设备 输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期,输入装置为穿孔纸带,现已淘汰,后发展成盒式磁带,再发展成键盘、磁盘等便携式硬件,极大方便了信息输入工作,现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。 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就是否维持正常。 ⑷伺服单元 伺服单元由驱动器、驱动电机组成,并与机床上的执行部件与机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用就是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说,每一个脉冲信号使电机转过一个角度,进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统,整个机床的性能主要取决于伺服系统。 ⑸驱动装置 驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动,通过简单的机械连接部件驱动机床,使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动, 最后加工出图纸所要求的零件。与伺服单元相对应,驱动装置有步进电机、直流伺服电机与交流伺服电机等。 伺服单元与驱动装置可合称为伺服驱动系统,它就是机床工作的动力装置,CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施,所以,伺服驱动系统就是数控机床的重要组成部分。 ⑹可编程控制器 可编程控制器 (PC,Programmable Controller) 就是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置,专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的就是为了解决生产设备的逻辑及开关控制, 故把称它为可编程逻辑控制器( PLC, Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时,也可称之为编程机床控制器( PMC, Programmable Machine Controller )。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC 与PLC协调配合,共同完成对数控机床的控制。 ⑺测量反馈装置 测量装置也称反馈元件,包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上,它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置,供CNC装置与指令值比较产生误差信号,以控制机床向消除该误差的方向移动。 2、工作原理 使用数控机床时,首先要将被加工零件图纸的几何信息与工艺信息用规定的代码与格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置,按照程序的要求,经过数控系统信息处
数控机床与数控原理试题库 一、填空 1、数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用（）判定，X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用（）判断。 2、与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为（）轴，远离工件的刀具运动方向为（）。 3、X坐标轴一般是（），与工件安装面（），且垂直Z坐标轴。 4、在数控铣床上加工整圆时，为避免工件表面产生刀痕，刀具从起始点沿圆弧表面的进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的（）退出。 5、走刀路线是指加工过程中，（）相对于工件的运动轨迹和方向。 6、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退离到（）。 7、数控机床按控制系统功能特点分类分为：（）、（）和（）。 8、DNC是指（）。 9、数控机床大体由加工程序、（）、（）、（）、（）、辅助控制装置、机床组成。 10、为减少运动件的摩擦和消除传动间隙，数控机床广泛采用（）导轨和（）导轨，在进给系统中，目前数控机床几乎无例外的都采用（）代替滑动丝杆。 11、从零件图开始，到获得数控机床所需控制（）的全过程称为程序编制，程序编制的方法有（）和（）。 12、数控机床按控制运动轨迹可分为（）、点位直线控制和（）等几种。按控制方式又可分为（）、（）和半闭环控制等。 13、对刀点既是程序的（），也是程序的（）。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的（）基准或工艺基准上。 14、数控加工工艺的特点是（）。 15、主轴伺服系统的作用是实现零件加工中的（）。 16、数控机床的进给伺服系统分为（），（），（）三类。 17、常用的滚动导轨有（）和（）。 18、刀库式自动换刀装置中，刀具的换刀方式有：（）和（）。 19、数控车床刀具换刀点的位置应避免与（）、（）和机床发生干涉。 20、刀位点是刀具上的一点，车刀刀尖带圆弧时刀位点是（），球头铣刀刀位点为（）。 21、在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为（）路线。 22、在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具（）和（）补偿功能。 23、编程时的数值计算，主要是计算零件的（）和（）的坐标，或刀具中心轨迹的（）和（）的坐标。直线段和圆弧段的交点和切点是（），逼近直线段或圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是（）。 24、数控车床的混合编程是指（）。 25、X坐标轴一般是（），与工件安装面（），且垂直Z坐标轴。 26、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到（）。
1.数控机床：即NC机床，是装备有数控系统，采用数控技术控制的机床。 2.数控系统：采用数控技术实现数字控制的一整套装置和设备。 3.数控技术：用数字化的信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。 4.数控机床的优点有哪些？ 答案：⑴能完成很多普通机床难以加工，或者根本不能加工的复杂型面零件的加工； ⑵采用数控机床，可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量； ⑶可以提高生产效率； ⑷具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格的零件的加工； ⑸大大减轻了工人的劳动强度。 5.我国数控系统开发研制经历了哪三个阶段？ 答案：我国在数控机床的主要装置系统的开发研制上，经过1981~1985年的技术引进、1986~1990年的消化吸收、1991~1996年开发自主版权的数控系统三个 阶段。 6.我国已建立起的具有自主版权的两个数控平台：以PC机为基础的总线式、模块化、 开放型单处理器平台和多处理器平台。 7.我国开发出的四个具有自主版权的基本系统：中华Ⅰ型、航天Ⅰ型、蓝天Ⅰ型、华 中Ⅰ型。（广东数控系统、南京数控系统、航天数控系统、华中数控系统） 8.1952年，Parsons公司与美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作，研制出 世界上第一台数控机床——三坐标立式数控铣床，标志着数控技术的诞生。 9.数控系统外部电缆的连接中一项十分重要的内容是接地线，其连接方式为辐射式。 画出示意图。 10.我国供电制式是交流380V，三相；220V，单相，频率为50Hz。 11.数控机床安装、调试过程有那些工作内容？ 答案：机床的初就位和组装、数控系统的连接和调整、通电试车、机床精度和功能的调试、机床试运行。 12.数控机床安装调试时进行参数设定的目的是什么？ 答案：设定系统参数，包括设定PC（PLC）参数的目的，是当数控装置与机床连接时，能使机床具有最佳的工作性能。 13.机床通电操作的两种方式是什么？在通电试车时为以防万一，应做好什么的准备？ 答案：机床通电操作可以是一次同时接通个部分电源全面供电，或各个部分分别供电，然后再作总供电试验。在数控系统与机床联机通电试车时，为了以防万 一，应在接通电源的同时，作好按压急停按钮的准备，一边随时切断电源。 14.机床自运行考验的时间，国家标准GB9061-88中规定，数控车床为16小时，加工 中心为32小时。都要求连续运转。 15.数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要 的是检验其稳定性和可靠性。 16.机床性能主要包括主轴系统性能，进给系统性能，自动换刀系统、电气装置、安全 装置、润滑装置、气液装置及各附属装置等性能。17.数控机床性能的检验与普通机床基本一样，主要是通过“耳闻目睹”和试运转来检 查。 18.数控功能检验的主要内容有哪些？怎样检验？ 答案：数控功能检验的主要内容有： ⑴运动指令功能：检验快速移动指令和直线插补、圆弧插补指令的正确性； ⑵准备指令功能：检验坐标系选择、平面选择、暂停、刀具补偿等指令的准确性； ⑶操作功能：检验回原点、程序单段、主轴和进给倍率调整等功能的准确性； ⑷CRT显示功能：检验位置显示、程序显示及编辑修改等功能准确性。 数控功能检验的最好办法是自己编一个考机程序，让机床在空载下连续运行16h或32h。 19.数控机床的精度检验内容包括几何精度、定位精度和切削精度。 20.为什么说机床的定位精度是一项很重要的检测内容？ 答案：数控机床定位精度是指机床各坐标轴在数控装置的控制下运动所能达到的位置精度，又可以理解为机床的运动精度。普通机床由手动进给，起定位精度 主要决定于读数误差，而数控机床的移动是靠数字程序指令实现的，故其定 位精度决定于数控系统和机械传动误差。机床运动部件的运动是在数控装置 的控制下完成的，各运动部件在程序指令控制下所能达到的精度直接反映加 工零件所能达到的精度，所以，定位精度是一项很重要的检测内容。 21.选择合理规范的拆卸和装配方法，能避免被拆卸件的损坏，并有效地保持机床原有 精度。 22.机床维修拆卸前应做好的主要准备工作有哪些？ 答案：拆卸前应做好工作场地清理、情节工作和拆卸工具及资料的准备工作，然后进行拆卸操作。 23.数控机床进给传动系统布置形式，一般采用水平布置和垂直布置。 24.数控机床与普通机床进给传动系统结构布置上的区别？ 答案：⑴数控机床进给传动链首端件是用伺服电动机； ⑵传动机构采用滚珠丝杠副（个别改装经济型数控机床仍采用普通丝杠副）； ⑶垂直布置的进给传动系统结构中，设置有制动装置； ⑷进给传动系统中的齿轮副，采用了消除齿轮啮合间隙结构。 25.进给传动系统伺服电动机的主要类型有直流伺服电动机、交流伺服电动机和步进电 动机。 26.直齿圆柱齿轮传动中间隙消除的方法及特点？ 答案：⑴偏心套调整法：简单，但齿轮磨损后不能自动消除间隙。 ⑵轴向垫片调整法：结构简单，但齿轮磨损后不能自动消除间隙。 ⑶双薄片齿轮错齿调整法：①周向拉簧式：弹簧拉力不能调节 ②可调拉簧式：弹簧拉力可以调节 27.斜齿圆柱齿轮传动中间隙消除的方法及特点？ 答案：⑴垫片调整法：结构简单，但齿轮磨损后不能自动消除间隙。 ⑵轴向压簧调整法：可以自动调整间隙，但轴向尺寸大，结构不紧凑。
第一讲 数控机床维修的基本知识 培训中心：岳梁材 数控机床是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是一种典型的机电一 体化产品，能够实现高速、高精度和高自动化，在企业生产中占有重要的地位。故如何做好数控机床的维修工件，使其发挥应有的效益，直接关系到企业的经济效益。 维修管理工作应包括：设备管理、维护保养及故障维修。本次主要介绍数控机床的维护保养和故障维修。 第一节 数控机床 一、数控机床的定义 数控机床是一种典型的机电一体化产品，能实现机械加工的高速度、高精度和高自动化，代表了机床的发展的方向。 国际信息处理联盟（I F I P）第五技术委员会对数控机床的定义是：数控机床是一个装有程控系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符号编码指令规定的程序。具体的说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 二、数控机床的工作原理 数控机床在加工零件时，根据所输入的数控程序，由数控系统控制机床执行机构的各种动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路径和参数进行工作，从而加工出符合技术要求的零件。 三、数控机床的组成 数控机床一般由输入输出设备、C N C装置（或称C N C单元）、 伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器 P L C及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。 数控机床的组成框图。 其中除机床本体之外的部分称为计算机数控(C N C)系统 1.机床本体 C N C机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加之
《数控原理与数控机床》教学大纲 课程编码：04040213 课内学时：56 适用专业：机电一体化技术 数控技术 开课学期：第四学期课程名称：数控原理与数控机床课程类型：专业基础课 开课单位：汽车工程学院 大纲撰写人： 一、课程的性质与任务 （一）本课程的性质 课程性质：《数控原理与数控机床》是面向数控技术专业高等职业技术教育学生的一门实践性很强的专业基础课。本课程是以自动化必备设备—数控机床为研究对象讲授数控系统的基本概念、数控机床的程序的编制、机床数控装置的插补原理、计算机数字控制装置、位置检测装置、数控机床的伺服系统等方面知识，培养学生使用和维护数控机床的基本技能。本教学大纲根据本专业及课程的特点，着重能力的培养及具体应用为原则，力求创新。共分九个学习领域，二十六个教学项目，共需56学时。 （二）本课程的任务 课程任务：本课程培养学生掌握数字控制的理论体系。掌握数控加工的程序设计及插补原理，掌握熟悉数控机床的典型机械传动结构及调整方法，熟悉数控机床的控制系统，了解数控机床的伺服系统。 二、课程的基本要求及重点、难点
(一)课程的基本要求 1、掌握数控技术和数控机床的基本理论及概念，了解数控机床的工作原理及其发展趋势。 2、熟练掌握数控编程的内容和步骤，掌握G指令编程方法。 3、了解光电编码器和光栅的结构特点、工作原理及应用。 4、熟悉计算机数字控制系统的组成与功能，了解和掌握刀具补偿原理以及逐点比较法和数字积分法等插补方法， 5、了解数控机床伺服系统的组成和分类；掌握开环伺服系统、闭环伺服系统和半闭环伺服系统工作原理和特点；了解和掌握常用伺服电机及其特点。 6）了解和掌握数控机床的结构特点、数控机床主运动系统和进给传动系统。 7、了解和掌握数控刀具的特点及其选择。 8、了解和掌握典型数控机床的组成及其特点。 （二）课程的重点 1、掌握数控机床的组成及分类方法 2、程序编制的内容和步骤 3、自动换刀系统，主轴部件及准停装置 4、掌握CNC装置的结构；掌握CNC装置的功能；了解CNC装置的特点 5、掌握旋转变压器的工作原理及应用；了解感应同步器的工作原理； 6、步进电机的正、反转，升降速
一、填空题 1、数控机床通常是由、伺服系统、检测反馈装置、机床本体等5部分组成。 答案：程序载体、CNC装置、 2、数控机床一般由控制介质、CNC、伺服系统、测量装置和机械本体五个部分组成。 3、数控机床正朝着高速、、的方向发展。 答案：高精度、高效率、高可靠性 4、数控机床按伺服控制方式来划分，可以分为、半闭环控制系统种类型。 答案：开环、闭环、 5、数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的精度称。 答案：定位精度 6、数控机床是用数字化代码来控制的相对运动，从而完成零件的加工。答案：刀具与工件 7、_________是指用代码对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。答案：数控技术 8、常用的数控机床检测装置旋转变光栅、编码器、压器、磁栅等。 9、根据内部结构和检测方式，编码器可以分为光电式、接触式、电磁式等三种类型。 10、光栅的分辨率一般优于光电编码器，其次是旋转变压器。 11、检测环节包括检测和反馈。 12、感应同步器是一种电磁式的检测传感器，按其结构可分为直线和圆型两种。 13、伺服系统是数控机床的执行机构，它包括驱动装置和电机两大部分。 14、光栅装置的结构由标尺光栅、光栅读数头两部分组成。 15、根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用不同型号的编码器。 16、开环控制系统的控制精度取决步进电机和传动装置精度、。 17、旋转变压器是一种常用转角（或角位移的检测元件，从其结构来看，它由定子和转子两个部分组成。 18、旋转变压器是一种常用的转角（或角位移）检测元件。 19、如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为2mm，那么滑尺绕组的节距应该为2 mm才能保证检测精度。 20、莫尔条纹作用放大、平均误差。 21、数控机床中常见刀库、格子盒式。 答案：盘式、链式 22、数控机床的机械部分由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的机械传动结构大为简化，传动链也大大。 答案：缩短 23、为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如、 答案：滚珠丝杠副、滚动导轨 24、机床本体主要包括：主传动系统、滚珠丝杠螺母副和