数控机床原理及应用 绪论

数控技术及应用课程代码：02195一．课程的性质、目的与任务数控技术及应用是机电工程及自动化专业的主要专业课程之一，它主要研究应用数控技术实现自动化加工的原理、方法。

它是一门涉及机械设计理论、机械制造工艺理论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子设计理论、计算机应用理论的综合课程。

开设本课程的目的和任务在于通过向学生介绍数控技术的基本摡念、基本原理和设计计算方法以及数控机床的常见结构，使学生掌握数控技术的基本原理、方法与应用。

第一章绪论考核要求（一）1、识记：数控技术产生的必然性；数控设备的优越性。

2、领会：计算机数控系统的优点。

（二）1、识记：数控机床各组成部分的名称。

2、领会：数控机床各组成部分的功用。

（三）1、识记：数控系统的组成；数控系统的类型；开环和闭环控制系统的框图；适应控制机床的框图。

2、领会：开环和闭环控制系统的工作原理以及两者的区别和应用场合。

点位控制系统与连续控制系统的区别；连续控制系统的工作原理；经济型数控系统的特点及其应用场合；适应控制系统的优点及其工作过程；直接控制系统的优点和应用场合。

（四）1、识记：数控技术在电加工机床、工业机器人、三坐标测量机中如何应用，比较它们与金属切削机床中应用的异同之处；柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的概念以及它们与数控技术的关系。

2、领会：数控机床的高速高精度化对数控系统提出的要求；开放式数控系统的特点及其出现的重要性；数控系统智能化的优点。

Internet的出现对数控系统的影响。

（一）数控技术的产生及其应用领域开环控制系统用于经济型数控机床上。

数控机床加工依赖于各种数字化信息。

绕X轴旋转的回转运动坐标轴是A轴。

（二）数控机床的分类、组成、及各部分的作用数控机床按工艺用途分类，可分为数控切削机床、数控电加工机床、数控测量机等。

四坐标数控铣床是在三坐标数控铣床上增加一个数控回转工作台。

（三）数字控制系统的分类、组成其工作原理对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做步距角，电机的总角位移和输入脉冲的数量成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。

数控机床工作原理简述
数控机床是一种通过计算机控制机床工作的自动化设备。

其工作原理主要包括以下几个方面。

首先，数控机床通过接收计算机发送的指令来控制工作过程。

计算机会将需要加工的工件信息输入到数控机床的控制系统中，控制系统会根据这些信息生成相应的加工程序。

其次，数控机床的控制系统会将加工程序转化为机床能够理解的形式，这一步叫做解译。

解译过程将加工程序中的指令翻译为机床能够识别的运动控制指令，如进给运动、主轴转速等。

然后，数控机床的控制系统将解译后的运动控制指令发送给驱动系统。

驱动系统根据接收到的指令来控制伺服电机、变频器等执行器，实现机床各个部件的运动。

最后，机床的各个部件按照控制系统发送的指令进行相应的运动。

例如，进给轴会按照指定的速度进行直线或圆弧插补运动，主轴会按照设定的转速旋转，实现对工件的加工。

总的来说，数控机床通过计算机控制系统将加工程序转化为机床能够理解的指令，驱动各个执行器实现机床部件的运动，从而实现对工件的精确加工。

这种工作原理不仅提高了加工效率和精度，并且减少了人为操作的错误。

目录第一章绪论近来来，数控技术的发展十分迅速，数控机床的普及率越来越高，在机械制造业中得到了广泛的应用。

制造业的工程技术人员和数控机床的操作与编程技术人员对数控机床及其操作与编程技术的需求越来越大。

数控机床是一种完全新型的自动化机床，是典型的机电一体化产品。

数控技术集计算机技术、成组技术、自动控制技术、传感检测技术、液压气动技术以及精密机械等高新技术于一体，是现代化制造技术的基础技术和共性技术。

随着数控机床的广泛应用，急需培养大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的工程技术人员。

为普及与提高数控加工新技术，本教程针对目前广泛运用的FANUC和SIEMENS两种系统进行操作介绍。

第二章数控车床结构第一节数控车床简介数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。

立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工。

卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。

相对于立式数控车床来说，卧式数控车床的结构形式较多、加工功能丰富、使用面广。

本教程主要针对卧式数控车床进行介绍。

卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。

1．经济型数控车床采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床，成本较低，但自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。

2．普通数控车床根据车削加工要求在结构上进行专门设计并配备通用数控系统而形成的数控车床，数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。

这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即X轴和Z轴。

3．车削加工中心在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制 X、Z和 C三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z）、（、C）或（Z、C）。

由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。

数控复习第一章绪论数控机床的组成：1、输入输出设备2、数控装置3、伺服系统4、测量反馈装置5、机床本体数控机床按伺服系统的控制原理分为：开环控制的数控机床、闭环控制的数控机床（按传感器安装位置的不同分为全闭环和半闭环）开环、闭环共同点：1、采用直流/ 交流伺服电机驱动。

2 、采用数字增量插补法（时间分割、角度分割）。

3 、通常不用降速。

两个重要参数：步距角（两个相邻脉冲时间内转子转过的角度）、脉冲当量。

插补器：有无插补器是点位控制器与连续控制的根本区别。

数控机床特点：1、加工零件的适应性强，灵活性好。

2 、加工精度高，产品质量稳定。

3 、生产效率高。

4 、减少工人劳动强度。

5 、生产管理水平高。

数控机床的适用范围：产品品种的变换频繁、批量小、加工方法的区别大。

第四章计算机数控装置CNC装置的功能：1、基本功能（输入、插补、位控）2、选择功能3、特殊功能。

单微处理结构的CN（装置：（1）微处理器由控制器和运算器组成，是微处理机的核心，它完成控制和运算两方面的内容。

（2）总线是将微处理器、存储器和输入/ 输出接口等相对独立的装置或功能部件联系起来，并传送信息的公共通道。

它包括数据总线、地址总线和控制总线。

数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分为三种类型：第一类、与驱动控制器和测量装置之间的连接电路。

第二类、电源及保护电路。

第三类、开/ 关信号和代码连接电路。

接口电路的主要任务是：1）进行电平切换和功率放大。

2）防止噪声引起误动作。

3）模拟量和数字量之间的转换。

机床控制的I/O部件1）特点：a、可靠性高抗干扰的能力强。

b 、进行信息转换功率放大。

2）光电隔离电路作用：a隔离信号防干扰、b电平转化。

多微处理机CNC装置的基本功能模块：1）CNCt理模块2 ）CNC插补模块3 ）位置控制模块4 ）PLC模块5）操作与控制数据输入输出和显示模块 6 ）存储器模块并行处理方法：资源共享、资源重复和时间重叠。

数控机床考点复习整理第⼀章绪论考核知识点与考核要求⼀.机床数控技术的基本概念识记：数控机床的⼯作流程：1.数控加⼯程序的编制（根据零件的图样规定的零件的形状、尺⼨、材料、技术要求确定零件的⼯艺过程、⼯艺参数、⼏何参数，然后根据规定的代码和程序格式编程）2.输⼊（把零件程序、控制参数、补偿数据输⼊到数控装置中去，⼯作⽅式：边加⼯变输⼊、⼀次性将整个零件程序输⼊）3.译码4.⼑具补偿（作⽤：把零件轮廓轨迹换成⼑具中⼼轨迹运动，加⼯所要求的零件轮廓。

包括：⼑具半径补偿&⼑具长度补偿）5.插补（作⽤：控制加⼯运动，使⼑具相对于⼯件做出符合零件轮廓轨迹的相对运动，只有辅助功能完成后才允许插补）6.位置控制和机床加⼯（在每个采样周期内，将插补计算出的指令位置与实际反馈位置相⽐较，⽤其差值控制伺服电机，使运动部件带动⼯具相对于⼯件进⾏加⼯）理解：数字控制以及数控技术的概念。

1.数字控制：利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。

⽤数控技术实施加⼯控制的机床称为数控机床2.数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动、进给装置⼆、数控机床的组成和分类1.输⼊输出设备(实现程序编制、程序和数据的输⼊以及显⽰、存储和打印)2.数控装置<机床控制器>（接受来⾃输⼊设备的程序和数据，并按输⼊信息要求完成数值计算、逻辑判断和输⼊输出控制功能），机床控制器的作⽤：实现对机床辅助功能M、主轴功能S、⼑具功能T的控制。

补偿包括：⼑具半径补偿、⼑具长度补偿、传动间隙补偿、螺距误差补偿3.伺服系统（接受数控装置的命令，驱动机床执⾏机构运动的驱动部件）4.测量反馈装置（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（⽤于完成各种切削加⼯的机械部分）a)点位控制数控机床b)直线控制数控机床简易数控铣床，⼀般有2~3个可控制轴，但同时可控制的只有⼀轴。

c)轮廓控制数控机床功能等，有数控车床、车削中⼼、加⼯中⼼d)开环控制数控机床（⽤于经济型中⼩型数控机床）这类机床不带有位置检测装置，数控装置将零件程序处理后，输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动。

Tianjin University of Technology and Education 毕业论文二〇〇九年六月天津工程师范学院本科生毕业论文数控机床中的接地原理及其应用The Principle and Application of Ground Connectionfor NC Machine Tools摘要电磁兼容(EMC)是以电磁场理论为基础，包括信息、电工、电子、通讯、材料、结构等多学科知识的，研究在有限空间、时间和频谱资源条件下各种电器、电子设备或系统在同一电磁环境中相互兼容，而不致引起其性能下降的应用科学技术。

国际上对电磁兼容的研究十分重视，一些发达国家和地区将电磁兼容纳入到国家法律体系中，在经济上形成了贸易壁垒。

抑制数控机床中的电磁干扰有三种措施：滤波技术、屏蔽技术和接地技术。

滤波，屏蔽中都应正确接地才能有效地提高数控机床系统的抗干扰能力，达到理想的工作状态。

首先介绍了接地的概念、接地的要求、接地点的选择方法，用世纪星连接的例子论述了数控机床系统中接地的要求。

详细介绍了机床主轴变频调速系统接地，并且对开关电源电路的电磁干扰措施进行了分析讨论，最后介绍了可编程控制器（PLC）应用系统中的抗干扰措施，并且举例说明PLC控制系统接地抗干扰技术的实际应用。

关键词：数控机床；电磁干扰；接地ABSTRACTElectromagnetic Compatibility(EMC) is a cross-disciplinary science based on electromagnetism including such multi-disciplinary as information science ,electrical engineering, electronics, communications, materials and structures, etc. It is also an applied technology, which is used to study, under the conditions of limited space, limited time and limited frequency resources, the compatibility of electrical and electronic devices and systems within the common electromagnetic enviroment without a degradation of performance. The international society attachs importance to the EMC and some developed countries and regions bring it into the state’s law system, thus forming a trade bulwark.There are three ways to inhibit electromagnetic phenomenon of CNC machine tools: filter technique、shield technique, grounding techniques，the disturbance of CNC machine system can be effectively improved by properly grounding in filtering and shielding，then achieving the ideal state of work. Firstly，the concept of grounding、the requirements of grounding and the selection methods of grounding points are introduced，using the examples of Shi Ji Xing connection to discourse the requirements of grounding for CNC machine system. The grounding of speed-adjusted system for machine spindle is introduced in detail，and then the steps of electromagnetic for switching power circuit are to analyze and discuss. Finally，the steps of anti-jamming for PLC application system are introduced，and then the actual application of grounding anti-jamming technology for PLCcontrol system are illustrated.Key words: Numerical control machine tools; Electromagnetic interference; Earth目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2本文主要研究的工作 (5)2接地技术 (6)2.1接地概念 (6)2.2接地要求 (6)2.3接地点选择 (6)2.4数控机床接地分类 (13)2.4.1安全接地 (13)2.4.2工作接地 (16)2.4.3屏蔽接地 (19)3 数控机床主轴变频调速系统接地技术 (23)3.1数控车床主轴控制系统 (23)3.2变频器基本结构 (23)3.2.1变频器种类 (24)3.2.2数控机床变频器特点 (24)3.2.3数控机床变频电机特点 (25)3.2主轴变频控制基本原理 (25)3.3变频器主电路及工作原理 (26)3.4主轴变频调速电磁干扰 (27)3.4.1共模干扰 (27)3.4.2地回路干扰 (30)3.5主轴变频调速接地要求 (31)4开关电源接地技术 (35)4.1开关电源的基本工作原理 (35)4.2开关电源干扰 (35)4.3开关电源抗干扰的措施 (36)5数控系统接地技术 (41)5.1电路接地抗干扰分析 (41)5.2可编程控制器（PLC）应用系统抗干扰措施 (43)5.2.1 PLC系统干扰 (43)5.2.2 PLC系统正确接地 (46)5.2.3 PLC系统实际应用 (46)结论 (50)参考文献 (51)附录：英文译文献翻 (53)原文 (53)译文 (60)感应电机的谐波分析 (60)致谢 (73)1 绪论1.1引言数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴机械加工制造业的渗透形成的机电一体化产品,是现代制造业的关键设备,是企业提高效率和竞争力的关键设备。

数控车床原理
数控车床原理是利用数控系统控制车床进行加工操作的机床。

其工作原理如下：
1. 数控系统：数控车床通过数控系统来控制各个运动轴的运动，以达到加工零件的要求。

数控系统由控制器、编程器和伺服驱动器组成。

2. 控制器：控制器接收编程器发送的指令，解码后产生各个运动轴的控制信号，控制各轴的运动。

3. 编程器：编程器是输入数控程序的设备，它可以通过手动编程或者计算机编程来进行。

4. 伺服驱动器：伺服驱动器接收控制器发出的指令，产生相应的电压信号控制伺服电机的转动或位置移动。

5. 运动轴：数控车床的运动轴有三个，分别为X轴、Y轴和Z 轴，控制它们的运动可以实现对工件的切削。

6. 刀架：刀架是固定刀具的装置，通过伺服电机控制刀架的运动，实现对工件的切削。

7. 传感器：数控车床上配备了各种传感器，用于检测和监控加工过程中的各种参数，例如刀具位置、切削力、工件尺寸等。

通过上述原理，数控车床可以按照预先输入的数控程序进行自
动加工操作，具有高精度、高效率和稳定性好等优点。

数控车床已广泛应用于各个制造行业，提高了生产效率和产品质量。

第一章绪论1．1 数控机床概述数控技术，简称数控（Numerical Control—NC），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（Computerized Numerical Control—CNC）。

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成为数控系统（Numerical Control System），数控系统的核心是数控装置（Numerical Controller）。

采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC 机床）。

它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。

控制机床也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。

数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称为NC 机床。

带有自动换刀装置ATC（Automatic Tool Changer—ATC）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（Machine Center—MC）。

它通过刀具的自动交换，工件可以一次装、夹完成多工序的加工，实现了工序集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率；减少了工件安装、定位次数，提高了加工精度。

加工中心是目前数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。

在加工中心的基础上，通过增加多工作台（托盘）自动交换装置（Auto Pallet Changer—APC）以及其他相关装置，组成的加工单元称为柔性加工单元（Flexible Manufacturing Cell—FMC）。

FMC 不仅是现了工序的集中和工艺的复合，而且通过工作台（托盘）的自动交换和较完善的自动监测、监控功能，可以进行一定时间的无人化加工，从而进一步提高了设备的加工效率。

机床数控技术及应用课后答案【篇一：课后习题答案（数控技术）】＞第一章绪论1 ．数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、cnc 装置、伺服系统和机床的机械部件构成。

2 ．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机； b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法； c. 通常采用降速齿轮； d. 价格低廉，精度及稳定性差。

（2）闭环控制系统；其特点： a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。

（3）半闭环控制系统：其特点： a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位； b. 检测电动机轴上的角位移； c. 精度及稳定性较高，价格适中。

应用最普及。

3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。

如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。

（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。

b .通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。

如：简易数控车床和简易数控铣床等。

（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。

具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。

4．数控机床有哪些特点？答：a .加工零件的适用性强，灵活性好； b .加工精度高，产品质量稳定；c .柔性好；d .自动化程度高，生产率高；e .减少工人劳动强度；f .生产管理水平提高。

适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等第二章数控加工编程基础1.什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？答：字地址程序段的格式：nxxgxxxxxyxxzxxsxxfxxtxxmxx ；特点是顺序自由。

数控机床工作原理简述
数控机床工作原理主要包括控制系统、执行系统和输入输出系统。

控制系统是数控机床的大脑，它负责接收用户输入的加工程序，并将其转换为机床能够理解和执行的指令。

控制系统通常由电脑、数控器和伺服系统等组成。

用户可通过电脑编写加工程序，并将其传输到数控机床的数控器上。

数控器解析程序指令，并生成相应的控制信号发送给伺服系统。

执行系统是控制系统传送过来的信号在机床上的具体执行部件。

主要包括主轴驱动、进给驱动和各种控制继电器等。

主轴驱动负责控制主轴的转速，进给驱动负责控制工件和刀具的进给速度。

控制继电器负责控制各种执行部件的开关状态，如刀具的进给和返回、工作台的移动等。

输入输出系统负责将机床的工作状态反馈给控制系统，并接收外部输入的指令。

通常包括编码器、传感器和人机界面等。

编码器用于检测机床的位置和运动状态，传感器用于测量加工过程中的工件尺寸和刀具状态等。

人机界面提供给操作员可视化的界面，方便其监控和控制机床的运行。

总结起来，数控机床工作原理是通过控制系统接收和解析加工程序指令，将其转化为控制信号发送给执行系统，由执行系统控制机床上各个部件的运动和状态，同时将机床的工作状态反馈给控制系统和操作员。

简述数控机床的工作原理数控机床是一种通过数字控制系统来实现加工操作的机床，它的工作原理是通过预先输入的程序来控制机床的运动和加工过程。

数控机床的工作原理主要包括数控系统、执行机构和加工过程三个方面。

首先，数控系统是数控机床的核心部件，它由输入设备、控制器和执行机构组成。

输入设备用于输入加工零件的数学模型和加工工艺参数，控制器根据输入的程序指令对加工过程进行控制，执行机构则根据控制器的指令来实现机床的各项运动。

数控系统的工作原理是通过对输入的程序进行解释和处理，将其转换为机床运动的指令，从而实现加工零件的加工操作。

其次，执行机构是数控机床的关键部件，它包括主轴驱动装置、进给系统和辅助装置等。

主轴驱动装置用于驱动刀具进行旋转运动，进给系统则用于控制工件在加工过程中的进给运动，辅助装置则包括各种辅助装置，如夹具、刀库等。

执行机构的工作原理是根据数控系统发出的指令，精确控制各个部件的运动，从而实现加工零件的精确加工。

最后，加工过程是数控机床工作原理的最终体现，它包括各种加工操作，如车削、铣削、钻削等。

数控机床的加工过程是通过数控系统和执行机构的协同作用，精确控制刀具和工件的相对运动，从而实现对工件的加工。

加工过程的工作原理是通过数控系统发出的程序指令，精确控制执行机构的运动，从而实现工件的精确加工。

综上所述，数控机床的工作原理是通过数控系统对加工过程进行精确控制，通过执行机构实现各项运动，从而实现对工件的精确加工。

数控机床的工作原理是现代制造业中不可或缺的重要技术，它的应用范围广泛，效率高，精度高，已成为现代制造业中的主流加工设备。