30455數(shù)控機(jī)床考點(diǎn)復(fù)習(xí)整理

1、第一章 緒論考核知識點(diǎn)與考核要求一.機(jī)床數(shù)控技術(shù)的基本概念識記：數(shù)控機(jī)床的工作流程：1. 數(shù)控加工程序的編制（根據(jù)零件的圖樣規(guī)定的零件的形狀、尺寸、材料、技術(shù)要求確定零件的工藝過程、工藝參數(shù)、幾何參數(shù)，然后根據(jù)規(guī)定的代碼和程序格式編程）2. 輸入（把零件程序、控制參數(shù)、補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控裝置中去，工作方式：邊加工變輸入、一次性將整個零件程序輸入）3. 譯碼4. 刀具補(bǔ)償（作用：把零件輪廓軌跡換成刀具中心軌跡運(yùn)動，加工所要求的零件輪廓。包括：刀具半徑補(bǔ)償&刀具長度補(bǔ)償）5. 插補(bǔ)（作用：控制加工運(yùn)動，使刀具相對于工件做出符合零件輪廓軌跡的相對運(yùn)動，只有輔助功能完成后才允許插補(bǔ)）6. 位置

2、控制和機(jī)床加工（在每個采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計算出的指令位置與實際反饋位置相比較，用其差值控制伺服電機(jī)，使運(yùn)動部件帶動工具相對于工件進(jìn)行加工）理解：數(shù)字控制以及數(shù)控技術(shù)的概念。1. 數(shù)字控制：利用數(shù)字化的信息對機(jī)床的運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床2. 數(shù)控系統(tǒng)包括：數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動、進(jìn)給裝置二、數(shù)控機(jī)床的組成和分類識記：數(shù)控機(jī)床的各組成：數(shù)值控制機(jī)床的工作母機(jī)總稱1. 輸入輸出設(shè)備(實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲和打印)2. 數(shù)控裝置<機(jī)床控制器>（接受來自輸入設(shè)備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息要求完成數(shù)值計算、邏輯

3、判斷和輸入輸出控制功能），機(jī)床控制器的作用：實現(xiàn)對機(jī)床輔助功能M、主軸功能S、刀具功能T的控制。補(bǔ)償包括：刀具半徑補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償、傳動間隙補(bǔ)償、螺距誤差補(bǔ)償3. 伺服系統(tǒng)（接受數(shù)控裝置的命令，驅(qū)動機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的驅(qū)動部件）4. 測量反饋裝置（檢測速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)）5. 機(jī)床本體（用于完成各種切削加工的機(jī)械部分）理解：a) 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床指刀具從某一位置移到下一個位置的過程中，不考慮其運(yùn)動軌跡，只要求刀具最終能準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)位置。有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床b) 直線控制數(shù)控機(jī)床不僅要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確位定位，而且要控制兩相關(guān)點(diǎn)之間的位移速度和路線。

4、有簡易數(shù)控車床、簡易數(shù)控銑床，一般有23個可控制軸，但同時可控制的只有一軸。c) 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能同時控制兩個及以上的軸，對位置和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制。具有直線圓弧插補(bǔ)功能、刀具補(bǔ)償功能等，有數(shù)控車床、車削中心、加工中心d) 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（用于經(jīng)濟(jì)型中小型數(shù)控機(jī)床）這類機(jī)床不帶有位置檢測裝置，數(shù)控裝置將零件程序處理后，輸出數(shù)字指令信號給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動。指令信號流時單向的e) 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。（用于精度要求很高數(shù)控銑床、超精車床、超精銑床）這類機(jī)床帶有檢測裝置，隨時接受在工作臺斷測得的實際位置反饋信號，將其與數(shù)控裝置發(fā)來的指令信號向比較，由其差值控制進(jìn)給軸運(yùn)動，直到差值為0，

5、進(jìn)給軸停止運(yùn)動。閉環(huán)控制可以消除包括工作臺傳動鏈在內(nèi)的誤差，從而定位精度高，速度調(diào)節(jié)塊，但由于工作臺慣量大，給系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)整帶來很大的困難f) 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床其與閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于檢測的反饋信號不是來自工作臺，而是來自電動機(jī)端或絲杠端連接的測量元件?？刂凭葲]有閉環(huán)高，但機(jī)床的穩(wěn)定性卻由于大慣量工作臺被排除在控制環(huán)外而提高，調(diào)試方便，廣泛用于數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用：用框圖描述數(shù)控機(jī)床的組成及各部分之間的控制關(guān)系。三、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及適用范圍理解：數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)：1. 加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好（能完成普通機(jī)床難以勝任，或根本不能加工出來的復(fù)雜型面的零件）2. 加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定

6、（按照預(yù)定的程序自動加工，不受人為因素的影響，精度由機(jī)床保證）3. 生產(chǎn)率高（數(shù)控機(jī)床能合理選用切削用量，機(jī)加工時間短）4. 減少工人勞動強(qiáng)度（能自動換刀、開關(guān)切削液、自動變速，大部分操作無需人工）5. 生產(chǎn)管理水平提高應(yīng)用：數(shù)控機(jī)床的適用范圍：當(dāng)零件不太復(fù)雜，生產(chǎn)批量較小時，宜采用通用機(jī)床；當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，宜采用專用機(jī)床；當(dāng)零件復(fù)雜程度較高時，宜采用數(shù)控機(jī)床本章重點(diǎn)、難點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的組成、特點(diǎn)和分類。第二章 數(shù)控加工編程基礎(chǔ)考核知識點(diǎn)與考核要求一、數(shù)控加工編程的基本概念和編程的內(nèi)容識記：1. 數(shù)控編程的概念將零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程2. 數(shù)控編程的

7、方法手工編程：用人工完成程序編制的全部工作。幾何形狀簡單的零件、數(shù)值計算簡單，程序段不多自動編程：程序大部分或全部由計算機(jī)來完成理解：數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟1. 確定工藝過程2. 數(shù)值計算（按已確定的加工路線和允許的零件加工誤差，計算出所需的輸入數(shù)控裝置的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，主要內(nèi)容：在規(guī)定的坐標(biāo)系內(nèi)計算零件的輪廓和刀具運(yùn)動的軌跡坐標(biāo)值。）3. 編寫零件加工程序單4. 制備控制介質(zhì)（把編制好的程序單上內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上作為數(shù)控裝置的輸入信息）5. 程序校驗和蝕切削（程序單和制備好的控制介質(zhì)必須經(jīng)過校驗和試切削，才能用于正式加工）應(yīng)用：認(rèn)識工藝對于編程人員的重要性編程人員要根據(jù)圖樣進(jìn)行工藝分析，然后選擇加

8、工方案，確定加工順序、加工路線、裝卡方式、刀具、工裝以及切削用量等工藝參數(shù)，綜合考慮所用數(shù)控機(jī)床的指令功能，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能二、編程的基礎(chǔ)知識識記：1. 數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)完整的零件加工程序由程序號和若干個程序段組成，每個程序段由若干個指令字組成，每個指令字由字母、數(shù)字、符號組成。O0600，O為程序號地址碼，0600程序的編號。每個程序段易程序段序號N開頭，以“；”結(jié)束2. 控制介質(zhì)及代碼的概念。1） 載有數(shù)控機(jī)床加工所用全部信息的介質(zhì)，稱為控制介質(zhì)2） 代碼：功能代碼描述了程序段的各種操作和運(yùn)動特征，是程序段的重要組成部分理解：1. 數(shù)控程序段的格式指一個程序段中字的排列順序和表達(dá)方

9、式。廣泛采用的是字地址程序段格式，這種格式的程序段長短、字?jǐn)?shù)、字長都是可變的，字的排列順序沒有要求，其程序簡短、直觀、可讀性強(qiáng)，易于檢驗和修改。字地址程序段的一般格式：N G X Y Z F S T M；N程序段序號字； G準(zhǔn)備功能字；X Y Z尺寸字；F進(jìn)給功能字；S主軸轉(zhuǎn)速功能字；T刀具功能字；M輔助功能字；“；”程序段結(jié)束符2. 機(jī)床坐標(biāo)系的建立1) 直線運(yùn)動用直角坐標(biāo)系X、Y、Z表示，圍繞X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸分別用A、B、C，其正向根據(jù)右手螺旋定則確定，以增大工件與刀具之間距離的方向為坐標(biāo)軸的正方向。2) Z坐標(biāo)，平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動坐標(biāo)為Z坐標(biāo)。取刀具遠(yuǎn)離工件的方向為+

10、Z3) X坐標(biāo)，規(guī)定X坐標(biāo)軸為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工裝的裝夾面。對于工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，X坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，遠(yuǎn)離工件方向+X；當(dāng)?shù)毒咝D(zhuǎn)的機(jī)床：當(dāng)Z軸水平時，從刀具主軸后端向工件方向看，向右方為+X，當(dāng)Z軸垂直時，對于單立柱機(jī)床，面對主軸向立柱看，向右為+X4) Y坐標(biāo)，Y坐標(biāo)垂直于X、Z5) A、B、C坐標(biāo)分別為繞X、Y、Z坐標(biāo)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動坐標(biāo)，確定X、Y、Z坐標(biāo)正方向后，根據(jù)右手螺旋定則來確定A、B、C坐標(biāo)正方向6) 附加運(yùn)動坐標(biāo)：X、Y、Z坐標(biāo)為機(jī)床的主坐標(biāo)或第一坐標(biāo)，平行于主坐標(biāo)系的其他坐標(biāo)系為附加運(yùn)動坐標(biāo)，第二坐標(biāo)為U、V、W，第三坐標(biāo)P、Q、R3. 常用編程代碼的

11、種類和意義。1） 準(zhǔn)備功能G代碼：使機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令。分為續(xù)效代碼（表示該代碼在一個程序段中被使用后就一直有效，直到出現(xiàn)同組中的其他任一G代碼時才失效。同一組續(xù)效代碼在同一程序段中不能同時出現(xiàn)，否則只有最后的代碼有效）和非續(xù)效代碼（只在該代碼的程序段中有效）2） 輔助功能M代碼：控制機(jī)床輔助動作的指令，主要用作機(jī)床加工時工藝性指令。3） 進(jìn)給功能F代碼：為續(xù)效代碼，用來指定進(jìn)給速度，一般為mm/min，當(dāng)進(jìn)給速度與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)時（加工螺紋），單位為mm/r。直接表示法：F100為100mm/min4） 主軸速度功能S代碼，指定主軸的轉(zhuǎn)速，S100為100r/min5） 刀

12、具功能T代碼，用以選擇所需的刀具號和刀補(bǔ)號。T01 02，指1號刀選用2號刀補(bǔ)值應(yīng)用：1. 常用M指令的使用1） M00：程序停止，在完成該程序段其他指令后，用以停止主軸轉(zhuǎn)動、進(jìn)給、切削液，以執(zhí)行某一固定的手動操作，當(dāng)程序運(yùn)行停止時，全部現(xiàn)存的模態(tài)信息保持不變，操作完成后，按“啟動鍵”便可繼續(xù)執(zhí)行下一段程序段2） M01：計劃（任選）停止，只有在面板上的“任意停止”按鍵被按下時，M01才有效，用于工件關(guān)鍵尺寸停機(jī)檢查及其他要臨時停車的場合，完成后，按“啟動鍵”繼續(xù)執(zhí)行以后的程序3） M02：程序結(jié)束。程序全部結(jié)束后，機(jī)床所有動作停止，系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，該指令必須出現(xiàn)在程序的最后一個程序段中4）

13、 M03主軸正傳、M04主軸反轉(zhuǎn)、M05主軸停轉(zhuǎn)（該程序段其他指令執(zhí)行完成后才能執(zhí)行）5） M06：換刀指令6） M07（切削液開霧狀）、M08（切削液開液狀）7） M09：切削液停8） M10（夾緊）、M11（松開）：運(yùn)動部件9） M30：與M02類似，但程序結(jié)束，使程序返回開始狀態(tài)（換工件使用）2. 常見數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的描述1） 機(jī)床坐標(biāo)系和機(jī)床原點(diǎn)：機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系，并設(shè)有固定的坐標(biāo)原點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)是固有的點(diǎn)，不能隨意更改2） 工件坐標(biāo)系和工件原點(diǎn)：工件坐標(biāo)系是編程人員編程時使用的，由編程人員以工件圖樣上的某一點(diǎn)為原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系。工件原點(diǎn)可以設(shè)置和改變的，根據(jù)需要可以一次

14、或多次設(shè)定或改變工件原點(diǎn)3） 工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與機(jī)床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐標(biāo)軸相平行，方向也相同，但原點(diǎn)不同。工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，要測量工件原點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)之間的距離，稱為工件原點(diǎn)偏置，偏置值需預(yù)存到數(shù)控系統(tǒng)中4） 絕對坐標(biāo)系：所有的坐標(biāo)點(diǎn)均以固定的坐標(biāo)原點(diǎn)為起點(diǎn)確定坐標(biāo)值5） 增量坐標(biāo)系：在坐標(biāo)系中，運(yùn)動軌跡的終點(diǎn)坐標(biāo)值以起點(diǎn)開始計算的，用U、V、W表示三、常用準(zhǔn)備功能指令的編程方法識記：功能指令：是程序段組成的基本單位，是編制加工程序的基礎(chǔ)理解：常用G指令及其格式：1. 與坐標(biāo)系相關(guān)的指令1） 絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo)BCG90絕對坐標(biāo)，G90 G01 X30 Y40G91增量坐標(biāo)，G91 G01

15、 X-50 Y-30與G01 U-50 V-30等效2） 坐標(biāo)系設(shè)定指令G92，規(guī)定工件原點(diǎn)到起刀點(diǎn)（可放置在機(jī)床原點(diǎn)、換刀點(diǎn)上、任意一點(diǎn)）的距離，或者說以工件原點(diǎn)為基準(zhǔn)確定起刀點(diǎn)的的坐標(biāo)值，本指令只設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)位置，刀具或機(jī)床不產(chǎn)生運(yùn)動，仍在原來位置，在執(zhí)行指令前，刀具必須放在程序所要求的位置上。坐標(biāo)系設(shè)定程序：G92 X320 Z200，X為刀尖相對于回轉(zhuǎn)中心的直徑的值，只能使用絕對坐標(biāo)，不能使用增量坐標(biāo)，可根據(jù)需要重復(fù)設(shè)定或改變編程原點(diǎn)3） 坐標(biāo)平面選擇指令G17（XY）、G18(ZX)、G19(YZ)，由于XY平面最常用，固G17省略，車床總在XZ平面內(nèi)運(yùn)動，無需使用平面指令。2. 運(yùn)

16、動控制指令1） 快速點(diǎn)定位指令G00，刀具從當(dāng)前位置以系統(tǒng)設(shè)定的速度快速移動到坐標(biāo)系的另一點(diǎn)，只是快速到位，不進(jìn)行切削加工。格式：G00 X_ Y_ Z_，XYZ為絕對或增量坐標(biāo)，G00無需指定速度，即F指令無效；2） 直接插補(bǔ)指令 G01 是直線運(yùn)動控制指令，該指令一般作為輪廓切削。編程格式：G01 X_ Y_ Z_F_，XYZ為直線終點(diǎn)的決定或增量坐標(biāo)，F(xiàn)為沿插補(bǔ)方向的插補(bǔ)速度。G01即可雙坐標(biāo)聯(lián)動插補(bǔ)，也可三坐標(biāo)聯(lián)動插補(bǔ)，其程序段中必須含有F，否則機(jī)床不動作，G01和F均為續(xù)效指令3） 圓弧插補(bǔ)指令 G02(順時針)、G03（逆時針） 車床平面XZ的-Y方向由紙面指向觀察者，銑床平面XY

17、 的-Z方向由觀察者指向紙面，由正方向向負(fù)方向看。程序段格式：車床，程序段中的平面指令可省略；銑床，G17可省略。終點(diǎn)坐標(biāo)XYZ，可以為絕對坐標(biāo)，也可為增量坐標(biāo)，還可用增量坐標(biāo)字UVW指定。圓心坐標(biāo)IJK一般用圓弧起點(diǎn)指向圓心的矢量在坐標(biāo)系中的分矢量來決定，且不受G90控制。用R編程時，R帶有 “±”，若圓弧對應(yīng)的圓心角180°，取，若180°360°，取。用半徑值編程時，不能描述整圓。4） 暫停（延遲）指令 G04 可使刀具做短時間的無進(jìn)給運(yùn)動，進(jìn)行光整加工，可用于車槽、鏜平面、锪孔等場合。格式：G04 ，為地址符，常用：X、U、P表示，為數(shù)字，表示暫

18、停時間（單位s或ms），G04為非續(xù)效指令，只在本程序段有效。3. 刀具補(bǔ)償指令1) 刀具半徑自動補(bǔ)償指令G41、G42、G40G41表示刀具左偏，指順著刀具前進(jìn)的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊G42表示刀具右偏，指順著刀具前進(jìn)的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊G40為注銷左右偏置的指令，取消刀補(bǔ)，使刀具中心與編程軌跡重合G40與G41或G42配合使用，G41、G42為續(xù)效指令格式：與G00、G01配合使用 與G02、G03配合使用D功能字指定刀具半徑補(bǔ)償值寄存器的地址號，如D01,D02等，加工時由G調(diào)用應(yīng)用：1.刀具磨損或重磨后半徑變小，這時只要手工輸入新的刀具半徑值到程序的D功能字指定

19、的儲存器即可，不必修改程序；2.利用刀具半徑補(bǔ)償能做粗精加工余量補(bǔ)償，欲留加工余量，則在粗加工前輸入數(shù)值r+的偏置量；3.利用改變輸入R值的大小，可以控制輪廓尺寸的精度，對加工誤差進(jìn)行補(bǔ)償；4.利用刀補(bǔ)功能進(jìn)行凹凸模具加工，用G41可以得到凸模軌跡，用G42可以得到凹磨軌跡2) 刀具長度補(bǔ)償指令G43、G44用于刀具軸向（Z方向）的補(bǔ)償，它可使刀具在Z方向上的實際位移大于或小于給定值，即：正偏置G43 Z實際值=Z指令值+（H-），負(fù)偏置G44 Z實際值=Z指令值-（H-）格式：Z是程序中給定的坐標(biāo)值，H值是刀具長度補(bǔ)償值寄存器的地址號，該寄存器中存放著補(bǔ)償值。注銷也用G40。四、數(shù)控編程的工

20、藝處理識記：1. 工藝處理的重要性及內(nèi)容重要性：關(guān)系到所編零件加工程序的正確性和合理性內(nèi)容：數(shù)控加工的合理性分析，零件的工藝性分析，工藝過程和工藝路線的確定，零件安裝方法的確定，選擇刀具和確定切削用量2. 工藝文件的概念1） 是數(shù)控加工、產(chǎn)品驗收的依據(jù)2） 是操作者要遵守、執(zhí)行的規(guī)范3） 是產(chǎn)品零件重復(fù)生產(chǎn)在技術(shù)上的工藝資料積累和儲備理解：1. 加工路線的選擇數(shù)控機(jī)床加工過程中刀具刀位點(diǎn)相對于被加工零件的運(yùn)動軌跡和運(yùn)動方向1） 應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求2） 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間3） 應(yīng)使數(shù)值計算簡單、程序段數(shù)量少，以減少編程工作量注意點(diǎn)舉例：為避免銑刀沿法向

21、直接切入切出零件時在輪廓處直接抬刀而留下刀痕，應(yīng)采用外延法；在輪廓銑削過程中應(yīng)避免停頓，否則會引起切削力突然變化，會在停頓處輪廓留下刀痕；當(dāng)切削余量較大時，采用多次進(jìn)給逐漸切削的方法，最后留精加工余量0.20.5mm2. 一些“點(diǎn)”的概念和選擇1） 對刀點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床加工零件時，刀具相對于工件運(yùn)動的起點(diǎn)對刀點(diǎn)可在工件上，也可在工件外，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有尺寸關(guān)系，應(yīng)盡量選擇零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。選擇原則:要便于數(shù)學(xué)處理和簡化程序編制；在機(jī)床上找正容易，加工中檢查方便；引起的加工誤差小2） 換刀點(diǎn)：刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置可為某一固定點(diǎn)，也可為任意設(shè)定的一點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)

22、位時不碰工件為準(zhǔn)3） 刀位點(diǎn)：表示刀具在機(jī)床上的位置，各刀位點(diǎn)：車刀、鏜刀是刀尖，鉆頭是鉆尖，立銑刀、面銑刀為底面中心，球頭銑刀為球心3. 工藝裝備及工藝參數(shù)刀具的選用影響機(jī)床的加工效率和加工質(zhì)量，選擇刀具通常考慮工件材料、加工型面類型、機(jī)床加工能力、工序內(nèi)容切削用量包括：主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、進(jìn)給速度、切削寬度應(yīng)用：針對不同類型的加工，如何合理的選擇加工路線、工藝裝備和工藝參數(shù)1） 選擇加工路線 應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間 應(yīng)使數(shù)值計算簡單、程序段數(shù)量少，以減少編程工作量2） 選擇工藝裝備 盡量選用組合夾具、可調(diào)整夾具等標(biāo)準(zhǔn)化、通用化夾具

23、，避免采用專用夾具 工件的裝卸要快速、方便、可靠，減少機(jī)床停機(jī)時間 零件上加工部位要外露敞開，不要因裝夾工件而影響刀具進(jìn)給和切削加工3） 選擇工藝參數(shù)（切削用量） 粗加工時，以提高生產(chǎn)率為主，也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本 半精加工和精加工時，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，兼顧切削率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本五、程序編制中的數(shù)值處理識記：數(shù)值處理的目的根據(jù)工件圖樣的要求，按照已確定的加工路線和允許的編程誤差，計算出數(shù)控系統(tǒng)所需輸入的數(shù)據(jù)。包含：基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)的計算；刀位點(diǎn)軌跡的計算；輔助計算理解：1. 基點(diǎn)的概念把各幾何元素（直線、圓弧、二次曲線等）相互間的連接點(diǎn)稱為基點(diǎn)2. 節(jié)點(diǎn)的概念任一輪廓的曲線均用連續(xù)的直線來逼

24、近，這時根據(jù)編程所允許的誤差，將曲線分割成若干個直線段，其相鄰兩直線交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)3. 非圓曲線的節(jié)點(diǎn)計算方法。1） 用直線段逼近非圓曲線時的節(jié)點(diǎn)計算等間距法、等步長法、等誤差法2） 用圓弧段逼近非圓曲線時的節(jié)點(diǎn)計算圓弧分割法、三點(diǎn)作圓法應(yīng)用：具有簡單輪廓的零件的基點(diǎn)的計算1） 基點(diǎn)計算時，首先選定坐標(biāo)系原點(diǎn)，列出各直線和圓弧的數(shù)學(xué)方程，求出交點(diǎn)2） 直線方程，圓弧方程3） 刀位點(diǎn)軌跡的基點(diǎn)坐標(biāo)值，直線的等距線方程，圓的等距線方程本章重點(diǎn)、難點(diǎn)數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系、常用準(zhǔn)備功能G指令及其使用、加工路線的選擇以及基點(diǎn)的計算。第三章 數(shù)控加工程序的編制考核知識點(diǎn)與考核要求一.數(shù)控車

25、床的程序編制識記：數(shù)控車床的編程特點(diǎn)1) 在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)準(zhǔn)的尺寸，可以采用絕對值編程、增量編程或混合編程2) 由于圖樣尺寸和測量值都是直徑值，直徑方向絕對值編程時，X以直徑值表示。增量坐標(biāo)編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示3) 為提高工件徑向尺寸精度，X向脈沖當(dāng)量取Z向的一半4) 數(shù)控裝備具備不同形式的固定循環(huán)功能，可以進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削5) 大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具補(bǔ)償功能（G41、G42），可直接按工件輪廓尺寸編程6) 許多車床用X、Z表示絕對坐標(biāo)指令，用U、W表示增量指令，不用G91、G907) 第三坐標(biāo)指令I(lǐng)、K在不同的程序段中作用不相同，在圓弧切削時表示圓心相對于圓

26、弧起點(diǎn)的坐標(biāo)位置，在自動循環(huán)指令的程序中則表示每次循環(huán)的進(jìn)給量理解：車削編程中使用的循環(huán)指令、車削加工的工藝分析。應(yīng)用：給定零件，進(jìn)行車削加工的編程。二.數(shù)控銑床以及加工中心的程序編制識記：數(shù)控銑床以及加工中心的編程特點(diǎn)。數(shù)控銑床編程特點(diǎn)：1） 銑削是機(jī)械加工中最常用的方法之一，包括平面銑削和輪廓銑削2） 數(shù)控銑床的數(shù)控裝置具有多種插補(bǔ)方式3） 編程時要充分利用數(shù)控銑床齊全的功能4） 由直線、圓弧組成的平面輪廓銑削的數(shù)學(xué)處理比較簡單加工中心的編程特點(diǎn)：1） 首先應(yīng)進(jìn)行合理地工藝分析2） 根據(jù)加工批量等情況，決定采用自動換刀還是手工換刀3） 自動換刀要流出足夠的換刀空間4） 為提高機(jī)床利用率，盡

27、量采用刀具機(jī)外預(yù)調(diào)5） 對于編好的程序，必須進(jìn)行認(rèn)真檢查并于加工前安排好試運(yùn)行6） 盡量把不同工序內(nèi)容的程序，分別安排到不同的子程序中7） 一般使一把刀具盡可能擔(dān)任較多的表面加工，且進(jìn)給路線得設(shè)計合理理解：銑削及加工中心編程中常用的功能指令、加工中心換刀程序的編制。應(yīng)用：給定零件，進(jìn)行銑削加工的編程。三.自動編程簡介識記：1. 自動編程的概念是指用計算機(jī)來代替手工編程2. 常見的自動編程系統(tǒng)CAXA-ME、UG、Pro/E、CATIA、Master CAM、CIMATRON理解：圖像交互式自動編程系統(tǒng)的處理過程1. 幾何造型 利用圖形交互自動編程軟件的圖形構(gòu)建、編輯修改、曲線曲面造型等有關(guān)功能

28、2. 刀具路徑產(chǎn)生 圖形交互自動編程的刀具軌跡的生成是面向屏幕上的圖形而交互進(jìn)行的3. 后置處理 目的是形成數(shù)控加工程序本章重點(diǎn)、難點(diǎn)數(shù)控車床的編程、數(shù)控銑床的編程。第四章 計算機(jī)數(shù)控裝置考核知識點(diǎn)與考核要求1.CNC裝置的組成及功能識記：CNC系統(tǒng)的組成:數(shù)控程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（核心）、PLC、主軸驅(qū)動裝置、進(jìn)給驅(qū)動裝置CNC裝置組成：硬件（具有一般計算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和特殊功能的模塊與接口）、軟件（管理軟件和控制軟件）理解：CNC裝置的主要功能（基本功能<必備>和選擇功能）1） 控制功能 指CNC裝置能夠控制的并且能夠同時控制聯(lián)動的軸數(shù)2） 準(zhǔn)備功能 又稱G功能，用來指

29、明機(jī)床下一步如何動作3） 插補(bǔ)功能 對零件輪廓加工的控制（有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)）4） 固定循環(huán)加工功能 將典型動作事先編好程序并存儲在內(nèi)存中，用G代碼進(jìn)行指定。使編程工作得以簡化5） 進(jìn)給功能 用F指令給出各進(jìn)給軸的進(jìn)給速度6） 主軸功能 三個方面：指令主軸轉(zhuǎn)速，設(shè)置恒定線速度，主軸準(zhǔn)停7） 輔助功能 用于指定主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、切削液泵的打開和關(guān)閉、換刀等動作8） 刀具功能 用來選擇刀具并且指定有效刀具的幾何參數(shù)的地址9） 補(bǔ)償功能 把刀具的長度或半徑的相應(yīng)補(bǔ)償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤差的補(bǔ)償量輸入到期內(nèi)部存儲器，在控制機(jī)床時按一定的方法將這些補(bǔ)償量補(bǔ)上10） 顯示功能 11） 通

30、信功能12） 自診斷功能應(yīng)用：能用圖表的方式表達(dá)CNC裝置的軟、硬件的構(gòu)成：書P80圖4-2&圖4-32.CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)識記：CNC裝置的分類：1） 按體系結(jié)構(gòu)分：專用體系結(jié)構(gòu)（單微處理機(jī)和多微處理機(jī)）、開放式體系結(jié)構(gòu)2） 按功能分：經(jīng)濟(jì)型CNC裝置(采用單微處理機(jī))、高級型CNC裝置(采用多微處理機(jī)和開放式體系結(jié)構(gòu))開放式數(shù)控系統(tǒng)及其特點(diǎn)：定義：必須提供不同應(yīng)用程序協(xié)調(diào)地運(yùn)行于系統(tǒng)平臺之上的能力，提供面向功能的動態(tài)重構(gòu)工具，同時提供標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用程序界面特點(diǎn)：1） 開放性：運(yùn)行不同的功能、開發(fā)商的軟硬件模塊介入2） 可移植性：不同的應(yīng)用程序模塊可以運(yùn)行于不同供應(yīng)商提供的CNC系統(tǒng)平

31、臺上；系統(tǒng)的軟件平臺可運(yùn)行于不同類型、不同性能的硬件平臺上3） 擴(kuò)展性：添加或減少系統(tǒng)的功能僅表現(xiàn)為特定功能的裝載與卸載4） 相互替代性：不同性能、可靠性和不同功能能力的模塊可以相互替代，不影響系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行5） 相互操作性：提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口、通信和交互模型系統(tǒng)的實時性：指執(zhí)行任務(wù)有嚴(yán)格的時間要求，必須在系統(tǒng)規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則將導(dǎo)致執(zhí)行結(jié)果錯誤和系統(tǒng)故障。理解：單微處理器、多微處理器結(jié)構(gòu)的區(qū)別和各自的特點(diǎn)；1） 在單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC結(jié)構(gòu)中只有一個CPU，采用集中控制分時處理數(shù)控的每一項任務(wù)。有些CNC裝置有兩個以上CPU，但只有一個能控制總線并訪問存儲器，其他CPU完成一些輔助功能，依然

32、屬于單微處理器結(jié)構(gòu)。微處理器由控制器和運(yùn)算器組成，完成控制和運(yùn)算方面內(nèi)容?？偩€是將微處理器、存儲器、輸入輸出接口等相對獨(dú)立的裝置或功能部件聯(lián)系起來，并傳輸信息的公共通道。它包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線2） 多微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置中，有兩個或以上的微處理器構(gòu)成的處理部件，處理部件之間采用緊耦合，有集中的操作系統(tǒng)，資源共享，或者有兩個或以上的微處理器結(jié)構(gòu)的功能模塊，功能模塊之間采用松耦合，有多重操作系統(tǒng)有效地實現(xiàn)并行管理。典型結(jié)構(gòu)：共享總線型、共享存儲器型優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)算速度快、性價比高；適應(yīng)性強(qiáng)、擴(kuò)展容易；可靠性高；硬件易于組織生產(chǎn)多微處理器結(jié)構(gòu)CNC裝置的功能模塊、總線仲裁方式。1) CNC

33、管理模塊：實現(xiàn)管理和組織整個CNC系統(tǒng)工作過程中所需的功能2) CNC插補(bǔ)模塊：該模塊完成譯碼、刀具補(bǔ)償計算、坐標(biāo)位移量的計算和進(jìn)給速度處理等插補(bǔ)前的預(yù)處理，然后進(jìn)行插補(bǔ)計算，為各坐標(biāo)軸提供位置給定量3) 位置控制模塊：插補(bǔ)后的坐標(biāo)位置給定值與位置檢測器測得的位置實際值進(jìn)行比較，進(jìn)行自動加減速，回基準(zhǔn)點(diǎn)4) PLC模塊：零件加工中的某些輔助功能和機(jī)床來的信號在PLC模塊中做邏輯處理實現(xiàn)各功能與操作方式之間的連鎖5) 操作與控制數(shù)據(jù)輸入輸出和顯示模塊6) 存儲器模塊：存放數(shù)據(jù)和程序的主存儲器，或是功能模塊間數(shù)據(jù)傳送用的共享存儲器總線仲裁方式：（某一時刻只能由一個主模塊占用總線）1） 串聯(lián)方式：優(yōu)

34、先權(quán)的排列是按鏈位置決定的，某個主模塊只有在前面優(yōu)先權(quán)更高的主模塊不占用總線時，才能使用總線。同時通知它后面優(yōu)先權(quán)較低的主模塊不得使用總線2） 并聯(lián)方式：要配備專用邏輯電路來解決主模塊的判優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權(quán)編碼方式3. CNC裝置軟件結(jié)構(gòu)識記：CNC裝置軟硬件的分工：硬件處理速度快，但造價高；軟件設(shè)計靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理速度慢。在CNC裝置中軟件和硬件的分工由性價比決定的。（三種典型的分工見P96圖4-19）理解：多任務(wù)并行處理方式：并行處理：計算機(jī)在同一時刻或同一時間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上性質(zhì)相同或不相同的工作。并行處理方式：1） 資源共享：根據(jù)分時共享原則，使多個用戶按時間順序使用

35、同一套設(shè)備（單CPU）2） 資源重復(fù)：通過增加資源（如多CPU）提高運(yùn)算速度3） 時間重疊：根據(jù)流水線處理技術(shù)，使多個處理過程在時間上相互錯開輪流使用同一套設(shè)備的幾個部分實時中斷處理方式：CNC裝置的多任務(wù)性和實時性決定了中斷稱為整個裝置不可或缺的部分，其中斷管理主要靠硬件完成1） 外部中斷：包括紙帶光電閱讀機(jī)讀孔中斷、外部監(jiān)控中斷（如緊急停止）、鍵盤和操作面板輸入中斷2） 內(nèi)部定時中斷：包括插補(bǔ)周期定時中斷和位置采樣定時中斷3） 硬件故障中斷：CNC裝置各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷4） 程序性中斷：程序中出現(xiàn)各種異常的報警中斷兩種典型軟件結(jié)構(gòu)模式：1） 中斷型結(jié)構(gòu)模式：除了初始化程序之外，

36、整個系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)，主要通過各級中斷服務(wù)程序之間的相互通信來解決2） 前后臺型結(jié)構(gòu)模式：前臺程序是一個中斷服務(wù)程序，完成全部實時功能（插補(bǔ)、位置控制）。后臺程序是一個循環(huán)程序，包括管理軟件和插補(bǔ)準(zhǔn)備程序，后臺程序運(yùn)行時，實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相互配合，共同完成零件加工任務(wù)4.CNC裝置的數(shù)據(jù)預(yù)處理識記：數(shù)據(jù)預(yù)處理的內(nèi)容：零件程序的輸入、譯碼、刀具（半徑、長度）補(bǔ)償技術(shù)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的存放形式：在零件程序存儲器中可以存儲多個零件程序，零件程序一般是按順序存放的。儲存在零件程序存儲器內(nèi)的零件程序通常轉(zhuǎn)換為具有一定規(guī)

37、律的數(shù)控內(nèi)部代碼，便于計算機(jī)管理。坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換：機(jī)床在坐標(biāo)軸全行程范圍內(nèi)任意設(shè)置工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，不必考慮它與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系，在工件坐標(biāo)系中，坐標(biāo)值是刀架相對于工件原點(diǎn)的距離編程方式轉(zhuǎn)換：編程方式有絕對值和增量值兩種，在系統(tǒng)內(nèi)部一般按絕對值方式處理，需進(jìn)行轉(zhuǎn)換，需要根據(jù)兩種編程方式程序段數(shù)據(jù)計算出當(dāng)前程序終點(diǎn)坐標(biāo)及移動量理解：譯碼處理：又稱翻譯程序，它把零件程序段的各種工件輪廓信息、加工速度F、其他輔助信息（M、S、T）按一定規(guī)律翻譯成計算機(jī)系統(tǒng)能識別的數(shù)據(jù)形式，并按系統(tǒng)規(guī)定的格式放在譯碼結(jié)果緩沖器中譯碼有解釋和編譯兩種方法，解釋：一邊解釋、一邊執(zhí)行；編譯：將輸入程序作為源程序，對它進(jìn)行編譯，形

38、成由機(jī)器指令組成的目的程序，然后計算機(jī)來執(zhí)行這個目的程序。譯碼的主要工作：先代碼識別，后各功能的譯碼刀具補(bǔ)償原理：編制零件加工程序時，一般只考慮零件輪廓的外形，即零件程序段中的尺寸信息取自零件輪廓線。但實際切削控制時，是以刀具中心為控制中心，這樣刀具和工件之間的相對切削運(yùn)動實際形成的軌跡就不是零件的輪廓線了，而是偏移了一個刀具半徑值。CNC裝置必須能夠根據(jù)零件輪廓信息和刀具半徑自動計算中心軌跡，使其自動偏移輪廓一個刀具半徑值兩種不同刀補(bǔ)的處理過程：G40取消刀補(bǔ)、G41左刀補(bǔ)、G42右刀補(bǔ)1） 刀補(bǔ)建立：刀具從起點(diǎn)出發(fā)沿直線接近加工零件，依據(jù)G41G42使刀具中心在原來的編程零件軌跡的基礎(chǔ)上伸

39、長或縮短一個刀具半徑值2） 刀補(bǔ)進(jìn)行：一旦刀補(bǔ)建立就一直有效，直至刀補(bǔ)取消。在軌跡轉(zhuǎn)接處采用圓弧或直線過渡3） 刀補(bǔ)撤銷：刀具撤離工件，回到起刀點(diǎn)，起刀點(diǎn)與刀具中心重合，刀具被撤銷刀具半徑補(bǔ)償是在加工平面討論的C刀補(bǔ)對軌跡的修正方式：C刀補(bǔ)能夠處理兩個程序段間轉(zhuǎn)換的各種情況，其不采用圓弧過渡的方法轉(zhuǎn)接輪廓，采用直線過渡的刀補(bǔ)辦法，即根據(jù)與實際輪廓完全一樣的編程軌跡，直接計算出刀具中心軌跡交點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后再對原來的編程軌跡作伸長或縮短的修正。四種軌跡轉(zhuǎn)接方式：直線與直線、直線與圓弧、圓弧與直線、圓弧與圓弧過渡類型：伸長型、縮短型、插入型本章重點(diǎn)、難點(diǎn)數(shù)控裝置的硬件結(jié)構(gòu)組成、數(shù)控裝置的軟件結(jié)構(gòu)形

40、式、數(shù)控裝置的基本功能、C刀補(bǔ)原理及對軌跡修正的方式。第五章 數(shù)控裝置的軌跡控制原理考核知識點(diǎn)與考核要求1.插補(bǔ)的的基本概念和方法識記：插補(bǔ)的概念：按照進(jìn)給速度的要求，在輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計算出若干中間點(diǎn)的坐標(biāo)值。理解：脈沖增量插補(bǔ)以及數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的特點(diǎn)：脈沖增量插補(bǔ)：主要為各坐標(biāo)軸進(jìn)行脈沖分配計算，每次插補(bǔ)結(jié)束僅產(chǎn)生一個行程增量，以一個個脈沖的形式輸出給各進(jìn)給軸的伺服電機(jī)，一個脈沖所產(chǎn)生的進(jìn)給軸移動量叫脈沖當(dāng)量。這種插補(bǔ)方法控制精度和進(jìn)給速度低，主要用于以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動裝置的開環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)：又稱時間標(biāo)量插補(bǔ)或數(shù)字增量插補(bǔ)。特點(diǎn)是，數(shù)控裝置產(chǎn)生的不是單個脈沖，而是數(shù)字量。插補(bǔ)運(yùn)算分

41、兩步進(jìn)行，第一步粗插補(bǔ)，在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線之間插入若干個點(diǎn)，即用微小直線段來逼近曲線，每段直線都相等；第二步精插補(bǔ)，在粗插補(bǔ)算出的每一條微小直線上再作“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密集化”工作應(yīng)用：數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的應(yīng)用：適用于閉環(huán)，半閉環(huán)的直流或交流伺服電動機(jī)為驅(qū)動裝置的位置采樣控制系統(tǒng)。粗插補(bǔ)在每個插補(bǔ)周期內(nèi)計算出坐標(biāo)位置增量值，而精插補(bǔ)則在每個采樣周期內(nèi)采樣閉環(huán)或半閉環(huán)反饋位置增量值及插補(bǔ)輸出的指令位置增量值，然后算出各坐標(biāo)軸相應(yīng)的插補(bǔ)指令位置和實際反饋位置，并將兩者相比較求得跟隨誤差，根據(jù)所求得的跟隨誤差算出相應(yīng)軸的進(jìn)給速度指令，并輸出給驅(qū)動裝置。2.脈沖增量插補(bǔ)識記：脈沖增量插補(bǔ)的實質(zhì)及幾種常見方法：其

42、就是分配脈沖的計算，在插補(bǔ)的過程中不斷向各坐標(biāo)值發(fā)出相互協(xié)調(diào)的進(jìn)給脈沖，控制機(jī)床坐標(biāo)作相應(yīng)的移動常見方法：逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法、比較積分法理解：逐點(diǎn)比較法的原理：數(shù)控裝置在控制刀具按要求軌跡移動過程中，不斷比較刀具與給定輪廓的誤差，由此決定下一步刀具移動方向，使刀具向減少誤差方向的方向移動，且只有一個方向移動。特點(diǎn)：運(yùn)算直觀，插補(bǔ)誤差小于一個脈沖量，輸出脈沖均勻，而且輸出脈沖的速度變化小，調(diào)節(jié)方便DDA法插補(bǔ)的原理：1） DDA直線插補(bǔ)：平面直線插補(bǔ)器由兩個數(shù)字積分器組成，每個坐標(biāo)的積分器由累加器和被積函數(shù)寄存器組成。終點(diǎn)坐標(biāo)值存在被積函數(shù)寄存器中，t相當(dāng)于插補(bǔ)控制脈沖源發(fā)出的信號。每發(fā)生一

43、個插補(bǔ)迭代脈沖（來一個t），被積函數(shù)kxe和kye向各自的累加器里累加一次，累加的結(jié)構(gòu)有無溢出脈沖x或y，取決于累加器的容量和kxe或kye大小。終點(diǎn)判別：由一個與積分器中寄存器容量相同的終點(diǎn)計數(shù)器來實現(xiàn)，其初值為0，每累加一次，加1，當(dāng)累加后，產(chǎn)生溢出，使=0，完成插補(bǔ)2） DDA圓弧插補(bǔ)：坐標(biāo)值x、y存入被積函數(shù)寄存器，x存入，y存入，圓弧插補(bǔ)時寄存的是動點(diǎn)坐標(biāo)，是個變量。插補(bǔ)過程中必須根據(jù)動點(diǎn)的位置變化來改變、，起點(diǎn)時、寄存起點(diǎn)坐標(biāo)xs、ys。每溢出一個脈沖，應(yīng)當(dāng)加1；每溢出一個脈沖，應(yīng)當(dāng)減1 ，加1還是減1取決于動點(diǎn)坐標(biāo)所在象限及圓弧走向終點(diǎn)判別：由于x、y方向到達(dá)終點(diǎn)的時間不同，需對

44、x、y兩個坐標(biāo)分別進(jìn)行終點(diǎn)判別，利用兩個終點(diǎn)計數(shù)器，把x、y坐標(biāo)所需脈沖數(shù)、分別存入這兩個計數(shù)器，x或y積分累加器每輸出一個脈沖，響應(yīng)的減法計數(shù)器減1，當(dāng)某個坐標(biāo)的計數(shù)器為0，說明該坐標(biāo)已到達(dá)終點(diǎn)，停止該坐標(biāo)的累加運(yùn)算，當(dāng)兩個計數(shù)器均為0時，圓弧插補(bǔ)結(jié)束應(yīng)用：逐點(diǎn)比較法直線和圓弧插補(bǔ)的運(yùn)算過程：1） 直線插補(bǔ)運(yùn)算過程：任意點(diǎn)坐標(biāo)（x,y）,線上點(diǎn)坐標(biāo)（xe,ye）判別函數(shù)當(dāng)F=0時，刀具在直線上當(dāng)F0時，刀具在直線上方，F(xiàn)0，沿+x方向走當(dāng)F0時，刀具在直線下方，F(xiàn)0，沿+y方向走第一象限點(diǎn)（xi,yi），沿+x方向，沿+y方向，終點(diǎn)判別：一、把每個程序斷中的總步數(shù)求出來二、每走一步判斷，如果

45、成立，插補(bǔ)結(jié)束 2） 圓弧插補(bǔ)的運(yùn)算過程（第一象限，逆圓）起點(diǎn)坐標(biāo)（xs,ys）,線上點(diǎn)坐標(biāo)（xe,ye），圓上任意點(diǎn)坐標(biāo)（x,y）取偏差函數(shù)當(dāng)F=0時，動點(diǎn)在圓弧上當(dāng)F0時，動點(diǎn)在圓弧外側(cè)，F(xiàn)0，沿-x方向走當(dāng)F0時，動點(diǎn)在圓弧內(nèi)側(cè)，F(xiàn)0，沿+y方向走沿-x方向，沿+y方向，終點(diǎn)判別：同直線插補(bǔ)，總步數(shù)3） 坐標(biāo)變換及象限處理一、 直線插補(bǔ)，不同象限共用一套公式，只要將xe,ye取絕對值線型偏差偏差計算進(jìn)給方向L1，L4F0+xL2，L3F0-xL1，L2F0+yL3，L4F0-y二、 圓弧插補(bǔ)，包含逆圓和順圓，共4象限，8種情況線型偏差偏差計算進(jìn)給方向SR2，NR3F0+xSR1，NR4F

46、0SR4，NR1F0-xSR3，NR2F0SR3，NR4F0+ySR2，NR1F0SR1，NR2F0-ySR4，NR3F03. 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)（以直流伺服電動機(jī)或交流伺服電動機(jī)為驅(qū)動元件的數(shù)控系統(tǒng)中采用）識記：數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的基本原理和插補(bǔ)周期的選擇：1) 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)是根據(jù)程編的進(jìn)給速度將輪廓曲線按時間分割為采樣周期的進(jìn)給段，即進(jìn)給步長2) 插補(bǔ)周期的選擇: 插補(bǔ)周期T必須大于插補(bǔ)運(yùn)算時間與完成其他實時任務(wù)所需時間之和 插補(bǔ)周期與采樣周期可以相等，也可以不等。如果不等，通常插補(bǔ)周期是采樣周期的整數(shù)倍 直線插補(bǔ)時，插補(bǔ)所形成的每一個小直線段與給定直線重合，不會造成軌跡誤差；圓弧插補(bǔ)時，用內(nèi)接弦線或

47、內(nèi)外均差弦線來逼近圓弧，必然會造成誤差，插補(bǔ)周期T與精度，半徑r，速度F有關(guān)理解：直接函數(shù)法插補(bǔ)原理：其屬于最小偏差法的一種，它與逐點(diǎn)比較法類似，時一種代數(shù)運(yùn)算方法，但它的進(jìn)給方式不像逐點(diǎn)比較法那樣x方向或y方向急劇變化，直接函數(shù)法可以比較并選擇誤差較小的一個進(jìn)給方向進(jìn)給，它每插補(bǔ)一步都要計算兩個方向并做比較。圓弧插補(bǔ)以弦逼近圓弧，所以進(jìn)給速度越高，每次插補(bǔ)進(jìn)給弦長越長，徑向誤差越大。4.CNC裝置的進(jìn)給速度控制識記：加減速度控制的必要性：為避免在啟動時和停止階段發(fā)生沖擊、失步、超程和振蕩，保證被加工零件的精度和表面粗糙度，刀具和機(jī)床的壽命及生產(chǎn)效率。速度突然升高（降低），伺服進(jìn)給電機(jī)上的進(jìn)給

48、脈沖頻率或電壓逐漸增大（減?。┣?后加減速的區(qū)別：1） 插補(bǔ)前進(jìn)行加減速控制稱為前加速控制，僅針對編程速度F指令進(jìn)行控制，優(yōu)點(diǎn)：不會影響實際插補(bǔ)輸出的位置精度，但需預(yù)測減速點(diǎn)，計算量較大。2） 插補(bǔ)后進(jìn)行加減速控制稱為后加速控制，分別對各運(yùn)動軸進(jìn)行加減速控制，固不必預(yù)測減速點(diǎn)，而是在插補(bǔ)輸出為0時才開始減速，經(jīng)過一定延時逐漸靠近終點(diǎn)。但在加減速過程中對坐標(biāo)合成位置有影響理解：進(jìn)給速度的控制：1） 脈沖增量插補(bǔ)算法的進(jìn)給速度控制脈沖增量插補(bǔ)輸出的形式是脈沖，其頻率與速度成正比，可以通過控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率來控制進(jìn)給速度，常用的方法： 軟件延時法：根據(jù)編程進(jìn)給速度，可以求出要求的進(jìn)給脈沖頻率，從而得

49、到兩次插補(bǔ)運(yùn)算之間的時間間隔t，其必須大于CPU執(zhí)行插補(bǔ)程序的時間t程， 可便一個延時程序來改變進(jìn)給速度 中斷控制法：根據(jù)編程進(jìn)給速度計算出定時器/計數(shù)器的定時時間常數(shù)，以控制CPU中斷2） 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)算法的進(jìn)給速度控制：數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)根據(jù)編程進(jìn)給速度計算下一個插補(bǔ)周期內(nèi)合成速度方向上的進(jìn)給量，為系統(tǒng)在穩(wěn)定進(jìn)給狀態(tài)下的插補(bǔ)進(jìn)給量（），F(xiàn)為編程速度（），T為插補(bǔ)周期（ms），K為速度系數(shù)（倍率）本章重點(diǎn)、難點(diǎn)脈沖增量插補(bǔ)以及數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的特點(diǎn)、逐點(diǎn)比較法直線和圓弧插補(bǔ)的過程、直接函數(shù)法插補(bǔ)原理。第六章 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)考核知識點(diǎn)與考核要求1. 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)（指以位置和速度作為控制對象的自

50、動控制系統(tǒng)，又稱拖動系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)，通過對步進(jìn)電機(jī)、交直流伺服電機(jī)等進(jìn)給驅(qū)動元件的控制來實現(xiàn)）識記：數(shù)控機(jī)床對伺服系統(tǒng)的基本要求：1） 精度高 數(shù)控機(jī)床不能像普通機(jī)床通過手動操作來調(diào)整和補(bǔ)償各種誤差，2） 快速響應(yīng)特性好 要求伺服系統(tǒng)跟隨指令信號不僅跟隨誤差小，而且響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好，一般200ms以內(nèi)，有點(diǎn)小于幾十毫秒3） 調(diào)速范圍大 要保證數(shù)控機(jī)床任何情況下都能獲得最佳的切削條件，既能滿足高速加工的要求，又能滿足低速進(jìn)給要求，調(diào)速比1:100004） 系統(tǒng)可靠性好 平均無故障時間越長越好理解：數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的基本組成、分類：1） 組成（按有無反饋檢測單元分為開環(huán)和閉環(huán)） 開環(huán)伺服驅(qū)動系

51、統(tǒng)：驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件（步進(jìn)電機(jī)）、機(jī)床 閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)：執(zhí)行元件、驅(qū)動控制單元、機(jī)床，反饋檢測單元、比較控制環(huán)節(jié)。反饋檢測單元將工作臺的實際位置檢測后反饋給比較控制環(huán)節(jié)，比較控制環(huán)節(jié)將指令信號和反饋信號進(jìn)行比較，以兩者的差值作為伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，經(jīng)驅(qū)動控制單元，驅(qū)動和控制執(zhí)行元件帶動工作臺運(yùn)動。2） 分類： 按用途及功能：進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)、主軸驅(qū)動系統(tǒng) 按控制原理和有無位置檢測反饋環(huán)節(jié)：開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng) 按驅(qū)動執(zhí)行元件的動作原理：電液伺服系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)（分直流、交流）應(yīng)用：不同伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用：1） 開環(huán)和閉環(huán)控制 開環(huán)伺服系統(tǒng) 該系統(tǒng)沒有檢測和反饋環(huán)節(jié)，工作中移

52、動到不到位，取決于步進(jìn)電機(jī)步距角精度，齒輪傳動間隙，絲桿螺母副的精度等，所以它的精度低，但由于其結(jié)果簡單、易于調(diào)整、工作可靠、價格低廉，應(yīng)用于精度要求不高的數(shù)控機(jī)床 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 該系統(tǒng)是直接以工作臺的最終位移為目標(biāo)，從而消除了進(jìn)給傳動系統(tǒng)的全部誤差，所以精度很高，但正是由于各個環(huán)節(jié)都包括在反饋回路內(nèi)，因此它們的摩擦特性、剛度和間隙都將直接影響伺服系統(tǒng)的調(diào)整參數(shù)，所以閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、其調(diào)試和維護(hù)都有較大的技術(shù)難度，價格也較貴，一般用于大型精密數(shù)控機(jī)床 半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 伺服電機(jī)在制造時將測速發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)變壓器等轉(zhuǎn)角測量裝置直接裝在電動機(jī)的軸端上，工作時將所測的轉(zhuǎn)角經(jīng)折算成工作臺位移，再與

53、指令進(jìn)行比較，進(jìn)而控制機(jī)床運(yùn)動。該系統(tǒng)拋開了一些諸如傳動系統(tǒng)剛度和摩擦阻尼等非線性因素，所以這種系統(tǒng)調(diào)試比較容易，穩(wěn)定性好，該系統(tǒng)不反饋回路之外的誤差，但由于采用高分辨率的檢測元件，也能獲得滿意精度，主要用于中小型數(shù)控機(jī)床上2） 進(jìn)給驅(qū)動與主軸驅(qū)動 進(jìn)給驅(qū)動主要用于數(shù)控機(jī)床工作臺或刀架坐標(biāo)的控制系統(tǒng)，控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動，并提供切削過程所需的扭矩 主軸驅(qū)動控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，為機(jī)床主軸提供驅(qū)動功率和所需切削力3） 直流伺服驅(qū)動與交流伺服驅(qū)動 直流大慣量電機(jī)具有良好的寬調(diào)速過程，輸出扭矩大，過載能力強(qiáng)，構(gòu)成閉環(huán)后已于調(diào)整，但它具有電刷和機(jī)械換向器，限制向大容量、高電壓、高速度發(fā)展

54、交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)電動機(jī)溶液維修，制造簡單，已于向大容量、高速度方向發(fā)展，適合于較惡劣的環(huán)境使用，同時從減少伺服驅(qū)動系統(tǒng)外形尺寸和提高可靠性來看，采用交流電動機(jī)比直流電動機(jī)將更合理2. 開環(huán)步進(jìn)式伺服系統(tǒng)（即采用步進(jìn)電機(jī)的伺服系統(tǒng)）識記：開環(huán)系統(tǒng)的組成、工作原理和特點(diǎn) 組成：指令脈沖、步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電路、功率步進(jìn)電動機(jī)、機(jī)床工作臺 工作原理：其信號時單向流動的，由機(jī)床數(shù)控裝置送來的指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路、功率步進(jìn)電動機(jī)或電液脈沖馬達(dá)、減速器、絲杠螺母副轉(zhuǎn)化成機(jī)床工作臺移動，無位置和速度反饋回路，省去了檢測裝置 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便、可靠性高、制造成本低，在中小型機(jī)床和速度、精度要求

55、不十分高的場合，得到廣泛應(yīng)用，并適合于發(fā)展簡化功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和對現(xiàn)有普通機(jī)床的數(shù)控化改造步進(jìn)電機(jī)的種類和結(jié)構(gòu)： 種類：i. 按力矩產(chǎn)生原理：反應(yīng)式（轉(zhuǎn)子無饒組，由被激磁的定子饒組產(chǎn)生反應(yīng)力矩）、激磁式（定、轉(zhuǎn)子均有激磁饒組，有電磁力矩實現(xiàn)步進(jìn)運(yùn)行）ii. 按輸出扭矩大?。核欧剑ㄅぞ匦?，需通過液壓扭矩放大器配合）、功率式（直接驅(qū)動機(jī)床工作臺等較大負(fù)載）iii. 按定子數(shù)：單定子、雙定子、三定子、多定子iv. 按個饒組分布：徑向分相式、軸向分相式 結(jié)構(gòu)：繞組、定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心步進(jìn)電機(jī)的主要特性：1） 步距角與靜態(tài)步距誤差 步距角越小，加工精度越高。靜態(tài)步距誤差是指理論步距角與實際步距角的

56、差。產(chǎn)生原因：步進(jìn)電機(jī)齒距制造誤差，定子與轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻及各相轉(zhuǎn)矩不均勻，直接影響加工精度及電動機(jī)的動態(tài)特性2） 啟動頻率 空載時，步進(jìn)電動機(jī)從靜止突然啟動，并進(jìn)入不丟步的正常運(yùn)行所允許的最高頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率，若啟動時頻率大于突跳頻率，則步進(jìn)電動機(jī)不能正常工作3） 連續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率，步進(jìn)電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行時，它所能接受的，不丟步運(yùn)行的極限頻率，決定了步進(jìn)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，其值遠(yuǎn)大于4） 加減速特性 是指步進(jìn)電動機(jī)由靜止到工作頻率&工作頻率到靜止的加減速過程，定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率與時間的關(guān)系，逐漸上升和下降的加減速時間不能過小，否則會失步5） 矩頻特性與動態(tài)轉(zhuǎn)矩 指步進(jìn)電動機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時的輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)頻率之間的關(guān)系，動態(tài)轉(zhuǎn)矩隨運(yùn)行頻率的上升而下降理解：步進(jìn)電機(jī)的工作原理：1） 步進(jìn)電機(jī)定子繞組的通電狀態(tài)沒改變一次，它的轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個確定的角度，即步進(jìn)電動機(jī)的步距角2） 改變步進(jìn)電動機(jī)定子饒組的通電順序，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向隨之改變3） 步進(jìn)電動機(jī)定子繞