數(shù)控技術基礎知識點總結

1、數(shù)字控制是用數(shù)字化信號對設備運行及其加工過程進行控 制的一種自動化技術，簡稱數(shù)控?？刂谱鴺诉\動來完成各種不同的空間曲面的加工，是數(shù)控 的主要任務。曲線加工時刀具的運動軌跡與理論上的曲線（包括直線）不吻合。數(shù)控機床的工作工程： 1、數(shù)控編程 2 、程序輸入 3 、譯 碼 4 、數(shù)據(jù)處理 5 、插補 6 、伺服控制與加工。插補的任務就是通過插補計算程序，根據(jù)程序規(guī)定的進給 要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算， 也即數(shù)據(jù)點的密化工作?？刂戚S數(shù)： 機床數(shù)控裝置能夠控制的坐標軸數(shù)， 車床為 2， 銑床為 3。聯(lián)動軸數(shù)：機床數(shù)控裝置能夠同時控制的坐標軸數(shù)目。平面曲面，空間曲面 3 及以上。

2、定位精度：數(shù)控設備停止時實際到達的位置和你要求到達 的位子誤差。重復定位精度：同一個位置兩次定位過去產(chǎn)生的誤差。通 常重復定位精度比定位精度要高的多數(shù)控機床的優(yōu)缺點： 1、適應性強 2 、精度高， 質量穩(wěn)定 3 、 生產(chǎn)效率高 4 、減輕疲勞強度，改善勞動條件 5 、有利于生 產(chǎn)管理現(xiàn)代化 6 、使用、維護技術要求高。數(shù)控加工過程中，數(shù)控系統(tǒng)要解決控制刀具或工件運動軌 跡的問題，在數(shù)控機床中，刀具或工件能夠移動的最小位移 量稱為數(shù)控機床的脈沖當量或最小分辨率。計算出輪廓線上中間點位置坐標值的過程稱為“插補” 。基準脈沖插補：每個脈沖使各坐標軸僅產(chǎn)生一個脈沖當 量，代表了刀具或工件的最小位移；脈

3、沖的數(shù)量代表了刀具 或工件移動的位移量；脈沖序列的頻率代表了刀具或工件運 動的速度。僅適用于一些由步進電機驅動的中等精度或中等 速度要求的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采樣插補：這種插補方法的特點是數(shù)控裝備產(chǎn)生的不 是單個脈沖，而是標準二進制字。第一步粗插補，采用時間 分割思想，把加工一段直線或圓弧的整段時間細分為許多相 等的時間間隔，稱為插補周期T。第二步為精插補，一般將粗插補運算稱為插補， 由軟件完成， 而精插補可由軟件實現(xiàn)， 也可由硬件實現(xiàn)。逼近誤差3與進給速度 F、插補周期T的平方成正比，與 圓弧半徑 R 成反比。進給速度F、圓弧半徑R 一定的條件下，插補周期T越短，逼近誤差3就越小，當3給定及插

4、補周期T確定之后，可根據(jù)圓弧半徑R選擇進給速度F,以保證逼近誤差3不超過允許值。弦線逼近:R2 (R)2(丄)22 2I(FT)28R8R割線逼近:(R )2 (R)2(1 )2 216R16R2(FT)16R當輪廓步長I相等時，內(nèi)外差分弦的半徑誤差是內(nèi)接弦的一半若令半徑誤差相等，則內(nèi)外差分弦的輪廓步長I或角步距是內(nèi)接弦的2.數(shù)字積分法又稱數(shù)字微分分析器法，是利用數(shù)字積分的原 理，計算刀具沿坐標軸的位移，使刀具沿著所加工的軌跡運 動。積分運算累加和運算DDA直線插補的整個過程要經(jīng)過 2n次累加才能到達直線的 終點。m 2nDDA直線插補的分析可知，判斷終點是用累加次數(shù)N為條件的，當累加寄存器的

5、位數(shù)一旦選定，比如m位，累加次數(shù)即為常數(shù)n 2m了，而不管加工行程長短都需作 N次計算。這 就造成行程長進給速度加快，行程短進給速度變慢，使之各 程序段進給速度不均勻，其結果將影響進給表面質量和效 率。為此要進行速度均化處理。直線插補的進給速度均化：直線的斜率不變，故對加工沒 有影響。均化處理后，行程短的程序段，累加次數(shù)N 減少得多，則進給速度提高得多；而行程長的程序段，累加次數(shù)N 減少得少，則進給速度提高得較少。數(shù)控系統(tǒng)的刀具補償（簡稱刀補）即垂直于刀具軌跡的位 移，用來修正刀具實際半徑或直徑與其程序規(guī)定的值之差。在輪廓加工過程中，由于刀具總是有一定的半徑（如銑刀 半徑），刀具中心的運動軌跡

6、與工件輪廓是不一致的。取消刀具補償時用 G40表示；左刀具補償用 G41表示；右 刀具補償用G42表示。B 刀具半徑補償為基本的刀具半徑補償。輪廓尖角銑成小 圓角造成誤差，讀一段算一段走一段沒有預測。C 刀具半徑補償隨著前后兩段編程軌跡的連接方式不同， 相應刀具中心的加工軌跡也會產(chǎn)生不同的轉接形式，主要有 以下幾種：直線與直線；直線與圓?。粓A弧與圓弧。根據(jù)兩段程序軌跡的矢量夾角a和刀具補償方向的不同，又有伸長型、縮短型和插入型幾種轉接過渡方式D就機畜敕書春睥g侃）D就機畜敕書春睥g侃）寵捕料送憑也議脈沖Avy軸進岀揃沖 力L0* 0圖2M DDA奧線播補器示賣園圖2.14 DDA吏絞播補器示疑

7、和曲蠱雷再M押2J區(qū)別： 1 直線插補時，被積函數(shù)寄存器的數(shù)值為常用 Xe 和Ye,而圓弧插補時，被積函數(shù)寄存器的數(shù)值Xi和Yi2 圓弧插補開始時， X 坐標被積函數(shù)寄存器存入的是 y 坐標 的初值。 y 坐標被積函數(shù)寄存器存入的是 x 坐標的初值3 在圓弧插補過程中， y 方向發(fā)出的脈沖時， x 方向被積函數(shù) 寄存器內(nèi)容加“ 1”， x 方向發(fā)出的脈沖時， y 方向被積函數(shù) 寄存器內(nèi)容減“ 1”4 每當積分函數(shù)累加器有溢出時，需要及時修正被積函數(shù)寄存器 x， y 值。因此被積函數(shù)寄存器存入的是瞬時值。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控系統(tǒng)的重 要組成。功能：接受來自數(shù)控裝置的指令來控

8、制驅動機床的個運動 部件，從而準確控制它們的速度和位置，達到加工出所需工 件外形和尺寸。由伺服電路、伺服驅動裝置、機械傳動機構及伺服進給運 動執(zhí)行部件組成。伺服系統(tǒng)與一般機床的進給系統(tǒng)有本質上差別，它能根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件的運動速度與位置。對伺服系統(tǒng)的基本要求： 1、精度高 2 、快速響應 3 、調(diào)速范圍看4、低速大轉矩5、慣量匹配6、過載能力強、負 載特性硬。步進電動機的結構和工作原理步進電動機的分類及基本結構。按力矩產(chǎn)生的原理，分為 反應式和勵磁式。（1）、反應式步進電動機的轉子中無繞組，由定子磁場對 轉子產(chǎn)生的感應電磁力矩實現(xiàn)步進運動。（2）、勵磁式步進電動機的定子和轉子均有勵

9、磁繞組，由 它們之間的電磁力矩實現(xiàn)步進運動。有的勵磁式電動機轉子 無勵磁繞組，是由永久磁鐵制成的，轉子有永久磁場。通常 也把這種步進電動機稱為混合式步進電動機?；旌鲜讲竭M電 動機具有步距角小、有較高的啟動和運行頻率、消耗功小、 效率高、不通電時有定位轉矩、不能自由轉動等特點。步進電動機的工作原理：錯齒角越小，所產(chǎn)生的步距角越 小，步進精度越高。對一相繞組一次通電的操作稱為一拍，轉一齒所需的拍數(shù)為工作拍數(shù)設步進電動機的轉子齒數(shù)為N則它的齒距角為由于步進電機運行 K拍可使轉子轉動一個齒距角，所以每一拍的步距角s可以表示為:次，磁場轉一周，轉子轉動一個齒距角，其步距角2sNKNKK步進電機的工作拍數(shù)

10、；N轉子的齒數(shù)。對于轉子有40齒并且采用三拍工作的步進電動機，其步 距角為：s色J 340 3步進電動機的工作方式分為單拍、雙拍和多拍工作方式。1 、三相步進電動機單三拍工作方式。2、雙三拍工作方式：每一相都是連續(xù)通電兩拍，所以勵 磁電流比單拍要大，所產(chǎn)生的勵磁轉矩也較大。由于同時有 兩相通電，所以轉子齒不能和這兩相定子齒對齊，而是處于 兩定子齒的中間位置。3、六拍工作方式：在六拍工作方式中，控制電流切換六檢測裝置常用類型(1)增量式：測量位移的增量值，測量裝置輸出的是脈 沖，一個脈沖是一個測量單位，任何一個對中點都可作為測 量始點，實際位移值靠對脈沖計數(shù)取得。(2)絕對式：測量位移的絕對值，

11、測量裝置的輸出能夠代表移動件當前的實際位置（坐標值）移動的方向靠當前值 和歷史記憶取得。增量式充電編碼器又能測位移又能測速度。給步進電機輸入一個脈沖信號，其轉子轉過的角度稱為步 距角。步進電機工作原理：步進電機有 A、B、C三相，每相有兩 個磁極，轉子有四個磁極。當 A 相繞組通以直流電時， B 相 磁極產(chǎn)生磁通，這時轉子 2、 4 極與定子 B 相磁極對齊。如 果按A-B-C-A的通電順序，轉子則沿逆時針方向一步步 轉動起來，每步轉過 30 ，這個角度叫步距角。數(shù)數(shù)控機床程序編制的方法有三種：即手工編程、自動編 程、和圖形編程。1 、人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、書寫 程序清單，

12、直到程序的輸入和檢驗，稱為“手工編程” 。2 、所謂計算機輔助自動編程，就是使用計算機或編程機， 完成零件程序編制的過程。3 、圖形交互式自動編程是利用被加工零件的二維和三維 圖形，有專用軟件， 以窗口和對話框的方式生產(chǎn)的加工程序， 這種編程方式使得復雜曲面的加工更為方便。規(guī)定假定工件是永遠靜止的，而刀具是相對靜止的工作而 運動。機床坐標系中 X、Y、Z 軸的關系用右手直角笛卡爾法則確定，大拇指的指向為 X軸的正方向，食指指向為 丫軸的正方 向，中指指向為Z軸的正方向。坐標系分為機床坐標系和工件坐標系。對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準點。 對刀點往往就選擇在零件的加工原點。所謂對

13、刀是指使“刀位點”與“對刀點”重合的操作。 “刀 位點”是指刀具的定位基準點。換刀點是為加工中心、數(shù)控車床等采用多刀進行加工的機 床而設置的，因為這些機床在加工過程要自動換刀。數(shù)控車床的編程特點：1 、根據(jù)圖紙標注，可按絕對坐標編程，也可按相對坐標 編程，也可混合編程；2 、通常在圖紙上和測量時均以直徑值表示被加工零件的徑向尺寸，通常 X在絕對方式編程中以直徑直表示，在相對 方式編程中以實際位移量的二部表示。3 、由于毛坯常用棒料或鑄鍛件，加工余量較大，數(shù)控車 床常具備不同形式的循環(huán)功能，可進行多次重復循環(huán)切削， 簡化編程。4 、刀具補償功能，刀具半徑和長度補償。恒線速度（ G96） 取消恒線速度 （G97） 主軸轉速限定 （G50） 螺紋切削（ G33） 螺紋切削循環(huán)單一（ G92） 復合螺紋