机床数控技术考试神器

第一章1.1954年美国麻省理工学院伺服机构实验室研制出第一台三坐标数控

机床。

2.机床数控技术由编程技术、程序载体、人机交换装置、数控系统和机床本体组成。

3.数控编程方法目前所用的主要有手工编程和自动编程。

4.数控系统是一种程序控制系统，它能逻辑地处理输入到系统中的数控加工程序，控制数控机床的主运动、进给运动等加工出零件。

5.数控系统由操作面板、输入输出装置、计算机数控装置、可编程控制器、主轴伺服控制和驱动装置、进给伺服控制和驱动装置、反馈检测装置组成。 6.CNC系统是数控系统的核心。

7.伺服系统是CNC系统和机床本体的联系环节，通常包括伺服驱动器和伺服电动机，它把来自CNC系统的微弱指令信号经过调节放大后驱动伺服电动机，通过执行部件驱动机床运动，使工作台精确定位或使刀具与工件按规定的轨迹作相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。 8.数控机床的特点

①适应性、灵活性好 ②质量稳定、精度高 ③生产效率高④劳动强度低、劳动条件好 ⑤有利于现代化生产与管理⑥具有监控功能与故障诊断能力 ⑦使用、维护技术要求高

9.数控机床加工零件过程 ①零件图工艺处理②数学处理③数控编辑④程序输入⑤译码 ⑥数据处理⑦插补 ⑧伺服控制与加工 10.数控机床按运动控制方式分类

①

点位控制数控机床数控系统只控制刀具从一点到另一点的准确定位，对两点间的移动速度及运动轨迹没有严格要求，在机床移动过程中不进行切削加工； ②

直线控制数控机床除了要控制点到点的准确位置之外，还要保证两点之间移动轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制，以便适应随工艺因素变化的不同需要； ③

轮廓控制数控机床要求能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制，使刀具和工件间的相对运动符合加工工件轮廓要求。

⑵按伺服系统控制

1开环伺服系统控制 ,没有位置检测装置，信号单向。结构简单，制造成本低，价格便宜，精度不高。

2半闭环伺服系统控制,带有位置检测装置，常安带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠端部；可获得稳定的控制特性，调试方便。装在伺服电机上或丝杠端部；可获得稳定的控制特性，调试方便。

3闭环伺服系统控制,带有位置检测装置，安装在机床刀架或工作台等执行部件上，控制精度高；但系统稳定性受到影响，调试困难，且结构复杂、价格昂贵

⑶按工艺方法分类

①金属切削数控机床 ：②金属成形数控机床③特种加工数控机床 11.数控系统的发展方向

前三代为第一阶段，数控系统主要由硬件连接构成，称为硬件数控；后三代称为计算机数控，其功能主要由软件完成。①向高速度、高精度方向发展②向柔性化、功能集成化方向发展③向智能化方向发展 ④向高可靠性方向发展⑤向网络化方向发展 ⑥向造型宜人化方向发展

第二章:数控机床的插补原理及刀具补偿

1.根据零件轮廓上的已知点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等，数控系统按照进给速度的要求、刀具参数和进给方向的要求等，计算出轮廓线上中间

点位置坐标的过程称为“插补”。插补的实质是根据零件轮廓线上的起点和终点等有限的信息，完成起点和终点间的“数据点密化”。

2.目前常用的插补方法可分为脉冲增量插补和数据采样插补两大类。 脉冲增量插补的方法很多，如逐点比较法、数字积分法、比例积分法、数字脉冲乘法器法等，但应用较多的是逐点比较法和数字积分法。

数据采样插补方法也很多，有直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归扩展数字积分法、双数字积分插补法等，其中应用较多的是有直线函数法、扩展数字积分法。

23.采用弦线对圆弧逼近时 ??l?FT?8R?8R

l22 采用割线对圆弧逼近时 ???FT?16R?16R

逼近误差δ与进给速度F、插补周期T的平方成正比，与圆弧半径R成反比。

4.刀具半径补偿的目的和应用

目的：如果数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程，即在编程时给出刀具的轨迹。当轮廓复杂时，刀具中心轨迹计算相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨或换新刀而使刀具直径变化时，必须重新计算刀心轨迹、修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。

应用：1.由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可；2.由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为为粗、精加工各编制一个程序。

5.刀具半径补偿执行过程①刀具补偿建立 ②刀具补偿进行 ③刀具补偿撤销 6.C 机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式

⑴转接形式：① 直线与直线转接；② 直线与圆弧转接；③ 圆与直线转接；④ 圆弧与圆弧转接。⑵过渡方式有以下几种：① 缩短型转接α≥180 o② 伸长型90 o≤α＜180 o ③ 插入型矢量夹角α＜90 o.

7.逐点比较法每进给一部都要完成偏差判断、坐标进给、新偏差计算、终点判别四个节拍。

8.C功能刀具半径补偿在数控系统内，设置有工作寄存器AS，存放正在加工的程序段信息；刀补寄存器CS存放下一个加工程序段信息；缓冲寄存器BS存放着再下一个加工程序段的信息；输出寄存器OS存放运算结果，作为伺服系统的控制信号。

当CNC系统工作后，第一段程序首先被读入BS，在BS中算得的第一

段编程轨迹被送到CS暂存，又将第二段程序读入BS，算出第二段的编程轨迹。接着，对第一、二段编程轨迹的连接方式进行判别，根据判别结果再对CS中的第一段编程轨迹作相应的修正，修正结束后，顺序地将修正后的第一段编程轨迹由CS送到AS，第二段编程轨迹由BS送到CS。随后，由CPU将AS中的内容送到OS进行插补运算，运算结果送到伺服机构以完成驱动动作。当修正了的第一段编程轨迹开始被执行后，利用插补间隙，CPU又命令第三段程序读入BS，随后又根据BS、CS中的第三、第二编程轨迹的连接方式，对CS中的第二段编辑轨迹进行修正。如此往复，可见C刀补工作状态下，CNC系统内总是同时存有三个程序段的信息，以保证刀补的实现。 第三章：数控机床的控制伺服系统

1.CNC系统软件包括管理软件和控制软件两大部分。管理软件主要包括输入、I/O处理、通信、诊断和显示等功能。控制软件包括译码、刀具补偿、速度控制、插补、位置控制和开关量控制等功能。

2.国外主要数控系统产品⑴日本FANUC公司数控系统⑵德国SIEMENS公司数控系统⑶西班牙FAGOR公司数控系统

3.闭环或半闭环控制的数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位置检测装置的精度主要包括系统精度和分辨率。

4.脉冲编码器根据输出信号的形式的不同，可分为绝对值式编码器和脉冲增量式编码器；根据内部结构和检测方式分为接触式、光电式和电磁式三种。 工作原理：当圆光栅旋转时，光线透过两个光栅的线纹部分，形成明暗条纹。光电元件接受这些明暗相间的光信号，转换为交替变化的电信号，该信号为两组近似于正弦波的电流信号A和B，A和B信号的相位相差90°。经放大整形后变成方波形成两个光栅的信号。光电编码器还有一个“一转脉冲”，称为Z相脉冲，每转产生一个，用来产生机床的基准点。脉冲编码器输出信号有A、

A、B、B、Z、Z等信号，这些信号作为位移测量脉冲以及经过

频率/电压变换作为速度反馈信号，进行速度调节。

应用：位移测量；主轴控制；测速；零脉冲用于回参考点控制。

5.感应同步器的工作原理利用电磁耦合原理，将位移或转角变成电信号。即使滑尺与定尺相互平行，并保持一定的间距。向滑尺通以交流激磁电压，在滑尺中产生激磁电流，绕组周围产生按正弦规律变化的磁场，由电磁感应原理，在定尺上产生感应电压，当滑尺与定尺间相对位移时，由于电磁耦合变化，使定尺上感应电压随位移的变化而变化。按工作方式不同，感应同步器分为：鉴相型系统方式：供给滑尺的激励信号为频率幅值相同，相位差90°的交流电压。鉴幅型系统方式：相位频率相同，幅值不同的励磁电压。 6.光栅传感器光栅由标尺光栅（又称长光栅）和指示光栅（又称短光栅）两部分组成。

光栅检测装置由光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光电转换元件（读数头）和测量电路组成。

w?d?d2sin??

k?w12d??特点：①莫尔条纹具有放大作用

②莫尔条纹具有误差平均作用

7.伺服系统的基本要求⑴高精度⑵稳定性好⑶响应速度快无超调⑷电动机调速范围宽⑸低速大转矩 ⑹可靠性高调速范围是指电动机能提供的最高转速和最低转速之比。

8.步进电动机每给步进电机输入一个电脉冲信号，其转轴就转过一个角度，称为步距角，其角位移量与电脉冲数成正比，其转速与电脉冲信号输入的频率成正比，通过改变频率就可以调节电动机的转速。三相反应式步进电机A、B、C有三相三拍工作方式、三相六拍工作方式和三相双三拍工作方式。

步距角α=

360omzkm定子相数，z转子齿数，k通电系数连续两

次通电相位相同，则k=1，否则k=2. 9.

直

流

电

动

机

的

调

速

方

法

n?U?C??R?C?2Tm?nR?U0?CTm na0?eeCTECT?2CE?⑴改变Ua(电枢电压) ⑵改变磁通量Φ ⑶改变电枢电路电阻Ra

10.直流电动机伺服系统中，常用晶阀管调速系统和晶体管脉宽调制系统（PWM）两类。 脉宽调制器作用是将电流调节器输出的控制电压信号转换成脉冲宽度可调的脉冲电压。

11.永磁式交流同步伺服电动机 nr=ns=

60f1p p为极对数.异步式交流伺服电动机 nr=ns(1-s)=

60f1p(1-s) s为转差率 12.直线电动机的特点:这种传动方式称为“直接驱动”，也称为“零传动”⑴高速响应性⑵高精度性 ⑶速度快⑷运行时噪音低⑸效率高⑹动态刚度高 ⑺推力平稳 ⑻行程长度不受限制 ⑼采用全闭环控制系统

第四章：数控机床的机械结构

1.数控机床机械结构的特点⑴支承件的高刚度化 ⑵传动机构简约⑶传动元件精密化 ⑷辅助操作自动化 2.数控机床的主传动方式

⑴二级齿轮变速的主传动方式 ⑵定比传动带的主传动方式⑶主轴电动机直接驱动的主传动方式⑷电主轴

3.滚珠丝杆螺母副原理：利用螺旋面的升角使螺旋运动转变为直线运动 ，当丝杠旋转时，滚珠在滚道内即自转又沿滚道循环转动。迫使螺母（或丝杠）轴向移动。滚珠丝杠螺母副中，螺母和丝杠的运动面之间的滚珠为滚动摩擦。特点：⑴效率高⑵精度高 ⑶微进给 ⑷高刚度无间隙⑸进给速度高 4.滚珠丝杆螺母副分类

滚珠丝杆螺母副按照螺母的结构可分为反向管型（传统称为外循环型）、导向管型（传统称为内循环型）和法兰盘型。

5.滚珠丝杆螺母副的预紧方式有双螺母预紧、偏移预紧和常力预紧。 6.数控机床回转工作台有传统数控回转工作台（由伺服电动机和回转传动机构组成）和直接驱动数控回转工作台。

7.现代数控机床采用的导轨主要有塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨。 8.数控机床自动换刀装置（automatic tool changer, ATC）

9.大多数的数控系统都采用任意选刀的方式，其分为刀套编码、刀具编码和记忆式三种。

第五章：数控机床编程

1.刀具在机床上的位置是由“刀位点”的位置来表示的。不同刀具的刀位点是不同的，如平头立铣刀、端铣刀的刀位点在底面中心，钻头的刀位点为钻尖，车刀、销刀的刀位点为刀尖，球头铣刀的刀位点为球心等。 2.各几何元素间的连接点称为基点，逼近线段的交点或切点称为节点。 3.弦线逼近中计算节点的方法主要有等间距法、等步长法和等误差法。

第六章：数控机床的加工操作

1.数控车床的通电与断电⑴通电操作步骤：①合上车床主电源开关；②检查主电机的冷却风扇是否启动，车床照明灯是否亮，润滑泵和液压泵是否启动；③按下车床操作面板上的通电按键“︱”，系统启动；④通电数秒后显示屏

是否有显示，如果通电后有报警，就会提示报警信息；⑤检查安装在车床上的总压力表，若表头读数为“4MPa”，说明压力正常。⑵断电操作步骤：①按下机床操作面板上的断电按键“○”；②断开电箱上的自动刀闸开关；③检查面板上的灯是否关闭；④检查机床上所有运动是否停止

2.机床的手动操作（1）手动返回参考点 （2）JOG进给（手动连续进给）（3）手轮进给 （4）增量进给(5）主轴操作

3.程序的检查操作步骤①进行手动返回车床参考点的操作；②在不安装工件的情况下，使卡盘夹紧；③选择存储器方式运行；④按下<机床锁住>键有效；按下<单段>键有效；⑤按下功能键，输入被检查程序的程序号，屏幕

显示存储器的程序；⑥将光标移到程序号下面，按下<循环启动>键，车床开始自动运行，同时指示灯亮；⑦屏幕上显示正在运行的程序。 4．数控车床的一般操作步骤

1编制程序2开机床3返回参考点4输入加工程序5程序的编辑6试运行程序 7找正、对刀8进行连续加工9操作显示 10程序的输出 11关机

5.数控铣床的通电与断电（1）通电操作步骤：①首先检查CNC机床的外观是否正常，控制柜的前后门是否关好；②接通机床侧面的电源开关，操作面板上的“电源”指示灯亮；③通电后，检查LCD屏幕是否显示，注意在出现位置显示画面或报警画面之前，不能接触LCD/MDI操作面板上的按键；④检查风扇电机运转是否正常。（2）断电操作步骤：①确认操作面板上的“循环启动”指示灯是否熄灭；②确认机床的运动部件全部停止运动；③如有外部输入/输出设备接到机床上，先关外部设备的电源；④按下操作面板上的“断开”按钮数秒，断开数控系统的电源；⑤最后切断电源柜上的机床电源开关。 6.机床自动运行操作1）存储器运行 （2）MDI运行（3）DNC运行 第七章：数控机床的安装调试、验收与日常维护

1.数控机床精度检验分为几何精度检验、定位精度检验和切削精度检验。 2.数控机床维护的基本要求（1）保持使用环境良好（2）保证部件的润滑良好（3）保证机械精度要求（4）保证机床安全可靠 第八章：先进数控系统

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