第一篇：數控技術

自1954年美國麻省理工學院伺服機構實驗室研制出第一臺三坐標數控機床。1952美國帕森格公司和麻省理工學院研制出第一臺三位坐標銑床。

半閉環伺服系統控制數控機床是用安裝在進給絲杠軸端或電動機軸端的角位移測量元件檢測伺服電動機或絲杠的角位移

插補就是通過插補計算程序，根據程序規定的進給速度要求，完成在輪廓起點和終點之間的中間點的坐標值計算，也即數據點的密化工作。

在輪廓加工中，由于刀具總有一定的半徑，刀具中心軌跡并不等于零件輪廓軌跡，應使刀具中心軌跡偏離輪廓一個半徑值，這種偏移習慣上稱為刀具半徑補償 直線插補和圓弧插補是CNC系統的兩種基本插補功能 目前常用的插補方法可分為脈沖增量插補和數據采樣插補

脈沖增量插補的方法：逐點比較法、數字積分法、比例積分法、數字脈沖乘法器法 數據采樣插補法：直線函數、擴展數字積分法、二階遞歸擴展數字積分法、雙數字積分插補法

逐點比較法插補原理是每次僅向一個坐標軸輸出一個進給脈沖，每走一步將加工店的瞬時坐標與理論的加工軌跡相比較，判斷實際加工點與理論加工軌跡的偏差位置，通過偏差函數計算二者之間的偏差

逐點比較法（圓弧、直線插補）有四個節拍偏差判斷2坐標進給3偏差計算4終點判別 脈沖編碼器在數控機床中應用：位移測量2主軸控制3測速4零脈沖用于回參考點控制。脈沖編碼器根據內部結構和檢驗方式可分為接觸式、光電式和電磁式三種。光柵由標尺光柵（長光柵）和指示光柵（短光柵）兩部分組成光柵檢測：在高精度的數控機床上，可以使用光柵作為位置檢測裝置，將機械位移轉換為數字脈沖，反饋給CNC裝置，實現閉環控制，測量長度、角度、速度、加速度、震動和爬行等。裝置由光源、透鏡、標尺光柵、指示光柵、光電轉換元件（讀數頭）和測量電路組成刀具半徑補償分為：刀具半徑左補償和刀具半徑右補償

刀具半徑補償目的（使數控編程按工件輪廓進行，自動計算刀心軌跡，即使刀具磨損、重磨、換刀時也能繼續加工，這樣即簡單又能保證加工精度）應用（當刀具磨損、重磨、換新刀而引起刀具直徑改變后，不必修改程序，只需在刀具參數設置中輸入變化后的刀具直徑；同一程序、同一尺寸的刀具，利用半徑補償，在刀具補償參數中設置不同的值，可進行粗精加工）

B功能刀具半徑補償為基本的刀具半徑補償，它根據程序段中零件輪廓尺寸和刀具半徑計算出刀具中心的運動軌跡。C功能刀具補償是在計算出刀具在本段運行軌跡后，提前將下一段的程序讀入，然后根據他們之間的轉接的具體情況，再對本段的軌跡作適當的修正，得到正確的本段加工軌跡。刀具中心軌跡過度方式有縮短型（180<=a<360）伸長型（90<=a<180）插入型（0<=a<90）數控系統的位置控制是私服系統的重要組成部分，是保證位置控制精度的重要環節 轉接形式：直線與直線，直線與圓弧，園與圓弧，圓弧與圓弧 常用的檢測裝置：旋轉變壓器，感應同步器，編碼器，光柵，磁柵 位置檢測裝置的精度主要包括系統精度和分辨率

CNC系統軟件包括CNC管理軟件（輸入、I/O處理、通信、顯示、診斷）和CNC控制軟件（譯碼、刀具補償、速度控制、插補、位置控制、開關量控制）

DNC直接數字控制系統：FMC柔性制造單元，FMS柔性制造系統，加工、物流、信息流三個子系統組成，CIMS計算機集成制造系統，管理信息，技術信息，制造自動化，集成質量信息分系統。

CIMS具有智能自動化的特征，是提高技術密集化的成果，是人們用新的概念和方法來經營和指導工廠的一種探索，力圖對傳統的制造業進行全面的技術改造，力求形成從市場調研、資源利用、生產決策、產品設計、工藝設計、制造和控制到經營和銷售的良性循環，以提高機械制造業的經濟效益和在多變的市場環境中的競爭力

機床數控技術的組成包括：1編程技術2程序載體3人機交互裝置4數控系統

CNC系統式數控系統的核心，伺服系統式CN 系統和機床本體的聯系環節，通常包括伺服驅動器（單元）和伺服電動機（驅動裝置）數控系統包括：控制器，驅動裝置

步進電動機是一種用電脈沖信號進行控制并將電脈沖信號轉換成相應的角位移的執行器，也稱脈沖電動機。其角位移量與電脈沖數成正比，其轉速與電脈沖信號輸入的頻率成正比

2．數控機床輸入裝置的作用是將程序載體上的數字代碼變成相應的控制指令，傳送并

存入數控裝置內。

3．數控機床按所用數控裝置類型可分為硬線NC數控機床和計算機CNC數控機床。4．一般認為柔性制造系統應由加工、物流和信息流三個子系統組成。

6．在數控機床的坐標系中，規定平行于主軸軸線的坐標系為Z坐標，對于沒有主軸的機床，則規定垂直于工件裝夾面的方向為Z坐標軸的方向。7．數控機床的進給伺服系統由數控系統（CNC）、伺服驅動系統（驅動器）及執行元件

（伺服電機）組成。

9．磁尺位置檢測裝置由磁性標尺、磁頭和檢測電路組成。

10．任意選擇刀具法的編碼方式有刀具編碼方式、刀套編碼方式 和記憶式方式。1．感應同步器是利用 電磁感應原理，將位移或轉角轉變為電信號，借以進行位置檢測。2．調速范圍是指數控機床要求電動機能提供的最高轉速與最低轉速之比。

4．異步交流伺服電動機轉子轉速為1440r/min，工頻為50HZ，其轉差率s為 5．刀位點表征刀具特征的點，車刀的刀位點為刀尖，球頭銑刀的到位點為球心。6．加工中心自動運行操作包括存儲器運行、MDI運行和DNC運行。

7．刀具半徑補償執行過程一般分為刀具補償建立、刀具補償進行和刀具補償撤銷。8．直流電機的調速有三種方法：改變電樞電壓、改變磁通量和改變電樞電路的電阻。10．數字增量圓弧插補法是用直線段逼近被插補的曲線。1．伺服系統是CNC系統和機床本體的關鍵聯系環節。

2．根據工藝方法可將數控機床分為：金屬切削數控機床、金屬成形數控機床、特種加

工數控機床。

3．閉環或半閉環控制的數控機床的加工精度主要由檢測系統的精度決定。

5．逐點比較插補法進給一步要完成偏差判別、坐標進給、偏差計算 和終點判別四個節

拍。

6．刀具半徑補償方法分為 刀具半徑補償B功能 與刀具半徑補償C功能。8．調速范圍是指數控機床要求電動機提供的最高轉速和最低轉速之比。

9．脈寬調制器的作用是將電流調節器的控制電壓信號轉換成脈沖寬度可調的脈沖電壓。10．現代數控機床采用的導軌主要有塑料滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。

1．從零件圖紙到編制零件加工程序和制作控制介質的全部過程，稱為數控編程。2．刀具中心軌跡在編程軌跡的前進方向右側時稱為右補償。

3．數控機床按加工功能不同可分為點位控制數控機床、直線控制數控機床和輪廓控制

數控機床。

4．提高開環進給伺服系統精度的措施有傳動間隙補償和螺距誤差補償。

5．旋轉變壓器在鑒相型測量系統中，供給定子的正、余弦繞組的激磁信號是頻率和幅值相同而相位不同的交流電壓。

6．步進電機受脈沖電流的控制，其轉子的角位移量和角速度嚴格地與輸入脈沖的 數量 和脈沖的 頻率_成正比例。

9．滾珠絲杠螺母副的滾珠循環方式常用的有外循環和內循環兩種。

1．感應同步器定尺繞組中感應的總電勢是滑尺上正弦繞組和余弦繞組所產生的感應電勢的（代數差）。

2刀具中心軌跡在原編程軌跡的基礎上，向右偏移一個刀具半徑的補償指令是（G42）3．下面哪種檢測裝置不是基于電磁感應原理（光柵）。4．輔助功能M00代碼表示（程序停止）。

5．用逐點比較法插補直線OA，其起點坐標為O（0，0），終點坐標A（9，8），若采用插補的總步數作為終點減法計數器JE的初始值，則JE＝（17）。6．縮短型刀補在刀補軌跡轉接處工件內側所形成的角度（π≤α≤2π）。8．返回參考點操作就是使運動部件回到（機床坐標系原點）。

9．對于數控機床位置傳感器(機床位置傳感器的精度越高，機床的加工精度越高）10．圓弧插補指令G03 X Y I J 中，X、Y后的值為圓弧的（終點坐標）。

11．采用逐點比較法對第一象限直線插補運算時，若偏差函數大于零，則刀具位于(直線

上方)

12．單微處理器CNC結構中，微處理器CPU通過(總線）與存儲器、輸入/輸出控制等

各種接口相連。

13．CIMS的中文含義是（計算機集成制造系統）。

14．PWM調制方法中最基本、應用最廣的是（正弦波脈寬調制）

15．點位控制數控系統（僅控制刀具相對于工件的定位，不規定刀具運動的途徑）

數控機床的發展方向：1向高速、高精度方向發展2向柔性化、功能集成化方向發展3向高可靠性方向發展4向網絡化方向發展5向造型宜人方向發展

數控機床的控制原理：數控機床是用數字化的信息來實現自動控制的，將與加工零件有關的信息，用規定的文字、數字和符號組成的代碼，按一定的格式編成加工程序單，將加工程序通過控制介質輸入到數控裝置中，由數控裝置經過分析處理后，發出各種與加工程序相對應的信號和指令控制機床進行自動加工。

數控機床的工作原理：數控機床采用了計算機對數字信息進行處理從而控制的高效自動化機床，它能夠按照機床計算機規定的數字代碼把各種機械位移量、工藝參數、輔助功能表示出來，通過數控技術的邏輯處理或計算發出各種控制指令完成要求的機械動作，自動完成零件的加工任務。

機床數控技術：變成技術、程序載體、人機交互裝置，數控系統，機床本體

所謂脈寬調制，就是使功率晶體管工作于開關狀態，開關頻率保持恒定，用改變開關導通時間的方法來調整晶體管的輸出，是電動機兩端得到寬度隨時間變化的電壓脈沖 數控機床的主傳動廣泛采用直流伺服或交流伺服主軸電動機作為驅動元件，構成無級變速的傳動方式

數控機床的主傳動方式有四種：1二級齒輪變速的主傳動方式2定比傳動帶的主傳動方式3主軸電動機直接驅動的主傳動方式4電主軸

滾珠絲杠螺母副的預緊方式：1在兩個螺母之間插入調整墊片2改變螺母中間半個螺紋槽的節距進行預緊3在螺母中間裝一個彈簧機構

當使用直線電動機作為進給驅動系統時，進給系統為直接驅動

目前大多數的數控系統都采用任意換刀方式，分為導套編碼、刀具編碼和記憶式三種 數控機床的精度檢驗分為幾何精度檢驗、定位精度檢驗和切削精度檢驗

柔性制造單元式在制造單元的基礎上發展起來的，具有一定的柔性。所謂柔性，是指能夠較容易地適應多品種、小批量的生成功能，通過稍加調整或編程就可同時加工幾種不同的工作

數控機床的特點：1適應性、靈活性好2質量穩定、精度高3生產效率高4勞動強度低、勞動條件好5有利于現代化生產與管理6具有監控功能和故障診斷能力7使用、維護技術要求搞

數控機床分類：1按運動控制方式分（點位控制、直線控制、輪廓控制數控機床）2按伺服系統類型分類（開環伺服、半閉環伺服、閉環伺服系統控制數控機床）3按功能水平分類（經濟性、中檔、高檔數控機床）4按工藝方法分類（金屬切削、金屬成形、特種加工數控機床）特點：開環（結構簡單，制造成本低，價格便宜。有著廣泛的應用。但由于沒有測量反饋裝置，無法通過反饋自動進行誤差檢測和校正，因此位移精度一般不高），半閉環（具有相當高的精度，且調試比較方便，價格也較全閉環系統便宜，得到廣泛應用），閉環（定位精度高，調節速度快，但由于該系統將絲杠螺母副機工作臺導軌這些大慣量環節放在閉環之內，給調試者工作造成很大的困難。如果各種參數匹配不當會引起系統振蕩，造成系統不穩定，影響定位精度，而且系統復雜，成本高，故適用于精度要求很高的數控機床）

數控機床的機械結構特點：1支撐件的高度鋼化2傳動機構簡約化3傳動元件精密化4輔助操作自動化

機床通電步驟：1合上車床主電源開關2檢查主電動機的冷卻風扇是否啟動，車床照明燈是否亮，潤滑泵和液壓泵是否啟動3按下數控機床操作面板上的通電按鍵，系統啟動4通電數秒后顯示屏是否顯示，如果有報警，就會提示報警信息5檢查安裝在車床上的總壓力表，表頭顯示4MPa，說明正常

數控車床的一般操作步驟有：1編制程序2開機床3返回參考點4輸入加工程序5程序的編輯6試運行程序7找正、對刀8進行連續加工9操作顯示10程序的輸出11關機 數控機床維護的基本要求：1保持使用環境良好2保證部件的潤滑良好3保證機械精度要求4保證機床安全可靠

非圓曲線節點坐標的計算：用直線逼近非圓曲線時節點的計算（弦線逼近法、割線逼近法和切線逼近法），用圓弧段逼近非圓曲線時節點的計算（曲率圓法、三點園法、相切園法和雙圓弧法）

第二篇：數控技術

機床數控系統（機床）的基本組成：輸入輸出裝置，數控裝置，伺服驅動（+反饋裝置，輔助裝置及機床本體）數控機床分類：按加工工藝方法分：普通數控機床，加工中心。按伺服驅動特點分：開環控制數控機床，半閉環，閉環。按加工軌跡分：點位控制數控機床，直線，輪廓。數控機床的特點：加工精度高，機床柔性強，自動化程度高，生產率高，經濟效益高，利于管理。數控機床機械結構特點：1結構簡單，操作方便，自動化程度高2廣泛采用高效，無間隙傳動裝置和新技術新產品3具有適應無人化，柔性化加工的特殊部件4對機械結構，零部件的要求高。數控機床對機械結構的基本要求1具有較高的靜動剛度和良好的抗振性2具有良好的熱穩定性3具有較高的運動精度與良好的低速穩定性4具有良好的操作安全防護性能。提高數控機床性能的措施1合理選擇數控機床的總體布局2提高結構件的剛度3提高機床抗振性4改善機床的熱變形5保證運動的精度和穩定性。數控機床常用布局形式：平床身，斜床身，立式床身（大型的）。主傳動系統的基本要求：1主軸一般都要求能自動實現無級變速2主軸系統必須具有足夠高的轉速和足夠大的功率3主傳動系統應簡化結構，減少傳動件4在加工中心上，必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾緊裝置，以及主軸定向準停裝置5主軸還需要安裝位置檢測裝置。主傳動的無級變速三種方法：1采用交流主軸驅動系統實現無級變速運動2在經濟型，普及型數控機床上采用變頻帶變頻電動機或普通交流電動機實現無級變速3在高速加工機床上，采用主軸和電動機一體化的新穎功能部件-電主軸。主軸的聯接形式：1用輔助機械變速機聯接2定傳動比的聯接3采用電主軸。數控機床對進給傳動系統的基本要求：1提高傳動部件的剛度2減小傳動部件的慣量3減小傳動部件的間隙4減小系統的摩擦阻力。數控機床進給傳動系統的基本形式：1滾珠絲杠螺母副2靜壓絲杠螺母副3靜壓蝸桿蝸條幅和齒輪齒條幅4直線電動機直接驅動。數控機床對導軌的基本要求：1導向精度高2精度保持性好3足夠的剛度4良好的摩擦特性。數控機床的種類與特點：1滑動導軌：結構簡單，制造方便，剛度高，抗震性好2滾動導軌：靈敏度高，定位精度高，摩擦小，壽命長3靜壓導軌：無摩損，精度保持性好，承載大，剛度好，抗震性好。步進電動機的優缺點：結構簡單，控制容易，維修方便，負載大，速度高的情況下易失步。交流逆變：交流伺服，交流主軸，變頻器的共性關鍵技術。為進交電機的調速，需改變電機的電壓與頻率，這個改變電壓與頻率的裝置叫逆變器。

三相異步電動機的固有特性：異步電動機在額定電壓和額定功率下，按規定的接線方式接線，定轉子電路外接電阻和電抗為零時的轉速和電磁轉矩的關系。常用人為機械特性：降低定子電壓，轉子電路串接電阻，改變定子電源頻率，改變極對數。異步電動機的起動方法：直接啟動，降壓啟動，繞先行電動機轉子串電阻啟動。異步電動機的制動方法：能耗制動，反接制動（轉子反轉，定子兩相反接，發電反饋制動），回饋制動。控制電器：中間繼電器，時間繼電器（空氣阻尼式，晶體管式）。保護電器：熱繼電器，熔斷器，低壓斷路器。電器保護環節：過載保護，短路保護（熔斷器，自動開關），零壓與欠壓保護，過流保護。PLC的工作方式：輸入采樣階段，程序執行階段，輸出刷新階段。步進電機的運行特性及影響因素：矩角特性：反映步進電動機電磁轉矩隨轉角的關系。單步運行特性：加一個控制脈沖改變一次通電狀態。步進電動機的主要性能指標：步距角：每給一個電脈沖信號，電動機轉子所應轉過角度的理論值。轉矩：（保持轉矩）繞組不通電時電磁轉矩的最大值或轉角不超過一定值時的轉矩值。直流伺服電動機的基本類型：普通電樞，盤形電樞，空心杯電樞，無槽電樞，直流伺服齒輪減速電動機，直流力矩電動機。環形分配器：根據指令脈沖信號按一定的邏輯關系加到放大器上，使各相繞組安一定的順序和時間導通和關斷，并根據指令使電動機正轉或反轉，實現確定的運行方式。（由勵磁繞組數和工作方式決定）

第三篇：數控技術

數控車床的種類，生產廠家及最新的發展趨勢

數控車床的種類

? 按工藝用途分類

金屬切削類數控機床，包括數控車床，數控鉆床，數控銑床，數控磨床，數控鏜床發及加工中心。這些機床都有適用于單件、小批量和多品種和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生產率和自動化程度，以及很高的設備柔性。

金屬成型類數控機床；這類機床包括數控折彎機，數控組合沖床、數控彎管機、數控回轉頭壓力機等。

數控特種加工機床；這類機床包括數控線（電極）切割機床、數控電火花加工機床、數控火焰切割機、數控激光切割機床、專用組合機床等。

其他類型的數控設備；非加工設備采用數控技術，如自動裝配機、多坐標測量機、自動繪圖機和工業機器人等。? 按運動方式分類

點位控制；點位控制數控機床的特點是機床的運動部件只能夠實現從一個位置到另一個位置的精確運動，在運動和定位過程中不進行任何加工工序。如數控鉆床、數按坐標鏜床、數控焊機和數控彎管機等。

直線控制；點位直線控制的特點是機床的運動部件不僅要實現一個坐標位置到另一個位置的精確移動和定位，而且能實現平行于坐標軸的直線進給運動或控制兩個坐標軸實現斜線進給運動。

輪廓控制；輪廓控制數控機床的特點是機床的運動部件能夠實現兩個坐標軸同時進行聯動控制。它不僅要求控制機床運動部件的起點與終點坐標位置，而且要求控制整個加工過程每一點的速度和位移量，即要求控制運動軌跡，將零件加工成在平面內的直線、曲線或在空間的曲面。? 按控制方式分類

開環控制；即不帶位置反饋裝置的控制方式。

半閉環控制；指在開環控制伺服電動機軸上裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服電動機的轉角間接地檢測出運動部件的位移反饋給數控裝置的比較器，與輸入的指令進行比較，用差值控制運動部件。

閉環控制；是在機床的最終的運動部件的相應位置直接直線或回轉式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移值反饋到數控裝置的比較器中與輸入指令移量進行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴格按實際需要的位移量運動。? 按數控制機床的性能分類

經濟型數控機床； 中檔數控機床； 高檔數控機床；

? 按所用數控裝置的構成方式分類

硬線數控系統； 軟線數控系統；

生產廠家

江蘇省鹽城浩大數控機床有限公司 公司描述： 公司主營產品：各種數控機床;+ 查看產品信息+ 聯系方式+ 公司介紹 上海樂佳數控機床有限公司 公司描述：

公司主營產品：數控機床;數控沖模;沖模;剪板機;折彎機;數控模具;刀模;各種模具;各種普通機床;隆盛精機（泉州）有限公司業務部

公司描述： 我司為為臺灣技術在國內合作專業生產數控機床企業，專業銷售各種型號龍門數控加工中心，光機與整機。VB2000mm-公司主營產品：提供臺灣技術服務;龍門加工中心;柳州市志海商貿有限責任公司

公司描述： 我公司成立于2004年，生產產品有水玻璃（硅酸鈉）系列產品、各種汽車沖壓配件，并提供相關的服務，擁有進出口能力，公司主營產品：水玻璃;沖壓配件;日本進口汽車;巴西印度鐵礦砂;國產錳礦;各種配件加工;橡膠支座;異型鋼伸縮縫;膨潤土;橡膠制品加工;塑料制品加工;汽車配件加工;礦產品進出口;集成數控有限公司

公司描述： 本司建于95年，主要生產各型號線切割，火花機，小孔機，銑床VA系列等10多種產品，技術精湛，設備齊全，質量第一，公司主營產品：各型線切割;火花機;杭州中通實業貿易有限公司

公司描述： 浙江省杭州市中通貿易有限公司是一家以銷售數控機床為主,并銷售各種刀具,零件制造以一體的企業.歡迎新老客戶來洽談聯

公司主營產品：各種金屬材料;揚州倍特司數控機床有限公司丹陽辦事處

公司描述： 本公司是集服務經營培訓為一體的科技商貿企業，主要經營銷售國內外名優品牌各類數控機床及普通機床．并為客戶提供技術服

公司主營產品：普通車床;江蘇昆山迅崴盛機械設備有限公司

公司描述： 我司為臺灣喬崴進駐大陸辦事處，專業銷售各種型號龍門數控加工中心。VB2000mm-4000mmVF2000mm 公司主營產品：提供臺灣技術服務;龍門加工中心;吉林市中工機械設備有限公司

公司描述： 吉林市中工機械設備有限公司是根據市場的需要，按“公司法”規定，由自然人投資組建的有限公司。是中國機械工業供銷協會

公司主營產品：車床;銑床;磨床;鉆床;沖床;刨床;鏜床;各種普通機床;富煌機械制品有限公司

公司描述： 我司是一家專業生產精密機械配件的企業，產品各類精密筒夾、彈性夾頭、非標夾頭、夾具、各種規格油壓生爪、強力爪、自動

公司主營產品：夾頭;生爪;刀具;桌上車床;自動車床;CNC數控車床加工;刀粒;刀桿;加工中心;跳動儀;非標夾頭;標準夾頭;車床加工;線切割加工;各種五金加工;塞規;自動車床配件;數控車床附件;非標機械制造;南京信億機械設備有限責任公司

公司描述： 南京信億機械設備有限責任公司位于南京市繁華市中心-廣州路科技大廈，主要從事機械成套設備的咨詢和銷售，為國內外各大

公司主營產品：各種普通機床;電機專用設備;鍛壓設備;沖剪設備;鑄造設備;熱處理設備;表面處理設備;機床附件;機床配件;工具;量刃具;

數控技術的最新發現趨勢：

數控技術的發展使傳統的制造業產生了根本性的變革。本文從高速度、高精度、智能 化、可靠性等幾個方面對數控技術的發展做了多方面闡述，數控技術的發展趨勢以及對我國 制造業在的數控技術的方面的發展方向作了多角度的分析。

進入九十年代以來，隨著國際上計算機技術突飛猛進的發展，數控技術不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著下述方向發展

l運行高速化 l加工高精化 l功能復合化 l控制智能化 l體系開放化 l驅動并聯化 l交互網絡化

1、行高速化、加工高精化

速度和精度是數控設備的兩個重要指標，它們是數控技術永恒追求的目標。因為它直接關系到加工效率和產品質量。新一代數控設備在運行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。

q運行高速化：使進給率、主軸轉速、刀具交換速度、托盤交換速度實現高速化，并且具有高加（減）速率。

§進給率高速化：

在分辨率為1mm時，Fmax=240m/min。在Fmax下可獲得復雜型面的精確加工；

在程序段長度為1mm時，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加減速率； §主軸高速化：采用電主軸（內裝式主軸電機），即主軸電機的轉子軸就是主軸部件。

主軸最高轉速達200000r/min。

主軸轉速的最高加（減）速為1.0g，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。§換刀速度 0.9秒（刀到刀）2.8秒（切削到切削）

§工作臺（托盤）交換速度

6.3秒

q加工高精化：提高機械設備的制造和裝配精度；提高數控系統的控制精度；采用誤差補償技術。

§提高CNC系統控制精度：

采用高速插補技術，以微小程序段實現連續進給，使CNC控制單位精細化，采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本交流伺服電機已有裝上106 脈沖/轉的內藏位置檢測器，其位置檢測精度能達到0.01mm/脈沖）；

位置伺服系統采用前饋控制與非線性控制等方法。§采用誤差補償技術：

采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償等技術;設備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少60％～80％。三井精機的JidicH5D型超精密臥式加工中心的定位精度為±0.1mm。

由于計算機技術的不斷進步，促進了數控技術水平的提高，數控裝置、進給伺服驅動裝置和主軸伺服驅動裝置的性能也隨之提高，使得現代的數控設備在新的技術水平下，可同時具備運行高速化、加工高精化的性能。

2、能復合化

復合化是指在一臺設備能實現多種工藝手段加工的方法。

§鏜銑鉆復合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉換）； §車銑復合—車削中心（ATC，動力刀頭）；

§銑鏜鉆車復合—復合加工中心（ATC，可自動裝卸車刀架）； §銑鏜鉆磨復合—復合加工中心（ATC，動力磨頭）； §可更換主軸箱的數控機床—組合加工中心

3、控制智能化

隨著人工智能技術的不斷發展，并為滿足制造業生產柔性化、制造自動化發展需求，數控技術智能化程度不斷提高，具體體現在以下幾個方面：

§加工過程自適應控制技術

通過監測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損以及破損狀態，機床加工的穩定性狀態；并根據這些狀態實時修調加工參數（主軸轉速，進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及設備運行的安全性。Mitsubishi Electric 公司的用于數控電火花成型機床的“Miracle Fuzzy” 基于模糊邏輯的自適應控制器，可自動控制和優化加工參數；

日本牧野在電火花NC系統Makino_Mce20中，用專家系統代替人進行加工過程監控。

以色列的外置式力自適應控制器

意大利Mandelli公司數控系統的可編程功率自適應控制功能。

國內清華和我校的自適應控制技術的研究已取得成果。正在進行商品化開發。

加工參數的智能優化與選擇

將工藝專家或技工的經驗、零件加工的一般與特殊規律，用現代智能方法，構造基于專家系統或基于模型的“加工參數的智能優化與選擇器”，利用它獲得優化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平，縮短生產準備時間的目的。采用經過優化的加工參數編制的加工程序，可使加工系統始終處于較合理和較經濟的工作狀態

目前已開發出帶自學習功能的神經網絡電火花加工專家系統。日本大隈公司的7000系列數控系統帶有人工智能式自動編程功能。國內清華和我校在加工參數的智能優化與選擇及CAPP方面的研究也取得了一些成果。但有待進行實用化開發。

智能故障診斷與自修復技術

智能故障診斷技術：根據已有的故障信息，應用現代智能方法（AI、ES、ANN等），實現故障快速準確定位的技術。

智能故障自修復技術：指能根據診斷確定故障原因和部位，以自動排除故障或指導故障的排除技術。智能自修復技術集故障自診斷、故障自排除、自恢復、自調節于一體，并貫穿于加工過程的整個生命周期。

智能故障診斷技術在有些日本、美國公司生產的數控系統中已有應用，基本上都是應用專家系統實現的。

智能化自修復技術還在研究之中。智能4M數控系統

在制造過程中，加工、檢測一體化是實現快速制造、快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、機器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一個系統中，實現信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作一體化的4M智能系統

4、體系開放化

定義（IEEE）：具有在不同的工作平臺上均能實現系統功能、且可以與其他的系統應用進行互操作的系統。

§開放式數控系統特點：

系統構件（軟件和硬件）具有標準化(Standardization)與多樣化(Diversification)和互換性(Interchangeability)的特征

允許通過對構件的增減來構造系統，實現系統“積木式”的集成。構造應該是可移植的和透明的；

§開放體系結構CNC的優點

向未來技術開放：由于軟硬件接口都遵循公認的標準協議，只需少量的重新設計和調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現有系統所采納、吸收和兼容，這就意味著系統的開發費用將大大降低而系統性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；

標準化的人機界面：標準化的編程語言，方便用戶使用，降低了和操作效率直接有關的勞動消耗；

向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充能力、提供可供選擇的硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求，給用戶提供一個方法，從低級控制器開始，逐步提高，直到達到所要求的性能為止。另外用戶自身的技術訣竅能方便地融入，創造出自己的名牌產品；

可減少產品品種，便于批量生產、提高可靠性和降低成本，增強市場供應能力和競爭能力。

§開放式數控裝置的概念結構 §國內外開放式數控系統的研究進展

美國：NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和OMAC(Open Modular Architecture Controller)計劃

歐共體：OSACA（Open System Architecture for Control within Automation Systems)計劃

日本：OSEC(Open System Environment for Controller)計劃 華中I型——基于IPC的CNC開放體系結構

航天I型CNC系統——基于PC的多機CNC開放體系結構

5、驅動并聯化

i.并聯加工中心（又稱6條腿數控機床、虛軸機床）是數控機床在結構上取得的重大突破。

ii.特點 1.并聯結構機床是現代機器人與傳統加工技術相結合的產物；

2.由于它沒有傳統機床所必需的床身、立柱、導軌等制約機床性能提高的結構，3.具有現代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優點。

鑒于并聯機床具有許多傳統機床所無法比擬的卓越性能，它作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向。近年來，受到了國際機床行業的高度重視。在近幾年的國際知名機床博覽會上，一些世界著名的機床廠商都展出了他們研制的并聯機床，得到了行家們的高度評價，被認為是“自發明數控技術以來在機床行業中最有意義的進步”，“21世紀新一代數控加工設備”。

6、網絡化

支持網絡通訊協議，既滿足單機需要，又能滿足FMC、FMS、CIMS對基層設備集成要求的數控系統，該系統是形成“全球制造”的基礎單元。

§網絡資源共享。

§數控機床的遠程（網絡）監視、控制。

§數控機床的遠程（網絡）培訓與教學（網絡數控）

§數控裝備的數字化服務（數控機床故障的遠程（網絡）診斷、遠程維護、電子商務等）。

第四篇：數控技術

二，數控加工程序的編制系統

1，數控加工：在數控機床上進行零件加工的一種工藝方法

2，數控編程：從零件圖樣到制成控制介質的全部過程

3，加工程序：按規定的代碼及程序格式將零件加工的全部工藝過程，工藝參數，位移數據的方向以及操作步驟等以數字信息保存下來，這部分數字信息即加工程序。

4，手工編程的過程：零件圖→確定加工工藝過程→數值計算→編寫零件加工程序→制作控制介質→程序校驗和試切削等。

5，什么是“字地址程序段格式”，為什么現代數控系統常用它？

答：即地址符可變程序段格式，這種格式具有程序簡短，直觀，可讀性強，易于校驗與修改等特點。

6，機床坐標系與機床原點：機床坐標系是機床上的固有坐標系，其坐標系和運動方向視機床的種類和結構而定。機床原點：是固有點，不能隨意改變。

7，工件坐標系：是編程人員在編程時使用的，有編程人員以工件圖樣上的某一點為原點所建立的坐標系。

工件原點：是可以用程序指令設置和改變的。

一般來說,工件坐標系的坐標軸與機床坐標系相應的坐標軸相平行,方向也相同，但原點不同。8，對刀點：在數控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點。

換刀點：指刀架轉位換刀時的位置。

基點：各幾何元素間的連接點（直線和圓弧組成的平面輪廓編程時數值計算任務求基點）9，數控機床的坐標系

規定：假定工件不動，刀具相對于工件作進給運動的坐標系

正方向：以增大工件與刀具之間距離的方向

Z坐標：規定平行于機床主軸的刀具運動坐標為Z坐標，刀具遠離工件的方向為正方向 X坐標：水平方向，且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面

刀具旋轉機床，當Z軸水平，從刀具主軸后端向工件方向看，向右方向為X軸正方向到Z軸垂直，對于單立柱機床，面對刀具主軸箱立柱方向看，向右方向為X軸方向

N程序段序號字G準備功能字X Y Z 尺寸字F進給功能字S 主軸轉速功能字 T刀具功能字M輔助功能字；程序段結束符H/D 補償值P/X 暫停時間指令

1，數控系統的組成：數控程序，輸入輸出設備，CNC裝置（核心），可編程控制器，主軸驅動程序，進給驅動程序

2，CNC裝置組成：軟件，硬件

CNC裝置系統軟件：由管理軟件和控制軟件兩部分組成。（設計靈活，適應性強，但處理速度較慢）

3,CNC裝置硬件(處理速度快，但價格略貴)(粗插補，由軟件實現，精插補，由硬件實現）

1)單微處理機結構的CNC裝置：只有一個中央處理器，采用集中控制，分時處理數控一項任務由微處理器，存儲器，總線，I/O接口，MDI接口，CRT或液晶顯示接口，PLC接口，主軸控制，低帶閱讀機接口，通信接口等組成2)多微處理機結構的CNC裝置：由于兩個或兩個以上的微處理機構成處理部件，處理部件之間采用緊耦合，有集中的操作系統，資源共源。或有兩個或兩個以上的微處理機結構的功能模塊，功能模塊之間采用松耦合，有多重操作系統有效地實現并行處理。

優點：1運算速度快，性能價格比高2適應性強，擴展容易3可靠性高4硬件易于組織規模生產

并行處理：是計算機在同一時刻或同一時間間隙內完成兩種或兩種以上性質相同或不相同的工作

4)CNC裝置軟件：特點：1多任務并行處理：CNC裝置的多任務性；并行處理（資源分時共享并行處理；資源重疊流水處理（資源共享；資源重疊；時間重疊））；并行處理中的信息交換和同步。2實時中斷管理（中斷類型：（外部中斷；內部定時中斷；硬件故障中斷；程序性中斷）中斷結構模式（中斷型結構模式；前后臺型結構模式））

4，刀具半徑補償

G40 取消刀補G41 左刀補G42右刀補要求數控系統能根據工件輪廓AB和刀具半徑R自動計算出刀具中心軌跡

執行過程1刀補建立2刀補進行3刀補撤銷

C功能刀具半徑補償（尖角問題）

程偏軌跡轉接類型：直線與直線轉接；直線與圓弧轉接；圓弧與直線轉接；圓弧與圓弧轉接 根據兩個程序段軌跡矢量的夾角α（銳/鈍）和刀具補償不同：伸長型；縮短性；插入型 5，B功能與C功能刀具補償的差別：

B：不能處理尖角過度問題，采用讀一段，計算一段，再走一段的控制方法

C：能處理尖角過度問題，解決了下一段加工軌跡對本段加工軌跡的影響

6，刀具長度補償：就是工件輪廓按刀具長度的坐標軸上的補償分量平移

1數控機床上進行軌跡加工的各種工件，大部分由直線和圓弧構成，因此大多數數控裝置都具有直線和圓弧插補功能

2插補的算法：1脈沖增量插補（開）2數據采樣插補（閉）：時間分割法；擴展DDA法 脈沖增量插補：1逐點比較法2數字積分法3比較積分法

3逐點比較法（代數運算法/醉步法）

基本原理：數控裝置在控制刀具按要求的軌跡移動過程中，不斷比較刀具與給定輪廓的誤差，由此誤差決定下一步刀具移動方向，使刀具向減少誤差的方向移動，且只有一個方向移動 四個節拍：偏差判別：判別刀具偏離情況，以決定刀具移動方向

坐標進給：根據偏差值確定沿哪個方向進給一步

偏差計算：刀具位置改變，計算新偏差

終點判別：判別刀具是否到達終點

直線：F≥0+XFi+1=Fi-yen=n-1

F<0+YFi+1=Fi+xen=n-1

圓弧：F≥0-XFi+1=Fi-2xi+1n=n-1+XFi+1=Fi+2xi+1

F<0+YFi+1=Fi+2yi+1n=n-1-YFi+1=Fi-2yi+1

4進給速度控制

脈沖增量，插補算法：①軟件延時法②中斷控制法

5圓弧插補時，插補周期T分別與誤差er，半徑r和速度F有關

er=δ2r/8=（l2/8）*（1/r）=（(TF)2/8*）（1/r）

插補周期T與插補運算時間Ts之間的關系T>Ts

插補周期T與位置反饋采樣的關系T=nTp(n=0,1,2,3,4，，)

插補：數控裝置根據輸入零件輪廓數據，通過計算，把零件輪廓描述出來，邊計算邊根據計算結果向各坐標軸發出運動指令，使機床在響應的坐標方向上移動一個單位位移量，將工件加工成所需輪廓形狀數控機床對伺服系統的要求：1精度高 2快速響應特性好3調速范圍要大4系統可靠性好分類 用途|功能（進給驅動系統，主軸驅動系統）控制原理和有無反饋環節（開環 閉環 半閉環系統）驅動系統執行元件動作原理（電液伺服系統 電氣伺服系統）

3步進動機：

步距角δ 步距角越小，加工精度越高；δ是決定開環伺服系統沖當量的重要參數；

步距誤差：主要由步進電動機齒距制造誤差，定子和轉子間氣隙不均勻以及各相電磁轉矩不均勻等因素造成的（它直接影響工作的加工精度以及步進電動機的動態特征）數控機床的檢測裝置：作用：檢測各種位移和速度，發送反饋信息，構成閉環控制 閉環控制的數控機床的加工精度主要決定于檢測系統的精度

分辨率：位移檢測系統能夠測量出最小位移量

1）旋轉變壓器：按工作方式可分為鑒相式，鑒幅式

2）感應同步器：按結構特點可分為 直線式，旋轉式；按測量方式和所獲信號：模擬式，增量式

3）光柵（閉）：用于位移/轉角的檢測種類：投射光柵，反射光柵

形狀：圓光柵（角度），長光柵（位移）

莫爾條紋特性：1放大作用2平均效應3莫爾條紋的移動4柵距之間的移動

4）脈沖編碼器：編碼盤直接裝在旋轉軸上，從測出軸的旋轉角度，位置，速度輸出信號：電脈沖按編碼的方式分為：增量式，絕對值式

5，數控機床上使用的檢測裝置應滿足以下要求：1工作可靠，抗干擾性強2使用維護方便，適應機床的工作環境3滿足精度，速度和機床工作行程的要求4成本低

6提高伺服系統精度的措施：1傳動間隙補償2螺距誤差補償3細分線路

步進電動機驅動電路每接受一個指令脈沖，就控制步進電動機轉過一個固定的角度，稱為步距角。這個固定的角度即對應于工作臺移動一個位移值，稱為步距。

1數控機床對結構的要求：①高的靜，動剛度及良好的抗振性能

②良好的熱穩定性

③高的運動精度和低速運動的平穩性

④充分滿足人性化要求

2，滾珠絲杠常用的支撐方式

① 一端裝推力軸承②一端裝推力軸度，另一端裝深溝球軸承③兩端裝推力軸承④兩端裝推

力軸承及深溝球軸承

3，數控機床的自動換刀裝置的形成① 回轉刀架換刀②更換主軸頭換刀③帶刀庫的自動換刀系統

4，刀具的選擇方式

①順序選擇方式②刀具編碼方式③刀座偏碼方式

第五篇：數控技術

With the rapid development of science and technology, CNC machine tools has become the measure of a country's level of machinery manufacturing industry an important symbol.The use of economic numerical control system for NC machine tools for general transformation, especially suited to our general machine tools have a large quantity of small-scale production of specific conditions.Mechatronics as machinery, electronics, and control and many other subjects, is the most important foundation of modern industrial technology and core technology of the machinery and equipment is a measure of a country's level of development of an important symbol.Although this discipline is also working at the development stage, many theories still in the research and improve the stage, but it represents the forefront of machine-building industry the direction of the technological revolution, is another concrete manifestation of the overall national strength.Therefore, we should attach importance to the discipline of research and to develop the discipline, and gradually narrow the gap between Japan and the U.S.and other developed countries.The design is CNC Lathe CA6140 transformation.In China, the prevalence transformed into ordinary lathe CNC lathe, this design is targeted for this purpose designed for, which reduces production costs and shorten the process of industrialization, while the majority of the manufacturers to accept.This design is mainly with specific domestic conditions, for the majority of users in the design.Is far smaller than those of foreign equipment to achieve precision.Of course, the era of development, along with the positive and the national strength of China's rapid rise in the near future that a relatively high precision numerical control equipment must appear in China, most of the enterprises.Keywords: Numerical transform electromechanical integration, interdisciplinary study conditions