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数控技术
一 填空： 40 分共 50 个空（答 40 个空及以上可得 40 分）
二 简答： 40 分
三 小计算： 20 分 （一个插补题一个小计算题 ）
第一章
1．机电一体化技术是微电子技术和计算机技术向机械工业渗透的过程中逐渐形成并发展起 来的一门多学科领域交叉的新型综合性学科， 它是机械工业的发展方向。 数控技术是机电一 体化技术中的核心技术，机电一体化技术的另外一个重要表现形式是机器人技术。
2．系统论、信息论和控制论是数控技术的理论基础，微电子技术、计算机技术和精密机械 技术就是数控技术的技术基础。
3．数字控制是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等） 进行可编程控制的自动化方法。
数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。 它集计算机技术、 微电 子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。
数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 数控系统实现数字控制的装置。
它能够自动输入载体上事先给定的数字量， 并将其译码后进 行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。
CNC系统的核心是 CNC装置。 4．数控机床的优势：自动化程度高；效率高，操作人员少；精度高和质量稳定；废品率低、 工装成本低；复杂零件加工；一机多用；便于建立通讯网络，实现企业信息化管理；附加值 高
5．数控技术的发展趋势： 1.大功率、高精度 2.高速度 C智能化（ a.适应控制技术 b. 故 障自诊断、 自修复功能 c.刀具寿命自动检测和自动换刀功能 d.模式识别技术 e.智能化交流伺
服驱动技术） 4 .具有高速、 多功能的内装可编程 机床控制器 5. 彩色 CRT图形显示、 人机对 话功能及自我诊断功能 6 .采用交流数字伺服系统。 。。。。。。
6．数控机床一般由主机、数控装置、伺服驱动系统、辅助装置、程编机以及其他一些附属 设备组成。
7．数控机床的分类：一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓 控制数控系统）二、按工艺用途分类（金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种 加工数控机床；其它类型机床：如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。 ）三、按伺 服驱动的方式分类（开环控制 ；半闭环控制 ；全闭环控制 ）
8．复习思考题
1.什么是机床数控技术 ?机床数控技术由哪几部分组成 ?（数控技术是利用数字化的信息对机 床运动及加工过程进行控制的一种方法。 用数控技术实现加工控制的机床称为数控机床。 数 控机床由程序载体，数控装置，伺服驱动装置，机床主体和其他辅助装置组成。 ） 2.数控加工有哪些主要特点 ?（1.加工精度高，质量稳定 2.适合复杂零件加工 3.生产效率高 4.对产品改型设计的适应性强 5.有利于制造技术向综合自动化方向发展 6.监控功能强， 具有
故障诊断的能力 7.减轻工人劳动强度，改善劳动条件）
3.什么是开环控制、 闭环控制、半闭环控制 ?（记住这是数控机床按伺服系统控制方式分类）
4.什么是点位控制、 直线控制和轮廓控制 ?它们的主要特点与区别是什么 ?（这是数控机床按
照运动轨迹分类。特点区别见 P6）
5.简述数控系统的组成及各部分的主要功能。 （ CNC系统由数控程序、输入装置、输出装置、 计算机数控装置、可编程逻辑控制器（ PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括 精品文档
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检测装置）等组成）
6. 数控技术的发展趋势是什么 ?（ 1.高速，高精度化 2.开放式 3.智能化 4.复合化 5.高可靠性 6.多种插补功能 7.人机界面的友好）
7. 简述在数控机床上加工零件的全过程。 （见图 P1
图 1-1）
8. 为什么说数控机床的网络化是实现新的制造模式 （如 FMS、CIMS、AM、 VE、GM）的基础
（网络化可以实现多台数控机床间的数据通信和直接对多台数控机床进行控制， 促进了系统 集成化和信息综合化，使远程在线编程、
远程仿真、远程操作、远程监控及远程故障诊断成 为可能。）
9．数控机床适用范围：形状复杂，小批量
第二章
1．程序编制步骤：
2．数控程序的编制方法的分类：手工编程和自动编程，自动编程有分为数控语言编程和图 形交互式编程。图形交互式编程是目前最常用的方法。
3．对于几何形状或加工内容比较简单的零件，数值计算也较简单，程序段不多，采用手工 编程较容易完成。但对于形状复杂的零件，采用自动编程方法编制数控加工程序。
4．工艺规划：一、确定工艺路线；二、分配加工余量；三、确定切削用量；四，选择铣削 速度；五、其它：进刀方式，主轴速度，切削面的参数，刀具的选择。
5．基点：各几何元素间的连接点。如直线与圆弧的切点或交点、圆弧与圆弧的切点或交点
而对于有非圆曲线 （如双曲线、椭圆等 ）组成的平面轮廓零件，必须根据曲线方程的特点以及 允许的逼近误差，用许多小直线段或小圆弧段来逼近其轮廓。这种人为的线段分割，其相 邻线段的交点称为节点。
6．对于非圆曲线轮廓零件，根据轨迹的特点有多种节点计算方法： 1. 等间距法 2. 等误
差法 3. 列表曲线。
7．坐标系及运动方向命名的原则：采用右手笛卡尔坐标系，规定 X、Y、Z 三者的关系及其
正方向符合右手法则，围绕 X、Y、Z 各轴的回转运动 A、 B、 C及其正方向符合右手螺旋法
则。 精品文档
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8．坐标系及运动方向命名
(1) Z 坐标的运动：由传递切削动力的主轴所规定；
(2) X坐标的运动：是水平的，平行于工件的装夹面，是在刀具或工件定位平面内运动的主要 坐标。
(3) Y坐标的运动：＋ Y 的运动方向，根据 X 和 Z 坐标的运动方向，按右手直角笛卡儿坐标系 确定。
(4) 旋转运动 A、B和 C：正向的 A、B和C相应地表示在 X、Y和 Z坐标正方向上按照右旋螺 旋前进的方向。
(5) 主轴旋转运动的方向：主轴的顺时针旋转运动方向，是按照右旋螺旋进入工件的方向。 例如： 精品文档
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9．加工程序：由程序号＋若干个程序段＋结束指令；
1. 程序号：每个程序都以程序号开头，给程序编号以便进行检索。 如%45，其中 %为程序号地址码， 45 为程序编号。
2. 程序段的格式和组成 ：应用字 —地址程序格式： 程序段序号字 功能字、 字 ⋯⋯字 程序段结束符号程序段内数据字数目和长度 （位数 ）都可变 10．一般的数控系统对各类字的允许字长都有规定，如某一数控系统的规定如下： 精品文档
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N4 G1 X ±5.3 Y ±5.3 Z F±54.3.3 S4 T2 M2
N 字最多用不含小数点的 4 位数字，
X字最多能用小数点前 5 位，小数点后 3 位的数字，而且可以带正、负号，其余类推。 数控系统对加工程序中的正号可以省略。
11． (1)顺序号字 N：程序段号。位于程序段开头。
(2) 准备功能字 G：G 功能或 G 指令( Geometric Instructions )。建立机床或控制系统工作 方式的一种命令。它使机床或数控系统建立起某种加工方法。
(3) 尺寸字 X、Y、Z 等：尺寸指令。主要用来指令机床刀具运动到达的坐标位置；
(4) 进给功能字 F：主要用于指定进给速度。
(5) 主轴速度功能字 S( spindle)：指定主轴转速 r/min ，倍率开关调节主轴速度；
(6) 刀具功能字 T (Tools Function) ：主要用来选择刀具， 也可用来选择刀具偏置和补偿。
例如： Tll为 1号刀且用 1号刀补， T10为 1号刀取消刀补。
(7) 辅助功能字 M ：用来指定机床辅助功能及状态的功能。如主轴的起停，冷却液的开 关，刀具更换等。
12． 1.快速点定位指令 G00：刀具以点位控制方式从刀具所在点快速移动到下一个目标 位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。
格式： G00 X Y Z
其中 X、Y、Z 为直线插补的终点坐标。
2.直线插补指令 G01：产生直线或斜线运动。 G01 在运动过程中进行切削加工，因 而必须指定进给速度 F。
格式： G01 X Y Z F 其中 X、 Y、Z 为直线插补的终点坐标。
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G90 G02 X200 Y5O IO J-IOO G90 GO3 X20 Y20 1-40 Jo
θ91 G02 XlOo ∖-l()() IO J-IOO G91 G03 X∙80 YO I∙40
JO
G91 G02 XO YO IO J200
G90 G02 X300 YIOo IoJ200
G90 G03 X250 Y125 1-70511 J-70.711 G91 G03 X29289 Y-70J11 1-70.711 J-70711弧插补指令例 精品文档
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G40－刀具补偿 /刀具偏置注销。使用 G40 指令则 G41、G42 无效。
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、辅助功能 M 指令（ Miscellaneous Function ） 规定主轴的起、停、转向，冷却泵的接通和断开，刀库的起、停等机床辅助动作及 状态的功能。
1. 程序停止指令 M00 、M01 、 M02、 M30
M00 为程序停止（程序暂停，按“程序启动”后继续执行后面的程序） 、 M01 为计划 （任选 ）停止 （与 M00 的作用相同， 但必须在操作面板上的 “任选停止 ”按扭按下才 有效）、 MO2
为程序停止、 M30 为纸带结束，完成了程序段所有指令。现代数控指令中 M02 结束程序，光标停在程序结束处； M30 指令则光标能够自动返回程序开头处，按 “程序启动”就可再次运行程序。
2. 主轴旋转指令 M03, M04, M05
M03 为主轴顺时针方向旋转，开动主轴时按右旋螺纹进入工件方向旋转； M04 为主轴逆时针方向旋转，即开动主轴时按右旋螺纹离开工件方向旋转； M05 主轴停止， 关闭冷却液。
3. 换刀 M06 ：手动或自动换刀指令、也可自动关闭冷却液和主轴。
4. 冷却液控制 M07、M08、 M09：
M07 为 2 号冷却液，用于雾状冷却液开；
M08 为 1 号冷却液，用于液状冷却液开；
M09 为冷却液关，注销 M08， M09 及 M50（3 号冷却液开 ）和 M51（4 号冷却液开 ）
5. 夹紧、松开 M10， M11：分别用于机床滑座、工件、夹具、主轴等的夹紧和松开。
6. 主轴定向停止 M19 ：使主轴停止在预定的角度上。
7. 镜向 M32-M35 ：方便了对称性工件的编程。
M32 为 x轴镜向； M33 为 y轴镜向；
M34 为 z轴镜向； M35 注销 M32, M33, M34 镜向。
13.思考复习题 1．什么叫数控编程？数控编程分为哪几类？（从零件图的分析到制成控制介质的全部 过程，
称为数控编程。 分为手工编程和自动编程， 自动编程包括数控语言编程和图形交互式 编程）