数控原理复习提纲.docx
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1、第一章、数控系统概述一、 数字控制技术1、 数控技术,简称数控Numerical Control ,NC,是利用数字化信息对机械运动及加工过程进展的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进展控制,因此,也可以称为计算机数控Computerize Numerical Control ,CNC2、 采用数控技术进展控制的机床称为数控机床NC机床3、 分布式数控DNC、柔性加工单元FMC、柔性制造系统FMS、计算机集成制造系统CIMS4、 带有自动刀具交换制造Automatic Tool Changer ,ATC的数控机床称加工中心Machine Center ,MC5、 柔性加工单元简称FMC定义?
2、6、 柔性制造系统简称FMS7、 计算机集成制造系统CIMS8、 手动编程 定义?9、 自动编程 定义?二 、数控系统及计算机数控系统CNC系统数控装置的组成伺服驱动驱动装置承受来自数控装置的指令信息,经功率放大后,严格按照指令信息的要求驱动机床的位移部件,以加工出符合图样要求的零件5、数控系统的分类及各自的特点重点内容需要整理得更具体一些1、按控制运动方式分类:点位控制数控系统、点位直线控制数控系统和轮廓控制数控系统2、按伺服控制数控系统:开环控制数控系统、闭环控制数控系统、半闭环控制数控系统 各类系统的工作原理三、CNC系统的特点和功能G00快速点定位G01直线插补G02顺时针圆弧插补G0
3、3逆时针圆弧插补G04延迟暂停G40刀具半径补偿取消G41刀尖圆弧半径左补偿G42刀尖圆弧半径右补偿G43刀具长度正补偿G44刀具长度负补偿G49取消刀具长度补偿4、1数控指令字的作用 2数控机床的坐标轴和方向的规定第二章、数控系统的插补及刀具补偿原理一、概述1、插补的定义:插补是指在轮廓控制系统中,根据给定的进给速度F和轮廓线形G01/G02/G03等的要求,在数据点之间插入中间点的方法。2、基准脉冲插补和数据采样插补分别适用于什么场合? 3、数据采样插补的工作过程:粗插补:它是在给定的起点和终点的曲线之间插入假设干个点,即用假设干条微小的直线逼近给定曲线,每一条直线段的长度L都相等,且及给
4、定进给速度有关精插补:它是在粗插补算出的每一微小直线段的根底上在做“数据点的密化工作。二、逐点比拟法插补四象限直线插补和第一象限逆圆弧插补三、数字积分插补法 1、第一象限直线插补算法及实现过程 2、圆弧插补和直线插补之间有何区别?三、刀具补偿原理1、刀具补偿大致分两种:刀具长度补偿,刀具半径补偿。2、刀具长度补偿指令:G43刀具长度正补偿、G44刀具长度负补偿、G49取消刀具长度补偿3、刀具半径补偿的定义4、刀具半径补偿的意义4、刀具补偿功能还可以满足加工工艺灯其他一些要求,可以通过逐次改变刀具半径补偿值大小的方法,调整每次进给量,以到达利用同一程序实现粗、精加工循环。7、C功能定义:在计算本
5、程序段轨迹后,提前将下一段程序读入,然后根据他们之间转接的具体情况,在对本段程序的轨迹作适当修改,得到本段正确的加工轨迹,这就是C功能刀具补偿。 C功能刀具半径补偿能自动处理量程序段刀具中心轨迹的转接,可完全按照工件轮廓来编程,因此现代CNC数控机床几乎都采用C功能刀具半径补偿。8、刀具半径补偿指令:G40刀具半径补偿取消、G41刀尖圆弧半径左补偿、G42刀尖圆弧半径右补偿9、刀具半径补偿使用步骤:在使用G41、G42进展半径补偿是采用以下步骤1、设置刀具半径补偿值:程序启动前,在刀具补偿参数区内设置补偿值2、刀补的建立3、刀补进展4、刀补取消10、C功能刀具半径补偿有以下几种转接过渡方式11
6、80360,缩短型290180,伸长型3090,插入型 矢量夹角?第三章、数控系统的软硬件及相关技术一、数控系统的组成和作用1、操作面板、 三大区域:显示器、NC键盘区和机床控制面板MCP区2、输入输出装置、 输入装置的作用是将程序载体的数控代码变成相应的数字信号,传送并存入数控装置内。输出装置的作用是显示加工过程中必要的信息,如坐标值,报警信号等。3、计算机数控装置CNC装置、 CNC装置是计算机数控系统的核心,它包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路及及CNC系统其它组成局部的接口机相应看着软件。4、伺服单元、 伺服单元分为主轴伺服和进给伺服,分别用来看着主轴电动机和进给电动机
7、。伺服单元接收来自CNC主轴的进给指令,这些指令经变换和放大后通过驱动装置转变成执行部件进给的速度,方向和位移。伺服单元系统可分为开环系统、半闭环系统和闭环系统。5、驱动装置、 驱动装置是将伺服单元的输出变为机械运动,6、可编程逻辑控制器PLC 可编程逻辑控制器PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。二、CNC对零件程序的处理过程三、数控系统硬件构成及作用1、计算机局部2、电源局部3、面板接口和显示接口4、开关量I/O接口5、内装型PLC局部6、伺服输出和位置反响接口7、主轴控制接口8、外围设备接口单微处理器构造图五、共享总线构造图六、CNC系统软件框图七、并行处理的定义
8、? 可分为哪三种方法?分别有何特点? 目前CNC系统的硬件构造中,广泛使用的是什么并行处理技术?在CNC系统的软件中,主要采用“资源分时共享和“资源重叠的流水处理方法。八、实时中断处理的中断类型主要可分为:1、外部中断: 主要有纸带光电阅读及读孔中断,外部监控中断和键盘输入中断。2、内部定时中断:主要有插补周期定时中断和位置采样定时中断。 3、硬件故障中断:指由各种硬件故障检测装置发生的中断,如存储出错,定时出错及插补周期超时等。4、程序性中断: 指程序中出现的各种异常情况的报警中断,如溢出,除零等。八、前后台型软件构造概念及作用前台程序为实时中断程序,承当了几乎全部实时功能,这种功能都及机床
9、动作直接相关,如位置控制、插补计算、辅助功能处理和机床监控等。后台程序主要用来完成准备工作和管理工作,包括输入、译码、插补准备及管理等,通常称为背景程序。九、CNC系统的控制软件工作过程1、输入2、译码经过输入系统的工作,将数据段送人零件程序将输入的零件程序数据段翻译本钱系统能识别的语言3、预计算4、插补计算5、输出输出程序的功能:1、进展伺服控制2、档进给脉冲改变方向时,要进展反向间隙补偿处理3、进展丝杠螺距补偿4、M,S,T等辅助功能的输出6、管理及诊断软件十、光电耦合器:是一种以光的形式传递信号的器件,器输入端为一发光二极管,输出端为光敏器件十一、光电耦合器的两个作用1、 隔离作用:它将
10、输入端及输出端两局部电路的地线分开,各自使用一套电源供电,信息通过 光电转换单项传递2、 进展电平转换:隔离电路通过观点耦合器能很方便地将系统的输出信号变成12V的信号。十二、串行通信的通信方式及定义1、 单工通信2、半双工通信3、全双工通信十三、现场生产总线是一种串行通信链图,它在现代制造系统中适用于设备控制层和执行层之间及设备控制层和单元层之间的数据通信。第四章、数控机床伺服驱动系统伺服驱动系统其作用:接收数控系统发出的进给指令和位移指令信号,由伺服驱动电路作一定的转换盒放大,经伺服驱动装置和机械传动机构,驱动机床的工作台,主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。五、伺服系统分类:按调节
11、理论常分为开环、半闭环、闭环、混和闭环。1、开环系统的定义和特点开环这种系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电动机、电液脉冲电动机等。由数控系统送出的进给指令脉冲,经驱动电路控制和功率放大后,使步进电动机转动,通过齿轮副及滚珠丝杠螺母副驱动执行部件,这种系统不需要对实际位移和速度进展测量,更无须将测得的实际位移和速度反响到系统的输入端及输入的指令位移和速度进展比拟。其特点:开环进给系统构造简单,调试、维修、使用方便、工作可靠,本钱低廉。六、半闭环和闭环系统的组成和区别1、半闭环伺服机构有比拟线路、伺服放大线路、伺服电动机、速度检测器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服电动机的端部,
12、利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。2、闭环伺服机构的工作原理和组成及半闭环伺服机构一样,只是位置检测器安装在工作台上,可直接测出工作台的实际位置,故反响精度高于半闭环控制,但掌握调试的难度较大,常用于高精度和大型数控机床。3、其最主要的区别在于安装执行部件或其他元件的位置检测装置,将执行部件的实际位移量转换成电脉冲后,反响到输入端并及输入位置指令信号进展比拟,将两者的差值放大和变换,控制伺服驱动装置,驱动执行部件一给定的速度向着消除偏差的方向运动,直到指令位置及反响的实际位置的差值为零为止。七、数字伺服系统根据数字化程度可分为:1、全硬件伺服系统,属于数字模拟混合构造,闭环控制调节主要靠
13、偏差计数器完成。2、半软件伺服系统,位置控制由微机软件实现,速度环,电流环采用模拟方式3、软件伺服系统,系统的位置速度控制均由微机软件实现,电流环采用模拟形式4、全数字伺服系统,系统的所有调节,控制全部由软件完成,最后直接输出逻辑电平型的PWN信号驱动功率晶体管放大器对电动机进展控制。八、进给伺服系统根本要求1、调速范围要宽调速范围r n是指进给电动机提供的最低转速n min和最高转速n max之比,即r n=n max/n min九、步进电动机的定义和分类1、步进电动机又称脉冲电动机的,是数字控制系统中一种执行元件,是一种将电脉冲转化为相应的角位移或直接位移的执行机构。十、三相反响式步进电动
14、机工作原理三相反响式步进电动机工作原理相似于电磁铁作用的原理。档某相绕组通电时,定子产生磁场,并及转子形成磁路,如果这时定子及转子没有对齐,那么由于磁力图走磁阻最小的线路,而带动转子转动,使定子及转子齿对齐,从而实现转动一个角度。了解掌握“三相单三拍P87十一、对功率放大驱动电路的核心要求方式1、 改善绕组电流波形的上升沿和下降沿,使电流波接近矩形2、 保证步进电动机的运行平稳性3、 驱动电路的功耗低,效率高4、 开关管静止时设有电流释放回路,以减少绕组两端产生的反电动势。十二、减小步进电动机的步距角有何重要意义1、 步距角越小,那么启动频率、工作效率越高。2、 振动的极限振幅是一个步距角,距
15、角小,振动也小,减小步进电动机的步距角可以解决低频 振荡高频失步的现象3、 使电动机运行平稳 熟练掌握步距角计算P89十三、步进电动机驱动器主要包括环形分配器和功率放大器两局部1、环形分配器又称脉冲分配器:它其实就是一循环计数器,由于步进电动机有正反转的要求,所以分配器的输出不光是周期性的,也是可逆的。2、其主要功能是接收来自于控制器的脉冲信号,并按步进电动机状态转换表要求的状态顺序产生各项导通和截止的信号,并将此信号送给功率放大器。3、在步进电机的实际应用中,脉冲分配器有哪些实现方法?十四、步进电动机的速度控制的常用方法:1、延时方法2、定时器方法 具体原理? 十五、典型的位置伺服制系统框图
16、? 补充:励磁控制法? 电枢电压控制法?十六、绝大多数直流电动机采用开关驱动控制方式 定义? t 1 Us +0 t 1U= - = -Us =Us t 1+t 2 T十七、开关驱动方式是使用半导体功率器件工作在开关状态,通过脉冲调制PWM来控制电动机点枢电压,实现调速。十八、PWM调速原理:由式4-4 可知,当电源电压Us恒定不变的情况下,电枢的端电压的平均值U取决于占空比的大小改变值就可以改变端电压的平均值,从而到达调速的目的。十九、占空比:=t1/T,占空比表示在一个周期T里,开关管导通的时间长短及周期的比值。的变化范围01。 二十、改变占空比的三种的方法:1、 定宽调频法:这种方法是t
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