数控技术及应用

数控技术及及应用知识点总结

1、数控技术是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。

2、数控系统是用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体；其核心装置是数控装置。

3、带有自动刀具交换装置的数控机床称为加工中心。

4、在加工中心的基础上，通过增加多工作台自动交换装置及其他相关装置所组成的加工单元为柔性加工单元。

5、在FMC和加工中心的基础上，增加物流系统、工业机器人，以及相关设备，并由中央控制系统进行集中、

统一控制和管理的制造系统称为柔性制造系统。

6、数控机床基本组成包括：输入/输出装置、数控装置、伺服驱动和反馈装置、辅助控制装置、机床本体。

7、数控机床加工程序的编制简称数控编程。就是根据加工零件图样要求的形状、尺寸、精度、材料及其他技术

要求所确定零件加工工艺过程、工艺参数，然后根据编程手册规定的代码和程序格式编写零件加工程序单。

8、零件加工程序输入过程的方式：边读入边加工、一次将零件加工程序全部读入存储器，然后加工时在从存储

器中逐段调出进行加工。

9、脉冲当量：数控装置发出一个进给脉冲所对应的机床坐标轴的位移量。

10、驱动装置包括控制器和执行机构两大部分。

11、辅助控制装置的作用：是根据数控装置输出主轴的转速、转向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、

润滑装置的启停指令，工件和机床部件的松开、加紧，工作台转位等辅助指令所提供的信号，以及机床上检测开

关的状态等信号，经过必要的编译和逻辑运算，经过方法后驱动相应的执行元件，带动机床机械部件、液压、气

动等辅助装置完成指令规定的动作。

12、辅助控制装置由PLC和强电控制回路构成。

13、机床本体由主传动系统、进给传动系统、床身、工作台、辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却

装置等部分组成。

14、插补：在理想轨迹的已知点之间，通过数据点的密化，确定一些中间点的方法。

15、联动轴的数量是衡量数控机床性能的重要技术指标之一。

16、在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置就成为数控加工中心。

数控技术及及应用知识点总结

17、数控机床的分类：

按照加工工艺方法：金属切削类、特种加工类、板料加工类数控机床。

按照运动控制方式：点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床。

按照伺服驱动特点：开环控制、闭环控制（）、半闭环控制数控机床。

18、无位置反馈装置的数控机床称为开环控制数控机床；特点是使用步进电机作为伺服执行元件。

19、半闭环控制数控机床的特点是机床的传动丝杠或伺服电机上装有角位移检测装置，通过它检测丝杠的转角

从而间接检测移动部件的位移。

20、闭环控制数控机床特点：机床移动部件上直线安装直线位移检测装置，检查装置检测最终位移输出量。

21、选用机床应考虑的因素：要保证被加工零件的技术要求，加工出合格产品；要有利于提高生产率；要尽可

能降低生产成本。

22、数控机床的特点：加工精度高；机床的柔性强；自动化程度高，劳动强度低；生产效率高；良好的经济效

益；有利于现代化管理。

23、数控系统性能指标：控制轴数和联动轴数；插补功能；脉冲当量；定位和重复定位精度；行程；主轴转速

和进给速度及其调节范围；机床的数控功能；程序的编辑、管理和控制功能；误差补偿功能；加减速控制功能；

逻辑控制功能；通信方式；故障诊断功能。

24、插补功能是指直线控制和轮廓控制的数控机床所配备的数控装置能够按照什么样的运动规律协调控制多个

坐标轴的运动。

25、脉冲当量越小，数控机床的加工精度越高。

26、定位精度是指刀具实际位置与指令位置的一致程度，用定位误差表示。定位误差是指系统到稳定状态以后

实际位置和指令位置之差。

27、数控系统智能化所体现的内容：P15(1、2、3、4)

28、数控机床机械结构的特点：数控机床多采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统；数控机床机械结构具

有较高的静、动刚度和阻尼精度以及较高的耐磨性，而且热变形小；更多地采用高效传动部件；采用多主轴、多

数控技术及及应用知识点总结

刀架结构；多采取减少热变形的措施。

29、机床的高度分为静刚度和动刚度。

静刚度：是机床在稳定载荷作用下抵抗变形的能力（与系统结构几何参数和材料弹性模量有关）

动刚度：是机床在交变载荷作用下阻止整栋的能力。（与构建阻尼大小有关）

30、提高机床动态刚度的措施：提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振动频率。

31、提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。

32、数控机床对机械结构的基本要求：较高的机床静、动刚度及良好的抗振性；减小机床的热变形；减少运动

件之间的摩擦和消除传动间隙；提高机床的寿命和精度保持性；操作方便安全可靠。

33、滚珠丝杠螺母副的循环方式：外循环、内循环。

34、滚珠丝杠螺母副验算的内容：刚度、临界转速、寿命验算。

35、滚珠丝杠的支撑形式：一端装止推轴承；一端装止推轴承，另一端装向心球轴承；两端装止推轴承；两端

装止推轴承及向心球轴承。

36、滚珠丝杠的制动：超越离合器、电磁摩擦离合器或使用具有制动装置的伺服驱动电机。

37、滚珠丝杠螺母副的轴向间隙：指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动。

38、消除间隙的方法：用锁紧螺母预紧、修磨垫片调间隙、差齿式调整。

39、齿轮传动间隙的消除方法：刚性调整法（偏心轴、轴向垫片、双片斜齿轮垫片调整法）、柔性调整法（轴/

周向压弹簧法）。区别：间隙能否自动补偿。

40、数控机床对导轨的要求：导向精度高、足够的刚度、良好的耐磨性、摩擦特性好、抗震性与结构工艺性好。

41、常用的机床导轨有：塑料滑动导轨（贴塑导轨、注塑导轨）、滚动导轨（滚动导轨块、之心啊滚动导轨）和

静压导轨（开式、闭式静压导轨。）

42、直线滚动导轨主要由导轨块、滑块、滚珠、保持架、端盖组成。

43、开式和闭式静压导轨的区别：开式静压导轨只能承受垂直方向的负载，不能承受颠覆力矩。

44、刀库的作用：储备一定数量的刀具，通过机械手实现与主轴上刀具的交换。

数控技术及及应用知识点总结

45、刀库的种类：直线、圆盘、链式、其他刀库。

46、数控机床换刀的方式：无机械手、机械手换刀。

47、刀具的选择分为顺序选刀和任意选刀（刀具编码、刀座编码和记忆式选刀）

48、分度工作台的功能是将工件转位换面，完成分度运动，和自动换刀装置配合使用，实现工件一次安装能完

成几个面的多种工序。

49、数控回转工作台（开/闭式）的作用：控制转台的回转方向、速度和角度。

50、分度工作台的作用：分度、转位和定位工作。

51、分度工作台分度转位的动作包括：分度前准备；回转分度；工作台下降，齿盘重新啮合，完成定位加紧。

52、数控机床主传动系统是指驱动主轴运动的系统。

53、数控机床主轴的调速方法：有级、无级、分段无级变速。

54、常用卡盘结构：三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、弹簧夹头。

55、主轴准停装置分机械式和电气式。

56、电气式主轴定向停止的特点：不需要机械部件定位，定向时间短，可靠性高，只需要简单的电器顺序控制，

精度和刚度高。

57、电主轴主要由空心转子、带绕组的定子、位置检测器组成。

58、进给系统机械传动结构由传动机构、运动变化机构、导向机构、执行件组成。

59、数控机床对进给传动系统的要求：提高传动精度和刚度、减小各运动零件的惯量、减小运动件的摩擦阻力、

响应速度快、较强的过载能力、稳定性好，寿命长、使用维修方便。

60、滚珠丝杠螺母副的特点：摩擦损失小；摩擦阻力小；丝杠螺母副预紧后，可以完全消除间隙；不能自锁，

有可逆性；制造工艺复杂成本高。

61、数控加工的特点：自动化程度高、效率高、精度高。

62、数控程序编制的内容：分析零件图样、制定数控加工工艺、数学处理、编制程序清单、程序输入数控系统、

程序调试及首件试切。

数控技术及及应用知识点总结

63、对刀的作用：确定工件与机床原点、刀位点三折之间的位置关系。

64、零件图纸的数控工艺分析：确定加工工艺规程；工装的设计和选择；正确选择编程坐标系；选择合理走刀

路线。

65、数控刀具的特点：高强度、高刚性；高精度；高可靠性和耐用度；能快速换刀；具有较完善的工具系统。

66、铣刀按刀片和刀齿安装方式不同分为：整体焊接式、机夹—焊接式、可转位式。

67、数控机床常用的夹具：通用、组合、专用夹具。

68、数控车床夹具有：三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘；数控铣床常用夹具：平口钳、液压平口钳、卡

盘。

69、数控程序由：程序名、程序段（地址字和符号等组成）和程序结束三部分组成。

70、数控机床X/Y/Z轴的确定(P58)

71、机床数控系统包括数控装置和伺服系统。

72、伺服系统之所以能够带动机床按照人们预期的规律运动，是由于数控装置能够向各个坐标系提供相互进给

脉冲。

73、逐点比较法、数字积分法详见(P76-90)

74、计算机数控控制系统

（一）CNC系统的组成及各部分的功用

CNC系统由数控计算机、程序输入/输出装置和机床控制装置三部分组成。

机床控制装置包括位置控制装置和机床状态检测控制装置两部分。

位置控制装置由伺服机构和执行元件组成。

伺服机构包括速度控制和位置控制两部分。

（二）CNC系统中计算机的工作过程

机床数控系统主要是一种位置控制系统。

用于CNC系统的PLC有两种：通用型PLC和内置式（集成式）PLC。

数控技术及及应用知识点总结

（三）插补计算

通常CNC装置的工件加工程序是以工件轮廓轨迹来编程，刀具补偿的作用是把工件轮廓轨迹转换成刀具中

心轨迹。

插补算法主要有脉冲增量插补法和数字增量（数据采样）插补法两种。数字增量插补是用直线逼近被插补

曲线的过程。

数字增量圆弧插补法是在满足精度的要求下，用弦进给代替圆弧进给，即用直线逼近圆弧。

圆弧插补中，对于整圆，其起点和终点相重合，用R编程无法定义，所以只能用圆心坐标编程。

圆弧插补用半径编程时，当圆弧所对应的圆心角大于180º时半径取负值。如G02X20Y20R-10F100；所

加工的一般是180°〈夹角〈360°的圆弧。

圆弧插补指令G03XYR中，X、Y后的值表示圆弧的终点坐标值。

圆弧插补方向（顺时针和逆时针）的规定与不在圆弧平面内的坐标轴有关。

数控机床利用插补功能加工的零件的表面粗糙度要比普通机床加工同样零件表面粗糙度差。

（四）刀具补偿

刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。

刀具半径补偿是一种平面补偿，而不是轴的补偿。数控车床的刀具补偿功能有刀尖半径补偿与刀具位置补偿。

刀具补偿功能包括刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。

G17、G18、G19指令可用来选择刀具半径补偿的平面。

刀尖半径左补偿方向的规定是沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧。

用Φ12的刀具进行轮廓的粗、精加工，要求精加工余量为0.4，则粗加工偏移量为6.4。

（五）控制软件的组成和结构

CNC控制软件的结构主要有前后台型和中断驱动型两种。

72、脉冲发生器有两种类型：增量式和绝对式。是常用的角位移数字式检测元件。

73、光栅位移传感器基于莫尔条纹和光电效应将位移信号转变为电信号。

数控技术及及应用知识点总结

74、精度和分辨率是描述传感器件性能的重要指标。

75、感应同步器可测量直线位移和角位移。根据测量对象的不同，可分为直线感应同步器和圆感应同步器，都

是基于电磁感应现象工作的。

76、直线感应同步器有标准型、窄型、带型以及三重型等不同的尺寸、形状和种类。

77、感应同步器数字检测系统的主要指标有精度、分辨率和跟踪速度。

78、根据工作要求和精度不同，感应同步器的信号处理有鉴相型、鉴幅型、幅-相型等方法

79、旋转变压器是常用于数控机床中角位移的检测，是根据互感原理工作的。