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II.直线控制系统
III.轮廓控制系统
②按伺服系统控制方式分类
I.开环伺服系统
II.闭环伺服系统
III.半闭环伺服系统
8、什么是点位控制系统、直线控制系统、轮廓控制系统P6
I.点位控制系统:
特点是刀具相对于工件的移动过程中,不进行切削加工,只要求从一坐标点到另一坐标点的精确定位。
II.直线控制系统:
刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线,刀具在移动过程中要进行切削加工。
III.轮廓控制系统:
能够同时对两个或两个以上的坐标轴进行连续控制。
9、数控机床的特点P5
I.加工精度高,质量稳定
II.能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工
III.生产效率高
IV.对产品改性设计的适应性强
V.有利于制造技术向综合自动化方向发展
VI.监控功能强
VII.减轻工人劳动强度、改善劳动条件
第二章数控加工程序编制(50-60分)
1、掌握数控编程概念P19
把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能,按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单,再把这一程序单中的内容记录在控制介质上,然后输入到数控机床的数控装置中,从而指挥机床加工零件。
这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程,称为数控程序的编制。
2、掌握数控编程的内容和步骤P19
①数控编程的主要内容:
分析零件图样、确定加工工艺过程、确定走刀轨迹、计算刀位数据、编写零件加工程序、制作控制介质、校对程序及首件试加工。
②数控编程过程:
分析零件图样——工艺处理——数学处理——编写程序单——输入数控系统——程序检验
3、理解数控编程的结构和程序段的格式P23
(1)一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束三部分组成。
(2)程序段格式是指一个程序段中字、字符和数据的书写规则。
目前国内外广泛采用字-地址可变程序段格式。
具体参见PPT三道编程题(30-40分)
4、能够熟练确定数控机床的坐标轴和运动方向P26
参见P26图2-3右手直角笛卡尔坐标系统
5、准备功能指令(G00-G03、G90-G92、G40-G42)和辅助功能指令(M30、M02、M03、M06)P29
G00:
点定位G01:
直线插补
G02:
顺时针方向圆弧插补G03:
逆时针方向圆弧插补
G40:
刀具补偿G41:
刀具左补偿G42:
刀具右补偿
G90:
绝对尺寸G91:
增量尺寸G92:
预置寄存
M30:
纸带结束M02:
程序结束M03:
主轴顺时针方向
M06:
换刀
6、掌握数控车削编程(点位、直线、圆弧、螺纹加工)
参加编程PPT的三道题
7、常用的基本指令PPT
(1)绝对坐标和相对坐标指令(G90,G91)
G90G01X80.0Y150.0F100;
G91G01X-120.0Y90.0F100;
(2)6个工作坐标系皆以机床原点为参考点,分别以各自与机床原点的偏移量表示,使用前需提前输入机床。
(G54,G55,G56,G57,G58,G59)
(3)平面选择指令(G17,G18,G19)
(4)快速定位(G00):
G00X_Y_Z_;
G90G00X40.0Y20.0
(5)直线插补指令(G01):
G01X40.0Y20.0F100;
(6)圆弧插补指令(G02、G03):
G02顺时针插补,G03逆时针插补;
(7)暂停功能(G04):
G04X1.6;
或G04P1600;
例:
N01G91G01Z-7F60;
N02GO4X2;
N03G00Z7;
(8)建立长度补偿格式:
G43/44Z_H_
①G43为长度正向补偿;
G44为长度负向补偿。
②机床通电后,其自然状态为取消长度补偿。
③偏置号为H00~H32或H00~H64。
④H00的偏置量固定为0。
⑤长度补偿仅对Z坐标起作用。
(9)取消长度补偿格式:
G49
(10)刀具半径补偿指令(G41,G42,G40):
G90G41G01X50;
Y40F100D01;
(11)螺纹切削指令(G33):
G33X_Z_P_K_I_;
(X/Z-螺纹终点坐标;
P-导程0.25-100mm;
k-X方向退尾位移;
I-Z方向退尾位移;
)
(12)工件坐标系设定:
G92X200Z150(广数G50X200Z150)。
第三章插补计算原理与刀具半径补偿
1,插补的基本概念,插补的分类P67
①概念:
插补是数据密化的过程。
在对数控系统输入有限坐标点的情况下,计算机根据线段的特征,运用一定的算法自动生成一系列的坐标数据,从而自动的对各坐标轴进行脉冲分配完成整个线段的轨迹运行,使机床加工出所要求的轮廓曲线。
对于轮廓控制系统来说,插补是最重要的计算任务,插补程序的运行时间和计算精度影响着整个CNC系统的性能指标,可以说插补是整个CNC系统控制软件的核心。
②插补分类:
脉冲增量插补、数据采样插补
2,重点掌握逐点比较法直线插补的原理和计算(10-15分)
逐点比较法的基本原理是被控对象在按要求的轨迹运动时,每走一步都要与规定的轨迹进行比较,由此结果决定下一步移动的方向。
利用“直线插补偏差判别式”F=yxe-xye,
当加工点落在直线上时,F=0;
当加工点落在直线上方时,F>0;
当加工点落在直线下方时,F<0
计算:
参见课本P71例3-1,P70图3-4,P73例3-2,P116习题3-1至3-3
3,逐点比较法的四个节拍P70
第一节拍——偏差判别
第二节拍——坐标进给
第三节拍——新偏差计算、第四节拍——终点判别
4,掌握刀具半径补偿的原理以及刀具半径补偿的过程P95
原理:
在轮廓加工中,由于刀具总有一定的半径,刀具中心的运动轨迹并不等于所要加工零件的实际轮廓。
也就是说,数控机床进行轮廓加工时,必须考虑刀具的半径。
在进行外轮廓加工时,刀具中心需要偏移零件的外轮廓面一个半径值。
这种偏移习惯上称为刀具半径补偿。
刀具半径补偿过程:
刀补建立(左刀补G41、右刀补G42)——刀补进行——刀补撤消(G40)
刀具半径补偿仅在指定的二维坐标平面内进行。
而平面是由G代码G17(xy平面)、G18(zx平面)、G19(yz平面)指定的。
刀具半径值则由刀具号H(D)确定。
第四章计算机数控系统
1,掌握CNC系统的组成P118
CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。
2,了解CNC系统的功能和工作过程P119
功能:
(1)控制功能;
(2)准备功能;
(3)插补功能;
(4)进给功能;
(5)主轴功能;
(6)辅助功能;
(7)刀具功能;
(8)补偿功能;
(9)字符、图形显示功能;
(10)自诊断功能;
(11)通信功能;
(12)人机交互图形编程功能。
工作过程:
(1)输入;
(2)译码;
(3)刀具补偿;
(4)进给速度处理;
(5)插补;
(6)位置控制;
(7)I/O处理;
(8)显示。
3,了解CNC系统的硬件结构特点P123
从CNC系统的总体安装结构看,有整体式结构和分体式结构两种。
4,掌握CNC系统的软件结构特点,以及并行处理的方法P128
CNC系统的软件是为完成CNC系统的各项功能而专门设计和编制的,是数控加工系统的一种专用软件,又称系统软件(系统程序)。
结构特点:
(1)CNC系统的多任务性;
(2)并行处理;
(3)实时中断处理。
并行处理方法:
(1)资源分时共享并行处理方法;
(2)资源重叠流水并行处理方法。
5,了解CNC系统的中断类型和常见的软件结构P131
中断类型:
(1)外部中断;
(2)内部定时中断;
(3)硬件故障中断;
(4)程序性中断。
软件结构:
(1)中断型结构模式;
(2)前后台型结构模式。
第六章数控机床的伺服驱动系统(15-20分)
1,掌握伺服驱动系统的概念,伺服系统的基本性能P195
概念:
:
是以数控机床的移动部件(工作台,主轴或刀具等)的位置和速度为控制对象的自动控制系统,也称为随动系统,拖动系统或伺服系统.它接受数控装置的插补信号,将其转换成移动部件的机械运动。
其性能直接影响着数控机床的精度,工作台的移动速度和跟踪精度等技术指标。
伺服系统的组成:
①检测装置:
感应同步器、旋转变压器、光栅、脉冲编码器等。
②驱动电机:
步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机
基本性能:
①高精度,一般定位精度0.01-0.001mm
②良好的稳定性
③动态响应速度快,插补时间在20ms以下
④调速范围宽,低速时能输出大转矩
⑤高性能的电机。
2,步进电机工作原理、理解步距角含义P202
步进电机工作原理实际上是电磁铁的作用原理。
具体参见P203
结论:
①步进电机定子绕组通电状态每改变一次,它的转子转过一个固定的角度,即电机的步距角;
②改变步进电机定子绕组的通电顺序,其转子的旋转方向随之改变;
③步进电机绕组通电状态变化的频率越高,转子的转速越高;
④步距角与定子绕组相数m,转子齿数z,通电方式k有关:
步进电机的进给速度和脉冲频率成正比,角位移和脉冲数有关。
3,掌握提高步进伺服系统精度的措施P212
影响步进伺服系统精度的因素有:
步进电机,丝钢螺母副,但由于受工艺和结构的限制,主要可以通过控制线路来实现。
(1)电路细分:
把步进电机步距角分的在细些,减小脉冲当量;
(2)齿隙补偿(反向间隙补偿):
对实际间隙实测并保存,当工作台换向时,增加输出脉冲进行补偿;
(3)螺距误差补偿:
实测螺距误差分布曲线,在相应位置根据误差分布进行补偿。
4,数控机床控测装置的要求,常见的位置控制装置P213
(1)数控机床对检测装置的要求:
①工作可靠,抗干扰性强;
②能满足精度和速度的要求;
③使用维护方便,适合机床的工作环境;
④成本低。
检测精度:
正负0.001~0.02mm/m;
分辨率:
0.001~0.01mm/m;
速度响应:
1~10m/min,30~90m/min
(2)常见的位置检测装置
感应同步器、光栅、磁尺、旋转变压器、脉冲编码器
编程题:
1、毛坯为Ф16mm的黄铜,T1:
外圆车刀;
T2:
切断刀宽2mm;
工艺参数请自行确定。
(10分)
O0001
N01G92X50Z50;
N02S630M03;
N03T01M06;
N04G90G00X6;
N05G00Z1;
N06G01X10Z-1F50;
N07G01Z-10F50;
N08G01X15Z-15F50;
N09Z-22F50;
N10G00X50;
N11Z50;
N12T02M06;
N13G00Z-22;
N14G00X16;
N15G01X-1F10;
N16G00X50Z50;
N17M30;
2、毛坯为Ф16mm的铝棒,T1:
(15分)
O0002
N01G92X50Z50;
N02S630M03;
N04G90G00X7;
N05G00Z0.5;
N06G01X8Z-0.5F50;
N07G01Z-5F50;
N08G01X10Z-10F50;
N09G01Z-15F50;
N10G03X15Z-17.5Ⅰ0K-2.5F10;
N11G01X15Z-22F50;
N12G00X50;
N13G00Z50;
N14T02M06;
N15G00Z-22;
N16X16;
N17G01X-1F10;
N18G00X50Z50;
N19M30;
3、如图所示轴类零件,若用数控车床加工该零件,毛坯为Ф20mm铝合金棒料,请写出加工路线并编写粗、精加工程序。
T1,外圆车刀;
T2,60度螺纹刀;
T3,宽5mm切断刀。
(自己编的,大家斧正)(15-20分)
O0003
N04G90G00X2;
N06G01X6Z-1F50;
N07G01Z-15F50;
N08G01X4F50;
N09G01Z-20F50;
N10G01X10F50;
N11G01X15Z-25F50;
N12G01Z-28F50;
N13G02X19Z-30Ⅰ2K0F10;
N14G01X19Z-35F50;
N15G00X50;
N16G00Z50;
N17T02M06;
N18G00Z-35;
N19X20;
N20G01X-1F10;
N21G00X50Z50;
N22M30;
预判考题
一、选择题
1、数控机床组成部分包括:
A
A、输入装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈、极限部件
B、输入装置、PLC装置、伺服系统装置、开环控制系统(×
)、极限部件
C、输入装置、CNC装置、多级齿轮装置(×
)、刀库(×
)、位置装置
D、输入装置、光电运动机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮装置(×
2、步进电机脉冲频率决定角速度
3、数控机床可用于开环控制电机的是功率步进电机
4、有一台三相三拍步进电机,转子80齿数,步距角为1.5°
,若三相六拍则为0.75°
5、程序编制是加工(首部试切)是为了D
6、CNC中断类型
7、进给运动消除齿轮间齿侧间隙
8、CNC系统中PLC是可编程控制器
二、判断题
1、执行位移的有步进电机、直流伺服、交流伺服(√)
2、点外控制要控制路径与轨迹(×
3、数控技术是利用数字化信息的一种加工方法(√)
4、数控机床装夹与固定尽量选用专用夹具(×
5、数控机床可根据需要可以改变进给、主轴速度(√)
6、数控适合单品种、大批量(×
7、只有采用CNC系统机床才是数控机床(×
8、闭环控制系统加工精度主要根据控制精度(√)
9、当数控机床编好后立即加工(×
10、绝对编程与相对编程可以在一个程序段(×
11、顺时针加工、逆时针加工基于以Z轴负向看(√)
三、计算
插补计算
四、编程
那三道编程题
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