数控原理--参考答案

数控技术课程核心内容1.CNC机床进给电机和传感器：①交流伺服电机和伺服控制的性能与工作原理。交流伺服电机具有坚固耐用、经济可靠、动态响应好，输出功率大的性能。交流伺服电动机的工作原理与单向异步电动机相似，励磁绕组固定接在电源上，当控制电压为零时，电机无启动转矩，转子不转；在电动机运行时，如果控制电压变为零，电动机立即停转。交流伺服电动机有三种控制方式，它们分别是幅值控制、相位控制和幅相控制。幅值控制：控制电压和励磁电压保持相位差90度，只改变控制电压幅值。相位控制：相位控制时控制电压和励磁电压均为额定电压，通过改变控制电压和励磁电压相位差，实现对伺服电机的控制。幅相控制：对幅值和相位都进行控制，通过改变控制电压的幅值及控制电压与励磁电压相位差控制伺服电机的转速。②编码器的种类和原理，增量式编码器信号A、B、Z根据使用的计数制不同，有二进制编码器、二进制循环码、余三码和二-十进制码等编码器，根据输出信号的形式不同，可分为绝对值式编码器和脉冲增量式编码器；根据内部结构和检测方式可分为接触式、光电式和电磁式三种。编码器可将被测轴的角位转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。当主轴以顺时针方向旋转时，输出脉冲A通道信号位于B通道之前；当主轴逆时针方向旋转时，输出脉冲B通道信号位于A通道之前，从而由此判断主轴是正转还是反转。编码器每旋转一周发出一个脉冲，称之为零位脉冲或标识脉冲，及Z相信号，零位脉冲用于决定零位置或标识位置。2.数控机床导轨和丝杆的主要参数？带有塑料层的滑动导轨具有摩擦系数低，且动、静摩擦系数小；减震性好，具有良好的阻尼性；耐磨性好，有自润滑作用；结构简单、维修方便、成本低等特点。滚动导轨的特点：摩擦系数小，摩擦系数一般在0.0025～0.005之间，动、静摩擦系数基本相同，启动阻力小，不易产生冲击，低速运动稳定性好；定位精度高，运动平稳，微量移动准确；磨损小，精度保持性好，寿命长；但抗震性差，防护要求较高；结构复杂，制造困难，成本高。静压导轨的导轨面之间处于纯液体摩擦状态，不产生磨损，精度保持性好；摩擦系数低，一般为0.005～0.001，低速时不易产生爬行；承载能力大；刚性好，承载油膜有良好的吸震作用，抗震性好；但是结构复杂，需配置一套专门的供油系统，制造成本高。在滚珠丝杠螺母副中，由于在螺母和丝杠的运动面之间填入了滚珠而变成滚动摩擦。因此，滚珠丝杠螺母副的传动要比普通丝杠螺母副灵敏，而且效率也高。丝杠每转动一圈，螺母移动一个导程。3.数控系统的组成部分与类型：①MHI、NCK、PLC的作用？MMI是人机交互界面NCK是数控核心，控制伺服运动PLC控制开关量②闭环、半闭环、开环系统如何理解？闭环系统是指带有位置检测装置，而且检测装置安装在机床刀架或工作台等执行部件上；半闭环系统是指带有位置检测系统，但检测装置安装在伺服电机上或丝杠的端部，通过检测伺服电机或丝杠的角位移间接计算出机床工作台等执行部件的实际位置；开环系统是指没有位置检测反馈装置的数控机床系统。③在NCK模块中Interpreter的任务是什么？Interpreter是将数控程序解释成ASCII码，并存储到内存当中。④综述CNC程序的组成。准备功能G代码G代码按功能类别分为模态代码和非模态代码，模态代码功能一直保持到出现同组其任意代码时才失效，如G17、G18、G19（坐标平面选择指令）绝对坐标G90，增量坐标G91快速点定位指令G00，直线插补指令G01，圆弧插补指令G02（顺时针插补）/G03（逆时针插补）刀具半径补偿指令：左偏置指令G41、右偏置指令G42、刀补取消指令G40工件坐标系设定指令G92辅助功能M代码M00——程序停止；M01——任选（计划）停止；M02——程序结束；M03——主轴正转；M04——主轴反转；M05——主轴停止；M06——换刀指令；M30——程序结束进给功能指令F主轴转速功能指令S刀具功能指令T⑤Interpolator的作用是什么？Interpolator的作用是连续的从内存缓冲区中读取数据，计算每一个时间点上每个轴的位置和速度，并将结果存到FIFO缓冲区的累加控制器中。4.插补原理：①给出DDA直线/圆弧插补算法。算法见图②给出Stairapproximationmethod插补原理和算法。逐点比较法的基本原理是每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，每走一部都要将加工点的瞬时坐标与理论的加工轨迹相比较，判断实际加工点与理论加工轨迹的偏移位置，通过偏差函数计算二者之间的偏差，从而决定下一步的进给方向。②解释数据采样法中，插补周期∆T、插补距离∆L和插补速度V在实际工作中如何处理的，误差与什么因素相关？插补周期必须稍稍大于插补运算时间与完成其他实时任务所需的时间之和，一般取插补周期为采样周期的整数倍，该倍数应等于对插补距离实时精插补时的插补点数；根据公式：插补距离∆L=插补周期∆Tx插补速度V；误差与插补速度V、插补距离∆L的平方成正比。5.数控机床坐标系定义：①机床原点如何定义，机床参考点通常放置在哪里？机床原点由机床制造厂商确定，机床参考点通常是离机床原点最远的极限点。②为什么CNC机床要回参考点（车床）/原点（铣床）？只有刀架返回参考点，才能建立机床坐标系，刀具（或工作台）移动才有基准。③为什么要自定义刀架参考点、刀具参考点？数控机床要通过刀架参考点和刀具参考点来计算刀尖的坐标位置。④数控机床如何利用行程开关与编码器Z信号准确定位参考点的？数控机床的刀架或工作台移动到相应位置后，先触发行程开关，之后通过编码器Z信号，使刀架或工作台停在准确的位置上。