第一章數控工具機的概述
1 工具機數控技術定義：用數位化資訊對工具機運動及其加工過程進行控制的一種方法，簡稱數控（numerical control,nc），由工具機本體、數控系統、外圍技術組成。
2 數控工具機：是乙個裝有程式控制系統的工具機，該系統能夠邏輯地處理具有使用**，或其他符號編碼指令規定的程式。數控工具機普遍採用精密滾珠絲槓和直線滾動導軌副保證快速響應特性。
3數控系統：是一種程式控制系統，它能邏輯的處理輸入到系統中的數控加工程式，控制數控工具機運動並加工出零件。由輸入/輸出裝置、計算機數控裝置（**c ***puter numerical control）、可程式設計控制器plc(programmable logic controller)、主軸伺服驅動裝置、進給伺服驅動裝置以及檢測裝置等組成.。
見書上圖2頁
4數控加工零件的過程：1）零件圖工藝處理2）數學處理3）程式程式設計和程式**4）程式輸入5）解碼6）資料處理7）插補8）伺服控制與加工
5數控工具機的分類：1）按運動控制方式分：點位控制、直線控制、輪廓控制數控工具機。
點位控制：特點是工具機的運動部件只能實現從乙個位置到另乙個位置的精確定位，從乙個位置到另乙個位置的移動軌跡沒有嚴格要求，不進行切削加工。如數控鑽床等。
直線控制數控工具機的特點是工具機的運動部件不僅要實現從乙個位置到另乙個位置的精確定位，而且要求工具機工作台或刀具以給定的進給速度，沿平行於座標軸的方向或與座標軸成45度的方向進行直線移動和切削加工。 輪廓控制數控工具機的特點是工具機的運動部件能夠實現兩個或兩個以上的座標軸的聯動控制，使刀具與工件間的相對運動符合工件輪廓要求，如數控銑床、車床。分為兩軸、兩軸半、三軸、四軸、五軸聯動，兩軸可實現直線、圓弧、曲線的軌跡控制。
兩軸半可實現簡單的曲面的軌跡控制。三軸可實現曲面的軌跡控制。2）按伺服系統型別分類：
開環控制（沒有位置檢測裝置的數控工具機）、閉環控制（帶有位置檢測裝置，安裝在工具機刀架或工作台等執行部件上，用以隨時檢測執行部件的實際位置）、半閉環控制（也有位置檢測裝置，但安裝在伺服電機或絲槓的端部，通過角位移間接計算出工具機工作台等執行部件的實際位置，然後與指令位置進行比較，進行差值控制）。3）按工藝方法分類：金屬切削數控工具機（車床、銑床、鑽床、磨床等）、金屬成形數控工具機（擠、衝、壓、拉）、特種加工數控工具機。
6數控技術的發展趨勢：1）高速度、高精度方向（電主軸和直線電機）2）向柔性化、功能整合化方向發展3）智慧型化4）高可靠性5）標準化7）驅動併聯化
第二章數控加工程式編制基礎
1分為兩大類：手工程式設計和自動程式設計。手工程式設計包括零件圖紙分析、工藝處理、數學處理、程式編制等。
自動程式設計分為語言式程式設計、圖形互動式程式設計、語音程式設計等，其中圖形互動式程式設計是目前最常用的方法。
2座標軸的命名及方向：直線運動的座標軸採用右手笛卡爾座標系，旋轉運動的座標軸用右手螺旋定則確定。
3數控工具機座標軸的確定方法：x軸平行於工件裝夾面且與z軸垂直，通常呈水平方向，對於刀具旋轉類工具機，如果z軸是垂直的，則面對刀具主軸向立柱方向看，x軸的正方向為向右方向。如果z軸是水平的，則從刀具主軸後端向工件看，x軸的正反向為向右方向。
4工具機參考點：廠家設定的固定點，一般為各座標軸的正極限位置，通過工具機正確回參考點，才能確定工具機的原點位置，從而正確建立工具機座標系。
5加工程式結構格式：n_g_x_y_z_…f_s_t_m_；n程式段號字；g準備功能字，f進給功能字，s主軸轉速，t刀具，m輔助功能字。
6常用指令：1）g**分為模態**和非模態**。2）圓弧插補：
絕對座標程式設計時，xyz為圓弧終點在工件座標系中的座標值；增量座標程式設計時，xyz為終點相對於起點的增量值；無論是絕對還是增量，ijk都為圓心座標相對於圓弧起點的增量值。格式：g02/g03x_y_z_i_j_k_f_;或x_y_z_r_f；圓弧所對的圓心角a>180，—r。
3）刀具補償指令：刀具半徑補償g00/g01 g41/42 x_y_d(h)_f；刀具長度補償：g43/g44(正負)，取消g49/g40，格式：
g00/g01 g43/g44 z_h_f_;補償量可以是要求深度與實際深度的差值
刀具補償功能的優點：簡化程式設計工作量、實現粗精加工、實現內外型麵的加工。4）工件座標系設定指令：
g92；5）暫停指令:g04 p/x(u)；p後面的數字為整數，單位為ms p3000表示暫停3s，g04 x3.2表示暫停3.
2s。7數控加工工藝的特點：1）工序內容具體2）工序內容複雜3）工序集中
8工序的安排：除了遵循基準先行、先粗後精、先面後孔、先主後次，還應該遵守1）先進行內形內腔的加工，後進行外形加工工序2）有相同裝夾方式或用同一把刀具加工的工序最好一起進行，以減少定位i，節省換刀時間3）同一次裝夾中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序
9夾具：只需要具備定位和夾緊兩種功能就行。
10刀具的選擇要求：滿足調整方便、剛性好、精度高、耐用度高。
11對刀點與換刀點的確定：對刀點是工具相對工件運動的起點，選擇原則：1）盡量選在零件的設計基準或工藝基準上2）便於對刀、觀察和檢測3）簡化座標值計算；刀位點：
表徵刀具特徵的點，刀具對刀時，刀位點與對刀點重合。球頭銑刀的刀位點為球心。
12幾種加工例項：1）凹槽的三種走刀路線：行切法和環切法。
實際生產中，先採用行切法加工，最後環切一刀光整輪廓表面能獲得較好效果。2)對點位控制的工具機而言，要求定位過程盡量快，這類工具機應按最短空行程來安排走刀路線。3）對於多框複雜薄壁件，應採用層優先而不能採用深度優先的方法，以減少薄壁件的加工變形。
4）車螺紋：在z方向應使車刀刀位點離待加工面有一定的引入距離，退刀時有一定的引出距離。
13高速加工：切削速度很高，超過普通切削5-10倍；工具機主轉速很高，一般在10000轉以上，最高達到150000r/min；進給速度很高，15m/min以上，最高90；
14數學處理：用直線段逼近非圓曲線時計算節點：等間距法、等步長法、等誤差法。
1）等步長法步驟：求出最小曲率半徑rmin；計算允許步長l；計算節點座標2）等誤差法：以起點為圓心，允為半徑做圓；求圓與曲線的公切線的斜率；求過起點與已知直線平行的直線；與曲線聯立求的節點座標。
第三章第四章計算機數控裝置（由硬體和軟體組成）
1**c裝置通過資料輸入、資料儲存、解碼處理、插補計算和資訊的輸出，控制數控工具機的執行部件運動，實現零件的加工。
2 單微處理器結構：整個數控裝置只有乙個微處理器，對儲存、插補運算、輸入輸出控制、crt顯示等功能進行集中控制和分時處理。見書141的圖4-1。
1）微處理器：由運算器和控制器組成，目前有8位、16、32、64位的微處理器。2）匯流排：
一般分為資料匯流排、位址匯流排和控制匯流排。只有資料匯流排採用雙方向線。3)儲存器：
包括唯讀儲存器（rom）和隨機儲存器（ram），rom一般採用可擦除的唯讀儲存器（eprom）,ram中的內容可以隨時被cpu讀或寫，斷電後，ram中的資訊會消失，如果需要斷電後保留資訊，一般需採用後備電池。4)輸入/輸出介面：一般在介面電路中採用光電耦合器或繼電器將**c裝置和工具機之間的訊號進行電氣隔離，防止干擾訊號引起誤動作。
5）位置控制器：數控工具機的主運動包括主軸轉動和各座標軸的進給運動。6）mdi/crt介面：
mdi介面是通過操作面板上的鍵盤，手動輸入資料的介面。crt介面是在**c軟體配合下，將字元和圖形顯示在顯示器上。7）可程式設計控制器：
plc用來實現各種開關量（s、m、t）的控制，如主軸正轉、反轉，換刀，切削液開關。8）通訊介面：一般採用rs232c和rs422/485串列埠。
3多微處理器結構：數控裝置中有兩個或以上的微處理器，功能和單微處理器結構的一樣，不過多微處理器結構採用模組化技術，將每個功能進行模組化。一般包括管理模組、**c插補模組、位置控制模組、儲存器模組、自動程式設計模組、操作面板顯示模組、主軸控制模組以及plc功能模組。
並不是每個模組都有乙個微處理器，把帶有cpu的稱為主模組，不帶的稱為從模組（各種ram和rom模組、i/o等），在結構上分為共享匯流排型和共享儲存器型。
4共享匯流排結構：只有主模組有權控制使用系統匯流排，但由於主模組不止乙個，多個主模組可能會同時請求使用匯流排，而某一時刻只能由乙個主模組占有匯流排，為此，系統有匯流排仲裁電路，由優先順序高的主模組優先使用匯流排。特點：
容易引起衝突，使資料傳輸效率降低，匯流排一旦出現故障，會影響整個**c裝置的效能。系統配置靈活、容易實現。
5共享儲存器結構：所有主模組共享儲存器，各個主模組都有權控制使用儲存器，即使多個主模組同時請求使用儲存器，只要儲存器容量有空閒，一般不會發生衝突，所有引起衝突的可能性小，資料傳輸效率高，結構也不複雜。
6開放式數控系統：以工業pc機為基礎的開放式數控系統，很容易實現多軸、多通道控制，利用windows工作平台，實現三維實體圖形顯示和自動程式設計相當容易。可以實現數控系統三個不同層次上的開放：
1）**c系統的開放2）使用者操作介面的開放3）**c核心的深層次開放
7軟體結構：包括管理軟體和控制軟體。管理軟體主要包括資料輸入、i/o處理、通訊、診斷和顯示等功能。
控制軟體包括速度控制、插補和位置控制及開關量控制、負責解碼、刀具補償功能。具體見146頁的圖。軟體結構有：
多工並行處理（資源共享和時間重疊兩種方法）、前後臺軟體結構、中斷型軟體結構、開放式數控軟體結構。
8可程式設計控制器可完成如下功能1）m s t 功能2）工具機外部開關量訊號控制功能、輸出訊號控制功能、伺服控制功能、報警處理功能、其他介質輸入裝置互聯控制。
9典型的**c系統：日本的fanuc公司和德國的siemens公司。其中fanuc特點：
1）高可靠性的powermate 0 系列。2)普及型**c 0-d 系列3）全功能型的 0-c系列4）高價效比的0i系列：整體軟體功能包，高速、高精度加工，並具有網路功能5）具有網路功能的超小型、超薄型**c16i/18i/2li系列。
sinumerik 840d數控系統效能：採用三cpu結構:人機通訊cpu、數字控制cpu、可程式設計邏輯控制器cpu。
具有以下特點：數位化驅動、軸控規模大、可以實現5軸聯動、作業系統視窗化、軟體內容豐富功能強大、具有遠端診斷功能、保護功能健全、硬體高度整合化、模組化設計、內裝大容量的plc、pc化。
第五章數控工具機的控制原理
1脈衝當量或最小解析度：在數控工具機中，刀具或工件能夠移動的最小位移量。
數控技術知識點總結
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數控技術及應用知識點總結
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