机床数控技术课后答案胡占齐版.docx

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机床数控技术课后答案胡占齐版

          第1章

1．数控（NC）和计算机数控（CNC）的联系和区别是什么？

答：

数字控制（NC）简称数控，是指用数字化信号对控制对象进行控制的方法也称数控技术。

我们把以计算机系统作为数控装置构成的数控系统称为计算机数控系统（CNC）。

CNC系统的数字处理功能主要由软件实现，因而十分灵活，并可以处理数字逻辑电路难以处理的复杂信息，使数控系统的功能大大提高。

2．数控机床由哪几部分组成，各组成部分的功能是什么？

答：

（1）程序介质：

用于记载机床加工零件的全部信息。

（2）数控装置：

控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。

 （3）伺服系统：

是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。

 （4）机床主体（主机）：

包括机床的主运动、进给运动部件。

执行部件和基础部件。

3．简述闭环数控系统的控制原理，它与开环数控系统有什么区别？

答：

控制原理：

闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测，将检测量到的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。

区别：

闭环控制系统有反馈装置，而开环没有。

4．选择数控机床的时候应该考虑哪几方面的问题？

答：

（1）机床的类别（车、铣、加工中心等）、规格（行程范围）、性能（加工材料）。

（2）数控机床的主轴功率、扭矩、转速范围，刀具以及刀具系统的配置情况。

（3）数控机床的定位精度和重复定位精度。

（4）零件的定位基准和装夹方式。

（5）机床坐标系和坐标轴的联动情况。

（6）控制系统的刀具参数设置，包括机床的对刀、刀具补偿以及ATC等相关的功能。

5．数控技术的发展趋势表现在哪几个方面？

答：

高速高精度、智能化、开放式数控系统、网络数控技术、提高数控系统的可靠性、实现数控装备的复合化、CAD/CAM/CNC一体化，实现数字化制造。

6．数控技术在制造自动化系统中的地位和作用？

答：

数控技术和制造自动化技术是密不可分的。

7．开放式数控系统基本概念。

答：

开放式数控系统是软硬件实现模块化、可重构、可扩充的自动化制造系统。

                第2章

1、数控编程过程中要做哪些工作？

答：

1．确定加工方案:

选择能够实现该方案的适当的机床、刀具、夹具和装夹方法。

  2.  工艺处理:

工艺处理包括选择对刀点，确定加工路线和切削用量。

3.数学处理:

根据图纸数据求出编程所需的数据（每一程序段的终点坐标）。

4.编写程序清单

5.制备介质和程序检验

2、什么是机器坐标系、编程坐标系，各有什么用途？

答：

机器坐标系：

为了使编出的程序在不同厂家生产的同类机床上有互换性，必须统一规定数控机床的坐标方向。

 右手坐标系，X,Y,Z,A,B,C；X’,Y’,Z’,A’,B’,C’

 Z为平行与机床主轴，离开工件为正；

 X为水平，平行工件装夹面，平行主切削方向；

编程坐标系：

编程时一般选择工件上的某一点为程序的原点（0），并以这点作为坐标系的原点，建立的新坐标系。

3、卧式车床CA6140和带立铣头的铣床X62W的机器坐标系是如何设定的？

答：

4、怎样设定编程坐标系？

答：

编程时一般选择工件上的某一点为程序的原点（0），并以这点作为坐标系的原点，建立的新坐标系。

5、什么是绝对坐标和增量坐标？

答：

绝对坐标是以当前坐标系的原点为基准的坐标值，而增量坐标是以上一个程序终点为基准的坐标值。

6、直线和圆弧插补指令的意义和用法。

答：

直线插补指令G01，该指令用于产生直线运动，命令刀具以程序指定的进给速度，从当前位置开始，沿直线轨迹移动到目标位置。

使用方法GX-Y-F-.

 圆弧插补指令G02、G03，该指令命令刀具在指定坐标平面内，以程序指定的进给速度，沿圆弧轨迹进给到终点位置。

G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。

使用方法：

G02（G03）X-Y-I-J-F-.

7、刀补指令有哪几种，其含义是什么？

答：

刀具半径补偿指令G40、G41、G42：

编程时，不需要计算刀具中心的轨迹，只需要按零件轮廓编程，在程序中加入刀具半径补偿指令，并在控制面板上利用刀具拨码盘或键盘输入刀具半径值，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并控制刀具，按照刀具中心轨迹运动。

刀具磨损或重磨后，半径变小，只需输入改变后的刀具半径，而不必修改加工程序。

G41表示左刀补，G42表示右刀补，G40表示撤销刀补功能。

 刀具长度补偿指令G43、G44:

用于补偿刀具长度的变化，具体的补偿方法是在程序执行过程中，在刀具轴线方向加上或减去一个补偿值。

8、固定循环编程有何意义？

答：

简化编程工作。

P33

9、编写图2-61所示零件的钻孔加工数控加工程序。

答：

N010G92X0Y0Z0

N020G91G00X366.0Y-312.0

N030 G43Z-410.0T11

N040S600M03M07

N050G01Z-24.0F10000

N060G00Z32.0

N070G00X32.0Y-14.0

N080G01Z-32.0

N090G00Z32.0

N100G00X16.0Y14.0

N110G01Z-32.0

N120G00Z32.0

N130G00X-16.0Y14.0

N140G01Z-32.0

N150G00Z32.0

N160G90 G00X0Y0Z0MO5T11M09

N170G91G00X366.0Y-298.0 S600M03T22M07

N180G00Z-410.0F1000

N190G01Z-24.0

N200G00Z24.0

N210G00Y-28.0

N220G01Z-24.0

N230G00Z32.0

N240G00X48.0

N250G01Z-32.0

N260G00Z32.0

N270G00X-16.0Y14.0

N280G01Z-32.0

N290G00Z32.0

N300G00X16.0Y14.0

N310G01Z-32.0

N320G00Z32.0

N330G90G00X0Y0Z0T20

N340M05M09

N350M02

10、编写图2-52所示零件的车削加工数控加工程序。

答：

（1）N010G92X-40.0Z10.0

  N020G91G00Z-9.8S630M03T11M08

  N030G01X40.0Z-0.2F0.15

  N040G00X-30.0

  N050G18G03X-20.0Y-20.0K-20.0

  N060G90G00X-30.0Z0.2T10

  N070M05M02

（2）N010G92X-30.0Z10.2

 N020G90G00X-31.0Z10.0S630M03T11M08

 N030G91G01X31.0F0.15

 N040G00X30.0

 N050G01Z-10.0

 N060G18G02U10.0W10.0I-10.0

 N070G90G00X-30.0Z10.2T10

 N080M05M02

（3）NO10G92Z0.2S630M03T11M08

 N020G91G18G03X-22.5Z-35.9F0.15

 N030G90G00Z10.0T10

 N040M05M02

11、编写图2-63所示零件的轮廓铣削加工数控加工程序。

答：

（1）N010G92X0Y0Z0

 N020G90G00X85.2Y10.0S440M03T06H03

N030G91G01Y-20.0F100

N040G17G02X-30Y-30I-30.0

N050G01X-110.0

N060  Y80.0

N070  X110.0

N080G17G03X30.0Y-30.0I30.0

N090G90G00G40X80.0Y20.0

N100M05M09

N110M02

（2）N010G92X0Y0Z0

 N020G90G00Y-0.2S440M03T06H03

 N030G91G01X300.0F100

 N040G17G02X200.0I100.0

 N050G01X300.0

 N060  Y300.0

 N070G17G03X-800.0I-400

 N080G01Y-300.0

 N090G90G00G40X-10.0Y-10.0

 N100M05M09

 N110M02

12、车削加工零件编程有哪些特点？

答：

坐标的取法及坐标指令、刀具补偿、车削固定循环功能。

13、数控语言编程的基本过程。

答：

第一阶段：

编写零件源程序—用指定的数控语言描述工件的形状尺寸、加工中刀具与工件的相对运动、切削用量，冷却条件以及其它工艺参数。

第二阶段：

包括译码和数学处理两个过程—第二阶段的作用是对零件源程序进行分析处理生成刀位数据。

第三阶段：

后处理—生成能被具体的数控机床接受的数控代码。

14、APT语言怎样确定刀具的位置？

答：

P51

15、自动编程系统中后处理的意义和做法。

答：

P53

16、数控编程过程中的加工仿真有何意义？

仿真过程中主要解决哪些问题？

略

                第3章

1.试述CNC装置是的工作过程。

答：

1）输入：

  输入内容——零件程序、控制参数和补偿数据。

  输入方式——穿孔纸带阅读输入、磁盘输入、光盘输入、手健盘输入，通讯接口输入及连接上级计算机的DNC接口输入

2）译码：

以一个程序段为单位，根据一定的语法规则解释、翻译成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区内。

3）数据处理：

包括刀具补偿，速度计算以及辅助功能的处理等。

4）插补：

插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据点的密化工作”。

5）位置控制：

在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给伺服电机。

6）I/O处理：

处理CNC装置与机床之间的强电信号输入、输出和控制。

7）显示：

零件程序、参数、刀具位置、机床状态等。

8）诊断：

检查一切不正常的程序、操作和其他错误状态。

2.何谓插补？

答：

插补的任务是通过插补计算程序在一条曲线的已知起点和终点之间进行“数据点的密化工作”。

3.基准脉冲插补中，已知插补运算的时间为80

s，当系统脉冲当量为0.01mm/脉冲，求最高进给速度。

解：

V=0.01×60×

/（80×

）=0.75m/min

4.目前应用的插补方法分为哪几类？

各有何特点？

答：

（1）基准脉冲插补:

基准脉冲插补又称脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。

把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。

  *常用方法：

逐点比较法；数字积分法

（2）数据采样插补:

数据采样插补又称时间增量插补，这类算法插补结果输出的不是脉冲，而是标准二进制数。

根据程编进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段，然后将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐标轴的进给。

  *常用方法：

直线函数法；扩展DDA数据采样法

5.用逐点比较法加工第一象限直线，起点O（0，0），终点C（5，3），写出插补过程，并绘出插补轨迹。

解：

∑=5+3=8

序号 偏差判别   坐标进给     偏差计算       终点判别

起点                    F0=0        ∑=8 

1    F0=0      +X     F1=F0-Y1=-3        7

2    F1<0      +Y     F2=F1+X1=2         6

3    F2>0      +X     F3=F2-Y1=-1         5

4    F3<0      +Y     F4=F3+X1=4         4

5    F4>0      +X     F5=F4-Y1=1         3

6    F5>0      +X     F6=F5-Y1=-2         2

7    F6<0      +Y     F7=F6+X1=3         1

8    F7>0      +X     F8=F7-Y1=0         0

 图略

6.加工圆心在坐标原点，半径为5的一段逆圆弧CD，起点C（-4，3），终点D（4，3），试用逐点比较法进行圆弧插补，写出插补过程，并绘出插补轨迹。

解：

∑=28

序号 偏差判别  坐标进给    偏差计算      坐标计算   终点判别

起点                 F0=0      X0=-4Y0=3   ∑=28 

1    F0=0     -Y     F1=F0-2Y0+1=-5  X1=-4Y1=2    27

2    F1<0     -X     F2=F1-2X1+1=4   X2=-5Y2=2    26

3    F2>0     -Y     F3=F2-2Y2+1=1   X3=-5Y3=1    25

4    F3>0      -Y     F4=F3-2Y3+1=0  X4=-5Y4=0    24

5    F4=0      +X     F5=F4+2X4+1=-9 X5=-4Y5=0    23

6    F5<0      -Y     F6=F5-2Y5+1=-8 X6=-4Y6=-1    22

7    F6>0      -Y     F7=F6-2Y6+1=-5 X7=-4Y7=-2    21

8    F7>0      -Y     F8=F7-2Y7+1=0  X8=-4Y8=-3    20

9    F8=0      +X     F9=F8+2X8+1=-7 X9=-3Y9=-3    19

10   F9<0      -Y     F10=F9-2Y9+1=0 X10=-3Y10=-4   18

11   F10=0      +X     F11=F10+2X10+1=-5 X11=-2Y11=-4  17

12   F11<0      -Y     F12=F11-2Y11+1=4  X12=-2Y12=-5  16

13   F12>0      +X     F13=F12+2X12+1=1 X13=-1Y13=-5 15

14   F13>0      +X     F14=F13+2X13+1=0 X14=0Y14=-5  14

15   F14=0      +Y     F15=F14+2Y14+1=--9 X15=0Y15=-4  13

16   F15<0      +X     F16=F15+2X15+1=-8 X16=1Y16=-4  12

17   F16<0      +X     F17=F16+2X16+1=-5 X17=2Y17=-4  11

18   F17<0      +X     F18=F17+2X17+1=0 X18=3Y18=-4  10

19   F18=0      +Y     F19=F18+2Y18+1=-7 X19=3Y19=-3  9

20   F19<0     +X     F20=F19+2X19+1=0  X20=4Y20=-3  8

21   F20=0     +Y     F21=F20+2Y20+1=-5 X21=4Y21=-2  7

22   F21<0     +X     F22=F21+2X21+1=4  X22=5Y22=-2  6

23   F22>0     +Y     F23=F22+2Y22+1=1  X23=5Y23=-1  5

24   F23<0     +Y     F24=F23+2Y23+1=0  X24=5Y24=0   4

25   F24=0     -X     F25=F24-2X24+1=-9  X25=4Y25=0  3

26   F25<0     +Y     F26=F25+2Y25+1=-8  X26=4Y26=1  2

27   F26<0     +Y     F27=F26+2Y26+1=-5  X27=4Y27=2  1

28   F27<0     +Y     F28=F27+2Y27+1=0  X28=4Y28=3  0

 图略

7.设有第一象限的直线OE，如图起点为O（0，0），终点为E（5，6），累加器与寄存器的位数为三位，请用DDA法对其进行插补，写出插补过程，并绘出插补轨迹。

解：

最大允许寄存数值为7

累加次数         X积分器       Y积分器     终点计数器

        Jvx    Jrx   ∆X   Jvy  Jrx   ∆Y     Je

0       5    0        6   0           0

1       5    0+5        6  0+6           1

2       5    5+5=8+2 1   6  6+6=8+4  1      2

3       5    2+5+7       6  4+6=8+2  1      3

4       5    7+5=8+4 1    6  6+2=8   1      4

5       5    4+5=8+1 1    6  0+6           5

6       5    5+1        6  6+6=8+4  1      6

7       5    5+6=8+3 1    6  6+4+8+2  1      7

8       5    3+5=8  1    6  6+2=8    1      8

图略

8、DDA插补时合成进给速度V与脉冲源速度Vg有何关系？

说明了什么。

答;V=

L/M

说明：

合成进给速度V与脉冲源速度Vg和被插补直线长度L乘积成正比，与累加次数成反比。

9、DDA插补稳速控制的措施有哪些？

答：

左移规格化、按进给速率数FRN编程、提高插补精度的措施。

10、以直线函数法直线插补为例，说明数据采样插补原理。

答：

P85

11、直线函数法圆弧插补的特点是什么？

答：

直线函数法，用弧线逼近圆弧，因此插补误差主要为半径的绝对误差。

因插补周期是固定的，该误差取决于进给速度与圆弧半径，当加工的圆弧半径确定后，为了使径向绝对误差不超过允许值，对进给速度有个限制。

12、说明扩展DDA数据采样插补原理。

答：

答：

是利用数字积分的方法，当两个积分器根据插补时钟进行同步累加时，溢出脉冲分别控制相应坐标轴运动，根据插补循环数是否等于2n或坐标进给步数判断插补是否完成。

13、何谓刀具半径补偿?

它在零件加工中的主要用途有哪些?

答：

数控机床在加工过程中，它所控制的是刀具中心的轨迹，为了方便起见，用户总是按零件轮廓编制加工程序，因而为了加工所需的零件轮廓，在进行内轮廓加工时，刀具中心必须向零件的内侧偏移一个刀具半径值；在进行外轮廓加工时，刀具中心必须向零件的外侧偏移一个刀具半径值。

 作用：

1.可以简化程序 2.减少编程人员的坐标计算  3.使用不同的刀具时不用再编程

14、为什么要控制数控机床的进给速度？

答：

（1）影响加工零件的表面粗糙度和精度，而且与刀具和机床的寿命和生产效率密切相关；

（2）对不同材料的加工，需根据切削速度、背刀吃量