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1、数控技术第三版章节练习答案第一章 绪论1.1 数控机床的工作流程是什么？答：数控机床由输入装置、CNC 装置、伺服系统和机床的机械部件构成。数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置把握和机床加工1.2 数控机床由哪几局部组成？各局部的根本功能是什么？答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反响装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印数控装置：承受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、规律推断和输入输出把握等功能。伺服系统：承受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。测量反响装置：检测速度和位移，并将信息
2、反响给数控装置，构成闭环把握系统。机床本体：用于完成各种切削加工的机械局部。1.3. 什么是点位把握、直线把握、轮廓把握数控机床？三者如何区分？答：1点位把握数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。（2） 直线把握数控机床特点：a.既要把握点与点之间的准确定位，又要把握两相关点 之间的位移速度和路线。b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速把握功能。如：简易数控车床和简易数控铣床等。（3） 连续把握数控机床轮廓把握数控机床：对刀具相对工件的位置，刀具的进给 速度以及它的运动轨迹严加把握的系统。具有点位把握系统的全部功能，适用于连续轮廓、
3、曲面加工。1.4. 数控机床有哪些特点？答：a加工零件的适用性强，灵敏性好；b加工精度高，产品质量稳定；c柔性好；d自动化程度高，生产率高；e削减工人劳动强度；f生产治理水平提高。适用范围：零件简洁、产品变化频繁、批量小、加工简洁等 1.5按伺服系统的把握原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？ 答：1开环把握的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.承受脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法； c. 通常承受降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。（2） 闭环把握系统；其特点：a. 反响信号取自于机床的最终运动部件机床工作台；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以把
4、握，价格高。（3） 半闭环把握系统：其特点：a. 反响信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。应用最普及。其次章 数控加工编程根底1 数控编程是指从零件图样到制成把握介质的全部过程手工编程的内容：分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作把握介质、程序校检和试切削2 数控编程的方法及特点手工编程：用人工完成程序编制的全部工作，对于几何外形较为简洁，数值计算比较简洁的，程序段不多承受手工编制简洁完成自动编程：程序编制的工作的大局部或全部都由计算机来完成。3. 什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？答：
5、字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxTxxMxx；特点是挨次自由。地址字符可变程序段格式。程序段的长短，字数和字长都是可变，字的排列挨次没有严格要求 。这种格式的优点是程序简短、直观、可读性强、易于检验和修改。4. 数控机床的X、Y、Z 坐标轴及其方向是如何确定的？答： Z 坐标：规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为 Z 坐标，取决于远离工件的方向为正方向X 坐标：规定 X 坐标轴为水平方向，且垂直于 Z 轴并平行于工件的装夹面Y 坐标：Y 坐标垂直于 x、y 坐标。在确定了 x、z 坐标正方向后，可按右手定则确定 y 坐标的正方向5 .机床坐标系与工件坐标系的关系：工
6、件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐下轴相平行，方向也一样，但原点不同。在加工中， 工件随夹具在机床上安装后，要测量的工件原点与机床原点之间的坐标距离成为原点偏置。这个偏置值需预读到数控系统中。在加工 时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。6 .预备功能 G 代码：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。关心功能 M 代码：把握机床关心动作的指令，主要用作机床加工时的工艺性指令。7. M00、M01、M02、M30 指令各有何特点？如何应用？ 答：M00：暂停；M01：选择性的暂停 M02：复位性加工程序完毕，用于数控机床； M30：复位性加
7、工程序完毕，并返回程序起点。用于加工中心。应用略8. F 代码：为进给速度功能代码，它是续效代码，用来指定进给速度S 代码：为主轴转速功能代码， ，它是续效代码，用来指定主轴的转速。T 代码：为刀具功能代码，该指令用以选择所需的刀具号和补刀号。9G90 X20 Y15 与 G91 X20 Y15 有什么区分？答：G90 为确定坐标G91 为增量坐标即相对坐标。10. G00-快速点定位指令：使刀具从当前位置以系统设定的速度快速移动到坐标系的另一点。它只是快速到位，不进展切削加工，一 般用作空行程运动。G01直接插补指令：该指令时直线运动把握指令，它使刀具从当前位置以两坐标或者三坐标联动方式按指
8、定的 F 进给速度做任意斜 率的直线运动到达指定的位置。该指令一般用作轮廓切削G02圆弧插补指令：G02 表示顺时针圆弧插补； G03 表示逆时针圆弧插补。11. G41、G42、G43、G44 的含义如何？试用图说明。答：G40 表示注销左右偏置指令，即取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。G41：刀具左偏，指顺着刀具前进的方向观看，刀具偏在工件轮廓的左边，如图1 示； G42：刀具右偏，指顺着刀具前进的方向观看，刀具偏在工件轮廓的右边，如图1 示； G40：取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。G40 必需与G41、G42 指令协作使用； G43：正偏置，执行G43 时，Z 实际值=Z 指令值
9、+(H-)，如图 2a左所示。G44：负偏置，Z 实际值=Z 指令值-(H-)，如图 2b左所示。图 1 刀具半径补偿方向判别图 2 刀具长度补偿13 零件的加工路线是指数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。加工原则：1 应能保证零件的加工精度和外表粗糙度要求。2 应尽量缩短加工路线，削减刀具空程移动时间。3 应使数值计算简洁，程序段数量少，以削减编程工作量。15什么是对刀点、刀位点和换刀点？答：对刀点：是指数控机床上加工零件时，刀具相对与工件运动的起点。也称为程序起点或起刀点。换刀点：是指刀架转位换刀时的位置。可以是某一固定点如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固
10、定的，也可以是任意设定的一点如车床。应设在工件或夹具的外部。刀位点：用于表示刀具在机床上的位置。17. 什么是基点？什么是节点？答：基点：是指组成零件轮廓曲线的各几何元素如直线、圆弧、二次曲线等间的连接点。节点：是指当利用具有直线插补功能的数控机床加工零件的曲线轮廓时，任一轮廓的曲线均用连续的折线来靠近。此时，依据编程所允许的误差，将曲线分割成假设干个直线段，其相邻两直线的交点。18. 试编制精车如图 1 所示零件的加工程序。答：O1001G01Z-14.F.2T0101X40.Z-39.M03S600Z-52.G00X42.Z2.G00X50.Z20.G00X32.M3019. 铣削如图2
11、所示轨迹，起刀点为A，沿ABC 切削，试用确定坐标和增量坐标方式编程。答：O1002G03X140.Y100.R60.G54G02X120.Z60.R50.M03S1200G00Z5.G00X0Y0Z50.G00X0Y0Z50.G00X200.Y40.M30图 2-32图 2-33第三章 数控加工程序的编制3.1 数控车床的编程特点：1) 1 在一个程序段中，依据图样标注的尺寸，可以承受确定值编程、增量值编程或者混合编程。2) 2 直径方向用 确定值编程时，X 以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示。3) 3 为提高工件的径向尺寸精度，X 向的脉冲当 量取 Z 向的一半4)
12、 4 数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进展屡次重复循环切削。当编制圆头刀程序是，需要对刀具半径进 行补偿5) 很多数控车床用 X Z 表示确定坐标指令；用 U W 表示增量坐标指令，而不用 G90 G91 指令。6) 第三坐标指令 IK 在不同的程 序段中左右也不一样。I K 在圆弧切削时表示圆心相对圆弧的起点坐标位置。3.2 车削固定循环功能：由于车削毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量屡次进给切除，所以在车床的数控装置中总是设置 各种不同形式的固定循环功能。常用指令：1 柱面循环指令 2 锥面循环指令 3 简洁螺纹循环指令 4 简洁螺纹循环指令 5 复合式粗车循环指令。第四
13、章 计算机数控装置1. CNC 系统的组成：数控程序、输入输出设备、CNC 装置、可编程把握器、主轴驱动装置和进给驱动装置。核心是 CNC 装置。2. CNC 装置软件由治理软件和把握软件组成。3. CNC 装置的功能：1 把握功能 2 预备功能 3 插补功能 4 固定循环加工功能5 进给功能 6 主轴功能 7 关心功能 8 刀具功能 9 补偿功能 10 显示功能11 通信功能 12 自诊断功能4. 单微处理器与多微处理器的构造区分：单微处理机在 CNC 的装置中，只有一个中心处理器，承受集中把握，分时处理数控的每项 任务。5. 单微处理机构造的CNC 装置有哪几局部组成？其I/O 接口的功能
14、和任务分别是什么？ 答：由 CPU微处理器、存储器、总线、I/O 接口、MDI 接口、CRT 或液晶显示接口、PLC 接口、主轴把握、通讯接口等组成。I/O 接口主要功能：缓冲功能，选择功能内部、外部的选择，中断功能，转换功能A/D、 D/A 转换，数据宽度变换功能，通讯功能。6. 比较共享总线型构造CNC 装置和共享存储构造CNC 装置的工作特点及优缺点？答：1共享总线型：以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占用总线，多个恳求时由总线仲裁器来裁决。a. 将各个功能模块划分为主模块和从模块。带有CPU 和 DMA 器件的各种模块称为主模块，其余如存储器模块，I/O 模块为从模块。系统中只
15、有主模块有权使用系统总线，而每个主模块按其担负任务的重要程度预先安排好优先级别的高、低挨次。b. 总线裁决方式有两种：串联方式和并联方式。串联方式中，优先权的排列是按链位置打算的；并联方式中配有专用规律电路来解决主模块的判优问题，通常承受优先权编码方式。c. 该构造优点：构造简洁，系统配置灵敏，扩展模块简洁。缺点是总线一旦消灭故障， 整个系统受影响。2共享存储器构造：以存储器为中心，各模块工作时，通过优先承受使用恳求，使用完成要撤消，释放存储器。缺点：由于同一时刻只能有一个微处理器对多端口存储器进展读或写，所以功能简洁而要求增加微处理器数量时，会因争取共享而造成信息传送的堵塞，降低系统效率，且
16、扩展较困难。7. CNC 软件构造的特点：多任务并行处理和多重实时中断8. CNC 装置软件承受的并行处理方法有哪几种？这些方法是如何实现并行处理的？ 答：并行处理的方法有：资源共享、资源重复和时间重叠。资源共享是依据“分时共享”的原则，使多个用户按时间挨次使用一套设备。时间重叠是依据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮番使用一套设备的几个局部。资源重复是通过增加资源如多CPU提高运算速度。9. CNC 装置中的中断构造模式：1 中断型构造模式 2 前后台型构造模式中断型构造模式：除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块分别安排在不同级别的中断效劳程序中，整个软件就是一个大
17、 的中断系统。前后台型构造模式：是一个中断效劳程序，完成全部实时功能。后台程序是一个循环程序， 它包括治理软件和插补预备程序。后台程 序运行时实时中断程序不断插入，与后台程序相协作，共同完成零件加工任务。12为什么要对G 代码、M 代码分组？分组的原则是什么？答：通常依据G 或 M 指令功能相近的原则将G、M 指令进展整理分组，且每组含有假设干G 代码，把不能同时消灭在一个程序段的G 代码M 代码归为一组。如将 G00、G01、G02 和 G03 归为一组，M07、M08 和 M09 归为一组。2G 代码、M 代码分组的目的：可以削减计算机内存容量，提高数控系统内存资源的利用率；还能便利查出编
18、程错误14. 何谓刀具半径补偿？其执行过程如何？答：刀具刀位点与刀具进展加工时位置有误差。刀具半径补偿的执行过程分为三步：（1） 刀补建立：即刀具从起点动身沿直线接近加工零件，依据 G41 或G42 使刀具中心在原来的编程零件轨迹的根底上伸长或缩短一个刀具半径值.（2） 刀补进展：刀补指令是模态指令。在轨迹转接处，承受圆弧过度或直线过渡。（3） 刀补撤销：与刀补建立时相像，在轨迹终点的刀具中心处开头沿始终线到达起刀点起刀点与刀具中心重合，刀补被撤销。第五章 数控装置的轨迹把握原理1. 插补：就是依据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间算出假设干终点间的坐标值。插补算法有两类：1 脉冲增量插补；
19、2 数据采样插补。2. 逐点比较法：数控装置在把握刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓的误差，由此误差打算下一步刀具移动的 方向，使刀具向削减误差的方向移动，且只有一个方向移动。4 个节拍：第一节拍偏差判别 其次节拍进给 第三节拍偏差计算 第四节拍终点判别3. 设欲加工第一象限直线 OE，终点坐标为 x= 4 ， y= 6 ，试用逐点比较法对直线 OEee进展插补，并画出插补轨迹。答：略5设AB 为第一象限逆圆弧，起点A6,0，终点B0,6，试用逐点比较法对圆弧AB 进展插补，并画出插补轨迹。答：略8. 逐点比较插补法是如何实现的？答：每次仅向一个坐标输出脉冲，而每走一步都要通过
20、偏差函数计算，判别偏差点的顺时坐标同规定的加工轨迹之间的偏差，然后打算下一步的进给方向。每一个插补循环都是由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别组成。9. 试述 DDA 插补原理。答：是利用数字积分的方法，当两个积分器依据插补时钟进展同步累加时，溢出脉冲 分别把握相应坐标轴运动，依据插补循环数是否等于 2n或坐标进给步数推断插补是否完成。17. 脉冲增量插补的进给速度把握常用哪些方法？ 答：常用的方法有：软件延时法和中断把握法 。（1） 软件延时法由编程进给速度F 可求出要求的进给脉冲频率f；从而得到两次插补运算时间的时间间隔 t，它必需大于 cpu 执行插补程序的时间t，因此，t=t-t。
21、可以编写一个延时子程序来程延程转变进给速度。（2） 中断把握法依据编程进给速度计算出定时器/计数器的定时时间常数，以把握 cpu 中断。在中断效劳中进展一次插补运算并发出进给脉冲，cpu 等待下一次中断，如此循环。18. 加减速把握有何作用？有哪些实现方法？答：前加减速把握：进对编程速度 F 指令进展把握。优点：不会影响实际插补输出的位置，但须推想减速点，计算量较大。后加减速把握：分别对各运动轴进展加减速把握，固不必推想减速点，而是在插补输出为零时才开头减速，经过确定的延时渐渐靠近终点。当在加减速过程中对坐标合成位置有影响。第六章 数控机床的伺服系统1. 数控机床对伺服系统有哪些要求？答：a.
22、精度高。即定位精度和重复定位精度高；b.快速响应特性好跟踪精度高，跟随误差等；c.调速范围宽恒转矩：1：1001000，恒功率：1：10100d.具有足够的传动刚性和高的速度稳定性。即具有优良的静态与动态负载特性；e.稳定性好抗干扰力气强，牢靠性好；f.低速大转矩。2. 数控机床的伺服系统有哪几种类型？各自有何特点？答：按把握理论和有无位置检测反响环节分为：开环把握系统、闭环把握系统和半闭环把握系统。其特点略。3. 步进电机步距角的大小取决于哪些因素？答：步进电机步距角a 与定子绕组的相数m、转子的齿数z、通电方式k 有关，可用下式表示：a =360mzk；式中，m 相 m 拍时，k1；m 相
23、 2m 拍时，k=2。6. 如何提高开环系统的伺服精度？答：步距角是打算开环伺服系统脉冲当量的重要参数，越小，加工精度越高。静态步距误差是指理论的步距角和实际的步距角误差。影响步距误差的因素主要有：步进电机齿距制造误差；定子和转子间气隙不均匀；各相电磁转距不均匀。7. 数控机床对检测装置有哪些要求？答：工作牢靠、抗干扰力气强；使用维护便利，适用机床的工作环境；满足精度、速度和工作行程的要求；本钱低、寿命长；便于与伺服系统的连接。8. 简述旋转变压器两种不同工作方式的原理。答：鉴相方式和鉴幅方式。9. 莫尔条纹的特点有哪些？是否在光栅的信息处理过程中倍频数越大越好？ 答：放大作用莫尔条纹的间距对
24、光栅栅具有放大作用B = W /(2 sin q ) = W /(2 q ) = W /q式中，B 为莫尔条纹间距，W 为栅22距，为线纹交角。由此，B 可以通过转变q 的大小来调整。平均效应：对光栅栅距局部误差具有误差平均作用。莫尔条纹的移动量，移动方向与指示光栅的位移量、位移方向具有对应关系。在光栅的信息处理过程中倍频数越大要求传感器精度越高，实现越困难。第七章 数控机床的机械构造5. 数控机床的主轴准停装置的作用？答：换刀和准确把握刀具的转动角度。在镗削加工和螺纹加工时能实现准确把握。6. 数控机床对进给运动系统有哪些要求？ 答：a.高的精、动刚度及良好的抗振性能；b.良好的热稳定性；削
25、减热变形主要从两个方面考虑：对热源实行液冷、风冷等方法来把握温升；改善机床构造，即 a、使热变形发生在非敏感方向上；b、在构造上尽可能削减零件变形局部的长度，以削减热变形总量；c、尽量设计对称构造；d、承受热平衡措施和特别的调整元件来消退或补偿热平衡。c.高的运动精度和低速运动的平稳性； d.充分满足人性化要求。7. 滚珠丝杆如何预紧？答：滚珠丝杠副的预紧 滚珠丝杠螺母副的预紧是通过转变两个螺母的相对位置，使每个螺母中的滚珠分别接触丝杠滚道的左、右两侧面来实现的。a、双螺母垫片式预紧；b双螺母螺纹式预紧；c单螺母变导程自预紧。9. 数控机床的导轨副有哪些形式？答：机床上常用的导轨，按其接触面间
26、的摩擦性质的不同，可分为三大类：（1） 滑动导轨（2） 滚动导轨（3） 静压导轨数控机床导轨副有哪些特点？ 答：1导向精度高（2） 耐磨性能好（3） 足够的刚度（4） 低速运动的平稳性（5） 构造简洁、工艺性好。第八章 数控机床的故障诊断1简述故障及故障诊断的一般定义。答：1系统牢靠性：是指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的力气。2故障：是指系统在规定条件下和规定时间内爽失了规定的功能。 2依据数控机床的故障频率，整个使用寿命期大致可以分为哪三个阶段？它们各自有什么特点？答：依据数控机床的故障频率，整个使用寿命期大致可以分为三个阶段：初期运行期、有效寿命期和年轻期。其中，有效寿命期故障
27、率最低。4数控机床的故障诊断常用的方法有哪些？ 答：1 常规分析法常规分析法是对数控机床的机、电、液等局部进展的常规检查，以此来推断故障发生缘由的一种方法。（2） 动作分析法动作分析法是通过观看、监视机床实际动作，判定动作不良部位并由此来追溯故障根源的一种方法。（3） 状态分析法状态分析法是通过监测执行元件的工作状态，判定故障缘由的一种方法。（4） 操作、编程分析法操作、编程分析法是通过某些特别的操作或编制特地的测试程序段，确认故障缘由的一种方法。（5） CNC 的故障自诊断开机自诊断 所谓开机自诊断是指数控系统通电时，由系统内部诊断程序自动执行的诊断，它类似于计算机的开机诊断。（6） 脱机测
28、试离线诊断一般包括三种形式：启动诊断、在线诊断又称后台诊断和离线诊断。第九章 数控技术的进展与机械加工自动化1数控机床的进展趋势是什么？答：a.高速化与高精度化；b.多功能化包含工序复合化和功能复合化c.自适用把握的智能化；d.高柔性化：柔性是指数控设备适应加工对象变化的力气；e.牢靠性最大化(启动诊断、在线诊断、离线诊断) ；f.把握系统小型化；g.开放式体系构造3. 什么是柔性制造单元FMC？常用的有哪几类？答：柔性制造单元FMC：由加工中心MC和自动交换工件AWC的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。依据不同的加工对象、CNC 机床的类型与数量以及工件更换与存储
29、方式的不同，构造形式主要分为：（1） 托盘搬运式（2） 机器人搬运式4. 柔性制造系统FMS具有哪些根本特征？ 答：1具有多台制造设备；（2） 在制造设备上，利用交换工作台或工业机器人等装置实现零件的自动上料和下料；（3） 由一个物料运输系统将全部设备连接起来，可以进展没有固定加工挨次和无节拍的随机自动制造。（4） 由计算机对整个系统进展高度自动化的多级把握与治理，对确定范围内的多品种，中小批量的零部件进展制造。（5） 配有治理信息系统MIS。（6） 具有动态平衡的功能，能进展最正确调度。5. 什么是计算机集成制造系统CIMS？答：一般来说，CIMS 的定义应包括以下要素：（1） 系统进展的根底是一系列现代技术及其综合；（2） 系统包括制造工厂全部生产、经营活动，并将其纳入多模式，多层次的分布自动化子系统；（3） 系统是通过的治理模式、工艺理论和计算机网络对上述各子系统所进展的有机集成。（4） 系统是人、技术和经营三方面的集成，是一个人机系统，不能无视人的作用。（5） 系统的目标是获得多品种、中小批量离散生产过程的高效益和高柔性，以到达动态总体最优，实现脑力劳动自动化和机器智能化。