数控技术第二版-课后答案--朱晓春

数控技术第二版章节练习答案第一章绪论1.1数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？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-位置控制和机床加工1.2数控机床的组成及各部分基本功能答：组成：由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈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：接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、逻辑判断和输入输出控制等功能。伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。1.3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？答：（1）点位控制数控机床特点：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）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制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，以及主轴转速控制功能。如：简易数控车床和简易数控铣床等。（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：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控制的系统。具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。1.5．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？答：（1）开环控制的数控机床；其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d.价格低廉，精度及稳定性差。（2）闭环控制系统；其特点：a.反馈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，稳定性难以控制，价格高。（3）半闭环控制系统：其特点：a.反馈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。第二章数控加工编程基础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：字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxTxxMxx；特点是顺序自由。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，字的排列顺序没有严格要求。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，方向也相同，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。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：复位性加工程序结束，用于数控机床；M30：复位性加工程序结束，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。9．G90X20Y15与G91X20Y15有什么区别？答：G90为绝对坐标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，不进行切削加工，一般用作空行程运动。G01—直接插补指令：该指令时直线运动控制指令，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察，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察，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必须与G41、G42指令配合使用；G43：正偏置，执行G43时，Z实际值=Z指令值+(H--)，如图2（a）左所示。G44：负偏置，Z实际值=Z指令值-(H--)，如图2（b）左所示。。图1刀具半径补偿方向判别图2刀具长度补偿15．什么是对刀点、刀位点和换刀点？答：①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。②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。③刀位点：用于表示刀具在机床上的位置。18．试编制精车如图1所示零件的加工程序。答：O1001T0101M03S600G00X42.Z2.G00X32.G01Z-14.F.2X40.Z-39.Z-52.G00X50.Z20.M3019．铣削如图2所示轨迹，起刀点为A，沿A－B－C切削，试用绝对坐标和增量坐标方式编程。答：O1002G54M03S1200G00X0Y0Z50.G00X200.Y40.G03X140.Y100.R60.G02X120.Z60.R50.G00Z5.G00X0Y0Z50.M30第三章数控加工程序的编制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多次进给切除，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简单螺纹循环指令4复杂螺纹循环指令5复合式粗车循环指令。补充思考题：1．用有G71、G70复合加工循环指令编制图3所示零件的粗、精加工程序（各加工面的精车余量均为0.5mm）。设切深△d＝2，退刀量e＝2，△u＝1，△w＝1。答：O1001T0101G00X52.Z95.M03S600G94X-2.Z92.F.4G71U2.R1.G71P10Q20U0.5W0.5.N10G00X0.G01Z92.F.2G02U20.W-10.R10.G01Z63.32G02X36.Z37.56R20.G01Z17.G02U14.W-7.R7.N20Z0.G70P10Q20M30图3思考题1图2．编制立式加工中心图4所示的零件加工程序。图4思考题2图答：O1002G54G00X0.Y0.Z20.M03S1500G00Y-4.Z3.G01Z-5.F150.Y4.G00Z3.G42X40.Y0.D1G01Z-5.F150.Y11.G03X11.Y17.R6.G01X-11.G03X-17.Y11.R6.G01Y-11.G03X-11.Y-17.R6.G01X11.G03X17.Y-11.R6.G01Y11.G00Z5.X0.Y0.Z50.M30第四章计算机数控装置1．CNC系统的组成：数控程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控制器、主轴驱动装置和进给驱动装置。核心是CNC装置。2.CNC装置软件由管理软件和控制软件组成。3.CNC装置的功能：1控制功能2准备功能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辅助功能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7.CNC软件结构的特点：多任务并行处理和多重实时中断8．CNC装置软件采用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。资源共享是根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用一套设备。时间重叠是根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用一套设备的几个部分。资源重复是通过增加资源（如多CPU）提高运算速度。9.CNC装置中的中断结构模式：1中断型结构模式2前后台型结构模式中断型结构模式：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服务程序中，整个软件就是一个大的中断系统。前后台型结构模式：是一个中断服务程序，完成全部实时功能。后台程序是一个循环程序，它包括管理软件和插补准备程序。后台程序运行时实时中断程序不断插入，与后台程序相配合，共同完成零件加工任务。第五章数控装置的轨迹控制原理1.插补：就是按照进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间算出若干终点间的坐标值。插补算法有两类：1脉冲增量插补；2数据采样插补。2.逐点比较法：数控装置在控制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，由此误差决定下一步刀具移动的方向，使刀具向减少误差的方向移动，且只有一个方向移动。4个节拍：第一节拍—偏差判别第二节拍—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4ex，6ey，试用逐点比较法对直线OE进行插补，并画出插补轨迹。答：略5．设AB为第一象限逆圆弧，起点A（6,0），终点B（0,6），试用逐点比较法对圆弧AB进行插补，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，然后决定下一步的进给方向。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。17．脉冲增量插补的进给速度控制常用哪些方法？答：常用的方法有：软件延时法和中断控制法。（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，它必须大于cpu执行插补程序的时间t程，因此，t延=t-t程。可以编写一个延时子程序来改变进给速度。（2）中断控制法根据编程进给速度计算出定时器/计数器的定时时间常数，以控制cpu中断。在中断服务中进行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。第六章数控机床的伺服系统2．数控机床的伺服系统有哪几种类型？各自有何特点？答：按控制理论和有无位置检测反馈环节分为：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。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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：mzk360；式中，m相m拍时，k＝1；m相2m拍时，k=2。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？在光栅的信息处理过程中倍频数越大越好吗？答：①放大作用（莫尔条纹的间距对光栅栅具有放大作用）/)22/()2sin2/(式中，B为莫尔条纹间距，W为栅距，θ为线纹交角。由此，B可以通过改变的大小来调整。②平均效应：对光栅栅距局部误差具有误差平均作用。③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。第九章数控技术的发展与机械加工自动化1．简述数控机床的发展趋势答：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.自适用控制的智能化；d.高柔性化：柔性是指数控设备适应加工对象变化的能力；e.可靠性最大化(启动诊断、在线诊断、离线诊断)；f.控制系统小型化；g.开放式体系结构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（