机床数控技术课后答案胡占齐版.doc

黄兴 如有错误敬请原谅 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。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。P339、编写图2-61所示零件的钻孔加工数控加工程序。答：N010 G92 X0 Y0 Z0N020 G91 G00 X366.0 Y-312.0N030 G43 Z-410.0 T11N040 S600 M03 M07N050 G01 Z-24.0 F10000N060 G00 Z32.0N070 G00 X32.0 Y-14.0N080 G01 Z-32.0N090 G00 Z32.0N100 G00 X16.0 Y14.0N110 G01 Z-32.0N120 G00 Z32.0N130 G00 X-16.0 Y14.0N140 G01 Z-32.0N150 G00 Z32.0N160 G90 G00 X0 Y0 Z0 MO5 T11 M09N170 G91 G00 X366.0 Y-298.0 S600 M03 T22 M07N180 G00 Z-410.0 F1000N190 G01 Z-24.0N200 G00 Z24.0N210 G00 Y-28.0N220 G01 Z-24.0N230 G00 Z32.0N240 G00 X48.0 N250 G01 Z-32.0N260 G00 Z32.0N270 G00 X-16.0 Y14.0N280 G01 Z-32.0N290 G00 Z32.0N300 G00 X16.0 Y14.0N310 G01 Z-32.0N320 G00 Z32.0N330 G90 G00 X0 Y0 Z0 T20N340 M05 M09N350 M0210、编写图2-52所示零件的车削加工数控加工程序。答：（1）N010 G92 X-40.0 Z10.0 N020 G91 G00 Z-9.8 S630 M03 T11 M08 N030 G01 X40.0 Z-0.2 F0.15 N040 G00 X-30.0 N050 G18 G03 X-20.0 Y-20.0 K-20.0 N060 G90 G00 X-30.0 Z0.2 T10 N070 M05 M02(2)N010 G92 X-30.0 Z10.2 N020 G90 G00 X-31.0 Z10.0 S630 M03 T11 M08 N030 G91 G01 X31.0 F0.15 N040 G00 X30.0 N050 G01 Z-10.0 N060 G18 G02 U10.0 W10.0 I-10.0 N070 G90 G00 X-30.0 Z10.2 T10 N080 M05 M02(3) NO10 G92 Z0.2 S630 M03 T11 M08 N020 G91 G18 G03 X-22.5 Z-35.9 F0.15 N030 G90 G00 Z10.0 T10 N040 M05 M02 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)N010 G92 X0 Y0 Z0 N020 G90 G00 X85.2 Y10.0 S440 M03 T06 H03N030 G91 G01 Y-20.0 F100N040 G17 G02 X-30 Y-30 I-30.0 N050 G01 X-110.0N060 Y80.0N070 X110.0N080 G17 G03 X30.0 Y-30.0 I30.0 N090 G90 G00 G40 X80.0 Y20.0 N100 M05 M09N110 M02(2) N010 G92 X0 Y0 Z0 N020 G90 G00 Y-0.2 S440 M03 T06 H03 N030 G91 G01 X300.0 F100 N040 G17 G02 X200.0 I100.0 N050 G01 X300.0 N060 Y300.0 N070 G17 G03 X-800.0 I-400 N080 G01 Y-300.0 N090 G90 G00 G40 X-10.0 Y-10.0 N100 M05 M09 N110 M02 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80s，当系统脉冲当量为0.01mm/脉冲，求最高进给速度。解：V=0.0160/(80)=0.75m/min4. 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 72 F10 +X F3=F2-Y1=-1 54 F30 +X F5=F4-Y1=1 36 F50 +X F6=F5-Y1=-2 27 F60 +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=-4 Y0=3 =28 1 F0=0 -Y F1=F0-2Y0+1= -5 X1=-4 Y1=2 272 F10 -Y F3=F2-2Y2+1=1 X3=-5 Y3=1 254 F30 -Y F4=F3-2Y3+1=0 X4=-5 Y4=0 245 F4=0 +X F5=F4+2X4+1=-9 X5=-4 Y5=0 236 F50 -Y F7=F6-2Y6+1=-5 X7=-4 Y7=-2 218 F70 -Y F8=F7-2Y7+1=0 X8=-4 Y8=-3 209 F8=0 +X F9=F8+2X8+1=-7 X9=-3 Y9=-3 1910 F90 -Y F10=F9-2Y9+1=0 X10=-3 Y10=-4 1811 F10=0 +X F11=F10+2X10+1=-5 X11=-2 Y11=-4 1712 F110 +X F13=F12+2X12+1=1 X13=-1 Y13=-5 1514 F130 +X F14=F13+2X13+1=0 X14=0 Y14=-5 1415 F14=0 +Y F15=F14+2Y14+1=-9 X15=0 Y15=-4 1316 F150 +X F16=F15+2X15+1=-8 X16=1 Y16=-4 1217 F160 +X F17=F16+2X16+1=-5 X17=2 Y17=-4 1118 F170 +X F18=F17+2X17+1=0 X18=3 Y18=-4 1019 F18=0 +Y F19=F18+2Y18+1=-7 X19=3 Y19=-3 920 F190 +X F20=F19+2X19+1=0 X20=4 Y20=-3 821 F20=0 +Y F21=F20+2Y20+1=-5 X21=4 Y21=-2 722 F210 +Y F23=F22+2Y22+1= 1 X23=5 Y23=-1 524 F230 +Y F24=F23+2Y23+1=0 X24=5 Y24=0 425 F24=0 -X F25=F24-2X24+1=-9 X25=4 Y25=0 326 F250 +Y F26=F25+2Y25+1=-8 X26=4 Y26=1 227 F260 +Y F27=F26+2Y26+1=-5 X27=4 Y27=2 128 F270 +Y F28=F27+2Y27+1=0 X28=4 Y28=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 23 5 2+5+7 6 4+6=8+2 1 34 5 7+5=8+4 1 6 6+2=8 1 4 5 5 4+5=8+1 1 6 0+6 56 5 5+1 6 6+6=8+4 1 67 5 5+6=8+3 1 6 6+4+8+2 1 78 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、 以直线函数法直线插补为例，说明数据采样插补原理。答：P85 第4章 1、 试用框图说明CNC装置的组成原理，并解释各部分的作用。答：由硬件和软件组成。 硬件结构中，中央处理器单元CPU实施对整个系统的运算控制和管理。存储器用于储存系统软件和零件加工程序，以及运算的中间结果等，输入、输出接口用来交换数控装置和外部的信息，MDI/CRT接口完成手动数据输入和将信息显示在CRT上，位置控制部分包括对主轴驱动的控制，通过伺服系统提供功率、扭矩的输出，还包括对进给坐标的控制。 软件结构中包括管理软件和控制软件两大类。管理软件由零件程序的输入、输出程序，显示程序和诊断程序等组成。控制软件由译码程序，刀具补偿计算程序，速度控制程序，插补运算程序和位置控制程序等组成。2、 CNC装置分为哪几种类型？每种类型有什么特点？答：单片机数控装置、单CPU数控装置、多CPU数控装置、基于PC的数控装置。 第5章 1. 数控机床对位置检测装置的要求有哪些？答：要求：（1）工作可靠，抗干扰能力强；（2）满足精度和速度的要求；（3）易于安装，维护方便，适应机床工作环境；成本低。2. 分析感应同步器与旋转变压器的结构特点。答：感应同步器：按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种：直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量。旋转式感应同步器由转子和定子组成，用于角位移测量。旋转变压器：输出电压信号与转子转角成一定函数关系的控制微电机, 旋转变压器是一种角位移测量装置，由定子和转子组成。旋转变压器的工作原理与普通变压器基本相似，其中定子绕组作为变压器的一次侧，接受励磁电压。转子绕组作为变压器的二次侧，通过电磁耦合得到感应电压，只是其输出电压大小与转子位置有关。3. 叙述鉴相方式和鉴幅方式工作的感应同步器的工作原理。答：P149P1514. 试述光栅检测装置的工作原理。答：当指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一小角度放置时，两光栅尺上线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点附近的小区域内黑线重叠，形成黑色条纹，其它部分为明亮条纹，这种明暗相间的条纹称为莫尔条纹。莫尔条纹与光栅线纹几乎成垂直方向排列。严格地说，是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。5. 在卧式数控加工中心上，用光栅检测装置测量工作台的位移，若采用100线/mm的光栅和十倍频电路配合，可达到多高的分辨率？解：0.0016. 若光栅刻线密度为50线/mm，两块光栅线纹夹角为1.14，则莫尔条纹宽度为多少？解：0.2/1.14=0.175 第6章 1. 进给伺服系统由哪几部分组成？答：伺服驱动电路、伺服驱动装置（电机）、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件2. 进给伺服系统的作用是什么？答：进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，由伺服驱动电路作一定的转换和放大后，