数控技术第2版课后答案.pdf

1.1 数控机床的工作流程是什么 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 数控机床有哪几部分组成各部分的基本功能是什么 输入输出设备主要实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印。 数控装置接收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的计算、逻辑判断和输入输出 控制等功能。 多坐标控制插补功能程序输入、编辑和修改功能、故障自诊断功能、补偿功能、信息转 换功能、多种加工方式选择、辅助功能、显示功能、通信和联网功能 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 点位控制数控机床 点位控制是指道具从某一位置移到下一个位置的过程中 不考虑其运动轨迹 只要求道 具能最终准确达到目标位置。 直线控制数控机床 这类数控机床不仅要保证点与点之间的准确定位 而且要控制两相关点之间的位移速度 和路线。 轮廓控制数控机床 这类机床的数控装置能够同时控制两轴或两个以上的轴 对未知和速度进行严格的不间 断控制。 区别点位控制不考虑运动轨迹直线控制要求保证两点之间的精确定位轮廓控制对于位置和速度有严 格的要求。 1.4 数控机床有哪些特点 加工零件的适应性强灵活性好加工精度高产品质量稳定生产率高减少工人劳动强度生产管理 水平高 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 开环控制的数控机床 受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度的影响 速度和精度都 较低。结构简单、成本较低、调试维修方便 闭环控制的数控机床 定位精度高、速度调节快工作台惯量大所以系统设计和调整存在困难系统稳定性 受到不利影响 半闭环控制的数控机床 控制精度没有闭环高 但机床工作的稳定性却有毒大惯量工作台被排除在控制环外 而提高调试方便 2.1 什么是控制编程手工编程的内容有哪些 从零件图样到制成控制介质的全部过程。 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控制介质程序校验试切削 2.2 数控编程有哪几种方法各有何特点 手工编程 对于几何形状较为简单的零件数值计算较简单程序段不错采用手工编彻骨较容易完成而 且经济、及时。但对于形状复杂的零件特别是具有非圆曲线、列表曲线或曲面的零件用手工编程就有 一定的困难出错的可能增大效率低有时甚至无法编出程序。 自动编程 减轻了编程人员的劳动强度缩短了编程时间提高了编程质量同时解决了手工编程无法解决 的许多复杂零件的变成难题。 2.3 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 字地址程序段格式是字、字符和数据在一个程序段中的安排没有特殊的顺序要求。优点程序简单、直观、 可读性强、易于检验和修改。 2.4 数控机床的 X、Y、Z 坐标轴及其方向是如何确定的 Z 坐标规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为 Z 坐标去刀具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、Z 坐标。 2.5 数控机床的机床坐标系和工件坐标系之间的关系如何 工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐标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工件原点与机床原点之间的坐标距离这个距离称为工件原点偏置。 2.6 准备功能 G 代码和辅助功能 M 代码在数控编程中的作用如何 准备功能 G 代码是使机床或数控系统建立起某种加工方式的命令。 辅助功能 M 代码是控制机床辅助动作的指令主要用作机床加工时的工艺性指令、 2.7 M00、M01、M02、M30 指令各有何特点如何应用 M00 程序停止。在完成该程序段其他指令后用以停止主轴转动、进给和切削液以便执行某一个固定的 手动操作。固定操作完成后重按“启动键” 便可继续执行下一段程序段。 M01 计划停止。该指令只有在操作版面上的“任意停止”按键被按下时M01 才有效否则这个指令不起 作用。该指令常用于工件关键尺寸的停机抽样检查或其他需要临时停车的场合。当检查完成后按启动键 继续执行以后的程序。 M02 程序结束。当全部程序结束后用此指令使主轴、进给、切削液全部停止并使数控系统处于复位状 态。该指令必须出现在程序的最后一个程序段中。 M30 结束程序。M30 可使程序返回到开始状态。 2.8 F、S、T 功能指令各自的作用是什么 F 代码 F 代码为进给速度功能代码用力指定进给速度 S 代码 S 代码为主轴转速功能代码用力指定主轴的转速 T 代码 T 代码为道具功能代码 在有自动换刀功能的数控机床上 该指令用以选择所需的刀具号和刀补号。 2.9 G90、X20、Y15、和 G91、X20、Y15 有什么区别 绝对坐标X20 Y15表示该点在坐标轴中的位置 增量坐标X20 Y15表示该点对于上一点的位置的坐标增量 2.10 G00 与 G01、G02、G03 的不同点在哪里 G00 该指令是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他只是快速到位不进行 切削加工一般用作空行程运动。 G01 该指令是直线运动控制指令它命令道具从当前位置以两坐标或三坐标联动的方式按指定的 F 进给速 度作任意斜率的直线运动到达指定的位置。 G02 用来实现顺时针圆弧插补加工 G03 逆时针圆弧插补加工 2.11 G41 G42 G43 G44 的含义如何 G41 表示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 G42 表示刀具右偏 G43 程序给定值与补偿值之和 G44 程序给定值与补偿值之差 2.12 固定循环指令有何作用 可以是程序编制简短、方便又能提高程序质量 2.13 什么是零件的加工路线确定加工路线时应遵循哪些原则 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 原则1 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求2 应尽量缩短加工路线减少刀具空程运动时间3 应使数值计算简单程序段数量少以减少编程工作量。 2.14 加工路线与零件轮廓曲线有何区别编程时若按零件轮廓编程数控装置应具备哪些功能 2.15 什么是对刀点、刀位点、换刀点 对刀点在数控机床上加工零件时道具相对与工件运动的起点 刀位点刀具在机床上的位置 换刀点刀架转位换刀时的位置 2.16 什么是数控编程中的数值计算它包含哪些内容 根据工件的图样要求按照已确定的加工路线和允许的变成误差计算出数控系统所需输入的数据。 基点和节点的计算刀位点轨迹的计算辅助计算 2.17 什么是基点什么是节点 基点把各几何元素间的连接点 节点当利用基友直线插补功能的数控机床加工零件的曲线轮廓时任一几何元素均用直线逼近即任一 轮廓的曲线军用连续的折线来逼近。这时应根据编程所允许的误差将曲线分割成若干个直线段其相 邻的而直线的交点称为节点。 2.18 2.19 3.1 数控车削编程的特点是什么 1在一个程序段中根据图样上标注的尺寸可以采用绝对值编程增量值编程或二者混合编程。 2 由于图样尺寸和测量值都是直径值 故直径方向用绝对值编程时X 以直径值表示 用增量值表示时 以经向实际位移量的二倍值表示。 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由于毛胚常用棒料或断料加工余量较大所以数控装置常具备不同形式的固定循环功能可进行多 次重复循环切削。 5编程时为提高工件的加工精度当编制圆头刀程序时需要对刀具半径进行补偿。对不具备刀具自 动补偿功能的数控车床编程时需先计算补偿量。 6许多数控车床用 X,Z 表示绝对坐标指令用 U,W 表示增量坐标指令。而不用 G90G91 指令 7第三坐标指令 I,K 在不同的程序段中作用也不相同。I,K 在圆弧切削时表示圆心相对圆弧的起点的坐 标位置而在有自动循环指令的程序中I,K 坐标则用来表示每次循环的进给量。 3.2 车削固定循环功能的作用是什么常用的有哪些 由于车削的毛胚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。 常用的循环指令柱面循环指令锥面循环指令简单螺纹循环指令复杂螺纹循环指令复合式粗车循 环指令 3.3 数控铣削编程的特点是什么 1铣削是机械加工中最常用的方法之一它包括平面铣削和轮廓铣削。使用数控铣床的目的在于解决 复杂的和难加工的工件的加工问题把一些用普通机床可以加工的工件改用数控铣床加工可以提高加 工效率。 2数控铣床的数控装置具有多种插补方式一般都具有直线插补和圆弧插补有的还具有极坐标插补 抛物线插补螺旋线插补等多种插补方式。 3程序编制是要充分利用数控铣床齐全的功能如刀具位置补偿刀具长度补偿刀具半径补偿和固定 循环对称加工等问题。 4 由直线 圆弧组成的平面轮廓铣削的数学处理比较简单。 非圆曲线 空间曲线和曲面的轮廓铣削加工 数学处理比较复杂一般采用计算机辅助计算和自动编程。 3.4 用 G54G59 指令确定工件坐标与 G92 指令有何不同 数控铣床除了可用 G92 指令建立工件坐标系以外还可以用 G54G59 指令设置工件坐标系。这样设置的 每一个工件坐标系自成体系。采用 G54G59 指令建立的坐标系不像用 G92 指令那样需要在程序段中给 出工件坐标系与机床坐标系的偏置值而是在安装工件后测量工件坐标系原点相对于机床坐标系原点在 X,Y,Z 各轴方向的偏置量然后用 MDI 方式将其输入到数控系统的工件坐标系偏置值存储器中。系统在执 行程序时从存储器中读取数据并按照工件坐标系中的坐标值运动。 3.5 孔加工固定循环的基本组成动作有哪些使用图示法说明 一般有 6 个动作组成 1A-B 道具快进至孔位坐标及循环初始点 B 2B-R 刀具 Z 向快进至加工表面附近的 R 点平面 3R-E 加工动作 4E 点 孔底动作 5E-R 返回到 R 点平面 6R-B 返回到初始点 B 3.6 加工中心编程的特点是什么 1首先要进行合理的工艺分析。周密合理的安排各工序加工的顺序有利于提高加工精度和生产效率 2根据加工批量等情况决定采用自动换刀还是手动换刀 3自动换到要留出足够的换刀空间 4为提高机床利用率尽量采用刀具机外预调并将测量尺寸填写到刀具卡片中以便于操作者在运行 程序前及时修改道具补偿参数 5对于编好的程序必须进行认证检查并与加工前安排好试运行 6尽量把不同工序内容的程序分别安排到不同的子程序中 7一般应使一把道具尽可能担任较多的表面加工且进给路线设计的应合理。 3.7 何为定距换刀和跟踪换刀 定距换刀是数控加工中心主轴只有运动到规定的换刀点时机械手才可以执行换刀动作 跟踪换刀是主轴运动到任意位置时机械手都可以执行换刀动作 3.8 何为自动编程常用的自动编程方法有哪两类各有何特点 自动编程是指用计算机来代替手工编程也就是说程序编制的大部分或全部工作是由计算机来完成的。 分类语言式自动编程系统和图形交互式自动编程系统 特点语言式自动编程系统对计算机而言是采用批处理的方式编程人员必须一次性将编程信息全部向计 算机交代清楚计算机再一次处理完毕并马上得到结果。图形交互式自动编程系统则是一种人机对话的 编程方式。编程人员根据屏幕菜单提示的内容反复与计算机对话回答计算机的各种提问知道把该答 的问题全部答完。计算机就能自动生成所需的零件加工程序。 3.9 语言式自动编程的基本原理是什么 语言是自动编程系统主要有数控语言编译程序和通用计算机等三部分组成工作原理是首先由编程人 员根据零件图和工艺要求用数控语言编写出零件加工源程序再将该程序输入计算机。计算机经过翻译 处理和数值计算后生成刀具位置数据文件然后再进行后置处理即可生成符合具体数控机床要求的零 件加工程序。计算机可通过各种外设打印出加工程序单或穿出纸带或通过通信接口将加工程序代码直 接送入数控装置。 3.10 图形交互式自动编程的信息处理过程是怎样的 1几何造型 利用图形交互自动编程软件的图形构建编辑修改曲线曲面造型等有关功能将零件被 加工部位的几何图形准确的绘制在计算机屏幕上与此同时 在计算机内部自动形成零件图形的数据文件。 2刀具路径的产生 在刀具路径生成的菜单中选择所需的子菜单然后根据屏幕提示用光标选择相应 的图形目标点取相应的坐标点输入所需的各种参数。软件将自动从图形文件中提取变成所需的信息 进行分析判断计算节点数据并将其转换为刀具位置数据存入到指定的刀位文件中或直接进行后置处 理生成数控加工程序同时在屏幕上显示出刀具轨迹图形。 3后置处理 用以处理机床控制系统不同带来的的指令代码及格式的不同的问题 生成符合格式要求的 数控加工程序 3.11 后置处理的作用是什么 目的是形成数控加工程序 3.12 3.13 4.1 CNC 系统有哪几部分组成其核心是什么 数控程序、输入输出设备、CNC 装置、PLC、主轴驱动装置和进给驱动装置核心 CNC 装置 4.2 CNC 装置的软件有哪几部分组成 管理软件零件程序的输入输出程序显示程序CNC 装置的自诊断程序 控制软件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 4.3 CNC 装置的主要功能是什么每一部功能的内容是什么 控制功能CNC 装置能够控制的并且能够同时控制联动的轴数它是 CNC 装置的重要性能指标。 准备功能用来指明机床的下一步如何动作 插补动能用于对零件轮廓加工的控制 固定循环加工功能将典型动作事先编好程序并储存在内存中用 G 代码进行指定 进给功能用 F 指令给出各进给轴的进给速度 主轴功能指令主轴转速、设置恒定线速度、主轴准停 辅助功能指定主轴的正转、反转、停止、切削液泵的打开和关闭、换刀等动作 刀具功能选择刀具并且指定有效刀具的几何参数的值 补偿功能把刀具长度或半径的相应补偿量、丝杠的螺距误差和反向间隙误差的补偿量输入到其内部储存 器在控制机床进给时按一定的计算方法将这些补偿量补偿 显示功能显示程序、零件图形、人机对话编程菜单、故障信息 通信功能完成上级计算机与 CNC 装置之间的数据和命令传送 自诊断功能装置运行过程中、运行前或故障停机后进行诊断 4.4 CNC 装置的单微处理机结构与多微处理机构有何区别 单微处理机结构只有一个 CPU 采用集中控制分时处理数控的每一项任务 多微处理机结构犹豫有两个或两 个以上的为处理机构成的处理部分处理部分之间采用紧耦合有几种的才做系统资源共享或者有两 个或两个以上的微处理机结构的功能模块功能模块之间采用松耦合有多重操作系统有效地实行并行处 理 4.5 单微处理机结构 CNC 装置有哪几部分组成I/O 端口的任务是什么 微处理器存储器总线I/O 接口MDI 接口CRT 或者液晶显示接口PLC 接口主轴控制纸带阅 读机接口。 任务进行电平转换和功率放大防止噪声引起误动作模拟量与数字量之间的转换 4.6 比较共享总线型结构 CNC 装置和共享存储 CNC 结构的工作特点及优缺点 共享总线型结构系统中只有主模块有权控制使用系统总线。由于某一时刻只能由一个主模块占有总线当 有多个主模块占有总线时必须由仲裁电路来裁决。以判断各模块优先权的高低。每个主模块按其担任的 任务的重要程度已预先安排好的优先级别的高低顺序。 优点结构简单、系统配置灵活、扩展模块模块容易、造价低缺点信息传输率低、总线一旦出现故障 这个系统受影响 共享存储结构的多微处理机采用多端口存储器来实现个微处理机之间的互连和通信。有多端口控制逻辑 电路解决访问冲突。 优点信息传输率高缺点不易扩展结构复杂 4.7 CNC 装置软件结构有何特点 多任务并行处理实施中断处理 4.8 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 资源共享、资源重复和时间重叠。 资源共享根据分时共享原则使多个用户按时间顺序使用同一套设备 时间重叠根据流水线处理技术使多个处理工程在时间上互相错开 资源重叠通过增加资源提高运算速度 4.9 CNC 装置中断结构模式有哪两种各有何特点 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 前后台型结构模式前后程序是一个中断服务程序完成全部实时功能。 4.10 零件程序的输入有何方法 纸带阅读机和键盘输入 4.11 4.12 为什么要对 G 代码、M 代码分组分组的原则是什么 因为某些 G 代码或 M 代码是不允许同时出现在一个程序段中的。 分组原则将不能同时出现在一个程序段的 G 代码或 M 代码归为一组 4.14 何谓刀具半径补偿其执行过程如何 根据零件轮廓信息和刀具半径自动计算中心轨迹时期自动偏移零件轮廓一个刀具半径值。 刀补建立刀补进行刀补撤销 4.15 B 刀补和 C 刀补有何区别 B 功能刀具半径补偿计算主要计算直线或圆弧起点和重点的刀具中心值以及圆弧刀补后刀具中心轨迹的 圆弧半径值。其采取逐段读取计算走到的方法这样预计到由于刀具半径所造成的下一段加工轨迹对本段 加工轨迹的影响。 C 功能刀补解决了下一段加工轨迹对本段加工轨迹的影响在计算完本段轨迹后提前将下一段程序读入 然后根据他们之间转接的具体情况再对本段的轨迹作适当修改得到正确的本段加工轨迹。 4.16 直线与直线转接分类中的缩短型转接、伸长型转接和插入型转接如何计算刀补轨迹 4.18 工件原点设置怎样计算 5.1 何为插补有哪两类插补算法 插补的任务就是要按照进给速度的要求在轮廓起点和终点之间计算出若干中间点的坐标值。 分类脉冲增量插补和数据采样插补 5.2 试述逐点比较法的 4 个节拍。 第一节拍偏差判别 判别刀具当前位置相对于给定的轮廓的偏离位置一次决定刀具移动方向 第二节拍进给 根据偏差判别结果控制刀具相对于工件轮廓进给一步即向给定的轮廓靠拢减少 偏差 第三节拍偏差计算 由于刀具进给已改变了位置因此应计算出刀具当前位置的新偏差为下一次判 别做准备 第四节拍终点判别 判别刀具是否已到达被加工轮廓线段的终点到达停止未到继续 5.3 5.4 5.5 5.6 圆弧终点判别有哪些方法 两种方法 一是把每个程序段中的总步数求出来 每走一步 n-1 只到 n=0 为止 二是每走一步判断 且 是否成立如果成立插补结束。 5.7 圆弧自动过象限如何实现 圆弧自动过象限是指圆弧的起点和终点不在同一象限内为实现一个程序段的完整功能需设置圆弧自动 过象限功能。 首先应判别何时过象限过象限有一显著特点就是过象限时正好是圆弧和坐标轴相交的时刻因此在两 个坐标值中必有一个为零判断是否过象限只要检查是否有坐标值为零即可 5.8 5.9 试述 DDA 插补的原理 5.10 5.11 5.12 简述 DDA 稳速控制的方法及其原理 方法左移规格化按进给速度率数 FRN 代码编程 5.13 5.14 数据采样插补是如何实现的 数据采样插补是根据程编的进给速度将轮廓曲线按时间分割为采样周期的进给段即进给步长 采样数据补偿一般分为粗精补偿两步完成。第一步是粗插补由它在给定曲线的起终点之间插入若干 个中间点将曲线分割成若干个细小直线段即用一组微小直线段来逼近曲线。这些微小直线段由精插补 进一步进行数据点的密化工作即进行对直线的脉冲增量插补。 5.15 5.16 5.17 脉冲增量插补的进给速度控制常用哪些方法 方法软件延时法和中断控制法 软件延时法根据程编进给速度可以求出要求的进给脉冲频率从而得到两次插补运算之间的时间间隔 t它必须大于 CPU 执行插补程序的时间 t 程t 与 t 程之差即为应调节的时间 t 延可以编写一个延时子程 序来改变进给速度 中断控制法根据程编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进行直至插补完成 5.18 加减速控制有何作用有哪些实现方法 为了保证加工质量在进给速度突变时必须对送到进给电动机的脉冲频率和电压进行加减速控制。当速度