课后习题答案(数控技术)

1、章节练习答案第一章绪论1数控机床是由哪几局部组成，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。2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：逐点比拟法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d.价格低廉，精度与稳定性差。(2) 闭环控制系统；其特点：a.反应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.反应信号取自于传动链的旋转部位；b.检测电动机轴上的角

2、位移；c.精度与稳定性较高，价格适中。应用最普与。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，以与主轴转速控制功能。女口：简易数控车床和简易数控铳床等。(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 速度以与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。4. 数

3、控机床有哪些特点？答：a.加工零件的适用性强， 灵活性好；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 .减少工人劳动强度；f .生产管理水平提高。适用围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等第二章数控加工编程根底1什么是“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。2. G41 G42 G43 G44的含义如何？试用图说明。答：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

4、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。C)r指令值点实际到达点7777b)图1刀具半径补偿方向判别图2刀具长度补偿3. 数控机床的X、Y Z坐标轴与其方向是如何确定的? 答：见教材，答案略4. MO0 M01 M02、M30指令各有何特点？如何应用？答：MO0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

5、加工中心。 应用略5. 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。6. 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。7. 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

6、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逼近。此时，根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。&试编制精车如图答：O1001T0101M03S600G00X42.Z2.G00X32.1所示零件的加工程序。X40.Z-39.Z-52.G00X50.Z20.M309.铳削如图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：01002G03X140.Y100.R60.G54G02X120.Z60.R50.M03S1200G00Z5.G00X0Y0Z50.G00X0Y0Z50.G00X200.Y40.M30图1题8图图2

7、题9图第三章数控加工程序的编制1. 教材 P77 习题 3- 1、3-2、3 3、3 4、3 5、3 6、3- 12、3- 13。 答：略2. 用有G71、G70复合加工循环指令编制图 余量均为0.5mm。设切深 d= 2，退刀量 答：O1001T0101G00X52.Z95.M03S6003所示零件的粗、精加工程序各加工面的精车 e= 2 , u = 1 , w/= 1。G71U2.R1.G71P10Q20U0.5W0.5.N10G00X0.G02U14.W-7.R7.G02U20.W-10.R10.N20Z0.G01Z63.32G70P10Q20G02X36.Z37.56R20.G01Z1

8、7.M30斗£珂q己图3思考题2图3编制立式加工中心图 4所示的零件加工程序。图4思考题3图答：01002G54G00X0.Y0.Z20.M03S1500G00Y-4.Z3.G01Z-5.F150.Y4.G00Z3.G01Z-5.F150.Y11.G03X11.Y17.R6.G01X-11.G03X-17.Y11.R6.G01Y-11.G01X11.G03X17.Y-11.R6.G01Y11.G00Z5.X0.Y0.Z50.M30第四章 计算机数控装置1 单微处理机结构的 CNC装置有哪几局部组成？其 I/O接口的功能和任务分别是什么？ 答：由CPU微处理器、存储器、总线、I/O接口

9、、MDI接口、CRT或液晶显示接口、 PLC 接口、主轴控制、通讯接口等组成。I/O接口主要功能：缓冲功能，选择功能部、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。2. 比拟共享总线型结构 CNC装置和共享存储结构 CNC装置的工作特点与优缺点？ 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，多个请求 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

10、、低顺序。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决定的；并联方式中配有专用逻辑电路来解决主模块的判优问题，通常采用优先权编码方式。c. 该结构优点：结构简单，系统配置灵活，扩展模块容易。缺点是总线一旦出现故障， 整个系统受影响。2共享存储器结构：以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使用请求，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行读或写，所以功能复杂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阻塞， 降低系统效率，且扩展较 困难。3. CNC装置软件采用的并行处理方法有哪几种？这些方法是如

11、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“分时共享的原那么，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局部。资源重复是通过增加资源如多CPU提高运算速度。4. 为什么要对 G代码、M代码分组？分组的原那么是什么？答：通常依据G或M指令功能相近的原那么将 G M指令进行整理分组，且每组含有假设干 G代 码，把不能同时出现在一个程序段的 G代码M代码归为一组。如将GO0 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：可以减少计算机

12、存容量，提高数控系统存资源的利用率；还能方便查出编程错误5. 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行加工时位置有误差。刀具半径补偿的执行过程分为三步：1 刀补建立：即刀具从起点出发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刀补进行：刀补指令是模态指令。在轨迹转接处，采用圆弧过度或直线过渡。3刀补撤销：与刀补建立时相似，在轨迹终点的刀具中心处开始沿一直线到达起刀 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控制原理1. 设欲加工第一象限直线 0E终点坐标为Xe 4，y 6，试用逐点比拟法对直线 0E进

13、 行插补，并画出插补轨迹。答：略2 .设AB为第一象限逆圆弧，起点 A 6,0 ，终点B 0,6 ，试用逐点比拟法对圆弧 AB进行 插补，并画出插补轨迹。答：略3. 脉冲增量插补的进给速度控制常用哪些方法？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

14、此循环。4. 加减速控制有何作用？有哪些实现方法？答：前加减速控制：进对编程速度F指令进行控制。优点：不会影响实际插补输出的位置，但须预测减速点，计算量较大。后加减速控制：分别对各运动轴进行加减速控制，固不必预测减速点，而是在插补输出为零时才开始减速，经过一定的延时逐渐靠近终点。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.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.调速围宽恒转矩：1： 100-1000，恒功率：1: 10100 d.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

15、载特性；e.稳定性好抗干扰能力强，可靠性好)；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：按控制理论和有无位置检测反应环节分为：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，可用下式表一 360示:；式中，m相m拍时，k= 1; m相2m拍时，k=2。mzk4 简述提高开环系统的伺服精度方法。答：步距角是决定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

16、和转子间气隙不均匀；各相电磁转距不均匀。5 数控机床对检测装置有哪些要求？答：工作可靠、抗干扰能力强； 使用维护方便，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。6. 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：放大作用(莫尔条纹的间距对光栅栅具有放大作用)B W/(2s in)W/(2 -) W/式中，B为莫尔条纹间距， W为栅距，2 2B为线纹交角。由此，B可以通过改变的大小来调整。 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

17、倍频数越大要求传感器精度越高，实现越困难。7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。第七章数控机床的机械结构1 数控机床对进给运动系统有哪些要求？ 答：a.高的精、动刚度与良好的抗振性能；b.良好的热稳定性；减少热变形主要从两个方面考虑： 对热源采取液冷、风冷等方法来控制温升； 改善机床结构，即 a、使热变形发生在非敏感方向上；b、在结构上尽可能减少零件变形局部的长度，以减少热变形总量；c、尽量设计对称结构；d、采用热平衡措施和特殊的 调节元件来消除或补偿热平衡。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。2 数控机床的主轴准停装置的作用？答：换刀和精确

18、控制刀具的转动角度。在镗削加工和螺纹加工时能实现精确控制。3. 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改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。4. 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5. 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) 结构简单、工艺性好。第八章 数控机床的故障诊断1. 故

19、障与故障诊断的一般定义。答：(1 )系统可靠性：是指系统在规定条件下和规定时间完成规定功能的能力。(2)故障：是指系统在规定条件下和规定时间爽失了规定的功能。2. 根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：根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、有效寿命期和衰老期。其中，有效寿命期故障率最低。3. 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、液等局部进行的常规检查，以此来判断故障发生原因的一种方法。(2)动作分析法动作分析法是通过观察、监视机床实际动作，判定动作不良部位并由

20、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，判定故障原因的一种方法。(4) 操作、编程分析法操作、编程分析法是通过某些特殊的操作或编制专门的测试程序段，确认故障原因的 一种方法。(5) CNC勺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。第九章数控技术的开展与机械加工自动化1简述数控机床的开展趋势答：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