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，精度及稳定性差。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位移；c.精度及稳定性

2、较高，价格适中。应用最普及。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。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。4. 数控机床有哪些特点？答：a.加工零件的适用性

3、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。适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等G41以2实际到达点图1刀具半径补偿方向判别图2刀具长度补偿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

4、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2a左所示。G44 :负偏置，Z实际值=Z指令值-(H-)，如图2 b左所示。ZZ/a)3. 数控机床的X、Y Z坐标轴及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。用于加工中心。 应用略5. G90X20Y15与 G91X2

5、0Y15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

6、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1所示零件的加工程序。 答：O1001X40.Z-39.Z-52.G00X50.Z20.M30T0101M03S600G00X42.Z2.G00X32.9.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：01002G54M03S1200G00X0Y0Z50.G00X200.Y40.G03X140.Y100.R60.G02X120.Z60.R50.G00Z5.G00X0Y0Z50.M30图2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、

7、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。设切深厶d = 2，退刀量e = 2, 答:O1001T0101G00X52.Z95.M03S600G1.G71P10Q20.N10G00X0.3所示零件的粗、精加工程序各加工面的精车 u = 1 , w= 1。G02U20.W-10.R10.G02X36.Z37.56R20.G01Z17.G02U14.W-7.R7.N20Z0.G70P10Q20M30恥 対3.编制立式加工中心图图3思考题2图4所示的零件加工程序。"II .答： O1002 G54 G00X20.

8、 M03S1500 G00Y-4.Z3. G01Z-5.F150. Y4.G00Z3.G01Z-5.F150.Y11.图 4 思考题 3图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 电脑数控装置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、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，选择功能内部、

9、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、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；

10、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

11、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： 可以减少电脑内存容量，提高数控系统内存资源的利用率；还能方便查出编程错误5何谓刀具半径补偿？其执

12、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 OE终点坐标为xe 4 , ye 6，试用逐点比拟法对直线 0E 进行插补，并画出插补轨迹。答： 略2 .设AB为第一象限逆

13、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，如此循环。4. 加减速控制有何作用？有哪些实

14、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.稳定性好抗干扰能力强，可靠性好；f

15、.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；定子和转子间气隙不均匀； 各相电磁转距不均匀。5 数控

16、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/(2sin )W/(2 ) W/式中，B为莫尔条纹间距， W为栅2 2距，B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

17、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、动刚度及良好的抗振性能；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： 换刀和精确控制刀具的转动角度。在镗削加工和螺

18、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.故障及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内完成

19、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内爽失了规定的功能。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。5CNC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， 由系统内部诊断程序自动执行的诊 断，它类似于电脑勺开机诊断。 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 数控技术勺开展与机械加工自动化1简述数控机床勺开展趋势答：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