數(shù)控技術(shù)第二版課后答案

1、數(shù)控技術(shù)第二版章節(jié)練習答案第一章緒論數(shù)控機床是由哪幾部分組成，它的工作流程是什么答：數(shù)控機床由輸入裝置、CNC裝置、伺服系統(tǒng)和機床的機械部件構(gòu)成。數(shù)控加工程序的編制-輸入-譯碼-刀具補償-插補-位置控制和機床加工數(shù)控機床的組成及各部分基本功能答：組成：由輸入輸出設備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成輸入輸出設備：實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲和打印數(shù)控裝置：接受來自輸入設備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息的要求完成數(shù)值計算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。伺服系統(tǒng)：接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)運動的驅(qū)動部件。測量反饋裝置：檢測速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置，構(gòu)成

2、閉環(huán)控制系統(tǒng)。機床本體：用于完成各種切削加工的機械部分。.什么是點位控制、直線控制、輪廓控制數(shù)控機床三者如何區(qū)別答：(1)點位控制數(shù)控機床特點：只與運動速度有關，而與運動軌跡無關。如：數(shù)控鉆床、數(shù)控鍵床和數(shù)控沖床等。(2)直線控制數(shù)控機床特點：a.既要控制點與點之間的準確定位，又要控制兩相關點之間的位移速度和路線。b.通常具有刀具半徑補償和長度補償功能，以及主軸轉(zhuǎn)速控制功能。如：簡易數(shù)控車床和簡易數(shù)控銃床等。(3)連續(xù)控制數(shù)控機床(輪廓控制數(shù)控機床)：對刀具相對工件的位置，刀具的進給速度以及它的運動軌跡嚴加控制的系統(tǒng)。具有點位控制系統(tǒng)的全部功能，適用于連續(xù)輪廓、曲面加工。.數(shù)控機床有哪些特點答

3、：a.加工零件的適用性強，靈活性好；b.加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；c.柔性好；d.自動化程度高，生產(chǎn)率高；e.減少工人勞動強度；f.生產(chǎn)管理水平提高。適用范圍：零件復雜、產(chǎn)品變化頻繁、批量小、加工復雜等.按伺服系統(tǒng)的控制原理分類，分為哪幾類數(shù)控機床各有何特點答：(1)開環(huán)控制的數(shù)控機床；其特點：a.驅(qū)動元件為步進電機；b.采用脈沖插補法：逐點比較法、數(shù)字積分法；c.通常采用降速齒輪；d.價格低廉，精度及穩(wěn)定性差。(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)；其特點：a.反饋信號取自于機床的最終運動部件(機床工作臺)；b.主要檢測機床工作臺的位移量；c.精度高，穩(wěn)定性難以控制，價格高。(3)半閉環(huán)控制系統(tǒng)：其特點：a.反

4、饋信號取自于傳動鏈的旋轉(zhuǎn)部位；b.檢測電動機軸上的角位移；c.精度及穩(wěn)定性較高，價格適中。應用最普及。第二章數(shù)控加工編程基礎1數(shù)控編程是指從零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過程手工編程的內(nèi)容：分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序、制作控制介質(zhì)、程序校檢和試切削2數(shù)控編程的方法及特點手工編程：用人工完成程序編制的全部工作，對于幾何形狀較為簡單，數(shù)值計算比較簡單的，程序段不多采用手工編制容易完成自動編程：程序編制的工作的大部分或全部都由計算機來完成。3 .什么是“字地址程序段格式”，為什么現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)常用這種格式答：字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxT

5、xxMxx特點是順序自由。地址字符可變程序段格式。程序段的長短，字數(shù)和字長都是可變，字的排列順序沒有嚴格要求。這種格式的優(yōu)點是程序簡短、直觀、可讀性強、易于檢驗和修改。4 .數(shù)控機床的X、Y、Z坐標軸及其方向是如何確定的答：Z坐標：規(guī)定平行于機床主軸的刀具運動坐標為Z坐標，取決于遠離工件的方向為正方向X坐標：規(guī)定X坐標軸為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面Y坐標：Y坐標垂直于x、y坐標。在確定了x、z坐標正方向后，可按右手定則確定y坐標的正方向5 .機床坐標系與工件坐標系的關系：工件坐標系的坐標軸與機床坐標系相應的坐下軸相平行，方向也相同，但原點不同。在加工中，工件隨夾具在機床上安裝后

6、，要測量的工件原點與機床原點之間的坐標距離成為原點偏置。這個偏置值需預讀到數(shù)控系統(tǒng)中。在加工時，工件原點偏置值便能自動加到工件坐標系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機床坐標系確定加工時的坐標值。6 .準備功能G代碼：使機床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令。輔助功能M代碼：控制機床輔助動作的指令，主要用作機床加工時的工藝性指令。7 .M00、M01、M02、M30指令各有何特點如何應用答：M00:暫停；M01:選擇性的暫停M02:復位性加工程序結(jié)束，用于數(shù)控機床；M30:復位性加工程序結(jié)束，并返回程序起點。用于加工中心。應用略8 .F代碼：為進給速度功能代碼，它是續(xù)效代碼，用來指定進給速度S代碼：為主軸轉(zhuǎn)速

7、功能代碼，它是續(xù)效代碼，用來指定主軸的轉(zhuǎn)速。T代碼：為刀具功能代碼，該指令用以選擇所需的刀具號和補刀號。9 .G90X20Y15與G91X20Y15有什么區(qū)別答：G90為絕對坐標G91為增量坐標即相對坐標。10 .G00-快速點定位指令：使刀具從當前位置以系統(tǒng)設定的速度快速移動到坐標系的另一點。它只是快速到位，不進行切削加工，一般用作空行程運動。G01一直接插補指令：該指令時直線運動控制指令，它使刀具從當前位置以兩坐標或者三坐標聯(lián)動方式按指定的F進給速度做任意斜率的直線運動到達指定的位置。該指令一般用作輪廓切削G02圓弧插補指令：G02表示順時針圓弧插補；G03表示逆時針圓弧插補。11 .G4

8、1、G42、G43、G44的含義如何試用圖說明。答：G40表示注銷左右偏置指令，即取消刀補，使刀具中心與編程軌跡重合。G41:刀具左偏，指順著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊，如圖1示;G42:刀具右偏，指順著刀具前進的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊，如圖1示;G40:取消刀補，使刀具中心'與編程軌跡重合。G40必須與G41、G42指令配合使用；G43:正偏置，執(zhí)行G43時，Z實際值=Z指令值+(H-),如圖2(a)左所示。G44:負偏置，Z實際值=Z指令值-(H-),如圖2(b)左所示。指令值點I宴際到達點指令值點V777圖1刀具半徑補償方向判別圖2刀具長度補償13 .零

9、件的加工路線是指數(shù)控機床加工過程中刀具刀位點相對于被加工零件的運動軌跡和運動方向。加工原則：1應能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。2應盡量縮短加工路線,減少刀具空程移動時間。3應使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。15 .什么是對刀點、刀位點和換刀點答：對刀點：是指數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對與工件運動的起點。也稱為程序起點或起刀點。換刀點：是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置?？梢允悄骋还潭c(如加工中心機床，其換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意設定的一點(如車床)。應設在工件或夾具的外部。刀位點：用于表示刀具在機床上的位置。17 .什么是基點什么是節(jié)點答：基點：是指組成零件輪廓

10、曲線的各幾何元素(如直線、圓弧、二次曲線等)間的連接點。節(jié)點：是指當利用具有直線插補功能的數(shù)控機床加工零件的曲線輪廓時，任一輪廓的曲線均用連續(xù)的折線來逼近。此時，根據(jù)編程所允許的誤差，將曲線分割成若干個直線段，其相鄰兩直線的交點。18 .試編制精車如圖1所小零件的加工程序。答：O1001T0101M03S600G00X32.銃削如圖2所示軌跡，起刀點為A,沿A-B-C切削，試用絕對坐標和增量坐標方式編程。答：O1002G54M03S1200G00X0Y0Z50.圖1題18圖圖2題19圖第三章數(shù)控加工程序的編制數(shù)控車床的編程特點：1) 1在一個程序段中，根據(jù)圖樣標注的尺寸，可以采用絕對值編程、增

11、量值編程或者混合編程。2) 2直徑方向用絕對值編程時，X以直徑值表示；用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示。3) 3為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當量取Z向的一半4) 4數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)功能，可進行多次重復循環(huán)切削。當編制圓頭刀程序是，需要對刀具半徑進行補償5) 許多數(shù)控車床用XZ表示絕對坐標指令；用UW表示增量坐標指令，而不用G90G91指令。6) 第三坐標指令IK在不同的程序段中左右也不相同。IK在圓弧切削時表示圓心相對圓弧的起點坐標位置。車削固定循環(huán)功能：由于車削毛坯多為棒料和鑄鍛件，因此車削加工多為大余量多次進給切除，所以在車床的數(shù)控裝置中總是設置各種不同

12、形式的固定循環(huán)功能。常用指令：1柱面循環(huán)指令2錐面循環(huán)指令3簡單螺紋循環(huán)指令4復雜螺紋循環(huán)指令5復合式粗車循環(huán)指令。補充思考題：1 .用有G71、G70復合加工循環(huán)指令編制圖3所示零件的粗、精加工程序(各加工面的精車余量均為0.5mm)。設切深d=2,退刀量e=2,u=1,w=1o答：O1001T0101M03S600圖3思考題1圖2 .編制立式加工中心圖4所示的零件加工程序。50120圖4思考題2圖答：O1002G54第四章計算機數(shù)控裝置1. CNC系統(tǒng)的組成：數(shù)控程序、輸入輸出設備、CNC裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動裝置和進給驅(qū)動裝置。核心是CNC裝置。2. CNC裝置軟件由管理軟件和控制

13、軟件組成。3. CNC裝置的功能：1控制功能2準備功能3插補功能4固定循環(huán)加工功能5進給功能6主軸功能7輔助功能8刀具功能9補償功能10顯示功能11通信功能12自診斷功能4. 單微處理器與多微處理器的結(jié)構(gòu)區(qū)別：單微處理機在CNC的裝置中，只有一個中央處理器，采用集中控制，分時處理數(shù)控的每項任務。5. 單微處理機結(jié)構(gòu)的CNC裝置有哪幾部分組成其I/O接口的功能和任務分別是什么答：由CPU（微處理器）、存儲器、總線、I/O接口、MDI接口、CRT或液晶顯示接口、PLC接口、主軸控制、通訊接口等組成。I/O接口主要功能：緩沖功能，選擇功能（內(nèi)部、外部的選擇），中斷功能，轉(zhuǎn)換功能（A/D、D/A轉(zhuǎn)換）

14、，數(shù)據(jù)寬度變換功能，通訊功能。6. .比較共享總線型結(jié)構(gòu)CNC裝置和共享存儲結(jié)構(gòu)CNC裝置的工作特點及優(yōu)缺點答：1）共享總線型：以總線為中心，各模塊工作時，僅有一個模塊可占用總線，多個請求時由總線仲裁器來裁決。a.將各個功能模塊劃分為主模塊和從模塊。帶有CPU和DMA器件的各種模塊稱為主模塊，其余如存儲器模塊，I/O模塊為從模塊。系統(tǒng)中只有主模塊有權(quán)使用系統(tǒng)總線，而每個主模塊按其擔負任務的重要程度預先安排好優(yōu)先級別的高、低順序。b.總線裁決方式有兩種：串聯(lián)方式和并聯(lián)方式。串聯(lián)方式中，優(yōu)先權(quán)的排列是按鏈位置決定的；并聯(lián)方式中配有專用邏輯電路來解決主模塊的判優(yōu)問題，通常采用優(yōu)先權(quán)編碼方式。c.該結(jié)

15、構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)配置靈活，擴展模塊容易。缺點是總線一旦出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)受影響。(2)共享存儲器結(jié)構(gòu)：以存儲器為中心，各模塊工作時，通過優(yōu)先接受使用請求，使用完成要撤消，釋放存儲器。缺點：由于同一時刻只能有一個微處理器對多端口存儲器進行讀或?qū)懀怨δ軓碗s而要求增加微處理器數(shù)量時，會因爭取共享而造成信息傳送的阻塞，降低系統(tǒng)效率，且擴展較困難。7. CNC軟件結(jié)構(gòu)的特點：多任務并行處理和多重實時中斷8. CNC裝置軟件采用的并行處理方法有哪幾種這些方法是如何實現(xiàn)并行處理的答：并行處理的方法有：資源共享、資源重復和時間重疊。資源共享是根據(jù)“分時共享”的原則，使多個用戶按時間順序使用一套設備。

16、時間重疊是根據(jù)流水線處理技術(shù)，使多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用一套設備的幾個部分。資源重復是通過增加資源(如多CPU提高運算速度。9. CNC裝置中的中斷結(jié)構(gòu)模式：1中斷型結(jié)構(gòu)模式2前后臺型結(jié)構(gòu)模式中斷型結(jié)構(gòu)模式：除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。前后臺型結(jié)構(gòu)模式：是一個中斷服務程序，完成全部實時功能。后臺程序是一個循環(huán)程序，它包括管理軟件和插補準備程序。后臺程序運行時實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相配合，共同完成零件加工任務。12.為什么要對G代碼、M代碼分組分組的原則是什么答：通常依據(jù)G或M指令功能相近

17、的原則將G、M指令進行整理分組，且每組含有若干G代碼，把不能同時出現(xiàn)在一個程序段的G代碼(M代碼)歸為一組。如將G00、G01、G02和G03歸為一組，M07、M08和M09歸為一組。(2)G代碼、M代碼分組的目的：可以減少計算機內(nèi)存容量，提高數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存資源的利用率；還能方便查出編程錯誤14.何謂刀具半徑補償其執(zhí)行過程如何答：刀具刀位點與刀具進行加工時位置有誤差。刀具半徑補償?shù)膱?zhí)行過程分為三步：(1)刀補建立：即刀具從起點出發(fā)沿直線接近加工零件，依據(jù)G41或G42使刀具中心在原來的編程零件軌跡的基礎上伸長或縮短一個刀具半徑值(2)刀補進行：刀補指令是模態(tài)指令。在軌跡轉(zhuǎn)接處，采用圓弧過度或直線

18、過渡。(3)刀補撤銷：與刀補建立時相似，在軌跡終點的刀具中心處開始沿一直線到達起刀點起刀點與刀具中心重合，刀補被撤銷。第五章數(shù)控裝置的軌跡控制原理1 .插補：就是按照進給速度的要求，在輪廓起點和終點之間算出若干終點間的坐標值。插補算法有兩類：1脈沖增量插補；2數(shù)據(jù)采樣插補。2 .逐點比較法：數(shù)控裝置在控制刀具按要求的軌跡移動過程中，不斷比較刀具與給定輪廓的誤差，由此誤差決定下一步刀具移動的方向，使刀具向減少誤差的方向移動，且只有一個方向移動。4個節(jié)拍：第一節(jié)拍一偏差判別第二節(jié)拍一進給第三節(jié)拍一偏差計算第四節(jié)拍一終點判別3 .設欲加工第一象限直線OE,終點坐標為Xe4,ye6,試用逐點比較法對直

19、線OE進行插補，并畫出插補軌跡。答：略5 .設AB為第一象限逆圓弧，起點A(6,0),終點B(0,6),試用逐點比較法對圓弧AB進行插補，并畫出插補軌跡。答：略8 .逐點比較插補法是如何實現(xiàn)的答：每次僅向一個坐標輸出脈沖，而每走一步都要通過偏差函數(shù)計算，判別偏差點的順時坐標同規(guī)定的加工軌跡之間的偏差，然后決定下一步的進給方向。每一個插補循環(huán)都是由偏差判別、進給、偏差函數(shù)計算和終點判別組成。9 .試述DDA插補原理。答：是利用數(shù)字積分的方法，當兩個積分器根據(jù)插補時鐘進行同步累加時，溢出脈沖分別控制相應坐標軸運動，根據(jù)插補循環(huán)數(shù)是否等于2n或坐標進給步數(shù)判斷插補是否完成。17 .脈沖增量插補的進給

20、速度控制常用哪些方法答：常用的方法有：軟件延時法和中斷控制法。(1)軟件延時法由編程進給速度F可求出要求的進給脈沖頻率f;從而得到兩次插補運算時間的時間間隔t,它必須大于cpu執(zhí)行插補程序的時間t程，因此，t延=t-t程?？梢跃帉懸粋€延時子程序來改變進給速度。(2)中斷控制法根據(jù)編程進給速度計算出定時器/計數(shù)器的定時時間常數(shù)，以控制cpu中斷。在中斷服務中進行一次插補運算并發(fā)出進給脈沖，cpu等待下一次中斷，如此循環(huán)。18 .加減速控制有何作用有哪些實現(xiàn)方法答：前加減速控制：進對編程速度F指令進行控制。優(yōu)點：不會影響實際插補輸出的位置，但須預測減速點，計算量較大。后加減速控制：分別對各運動軸進

21、行加減速控制，固不必預測減速點，而是在插補輸出為零時才開始減速，經(jīng)過一定的延時逐漸靠近終點。當在加減速過程中對坐標合成位置有影響。第六章數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)1 .數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)有哪些要求答：a.精度高。即定位精度和重復定位精度高；b.快速響應特性好（跟蹤精度高，跟隨誤差等）；c.調(diào)速范圍寬（恒轉(zhuǎn)矩：1：1001000,恒功率：1：10100）d.具有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性。即具有優(yōu)良的靜態(tài)與動態(tài)負載特性；e.穩(wěn)定性好（抗干擾能力強，可靠性好）；f.低速大轉(zhuǎn)矩。2 .數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)有哪幾種類型各自有何特點答：按控制理論和有無位置檢測反饋環(huán)節(jié)分為：開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控

22、制系統(tǒng)。其特點略。3 .步進電機步距角的大小取決于哪些因素答：步進電機步距角與定子繞組的相數(shù)m、轉(zhuǎn)子的齒數(shù)z、通電方式k有關，可用下式表示:360;式中，m相m拍時，k=1;m相2m拍時，k=2。mzk6 .簡述提高開環(huán)系統(tǒng)的伺服精度方法。答：步距角是決定開環(huán)伺服系統(tǒng)脈沖當量的重要參數(shù)，。越小，加工精度越高。靜態(tài)步距誤差是指理論的步距角和實際的步距角誤差。影響步距誤差的因素主要有：步進電機齒距制造誤差；定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻;各相電磁轉(zhuǎn)距不均勻。7 .數(shù)控機床對檢測裝置有哪些要求答：工作可靠、抗干擾能力強；使用維護方便，適用機床的工作環(huán)境；滿足精度、速度和工作行程的要求；成本低、壽命長；便于與

23、伺服系統(tǒng)的連接。8 .簡述旋轉(zhuǎn)變壓器兩種不同工作方式的原理。答：鑒相方式和鑒幅方式。9 .莫爾條紋的特點有哪些在光柵的信息處理過程中倍頻數(shù)越大越好嗎答：放大作用（莫爾條紋的間距對光柵柵具有放大作用）BW/（2sin-）W/（2-）W/式中，B為莫爾條紋間距，W為柵距，。為線紋交角。由此，B可以通過改變的大小來調(diào)整。平均效應：對光柵柵距局部誤差具有誤差平均作用。莫爾條紋的移動量，移動方向與指示光柵的位移量、位移方向具有對應關系。在光柵的信息處理過程中倍頻數(shù)越大要求傳感器精度越高，實現(xiàn)越困難。第七章數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)5 .數(shù)控機床的主軸準停裝置的作用答：換刀和精確控制刀具的轉(zhuǎn)動角度。在鏈削加工和螺

24、紋加工時能實現(xiàn)精確控制。6 .數(shù)控機床對進給運動系統(tǒng)有哪些要求答：a.高的精、動剛度及良好的抗振性能；b.良好的熱穩(wěn)定性；減少熱變形主要從兩個方面考慮：對熱源采取液冷、風冷等方法來控制溫升；改善機床結(jié)構(gòu)，即a、使熱變形發(fā)生在非敏感方向上；b、在結(jié)構(gòu)上盡可能減少零件變形部分的長度，以減少熱變形總量；c、盡量設計稱結(jié)構(gòu)；d、采用熱平衡措施和特殊的調(diào)節(jié)元件來消除或補償熱平衡。c.高的運動精度和低速運動的平穩(wěn)性；d.充分滿足人性化要求。7 .滾珠絲桿如何預緊答：滾珠絲杠副的預緊滾珠絲杠螺母副的預緊是通過改變兩個螺母的相對位置，使每個螺母中的滾珠分別接觸絲杠滾道的左、右兩側(cè)面來實現(xiàn)的。a、雙螺母墊片式預

25、緊；b.雙螺母螺紋式預緊；c.單螺母變導程自預緊。9 .數(shù)控機床的導軌副有哪些形式答：機床上常用的導軌，按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為三大類：(1)滑動導軌(2)滾動導軌(3)靜壓導軌數(shù)控機床導軌副有哪些特點答：(1)導向精度高(2)耐磨性能好(3)足夠的剛度(4)低速運動的平穩(wěn)性(5)結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好。第八章數(shù)控機床的故障診斷1 .故障及故障診斷的一般定義。答：(1)系統(tǒng)可靠性：是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。(2)故障：是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)爽失了規(guī)定的功能。2 .根據(jù)數(shù)控機床的故障頻率，整個使用壽命期大致可以分為哪三個階段它們各自有什么特點答：根據(jù)數(shù)控機床的故障頻率，整個使用壽命期大致可以分為三個階段：初期運行期、有效壽命期和衰老期。其中，有效壽命期故障率最低。4.數(shù)控機床的故障診斷常用的方法有哪些答：(1)常規(guī)分析法常規(guī)分析法是對數(shù)控機床的機、電、液等部分進行的常規(guī)檢查，以此來判斷故障發(fā)生原因的一種方法。(2)動作分析法動作分析法是通過觀察、監(jiān)視機床實際動作，判定動作不良部位并由此來追溯故障根源的一種方法。(3)狀態(tài)分析法狀態(tài)分析法是通過監(jiān)測執(zhí)行元件的工作狀態(tài)，判定故障原因的一種方法。(4)操作、編程分析法操作、編程分析法是通過某些特殊的操作或編制專門的測試程序段，確認故障原因的一種方法。(5)C