数控技术期末复习题

问答题（20marks）1.数控系统的功能是什么？○1控制功能○2准备功能○3插补功能○4进给功能○5主轴功能○6刀具功能○7辅助功能○8显示功能○9自诊断选择功能○10补偿功能○11固定循环功能○12通信功能○13人机对话编程功能2.数控车床的补偿种类和常用指令刀具半径补偿指令：G41刀具半径左补偿，G42刀具半径右补偿，G40取消;刀具长度补偿指令：G43刀具长度正向补偿，G44刀具长度反向补偿，G49取消。3.固定循环指令固定循环动作组成①X、Y轴快速定位到孔中心位置②Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)③孔加工（工作进给）④在孔底做需要的动作⑤退回到安全平面高度或初始平面高度⑥快速返回到初始点位置。G98G99段的格式含义G81是什么G指令加工动作-Z向在孔底部的动作回退动作-Z向用途G73间歇进给快速进给高速钻深孔G74切削进给主轴正转切削进给反转攻螺纹G76切削进给主轴定向停止快速进给精镗循环G80取消固定循环G81切削进给快速进给定点钻循环G82切削进给暂停快速进给忽孔G83间歇进给快速进给深孔钻G84切削进给主轴反转切削进给攻螺纹G85切削进给切削进给镗循环G86切削进给主轴停止切削进给镗循环G87切削进给主轴停止手动或快速反镗循环G88切削进给暂停、主轴停止手动或快速镗循环G89切削进给暂停切削进给镗循环计算题(25marks)1.已知编程要求的进给速度F=1000mm/min，试求：在开环数控系统采用脉冲增量插补时，执行元件步进电机的脉冲频率f？（已知脉冲当量δ=0.01mm.）采用数据采样插补方式时，轮廓步长应为多少可满足要求的进给速度？（已知插补周期T=8ms.）;;2.数字积分法直线插补举例设有一直线OA,起点在坐标原点,终点的坐标为(4,6)。试用DDA法直线插补此直线。解:JVx=4，JVy=6，选寄存器位数N=3，则m=8,累加次数nX积分器JRx+JVx溢出△xY积分器JRx+JVy溢出△y终点判断JE00000010+4=400+6=60124+4=8+016+6=8+41230+4=404+6=8+21344+4=8+012+6=8+01450+4=400+6=60564+4=8+016+6=8+41670+4=404+6=8+21784+4=8+012+6=8+018圆弧插补举例有第一象限逆圆弧DDA,起点A(5,0),终点(0,5),设寄存器位数为3。试用DDA法插补此圆弧。解：Jvx=0,Jvy=5,寄存器容量为2^3=8。累加器nX积分器Y积分器JvxJRx△xJExJVyJRy△yJEy0000550051000555052000558+2143110557044120558+4135240558+112637055602738+21458+311846044701948+21348+3101057033停止累加001158+41231258+111213560111458+3101155停止累加0003.逐点比较法直线插补举例欲加工第一象限直线OE,终点坐标为xe=3,ye=5,试用逐点比较法进行插补计算，并画出插补轨迹。F=0,F(i+1)=F(i)-ye;F0,F(i+1)=F(i)+xe序号偏差判别进给方向偏差计算重点判别0F0=01F=0+xF1=F0-ye=0-5=-5n=8-1=72F10+yF2=F1+xe=-5+3=-2n=7-1=63F20+yF3=F2+xe=-2+3=1n=6-1=54F30+xF4=F3-ye=1-5=-4n=5-1=45F40+yF5=-4+3=-1n=4-1=36F50+yF6=-1+3=2n=3-1=27F60+xF7=2-5=-3n=2-1=18F70+yF8=-3+3=0n=1-1=0圆弧插补举例加工第一象限逆圆弧,起点为A(5,0),终点为B(0,5),试用逐点比较法进行插补计算，并画出插补轨迹。F=0,x(i+1)=x(i)-1,y(i+1)=y(i);F0,x(i+1)=x(i),y(i+1)=y(i)+1序号偏差判别进给方向偏差计算终点判别0F0=0X0=5,y0=0N=101F0=0-xF1=F0-2x+1=0-2*5+1=-9X1=4,y1=0N=10-1=92F10+yF2=F1+2y+1=-9+2*0+1=8X2=4,y2=1N=83F20+yF3=-8+2*1+1=-5X3=4,y3=2N=74F30+yF4=-5+2*2+1=0X4=4,y4=3N=65F4=0-xF5=0-2*4+1=-7X5=3,y5=3N=56F50+yF6=-7+2*3+1=0X6=3,y6=4N=47F6=0-xF7=0-2*3+1=-5X7=2,y7=4N=38F70+yF8=-5+2*4+1=4X8=2,y8=5N=29F80-xF9=4-2*2+1=1X9=1,y9=5N=110F90-xF10=1-2*1+1=0X10=0,y10=5N=0第四章数控插补原理插补算法分类：目前使用的插补算法有两类:脉冲增量插补（基准脉冲插补法）和数字增量插补（数据采样插补）。基准脉冲插补算法中较为成熟并得到广泛应用的有:逐点比较法、数字积分法和比较积分法等。1.逐点比较法：偏差判别——坐标进给——偏差计算——终点判别（1）逐点比较法直线插补（2）逐点比较法圆弧插补2.左移规格化当累加寄存器n位数多而直线（圆弧）短时，需多次累加才有溢出，进给速度慢。在插补前将被积函数寄存器中的数值同时左移（放大）n位，加快插补速度，且使进给脉冲均匀。直线插补时,若寄存器中的数其最高位为“1”时,该数称为规格化数，规格化数经过两次累加后必有一次溢出。圆弧插补的左移规格化是使坐标值最大的被积函数寄存器的次高位为“1”(即保留一个前零)。3.数据采样插补的基本原理:根据编程的进给速度将轮廓曲线按时间分割为每一插补周期的进给段,即进给步长。4.时间分割插补法(直线函数法)（）○1由F→L;○2;○3√√;○4;○55.圆弧插补时，用弦线、切线、割线来逼近圆弧，会产生误差。常以弦线逼近，割线法精度高算法复杂，切线法逼近误差大。当以弦线逼近时，逼近误差与进给速度、插补周期和圆弧半径有关系，为了使误差越小，应使周期越小越好，半径越大越好。第三章数控代码的预处理1.预处理包括零件程序的输入、译码、刀具补偿(半径、长度)计算和坐标系转换等。2.译码有解释和编译两种方法。3.刀具补偿：数控系统控制刀架参考点实现加工轨迹,但实际由切削刃完成加工,因而需在刀架参考点和切削点之间进行位置偏置。4.刀具补偿种类：长度补偿、半径补偿5.左刀补：沿着进给方向，刀具中心轨迹位于工件轮廓的左侧，指令G41。右刀补：沿着进给方向，刀具中心轨迹位于工件轮廓的右侧，指令G42。6.刀补过程：刀补建立、刀补进行、刀补撤销7.刀具半径补偿方法：B功能刀补、C功能刀补1)B功能刀具半径补偿：仅根据本段程序的轮廓尺寸进行刀补，不能解决程序段间的过渡问题，要求编程轮廓为圆角过渡。特点：采用读一段,计算一段,再走一段的控制方法,无法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。编程复杂，工件尖角处工艺性不好，交叉点需进行人为处理。2)C功能刀具半径补偿i.C刀具补偿能自动地处理两段程序之间的刀具中心轨迹的转接，编程人员完全按工件轮廓编程。ii.转接过渡方式：伸长型；缩短型；插入型（直线过渡型、圆弧过渡型）第二章数控加工程序编制1、设置加工坐标系：G92X～Y～Z～2、绝对值/增量值：G90(G91)3、G17(X/Y);G18(X/Z);G19(Y/Z);4、机床坐标系G53G90X~Y~Z~5、回参考点：G28参考点返回：G296、刀具补偿：长度补偿：G43正补偿；G44负补偿；G49取消刀补；半径补偿：G41左补偿；G42右补偿；G40取消刀补；7、比例编程：1）各轴按相同比例编程：G51X～Y～Z～P～G50P--比例系数，最小输入量为0.001，比例系数的范围为：0.001～999.999。2）各轴以不同比例编程：G51X～Y～Z～I～J～K～G50I、J、K―-对应X、Y、Z轴的比例系数，在±0.001～±9.999范围内。本系统设定I、J、K不能带小数点，比例为1时，应输入1000，并在程序中都应输入，不能省略。3）镜像功能：I-1000/J-1000/K-10008、坐标系旋转功能：G68X～Y～R～G699、固定循环指令：G99（返回R平面）G98（返回初始平面）固定循环动作组成：①X、Y轴快速定位到孔中心位置；②Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点)；③孔加工（工作进给）；④在孔底做需要的动作；⑤退回到安全平面高度或初始平面高度；⑥快速返回到初始点位置。指令格式：G98（G99）G_X_Y_Z_R_Q_P_F_L_式中第一个G代码（G98或者G99）为返回点平面G代码，G98为返回初始平面，G99为返回R点平面第二个G代码为孔加工方式，即固定循环代码G73，G74，G76和G81～G89中的任一个X、Y为孔位数据，指被加工孔的位置Z为R点到孔底的距离(G91时)或孔底坐标(G90时)R为初始点到R点的距离(G91时)或R点的坐标值(G90时)Q指定每次进给深度(G73或G83时)，是增量值,Q0P指定刀具在孔底的暂停时间，单位为毫秒F为切削进给速度L指定固定循环的次数G80、G01G03等代码可以取消固定循环加工中心的程序编制：1、T01M06先选刀后换刀；M06T01先换刀后选刀2、极坐标指令G15、G16格式：G17G90G16（+X为极轴，X坐标指令极半径，Y坐标指令极角）G18G90G16（+Z为极轴，Z坐标指令极半径，X坐标指令极角）G19G90G16（+Y为极轴，Y坐标指令极半径，Z坐标指令极角）G15极坐标取消3、假想轴指令（虚轴指定）G074、螺纹切削G33格式：G33X_Z_F_Q_F：螺纹导程；Q：指定螺纹切削开始角度(0~360)第七章计算机数控系统1.CNC系统功能：CNC系统的功能指它满足各种控制对象不同要求的能力。应用场合不同、生产厂家不同，CNC系统的功能有区别。通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，如控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、刀具功能、辅助功能、显示功能和自诊断功能等。选择功能是供用户选择的功能，如补偿功能、固定循环功能、通信功能、人机对话编程功能等。2.从自动控制的角度来看，CNC系统是一种位置（轨迹）、速度（还包括电流）控制系统，其本质上是以多执行部件(各运动轴)的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。3.CNC装置的硬件结构类型：（1）大板式结构和功能模板式结构（按印制电路板的插接方式）（2）单微处理器和多微处理器结构（按CNC装置中微处理器的个数）（3）专用型结构和个人计算机型结构（按CNC装置硬件的制造方式）（4）封闭式结构、PC嵌入NC式结构、NC嵌入PC式结构和软件型开放式结构（按CNC装置的开放程度）4.单微处理器结构:装置内的所有信息处理由一个CPU集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种数控功能。优点：投资小、结构简单、易于实现；缺点：系统功能则受CPU的字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。和多微处理器结构的特点。多微处理器CNC装置中有两个或两个以上的CPU，也就是CNC装置中的某此功能模块自身也带有CPU，按照这些CPU之间相互关系的不同。5.CNC装置的体系结构:主从结构，多主结构，分布式结构6.CNC软件结构有：前后台型和中断型