数控课后答案

数控机床与编程课后习题参考答案第1章1数控机床由哪几部分组成？答：数控机床主要由机床本体，数控系统，驱动系统，辅助装置等几个部分组成。2数控机床有哪些类型？答：数控车床，数控卧式镗床，数控立式升降台铣床，五坐标摆动工作台铣床，五坐标摆头铣床。3数控机床加工有哪些特点？答：适应性强，精度高，效率高，减轻劳动强度`改善劳动条件。4什么是点位控制及轮廓控制？所用的数控机床有何不同？答：（1）点位控制或位置控制数控机床只能控制工作台或刀具从一个位置精确地移动到另一个位置，在移动过程中不进行加工，各个运动轴可以同时移动，也可以依次移动。如数控镗·钻·冲·数控点焊机及数控折弯机等机等均属此类机床（2）轮廓控制数控机床能够同时对两个或两个以上坐标轴进行连续控制，具有插补功能，工作台或刀具边移动边加工。如数控铣·车·磨·及加工中心等是典型的轮廓控制数控机床，数控火焰切割机，数控线切割及数控绘图机等也都采用轮廓控制系统。5什么是开环控制系统，闭环控制系统和半闭环控制系统？它们各有何特点？答：（1）开环控制数控机床不带位置检测反馈装置，通常使用功率步进电动机或电液马达作为执行机构，数控装置输出的脉冲通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角，再经过减速齿轮带动丝杠旋转，最后转换为移动部件的直线位移。其反应快，调试方便，比较稳定，维修简单。但系统对移动部件的误差没有补偿和矫正，步进电动机的步距误差，齿轮与丝杠等的传动链误差都将反应到被加工零件的精度中去，所以精度比较低。此类数控机床多为经济类机床。（2）闭环控制数控机床带有检测反馈装置，位置检测器安装在机床运动部件上，加工中将检测到的实际运行位置值反馈到数控装置中，与输入的指令位置相比较，用差值对移动部件进行控制，其精度高。从理论上说，闭环系统的控制精度主要取决于检测装置的精度，但这不意味着可以降低机床的结构与传动链的要求，传动系统的刚性不足及间隙，导轨的爬行等各种因素将增加调试的困难，严重时会使闭环控制系统的品质下降甚至引起震荡。故闭环系统的设计和调试都有较大的难度，此类机床主要用于一些精度要求较高的镗铣床，超精度车床和加工中心等。(3)半闭环控制数控机床与闭环控制不同的是，检测元件安装在电动机的端头或丝杠的端头。该系统不是直接测量工作台的位移量，而是通过检测丝杠或电动机轴上的转角间接地测量工作台的位移量，然后反馈给数控装置。显然，半闭环控制系统的实际控制量是丝杠的转动，而由丝杠转动变换为工作台的移动，不受闭环的控制，这一部分的精度由丝杠-螺母副的转动精度来保证。其特点是比较稳定，调试方便，精度介于开环于闭环之间，被广泛采用。6若Fi0时，请导出DDA直线插补时新加工点偏差的通式？7试述数控机床加工的基本工作原理？答：数控机床加工时，是根据零件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件的移动量，速度，及动作先后顺序，主轴转速，主轴旋转方向及冷却等要求，以规定的数控代码形式编成程序单，并输入到机床专用计算机中。然后，数控系统根据输入的指令，进行编译，运算和逻辑处理，输出各种信号指令，控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形式的零件。第2章1数控编程的数值计算包括哪些内容？答：零件轮廓中几何元素的基点，插补线段的节点，刀具中心位置及辅助计算等内容。2什么是基点与节点？基点和节点有什么区别？答：（1）基点就是构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。节点是在满足容差要求条件下用若干插补线段去逼近实际轮廓曲线时，相邻两插补线段的焦点。（2）一般来说，基点的坐标根据图样给定的尺寸，利用一般的解析几何或三角函数关系不难求得。节点的计算比较复杂，方法也很多，是手工编程的难点。有条件时，应尽可能借助于计算机来完成，以减少计算误差并减轻编程人员的工作量。3等步长法插补轮廓曲线，其插补节点的计算步骤是什么？试述其特点和适用范围。答：（1）求取线段的最小曲率半径Rmin插补步长h求插补节点（2）等步长是指插补的直线段长度相等，而插补误差则不一定相同。计算插补节点时，必须使产生的最大插补误差小于或等于容许的插补误差，以满足加工精度的要求。4等误差法插补轮廓曲线，其插补节点的计算步骤是什么？试述其特点和适用范围。5试述弦线插补圆弧段时插补节点的计算方法？6试述圆弧插补轮廓曲线时插补圆弧的计算方法？答：用圆弧段逼近轮廓曲线是一种精度较高的插补方法。用这种方法插补轮廓曲线时，需计算出各插补圆弧段半径，圆心及圆弧段的起点和终点。7为什么要计算刀具中心位置？答：数控机床系统在控制刀具进行切削加工时，是按刀具中心在零件坐标系中的位置进行控制的。8刀具在尖角过渡时应考虑什么问题？9平面轮廓加工时，立铣刀的偏置规则是什么？答：具有刀具中心自动偏置功能的数控机床，可直接按零件轮廓切削点的位置进行编程，其刀具半径偏置由数控系统自动调用预先储存在刀具半径补偿地址中数值来实现。但对于没有刀具自动偏置由数控车系统，则需要计算出相对于切削点的刀具中心位置的坐标作为编程数据。10空间形体加工时，球头刀和平头圆角刀的偏置规则是什么？11加工空间自由曲线，曲面时，插补节点的计算方法是什么？12在图2·9所示的零件坐标系中，试给出各零件轮廓各基点的坐标？13一半径R=20mm，圆心位于坐标原点的圆弧，起点坐标为（-10，17.32），终点坐标为（12.856,15.32），若用弦线插补该圆弧，当容差分别为0.1mm,0.01mm,0.001mm时，各需要计算多少插补节点？14如果用切线逼近圆弧，试导出切线段插补圆弧的节点计算公式？15用直径6mm的立铣刀加工曲线y第3章1什么是数控编程？答：数控编程是数控机床使用中很重要的一环，它对控制产品质量有着重要的作用。数控编程技术涉及制造工艺，计算机技术，数学，人工智能等多学科领域。2试述手工数控编程的主要步骤？答：分析零件图样制定工艺方案、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验与零件适切、切削加工。3绝对坐标与相对坐标有何不同？答：绝对坐标值是以公共点为依据来表示坐标位置。相对坐标值是以相对于前一点位置坐标尺寸的增量来表示坐标位置，即在坐标系中，运动轨迹的终点坐标是以起点计量的，各坐标点的坐标值是相对前一点所在位置之间的距离。4数控加工程序的程序段由什么组成？答：由若干个程序字组成，每个程序字又由地址符和带符号或不带符号的数值组成，程序字是程序指令中最小有效单位。5数控加工程序的主要构成是什么？答：由程序名，程序内容，程序结束三部分组成。6数控机床上有几种坐标系？机床坐标系是如何确定的？答：（1）机床坐标系零件坐标系（2）在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控数控机床上的成型运动和辅助运动，必须先确定机床上的运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现。7、机床坐标系与零件坐标系有何不同？为什么要建立零件坐标系？答：机床坐标系是厂家设计时已定义好的，是机床本身所固有的坐标系，其位置由机械挡块决定，不能随意改变。工件坐标系是编程时自行设定的坐标系。工件坐标系应用非常广泛，不单在加工机床上，包括测量时也经常使用。它的优点就是让参数或者程序看起来非常直观，操作起来也很方便，同时也简化了编程的工作。8、建立零件坐标系的方法有几种?怎样建立零件坐标系？答：主要三种，具体方法如下：FANUC系统确定零件坐标系有三种方法。第一种是：通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，他通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，零件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，零件坐标系还在原来的位置。第二种是：用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工。对到时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。第三种方法是MDI参数，运用G54~G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。9、绝对输入方式与增量输入方式的区别是什么？答：(1)G90指令建立绝对坐标输入方式，移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具离开工件坐标系原点的距离；(2)G91指令建立增量坐标输入方式，移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具离开当前点的坐标增量。10、回参考点指令有几个？写出其指令格式？有何不同？答：刀具返回参考点的指令有两个，分别为G28、G29。指令格式分别为G28X_Y_Z_;G29X_Y_Z_.G28指令可以使刀具从任何位置以快速定位方式经中间点返回参考点，常用于刀具自动换刀的程序段。G29指令使刀具从参考点经由一个中间点而定位于定位终点。它通常紧跟在G28指令之后。用G29指令使所有的被指令的轴以快速进给经由以前G28指令定义的中间点，然后到达指定点。11、暂停指令有几种使用格式？G04X1.5、G04P2000、G04U300F100各代表什么意义？答：暂停指令常用的使用格式有三种。G04X1.5表示暂停1.5sG04P2000表示暂停2000msG04U300F100表示零件空转300/100=3转。12、指出定位指令G90、G01、G02、M03等各自的功能及使用方法？答：G90指令建立绝对坐标输入方式。移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示道具离开工件坐标系的距离。一般格式为G90X_Y_Z_。G01直线插补，刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。G01为模态指令，有继承性。一般格式为G01X_Y_Z_。G02为顺时针圆弧插补。一般格式为G02R__；（R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角为0°～180°时，R取正值；圆心角为180°～360°时，R取负值；）M03为主轴顺时针旋转。一般格式为M03S_；（S代表主轴转速）。13、如何确定编程原点？答：一般遵循如下原则：○1工件原点选在工件图样的尺寸基础上。○2能使工件方便地装卡、测量和检验。○3工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的工件表面上。○4对于有对称形状的几何零件，工件零件最好选在对称中心上。第四章1精铣图4.20和图4.21所示外轮廓图4.20O0011N01G90G92X0Y0Z100N02G00X74Y20Z2N03M03S800N04G01Z-5F50N05Y0N06G02X66.9342Y-12.1621R14N07G01X10.8966Y-44.1119N08G02X-10.8966Y-44.119R22N09G01X-66.9342Y-12.1621N10G02X-66.9342Y12.1621R14N11G01X-10.8966Y44.119N12G02X10.8966Y44.119R22N13G01X66.9342Y12.1621R14N14G02X74Y0R14N15G01Y-20N16M05N17G00Z20N18X0Y0Z100N19M02图4.21O0012N01G90G92X0Y0Z100N02G00X80Y0Z20N03M03S800N04G01Z-5F50N05Y-20N06G02X60Y0R20N07G01Y24.8528N08X24.8528Y60N09X-24.8528N10X-60Y24.8528N11Y-24.8528N12X-24.8528Y-60N13X24.8528N14X60Y-24.8528N15Y0N16G02X80Y20R20N17G01Y0N18M05N19G00Z20N20X0Y0Z10N21M302、用Ø8的立铣刀加工图4.22和图4.23所示零件图4.22O0021N01G90G92X-10Y-10Z50N02T01N03M03S800F50N04G43H01G00Z-5N05G41G01X0Y0D01N06G01Y40N07X40Y60N08G02X80Y20R40N09G02X60Y0R20N10G01X-2N11G40G01X-10Y-10N12G49G00Z50N13M05N14M30图4.23O0022N01G90G92X0Y0Z