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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Fi<0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1.5s

G04P2000表示暂停2000ms

G04U300F100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：

工件原点选在工件图样的尺寸基础上。

能使工件方便地装卡、测量和检验。

工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的工件表面上。

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4.20

O0011

N01G90G92X0Y0Z100

N02G00X74Y20Z2

N03M03S800

N04G01Z-5F50

N05Y0

N06G02X66.9342Y-12.1621R14

N07G01X10.8966Y-44.1119

N08G02X-10.8966Y-44.119R22

N09G01X-66.9342Y-12.1621

N10G02X-66.9342Y12.1621R14

N11G01X-10.8966Y44.119

N12G02X10.8966Y44.119R22

N13G01X66.9342Y12.1621R14

N14G02X74Y0R14

N15G01Y-20

N16M05

N17G00Z20

N18X0Y0Z100

N19M02

图4.21

O0012

N01G90G92X0Y0Z100

N02G00X80Y0Z20

N03M03S800

N04G01Z-5F50

N05Y-20

N06G02X60Y0R20

N07G01Y24.8528

N08X24.8528Y60

N09X-24.8528

N10X-60Y24.8528

N11Y-24.8528

N12X-24.8528Y-60

N13X24.8528

N14X60Y-24.8528

N15Y0

N16G02X80Y20R20

N17G01Y0

N18M05

N19G00Z20

N20X0Y0Z10

N21M30

2、用Ø8的立铣刀加工图4.22和图4.23所示零件

图4.22

O0021

N01G90G92X-10Y-10Z50

N02T01

N03M03S800F50

N04G43H01G00Z-5

N05G41G01X0Y0D01

N06G01Y40

N07X40Y60

N08G02X80Y20R40

N09G02X60Y0R20

N10G01X-2

N11G40G01X-10Y-10

N12G49G00Z50

N13M05

N14M30

图4.23

O0022

N01G90G92X0Y0Z100

N02T01

N03M03S800F50

N04G43H01G00Z20

N05G00X50Y0

N06G01Z-5

N07G42G01Y-20D01

N08G02X35Y0R15

N09G01Y9

N10G03X29Y15R6

N11G01X21

N12G02X15Y21R6

N13G01Y29

N14G03X9Y35R6

N15G01X-9

N16G03X-15Y29R6

N17G01Y21

N18G02X-21Y15R6

N19G01X-29

N20G03X-35Y9R6

N21G01Y-9

N22G03X-29Y-15R6

N23G01X-21

N24G02X-15Y-21R6

N25G01Y-29

N26G03X-9Y-35R6

N27G01X9

N28G02X15Y-29R6

N29G01Y-21

N30G03X21Y-15R6

N31G01X29

N32G02X35Y-9R6

N33G01Y0

N34G02X50Y15R15

N35G40G01X50Y0

N36G49G00Z20

N37M05

N38G00X0Y0Z100

N39M30

3.精铣内外轮廓面

图4.24

O0030

N01G90G92X0Y0Z00

N02M03S800

N03G43G00Z50H01

N04G00X100Y100

N05G41G01X20Y-40F100D01

N06G01Z-4

N07X0Y-40

N08G02X0Y-40I0J40

N09G01X-20

N10G00Z50

N11G40G01X0Y15F100

N12G42G01X0Y0D02

N13G01Z-4

N14G02X-30Y0I-15J0

N15G02X30Y0I30J0

N16G02X0Y0I-15J0

N17G00G40X0Y15

N18G49G00Z50

N19X0Y0Z100M05

N20M02

4、如图所示零件有6个形状、尺寸相同的凸台，高6mm，试用子程序编制程序。

图4.25

O0040

N01G90G92X0Y0Z100

N02G00G43Z20H01

N03Z2

N04G91S600M03

N05M98P10

N06G00X50

N07M98D10

N08G00X50

N09M98P10

N10G00X-100Y60

N11M98D10

N12G00X50

N13M98D10

N14G00X50

N15M98D10

N16M05

N17G49G00Z20

N18G00X0Y0Z100

N19M02

O10

N1G01Z-8F50

N2X20Y10

N3Y40

N430

N5Y-40

N6X-40

N7X-10

N8G00Z8

N9M99

5.刀具半径补偿的作用是什么？

使用刀具半径补偿有那几步？

在什么移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？

答：

刀具半径补偿的作用：

1、变成是不考虑刀具的半径。

2、补偿刀具磨损。

3、可以是粗加工的程序简化。

使用刀具半径补偿的步骤：

1、将刀具半径的补偿值存入D存储器中。

2、建立刀具半径。

3、G40取消刀具半径补偿。

在G00或G01指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能。

6、根据图4、26所示读懂程序，在空白括弧中填写对应程序的注释

N01G92X0Y0Z0（以当前点为原点建立工件坐标系）

N02G00X-65Y-95Z300（在绝对坐标系下快速移至（-65，-95,300））

N03G01Z-15S800M03H01（刀具长度正补偿H01，向下进给至-15，同时刀具以顺时针800r/min旋转）

N04G41X-45Y-75D05F120（刀具左补偿D05，刀具从点（-45，-75）进行插补补偿，进给速度为120mm/min）

N05Y-40

N06X-25

N07G03X-20Y-15I-16J25（逆时针圆弧插补，加工至（-20，-15），圆心相对起点坐标为（-16,25））

N08G02X20I20J150

N09G03X25Y-40I165J0

N10G01X45

N11-75

N12X0Y-65

N13X-45Y-75

N14G40X-65Y-95Z300

N15M02

7、利用子程序编写图4、27所示零件的程序

O0070

N01G90G92X0Y0Z100

N02M03S500

N03G00G43H01Z5

N04G01Z-2F100

N05M98P7

N06G49G00Z100

N07M05

M08M30

O7

N1G41G01X35Y0G01F200

N2Y25

N3X-35

N4Y-25

N5X35

N6Y2

N7G40G01X0Y0

N8M99

8、精铣图4.28（a）（b）所示的内部轮廓

图4.28（a）

O0081

N01G90G92X0Y0Z100

N02M03S800

N03G43G00Z50H01

N04G41G01X25Y0D01F100

N05G01Z-4

N06G02X0Y-25R25

N07G01X-25.98Y-25

N08G02X-34.64Y-10R10

N09G01X-8.66Y35

N10G02X8.66Y35R10

N11G01X34.64Y-10

N12G02X25.98Y-25

N13G01X0Y-25

N14G02X-25Y0R25

N15G00Z50G49

N16G40G01X0Y0

N17G00Z100M05

N18M02

图4.28（b）

O0082

N01G90G92X0Y0Z100

N02G43G00Z20H01

N03M03S800

N04G00X80Y50

N05G41G01X50Y45D01F100

N06G01Z-2.5

N07X24

N08G02X15Y54R9

N09G01Y66

N10G02X24Y75R9

N11G01X81

N13G01Y24

N14G02X96Y15R9

N15G01X54

N16G02X45Y24R9

N17G01Y50

N18G40G01X80Y50

N19G49G00Z50

N20G00Z100M05

N21M02

9、图4.29所示的凸台高度为4，试用镜像指令编程。

图4.29

O0009

N01G90G92X0Y0Z100

N02G00G20

N03M03S800

N04G01Z-4F50

N05M98P91

N06G24X0

N07M98P91

N08G24Y0

N09M98P91

N10G25X0

N11M98P91

N12G25Y0

N13G90G00Z100

N14M05

N15M30

O91

N01G01G41X10Y5D01F100

N02Y30

N03X20

N04G03X30Y20R10

N05G01Y10

N06X5

N07G00G40X0Y0

N08M99

第六章数控车床编程

1、不同档次的数控车床功能上有什么差别？

答：

1、加以数控车床：

简易数控车床是一种低档数控车床，一般用单板机或单片机进行控制。

2、经济型数控车床：

经济型数控车床是中档数控车床，一般具有单色显示的CRT、程序存储和编辑功能。

3、多功能数控车床：

多功能数控车床是指较高档的数控车床，这列机床一般具备刀尖圆弧半径自动补偿、横线速度切削、倒角、固定循环、螺纹切削、图形显示、用户宏程序等功能。

4、车削中心：

车削中心配有刀库和机械手，与数控车床单机相比，自动选择和使用的刀具数量大大增加。

并且还具备动力刀具功能和C轴位置控制功能。

2、数控车床加工零件为什么需要对刀？

如何对刀？

答：

1、确定零件的加工原点，以建立准确的加工坐标系；同时，把刀具的不同尺寸对加工的影响考虑进去。

2、手动对刀：

假设程序原点设在零件左端面，如果以刀尖点为编程点，这时可以将刀架向左移动并将右端面光切一刀，并将显示的值设置为零，再把刀架移回起始位置即可。

3、手动对刀时，如果采用相对位置检测，除课本上介绍的方法外，还可采用什么方法？

如果采用绝对位置检测器，应如何进行对刀？

4、选择数控车床的工艺装备时，应考虑哪些问题？

答：

1、对刀具的要求：

（1）刀具结构

（2）刀具强度、耐用度（3）刀片断屑槽

2、对刀座的要求：

刀座的结构应根据刀具的形状、刀架的外形和刀架对主轴的配置形式决定。

3、数控车床可转位刀具要求：

（1）精度高

（2）可靠性高（3）换刀迅速（4）刀片材料（5）刀杆截形

5、请自己总结数控车床程序便知有哪些特点？

S功能、T功能、M功能、及G功能代码的含义及用途。

答：

1、

（1）绝对坐标、相对坐标都可表示

（2）绝对坐标编程时，坐标值X取工件的直径。

增量坐标编程时，用径向实际位移量的2倍表示。

（3）X向德脉冲当量取Z向的一半。

（4）由于车削加工余量较大。

因此，为简化编程装置采用固定循环。

（5）需要刀具补偿

（6）X、Z就是绝对编程，U、W就是相随坐标编程。

（7）混合编程X、U、Z、W

2、S功能：

（1）主轴最高转速限制（G50）

（2）恒线速度限制（G96）

（3）恒线速度取消（G97）