学年第二学期数控大院复习提纲.docx
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学年第二学期数控大院复习提纲
1、周四下午一点半2204/2207/2209
2、位置检测装置的用途?
答:
位置检测元件是闭环伺服系统的重要组成部分,它的作用是检测位置和速度,发送反馈信号,构成闭环控制,检测系统的精度决定了数控系统的精度和分辨率。
2、伺服系统的用途?
答:
伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
数控机床的伺服系统通常是指各坐标轴的进给伺服系统。
它是数控系统和机床机械传动部件间的连接环节,它把数控系统插补运算生成的位置指令,精确地变换为机床移动部件的位移,直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。
3、机床坐标系的概念,机床坐标系如何确定?
答:
基本机床坐标系是机床固有的坐标系,该坐标系的位置只有开机后,通过手动返回参考点的操作建立,数控装置的内部计算即基于该坐标系。
(1)Z坐标Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的,即平行于主轴轴线的坐标轴即为Z坐标,Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。
如果机床上有几个主轴,则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向;如果主轴能够摆动,则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向;如果机床无主轴,则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。
(2)X坐标X坐标平行于工件的装夹平面,一般在水平面内。
确定X轴的方向时,要考虑两种情况:
1)如果工件做旋转运动,则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向。
2)如果刀具做旋转运动,则分为两种情况:
Z坐标水平时,观察者沿刀具主轴向工件看时,+X运动方向指向右方;Z坐标垂直时,观察者面对刀具主轴向立柱看时,+X运动方向指向右方。
(3)Y坐标在确定X、Z坐标的正方向后,可以用根据X和Z坐标的方向,按照右手直角坐标系来确定Y坐标的方向。
4模态代码的概念?
非模态代码的概念?
答:
模态代码即续效代码,模态代码一经出现,直到后续程序段出现同组的其他任一代码时才失效;非模态代码即非续效代码,只在本程序段中有效。
5、常用M指令和G指令要掌握;
答:
G00,01,02,03,04,05,06,07,08,09,17,18,19,20,21,33,40,41,42,43,44,49,54,55,56,57,58,59,70,71,72,73,80,90,91,92,94,95,96,97;
M00,01,02,03,04,05,06,07,08,09,30,98,99
6、机床原点的概念;
答:
机床坐标系的原点,即机床基本坐标系的原点,它是一个被确定的点,称为机床零点或机械零点(M)。
它是机床上的一个固定的点,由制造厂家确定。
数控车床的机床原点多定在主轴前端面的中心。
(数控铣床的机床原点多定在进给行程范围的正极限点处,但也有的设置在机床工作台中心,使用前可查阅机床用户手册。
)
7、固定参考点的概念;
答:
参考点(或机床原点)是用于对机床工作台(或滑板)与刀具相对运动的测量系统进行定标与控制的点。
一般都是设定在各轴正向行程极限点的位置上。
该位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先调整好的,它相对于机床原点的坐标是一个已知数,一个固定值。
每次开机启动后,或当机床因意外断电、紧急制动等原因停机而重新启动时,都应该先让各轴返回参考点,进行一次位置校准,以消除上次运动所带来的位置误差。
8、工件坐标系的概念;
答:
用于编制加工程序的的坐标系,建立在零件上,与机床坐标系有原点偏置的尺寸联系。
工件坐标系是以工件设计尺寸为依据建立的坐标系,工件坐标系是由编程人员在编制程序时用来确定刀具和程序的起点,工件坐标系的原点可由编程人员根据具体情况确定,但坐标轴的方向应与机床坐标系一致,并且与之有确定的尺寸关系。
9、FMS;CIMS;FMC;CNC;NC;的含义
答:
分别是柔性制造系统;计算机集成制造系统;柔性制造单元;计算机数控;数控;
10、采用固定循环编程加工的有哪些?
有什么作用?
答:
内外圆车削简单固定循环,螺纹车削简单固定循环,纵向粗车复合固定循环,精车复合固定循环,轮廓粗车复合固定循环,钻孔固定循环等等。
最大的作用就是程序缩短,可读性高,减少所占内存。
11、CNC软件中,通常把软件完成的任务分成管理和控制两大类任务,分别有哪些?
答:
12、圆弧插补的注意点有哪些?
答:
可以用IJK编程,也可以用R编程,整圆不能用R,只能用IJK,另外R有正负之分,大于等于180°的圆弧R为负值。
13、编写CNC加工程序的方法有哪两种?
答:
自动编程和手工编程;
14、在CNC系统中,用于进给速度调节的方法有哪些?
答:
用于进行开环系统进给速度调节的方法有软件延时、时钟中断;用于进行闭环系统进给速度调节的方法有前加减速、后加减速;
15、在数控铣床上加工整圆时的工艺要点是什么?
答:
为避免工件表面产生刀痕,刀具从起始点沿圆弧表面的切线方向进入,进行圆弧铣削加工;整圆加工完毕退刀时,顺着圆弧表面的切线ww2方向退出。
(即切入切出原则)
16、脉冲编码器的分类、作用、工作原理;
答:
旋转编码器通常有增量式和绝对式两种类型。
它通常安装在被测轴上,随被测轴一起转动,将被测轴的位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。
作用是检测转轴位置和速度,发送反馈信号,构成闭环控制
增量式旋转编码器:
光电码盘是在一块玻璃圆盘上镀上一层不透光的金属薄膜,然后在上面制成圆周等距的透光和不透光相间的条纹构成的,光栏板上具有和光电码盘相同的透光条纹。
光电码盘也可由不锈钢薄片制成。
当光电码盘旋转时,光线通过光栏板和光电码盘产生明暗相间的变化,由光敏元件接收。
光敏元件将光电信号转换成电脉冲信号。
绝对式旋转编码器:
绝对式旋转编码器可直接将被测角度用数字代码表示出来,且每一个角度位置均有对应的测量代码,因此这种测量方式即使断电,只要再通电就能读岀被测轴的角度位置,即具有断电记忆力功能。
例:
17、刀具半径补偿的建立和撤销的要点是什么?
答:
只能在建立在直线段轮廓上进行,而不能在圆轮廓上进行,因此在刀具半径补偿进行的程序段中,不能出现G02、G03的圆弧插补,只能出现G00和G01。
18、数控加工过程的概念;
答:
分析零件图、工艺处理、数值计算、编写加工程序单、制作控制介质、程序校验与首件试切。
19、数控机床按运动方式分类,并举例;
答:
点位:
数控钻床、镗床、冲床、测量机等;
直线:
数控车床等;
轮廓:
数控铣床,加工中心等;
20、数控机床有绝对值和增量值编程,但使用时能放在同一程序段中,请举例。
答:
能,比如圆弧插补指令就用到了绝对值和增量值。
21、加工沿着与坐标轴成45º的斜线可以用什么设备加工?
答:
最简可以采用点位、直线控制数控机床。
直线控制数控机床的基本要求就是:
不仅要求控制点到点的精确定位,而且要求机床工作台或刀具(刀架)以给定的进给速度,沿平行于坐标轴的方向或与坐标轴成45°角的方向进行直线移动和切削加工。
22、数控加工工序与普机加工工序的区别;
答:
数控加工工艺指定的步骤与内容与普通机床加工工艺大致相同,但数控工艺的一个明显特点是工艺内容十分具体完整。
普机加工的工艺规程最多详细到工步;数控加工工艺必须详细到每一步走刀和每一个操作的细节。
另外数控工序和普机工序相比较,两者的区别或优势就是工序集中,
23、两轴联动的概念和应用场合?
答:
XYZ三轴中任意两轴做插补联动。
二轴联动主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。
24、两轴半联动的概念和应用场合?
答:
对任何曲面,以平行于某坐标平面的平面连续剖分,得到一系列平面曲线。
加工曲面时,采用球头铣刀,刀具中心在剖分坐标平面(X、Y、Z中的任意两轴)内作平面曲线的插补运动,第三轴作周期进给。
就可加工出该曲面。
称行切法。
XYZ三轴中任意两轴做插补联动,第三轴做单独的周期性进刀。
二轴半联动主要用于三轴以上机床的控制加工曲面,其效果不如三轴联动的好。
其中两根轴可以联动,而另外一根轴可以作周期性进给。
25、三轴联动的概念和应用场合?
答:
三坐标联动,刀具作空间曲线插补运动。
可加工空间曲线轮廓(回珠器滚道)。
还可加工曲面轮廓。
加工曲面时,也采用行切法。
与两轴半不同的是,刀具作空间曲线插补运动,从而,使刀具在工件上切出的轨迹是平面曲线,切痕规则,容易得到低的表面粗糙度。
三轴联动一般分为两类,一类就是X,Y,Z三个直线坐标轴联动,比较多的用于数控铣床、加工中心等。
另一类除了同时控制X,Y,Z其中两个直线坐标外,还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋转坐标轴。
如车削加工中心,它除了纵向(z轴)、横向(x轴)两个直线坐标轴联动外,还需同时控制围绕z轴旋转的主轴(C轴)联动。
26、插补的概念;插补的分类(两类);各自特点;
答:
数控机床的运动控制中,工作台(刀具)X、Y、Z轴的最小移动单位是一个脉冲当量。
因此,刀具的运动轨迹是具有极小台阶所组成的折线(数据点密化)。
例如,用数控车床加工直线OA、曲线OB,刀具是沿X轴移动一步或几步(一个或几个脉冲当量Dx),再沿Y轴方向移动一步或几步(一个或几个脉冲当量Dy),直至到达目标点。
从而合成所需的运动轨迹(直线或曲线)。
数控系统根据给定的直线、圆弧(曲线)函数,在理想的轨迹上的已知点之间,进行数据点密化,确定一些中间点的方法,称为插补。
插补运算所采用的原理和方法很多,一般可归纳为基准脉冲插补和数据采样插补两大类型。
(1)基准脉冲插补
基准脉冲插补又称为脉冲增量插补或行程标量插补,其特点是每次插补结束应仅向各运动坐标轴输出一个控制脉冲,因此各坐标仅产生一个脉冲当量或行程增量。
脉冲序列的频率代表坐标运动的速度,而脉冲的数量代表运动位移的大小。
该类插补方法运算简单,容易用硬件电路来实现,早期的硬件插补都是采用这类方法,在目前的cNc系统中可用软件来实现,但仅适用于一些中等速度和中等精度的系统,主要用于步进电机驱动的开环系统和数据采样描补中的精插补。
基准脉冲插补的方法很多,应用较多的是逐点比较法和数字积分法。
(2)数据采样插补
数据采样插补又称数字增量插补、时间分割插补或时间标量插补,其运算一般分为两步进行。
第一步为粗插补,采用时间分割思想,根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段(又称轮廓步长),以此来退近轮廓曲线;第二步为精插补,是根据位移检测采样周期的大小,采用直线的基准脉冲插补,在轮廓步长内再插入若干点,进一步进行数据密化。
粗插补一般由软件完成,而精插补可由软件实现.也可由硬件实现。
闭环或半闭环系统都采用数据采样插补方法,能满足控制速度和精度的要求。
数据采样插补方法很多,如直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归算法等。
27、光栅的工作原理以及莫尔条纹的特点是什么?
答:
光栅由标尺光栅和光学读数头两部分组成。
标尺光栅穿过光学读数头,其尺面与指示光栅尺面相互平行,并保持0.05~0.1mm的间隙。
标尺光栅一般固定在机床的活动部件(如机床工作台)上,光学读数头安装在机床的固定部件上。
当机床活动部件带着标尺光栅相对指示光栅移动时,将通过读数头的光电转换,发送与位移量对应的数字脉冲信号,作为位置反馈信号或位置显示信号。
莫尔条纹有如下的特点:
(1)起放大作用。
(2)均化误差作用。
(3)莫尔条纹移动与栅距之间移动有对应关系。
28、步进电机步距角的计算方法;工作台的脉冲当量计算方法;步进电机工作频率的计算方法;举例:
步进电机转子有120个齿,采用三相单双六拍通电方式,经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动,滚珠丝杠导程为6mm,工作台移动最大速度为12mm/s,求:
(1)步进电机的步距角θ;
(2)工作台的脉冲当量δ;(3)步进电机的最高工作频率。
答:
步距角的计算公式为:
步进电动机的转速公式为:
29、闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别是什么?
答:
在于控制对象的不同,前者是直接控制工作台的位移,后者是直接控制丝杠的转角。
30、现代数控机床上常用的伺服电机是什么类型的?
答:
直流伺服电动机、功率步进电动机、交流伺服电动机在数控机床上都有使用,其中交流伺服电动机以其维护方便,应用最为广泛。
31、数字增量插补方法中选择插补周期要考虑的因素有哪些?
答:
插补周期与精度速度的关系直线插补没有逼近误差。
在插补曲线时,当用内接弦线逼近时,插补误差δ、插补周期T、进给速度F以及曲线的曲率半径之间的关系为:
由此可知,插补周期T与进给速度F、逼近误差δ、曲率半径ρ有关。
当F、ρ一定时,T越小,δ越小;当δ、ρ一定时,T越小,F越大;因此,T越小越好。
但T的选择受插补运算时间和位置控制周期的限制。
实际系统,T是固定的,ρ是轨迹所要求的,这时要满足误差要求,就必须限制F的取值。
(2). 插补周期与插补运算时间的关系系统个各线形的插补算法设计完毕,那么,系统插补运算的最长时间就确定了。
插补周期必须大于插补运算的最长时间。
对分时共享的CNC,插补周期一般应为最长插补运算时间的两倍以上。
(3).插补周期与位置控制周期的关系插补周期要么与位置控制周期相等,要么是位置控制周期的整数倍。
32、G96、G97的区别是什么?
答:
单位不同;前者是mm/min;后者是r/min;
33、共享总线结构的多微处理器CNC装置各模块之间的互联和通信如何实现?
答:
通过多端口存储器。
在共享总线结构中多采用公共存储器方式进行各模块之间的信息交换。
公共存贮器直接挂在系统上,各主模块都能访问,可供任意两个主模块交换信息。
34、数控车床X轴方向上的脉冲当量与Z方向上的脉冲当量有什么关系?
答:
X轴方向上的脉冲当量一般为Z方向上的脉冲当量的50%,也可以调节;
35、按照机床运动的控制轨迹分类,可以分为哪几类,分别举例;
答:
可以分为点位控制机床,如数控钻床;直线控制机床,如数控车床;轮廓控制机床,如数控铣床,加工中心;
36、感应同步器有两种检测方式分类,有哪两类?
答:
鉴相式,输入电压分别为同频同幅不同相位的交流电;鉴幅式,输入电压分别为同频同相不同幅的交流电;
37、简述采用步进电机的驱动系统的特点是什么?
答:
对步进电机施加一个电脉冲信号,步进电机就回转一个固定的角度,这个角度叫做步距角,电机的总角位移和输入脉冲的数量成正比,而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。
38、通常在编程时,不论何种机床,都一律假定工件静止、刀具移动;还是刀具静止、工件移动?
答:
一律假定工件静止、刀具移动。
39、什么样的机械零件适宜用数控机床加工?
答:
加工精度要求高、形状复杂、难加工、批量灵活的零件。
40、有两个或以上CPU的CNC装置的一定是多CPU器结构的CNC装置吗?
举例说明。
答:
不一定。
区分是否为单位处理器cnc结构的要点是,在这种结构中,只有一个微处理器能控制系统的总线,占有总线资源。
即使有其他的微处理器,因为不能控制总线和访问主存储器,而只能作为从属的智能部件而已。
41、插补运动的实际轨迹与理想轨迹之间的关系?
答:
一般来说不重合,存在精度要求之内的误差,但如果沿着坐标轴的轨迹是重合的。
42、在执行G00指令时,刀具路径是什么样的?
答:
在执行G00指令时,刀具路径不一定为一直线,为45°直线与沿坐标轴的直线复合而成。
例如:
从A(X0,Y0)到B点(X30,Y60),分别使用“G00”及”“G01”指令运动,其刀具路径是有区别的,前者是折线,后者是直线。
43、点位控制时进给运动的特点是什么?
答:
点位控制时进给运动从某一位置到另一个给定位置的路径过程中是不进行加工和速度控制的,只保证起点到终点的精度。
44、恒线速控制的要点是什么
答:
要点是工件的直径与工件的转速之乘积为定值,互成反比关系;
45、什么是前加减速控制和后加减速控制,它们各有什么特点?
答:
放在插补前的加减速控制称为前加减速控制。
它仅对程编指令速度F进行控制,其优点是不会影响实际插补输出的位置精度,但需预测减速点。
放在插补后的加减速控制称为后加减速控制。
它是对各运动轴分别进行控制,这种控制无需预测减速点。
46、刀具半径自动补偿的作用是什么。
答:
在轮廓加工中,由于刀具总有一定的半径(如铣刀半径或线切割机的钼丝半径),刀具中心的运动轨迹并不等于所要加工零件的实际轮廓。
也就是说,数控机床进行轮廓加工时,必须考虑刀具半径,在进行外轮廓加工时,刀具中心需要偏移零件的外轮廓面一个半径值。
这种偏移习惯上称为刀具半径补偿。
能实现刀具半径补偿的机床,可以使编程者以被加工零件的轮廓直接编程,避免了复杂繁琐的走刀轨迹计算过程,大大提高编程效率和准确性。
47、简述环行分配器的作用是什么。
答:
环形分配器的主要功能是将数控装置的插补脉冲,按步进电机所要求的规律分配给步进电机驱动电源的各相输入端,以控制励磁绕组的导通或关断。
同时由于电机有正反转要求,所以环形分配器的输出是周期性的,又是可逆的。
48、工件坐标系设定的方法有几种?
各自有什么特点?
答:
工件坐标系的设定主要有两种方法:
一种为预先输入工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值,编程时用G54~G59指令调用相应坐标系;另一种为用G92或者G50指令,给出对刀点在工件坐标系中的位置,从而建立工件坐标系与机床坐标系的相对位置。
49、以FANUC-6T车床数控系统的指令格式,编写图2所示轴的CNC加工程序。
毛坯尺寸为直径32,长度80。
已知起刀点位于S(40,100),主轴转速800转/min,进给速度50mm/min。
50、铣床:
用20mm的立铣刀铣削工件轮廓,已知工作原点0(80,80),机床原点M(0,0),工件尺寸及加工路线如图所示,试按绝对坐标完成数控铣削手工编程,I、J、K为圆弧起点相对其圆心(圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。
(主轴转速为800rpm,进给速度为250mm/min,机床具有刀具半径补偿功能)
(铣床、车床)注意铣床要刀补,车床要直径值编程;
51、已知圆弧的起点为A(6,0),终点为B(0,6),圆弧的圆心与坐标原点重合。
写出用逐点比较法逆时针插补该圆弧图形的过程,并在图形上绘制出实际轨迹。
52、插补(DDA方法)直线,插补直线起点为(0,0)终点为(5,7),并在图形上绘制出实际轨迹。
53、(C刀补作图)画出如图示外轮廓的实际刀具中心轨迹。
数控系统对其进行C机能左偏刀具半径补偿,从O点建立刀具半径补偿,到D点撤销刀具半径补偿。
刀具半径按图示细线。
答:
C刀补方法:
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