机床数控技术典型习题

1、1-1数控技术的组成 ?答:数控技术由机床本体、数控系统、外围技术组成。机床本体包括:主运动部件、进给运动部件 (工作台、拖板以及相应的传动机构 、 -支承件(立柱、床身等 、 -特殊装臵(刀具自动交 换系统、工件自动交换系统 、辅助装臵(如排屑装臵等 ;数控系统由输入输出装臵、 CNC 装臵、伺服驱动、检测装臵等;外围技术包括工具技术、编程技术。1-2. 为什么数控系统的联动轴数越多,则控制越复杂?答:联动轴数要求的插补计算越多、指令输出也越多、位臵控制要求的动作越复杂等。1-3. 数控机床与普通机床相比较,在哪些方面是基本相同的,最根本的不同是什么 ?答:表面形成方法相同; 实现自动化控制

2、的原理和方法不同。 普通机床是人工过程, 数控机床是自 动化过程。1-4. 数控机床由哪几个部分组成 ?答:编程及程序载体、输入装臵、 CNC 装臵及强电控制装臵、伺服驱动系统及位臵检测装臵、机床 的机械部件。1-5. CNC装置对输入的加工程序进行运算处理的核心部分有哪三步 ?答:逼近处理、插补运算、指令输出。1-6. 什么是点位控制系统?答:仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动; 对轨迹不作控制要求; 运动过程中 不进行任何加工。1-7 开环、闭环和半闭环系统,它们在结构形式、精度、成本和影响系统稳定因素方面,各有何 1-8 数控技术的发展趋势?答:发展趋势为:运行高速化、加

3、工高精化、功能复合化、控制智能化、驱动并联化、交互网络化2-1 数控机床最适用于哪些类型零件的加工?答:复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量。2-2 数控机床坐标系各进给轴运动的正方向总是假定为怎样的方向 ?答:假设工件不动,刀具远离工件的方向为正。2-3 数控程序段的一般格式及各字的含义?字地址程序段的一般格式为:N_ G_ X_ Y_ Z_ F_ S_ T_ M_ ;其中 N 程序段号字;G 准备功能字;X 、 Y 、 Z 坐标功能字;F 进给功能字;S 主轴转速功能字;T 刀具功能字;M 辅助功能字。2-4 说出工件坐标系设定的常用 G 指令?什么是工件零点偏置 ?答:用 G54-G59

4、指令设定工件坐标系,操作者在实际加工前,测量工件原点与机床原点之间的偏 臵值,并在数控系统中预先设定,这个值叫做“工件零点偏臵” 。2-6数控工序安排时应遵循什么原则?(1先进行内形内腔加工,后进行外形加工工序;(2有相同的定位、夹紧方式最好一起进行,以减少重复定位;(3用同一把刀具加工的工序最好一起进行,节省换刀时间;(4同一次装夹中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序。2-7数控夹具与传统夹具的差别?答:数控机床的夹具与传统夹具结构的差别在于:数控夹具不需要导向和对刀功能, 夹具结构比较 简单。2-8 如何选择铣刀?答:大平面:面铣刀;加工凹槽、小台阶面及平面轮廓:立铣刀加工空

5、间曲面、模具型腔或凸模成形表面等:模具铣刀加工封闭的键槽:键槽铣刀加工变斜角零件:鼓形铣刀特殊形状:成形铣刀根据不同的加工材料和加工精度要求,应选择不同参数的铣刀进行加工。2-9 什么是对刀点?如何选择对刀点?答:对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上, 以提高零件的加工精度, 如以孔为定位基准 的零件,应以孔中心作为对刀点;便于对刀、观察和检测;简化坐标值的计算;精度高、粗糙度低的表面。2-10 如何选择加工路线?答:保证零件的加工精度和表面粗糙度要求;简化数值计算,减少程编工作量;缩短加工路线,减少刀具空行程时间,提高加工效率。2-11 什么是等步长法?写出等步长计算节点的步骤?答:用

6、直线段逼近非圆曲线时,如果每个逼近线段长度相等,则称等步长法。1求最小曲率半径 Rmin 设曲线为 y=f(x ,则其曲率半径公式为:yy R /23(1/2+=( (1(1 (/2/2/32/2321/2y yy y y ydxdR +-=0=dxdR0/1/3/2/2( (=+-yyyy2计算允许步长 l(min222min允 -=RRl允R min 223 计算节点 以起点 a (xa , ya 为圆心, 以 l 为半径作圆, 得到圆方程, 与曲线方程 y=f(x 联立求解,可得第一个节点的坐标(xb , yb ,以此类推。2-12 什么是等误差法?写出等误差法计算节点的步骤?答:用直线

7、段逼近非圆曲线时,如果每个逼近误差相等,则称等误差法。1以起点 a 为圆心, 允为半径作圆,得到圆方程2求圆与曲线公切线 PT 的斜率 首先联立求解以下方程组得切点坐标 (xT , yT 、 (xP , xP 3由切点坐标求出斜率 :4过 a 点与直线 PT 平行的直线方程为 5与曲线方程联立求解得 b 点坐标第三章3-1如图示零件,厚度 15mm ,编写外轮廓加工程序。 N10 G92 X-40.0 Y180.0 Z150.0; N12 G00 G90 Z-16.0; N13 S500 M03N15 G01 G41 D01 X0. Y20. F100M08; N20 X5.;N25 G03

8、X15. Y30. R10.; N30 G02 X30. Y15. R-15.0.; N35 G03 X20. Y5. R10.; N40 G01 Y0.; .N45 G00 G40 X0. Y0.M05; N50 M30;3-2如图示零件,厚度 15mm ,编写外轮廓加工程序。 N10 G92 X0. Y0. Z150.000; N30 X0. Y60. S300 M03; N35 G43 Z28. H01; N40 G01 Z-15. F100;N45 G41 D21 X0.0 Y20.0M08; N50 X25.98 Y65.;N55 G02 X39.05 Y68.975 I8.66 J

9、-5.;N60 G01 X75.591 Y51.025;N65 G03 X90. Y60. I4.41 J8.975;N70 G01 X90. Y75.;N75 X130.;N80 G02 X140. Y65. I0. J-10.;N85 G01 X140. Y0.;N90 X0.;N95 Y20.;N100 G40 X0. Y60. D00M09;N105 G00 G49 Z250. H00 M05;N110 G28 G91 Z0.0;N115 G28 X0. Y0.;N120 M30;3-3如图示零件,槽深 5.5mm ,编写槽加工程序。 N10 G92 X0. Y0. Z150.;N30

10、 S300 M03;N35 G43 Z10.0 H1;N40 G01 X18.75 Y-32.476 F500;N45 Z-5.65 F80 M08;N50 G03 X32.827 Y-19.83 I-18.74 J32.476;N55 G03 X32.035 Y-7.486 I-10.185 J6.344;N60 G01 X20.785 Y12.;N65 G03 X-20.785 Y12. I-20.785 J-12.;N70 G01 X-30.035 Y-7.486;N75 G03 X-31.827 Y-19.83 I10.393 J-6.;N80 X18.75 Y-32.476 I31.

11、827 J19.83;N85 G00 G49 Z25 H0 M05;N90 G28 G91 Z0;N95 G28 X0 Y0;N100 M30;3-4如图示零件,厚度 15mm ,编写孔加工程序。 N1 G92 X0 Y0 Z100.0; 坐标系设定N3 Z20.M08;冷却液开N5 X10.Y-17.321;N6 X-20.L4;N7 X-10.0Y-17.321;N8 X20.0 L5;N9 X10.0 Y-17.321;N10 X-20.0 L6;N11 X10.0 Y-17.321;N12 X20.0 L5;N13 X-10.0 Y-17.321;N14 X-20.0 L4;N15 X

12、10.0 Y-17.321;N16 X20.0 L3;N17 G80 M09; 取消固定循环N18 G00 G90 Z100;N19 X0 Y0 M05;主轴停转N20 M30;结束3-5如图所示零件,要求首先进行钻孔,然后攻螺纹。试编制加工程序 说明:刀位点为(0,0,250 , 初始平面设在 Z=150mm的位臵,参考平面设在被加工孔上表面 Z=3mm处。选用钻头(8.5mm 为 T01号刀具,丝锥(M10为 T02号刀具。刀具伸出孔外距离为 4mm 。孔加工顺序为 A B C D 。加工程序如下:O0002; 程序号;N10 G92 X0 Y0 Z250.0; 设定工件坐标系;N15 T

13、01 M06; 在换刀点换刀(8.5mm的钻头N20 G90 G00 Z150.0 S600 M03; 进给到初始平面、主轴正转;N25 G99 G81 X15.0 Y10.0 Z-19.0 R3.0 F50; 钻 A 孔,快速返回到初始平面;N30 G98 Y35.0; 钻 B 孔,快速返回到初始平面;N35 G99 X50.0; 钻 C 孔,快速返回到初始平面;N40 G98 Y10.0; 钻 D 孔,快速返回到初始平面;N45 G00 X0 Y0 T02 M06; 快速返回到换刀点换刀(M10丝锥 ;N50 Z150.0 S150 M03; 进给到初始平面、主轴正转;N55 G99 G8

14、4 X15.0 Y10.0 Z-19.0 R3.0 F150;攻螺纹 A 孔,加工后返回参考平面;N60 G98 Y35.0; 攻螺纹 B 孔,加工后返回到参考平面;N65 G99 X50.0; 攻螺纹 C 孔,加工后返回到参考平面;N70 G98 Y10.0; 攻螺纹 D 孔,加工后返回到参考平面;N45 G80 G00 X0 Y0; 取消固定循环,快速返回到换刀点;N50 M30; 程序结束。3-6如图所示零件,进行打中心孔、钻孔倒角、攻螺纹等加工,试编制加工程序。 加工程序如下:O0003; 主程序;N10 G54 G90 X0 Y0 Z250.0; 选择工件坐标系,快进到换刀点;N15

15、 T01 M06; 换上 01号刀具 中心钻;N20 S1500 M03 M08; 启动主轴,开冷却液;N25 M98 P0100; 调用 O0100号子程序, 在四个孔中心孔位臵打中心孔; N30 T02 M06; 换 02号刀具 8.5的钻头;N35 S1000 M03 M08; 启动主轴 , 开冷却液;N40 M98 P0200; 调用 O0200号子程序,钻四个孔;N45 T03 M06; 换 03号刀具 倒角;N50 S1500 M03 M08; 启动主轴,开冷却液;N55 M98 P0300; 调用 O0300号子程序,给每个孔倒角;N60 T04 M06; 换 04号刀具 M10

16、丝锥;N65 S200 M03 M08; 启动主轴,冷却液;N70 M98 P0400; 调用 O0400号子程序,对四个孔攻螺纹;N75 G28; 返回参考点主程序结束;N80 M30; 主程序结束;O0100; 钻中心孔子程序;N85 G99 G81 X-40.0 Y0 R2.0 Z-1.5 F10.0; G81钻孔循环(钻中心孔 ,钻第 1个孔的中心孔; N90 M98 P0500; 调用孔位臵子程序 (二级调用 , 钻 2、 3、 4孔的中心孔; N95 M99; 子程序结束;O0200; 钻孔子程序;N100 G99 G81 X-40.0 Y0 R2.0 Z-17.0 F10.0;

17、G81钻孔循环,钻第 1个孔;N105 M98 P0500; 调用孔位臵子程序,钻 2、 3、 4孔;N110 M99; 子程序结束;O0300; 倒角子程序;N115 G99 G81 X-40.0 Y0 R2.0 Z-1.0 F20.0; 用 G81钻孔循环进行倒角,第 1个孔倒角; N120 M98 P0500; 调用孔位臵子程序,对 2、 3、 4倒角;N125 M99; 子程序结束;O0400; 攻螺纹子程序;N130 G99 G84 X-40.0 Y0 R2.0 Z-17.0 F10.0; G84攻螺纹循环,攻螺纹第 1个孔;N135 M98 P0500; 调用孔位臵子程序,对 2、

18、 3、 4孔攻螺纹;N140 M99; 子程序结束;O0500; 钻孔位臵子程序;N150 X0 Y40.0; 第 2个孔的位臵;N155 X40.0 Y0; 第 3个孔的位臵;N160 X0.0 Y-40.0; 第 4个孔的位臵;N165 M99; 程序结束;3-7编制轴类零件的车削加工程序。加工内容包括粗精车端面、倒角、外圆、锥度、圆角、退刀槽 和螺纹加工等。其左端 25mm 为夹紧用,可先在普通车床上完成车削。该零件采用棒料毛坯,由于 加工余量大,在外圆精车前采用粗车循环指令去除大部分毛坯余量,留有单边 0.2mm 余量 . 选用第 一参考点为换刀点使用刀具为:外圆粗车刀、外圆精车刀、切

19、槽刀和螺纹车刀。 数控车削程序如下:O0006;N10 G92 X200.0 Z350.0; 设臵工件坐标系;N15 G28 U0 W0; 返回参考点;N20 S1000 T0101 M03 M08; 主轴正转,调用 01号粗车刀;N25 G00 X87.0 Z290.1; 快速走到粗车右端面起点(87.0, 290.1 ;N30 G95 G01 X-1.6 W0 F0.3; 粗车右端面,车削进给速度 0.3mm/r;N35 G00 X105.0 Z300.0; 快速走到外圆粗车循环起点;N40 G71 U1.0 R1.0; 粗车循环,每次车削深度 1.0mm ,每次退刀 1.0mm ; N4

20、5 G71 P50 Q100 U0.4 W0.2 F0.3 S800; 留粗车余量 X 向 0.4mm , Z 向 0.2mm ;N50 G00 X87.0 F0.15; 快速走到车削起点,精车进给 0.15mm/r;N55 G42 G01 X48.0 Z290.0; 刀具右偏;N60 W-60.0; 精车 48的外圆;N65 X50.0; 精车台阶端面;N70 X60 Z160.0; 精车锥面;N75 X65.0; 精车台阶端面;N80 W-80.0; 精车 65的外圆;N85 G02 X75.0 W-5.0 R5.0; 精车 R5内圆;N90 X85.0; 精车端面;N95 Z25; 精车

21、 85的外圆;N100 G40.0; 取消刀补;N105 G28 U0 W0; 返回参考点;N110 G50 S1500; 限制主轴最高转速为 1500r/min, G50指令可做钳位用; N115 G96 S20 T0202; 指定恒定切削速度,调用 02号精车刀, 02号刀补; N120 G70 P50 Q100; 粗车后精车;N125 G00 X87.0 Z290.0; 回退到精车端面快速运动起始点;N130 X50.0; 快速走到精车端面的工进点;N135 G01 X-2.0; 精车右端面;N140 G28 U0 W0; 返回到参考点;N145 T0303; 调用 03 号切槽刀, 0

22、3号刀补;N150 G00 X51.0 Z230.0; 刀具快速运动到切槽起点;N160 G01 X45.0 F0.15; 切槽;N165 G00 X60.0; 切槽刀退出;N170 G28 U0 W0; 返回参考点;N175 G97 S1500 T0404; 取消恒定切削速度, 指定主轴转速, 调用 04号螺纹车刀; N180 G01 X50.0 Z293.0; 快速运动到螺纹车削起始点;N185 G76 P3 12 60 Q0.1 R0.1; 复合螺纹加工循环;N190 G76 X45.8 W-63.5 P1.73 Q0.85 F2.0;复合螺纹加工循环;N195 G28 U0 W0 M0

23、5 M09; 主轴停,关闭冷却液;N200 M30; 程序结束。3-8如图所示工件,进行周边精铣加工,且加工程序启动时刀具在参考点位置,参考点位置如图所 示,选择30的立铣刀,并以零件的中心孔作为定位孔,加工时的走刀路线如图。 加工程序如下:O0012;N0010 G92 X450.0 Y250.0 Z300.0;N0020 G00 G90 X175.0 Y120.0;N0030 Z-5.0 M3;N0040 G01 G42 H10 X150.0 F80;N0050 X70.0;N0060 G02 X30.0 R25.0;N0070 G01 Y140.0;N0080 G03 X-30.0 R3

24、0.0;N0090 G01 Y120.0;N0100 G02 X-80.0 R25.0;N0110 G01 X-150.0;N0120 Y0;N0130 X80.0;N0140 X150.0 Y40.0;N0150 Y125.0;N0160 G00 G40 X175.0 Y120.0 M05;M0170 G91 G28 X0 Y0 Z0;N0180 M30;3-9编制简单回转零件的车削加工程序,包括粗精车端面、外圆、倒角、倒圆。零件加工的单边余 量为 2mm ,其左端 25mm 为夹紧用,可先在普通车床上完成夹紧面的车削。该零件粗、精车刀分别 为 T01和 T02。选用第二参考点为换刀点。 数

25、控车削程序如下:O0005; 程序号 O0005;N10 G50 X100.0 Z70.0; 设臵工件坐标系,有的系统可写成 G92 X100.0 Z70.0;N15 G30 U0 W0; 返回第二参考点,也可以写成 G30 X(U- Z(W-;的形式;N20 S1000 T0101 M08; 选定主轴速度,调用 01号粗车刀, 01号长度补偿,打开冷却液; N25 G96 S60 M03; 指定恒定切削速度为 60m/min,主轴顺时针旋转;N30 G00 X56.0 Z0.1; 快速走到粗车外圆起点(56.0,0.1 ;N35 G95 G01 X-1.6 F0.3; 粗车右端面,车削进给速

26、度 0.3mm/r;N40 G00 Z10.0; 刀具沿 Z 方向回退到点(-1.6,10N45 X48.0; 快速移动到点(48.0,10 ;N50 Z0.1; 走到倒角粗车起点(48.0,0.1 ;N55 G01 X50.2 Z-1; 粗车倒角,车倒角也可以用插入倒角指令:G01 Z(W-C-;N60 Z-57.0; 粗车小端外圆面也可以用车圆角指令;N65 G02 X56.0 Z-59.9 R2.9; 粗车削台阶内圆角、也可以用插入圆角指令:G01 Z(W-R-; N70 G01 X88.0; 粗车削台阶端面;N71 X90.2 Z-61; 粗车倒角;N75 G01 Z-85.0; 粗车

27、削台阶外圆面;N80 G30 U0 W0; 返回第二参考点;N85 T0202; 调用 02号精车刀, 02号刀补;N90 G00 X-3.0 Z1.0; 快速走到点(-3.0,1.0 ;N95 G42 G01 X-1.6 Z0 F0.15; 走到精车起点(-1.6,0 ,刀尖半径右补偿;N100 X48.0; 精车端面;N105 X50.0 Z-1.0; 精车倒角;N110 Z-57.0; 精车小端外圆面;N115 G02 X56.0 Z-60.0 R3.0; 精车削台阶内圆角;N120 G01 X88.0; 精车削台阶端面;N121 X90.0 Z-61; 精车倒角;N125 G01 Z-

28、85.0; 精车削台阶外圆面;N130 G30 U0 W0; 返回第二参考点换刀;N135 T0200 M05 M09; 取消刀补,主轴停,关闭冷却液;N140 M30; 程序结束;3-10图所示零件,利用固定循环与子程序,编写孔加工程序。 孔 模 型 加工程序如下:O0002; 主程序号;N10 G90 G21 G40 G80; 绝对坐标、 公制尺寸、 取消刀具半径补偿和固定循环。返回 XYZ 参考点;N20 G91 G28 X0 Y0 Z0; 重新建立绝对零点;N30 G92 X-200 Y100 Z0; 快速移动到 ;N40 G00 G90 X-12.0 Y0 Z0 S2000 M03

29、T1; 主轴以 2000r/min正转,刀具 1准备;N50 G43 Z3 H01; 刀具 1快速移动到工件上面 3mm 位臵;N60 M08; 冷却液开;N70M98 P0004 L5; 调用子程序 5次;N80 G80; 固定循环取消;N90 G00 G90 Z25 M05; 绝对模式迅速抬刀,主轴停止;N100 M09; 冷却液关;N110 G91 G20 X0 Y0 Z0; 返回到 XYZ 参考点;N120 M30; 程序结束,存储器复位;O0004; 子程序号;N10 G91 G83 Y12 Z-12.0 R3.0 Q3.0 F250; 快速调用深孔 G83固定循环指令;N20 X1

30、2 L9; 在 4 12位臵钻孔;N30 Y12; 在 13位臵钻孔;N40 X-12 L9; 在 1422位臵钻孔;N50 M99; 返回主程序 N060程序段;3-11如图所示工件,加工外轮廓。 立铣刀直径 20mm,程序如下:O0001; 程序代号;N01 G00 G90 X120.0 Y60 Z50; 绝对值输入,快速进给到 X120 Y60 Z50;N02 X100 Y40 M13 S500; 快速进给到 X100 Y40切削液开, 主轴正转, 转速 500r/min; N03 Z-11; 快速向下进给到 Z-11;N04 G01 G41 X70 Y10 H012 F100; 直线插

31、补到 X70 Y10,刀具半径左补偿 H012=10mm,进给 速度 100mm/s;N05 Y-10; 直线插补到 X70 Y-10N06 G02 X40 Y-40 R30; 顺圆插补到 X40 Y-40,半径为 30mm ;N07 G01 X-70; 直线插补到 X-70 Y-40;N08 Y40; 直线插补到 X-70 Y40;N09 X40; 直线插补到 X40 Y40;N10 G03 X70 Y10 R30; 逆圆插补到 X70 Y10,半径为 30mm ;N11 G01 X85; 直线插补到 X85 Y10;N G00 G40 X100 Y40; 快速进给到 X100 Y40,取消

32、刀具半径补偿;N13 X120 Y60 Z50; 快速进给到 X120 Y60 Z50;N14 M30; 程序结束,系统复位;3-12如图所示工件,加工外轮廓。 立铣刀直径为 20mm,程序如下:O1000; 程序代号;N010 G90 G54 G00 X-50.0 Y-50.0; G54加工坐标系,快速进给到 X-50 Y-50;N020 S800 M03; 主轴正转,转速 800r/min;N030 G43 G000 H12; 刀具长度补偿 H12=20;N040 G01 Z-20.0 F300; Z 轴工进至 Z=-20;N050 M98 P1010; 调用子程序 O1010;N060

33、Z-45.0 F300; Z 轴工进至 Z=-45;N070 M98 P1010; 调用子程序 O1010;N080 G49 G00 Z300.0; Z 轴快移至 Z=300mm;N090 G28 Z300.0; Z 轴返回参考点;N100 G28 X0 Y0; X 、 Y 返回参考点;N110 M30; 主程序结束;O1010; 子程序代号;N010 G42 G01 X-30.0 Y0 F300 H22 M08; 切削液开,直线插补至 X-30 Y0,刀具半径右补偿 H22=10mm;N020 X100.0; 直线插补至 X100 Y0;N030 G02 X300.0 R100; 圆弧插补至

34、 X300 Y0;N040 G01 X400.0; 直线插补至 X400 Y0;N050 Y300.0; 直线插补至 X400 Y300;N060 G03 X0 R200.0; 逆圆插补至 X0 Y300;N070 G01 Y-30.0; 直线插补至 X0 Y-30;N080 G40 G01 X-50.0 Y-50.0; 直线插补至 X-50 Y-50取消刀具半径右补偿;N090 M09; 切削液关;N100 M99; 子程序结束并返回到主程序;3-13如图所示的是一盖板零件。该零件的毛坯是一块 180mm ×90mm ×12mm 板料,要求铣削成图中 粗实线所示的外形。由

35、图可知,各孔已加工完,各边都留有 5mm 的铣削余量。铣削时以其底面和 2-10H8的孔定位,从60mm 孔对工件进行压紧。在编程时,工件坐标系原点定在工件左下角 A 点,现以10mm 立铣刀进行轮廓加工,对刀点在工件坐标系中的位置为(-25, 10, 40 ,刀具的 切入点为 B 点,刀具中心的走刀路线为:对刀点 1-下刀点 2-b-c-c / -下刀点 2-对刀点 1。 计算各基点及圆心点坐标如下:A (0, 0 B(0, 40 C(14.96, 70 D(43.54, 70 E(102, 64 F(150, 40 G(170, 40 H(170, 0 O1(70, 40 O2(150,

36、100 O0001;N01 G92 X-25.0 Y10.0 Z40.0;N02 G90 G00 Z-16.0 S300 M03;N03 G41 G01 X0 Y40.0 F100 D01 M08;N04 X14.96 Y70.0;N05 X43.54;N06 G02 X102.0 Y64.0 I26.46 J-30.0;N07 G03 X150.0 Y40.0 I48.0 J36.0;N08 G01 X170.0;N09 Y0;N10 X0;N11 Y40.0;N12 G00 G40 X-25.0 Y10.0 Z40.0 M09; N13 M30;第四章4-1 CNC装置软件结构模式有哪几种

37、?答:有前后台型、中断型、基于 RTOS 。4-2 CNC装置硬件由哪几个模块组成 ? 各模块的作用分别是什么 ?答:计算机主板和系统总线、显示、输入输出、存储、设备辅助控制接口、位臵控制、功能接口。4-3 根据 CNC 装置硬件所含有的 CPU 多少来分,可分为哪两大类系统 ?答:单机系统、多机系统。4-4 在中断型软件结构中,位置控制、键盘输入、插补运算、通信这 4个中断服务程序,哪一个安 排为最高级别优先级?优先级安排的原则是什么 ?答:位臵控制级别最高。优先级安排的原则:1. 控制指令高于管理指令 2. 译码、刀补、速度预处 理、插补、位控的优先级由低到高。4-5 CNC装置软件从功能

38、特征来看分为哪两大类? CNC 装置的软件特点是什么?答:从功能特征来看分为:控制系统和管理系统。 CNC 装臵的软件特点是:1多任务与并行处理 技术资源分时共享、并发处理和流水处理; 2实时性与优先抢占调度机制。第五章5-1. B刀补和 C 刀补在连接线段、处理方法过渡形式上有何区别?答:B 刀补:是圆弧过渡,读一条指令执行一条。拐角的插补需人工考虑; C 刀补:是直线过渡, 预读两条指令进行处理。拐角的插补系统自动进行。5-2 插补方法有哪两大类 ?答:插补方法有脉冲增量插补、数字增量插补。5-3 刀具半径补偿执行过程有哪三步 ? C刀补中,转接过渡形式有几种 ?答:刀具半径补偿执行过程分

39、建立过程、执行过程、取消过程三个步骤。C 刀补中,转接过渡形式主要分为插入型、缩短型、伸长型三种。5-4 刀具半径补偿的意义何在?答:刀具半径补偿的意义为:1同一程序实现粗、精加工; 2减少编程人员的坐标计算; 3使 用不同的刀具时不用再编程; 4同一程序实现凹凸模加工。5-5已知:第三象限顺圆弧 AB ,圆心 O 在原点,起点在(0, -7 ,终点 A (-7, 0 , n=3要求:用数字积分法(DDA 圆弧插补加工 AB ,其过程用表格说明,并画出插补加工轨迹。5-6 用逐点比较法插补第二象限的逆圆弧 PQ ,起点为 P (0, 7 ,终点为 Q (-7, 0 ,圆心在原 5-7已知:第一

40、象限直线 OA ,起点 O 在原点,终点 A (4, 6 , n=3。要求:用数字积分法(DDA 直线插补加工 OA ,其过程用表格说明,并画出插补加工轨迹。y 第七章7-1 进给伺服系统的作用是什么?进给伺服系统的技术要求有哪些 ?答:进给伺服系统是数控系统的主要部分, 它忠实地执行由 CNC 装臵发来的运动命令, 精确地控制执行部件的运动方向,进给速度与位移量。进给伺服系统的技术要求:调速范围要宽且要有良好的稳定性 (在调速范围内 ;位移精度高; 稳定性好;动态响应快;还要求反向死区小,能频繁启、停和正反运动。7-2 进给伺服系统由哪几部分组成 ? 各部分功能是什么 ?答:进给伺服系统主要

41、由以下几个部分组成:伺服驱动电路、伺服驱动装臵(电机 、位臵检测装臵、机械传动机构以及执行部件。进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号, 由伺服驱动电路作一定的转换和 放大后,经伺服驱动装臵和机械传动机构,驱动机床的执行部件进行工作进给和快速进给。7-3 交(直流伺服电机是否可以作为开环进给伺服系统的伺服驱动装置 ? 为什么 ? 答:交(直流伺服电机不可以作为开环进给伺服系统的伺服驱动装臵。因为将执行部件的实际位移量转换成电脉冲或模拟电压量后, 需要将电脉冲或模拟电压量反馈 到交(直流伺服电机。开环进给伺服系统无需位臵检测信息的反馈。7-4 步进电机驱动器中,环行分配器的作用是什

42、么?答:环分的主要作用是:控制施加到电机绕组的脉冲电源的相序。7-5 提高开环进给伺服系统精度的措施有哪些?答:适当提高系统组成环节的精度、传动间隙补偿、螺距误差补偿。 7-6 什么是进给伺服系统的调速范围 ?答:调速范围是指最高进给速度与最低进给速度之比。7-7 解决交流伺服电机变频调速的技术关键问题是什么 ? 答:要获得调频调压的交流电源。 7-8 一台五相步进电机,当采用五相五拍和五相十拍通电方式,其步距角为 0.6°,则其转子齿数应分别是多少 ? 答:=360°/(mzk 五相五拍:m=5; k=1; z=120 五相十拍:m=5; k=2; z=607-9设一步进

43、电机驱动工作台的开环系统,已知步进电机经一对 21/zz =i 的齿轮减速后驱动丝杆使工作台作直线进给 (如图所示 。已知丝杆的导程 t(mm,所选用的步进电机的最高工作频率 fmax(Hz,步进电机步距角为 。tz 1z 2步进电机工作台求:(1 当已知驱动的工作台最大速度 V max 时,满足系统要求的脉冲当量 ; (2 齿轮传动的传动比 i 。解:(1根据 F =60 f ,得到 的值(2根据 360/i t=/得到 i =Z1/Z2=360/t7-10 用 mcs-51单片机控制某机床 x 坐标工作台运动的步进开环控制系统如下图所示。 已知技术条件:1步进电机通电方式为单双相轮流通电的

44、三相六拍; 2设步进电机 P1口的输出 线 P1.x 为“ 1”时,步进电机相应的绕组通电, P1.x 为“ 0”时,则相应绕组失电。 (P1口的高 4位值为 0求: 1列出 X 向步进电机绕组通电顺序表; 2设计 X 反向 走步软件环形分配程序。2100 MOV DPTR, #2200HMOV R0, #00LOOP : MOV A, R0MOVC A, A+DPTRMOV P1, ALCALL 1000INC R0CJNE R0, #06H, LOOP2200 DB 01H, 05H , 04H , 06H , 02H , 03H1000:MOV R3, #44DT1: MOV R4, #

45、33DT2: DJNZ R4, DT2DJNZ R3, DT1RET 6-1 感应同步器绕组节距为 2,感应电势的相位角变化 机 与滑尺相对于定尺移动的距离 x 的关系是 =机 ?答:机 :2:2x = =机 /6-2 感应同步器在以鉴相或鉴幅方式工作时,滑尺两绕组的激磁电压的特点如何 ?答:在鉴相型系统中,激磁电压是频率、幅值相同,相位差为 /2的交变电压。在鉴幅型系统中,激磁电压是频率、相位相同,幅值不同的交变电压。-3 脉冲编码器的输出有几相?说明它们各有何作用?答:脉冲编码器的输出有 A 、 A 、 B 、 B 、 Z 、 Z ,其中 A 、 B 、 Z 是取反信号。A 、 B 两相的

46、作用:根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移;根据脉冲的频率可得被测轴的转 速; 根据 A 、 B 两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向; 后续电路可利用 A 、 B 两相的 90°相位差进行细分处理(四倍频电路实现 。 Z 相的作用:被测轴的周向定位基准信号;被 测轴的旋转圈数计数信号。 A 、 B 、 Z 的作用:后续电路可利用 A 、 A 两相实现差分输入,以消除远距离传输的共模干扰。 6-4 莫尔条纹的作用是什么?若已知光栅栅距 d=0.02mm,莫尔条纹的 宽度 w=6mm,则莫尔条纹的放大倍数是多少?答:莫尔条纹具有如下作用:1起放大作用。放大比 k 为:1=d w k

47、 2实现平均误差作用。莫尔条纹是由大量光栅线纹干涉共同形成的,使得栅距之间的相邻误差被 平均化了,消除了由光栅线纹的制造误差导致的栅距不均匀而造成的测量误差。3莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例d=0.02mm, w=6mm,则莫尔条纹的放大倍数是 3008-1 数控机床的机械结构应具有良好的特性,主要包括哪些?答:数控机床的机械结构应包括高的刚度和抗振性、 好的热稳定性、 好的低速平稳性、 高的几何精 度和传动精度。8-2 内装电机主轴 (电主轴 的主要缺点是什么 ?答:缺点是电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴。8-3 数控机床常用丝杠螺母副是哪一种 ?答:是滚珠丝杠螺母副。8-4

48、数控机床常用导轨有哪几种 ?答:主要有塑料导轨:滑动摩擦滚动导轨:滚动摩擦静压导轨:液体摩擦8-5 进给伺服系统的传动元件在调整时均需预紧,其主要目的什么?答:消除传动间隙,提高传动刚度。8-6 什么是自动换刀装置 ? 自动换刀装置的作用是什么?答:储备一定数量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装臵。 缩短非切削时间, 提高生产率, 可使 非切削时间减少到 20%30%; “工序集中” ,扩大数控机床工艺范围,减少设备占地面积;提高 加工精度。8-7 自动换刀装置的刀库的形式有哪几种 ? 自动换刀装置的形式有哪几种 ? 各有何应用场合和特点 ? 答:刀库形式主要有盘式刀库、链式刀库等。自动换刀装

49、臵主要有:(1回转刀架换刀:常用于数控车床,可设计成四方、六方刀架或圆盘式轴向装刀刀架;(2更换主轴换刀:用于工序较少、精度要求不太高的机床,如数控钻床、铣床,优点是换刀 时间短,为保证主轴系统的刚性,必须限制主轴数目;(3更换主轴箱换刀 :用于多主轴的主轴箱的组合机床, 适于加工箱体类零件, 具有高的生产 率;(4更换刀库换刀:用于单机或多机的自动生产线,工艺范围广,需要刀具多,可以先更换刀 库,再选择刀具(5带刀库的自动换刀系统:用于钻床、铣镗床、数控组合机床,应用广泛,可以作为独立部 件,换刀过程复杂。名词解释:数字控制 :(Numerical Control 是一种借助数字、字符或其它

50、符号对某一工作过程(如加工、测 量、装配等进行编程控制的自动化方法。数控机床 :(Numerical Control Machine Tools 是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控 制的一类机床。 加工中心 (MC:带有刀库和自动换刀装臵的数控机床。CNC :计算机数控系统(Computer Numerical Control CNC 以计算机为控制核心的数字控制系 统。DNC :直接数字控制系统是用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配 的系统。FMC :柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装臵所组成,同时数控系统还增加了自动检 测与工况自动监控等功能。FM

51、S :柔性制造系统由加工、物流、信息流组成的系统。CIMS :计算机集成制造系统是生产设备的集成、以信息为特征的技术集成和功能集成。插补 :是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求, 在轮廓的已知点之间, 确定一些中间点的方法。伺服系统 :由伺服驱动电路和伺服驱动装臵组成, 并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控 机床的进给系统。开环进给伺服系统 :不需要对实际位移和速度进行测量, 不需要将所测得的实际位移和速度反馈到 系统的输入端与输入的指令位臵和速度进行比较的系统。闭环进给伺服系统 :将检测元件装在执行部件上, 直接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给 系统。半闭环进给伺服系统 :将检

52、测元件安装在进给伺服系统传动链中的某一个环节上, 间接测量执行部 件的实际位移来进行反馈的进给系统。PWM :晶体管脉冲调宽调速系统,是通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压,达到电 机调速的目的。9-1 DNC 系统的定义、基本组成和功能分别是什么?DNC 系统是一个按要求向各台数控机床分配数据,并将一组数控机床与存储零件程序或机床 程序的公用存储器连接起来的系统。DNC 系统由以下几部分组成:(1 DNC 主机(或称 DNC 控制计算机 ,包括大容量的外存储器和 I/O接口;(2数据通信线;(3 DNC 接口;(4 NC 或 CNC 装置;(5软件系统随着 DNC 系统的发展, D

53、NC 系统的功能在不断增强,主要功能有:(1数控加工程序的下载与上载(2 NC 程序存储与管理(3数据采集、处理和报告(4根据生产作业计划自动分配 NC 程序及数据到相应的机床;(5分配与传递刀具数据;(6刀具、量具、夹具等工装准备信息,系统内工装的实时控制;(7按照工艺计划及生产作业计划,实现由多种数控机床组成的 DNC 系统的物流实时控制,以及工件的 输送、贮存,同步加工和装配等活动的集成化生产管理。9-2 DNC 通信系统的物理连接方式有哪几种?它们的优点和不足是什么?点对点型 .点对点的连接简单, 成本低。 由于大部分计算机和数控机床都具有一个或若干个串行接口, 所以实现起来比 较方便

54、。但这种连接也有以下缺点:1. 传输距离短。如 RS232C 的传输距离不超过 50m , 20mA 电流环和 RS422/RS423为 1000m 左右。2. 传输不够可靠。这些接口和连接电缆的抗干扰能力较差,而且其传输过程的检错功能较弱。3. 传输速率低,实时性差,响应速度慢。4. 由于一台计算机不可能提供很多串行接口, 所连设备数量有限, 因此整个系统的规模就不可能很大。5. 每台设备都需一条来自 DNC 主机的通信电缆,因此整个系统的电缆费用很大,而且导致系统环境 的复杂性也大大增加。6. 系统的扩展不容易。当系统需扩充时,不但要修改系统软件,而且也要更改硬件。局域网型 .DNC 系统

55、中常用的局域网有:MAP 网、以太网(Ethernet 和令牌环(Token-Ring 网等。计算机局域网络 具有在局部范围内高可靠性、高速率地传输信息和数据共享等特点,它完全能满足 DNC 系统的信息传输和数据 共享等要求。现场总线网就 MAP 网等 “高级” 专业网络而言, 现场总线相当于 “低层” 工业数据总线。 它在拓扑结构上是总线式 (主 从 ,在通信方式上各设备之间的数据交换只允许通过计算机来实现,设备之间不直接交换数据。这样有利于简 化通信结构,降低成本,提高可靠性。9-3 DNC 系统中可采用的数据采集策略是什么?数据采集与处理主要涉及两个方面:一是设备参数状态数据的采集。 通

56、常由智能设备供应商解决, 他们提供 了下位机(即智能数据采集系统,如 RTU 、 PLC 及各种智能控制设备等和可编程的通讯协议和协议处理芯片; 二是设备生产状态数据的传递。目前上位机通常通过标准串口或 IO 卡运行专用的上层数据采集模块,从下位机 中实时采集参数状态并进行相应的处理。目前,随着智能型传感器、执行器等设备的迅速发展,数据采集和信息监视技术正朝着标准化、智能化、网 络化、微型化方向发展。OPC (OLE for Process Control技术正是为企业各种应用访问现场数据提供一致的方法,允许兼容的应用程 序无缝的访问现场数据,基于 OPC 的过程控制系统结构如图 9-8所示。 OPC 是经微软倡导、 由 OPC 基金会制订 的硬件和软件接口标准。硬件厂商提供带有标准 OPC 接口的服务器,客户应用通过标准 OPC 接口访问 OPC 服 务器,从而