数控编程与操作教程课后习题答案

数控编程与操作教程

课后习题答案

第一章

思考与练习题

1-1、什么是数控技术？

答：数控是数字控制（NumericalControl,NC）的简称，是一种用数字、字符或其他

符号组成的数字信息对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化

方法。

1-2、数控机床有哪些优点和不足之处？

答：1、数控机床的优点如下：（1）加工精度高；（2）加工生产率高；（3）对加工对象

改型的适应性强；（4）减轻了操作工人的劳动强度；（5）能加工复杂型面；（6）有利于生产

管理的现代化；

2、数控机床的不足之处如下：（1）提高了初始阶段设备的投资；（2）需专业的维

护人员，增加了维修的技术难度和维修费用：（3）对操作人员的技术水平要求较高：（4）加

工成本较高；（5）需要高度熟练和经过培训的编程人员；（6）加工过程中难以调整。

1-3、数控机床多用于什么场合？

答：数控机床主要用于航空航天制造、国防军工、汽车制造、模具制造、医疗器械制造、

船舶制造，大型工程机械制造、电器等行业，其中（1）几何形状复杂的零件；（2）多品种

小批量零件；（3）精度要求高的零件；（4）需要频繁改型的零件这些场合都要用到。

1-4、数控机床的组成与工作原理如何？

答：1、数控机床的组成如下：数控机床主要由数控系统和机床主体组成，此外数控机

床还有许多辅助装置，如自动换刀装置（automatictoolchanger,ATC）,自动工作台交

换装置（automaticpalletchanger,APC）,自动对刀装置，自动排屑装置及电、液、气、

冷却、防护、润滑等装置。数控系统包括程序及载体、输入/输出装置、计算机数控装置（CNC）、

伺服驱动系统等。

2、数控机床的工作原理：数控装置内的计算机对以从外部输入的数字和字符编码方式

所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对

加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完

成工件的加工。

「5、什么是点位控制、点位直线控制、轮廓控制机床？各有何特点？

答：（1）点位控制机床，这类数控机床只控制刀具相对工件从某一加工点移到另一个加

工点之间的精确坐标位置。对于点与点之间移动的轨迹不进行控制，且移动过程中不作任何

加工。

（2）点位直线控制机床，这类数控机床不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点

之间的移动轨迹是一条直线，且在移动过程中按给定的进给速度进行加工。

（3）轮廓控制机床，这类系统能够对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，它不仅

控制每个坐标的行程位置，同时还控制每个坐标的运动速度。各坐标的运动按规定的比例关

系相互配合，精确地协调起来连续进行加工，以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。

『6、何谓开环、闭环和半闭环控制数控机床？各有何特点？

答：（1）开环控制数控机床，这类机床的控制系统没有位置检测装置，系统控制信号的

流向是单向的。开环控制系统结构简单，反应迅速，工作稳定可靠，成本较低。

（2）闭环控制数控机床，这类机床的控制系统带有位置检测装置，将检测到的实际

位移值反馈到数控装置中，与输入的指令值进行比较，用比较后的差值对机床进行控制，使

移动部件按照实际需要的位移量运动，直至差值消除时才停止修正动作。

（3）半闭环控制数控机床，这类数控机床的控制系统与闭环控制系统的不同之处在于，将

检测元件装在传动链的旋转部位，如安装在驱动电动机的端部或传动丝杠的端部。它所检测

得到的不是工作台的实际位移量,而是与位移量有关的旋转轴的转角量,这种系统结构简单,

便于调整，检测元件价格也较低。

1-7、数控技术发展的趋势怎样？

答：随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领

域的最新技术成就，使其朝着下述方向发展：运行高速化、加工高精度化、功能复合化、控

制智能化、体系开放化、驱动并联化、交互网络化。

1-8、NC、CN&ATC、APC、FMS、CAD/CAMCIMS的含义是什么？

答：NC：NumericalControl,数字控制的简称，又叫硬件数控;

CNC：CNC即ComputerNumericalControl,计算机数控的简写，又叫软件数控；

ATC：automatictoolchanger,即自动换刀装置；

APC：automaticpalletchanger,即自动工作台交换装置；

FMS：FlexibleManufacturingSystem,即柔性制造系统；

CAD：ComputerAidedDesign,即计算机辅助设计；

CAM：ComputerAidedManufacturing,即计算机辅助制造；

CIMS：ComputerIntegratedManufacturingSystem,即计算机集成制造系统。

第一早

思考与练习题

2-1、数控机床加工程序的编制主要包括哪些内容？

答；（1）零件图纸的数控加工工艺分析；（2）数控加工的工艺设计；（3）数值计算；

（4）编写加工程序单；（5）制备控制介质；（6）程序校验与修改；（7）首件试切。

2-2、数控机床加工程序编制的方法有哪些？它们分别适用于什么场合？

答：（1）手工编程：整个编程过程由人工完成，对编程人员的要求高（熟悉数控代码

功能，编程规则，具备机械加工工艺知识和数值计算能力）。适用场合：几何形状不太复杂

的零件；三坐标联动及以下加工程序。

（2）自动编程：利用计算机软件进行数控加工程序的编制，这种编程方法对编程人员

的要求高，编程员不仅要具备手工编程的能力，而且要熟练应用CAD/CAM软件，适用场

合：几何形状复杂的零件；虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有很多孔的零件）；虽不

复杂但计算工作量很大的零件（如非圆曲线轮廓的计算）。

2-3、在数控机床加工中，应考虑建立哪些坐标系？它们之间有何关系？

答：（1）机床坐标系：为了确定机床的运动方向和移动距离，在机床上建立的一个坐

标系，就是机床坐标系。工件坐标系：为了便于编程，在工件中建立的一个直角坐标系或

极坐标。

（2）机床坐标系与工件坐标系的相对关系，工件装夹在机床上后，可通过对刀确定工

件在机床上的位置。所谓对刀，就是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。

2-4、MOO、MOI、M02、M30的区别是什么?

答：M00,数控系统读到M00指令时，机床马上暂停下来（不用按任何按键），非模态代

码功能消失，模态代码仍然保持，要继续执行后续程序，按循环启动按键即可；

M01,数控系统读到M01指令时，必须按下控制面板的M01（有些机床叫暂停或者计划

停止或者选择停止）机床马上暂停下来，非模态代码功能消失，模态代码仍然保持，要继

续执行后续程序，按循环启动按键即可；

M02,数控系统读到M02指令时，机床马上暂停下来（不用按任何按键），非模态代码

和模态代码功能均消失，但是光标停留在M02字符下不会返回程序开头，要继续执行后续

程序，按循环启动按键即可；

M30,数控系统读到M30指令时，机床立即停下来（不用按任何按键），所有代码功能

均消失，光标返回程序开头，按循环启动按键，重复执行该程序。

2-5、什么是绝对坐标与增量坐标？

答：绝对坐标编程：工件所有点的坐标值基于某一坐标系（机床或工件）零点计量的

编程方式。相对坐标编程：运动轨迹的终点坐标值是相对于起点计量的编程方式（增量坐

标编程）。

2-6、在数控加工中如何确定切削用量？

答：切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削

深度）。在数控加工中确定切削用量的方法是（1）粗加工时，首先选取尽可能大的被吃刀

量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用

度确定最佳得切削速度；（2）精加工时，首先根据粗加工余量确定背吃刀量；其次根据工

件表面粗糙度的要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选取较大

的切削速度

2-7、数控刀具应具备哪些特点？

答：刀具材料应具备：高硬度、足够的韧性、高耐磨性、高耐热性、良好的工艺性。

2-8、对刀点有何作用？应如何确定对刀点？

答：刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工

零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就

选择在零件的加工原点。为了加工方便，一般选取工件编程原点为对刀点。对刀点不仅是

程序的起点，往往也是程序的终点。

第A-A*二—早

思考与练习题

3-1、数控车床的类型有哪些？床身导轨倾斜有什么好处？

答：1、根据数控车床的结构特点和功能，数控车床可分为以下几种。

（1）水平床身数控车床：水平床身的数控车床又称为卧式车床，它的主轴为水平放

置；（2）倾斜床身数控车床（斜床身车床）：倾斜床身数控车床的水平床身上布置了三角形

截面的床鞍；（3）立式数控车床：立式数控车床主轴为立置方式；（4）四坐标数控车床：

四坐标数控车床设有两个X、Z坐标或多坐标复式刀架；（5）车削中心：车削中心在数控车

床的基础上又配有了刀库和自动换刀装置；（6）专用数控车床：专用数控车床是专门用于

加工某一种或几种工件的数控机床。

2、床身导轨倾斜的好处：横滑板导轨倾斜便于排屑和易接近操作。

3-2、数控车床加工内容有哪些？

答：（1）精度要求高的回转体零件；

（2）表面粗糙度要求高的回转体零件；

（3）轮廓形状特别复杂和难以控制尺寸的回转体零件；

（4）带特殊螺纹的回转体零件。

3-3、确定数控车床加工工件时的加工顺序一般应遵循什么原则？如何确定数控车床刀具的

进给路线？

答：（1）加工顺序一般应遵循的原则：1）先粗后精；2）先近后远；3）内外交叉；

4）基面先行：5）进给路线最短。

（2）进给路线的确定•进给路线指刀具从起刀点开始运动到完成加工返回该点的过程

中刀具所经过的路线。为了实现进给路线最短，可从以下几点考虑。

1）最短的空行程路线，即刀具非切削工件时的进给路线在保证安全的前提下要求尽量

短，包括切入和切出的路线。

2）最短的切削进给路线。切削路线最短可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。

3）大余量毛坯的阶梯切削进给路线。

3-4、数控车床由哪几个部分组成？

答：（1）机床本体：机床本体是数控车床的机械部件；

（2）控制部分：控制部分（CNC装置）是数控车床的控制核心；

（3）驱动装置：驱动装置是数控车床的执行机构的驱动部件；

（4）辅助装置：辅助装置是指数控机床的一些配套部件；

（5）机外编程器：

3-5、目前工厂中常用数控系统有哪些？

答：目前工厂使用的数控系统以发那科（fanuc）及西门子（siemens）,国产系统以广

州数控和武汉华中数控较多。

发那科（fanuc）数控通用性好，数控面板简单易懂，稳定性好，开放性不足。西门子

（siemens）数控西门子升级快，变化大，效率高，开放性好、竞争力强。

广州数控（GSK）是中国南方数控产业基地，国家863重点项目《中档数控系统产业化支

撑技术》承担企业，拥有全国最大的数控机床连锁超市，系统使用稳定。武汉华中数控公

司有全国唯一的具有最高专业学术研究水准的国家数控系统工程技术研究中心，被国家科

技部命名为“国家高新技术产业化基地”，升级快，其中五轴联动数控产品打破国外技术封

锁，成为我国军工企业（南昌洪都航空集团）选用的首台全国产化高档数控设备。

第四章

思考与练习题

4-1、什么是机床坐标系和工件坐标系？它们有何区别？

答：机床坐标系是机床固有的坐标系，是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标

系的基础。工件坐标系主要是机床操作员通过对刀操作而建立•建立了工件坐标系以后，

机床才能够按照编程坐标数据对工件进行加工。

4-2、什么是顺铳和逆铳？分别对应于何种刀补？数控铳削一般采用哪种方式？

答：铳刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反称为逆铳；铳刀旋转切入工件的

方向与工件的进给方向相同称为顺铳。顺铳一般用G41左刀补，逆铳一般用G42右刀补；

数控铳削一般都采用顺铳。

4-3、何谓安全高度，一般取值多少？

答：安全高度就是主轴上下移动时不与工件发生干涉的高度，如果表面是已加工面的

话安，全点一般都选在2mm~3mm左右，如果是毛坯面，要选5mm~8mm左右。

4-4、如何利用刀具补偿控制零件的加工精度？

答：在数控铳削加工过程中，数控系统主要通过控制刀心轨迹来实现对工件的铳削加

工，铳刀半径值的存在使实际加工过程中刀心轨迹和工件轮廓不重合，加工外轮廓时实际

尺寸比图样要求小了一圈，加工内轮廓时则大了一圈，如果按照刀心轨迹编程，特别是当

刀具磨损或者重磨以及换新刀等导致所用刀具直径变化时，增加了计算强度的同时又不一

定能保证加工精度。如果使用刀具补偿功能，在加工过程中，只需要调整刀具半径补偿数

值（加或者减），就可以保证零件精度了。

4-5、什么是子程序？有何作用？

答：在一个零件的加工程序中，若有一定量的连续的程序段在几处完全重复出现，则

可将这些重复的程序串单独抽出来，按一定的格式做成子程序。在程序中把某些固定顺序

的动作，也可做为子程序进行编程，存在存储器中，需要时直接调用，主要作用是简化主

程序的设计编写。

4-6、固定循环指令中，G82和LCYC82、G83和LCYC83有何区别？

答：G82和LCYC82主要用于需要暂停的精度较高的孔加工，一般孔较浅，该指令参数

较少；而G83和LCYC83主要用于钻深孔，多了一个每次钻削深度，该指令参数较多。

第五章

思考与练习题

5-1、加工中心机床是如何分类的，各适用于什么场合？

答：加工中心通常以主轴与工作台在空间的相对位置分类，分为立式、卧式、龙门加

工中心、复合加工中心。

（1）立式加工中心。指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板

类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件，它一般具有三个直线运动坐标轴，并可在工作台

上安装一个沿水平轴旋转的回转台：

（2）卧式加工中心。卧式加工中心指主轴为水平状态的加工中心，通常都带有自动分

度的回转工作台，它一般具有3〜5个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运

动坐标，工件在一次装卡后，完成除安装面和顶面以外的其余四个表面的加工，它最适合

加上箱体类零件。与立式加工中心相比较，卧式加工中心加工时排屑容易，对加工有利，

但结构复杂，价格较高。

（3）龙门加工中心：用于加工大型、重型箱体类、模具类、叶片等复杂的零件，主要

应用于航空航天、汽车、船舶等重型重工业行业中，总而言之龙门加工中心是为了加工大

型复杂零件而设计的一款大型机床，适用于各个行业中，特别是大型零件行业。

（4）复合加工中心（又称万能加工中心或五面加工中心）。指在一台加工中心上有

立、卧两个主轴或主轴可900改变角度，因而可在工件一次装夹中实现5个面的加工。它

适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工.

5-2、加工中心的刀库和机械手分别有哪几种？各有何特点？

答：刀库。加工中心的刀库形式很多，结构也各不相同。1）按照换刀过程中是否有机

械手参与，刀库可分为有机械手换刀刀库和无机械手换刀刀库两大类。2）按照结构分类，

主要有盘式和链式两种。

有机械手换刀刀库配置较为灵活，换刀时间短，可实现加工中自动选刀，但是其机械

结构和控制系统较为复杂，同时换刀机械手也是加工中心故障高发的结构之一。无机械手

换刀刀库的机械结构和控制都较为简单，但是换刀时间长，影响加工效率，刀具数量和机

床结构形式均受影响。

5-3、加工中心机床使用的夹具有哪些？如何选择？

答：加工中心机床使用的夹具种类非常多，但总结起来，也无外乎以下几种：

（1）平口钳和螺钉压板（通用类夹具，其中螺钉和压板使用频率最多）；

（2）卡盘和分度头；

（3）专用夹具;

（4）组合夹具；

（5）成组夹具;

夹具选择依据：零件精度等级、结构特点、产品批量及机床精度等因素。

夹具选择顺序：首先考虑通用夹具，其次考虑组合夹具，最后考虑专用夹具、成组夹具。

5-4、简述有机械手的加工中心换刀动作过程。

答：（1）机械手换刀动作过程：

1）主轴箱回参考点，主轴准停。

2）机械手抓刀（主轴上和刀库上）。

3）取刀：活塞杆推动机械手下行。

4）交换刀具位置：机械手回转180°»

5）装刀：活塞杆上行，将更换后的刀具装入主轴和刀库。

第六章

思考与练习题

6-1>简要说明Mastercam2017具备哪些功能。

答：（1）灵活的几何编辑功能；（2）强大的曲面建模功能；（3）绘图功能；（4）实体

捡取；（5）分析几何属性：（6）文件管理和数据交换：（7）强大的数控编程、刀具路径模

拟以及真实感模拟、后处理功能。

6-2、Mastercam2017可以打开或者保存的文件类型有哪些？

答：Mastercam2017除了可以打开或者保存自己特有的文件类型之外，还可以打开

IGES,Parasolid,SAT（ACISsolids）,DXF,CADL,STL,VDA,和ASCII等文件类型，还

有直接对主流的AutoCAD（DWG）,STEP,Catia,和Pro-E,UGNX文件格式进行数据转换。

6-3、Mastercam2017“操作管理器”有哪些命令？

答：操作管理器主要用来管理实体、刀具路径、平面和图层的管理器。此管理器可以

折叠，也可以打开，也可以隐藏。所有实体相关的操作都可以在实体管理器中完成，所有

刀具路径相关的操作，都可以在刀具路径管理器中完成，

6-4>Mastercam2017生成二维刀具路径的步骤有哪些？

答：（1）选择数控系统；（2）毛坯设置；（3）选择需要加工的二维图素；（4）新建或者

选择刀具；（5）设置加工参数，即切削三要素；（6）生成刀具路径；（7）仿真刀路；（8）后

处理并编辑CNC程序；

6-5、Mastercam2017生成三维刀具路径有哪些？

答：（1）选择数控系统；（2）毛坯设置；（3）选择需要加工的三维图素和干涉面；（4）

新建