1、機械設備數控技術作業一、簡答題1、數控機床的工作流程包括哪些內容？答：工作流程包括：數據加工程序的編制；輸入；譯碼；刀具補償；插補；位置控制和機床加工。2、 數控加工工藝處理有哪些內容？答：1）選擇并確定進行數控加工的零件及內容。2） 對被加工零件的圖樣進行工藝分析，明確加工內容和技術要求，在此基礎上確定零件的加工方案、劃分和安排加工工序。3） 設計數控加工工序。如工步的劃分，零件的定位，夾具與刀具的選擇，切削用量的確定等。4） 選擇對刀點、換刀點的位置，確定加工路線，考慮刀具的補償。5） 分配數控加工中的容差。6）數控加工工藝技術零件的定型與歸檔3、數控機床編制程序的一般步驟是什么？答：1）

2、圖紙工藝分析；2） 計算運動軌跡；3） 編制程序及初步校驗；4） 制備控制介質；5） 程序的校驗和試切4、 何謂插補？常用的插補算法有幾種？答：插補就是指數控裝置根據編程時的有限數據，按照一定的算法產生基本線行）（直線、圓弧等），以此為基礎完成所需輪廓軌跡的插補擬合工作。插補算法有：基準脈沖插補和數據采樣插補5、 進給伺服系統的作用是什么？進給伺服系統的技術要求有哪些?答：進給伺服系統能根據指令信號精確地控制執行部件的運動速度與位置，以及幾個執行部件按一定規律運動所合成的運動軌跡。要求：1） 傳動精度與定位精度高；2） 傳動剛度高和抗震性好；3） 調速范圍要寬且要有良好的穩定性（在調速范圍內）

3、；4） 低摩擦和低慣量；5） 響應速度快；6） 消除傳動間隙7） 速度穩定性好。6、 滾珠絲杠螺母副的滾珠循環方式有哪幾種?各有何特點?答：內循環：滾珠在循環過程中始終與絲杠表面保持接觸。優點：滾珠循環的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小。缺點：反向器加工困難、裝配調整不方便。外循環：滾珠在循環反向時離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內或體外坐循環運動。（1）螺旋槽式；工藝簡單、徑向尺寸小、易于制造。但擋珠器剛性差、易磨損。（2）插管式；結構簡單、易于制造；但徑向尺寸較大，彎管端部用做擋珠器比較容易磨損。（3）端蓋式；結構簡單、工藝性好，但滾道吻接和彎曲處圓角不易準確制作而影響其性能，故應

4、用較少。常以單螺母形式用做升降傳動機構。7、 簡述光電式脈沖編碼器的特點。答：1）非接觸測量，無接觸磨損，碼盤壽命長，精度保證性好；2） 允許測量轉速高，精度較高；3） 光電轉換，抗干擾能力強；4） 體積小，便于安裝，適合于機床運行環境；5） 結構復雜，價格高，光源壽命短；6） 碼盤基片為玻璃，抗沖擊和抗震動能力差。8、 簡述閉環控制系統位置控制原理？答：閉環控制系統分為相位比較伺服系統，幅值比較伺服系統，數字/脈沖比較伺服系統以及全數字控制伺服系統。1） 相位比較伺服系統常使用感應同步器和旋轉變壓器作為檢測元件，并以相位方式工作。當數控裝置要求工作臺沿某一方向進給時，插補器或插補軟件便產生一

5、系列進給脈沖送入伺服系統。其數量代表工作臺的指令進給量，其頻率代表工作臺的進給速度，其方向代表工作臺的進給方向。工作臺反向進給原理與正向進給時相同。2） 幅值比較伺服系統工作原理是位置檢測裝置將測量出的實際位置轉換成測量信號幅值的大小，再通過測量信號處理電路，將幅值的大小轉換成反饋脈沖頻率的高低。一路反饋脈沖信號進入比較器，與指令脈沖信號進行比較，從而得到位置偏差，經D/A轉換、伺服放大后作為驅動伺服電機的信號，伺服電機帶動工作臺移動，直到比較器輸出信號為零時停止；另一路反饋脈沖信號進入勵磁電路，控制產生幅值工作方式的勵磁信號。3） 數字/脈沖比較伺服系統的工作原理：當數控系統要求工作臺向一個

6、方向進給時，經插補運算得到一系列進給脈沖作為指令脈沖PC,其數量代表了工作臺的指令進給量，頻率代表了工作臺的進給速度，方向代表了工作臺的進給方向。4） 全數字控制伺服系統的工作原理：全數字數控是計算機軟件實現數控的各種功能，完成各種參數的控制。在數控伺服系統中，主要表現在位置環、速度環和電流環的數字控制。9、 數控機床對伺服驅動系統有哪些要求？答：數控機床的伺服驅動應該滿足以下幾個方面的要求：1） 精度高；2） 穩定性好；3） 快速響應并無超調；4） 調速范圍寬；5） 低速大轉矩10、 簡述電火花加工原理。答：電火花加工就是利用電極間隙脈沖放電產生局部瞬間高溫，對金屬材料實現熔化、氣化，從而腐

7、蝕多余金屬材料，達到一定形狀、尺寸及表面質量零件的工藝方法。11 簡述永磁直流伺服電機的性能特點。答：永磁直流伺服電機能在較大過載轉矩下長時間工作以及電機的轉子慣量打，能直接與絲桿相連而不需中間傳動裝置。此外，它還有一個特點是可在低速下運轉，如能在1r/min甚至在0.1r/min下平穩地運轉。它的缺點是有電刷，限制了轉速的提高，一般額定轉速為1000r/min-1500r/min，而且結構復雜，價格較貴。12、 簡述數控編程中鉆孔時固定循環指令的循環動作有哪些？ 答：1）X軸和Y軸的快速定位；2） 刀具快速從初始點進給到R點；3） 以切削進給的方式執行孔加工的動作；4） 在孔底相應的動作；5

8、） 返回到R點；6） 快速返回到初始點。二、論述題1、數控裝置硬件結構分類及其特點？答：數控裝置是整個數控系統的核心，其硬件結構1） 按CNC裝置中各印制電路板的插接方式不同，可以分為大板式結構和功能模塊式結構；大板式結構緊湊，可靠性高，但其硬件功能不易變動，柔性低。2） 按制造方式不同可分為專用型結構和個人計算機型結構。專用型結構布局合理，結構緊湊，專用性強，但彼此之間愛不能進行交換和替代，沒有通用性強。個人計算機型結構抗干擾和惡劣環境的能力強，與一般PC機完全兼容。3）按CNC裝置中微處理器的個數不同分為單微處理器結構和多微處理器結構。單微處理器結構只有一個微處理器，結構簡單，容易實現，采

9、用集中控制，分時處理的工作方式完成數控加工中的各個任務。多微處理器結構性價比高，可靠性高，硬件易于組織規模生產。2、試述CNC系統兩種典型的軟件結構？答：1）前后臺型軟件結構；適用于集中控制的單微處理器的CNC裝置，前臺程序微實時中斷程序，承擔了幾乎所有的中斷功能，后臺程序主要完成準備工作和管理工作。2） 多重中斷型軟件結構；是根據數控功能能上的相互獨立性按實時性的高低將它們分別歸入不同級別的中斷服務程序中，從而組成一個嵌套的多重中斷型結構，系統的管理功能只能通過各級中斷服務程序之間的通訊實現3） 功能模塊型軟件結構；多采用模塊化結構，每個微處理器分管各自的任務，形成特定的功能模塊，相應的軟件

10、也模塊化，形成功能模塊化結構，因此在相應的硬件功能模塊中，使CNC裝置的處理速度更快，結構也更加緊湊。3、 數控機床的進給傳動系統關系到機床的加工性能，為了保證其定位精度和動態性能，對進給傳動裝置提出了哪些要求？答：1)數控機床主傳動要有較寬的調速范圍，以保證加工時選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產效率、加工精度和表面質量。2）數控機床主軸的變速是依指令自動運行的，要求能在較寬的轉速范圍內進行無級調速，并減少中間傳遞環節，簡化主軸箱。3）要求主軸在整個范圍內均能提供切削所需功率，并盡可能在全速度范圍內提供主軸電動機的最大功率，即恒功率范圍要寬。4）要求主軸在正反轉動時均可進行自動加減速控制

11、，即要求具有四象限驅動能力，并且加減速時間。5）為滿足加工中心自動換刀（ATC）以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準?？刂啤?）在車削中心上，還要求主軸具有旋轉進給軸（C軸）的控制功能。4、 我國標準如何規定數控機床坐標軸和運動方向？答：1）坐標和運動方向命名的原則：永遠假定刀具相對于靜止的工件坐標系而運動；2） 標準坐標系（機床坐標系）的規定 ：右手直角迪卡兒坐標系如圖所示。大拇指的方向為X軸的正方向，食指為Y軸的正方向。 3） 運動方向的確定：（1） 正方向：是增大工件和刀具之間的距離的方向。（2） 移動坐標方向的確定：a. Z坐標 ：由傳遞切削力的主軸所決定，與主軸軸線平行的坐

12、標軸即為Z坐標 。b. X坐標 ：規定X坐標為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。 c. Y坐標：Y坐標軸垂直于X、Z坐標軸，其運動的正方向根據X和Z坐標的正方向，按照右手直角迪卡兒坐標系來判斷。 （3）旋轉坐標方向的確定：a.旋轉運動A、B、C ：右手螺旋b.主軸旋轉運動方向：主軸的順（逆）時針旋轉運動方向（正轉（反轉），是按照右（左）旋螺紋旋入工件的方向4）絕對坐標系與增量（相對）坐標系（1）絕對坐標系 刀具（或機床）運動軌跡的坐標值是以相對于固定的坐標原點O給出的，即稱為絕對坐標。該坐標系為絕對坐標系。（2） 增量（相對）坐標系 刀具（或機床）運動軌跡的坐標值是相對于前一位置（起

13、點）來計算的，即稱為增量（或相對）坐標，該坐標系稱為增量坐標系。5、 數控機床主傳動的配置形式有哪幾種？特點是什么？答：數控機床主傳動的配置形式有：1） 帶有變速齒輪的主傳動；是大、中型數控機床采用較多的傳動變速方式。2） 通過帶傳動的主傳動；主要應用在小型數控機床上，可克服齒輪傳動引起的振動與噪聲，但只能適用于低扭矩特性要求的主軸。3） 由伺服電動機直接驅動的主傳動；這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結構，有效地提高了主軸部件的剛度，主軸轉速高，但主軸輸出扭矩較小，電機發熱對主軸的精度影響較大。6、 刀具半徑補償指令應用注意哪些事項？答：（1）刀具半徑補償模式的建立與取消程序段，只能在

14、 GO0 或 GO1移動指令模式下才有效，必須是在補償平面內不為零的直線移動，僅第三軸的移動不能建立和取消補償。當然，現在有部分系統也支持 G02、G03模式，但為防止出現差錯 ，在半徑補償建立與取消程序段最好不使用 G02、G03指令。(2)為保證刀補建立與刀補取消時刀具與工件的安全，通常采用 C01運動方式來建立或取消刀補。如果采用 G00方式來建立或取消刀補，則要采取先建立刀補再下刀和先退刀再取消刀補的加工方法。(3)補正值的正負號改變時，G41及 G42的補正方向會改變，如 G41指令給予正值時，其補正向左，若給予負值時，其補正會向右(同理于 G42)，故一般鍵入正值(即銑刀半徑值 )

15、較合理。(4)為了便于坐標計算，可采用切向切人方式或法向切人方式來建立或取消刀補。對于不便于沿工件輪廓線方向切向或法向切入切出時，可根據情況增加一個輔助程序段。(5)便用刀具補償的時機，最好是刀具切人工件前完成，取消在切出后完成。(6)在刀具補償模式下，一般不允許連續兩段以上的非補償平面內移動指令，否則刀具會出現過切等危險動作。(7)在補正狀態下，銑刀的直線移動量及內側圓弧切削的半徑值要大于等于銑刀半徑，否則補正向量產生干涉，發生過切。(8)刀具半徑補償建立與取消程序段的起始位置與終點位置最好與補償方向在同一側，以防止在刀具半徑補償建立與取消過程中刀具產生過切現象，三、編程題（編寫程序按FAN

16、UC系統）1、試編寫如圖所示零件的精加工程序。要求自定走刀路線和寫出基點坐標值。主軸轉速S=500（r/min），F=160（mm/min），刀補可以自行擬定。7020R30R104060120450xy起刀點加工路線：A快進至BCDEFGHB快速返回起刀A 起刀點： A（0，0） 基點坐標： B（40，20），C（40，60），D（70，90），E（110，90），F（120，80），G（120，40），H（100，20）。 加工程序（參考）：  O2007  N010 G92 X0 

17、;Y0 ；/設定工件坐標系 N020 G00 G41 D01 X40 Y20 S500 M03 M08 ；/B N030 G01 X40 Y60  F160.0 ；/C N040 G03 X70 Z90 I0 J30 ；/D      N050 G01 X110 Y90 ；/E&

18、#160;N060 G02 X120 Y80 I0 J-10 ；/F         N070 G01 X120 Y40 ；/GN080     X100 Y20  ；/H N090     X40 Y20 ；/B  N100 G

19、00 G40 X0 Y0 M05 M09  M02 ；/2、如圖所示板類零件，其厚度為10mm，需進行外輪廓的銑削精加工，精加工余量為0.2mm。選擇的立銑刀直徑為20。試列表寫出該零件輪廓的精加工程序，并加以注釋，刀具的轉速、進給速度和刀補自行擬定。O0001 程序代號 N01 G00 G90 X120 Y60 Z50 絕對值輸入，快速進給到X120 Y60 Z50 N02 X100 

20、Y40 M03 M08 S500 快速進給到X100 Y40切削液開，主軸正轉，轉速500r/min  N03 Z-11  快速向下進給到Z-11 N04 G01 G41 X70 Y10 D012 F100 直線插補到X70 Y10，刀具半徑左補償D012=10mm, 進給速度100mm/s N05 Y-10  直線插補到X70 Y-10 N06 G02 X

21、40 Y-40 R30 順圓插補到X40 Y-40，半徑為30mm N07 G01 X-70 直線插補到X-70 Y-40 N08 Y40 直線插補到X-70 Y40 N09 X40  直線插補到X40 Y40 N10 G03 X70 Y10 R30 逆圓插補到X70 Y10, 半徑為30mm N11 G01 X85&

22、#160; 直線插補到X85 Y10  N12 G00 G40 X100 Y40 快速進給到X100 Y40，取消刀具半徑補償 N13 X120 Y60 Z50 快速進給到 X120 Y60 Z50  N14 M30 程序結束，系統復位3、在下圖中，當不考慮刀具的實際尺寸加工下面輪廓形狀時，試編寫精加工程序。轉速和進給速度自定。O4321； G00 X40 Z0 M03 S50

23、0 T0101；G01 X0 F10；  G00 X38 Z1； G01 X50 Z-25；      Z-62； G03 X66 Z70 R8； G01     Z-80； G00 X70；      X100 Z100 M05； M02；四、計算題1、 設在第一象限插補直線段OA，起點為坐標原點O(0,0)，終點為A（6，4）。試用逐點比較法進行插補，要求：列表填寫插補計算過程；畫出插補軌跡圖。圖插補軌跡解：刀具沿x、y 軸應走