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1、课后习题答案第一章1什么是数控系统？什么是数控机床？数控系统是实现数字控制相关功能的软、硬件模块的集成。它能自动阅读输入载体上的程序，并将其译码，根据程序指令向伺服装置和其他功能部件发送信息，控制机床的各种运动。数控机床是指应用数控技术对其运动和辅助动作进行自动控制的机床。2简述数控加工的过程。将被加工零件图上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编制成加工程序,然后将该程序输入数控装置。数控系统按照加工程序的要求，先进行相应的插补运算和编译处理,然后发出控制指令，使各坐标轴、主轴及辅助系统协调动作，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。3判定数控机床坐标系的方法是什么？数控机床的坐标
2、系采用笛卡儿右手直角坐标系。基本坐标轴为X、丫、Z轴，它们与机床的主要导轨相平行，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标分别为A、B、Co不论数控机床的具体结构是工件静止、刀具运动，还是刀具静止、工件运动，都假定工件不动，刀具相对于静止的工件运动。机床坐标系X、丫、Z轴的判定顺序为：先Z轴，再X轴，最后按右手定则判定丫轴。增大刀具与工件之间距离的方向为坐标轴运动的正方向。4数控机床的坐标轴与运动方向是怎样规定的？(I)Z轴：平行于主轴轴线的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向。(2) X轴：平行于工件装夹平面的坐标轴为X轴，它一般是水平的，以刀具远离工件的运动方向为X轴的正方向。对于工件是旋
3、转的机床，X轴为工件的径向。对于刀具是旋转的立式机床，从主轴向立柱看，右侧方向为X轴的正方向。对于刀具是旋转的卧式机床，从刀具(主轴)尾端向工件看，右侧方向为X轴的正方向。(3) Y轴：丫轴垂直于X、Z轴，当X、Z轴确定之后，按笛卡儿直角坐标右手定则判断丫轴及其正方向。(4)旋转运动A、B、C轴：旋转运动坐标轴A、B和C的轴线平行于X、Y和Z轴，其旋转运动的正方向按右手螺旋定则判定。5工件原点的偏置方法有哪些？当工件在机床上固定以后，工件原点与机床原点也就有了确定的位置关系，即两坐标原点的偏差就已确定。这个偏差值通常是由机床操作者在手动操作下，通过工件测量头或碰刀的方式测量的。该测量值预存到数
4、控系统或编入G代码中。6设置工件坐标系有哪些指令，如何使用？（1）采用G92指令设置工件坐标系以工件原点为基准，测量刀具起始点的坐标值，并把这个坐标值通过G92指令存到系统的存储器中，作为零件所有加工尺寸的基准点。其格式如下：G92XYZ；其中X,Y,Z的值为工件原点与刀具当前位置的距离。G92指令不使机床运动，其指定的坐标值只是设定了工件原点在机床坐标系中的位置,刀具并不产生运动。（2）采用G54G59指令设置工件坐标系使用G54G59指令，可以在机床行程范围内设置6个不同的工件坐标系，必须首先将G54G59的坐标值设置在原点偏置寄存器中，编程时再用G54G59指令调用。（3）采用G50指令
5、设置工件坐标系在数控车床中，通常用G50指令设置工件坐标系，其格式如下：G50XaZc；式中a、C为刀尖与工件坐标系原点的距离，也是刀具出发点的坐标值。7什么是绝对坐标与增量坐标？在坐标系中，所有点的坐标，都是以某一固定点为坐标原点给出的，即以固定的坐标原点为起点，计算各点的坐标值，这样的坐标系称为绝对坐标系。在坐标系中，刀具（或工件）运动轨迹的坐标值是以前一个位置为零点计算的，这样的坐标系称为增量坐标系，又称为相对坐标系。8简述数控机床程序编制的步骤与内容。（1）分析零件图样根据零件图样，分析零件的形状、尺寸、精度要求、毛坯形式、材料与热处理技术要求，选择合适的数控机床。（2）确定工艺过程通
6、过对零件图样的全面分析，拟定零件的加工方案，确定工件的装夹方式，选择合理的加工顺序和走刀路线，保证零件的加工精度和加工过程的安全性，合理选择刀具及其切削参数。（3）图形的数学处理根据零件的几何尺寸、工艺路线及设定的工件坐标系,计算零件粗、精加工的运动轨迹。对于形状比较简单的零件，要计算出各基点的坐标值。对于形状比较复杂的零件，要计算出节点坐标值。（4）编写程序单及程序的输入按照数控系统规定的功能指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单。将编写好的程序单记录在控制介质上，通过手工输入或通信传输的方式输入到机床的数控系统。（5）程序校验与首件试切程序必须经校验和首件试切才能正式使用。利用数控机
7、床的空运行功能，观察刀具的运动轨迹和坐标显示值的变化，检验数控程序。根据首件试切情况，分析产生误差的原因，采取尺寸补偿措施，修改加工程序。9常用的程序输入方法有哪几种？操作面板手工输入程序，通过存储卡或RS232口输入程序，通过机床网络导入程序。10程序检验的方法有哪些？为了检验输入好的加工程序，一般有空运行、图形模拟和实际加工几种方法。空运行用于调试程序，通过按下空运行和机床锁住来看程序的模拟图形，从而验证程序是否正确。空运行的作用主要用来进行首件试切的时候为避免刀具X轴或Z轴和机床本体发生碰撞所使用的-种检验程序的方法，但是空运行只能检验出运动轨迹是否正确，不能检验被加工零件的加工精度和表
8、面质量。因此，要进行首件试切，根据试切情况，分析产生误差的原因，采取尺寸补偿措施，修改加工程序。11手工编程的过程如何？从零件图样分析、确定工艺过程、图形的数学处理、编写程序单及程序的输入到程序的校验等各步骤主要由人工完成的编程过程称为手工编程。12什么叫模态指令和非模态指令？举例说明。模态指令一经使用一直有效，直到被同组的其他指令取代为止。如G00G01G02G03o非模态G指令只有在被指定的程序段中才有效。如G04指令。13举例说明字地址可变程序段格式及特点。字地址可变程序段格式由程序段号、程序字和程序段结束符组成。（1）程序段号。程序段号位于程序段之首，由地址符N和后面的若干位数字构成。
9、一般都将第一程序段设置为NIO（或NOOl0）,后面以10为间隔设置，这是为了便于程序调试时插入新的程序段。如在NlO和N20之间可以插入NllNI9。程序段号的主要作用是便于程序的校对和检索修改，还可用于程序的转移。（2）程序字。程序字通常由地址符、数字和符号组成。字的功能类别由地址符决定，字的排列顺序要求不严格，数据的位数可多可少，不需要的字以及与上一程序段相同的程序字可以不写。（3）程序段结束符。在ISo（国际标准化组织）标准中用“LF”或“NL”表示，在EIA（美国电子工业协会）标准中用“CR”表示，有些数控系统的程序段结束符用”或表示，也有些数控系统的程序段不设结束符，直接回车即可。
10、14数控加工工艺主要包括哪些内容？其特点是什么？数控加工工艺主要内容如下：（1）分析零件图样，选择、确定数控加工的内容；（2）结合零件加工表面的特点和数控设备的功能，对零件进行工艺分析；（3）刀具、夹具的选择和调整；（4）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线；（5）根据编程的需要，对零件图形进行数学处理；（6）编写和调整数控加工程序;（7）首件试加工并修改数控机床上的部分工艺指令。数控加工工艺的特点如下:（1）工艺内容要详细、具体。（2）工艺设计要严密、准确。（3）数学处理是数控加工工艺的另一特点。15数控机床适合加工哪些零件？加工精度要求高，形状、结构复杂，尤其是具有复杂曲线、曲面轮廓的
11、零件，或具有不开敞内腔的箱体或壳体零件；集铳、钻、镇、钱、攻丝等多种工序于一体的零件。价格昂贵，加工中不许报废的零件；在普通机床上加工生产效率低，劳动强度大，质量难以稳定控制的零件；新产品的试制零件；多品种、多规格、小批量生产的零件。16什么叫基点？什么叫节点？构成零件的各几何元素间的交点或切点称为基点。如两直线的交点、直线与圆弧或圆弧与圆弧的交点或切点、圆弧与其他二次曲线的交点或切点等。通常将构成零件轮廓的复杂曲线，按数控系统插补功能的要求，在满足编程允许误差条件下,用连续的直线段或圆弧段来逼近零件轮廓曲线,这些逼近线段的交点或切点称为节点。刀位点、刀具参考点的含义及它们之间17编程时如何处
12、理尺寸公差？试举例说明。在实际加工中，零件各处尺寸的公差带不一定相同，若用同一把铳刀，同一个刀具补偿值编程加工，很难保证各处尺寸在其公差范围内。因此，对于带有公差的尺寸，应对公差带作适当的变动，如图所示，将基本尺寸换算成公差中值尺寸（图中括号内的尺寸），计算与编程时用括号内的尺寸来进行。18试说明机床原点、机床参考点、工件原点、的关系。机床原点、机床参考点和工件原点的关系机床原点用“M”表示。它是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，是机床坐标系中固有的点，不能随意改变。机床参考点是数控机床工作区确定的一个固定点,与机床原点有确定的尺寸联系,用“R”表示。它以硬件方式用固定挡块或限位开关限定各
13、坐标轴的位置来实现，并通过精确测量来指定参考点到机床原点的距离。工件原点用“W”表示。它是编程时定义在工件上的几何基准点。该点在机床坐标系中的位置可通过G代码来设置。刀位点是在编制加工程序时用来表示刀具位置的坐标点，一般是刀具上的一点。尖形车刀的刀位点为理想的刀尖点，刀尖带圆弧的车刀，刀位点在圆弧中心:钻头的刀位点为钻尖。刀具参考点是用来表示刀架或刀盘在机床坐标系内的位置，即CRT上显示的坐标值表示的点，数控车床回参考点时，应使刀架中心与机床参考点重合。19确定加工路线时需要考虑哪些原则？（1）基面先行。先加工定位基准面，减少后面工序的装夹误差。如轴类零件，先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工
14、外圆表面和端面。（2）先粗后精。先对各表面进行粗加工，然后再进行半精加工和精加工，逐步提高加工精度。（3）先近后远。离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。同时有利于保持工件的刚性，改善切削条件。（4）内外交叉。先进行内、外表面的粗加工，后进行内、外表面的精加工。不能加工完内（或外）表面后，再加工外（或内）表面。20数控车削粗加工的进给路线有哪些方式？（1）矩形循环进给路线。利用数控系统的矩形循环功能，确定矩形循环进给路线。这种进给路线刀具切削时间最短，刀具损耗最小，为常用的粗加工进给路线。（2）三角形循环进给路线。利用数控系统的三角形循环功能，确
15、定三角形循环进给路线。（3）沿工件轮廓循环进给路线。利用数控系统的复合循环功能，确定沿工件轮廓循环进给路线。这种进给路线刀具切削总行程最长，一般只适用于单件小批量生产。（4）阶梯切削进给路线。当零件毛坯的切削余量较大时，可采用阶梯切削进给路线。21数控铳削加工的进刀和退刀方式有哪些？（1）刀具沿轴向进刀和退刀这是数控加工中最常用的进、退刀方式。它定义简单，动作快捷，但是在工件表面的进、退刀位置易留下驻刀痕迹，影响工件表面加工精度和质量。（2）沿螺旋线或斜线进刀当多层切削时，刀具从上一层的高度沿螺旋线或斜线的方向逐渐切至下一层的高度，然后在这一高度上进行切削，直至切削完毕。22起始平面、进刀平面、安全平面含义是什么？如何确定？程序开始时刀尖的初始位置所在的Z平面称为起始平面。该平面一般应在工件最高点之上50100mm处。在此平面上刀具以GOo速度运行。刀具快速接近被加工表面时的平面称为进刀平面。为防止撞刀，在刀具快速接近被加工表面时，应将速度转换成切削进给速度，进刀平面就是速度转换时刀尖所在的平面，该平面应距离加工表面510mm,刀具完成一项切削任务后，沿Z轴方向返回一段距离，这时刀尖所在的Z平面称为安全平面。23数控刀具应具备哪些特点？（1）切削效率高数控刀具要适应数控机床的发展趋势，高速度、高效率、高刚度和大功率。因此，数控刀
