数控技术——朱晓春 第2版 答案_数控技术朱晓春

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1.1数控机床的工作流程

数控加工程序的编制-输入-译码-刀具补偿-插补-位置控制和机床加工

1.2数控机床的组成及各部分基本功能

由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成输入输出设备：实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印

数控装置：接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。

伺服系统：接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。

测量反馈装置：检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

机床本体：用于完成各种切削加工的机械部分。

1.3点位控制数控机床：指刀具从某一位置移到下一个位置的过程中，不考虑运动轨迹，只要求刀具能最终准确到达目标位置 直线控制数控机床：不仅要保证点与点之间的准确定位，而且要控制两点之间的位移速度和路线。

轮廓控制数控机床：能同时控制两轴或两个以上的轴，对位置和速度进行严格的不间断控制。

区别：所加工零件形状的复杂程度不同。

1.4数控机床的特点：1加工零件的适应性强，灵活性好2加工精度高，产品质量稳定3生产效率高4减少工人劳动强度5生产管理水平提高。

1.5按伺服系统控制原理分类的机床及各个特点

1开环控制的数控机床：这类机床不带有位置检测装置。

2闭环控制的数控机床：这类机床带有检测装置，定位精度高，速度快。

3半闭环控制的数控机床：检测反馈信号来自电机端或丝杠端连接的测量元件。

2.1数控编程是指从零件图样到制成控制介质的全部过程

手工编程的内容：分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校检和试切削

2.2数控编程的方法及特点

手工编程：用人工完成程序编制的全部工作，对于几何形状较为简单，数值计算比较简单的，程序段不多采用手工编制容易完成 自动编程：程序编制的工作的大部分或全部都由计算机来完成。

2.3字地址程序格式段：地址字符可变程序段格式。程序段的长短，字数和字长都是可变，字的排列顺序没有严格要求

这种格式的优点是程序简短、直观、可读性强、易于检验和修改。

2.4Z坐标：规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z坐标，取决于远离工件的方向为正方向

X坐标：规定X坐标轴为水平方向，且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面

Y坐标：Y坐标垂直于x、y坐标。在确定了x、z坐标正方向后，可按右手定则确定y坐标的正方向

2.5机床坐标系与工件坐标系的关系：工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相应的坐下轴相平行，方向也相同，但原点不同。在加工中，工件随夹具在机床上安装后，要测量的工件原点与机床原点之间的坐标距离成为原点偏置。这个偏置值需预读到数控系统中。在加工时，工件原点偏置值便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的坐标值。

2.6准备功能G代码：使机床或数控系统建立起某种加工方式的指令。

辅助功能M代码：控制机床辅助动作的指令，主要用作机床加工时的工艺性指令。

2.7 M00 程序停止。M01计划（任选）停止。M02 程序结束 M03 M04 M05分别命令主轴正转 反转 停转。M06 换刀指令M30程序结束。

2.8F代码：为进给速度功能代码，它是续效代码，用来指定进给速度

S代码：为主轴转速功能代码，它是续效代码，用来指定主轴的转速。

T代码：为刀具功能代码，该指令用以选择所需的刀具号和补刀号。

2.9G90表示程序段中的坐标尺寸为绝对坐标值。G91则表示为增量坐标值。

2.10 G00-快速点定位指令：使刀具从当前位置以系统设定的速度快速移动到坐标系的另一点。它只是快速到位，不进行切削加工，一般用作空行程运动。

G01—直接插补指令：该指令时直线运动控制指令，它使刀具从当前位置以两坐标或者三坐标联动方式按指定的F进给速度做任意斜率的直线运动到达指定的位置。该指令一般用作轮廓切削

G02—圆弧插补指令：G02表示顺时针圆弧插补；G03表示逆时针圆弧插补。

2.11 G40表示注销左右偏置指令，即取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。G41表示刀具左偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边。G42表示刀具右偏，值顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边。

2.13零件的加工路线是指数控机床加工过程中刀具刀位点相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向。

加工原则：1应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。2应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。3应使数值计算简单，程

序段数量少，以减少编程工作量。

2.15对刀点：在数控机床上加工零件时，刀具相对于与工件运动的起点。

刀位点：刀具在机床上的位置换刀点：指刀架转位换刀时的位置。

3.1数控车床的编程特点：1在一个程序段中，根据图样标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或者混合编程。2直径方向用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示。3为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半4数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。5当编制圆头刀程序是，需要对刀具半径进行补偿6许多数控车床用X Z表示绝对坐标指令；用U W表示增量坐标指令，而不用G90 G91指令。7第三坐标指令IK在不同的程序段中左右也不相同。I K在圆弧切削时表示圆心相对圆弧的起点坐标位置。

3.2车削固定循环功能：由于车削毛坯多为棒料和铸锻件，因此车削加工多为大余量多次进给切除，所以在车床的数控装置中总是设置各种不同形式的固定循环功能。

常用指令：1柱面循环指令2锥面循环指令3简单螺纹循环指令4复杂螺纹循环指令5复合式粗车循环指令。

4.1CNC系统的组成：数控程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控制器、主轴驱动装置和进给驱动装置。核心是CNC装置。

4.2CNC装置软件由管理软件和控制软件组成。

4.3CNC装置的功能：1控制功能2准备功能3插补功能4固定循环加工功能5进给功能6主轴功能7辅助功能8刀具功能9补偿功能10显示功能11通信功能12自诊断功能

4.4单微处理器与多微处理器的结构区别：单微处理机在CNC的装置中，只有一个中央处理器，采用集中控制，分时处理数控的每项任务。

4.5单微处理机结构的CNC 装置由微处理器、存储器、总线、I/O接口、MDI接口、CRT或液晶显示接口、PLC接口、主轴控制。纸带阅读机接口、通信接口等组成。

I/O接口的任务：1进行电平转换和功率放大2防止噪声引起的误操作3模拟量与数字之间的转换4数字量I/O在数控机床中用的较多。

4.6共享总线型结构：它的多微处理结CNC装置，把各个功能模块划分为主模块与从模块

优点：结构简单，系统配置灵活、扩展模块容易，造价低。缺点：会引起竞争，信息传输速率低，总线一旦出现故障，整个系统受影响。

共享存储器结构：采用多端口存储器来实现各微处理机之间的互连和通信。

缺点：功能复杂，要求增加微处理机数量时，会因争取共享而造成信息的堵塞，降低系统效率。

4.7CNC软件结构的特点：多任务并行处理和多重实时中断

4.8并行处理的方法：资源共享，资源重复和时间重叠。

这些方法如何实现功能的：资源共享是根据分时共享的原则，使多个用户按时间顺序使用同一套设备。时间重叠式根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用同一套设备的几个部分。资源重复时通过增加资源提高运算速度。

4.9CNC装置中的中断结构模式：1中断型结构模式2前后台型结构模式

中断型结构模式：除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，整个软件就是一个大的中断系统。

前后台型结构模式：是一个中断服务程序，完成全部实时功能。后台程序是一个循环程序，它包括管理软件和插补准备程序。后台程序运行时实时中断程序不断插入，与后台程序相配合，共同完成零件加工任务。

5.1 插补：就是按照进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间算出若干终点间的坐标值。

插补算法有两类：1脉冲增量插补；2数据采样插补。

5.2 逐点比较法：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中，不断比较刀具与给定轮廓的误差，由此误差决定下一步刀具移动的方向，使刀具向减少误差的方向移动，且只有一个方向移动。

4个节拍：第一节拍—偏差判别第二节拍—进给 第三节拍—偏差计算 第四节拍—终点判别

6.1数控机床对伺服系统的要求：1精度高2快速响应特性好3调速范围要大4系统可靠性要好

6.2数控机床伺服驱动系统的分类：1开环控制和闭环控制（1）开环伺服系统（2）闭环伺服系统（3）半闭环伺服系统2进给驱动与主轴驱动3直流伺服驱动与交流伺服驱动

2-1.0020

N0010G92X50Z10;

N0020G90G00X20Z2S600T11M03;N0030G01X20Z-14F100;

N0040G01X28Z-38;

N0050G01X28Z-48;

N0060G01X42Z-48;

N0070G00X50Z10M02;

2-2

O050

N0010G92X28Y20;

N0020G90G00 X16S600T01M03;N0030G01X-8Y8F100;

N0040X0Y0;

N0050

2-3

增量尺寸编程：

N0050G91G00X20Y0S300T01M03;N0060G03X0Y0I-20J0F100;N0070G00X-20Y0M02;

2-5

绝对值方式 半径R法

G92X0Y18;

G90G02X18Y0R18F100S300T01M03;X16Y20 N0060G00X28M02;

G03X68Y0R25;

G02X88Y20R-20M02;