数控机床习题答案共19页word资料Word文档格式.docx
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1）高速、高效
2）多功能
3）智能化
4）智能化
5）高可靠性
6）柔性化
8．数控机床的特点是什么？
1）具有高度柔性
2）加工精度高
3）加工质量稳定、可靠
4）生产率高
5）改善劳动条件
6）利于生产管理现代化
第二章的习题及答案
1．CNC系统有哪些功能？
完成哪些工作？
CNC系统不仅包括CNC装置、输入输出装置、主轴驱动和进给伺服系统，还包括可编程控制器（PLC）。
PLC在数控机床中主要完成各执行机构的逻辑顺序（M、S、T功能）控制，如更换刀具、主轴的启动停止、主轴转速的变换、主轴转向的变换、工件的装夹、冷却泵的开关等。
2．单微机处理结构和多微机处理结构各有什么特点？
在单微处理机结构中，只有一个微处理机，实行集中控制，并分时处理数控的各个任务。
其结构特点如下：
（1）CNC装置内仅有一个微处理机，由它对存储、插补运算、输入输出控制、CRT显示等功能集中控制分时处理。
（2）微处理机通过总线与存储器、输入输出控制等各种接口相连，构成CNC装置。
（3）结构简单，容易实现。
（4）正是由于只有一个微处理机集中控制，其功能将受微处理机字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。
多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高多微处理机结构中的每一个微处理器完成系统中指定的一部分功能，独立执行程序，并行运行，比单微处理机提高了计算处理速度。
它适应多轴控制、高进给速度、高精度、高效率的数控要求。
由于系统共享资源，性能价格比也较高。
（2）可靠性高由于系统中每个微处理器分管各自的任务，形成若干模块插件，模块更换方便，可使故障对系统影响减到最小。
共享资源省去了重复机构，不但降低造价，也提高了可靠性。
（3）有良好的适应性和扩展性多微处理机的CNC装置大都采用模块化结构。
可将微处理机、存储器、输入输出控制组成独立微计算机级的硬件模块，相应的软件也是模块结构，固化在硬件模块中。
硬软件模块形成一个特定的功能单元，称为功能模块。
功能模块间有明确定义的接口，接口是固定的，成为工厂标准或工业标准，彼此可以进行信息交换。
于是可以积木式组成CNC装置，使设计简单，有良好的适应性和扩展性。
（4）硬件易于组织规模生产一般硬件是通用的，容易配置，只要开发新软件就可构成不同的CNC装置，便于组织硬件规模生产，保证质量，形成批量。
3．CNC系统软件一般包括哪几个部分？
尽管不同的控制软件在结构和控制性能上大相径庭，但是系统软件一般由输入、译码、数据处理（预计算）、插补运算、速度控制、输出控制、管理程序及诊断程序等部分构成。
4．CNC系统软件处理中的两个突出特征是什么？
多任务并行处理和多重实时中断处理
5．CNC装置的主要功能有哪些？
1）控制功能
2）准备功能
准备功能即G代码功能，其作用是使机床准备好某种加工方式。
包括指令有：
基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环加工、公英制转换、子程序调用等。
3）插补功能和固定循环功能
4）进给功能、进给速度的控制功能
5）主轴功能
6）辅助功能
是指指令机床的辅助操作的功能，即M指令功能。
包括主轴正转、反转、停止，冷却泵的打开、关闭，工件夹紧、松开，换刀等功能。
7）刀具管理功能
8）补偿功能
9）人机对话功能
10）自诊断功能
11）通讯功能
6．欲用逐点比较法插补直线OE，起点为（0，0），终点为E（12，15），试写出插补过程并绘出轨迹。
7．利用逐点比较法插补圆弧PQ，起点为P（8，0），终点为Q（0，8）半径为R8，试写出插补过程并绘出轨迹。
8.数据采样插补和基准脉冲插补的区别何在？
基准脉冲插补法得出的是进给脉冲，数据采样插补得出是用二进制表示的进给量。
9．PLC采取什么工作方式？
每个工作需要完成哪些工作？
PLC采取什么循环扫描工作方式，其工作方式及工作过程如下图：
第三章的习题及答案
1．数控机床主传动系统的机构有哪几种形式？
数控机床主传动系统主要有三种传动方式：
带有变速齿轮的主传动、通过带传动的主传动和由调速电机直接驱动的主传动。
2．数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些？
1）静、动刚度高
2）抗振性高
3）热稳定性好
4）运动件间的摩擦特性好、传动件间的传动间隙小
3．数控机床常用丝杠螺母副是哪一种?
滚珠丝杠螺母副
4．数控回转工作台有哪两种?
分度工作台和回转工作台
5．数控机床常用导轨有哪几种?
静压导轨副、塑料滑动导轨副、滚动导轨副
6．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？
消除间隙，较少变形
7．什么是自动换刀装置?
数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有加工工序，以缩短辅助时间和减少多次安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。
对自动换刀装置的基本要求是：
换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小且安全可靠
8．自动换刀装置的形式有哪几种?
回转刀架换刀、更换主轴头换刀、带刀库的自动换刀
9．自动换刀装置的刀库的形式有哪几种?
盘形刀库、链式刀库、斗笠式等
10．数控机床主轴的支撑有哪几种结构？
数控机床采用滚动轴承作为主轴支承时，主要有以下几种不同的配置形式，
（1）前支承采用双列端圆柱滚子轴承和60°
角接触双列推力向心球轴承组合，承受径向和轴向载荷，后支承采用成对角接触球轴承。
（2）前支承采用角接触球轴承，由2～3个轴承组成一套，背靠背安装，承受径向和轴向载荷，后支承采用双列短圆柱滚子轴承。
（3）前、后支承均采用角接触球轴承，用以承受径向和轴向载荷。
（4）前支承采用双列圆锥滚子轴承，用以承受径向和轴向载荷，后支承采用单列圆锥滚子轴承。
12．数控机床排屑装置有几种形式？
1）平板链式排屑装置 平板链式排屑装置以滚动链轮牵引钢质平板链带在封闭箱中运转，切屑用链带带出机床，如图3-44 （a）所示。
这种装置在数控车床使用时要与机床冷却箱合为一体，以简化机床结构。
2）刮板式排屑装置如图3-44（b）所示。
这种装置常用于输送各种材料的短小切屑，排屑能力较强。
3）螺旋式排屑装置螺旋式排屑装置是利用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根绞笼式螺旋杆进行工作的，如图3-44（c）所示。
4）倾斜式床身及切屑传送带自动排屑装置。
如图3-44倾斜式床身及切屑传送带自动排屑装置，为防止切屑滞留在滑动面上，床体上的床身倾斜布置，加工中的切屑落到传送带上就会被带出机床。
倾斜式床身及切屑传送带自动排屑装置广泛用于中、小型数控车床。
第四章的习题及答案
1．按执行机构的控制方式，伺服系统可分为哪几类？
根据执行机构的控制方式，可将其分为开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
2．什么是步进电机？
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。
通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；
同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
3．步进电机主要分为哪几种？
（1）永磁式步进电机；
（2）反应式步进电机；
（3）永磁感应子式步进电机
4．步进电机的主要特性都有哪些？
（1）步距角α；
（2）矩角特性、最大静态转矩Mjmax和启动转矩Mq；
（3）启动频率fq；
（4）连续运行的最高工作频率fmax；
（5）加减速特性；
5．直流伺服电机主要分为哪几种？
（1）低惯量直流伺服电机；
（2）宽调速直流力矩电机；
（3）无刷直流伺服电机；
6．直流伺服电机的主要特性都有哪些？
（1）机械特性。
（2）空载始动电压。
（3）调节特性。
（4）机电时间常数。
（5）综合工作特性。
7．交流伺服电机主要分为哪几种？
（1）异步型交流伺服电机
（2）同步型交流伺服电机
8．永磁同步交流伺服电机的主要特点都有哪些？
（1）交流伺服电机的性能如同直流伺服电动机一样，可用特性曲线和数据表来反应，其工作曲线即为转矩-速度特性曲线。
永磁同步交流伺服电机的机械特性比直流伺服电机的机械特性要硬，在正常工作区工作曲线更接近水平线。
断续工作区的范围扩大，高速性能优越，有利于提高电机的加、减速能力。
（2）高可靠性。
用电子逆变器取代了直流电机换向器和电刷，工作寿命由轴承决定。
而且由于无换向器及电刷，也省去了此项目的保养和维护。
（3）能量主要损耗在定子绕组与铁心上，故散热容易，便于安装热保护；
而直流电动机损耗主要在转子上，散热困难。
（4）转子惯量小，其结构允许高速工作。
（5）体积小、质量小。
9．数控机床伺服系统对位置检测元器件的主要要求是什么？
（1）工作可靠，抗干扰性强。
（2）能满足精度和速度的要求。
（3）使用维护方便，适合机床的工作环境。
（4）易于实现高速的动态测量、处理和自动化。
（5）成本低。
10．请简述光电式绝对编码器的工作原理。
光电式绝对编码器的码盘由透明区及不透明区按一定编码构成。
码盘上的码道条数就是数码的位数。
光源发出的光经过柱面镜聚光后投射到码盘上，通过透明区的光线经过狭缝形成一束很窄的光束投射到光电管上，此时处于亮区的光电管输出为“1”，处于暗区的光电管输出为“0”，光电管组输出按一定规律编码的数字信号表示了码盘轴的转角大小。
11．旋转变压器的工作方式有哪几类？
（1）鉴相式工作方式
（2）鉴幅式工作方式
12．感应同步器具备哪些优点？
（1）具有较高的精度与分辨力。
（2）抗干扰能力强。
（3）使用寿命长，维护简单。
（4）可以作长距离位移测量。
（5）工艺性好，成本较低，便于复制和成批生产。
13．请简述光栅的分类方法及其类型。
常见的光栅从光线走向可分为透射式光栅和反射式光栅；
从形状上可分为圆光栅和长光栅。
圆光栅用于角位移的检测，长光栅用于直线位移的检测。
14．磁尺一般由哪三部分组成？
磁尺一般由磁性标尺、拾磁磁头以及检测电路三部分组成。
15．直流测速发电机按励磁方式可分为哪两种？
请画出相应的表示符号。
（1）电磁式——定子常为二极，励磁绕组由外部直流电源供电，通电时产生磁场。
（2）永磁式——定子磁极是由永久磁钢做成。
由于没有励磁绕组，所以可省去励磁电源。
（a）电磁式（b）永磁式
第五章的习题及答案
1、数控车床的主要结构是什么？
与普通车床相比有何特点？
数控车床的主要结构包括：
（1）主轴箱；
（2）主轴伺服电机；
（3）夹紧装置；
（4）往复拖板；
（5）刀架；
（6）控制面板。
与普通车床相比主要不同是：
（1）传动链短；
（2）刚性高；
（3）轻拖动；
（4）寿命长；
（5）劳动强度低。
2、数控车床一般分为哪几种？
其主要适合加工什么类型的零件？
数控车床一般分为：
卧式数控车床和立式数控车床两大类，卧式数控车床分为：
水平导轨和倾斜导轨两种。
数控车床主要适合加工：
（1）表面粗糙度好的回转体零件、
（2）轮廓形状复杂的零件、（3）带一些特殊类型螺纹的零件、（4）超精密、超低表面粗糙度的零件。
3、数控铣床的主要结构是什么？
与普通铣床相比有何特点？
数控铣床的主要结构是：
（1）主传动系统；
（2）进给系统；
（3）实现工件回转、定位装置和附件；
（4）实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置。
与普通铣床相比其主要特点是：
（2）刚性好；
（3）操作方便；
（4）加工精度高、表面质量好；
4、数控铣床一般分为哪几种？
数控铣床一般按主轴的位置分为：
（1）数控立式铣床；
（2）卧式数控铣床；
（3）立卧两用数控铣床。
其主要适合加工：
（1）平面类零件、
（2）变斜角类零件、（3）曲面类零件。
5、加工中心的主要结构是什么？
有何特点？
加工中心的主要结构包括：
（1）基础部件；
（2）主轴部件；
（3）数控系统；
（4）自动换刀系统；
（5）辅助装置。
加工中心的主要特点是：
（1）工序集中；
（2）对加工对象的适应性强；
（3）加工精度高，表面质量好；
（4）可实现多工位连续加工，效率高。
6、加工中心主要分为哪几种？
加工中心按主轴在加工时的空间位置可分为：
（1）立式加工中心；
（2）卧式加工中心；
（3）万能加工中心。
（1）适合于加工周期性复合投产的零件；
（2）适合加工高效、高精度零件；
（3）适合具有合适批量的零件；
（4）需要频繁改型的零件；
（5）多工位和工序可集中的零件；
（6）难以测量的零件；
（7）需要最短周期的急需零件。
7、加工中心与数控铣床的主要区别是什么？
加工中心与数控铣床的主要区别是：
（1）具有自动换刀系统；
（2）更适合于工序集中的零件加工；
（3）加工范围更广泛。
8、编程练习题
数控车削编程要求：
刀具编号：
T1为90°
外圆粗车刀；
T2为90°
外圆精车刀；
T3为3mm切槽刀；
T4为60°
三角螺纹车刀；
T5为4mm切断刀。
毛坯材料：
45#钢
毛坯尺寸：
Φ50χ80
未注倒角为：
0.5χ45°
图1
如图2所示，在数控铣床上编程（毛坯为φ100mm，高为35mm的圆柱料）。
如图3所示，在加工中心上编程（毛坯为φ100mm，高为35mm的圆柱料）。
图2图3
如图1所示的程序如下：
O0051；
N10G54G40G97G99；
（选择坐标系、初始设置）
N20T0101M03S600；
（粗加工外轮廓）
N30G00X52.0Z2.0；
N40G94X-0.05Z0F0.05；
N50G71U1.0R1.0；
N60G71P70Q150U0.5F0.1；
N70G00G42X0；
N80G01Z0F0.05；
N90X29.8C1.5；
N100Z-30.0；
N110X35.0C0.5；
N120Z-40.0；
N130G03X45.0Z-45.0R5.0；
N140G01Z-55.0；
N150G40X52.0；
N160G00X100.0Z100.0M05；
N170T0202M03S1000；
（精加工外轮廓）
N180G00X52.0Z2.0；
N190G70P70Q150F0.05；
N200G00X100.0Z100.0M05；
M210T0303M03S400；
（切退刀槽）
N220G00X52.0Z2.0；
N230Z-30.0；
N240X38.0；
N250G01X26.0F0.05；
N260X38.0F0.2；
N270G00Z-28.0；
N280G01X26.0F0.05；
N290X38.0F0.2；
N300G00X100.0Z100.0M05；
N310T0404M03S300；
（切螺纹）
N320G00X32.0Z5.0；
N330G92X29.3Z-27.0F1.5；
N340X28.8；
N350X28.4；
N360X28.15；
N370X28.05；
N380X28.05；
N390G00X100.0Z100.0M05；
N400T0505M03S300；
（切断）
N410G00X52.0Z2.0；
N420Z-52.5；
N430X47.0；
N440G01X1.0F0.05；
N450X47.0F0.2；
N460G00X100.0Z100.0M05；
N470T0202M03S1000；
（车削左端面，控制工件总长）
N480G00X52.0Z5.0；
N490G94X-0.05Z0.2F0.05；
N500G94X-0.05Z0F0.05；
N510G28U0W0；
N520M05M09；
N520M30；
如图2所示的程序如下：
O0052；
（数控铣床需手动换刀，事先换上φ16的铣刀）
G90G54G00X0Y0S600M03；
G43Z100.0H1；
Y-75.0；
（粗加工外方）
M08；
Z5.0；
G01Z-10.0F30.0；
D21M98P6F120.0；
（D21=9.0）
G01Z-20.0F30.0；
G00Z100.0；
X0Y-56.056；
（粗加工凸台）
D21M987F120.0；
M30；
O0002；
（数控铣床需手动换刀，事先换上φ10的铣刀）
G90G54G00X0Y0S955M03；
G43Z100.0H2；
（半精加工外方）
D22M98P6F96.0；
（D22=5.2）
X150.0；
M00；
X0Y-25.0；
（精加工外方）
D23M98P6F39.0；
（D23=5.0）
（半精加工凸台）
D22M98P7F96.0；
（D22=5.0）
（精加工凸台）
D23M98P7F39.0；
O0003；
（主程序，事先换上φ3的中心钻）
G90G54G00X0Y0S849M03；
G43Z100.0H3；
G98G81X0Y0R5.0Z－5.0F85.0；
G80；
O0004；
（主程序，换上φ9.8的钻头）
G90G54G00X0Y0S487M03；
G43Z100.0H4；
G98G83X0Y0R5.0Z－23.0Q3.0F49.0；
O0005；
（主程序，事先换上φ10的铰刀）
G90G54G00X0Y0S159M03；
G43Z100.0H5；
G98G81X0Y0R5.0Z－20.0F85.0；
O0006；
（加工外方子程序）
G41G01X40.0；
G03X0Y-35.0R40.0；
G01X-25.0；
G02X-35.0Y-25.0R10.0；
G01Y25.0；
G02X-25.0Y35.0R10.0；
G01X25.0；
G02X35.0Y25.0R10.0；
G01Y-25.0；
G02X25.0Y-35.0R10.0；
G01X0；
G03X-40.0Y-75.0R40.0；
G40G01X0；
M99；
O0007；
（加工凸台子程序）
G03X0Y-16.056R40.0；
G03X-12.990Y-19.014R30.0；
G02X-22.962Y-1.743R10.0；
G03X-9.971Y20.757R30.0；
G02X9.971Y20.757R10.0；
G03X22.962Y-1.743R10.0；
G02X12.990Y-19.014R30.0；
G03X0Y-16.056R30.0；
G03X-40.0Y-56.056R40.0；
如图3所示的程序如下：
O0053；
T1；
（φ16铣刀）
M98P89
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