数控机床与编程技术作业及参考答案.docx
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数控机床与编程技术作业及参考答案
数控机床与编程技术作业及参考答案
1.数控机床加工的特点有哪些？
答：
（1）适应性强
（2）加工精度高、质量稳定
（3）生产效率高
（4）自动化程度高、工人劳动强度低
（5）能实现复杂的运动
（6）良好的经济效益
（7）有利于生产管理的现代化
2.数控机床的基本组成部分有哪些？
答：
输入装置、数控装置、驱动装置及位置检测装置、辅助控制装置、机床本体。
3.简述数控机床的分类?
答：
按加工工艺方法分类：
金属切削类数控机床、特种加工类数控机床、板材加工类数控机床。
按控制运动轨迹分类：
点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床。
按驱动装置特点分类：
开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床。
4.移动当量。
答：
在数控系统中，一个脉冲所产生的坐标轴移动量。
5.输入装置的作用?
答：
将程序载体上的数控代码传递并存入数控系统内。
6.数控装置的作用？
答：
数控装置是数控机床的核心。
数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
7.驱动控制装置的作用?
答：
接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。
8.位置检测装置作用?
答：
将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。
9.辅助控制装置主要作用?
答：
接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。
10.开环控制数控机床的主要特点？
答：
其控制系统没有位置检测元件，无反馈信号。
移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。
开环控制数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出后，实际移动值不再反馈回来。
系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。
开环控制系统的数控机床结构简单，成本低。
仅适于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。
11.闭环控制数控机床的主要特点?
答：
闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用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，最终实现移动部件的精确运动和定位。
从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，而与传动链的误差无关，故其控制精度高。
闭环控制数控机床的定位精度高，调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。
12.半闭环控制数控机床的主要特点?
答：
半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。
半闭环控制数控系统的调试比较方便，并具有良好的稳定性，应用广泛。
13.目前工厂常用的数控系统有哪些？
答：
FANUC、SIEMENS、HASS、三菱等。
14.数控车床的加工内容有哪些？
答：
主要用于轴套类、盘盖类等回转体零件的加工，如完成各种内外圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻孔、绞孔等的加工。
15.简述机床原点、机床参考点、工件原点？
答：
机床原点是机床坐标系的原点。
该点是机床上的一个固定的点，其位置由机床设计和制造单位确定，通常不允许用户改变。
机床原点是工件坐标系、机床参考点的基准点。
机床参考点是机床坐标系中一个固定不变的位置点，是用于对机床工作台、滑板与刀具相对运动的测量系统进行标定与控制的点。
机床参考点对机床原点的坐标是一个已知定值，也就是说，可以根据机床参考点在机床坐标系中的坐标值间接确定机床原点的位置。
工件坐标系的原点称为工件原点或编程原点。
16.确定工件编程原点的原则。
答：
工件原点在工件上的位置虽可任意选择，但一般遵循以下原则：
（1）工件原点选在工件图样的基准上，以利于编程。
（2）工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。
（3）工件原点最好选在工件的对称中心上。
（4）要便于测量和检验。
17.数控车床首次开机为什么要进行返回参考点操作？
答：
回参考点的目的就是为了建立数控机床坐标系，并确定机床原点。
只有机床回参考点以后，机床坐标系才建立起来，刀具移动才有了依据。
18.数控车床机床原点一般处于什么位置？
答：
数控车床的机床原点一般设在卡盘前端面或后端面的中心。
19.数控机床程序由哪几部分组成？
答：
程序开始（程序号）、程序内容、程序结束。
20.简述采用刀偏设置T××××指令来直接构建工件坐标系的对刀过程。
答：
（1）对Z轴。
试切一下端面，保持Z坐标不变，将当前刀具刀位点相对于预设为工件原点的Z向距离值，键入到该刀具的试切长度中，则系统将自动推算出工件原点处Z方向相对于机床原点的坐标，并将此值作为该刀具的Z向刀偏。
（2）对X轴。
试切一下外圆，保持X坐标不变，测量加工后工件的外径值D，直接将该外径值D键入到该刀具的试切直径中，则系统将自动推算出毛坯中心线处X方向相对于机床原点的坐标，并将此值作为该刀具的X向刀偏。
这样设置好后，只要在程序中使用“T0101”的刀具换刀指令即可自动按机床坐标系的偏置关系建立起一个工件坐标系。
（略）
21.刀位点？
答：
是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点。
22.对刀的目的？
答：
建立工件坐标系，确定程序原点在机床坐标系中位置。
23.对刀？
答：
在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。
24.简述M00、M01、M02、M03、M04、M05、M30的功能。
答：
M00程序停止；M01程序选择停止；M02程序结束；M03主轴正转；M04主轴反转；M05主轴停止；M30程序结束，返回程序开始。
25.简述绝对坐标编程与相对坐标编程的区别。
答：
绝对坐标编程G90状态下，程序段中的尺寸数字为绝对坐标值，即刀尖所有轨迹点的坐标值均以工件原点为基准而得；相对坐标编程G91状态下，程序段中的尺寸数字为增量坐标值，即刀尖当前点的坐标值是以刀尖前一点为基准而得。
26.数控车床制定加工方案的一般原则。
答：
先粗后精；先近后远；先内后外；程序段最少；走刀路线最短；特殊情况特殊处理。
27.模态指令？
答：
又称续效指令，一经指定便一直有效，直到被同组的其它指令所取代时为止。
28.分析G00与G01指令有何区别？
各有什么功用？
答：
G00快速点定位。
功能：
G00指令使刀具以点控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点。
它只是快速定位，对中间空行程无轨迹要求，G00移动速度是机床设定的空行程速度，与程序段中的进给速度无关。
G01直线插补。
功能：
G01指令使刀具以一定的进给速度，从所在点出发，直线移动到目标点。
29．程序单段运行有何作用？
答：
在正式加工前进行程序单段运行，便于观察每段程序的运动轨迹，若发现问题，可及时改正。
30．编程尺寸为何取极限尺寸的平均值?
答：
为了保证尺寸精度。
31．使用复合切削固定循环的优点。
答：
当工件的形状较复杂，如有台阶、锥度、圆弧等，若使用基本切削指令（G00、G01、G02、G03）或单一固定循环切削指令（如FANUC系统数控车床的G90、G94、G92；华中数控系统的数控车床的G80、G81、G82），粗车时为了考虑精车余量，在计算粗车的坐标点时，可能会很繁杂。
如果使用复合固定循环指令，只需依指令格式设定粗车时每次的切削深度、精车余量、进给量等参数，在接下来的程序段中给出精车时的加工路径，则CNC控制器即可自动计算出粗车时的刀具路径，自动进行粗加工。
32.单一固定循环指令G80、G81的指令格式及其功能。
答：
（1）轴向切削固定循环指令G80
格式：
G80X＿Z＿F＿（切削圆柱面时）
G80X＿Z＿I＿F＿（切削圆锥面时）
功能：
该指令可使刀具从循环始点A开始走矩形（直线）轨迹，回到A点，进刀后，再按矩形（直线）轨迹循环，依此类推，最终完成圆柱面车削。
（2）端面切削固定循环指令G81
格式：
G81X＿Z＿F＿（不带锥度的端面）
G81X＿Z＿K＿F＿（带锥度的端面）
功能：
同G80，只是走刀轨迹相反。
33．编写图示零件的加工程序。
毛坯材料为Q235。
解：
加工工艺路线为：
粗车外轮廓→精车外轮廓→切断。
所用刀具为外圆粗车刀T01；外圆精车刀T02；切断刀T03。
工件原点设在工件右端面中心。
（1）采用华中数控系统编程，程序如下：
%0924
T0101
M03S600
G90G00X32Z2
G71U1R1P10Q20X0.2Z0.1F200
N10G01X4F80
X10Z-1
Z-5
X12Z-14.925
X13.965
Z-26.925
X18.95Z-28.925
X21.958Z-42
Z-47
X23.958
Z-61
N20X32F200
G00X100Z100
T0202S400
G00X32Z-64
G01X0F50
X28F200
G00X100Z100
M05
M30
（2）采用FANUC-0i数控系统编程，程序如下：
O0924；
T0101；
M03S600；
G00X32Z2；
G71U1R1；
G71P10Q20U0.2W0.1F0.2；
N10G01X4F0.1；
X10Z-1；
Z-5；
X12Z-14.925；
X13.965；
Z-26.925；
X18.95Z-28.925；
X21.958Z-42；
Z-47；
X23.958；
Z-61；
N20X32F0.2；
G00X100Z100；
T0202S800F0.1；
X32Z2；
G70P10Q20；
G00X100Z100；
T0303S400；
G00X32Z-64；
G01X0F0.08；
X28F0.2；
G00X100Z100；
M05；
M30；
34.G96、G97指令的格式及其功能。
答：
恒定线速度控制指令G96，格式：
G96S＿；这里S表示切削线速度（m/min）；功能是在进行车削时使进行车削的刀尖上的点的切削线速度为一个恒定值。
恒定转速控制指令G97，格式G97S＿；这里S表示主轴转速（r/min）；功能是在进行车削时使主轴转速为一个恒定值。
35．编写图示零件的加工程序。
毛坯材料为Q235。
解：
加工工艺路线为：
先装夹左侧，粗、精车外轮廓→粗、精车内孔→调头装夹右侧已加工表面φ32，打表找正，粗、精车左侧φ28外轮廓。
所用刀具为外圆车刀T01；内孔粗车刀T02；内孔精车刀T03。
工件原点设在工件右端面中心。
（1）采用华中数控系统编程，程序如下：
先装夹左侧，车右侧外圆和内孔。
%0924
T0101
M03S600
G00X36Z2
G80X33Z-25F200
G80X32.2Z-25F200
G80X31.95Z-25F100
G01X25
X33Z-2
G00X100Z100
T0202S800
G90G00X12Z2
G71U1R1P10Q20X-0.2Z0.1F120
N10G01X27F60
X20.042Z-5
Z-20
X16.035Z-30
Z-51
N20X14
G00Z100
X100M05
M30
再装夹右侧已加工表面φ32，车左侧φ28外圆和倒角。
%0925
T0101
M03S600
G00X36Z2
G80X32Z-35F200
G80X30Z-35F200
G80X28.2Z-35F200
G80X27.94Z-35F100
G01X23Z1
X29Z-2
G00X100
Z100M05
M30
（2）采用FANUC-0i数控系统编程，程序如下：
先装夹左侧，车右侧外圆和内孔。
O0924；
T0101；
M03S600；
G00X36Z2；
G90X33Z-25F0.2；
G90X32.2；
G90X31.95F0.1；
G01X25；
X33Z-2；
G00X100；
Z100；
T0202S700；
G00X12Z2；
G71U1R1；
G71P10Q20U-0.2W0.1F0.15；
N10G01X27F0.1；
X20.042Z-5；
Z-20；
X16.035Z-30；
Z-51；
N20X14；
G00Z100；
X100；
T0303；
G50S2000；
G96S120；
G00X12Z5；
G70P10Q20；
G97G00Z100；
X100M05；
M30；
再装夹右侧已加工表面φ32，车左侧φ28外圆和倒角。
O0925；
T0101M03S600；
G00X36Z2；
G90X32Z-35F0.2；
G90X30；
G80X28.2；
G80X27.94F0.1；
G01X23Z1；
X29Z-2；
G00X100；
Z100M05；
M30；
36.简述顺时针圆弧插补G02和逆时针圆弧插补G03方向的判断方法。
答：
沿垂直于圆弧所在平面的坐标轴的正方向向负方向看去，刀具相对于工件的转动方向是顺时针方向为G02、逆时针方向为G03。
37.刀具半径自动补偿功能的用途。
答：
采用刀具半径补偿功能后，编程者仍按工件轮廓编程，数控系统自动计算刀尖轨迹，并按刀心轨迹运动，从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状的影响。
38.分析圆弧插补指令中终点坐标＋半径与终点坐标＋圆心坐标两种指令格式有何区别？
答：
圆弧加工终点坐标＋圆弧半径指令格式为G02（G03）X＿Z＿R＿F＿；
圆弧加工终点坐标＋或圆心坐标指令格式为G02（G03）X＿Z＿I＿K＿F＿；
39．如何建立或取消刀尖半径补偿功能?
答：
在开始加工前建立刀尖半径补偿，在切削结束后取消刀尖半径补偿。
40．编写图示零件加工程序。
毛坯为Q235。
（用G73指令）
解：
加工工艺路线为：
粗车外轮廓→精车外轮廓→切断。
所用刀具为外圆粗车刀T01；外圆精车刀T02；切断刀T03。
工件原点设在工件右端面中心。
通过磨损值控制公差。
（1）采用华中数控系统G73指令编程，程序如下：
%0924
T0101
M03S700
G90G00X34Z2
G73U20W2R10P10Q20X0.2Z0.1F200
N10G42G01Z0F80
X0
G03X14Z-7R7
G01Z-12
G03X18Z-34R15
G01Z-42
X20
X22Z-43
Z-50.95
X24
G03X28Z-53R2
G01Z-61
N20G40X32
G00X100Z100
T0303
X35Z-64
G01X0F50
X30F200
G00X100
Z100M05
M30
（2）采用FANUC-0i数控系统的G73指令编程，程序如下：
O0924；
T0101；
M03S700；
G00X34Z2；
G73U20W2R10；
G73P10Q20X0.2Z0.1F0.2；
N10G42G01Z0F0.1；
X0；
G03X14Z-7R7；
G01Z-12；
G03X18Z-34R15；
G01Z-42；
X20；
X22Z-43；
Z-50.95；
X24；
G03X28Z-53R2；
G01Z-61；
N20G40X32；
G00X100Z100；
T0202；
G50S2000；
G96S120；
G00X32Z2；
G70P10Q20；
G97G00X100Z100；
T0303；
X36Z-64；
G01X0F0.08；
X30F0.2；
G00X100；
Z100M05；
M30；
41．螺纹加工为何要设置进刀升速段与退刀降速段？
答：
为了消除伺服滞后造成的螺距误差。
42．M8、M10、M12、M16、M20粗牙螺纹的螺距分别为多少？
答：
M8的为1.25；M10的为1.5；M12的为1.75；、M16的为2；、M20的为2.5。
43．编写图示零件的加工程序，材料为Q235。
44.数控加工工艺文件有哪些？
答：
刀具卡、工艺卡、程序单。
45.（教材P64，2-12）编制图示零件的精加工及切断程序。
粗加工余量0.5mm。
切槽刀宽4mm。
请使用华中数控系统编程。
（所用刀具为外圆正偏刀T01、切槽刀T02）
解：
采用华中数控系统编程，程序如下：
%1005
T0101
M03S800
G90G00X0Z95
G01Z92F100
G03X20Z82R10
G01Z65.596
G03X36Z33.351R22
G01Z17
G02X50Z10R7
G01Z-1
G00X100
Z150
T0202
G00X56Z-4
G01X0F50
X56F200
G00X100
Z200
M05
M30
46.（教材P65，2-17）编制图示零件的加工程序。
毛坯材料为Q235-A，毛坯外径φ25mm，毛坯长度90mm。
请使用华中系统的轴向切削复合循环指令G71、螺纹切削循环指令G82编程。
（按要求：
每次粗车吃刀深度为1mm，每次粗车结束时的退刀量为1mm，车螺纹时每次双边背吃刀量ap1=0.9，ap2=0.6，ap3=0.6，ap4=0.4，ap5=0.1；所用刀具有外圆正偏刀T01，槽宽4mmm的切槽刀T02，60°外螺纹车刀T03）
解：
加工工艺路线为：
车外轮廓→切槽→车螺纹→切断。
采用华中数控系统编程，加工程序如下：
%1006
T0101
M03S500
G90G00X27Z3
G71U1R1P10Q20X0.3Z0.15F200
N10G01Z0F80
X0
G03X12Z-6R6
G01Z-10
X14
X16Z-25
Z-31
X17
X19.9Z-32.5
Z-45
X22
X24Z-46
Z-53
N20X27
G00X100
Z100
T0202
G00X27Z-45
G01X16F50
G04X1
G01X27
G00X100
Z100
T0303
S300
G00X24Z-28
G82X19.1Z-43F2
G82X18.5Z-43F2
G82X17.9Z-43F2
G82X17.5Z-43F2
G82X17.4Z-43F2
G00X100
Z100
T0202
S500
G00X30Z-56
G01X0F50
G00X100
Z100
M05
M30
47．编写图示零件的加工程序，材料为Q235。
解：
加工工艺路线为：
车外轮廓→切槽→车螺纹→切断。
采用华中数控系统编程，加工程序如下：
%1018
T0101
M03S500
G90G00X35Z3
G71U1R1P10Q20X0.3Z0.15F200
N10G01Z0F80
X0
X4
G03X10Z-3R3
G01Z-7
X13.85
X15.85Z-8
Z-26
X16
X19.984Z-34
Z-45
G03X26Z-47.95R3
X27.984
Z-65
N20X32
G00X100
Z100
T0202
G00X22Z-26
G01X12F50
G04X1
G01X22F200
G00X100
Z100
T0303
S300
G00X20Z-5
G82X15.4Z-24F1.5
G82X14.8Z-24F1.5
G82X14.4Z-22F1.5
G82X14.05Z-22F1.5
G00X100
Z100
T0202
S500
G00X32Z-64
G01X0F50
G00X100
Z100
M05
M30
48.一般情况下，回转刀架的换刀动作包括哪些？
答：
刀架抬起、刀架转位、刀架定位、刀架压紧。
49．编写图示零件的加工程序并加工练习，材料为Q235。
50.编制图示零件的数控加工程序。
曲线部分为椭圆曲线。
请使用FANUC0i数控系统的G73指令编程。
解：
使用FNUC0i数控系统的G73指令编程，程序如下：
%1018
T0101
M03S600
M08
G00X22Z2
G73U10W2R5
G73P10Q20U0.2W0.1F0.2
N10G01Z0F0.1
X0
#10=0
#11=-16
WHILE[#10GE#11]DO1
#12=8*SQRT[1-[10+12]*[#12+12]/144]
G01X[2*[#12]]Z[#10]
#10=#10-0.2
END1
G01W-4
X18W-4
N20G01Z-30
G00X100
Z100
T0202S900
G00X22Z2
G70P10Q20
G00X100
Z100M09
M05
M30
1．编写图示零件的加工程序，材料为Q235。
（暂不安排）
18.数控铣床机床原点一般处于什么位置？
答：
数控铣床的机床原点，各生产厂不一致，有的设在机床工作台的中心，有的设在进给行程的终点。
1.简述数控铣床刀具半径自动补偿功能的用途。
答：
（1）利用这一功能，在编程时可以很方便地按工件实际轮廓形状和尺寸进行编程计算，而在加工中使刀具中心自动偏离工件轮廓一个刀具半径，加工出符合要求的轮廓表面。
（2）利用该功能，通过改变刀具半径补偿量的方法来弥补铣刀制造的尺寸精度误差，可扩大刀具直径选用范围和刀具返修刃磨的允许误差。
（3）利用改变刀具半径补偿值的方法，可以以同一加工工序实现分层铣削和粗、精加工，或者用于提高加工精度。
（4）通过改变刀具半径补偿值的正负号，还可以用同一加工工序加工某些需要相互配合的工件，如相互配合的凸凹模等。
24、对刀点是指什么？
答：
“对刀点”是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。
25、对刀的目的。
答：
确定程序原点在机床坐标系中的位置。
26、选择对刀点的原则。
答：
（1）方便数学处理和简化程序编制；
（2）在机床上容易找正，便于确定零件的加工原点的位置；
（3）加工过程中便于检查；
（4）引起的加工误差小。
27、选择走刀路线的一般原则？
答：
（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度；
（2）方便数值计算，减少编程工作量；
（3）缩短走刀路线，减少进、退刀时间和其他辅助时间；
（4）尽量减少程序段数。
28、简述G92对刀和G54对刀在用法上的区别。
答：
G92并不驱使机床刀具或工作台运动，数控系统通过G92命令确定刀具当前机床坐标位置相对于加工原点（编程原点）的距离关系，以求建立起工件坐标系。
G92指令格
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