第一章数控维护习题1.docx

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第一章数控维护习题1

第一章概论

1-1什么是数控机床？

它由哪些部分组成？

答：

数控机床是一种利用数控技术，准确按照事先安排的工艺流程，自动实现规定动作的金属加工机床。

它由输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统和机床等部分组成。

题型变换：

数控机床的输入介质是指○

①光电阅读机②穿孔机

③穿孔带、磁带和软磁盘④零件图纸和加项目序单

答：

③

1-2用框图说明一般数控机床的工作原理。

答：

数控机床的工作原理如图1-1所示。

首先将零件图纸的形状、尺寸和技术条件、加工工艺等按照规定的格式和代码，记录在输入介质上<例如穿孔带、磁带和软磁盘等），并输入数控装置。

数控装置由输入、信息处理和输出三部分构成。

输入介质通过输入单元<例如光电读带机）后，转换成可以识别的信息，由信息处理单元加以处理，再通过输出单元发出位置、速度等指令<脉冲信号）给伺服系统。

伺服系统的作用是将来自数控装置的各种指令，转换成机床移动部件运动。

反馈系统再将机床的实际位置、速度等参数检测出来，转换成电信号，输送到数控装置，使数控装置能够校核该机床实际位移情况是否与指令一致，并发出指令纠正所产生的误差。

图1-1

对于一些高效率和加工精度较高的数控机床还有适应控制系统，以补偿加工环境参数的变化。

题型变换：

数控机床的数控装置包括○。

①光电读带机和输入介质②步进电机和伺服系统

③输入、信息处理和输出单元④位移、速度传感器和反馈系统

答：

③

1-3数控机床的机械结构与普通机床相比，有何特点？

答：

数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，与普通机床相比，应该具有更好的刚性和抗振性，相对运动面的摩擦系数要小，传动部件之间的间隙要小。

1-4简述机床数控系统的工作原理和组成部分。

答：

机床数控系统在输入某种介质载有的、以规定格式记录的指令后，能自动译解指令，并使所控制的机床执行指令，有时还能监控其执行结果，以保证得到要求的精度和功能。

机床数控系统一般由输入介质、数控装置和伺服系统构成。

对于较高级的机床数控系统还包括反馈系统和适应控系统。

1-5机床数控系统的类型很多，根据伺服系统来分类，可分为、和。

根据运动方式来分类，可分为、和。

根据坐标值的表示方式可分为坐标控制系统和坐标控制系统。

答：

开环控制系统闭环控制系统半闭环控制系统点位控制系统

点位/直线控制系统连续控制系统增量绝对

1-6什么叫脉冲当量？

它影响数控机床什么性能？

它的值一般为多少？

答：

相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。

它的大小视机床精度而定，一般为0.01～0.0005cm。

脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

题型变换一：

数机床的最小设定单位又称作。

答：

脉冲当量

题型变换二：

脉冲当量是○。

①相对于每一脉冲信号，传动丝杠所转过的角度

②相对于每一脉冲信号，步进电机所回转的角度

③脉冲当量乘以进给传动机构的传动比就是机床部件位移量

④对于每一脉冲信号，机床运动部件的位移量

答：

④

题型变换三：

脉冲当量的值取得越，加工精度越。

答：

小高

1-7开环控制系统中，多采用作为伺服电机。

答：

功率步进电机

1-8闭环控制系统的反馈装置○。

①装在电机轴上②装在位移传感器上

③装在传动丝杠上④装在机床移动部件上

答：

④

1-9闭环系统比开环系统及半闭环系统○。

①稳定性好②故障率低③精度高④精度低

答：

③

1-10点位控制系统○。

①必须采用增量坐标控制方式②必须采用绝对坐标控制方式

③刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系

④仅控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径

答：

④

1-11加工如图1-2所示的直线轮廓，应该采用点位/直线控制系统，还是采用连续控制系统？

答：

应该采用连续控制系统。

点位/直线控制系统只能加工沿坐标轴方向上的直线廓形。

1-12DNC系统是指○。

①适应控制系统②群控系统③柔性制系统④计算机数控系统

答：

④

题型变换二：

AC控制是指○。

①闭环控制②自动化工厂③群控系统④计算机集成制造系统

答：

③

1-14加工中心是指○

①柔性制造单元FMC②分布式DNC系统

③适应控制系统④自动换刀数控机床

答：

④

1-15近年来数控系统发展很快，数控机床进给速度已从增加到，而最小设定单位已从减少到。

答：

3～5m/min15～30m/min0.001mm0.0001mm

第二章数控机床的程序编制

2-1什么是数控机床的程序编制？

简述程序编制的内容及步骤。

答：

在数控机床上加工零件，首先要编制零件的加项目序，然后才能加工。

即将零件的图形尺寸、工艺路线与工艺参数等内容，用数控机床能够接受的数字及文字代码表示，再根据代码的规定形式制成控制介质<如数控带、磁带等），然后把控制介质作为数控装置的输入信息，自动控制机床加工。

这种从零件图到制成控制介质的过程称之为数控机床的编程。

程序编制的内容及一般步骤如下：

（1>制订工艺过程。

（2>数值计算。

（3>编写程序单。

（4>制备控制介质。

（5>程序交核。

以上是手工编程的内容及一般步骤。

题型变换：

用框图表示在数控机床上加工零件的全过程。

答：

框图如图2-1所示，其中虚线框中为程序编制的内容。

图2-1

2-2程序编制过程中程序校核的作用是什么？

如何进行？

答：

在穿孔机上制成的数控带必须经过仔细校对以防出错。

为了确保加工的准确性，还需用此数控带在机床上进行首件试切，并检验首件是否符合图纸要求。

只有首件通过了检验，才能将此数控带投入使用。

试切可以综合地检查穿孔带、程序单的错误，及零件精度是否符合图纸要求。

题型变换：

程序编制中首件试切的作用是○。

①检验零件图纸设计的正确性

②检验零件工艺方案的正确性

③检验程序单、穿孔带的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图纸要求

④仅检验数控带穿孔的正确性

答：

③

2-3数控机床上常用的编程方法有哪些？

答：

由零件图纸给出零件形状和尺寸时，采用的编程方法有手工编程和自动编程两大类。

由无尺寸的图形或实物模型给出零件形状和尺寸时，采用数字化技术编程或实物编程。

题型变换一：

数控机床的程序编制方法可分为和两大类。

答：

手工编程自动编程

题型变换二：

由无尺寸图形或实物模型给出零件形状和尺寸时，需采用编程。

答：

数字化技术

2-4手工编程方法有什么优缺点，适用于什么情况？

答：

手工编程是用人工编写零件程序。

对于几何形状较为简单的零件，计算工作量较少，程序又不长，用手工编程比较经济而及时。

零件轮廓复杂和加工工序较长时，使用手工编程既繁琐又费时，且易出错，常会出现编程工作跟不上数控机床加工的情况，此时应采用自动编程。

2-5什么是自动编程，适用于什么情况？

答：

自动编程是用计算机代替手工编程的大部分工作。

自动编程时，使用“数控语言”描述切削加工时的刀具与工件的相对运动轨迹和一些加工工艺过程。

程序员只需使用规定的数控语言编写零件的“语言程序”即可。

当零件源程序输入计算机后，计算机自动完成机床运动轨迹的计算，加项目序的编制和数控带制作等工作。

所编程序还可通过屏幕或绘图仪进行检查。

自动编程与手工编程相比，具有减轻程序员的劳动强度，缩短编程时间，提高编程准确性的优点。

但是自动编程系统需要较大容量的计算机和专用软件，而且系统的软件又较昂贵。

所以自动编程系统适用于数控机床较多的大、中型工厂。

题型变换：

自动编程是指○。

①从零件图纸到制作加工穿孔带的全过程都由通过计算机完成

②从零件图到制作加工穿孔带的过程中，除后置处理程序外，全部由计算机完成

③需要人工用数控语言编写源程序

④需要人工编写目标程序

答：

③

2-6国际上常采用的八列穿孔带有哪两种代码？

它们代表什么含义？

答：

EIA代码，是美国电子工业协会的标准代码。

ISO代码，是国际标准化组织的简称。

2-7EIA代码和ISO代码主要有哪些区别？

答：

主要有以下几点区别：

<1）EIA代码采用小写字母，ISO代码采用大写字母；

<2）程序段结束时，EIA代码中用CR或EOB，ISO代码中用LF或NL；

<3）EIA代码中有EOR代码，用于倒带停止，ISO代码中用%；

<4）ISO代码中有“<”、“）”代码，括号中间的文字对数控装置没有影响，可以插入注解；

<5）ISO代码中有“：

”代码，表示数控带上特定位置。

读入时，将数控带送到此位置为止，或者返回到此位置；

<6）程序段取消：

EIA用“blockdelete”，ISO用“/”代码；

<7）每排孔孔位从b5～b8代表的意义不同。

EIA代码用b5位作为补奇位，每排孔数必须为奇数；ISO代码用b8位作为补偶位，每排孔数必须为偶数。

其它孔位区别参见表2-1。

题型变换一：

EIA代码的补奇位是○。

①b5②b6③b7④任意位

答：

①

题型变换二：

ISO代码的补偶位是○。

①b8②b7③b6④任意位

答：

①

题型变换三：

用ISO代码编程时，每程序段的末尾用○。

①CR②EOR③分隔符④LF

答：

④

2-8在ISO编码中，数字编码特征孔是○。

①第七列八更有孔②第五列六列有孔③第五至七列无孔④第五列无孔

答：

②

2-9在EIA代码中，数字1～9的编码是○。

①第六列第七列有序②第六列第七列无孔③第七列有孔④第八列有孔

答：

②

2-10用EIA代码编程时，下列叙述正确的是○。

①采用大写字母②采用小写字母

③程序段结束时用LF④有“<”、“）”代码，可插入注解

答：

②

2-11任意取一数控带，南非辨别其为EIA代码或ISO代码，可采用下述哪种方法？

○。

①第五列是否有孔②第八列是否有孔

③每排孔数是奇数或偶数④是否为字地址程序段格式

答：

③

2-12什么叫程序段中的字？

答：

以某个顺序安排字符的集合称为字（word>，数控带上的信息以字为单位处理，例如N001，G00等。

2-13什么叫程序段？

答：

在数控机床的程序中，必要的信息以字或字的集合表示，此集合称为程序段。

数控带上的各个程序段必须用EOB区分。

例如：

N003G08X12345Y67890F004S717M07LF

即为一程序段。

2-14什么是数控带的格式？

答：

在一个程序段中，字的特定排列式样称为数控带的格式。

2-15目前在八单位数控带中用得最广泛的是哪种数控带格式？

答：

用得最广泛的是文字地址程序段格式。

在这种程序段格式中，每一坐标轴和各种功能，都以字母和数字合成的特定字表示，而在一个程序段内，坐标字和各种功能字又按一定顺序排列。

每个字都由字母开头。

2-16在如下程序段中，各字符表示：

N006G08X2354Y—1369Z2213F004S717T65432M07LF

N：

；G：

功能字；X、Y、Z：

；F：

功能字；S：

功能字；

T：

功能字；M：

功能字；LF：

。

答：

程序段序号准备尺寸字进给主轴转速

刀具辅助程序段结束

2-17进给速度代码有几种？

答：

共有五种：

<1）FRN法；<2）3位、4位和5位代码法

<3）等比级数法或2位代码法；<4）符号法或1位代码法；<5）直接法。

2-18进给速度代码的FRN法是如何规定的？

答：

把刀具沿途径移动的进给速度V（mm/min>除以直线的位移量L（mm>，所得的值称为FRN值或进给速度数。

此值在0.1~999.9之间时，用0001~9999四位代码表示。

圆弧插补时的FRN一般为进给速度除以圆弧半径

2-19举例说明进给速度的3位、4位或5位代码法是如何表示的？

答：

规定代码的第一位数字表示数值的位数，余下的数字代表速度。

例如第一位数字减去三等于n，它的位数是0.1×10n。

设速度为1728，是4位数，n=7-3=4，数值位数为0.1×10n=0.1×104，即4位数，用3位代码表示为717，用4位代码表示为7173，用5位代码表示则为71728。

题型变换一：

当进给速度为7.826时，如用3位、4位、5位代码表示，各为多少？

答：

进给速度为一位，先计算第一位数字x－3=1，x=4，故进给速度为7.826时，用3位代码478，用4位代码表示为4783，用5位代码表示为47826。

题型变换二：

如进给速度的三位代码为213，实际进给速度为多少？

答：

第一位数字表示数值的位数。

N=2－3=－1，数值位数为0.1×10－1，为－2位，实际进给速度为0.013。

题型变换三：

用4位代码表示进给速度时，F6150所表示的实际进给速度为○。

①15.03②150.3③1503④15030

答：

②

2-21G90时的X10，Y20与G91时的X10、Y20有何区别？

答：

G90表示绝对尺寸，即以坐标原点为基准表示的尺寸是X=10，Y=20；G91表示增量尺寸，即以前一点为基准△X=10，△Y=20。

2-22比较G00与G01程序的主要区别。

答：

G00是点定位的代码，以最大进给速度移动到指定位置。

以前程序段指定的进给速度无效。

G01是直线插补，用于斜线或直线运动，它通过程序段中的信息在各坐标轴上产生与其移动距离成比例的速度当程序段中有G01代码时，一定要有指定的F时给速度，G01或F都是续效指令<即不仅在本程序段中起作用，在后的程序段中亦效）。

进给速度F对G00程序无效。

2-23准备功能G42表示的功能是○。

①螺纹切削②刀具偏置③刀具补偿④永不指定

答：

③

2-24辅助功能M主要有哪几种功能？

答：

辅助功能M主要有以下几方面功用：

<1）程序停止或程序结束，用于控制主轴停转、机械进给停止、冷却液关闭等，如M00、M01、M02等。

<2）控制主轴正转、反转或停止。

例如M03、M04、M05等。

<3）换刀。

<4）开关冷却液。

<5）夹紧、松开工件。

<6）更换工件。

<7）刀具或工件直线位移。

此外，还有永不指定和不指定代码等。

题型变换一：

辅助功能M03代码表示○。

①程序停止②冷却液开③主轴停止④主轴顺时针方向转动

答：

④

2-25MDI表示什么意思？

答MDI是手动数据输入。

所编程序不是由穿孔带输入，而是通过NC装置操作面板上的键和码盘，将程序段逐个直接输入。

2-26什么是人机对话输入形式？

答：

人机对话的输入形式是在人工进行编程时，编程人员坐在NC装置的屏幕

所编程序和输入数据，存入NC装置的记忆单元，可随时调用执行。

这样，消除了按数控带格式编程的麻烦，可以适时地进行修改、补充和编辑，非常方便地完成编程工作。

2-27数控车床程序编制有什么特点？

答：

数控车床程序编制有以下特点：

（1>在一个程序段中，根据图纸标注尺寸，可以是绝对值或增量值或二者混合编程。

（2>因为图纸尺寸和测量尺寸都是直径值，故值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编程，并附上方向符号<正向省略）。

（3>为提高径向尺寸精度，X向的脉冲当量取为Z向的一半。

（4>因为毛坯常用棒料或锻料，加工余量较大，所以数控装置常个备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。

（5>为提高刀具寿命和加工表面粗糙度，车刀刀尖常磨成半径不大的圆弧。

为此，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。

2－28数控自动编程系统按其功能可分为哪几类？

并举出每一类型系统的代表。

答：

可分为以下几类：

<1）几何处理系统：

主要功能是处理复杂的几何形状，APT系统就是一个具有较强的处理几何形状能力而不能自动求取最佳工艺参数的系统。

<3）工艺处理系统：

对许多工件，较简单的几何描述已经够用了，就特别注重工艺的处理，如切削参数、铣削时轨迹分解、车削时走刀划分、选择刀具等。

德国的EXAPT具有这方面的功能。

<3）会话型自动编程系统：

使自动编程系统的功能更加完备，使用更方便，于是发展了这种自动编程系统。

在数控系统处理零件源程序的过程中，编程人员可以随时与计算机对话，进行适当的控制。

这种系统可以日本富士通的会话型自动编程系统FAPT为代表。

题型变换一：

在自动编程系统中，具有较强处理几何形状的能力而不能自动求取最佳工艺参数的系统是○。

①ADAPT系统②EXAPT系统③APT系统④FAPT系统

答：

③

题型变换二：

德国的EXAPT系统是下述几类系统中哪一类？

○

①佳话题自动编程系统②人机对话自动编程系统

③几何处理系统④工艺处理系统

答：

④

2-29APT系统的控制面有几个？

代号是什么？

有什么作用？

答：

APT自动编程系统为了控制刀具在空间的轨迹，定义了三个控制面：

<1）导动面

它是在切削过程中，引导刀具保持在指定公差范围内运动的面。

<2）零件面

在刀具沿导动面运动时，控制刀具高度

<3）停止面

控制刀具停止位置的面，又叫检验面。

2-30什么叫APT自动编程系统的CL数据？

答：

APT系统中计算刀具轨迹时，先将工件坐标系固定在适当位置，并且假定加工件不动而刀具移云贵，计算结果称为CL数据

为了使这些假设符合所使用的数控装置和加工情况，要利用兵团处理程序进行处理。

2-31在APT自动编程系统中人工需要完成哪些工作？

答：

在当前广泛使用的APT自动编程系统中，根据零件图纸，需要人工制订工艺，然后利用数控语言描述加工件的几何形状和工艺方法，编制源程序。

数控语言是一系列按一定规则书写的代码和符号。

2-32试解释以下APT系统中词汇的定义，并以图表示之。

①P32=POINT/XLARGE，INTOF，L3，C1

②L5=LINE/P5，PARLEL，LINI

③C5=CIRCLE/CENTER，P6，TANTO，L1

答：

①其意义为：

P32是L3与圆C1交点中，X坐标值偏大的一点。

②定义L5为经过P5与直线LINI平行的直线。

③定义C5为以P5为圆心并与L1相切的圆。

2-33为什么要对工件廓形进行拟合？

答：

因为大多数数控机床上只具备直线和圆弧插补，所以在连续控制系统的数控机床上加工成形轮廓的工件时，都先要对工件廓形曲线进行拟合，代替原来的轮廓曲线，然后才能使用数控机床的G功能加工出所需的廓形曲线。

2-34已知工件廓形方程时，可以用哪些方法进行插补计算？

答：

已知工件廓形方程时，可以采用直线插补和圆弧插补计算。

直线插补计算常采用等间距法和等误差法。

2-35直线插补时，等误差计算法的基本原理是什么？

答：

等误差法拟合廓形曲线时，可以使每段的拟合误差相等，且小于或等于允差

。

其计算目的也是求出各节点A、B、C…的坐标值，以提供编程使用。

等误差法的基本思路是已知廓形曲线方程

和允许拟合误差

及曲线起点A的坐标

、

，按等误差的原则逐点求出其它各节点。

步骤如下：

<1）在曲线起点A处，以A点为圆心、

为半径作一圆；

<2）作此圆与廓形曲线的公切线

；

<3）列出过圆A上P点的切线斜率、直线

的斜率、廓形曲线上过T点的切线斜率，此三个斜率相等，可列出两个方程式，再与廓形方程、圆A方程联立得一联立方程组；

<4）求解此联立方程组，可解出

、

、

、

的坐标值，并可求出直线的斜率；

<5）拟合直线

平行

，斜率相同，法线距离为

，可求出

方程；

<6）用廓形方程

和直线

联立，求解，所得交点即为B点坐标<

、

），再依次可求出各节点坐标。

2-36试述等间距法与等误差法的优缺点及它们的使用场合。

答：

等间距法计算较简单，但程序段数多，编程费时，各节点之间的线段逼近廓形曲线时，产生的拟合误差不相等，为保证所有折线线段拟合误差都在允差范围内，不得不使间距

减小，更增加节点数目，亦即增加程序段数。

适宜和于廓形曲线斜率变化不大的场合。

等误差法计算较复杂，但可在保证精度的条件下，得到最少的程序段数目，使编程工作量减少，拟合计算可用计算机辅助计算，所以是一种较好的拟合方法。

因为在保证等误差的前提下，使节点分布合理，所以应用于廓形曲线斜率变化较大的场合。

但是无论是等误差法还是等间距法，都用直线逼近曲线，是由许多折线构成的近似线段代替廓形曲线，联接点处不光滑，而且直线的曲率半径无穷大，与原来曲线的曲率半径相差很大，这是共同的缺点，使用圆弧拟合可以避免此缺点。

题型变换：

已知工件廓形方程时，经常采用的直线插补计算有、等方法。

答：

等间距法等误差法

2-37三次样条曲线插值计算用于什么场合？

答：

三次样条曲线适用于工件廓形为列表曲线时，要求拟合曲线在型值点处以及整个曲线上都很光滑，并且具有连续曲率。

另外，因为三次样条函数是建立在材料力学弹性梁变形的理论基础上，故只能应用于小挠度的情况，即工件廓形曲线斜率变化不大的场合。

2-38三次样条曲线插值教育处有什么优缺点？

答：

用三次样条函数分段拟合列表线时计算程序简单、方便、拟合效果好，可保证一阶、二阶导数连续。

但是有以下缺点：

<1）拟合后的图形不具备几何不变性。

即当坐标系变化后，三次样条函数随之变化。

虽然仍通过这些型值点，但与原来的样条函数不完全重合。

<2）现在的数控机床上广泛使用直线插补器或圆弧插补器，故插值出来的三次样条函数尚需用直线或圆弧作第二次拟合，将三次样条曲线变成分段的圆弧或直线，增加了计算量并降低了拟合精度。

2-39双圆弧逼近法的优缺点是什么？

答：

双圆弧逼近法是在两个型值点之间用两个相切的圆弧拟合工作廓形曲线。

其优点是：

<1）每段圆弧的圆心和半径是几何不变量，它的形状不随坐标选择而变。

<2）使用双圆弧逼近法以后，可直接用于零件的编程计算，不需要进行二次拟合。

<3）计算方法比三次样条法简单、准确。

<4）可以拟合大挠度曲线。

主要缺点是：

要先建立局部坐标，再进行坐标变换，多一道步骤。

2-40为什么在双圆弧逼近计算时采用局部坐标，而在计算完毕后，还要将计算结果转换回原来曲线的坐标系中？

答：

双圆弧逼近计算时，首先要建立局部坐系，即以相邻的两个型值点联线为横坐标U，通过前一个型值点并与U轴垂直的线为纵坐标V，在每一个局部坐标系中有两段圆弧相切，需求出这两段圆弧的半径和圆心。

采用局部坐标系有以下好处：

<1）计算简单方便；

<2）可以解决大挠度曲线；

<3）采用局部坐标系后，双圆弧可具有较好的保凸性。

但是在插补编程时，需要知道圆心在整体坐标系OXY中的坐标值，故还要将计算结果转换回原来曲线的坐标系中。

2-41用三次样条函数插值法拟合n个型值点，有条三次样条曲线表示该点列：

如用双圆弧逼近法拟合n个型值点，需建立个局部坐标系，由段圆弧拟合该点列。

答：

n-1n-12（n-1>

2-42用双圆弧逼近法拟合曲线时，一对相邻型值点之间的两个圆弧相切，下列叙述中正确的是○。

①切点是唯一的

②切点必须是

和通过

、

两点处圆弧切线构成的三角形的内心

③切点轨迹是一个圆

④双圆弧公切线必性须平行于

答：

③

2-43工件廓形为列表曲线时，常用的拟合方法有哪些？

答：

三次样条函数值法和双圆弧逼近法。

2-44试述工件廓形及其等距线在几何上的相互关系。

答：

工件廓形及其等距线在相应点上的曲率中心相重合。

题型变换：

若机床不具备G41和G42功能时，应按工件廓形的编程。

答：

等距线