數(shù)控技術(shù)——朱曉春-第2版-答案.doc

1.1數(shù)控機(jī)床的工作流程數(shù)控加工程序的編制-輸入-譯碼-刀具補(bǔ)償-插補(bǔ)-位置控制和機(jī)床加工1.2數(shù)控機(jī)床的組成及各部分基本功能由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測(cè)量反饋裝置和機(jī)床本體組成輸入輸出設(shè)備：實(shí)現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲(chǔ)和打印數(shù)控裝置：接受來(lái)自輸入設(shè)備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息的要求完成數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。伺服系統(tǒng)：接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件。測(cè)量反饋裝置：檢測(cè)速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。機(jī)床本體：用于完成各種切削加工的機(jī)械部分。1.3點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：指刀具從某一位置移到下一個(gè)位置的過(guò)程中，不考慮運(yùn)動(dòng)軌跡，只要求刀具能最終準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置直線控制數(shù)控機(jī)床：不僅要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位，而且要控制兩點(diǎn)之間的位移速度和路線。輪廓控制數(shù)控機(jī)床：能同時(shí)控制兩軸或兩個(gè)以上的軸，對(duì)位置和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制。區(qū)別：所加工零件形狀的復(fù)雜程度不同。1.4數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)：1加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好2加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3生產(chǎn)效率高4減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度5生產(chǎn)管理水平提高。1.5按伺服系統(tǒng)控制原理分類的機(jī)床及各個(gè)特點(diǎn)1開(kāi)環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床：這類機(jī)床不帶有位置檢測(cè)裝置。2閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床：這類機(jī)床帶有檢測(cè)裝置，定位精度高，速度快。3半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床：檢測(cè)反饋信號(hào)來(lái)自電機(jī)端或絲杠端連接的測(cè)量元件。2.1數(shù)控編程是指從零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程手工編程的內(nèi)容：分析零件圖樣、確定加工工藝過(guò)程、數(shù)值計(jì)算、編寫零件加工程序、制作控制介質(zhì)、程序校檢和試切削2.2數(shù)控編程的方法及特點(diǎn)手工編程：用人工完成程序編制的全部工作，對(duì)于幾何形狀較為簡(jiǎn)單，數(shù)值計(jì)算比較簡(jiǎn)單的，程序段不多采用手工編制容易完成自動(dòng)編程：程序編制的工作的大部分或全部都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。2.3字地址程序格式段：地址字符可變程序段格式。程序段的長(zhǎng)短，字?jǐn)?shù)和字長(zhǎng)都是可變，字的排列順序沒(méi)有嚴(yán)格要求這種格式的優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)短、直觀、可讀性強(qiáng)、易于檢驗(yàn)和修改。2.4Z坐標(biāo)：規(guī)定平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為Z坐標(biāo)，取決于遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较騒坐標(biāo)：規(guī)定X坐標(biāo)軸為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面Y坐標(biāo)：Y坐標(biāo)垂直于x、y坐標(biāo)。在確定了x、z坐標(biāo)正方向后，可按右手定則確定y坐標(biāo)的正方向2.5機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系：工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與機(jī)床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐下軸相平行，方向也相同，但原點(diǎn)不同。在加工中，工件隨夾具在機(jī)床上安裝后，要測(cè)量的工件原點(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)之間的坐標(biāo)距離成為原點(diǎn)偏置。這個(gè)偏置值需預(yù)讀到數(shù)控系統(tǒng)中。在加工時(shí)，工件原點(diǎn)偏置值便能自動(dòng)加到工件坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機(jī)床坐標(biāo)系確定加工時(shí)的坐標(biāo)值。2.6準(zhǔn)備功能G代碼：使機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令。輔助功能M代碼：控制機(jī)床輔助動(dòng)作的指令，主要用作機(jī)床加工時(shí)的工藝性指令。2.7 M00 程序停止。 M01計(jì)劃（任選）停止。M02 程序結(jié)束 M03 M04 M05分別命令主軸正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn)。M06 換刀指令 M30程序結(jié)束。2.8 F代碼：為進(jìn)給速度功能代碼，它是續(xù)效代碼，用來(lái)指定進(jìn)給速度S代碼：為主軸轉(zhuǎn)速功能代碼，它是續(xù)效代碼，用來(lái)指定主軸的轉(zhuǎn)速。T代碼：為刀具功能代碼，該指令用以選擇所需的刀具號(hào)和補(bǔ)刀號(hào)。2.9 G90表示程序段中的坐標(biāo)尺寸為絕對(duì)坐標(biāo)值。G91則表示為增量坐標(biāo)值。2.10 G00-快速點(diǎn)定位指令：使刀具從當(dāng)前位置以系統(tǒng)設(shè)定的速度快速移動(dòng)到坐標(biāo)系的另一點(diǎn)。它只是快速到位，不進(jìn)行切削加工，一般用作空行程運(yùn)動(dòng)。G01直接插補(bǔ)指令：該指令時(shí)直線運(yùn)動(dòng)控制指令，它使刀具從當(dāng)前位置以兩坐標(biāo)或者三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)方式按指定的F進(jìn)給速度做任意斜率的直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定的位置。該指令一般用作輪廓切削G02圓弧插補(bǔ)指令：G02表示順時(shí)針圓弧插補(bǔ)；G03表示逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。2.11 G40表示注銷左右偏置指令，即取消刀補(bǔ)，使刀具中心與編程軌跡重合。G41表示刀具左偏，指順著刀具前進(jìn)的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊。G42表示刀具右偏，值順著刀具前進(jìn)的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊。2.13零件的加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于被加工零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)方向。加工原則：1應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。2應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動(dòng)時(shí)間。3應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。2.15對(duì)刀點(diǎn)：在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，刀具相對(duì)于與工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。刀位點(diǎn)：刀具在機(jī)床上的位置 換刀點(diǎn)：指刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置。3.1數(shù)控車床的編程特點(diǎn)：1在一個(gè)程序段中，根據(jù)圖樣標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對(duì)值編程、增量值編程或者混合編程。2直徑方向用絕對(duì)值編程時(shí)，X以直徑值表示；用增量值編程時(shí)，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示。3為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半4數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)功能，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。5當(dāng)編制圓頭刀程序是，需要對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償6許多數(shù)控車床用X Z表示絕對(duì)坐標(biāo)指令；用U W表示增量坐標(biāo)指令，而不用G90 G91指令。7第三坐標(biāo)指令I(lǐng)K在不同的程序段中左右也不相同。I K在圓弧切削時(shí)表示圓心相對(duì)圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)位置。3.2車削固定循環(huán)功能：由于車削毛坯多為棒料和鑄鍛件，因此車削加工多為大余量多次進(jìn)給切除，所以在車床的數(shù)控裝置中總是設(shè)置各種不同形式的固定循環(huán)功能。常用指令：1柱面循環(huán)指令2錐面循環(huán)指令3簡(jiǎn)單螺紋循環(huán)指令4復(fù)雜螺紋循環(huán)指令5復(fù)合式粗車循環(huán)指令。4.1CNC系統(tǒng)的組成：數(shù)控程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置。核心是CNC裝置。4.2CNC裝置軟件由管理軟件和控制軟件組成。4.3CNC裝置的功能：1控制功能2準(zhǔn)備功能3插補(bǔ)功能4固定循環(huán)加工功能5進(jìn)給功能6主軸功能7輔助功能8刀具功能9補(bǔ)償功能10顯示功能11通信功能12自診斷功能4.4單微處理器與多微處理器的結(jié)構(gòu)區(qū)別：?jiǎn)挝⑻幚頇C(jī)在CNC的裝置中，只有一個(gè)中央處理器，采用集中控制，分時(shí)處理數(shù)控的每項(xiàng)任務(wù)。4.5單微處理機(jī)結(jié)構(gòu)的CNC裝置由微處理器、存儲(chǔ)器、總線、I/O接口、MDI接口、CRT或液晶顯示接口、PLC接口、主軸控制。紙帶閱讀機(jī)接口、通信接口等組成。I/O接口的任務(wù)：1進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大2防止噪聲引起的誤操作3模擬量與數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換4數(shù)字量I/O在數(shù)控機(jī)床中用的較多。4.6共享總線型結(jié)構(gòu)：它的多微處理結(jié)CNC裝置，把各個(gè)功能模塊劃分為主模塊與從模塊優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)配置靈活、擴(kuò)展模塊容易，造價(jià)低。缺點(diǎn)：會(huì)引起競(jìng)爭(zhēng)，信息傳輸速率低，總線一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)受影響。共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：采用多端口存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)各微處理機(jī)之間的互連和通信。缺點(diǎn)：功能復(fù)雜，要求增加微處理機(jī)數(shù)量時(shí)，會(huì)因爭(zhēng)取共享而造成信息的堵塞，降低系統(tǒng)效率。4.7 CNC軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：多任務(wù)并行處理和多重實(shí)時(shí)中斷4.8 并行處理的方法：資源共享，資源重復(fù)和時(shí)間重疊。這些方法如何實(shí)現(xiàn)功能的：資源共享是根據(jù)分時(shí)共享的原則，使多個(gè)用戶按時(shí)間順序使用同一套設(shè)備。時(shí)間重疊式根據(jù)流水線處理技術(shù)，使多個(gè)處理過(guò)程在時(shí)間上相互錯(cuò)開(kāi)，輪流使用同一套設(shè)備的幾個(gè)部分。資源重復(fù)時(shí)通過(guò)增加資源提高運(yùn)算速度。4.9 CNC裝置中的中斷結(jié)構(gòu)模式：1中斷型結(jié)構(gòu)模式2前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式中斷型結(jié)構(gòu)模式：除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷系統(tǒng)。前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)模式：是一個(gè)中斷服務(wù)程序，完成全部實(shí)時(shí)功能。后臺(tái)程序是一個(gè)循環(huán)程序，它包括管理軟件和插補(bǔ)準(zhǔn)備程序。后臺(tái)程序運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)中斷程序不斷插入，與后臺(tái)程序相配合，共同完成零件加工任務(wù)。5.1 插補(bǔ)：就是按照進(jìn)給速度的要求，在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間算出若干終點(diǎn)間的坐標(biāo)值。插補(bǔ)算法有兩類：1脈沖增量插補(bǔ)；2數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。5.2 逐點(diǎn)比較法：數(shù)控裝置在控制刀具按要求的軌跡移動(dòng)過(guò)程中，不斷比較刀具與給定輪廓的誤差，由此誤差決定下一步刀具移動(dòng)的方向，使刀具向減少誤差的方向移動(dòng)，且只有一個(gè)方向移動(dòng)。4個(gè)節(jié)拍：第一節(jié)拍偏差判別 第二節(jié)拍進(jìn)給 第三節(jié)拍偏差計(jì)算 第四節(jié)拍終點(diǎn)判別6.1數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求：1精度高2快速響應(yīng)特性好3調(diào)速范圍要大4系統(tǒng)可靠性要好6.2數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類：1開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制（1）開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)2進(jìn)給驅(qū)動(dòng)與主軸驅(qū)動(dòng)3直流伺服驅(qū)動(dòng)與交流伺服驅(qū)動(dòng)2-1. 0020N0010 G92 X50 Z10;N0020 G90 G00 X20 Z2 S600 T11 M03;N0030 G01 X20 Z-14 F100;N0040 G01 X28 Z-38;N0050 G01 X28 Z-48;N0060 G01 X42 Z-48;N0070 G00 X50 Z10 M02;2-2O050N0010 G92 X28 Y20;N0020 G90 G00 X16 S600 T01 M03;N0030 G01 X-8 Y8 F100;N0040 X0 Y0;N0050X16 Y20N0060 G00 X2