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全国高等职业教育示范专业规划教材数控技术专业国家精品课程配套教材《数控机床编程技术》课后习题答案董兆伟主编机械工业出版社第1章数控机床编程基础1.数控加工的过程如何？首先对零件图纸进行工艺性分析，根据零件的形状、尺寸和技术要求等，确定加工方案。
编制数控加工程序，输入到数控机床的数控装置中，数控装置对程序进行译码、运算和逻辑处理后，以脉冲的形式对伺服机构和辅助装置发出各种动作指令，伺服机构将来自数控装置的脉冲指令进行放大并转换成机床移动部件的运动，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数有条不紊地工作，从而加工出零件。
2.数控机床是由哪几个部分组成的？各部分的作用是什么？数控机床是典型的机电一体化产品，主要由程序载体、输入/输出装置、数控装置、伺服系统、反馈装置和机床本体等几部分组成。
⑴程序载体人和数控机床联系的媒介物(也称程序介质、输入介质、信息载体)控制介质可以是穿孔带，也可以是穿孔卡、磁带、磁盘或其他可以储存代码的载体，有些直接集成在CAD/CAM 中。
⑵输入输出装置输入输出装置是机床与外部设备的接口，主要有纸带阅读机、软盘驱动器、RS232C串行通信口、MDI方式等。
⑶数控装置数控装置是数控机床的中枢，在普通数控机床中一般由输入装置、存储器、控制器、运算器和输出装置组成。
数控装置接收输入介质的信息，并将其代码加以识别、储存、运算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统，进而控制机床动作。
⑷伺服系统其作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动，包括信号放大和驱动元件。
其性能好坏直接决定加工精度、表面质量和生产率。
⑸检测反馈系统其作用是对机床的实际运动速度、方向、位移量以及加工状态进行检测，将测量结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较,计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出纠正误差指令。
⑹机床本体机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。
《数控编程》学习指导书易守华编长沙市航天工业学校机械教研室《数控编程》学习指导一、课程简介数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是现代制造技术的核心设备，该装备的先进程度和数量代表了一个国家的制造业综合水平。
发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。
随着数控机床的大量使用，急需培养大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。
《数控编程》这门课程是数控专业最核心的课程，是数控专业必修的一门专业技术课，主要讲述数控编程基础及数控工艺、数控车床、数控铣床、数控加工中心的手工编程方法。
二、教材分析所用教材为由机械工业出版社出版全国数控培训网络天津分中心编写的《数控编程》教材，针对我校中专生的知识基础和现状，对本书内容作了适当增删和顺序调整。
本教材共分七章，主要讲授第一、二、三、四、五、六章，第二和第三章的部分内容放在具体的编程实例中讲解，第七章自动编程（MASTER CAM）知识将另外开设一门课，故在此不作讲解。
本教材主要讲授的重点放在数控编程基础及数控工艺、数控车床编程、数控铣床及加工中心编程四大块上，侧重理论与实践紧密结合，注重实效，难点为零件工艺的制定。
三、课程学习目标和教学要求1、目标.通过本课程的学习学生应掌握数控编程所必须的基本理论、基本知识和基本技能，为以后参加实际工作打下必要的技能基础。
2、教学要求（1）理解数控编程的相关基本概念及基本理论（2）掌握数控加工的工艺特点与解决方法（3）掌握编程中数学处理的基本知识及一定的计算机处理方法的知识（4）掌握数控车床、数控铣床、数控加工中心的常用编程指令、编程方法及编程特点。
（5）掌握调试加工程序，参数设置、模拟调整的方法（6）了解数控机床的基本构造本课程实践性强，学习时应注意联系实际，完成必要的实验项目，并保证及时完成习题和作业。
四、单元学习目标第一章绪论本章主要介绍数控编程的概念、内容与步骤、数控编程的种类；数控编程中有关标准及代码、程序的结构与格式、机床坐标系与运动方向；数控系统的准备功能与辅助功能。
一． IPC5313并行输入 / 输出接口卡基本参数：四个已经设计好的口地址：0X150,0X151,0X152,0X153, 0X 表示是用16进制数表示。
每个口地址有8根数据线：0x150口：1，2，3……8号数据线，9，10号地线内部连接在一起，为1，2，3，4，5，6，7，8号数据线的地线；0x151口：11，12，13……18号数据线，19，20号地线内部连接，为该数据现的地线，0x152口：21，22，23……28号数据线，29，30号地线内部连接，为该数据现的地线，0x153口：31，32，33……38号数据线，39，40号地线内部连接，为该数据现的地线。
各个口的8条数据线依次分别对应8位数据位：D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1，D0。
编程时按位控制，这8位数据位分别对应8条数据线，控制外设。
IPC5313 并行输入 输出卡二 . 计算机持续信号、脉冲信号控制强电原理、测试与故障维修图2-1 计算机持续信号控制强电方案（a）主电路图 （b）控制电路 （c）计算机接口电路（1）如图2-1-5所示为主电路、控制电路和计算机接口电路图，计算机向D1、D2引脚发出低电平，再向D0引脚发出高电平，则直流继电器线圈J1带电，J2、J3不带电，常开触点J2、J3断开，J1闭合，交流接触器KM1线圈带电，其常开触点闭合，电机M正转。
（2）计算机向D0、D2引脚发出低电平，再向D1引脚发出高电平，则直流继电器线圈J1和J3不带电，常开触点J1断开，而线圈J2带电，常开触点J2闭合，交流接触器KM2线圈带电，其常开触点闭合，电机M反转。
（3）计算机向D0、D1发出低电平，向D2发出高电平，则直流继电器线圈J1、J2不带电，J3带电，常开触点J1、J2均断开，交流接触器KM1和KM2线圈均不带电，其常开触点断开，电机M停转。
持续信号控制若仅仅为了控制电机通断电，J3就没有必要接，若还有其他互锁等控制，就接上J3,数控系统设计上充分为用户提供多功能需求。
按上述三种情况计算机向D0、D1发出信号后，一直保持不变才能保证电机运行状态不变，即叫持续信号控制方案。
数控机床上计算机用持续信号控制主轴电机正转指令M03、反转指令M04、停转指令M05，其原理就是如图2-1所述的原理。
三. 计算机脉冲信号控制强电方案（1）主电路如图2-1（a），控制电路和计算机接口电路如图2-2(a)(b)所示，计算机向D1、D2引脚发出低电平后，再向D0引脚发出高电平，则直流继电器线圈J2、J3不带电，而J1带电，常开触点J1闭合，交流接触器KM1线圈带电，其辅助常开触点自锁，主触点KM1闭合，电机M正转，这时再向D0位发出低电平，芯片和J1均不带电，但因自锁电机一直正转。
（2）计算机向D0、D1位发出低电平，再向D2位发出高电平，则直流继电器线圈J1、J2不带电，而J3带电，常闭触点J3断开，交流接触器KM1、KM2线圈不带电，电机M停转。
（3）计算机向D 2、D 0发出低电平，向D 1位发出高电平，常闭触点J3和常开触点J2闭合，交流接触器KM2线圈带电，辅助常开触点KM2自锁，电机M 反转，计算机再向D 2位发出低电平，芯片和线圈J2均失电，但因自锁电机一直反转。
J1和J2互锁，控制程序又互锁，按上述三种情况计算机向D 0、D 1、D 2位发出高电平后，电机运转又发低电平并且时间很短，电机运行状态不变，即叫脉冲信号控制方案。
四. 采用过零型固态继电器、交流接触器的计算机控制强电原理与故障维修如图2-4所示，固态继电器输入端接入0V，输出端就断开；输入端接入3～32V 直流电压，输出端就导通可以接通高达380V 的交流电压，输入端接入3～32V 由计算机控制实现，即实现了计算机控制强电，D0 D1 D2引脚8是+24V 的地，也是计算机口地址的地，即D 0、D 1 的地ULN200312 34 56 7 81615 14 13 12 11 10 9J1+24VJ2J3图2-3 固态继电器输入3－32V主电路如图2-1（a）,控制电路和计算机接口电路原理如图2-4所示，工作原理如下： 计算机向D1位发出低电平，向D0位发出高电平，固态继电器SSR1的输出端导通，交流接触器线圈KM1带电，主触点KM1闭合，电机正转；计算机向D0位发出低电平，向D1位发出高电平，固态继电器SSR2输出端导通，交流接触器线圈KM2带电，主触点KM2闭合，电机反转；计算机向D1、、、D0位都发出低电平，固态继电器SSR1、SSR2输出端都不导通，交流接触器线圈KM1、KM2不带电，电机停转。
如图2-5所示，对小功率电动机，可以直接用固态继电器输出端接通三相交流电实现对电机的控制。
计算机向D0、、D1、、D2位发出低电平，再向D3、、D4、、D5位发出高电平，则固态继电器输出端SSR0、SSR1、SSR2不导通，SSR3、SSR4、SSR5导通电机正转；计算机向D3、、D4、D5位发出低电平，再向D0、、D1、、D2位发出高电平，则固态继电器输出端SSR3、SSR4、SSR5不导通，SSR0、SSR1、SSR2导通电机反转；计算机向D0、、D1、、D2、、D3、、D4、、D5位发出低电平，则固态继电器输出端SSR0、SSR1、SSR2、SSR3、SSR4、SSR5都不导通，电机停转。
六. 基于电隔离器、直流继电器的计算机控制强电原理与故障维修对小功率三相交流电机，可以用图2-6所示的用直流继电器的常开触点控制电机的方案，计算机向 D1位发低电平后，再向D0发出高电平，则直流继电器线圈J2不带电，J1带电，直流继电器的常开触点J1闭合，电机M正转。
计算机向D0发出低电平，向D1位发出高电平，常开触点J2闭合，电机一直反转。
计算机向D0、D1位发出低电平，则直流继电器线圈J1、J2不带电，电机M停转。
七 传感器控制强电八 传感器信号读入计算机1. 行程开关信号读入计算机见图2-10 光电式传感器12 3S220V～220V灯泡现场实验照片（a） (b) (c) (d)34D0的地SL图2-10 行程开关信号读入计算机如图2-10所示，D 0为计算机并行输入卡（芯片）的数据位，SL 断开和闭合时，D 0位状态在TTL 电平的0、+5V 变化，计算机CPU 通过程序即可分辨出SL 的状态。
2. 光电式传感器信号采用分压法读入计算机见图2-11如图2-11所示，将负载设置为两个电阻R 1=1.4K、R 2=2K，有物体靠近传感器时，R 1电压5V、R 2电压7V,当没有物体靠近传感器时，R 1、、R 2电压均为0V。
3. 光电式传感器信号采用光电隔离法读入计算机见图2-1212 312 3图2-14 A44E910型霍耳传感器信号读入CPU 光电隔离法接口电路棕色 ＋12V兰色 ＋12的地 黑色D 0R 1 R 2图2-11 G18-3A10NA 型光电式接近开关信号读入计算机分压法接口电路图图2-12 G18-3A10NA 型光电式接近开关信号读入CPU 光电隔离法接口电路图V的地 千欧D 0如图2-12为用TLP521光电隔离器做接口电路的G18-3A10NA 型光电式接近开关信号读入CPU 接口电路图，其他同分压法完全一样。
4. 霍尔传感器信号采用分压法和光电隔离法读入计算机见图2-13、图2-14九．关于电机控制电路手动控制改为计算机控制的思路用前述讲的ULN2003,ULN2803元件的计算机控制原理，把手动控制的按钮的常开触点改为计算机控制的直流继电器的常开触点；把手动控制的按钮的常闭触点改为计算机控制的直流继电器的常闭触点；就完成了手动控制改为计算机控制了，即数控化改造。
关于普通机床数控改造动力伺服系统设计改造思路十．关于变频器计算机控制设计改造L1，L2，L3接三相电源三根火线，U,V,W 接电机三个接线端。
变频器控制端：2K 可变电阻R1. 什么是计算机接口电路？在开发数控系统时，我们常做的接口电路是指哪部分工作？2. 数控机床控制系统常包括哪两部分？其定义是什么？各比喻成什么容易理解？3. 图3所示，光电式传感器外接电压10－30V，当有物体靠近传感器时该电压加到负载上；当没有物体靠近传感器时负载电压为0，今外接电压取16V，设计传感器与并行输入/输出卡的接口电路，用计算机程序判断是否有物体靠近传感器？4．对3题，用计算机检测有没有物体靠近传感器，采用分压法和TLP521设计接口电路，并分析有没有物体靠近传感器时，接口电路的电压变化情况。
5．下图为用计算机控制三相交流电机的接口电路原理图，回答如下问题：① 说明上图使电机运转的计算机控制原理。
② 该方案又能分出哪两个控制电机正转、反转、停转的方案？画图论述这两个方案的原理，优缺点。
③ 在ISO 代码中M03为主轴正转指令，M05为主轴停转指令，说明对上图M03，M05的意义。
④ 在ISO 代码中M04为主轴反转指令，用上图接口电路的同一个口地址的D1为能否实现电机翻转？ ⑤ 中间继电器线圈的额定电压多大？⑥ 二极管D 的作用是什么？简要论述之。
⑦ 上图TLP521的作用是什么？TLP521与三极管、电阻R2的作用常用什么芯片代替？ ⑧ 如果出现电机不运转了，试说明检查分析故障源的思路。
6. 光电耦合器的作用是( 避免强电对弱电产生干扰 )。
7. 光电耦合器隔离是( ① )。
① 避免强电对计算机弱电产生干扰 ② 避免弱电对强电产生干扰③ 避免强电与若电互相产生干扰 ④ 以上说法都不对 8. 当强电对弱电产生干扰时( ① )。
① 数控系统的计算机就不能正常工作 ② 数控系统控制的步进电机的输出特性变坏，在空载时仍能正常工作 ③ 数控系统的计算机仍能工作，只是加工效率降低 ④以上说法都不对 9． 数控机床电气控制常用固态继电器，是否有光电隔离？与5题方案相比，有何优点？10．设计电路，用3题图所示光电式传感器和固态继电器，控制交流220V 灯亮的电路，有物体靠近传感器时灯亮；没有物体靠近时灯灭。
11. 山东兴玉机械科技有限公司（去实习）数控龙门刨床用的是电磁式传感器，若用光电式的可以吗？为什么？该传感器符号如3题图一样，用TLP521设计接口电路图，把传感器信号读入计算机。
本章重点难点：TLP521 ULN2003 ULN2803光电隔离器原理使用，动力伺服系统控制5个方案，4种传感器原理，使用。
本章参考文献：1. 用一个传感器协调数控牛头刨床的运动 现代机械 2001年3期 赵庆志,杨慕升,孙启本 2．S1-500型数控车床数控改造及电气控制设计原理 机械制造与自动化 2003年2期 孙长杰,赵庆志,李明学,周加红 3．1PC5313型32位并行输入／输出双向TTL 电平并行接口板的使用 机床电器 1997年1期 杨慕升; 赵庆志兰色，负极10－30V 的地 10－30V3题图。
