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课后习题答案(数控技术)

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章 节 练 习 答 案

第一章 绪论

1．数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么？

答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。

2．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床？各有何特点？

答：（1）开环控制的数控机床；

其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。

（2）闭环控制系统；

其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。

（3）半闭环控制系统：

其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。应用最普及。

3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床？三者如何区别？

答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。

（2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。

如：简易数控车床和简易数控铣床等。

（3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。

4．数控机床有哪些特点？

答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。

适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等

第二章 数控加工编程基础

1．什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？

答：字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxTxxMxx；特点是顺序自由。

2．G41、G42、G43、G44的含义如何？试用图说明。

答：G41：刀具左偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边，如图1示；

G42：刀具右偏，指顺着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边，如图1示；

G40：取消刀补，使刀具中心与编程轨迹重合。G40必须与G41、G42指令配合使用；

G43：正偏置，执行G43时，Z实际值=Z指令值+(H--)，如图2（a）左所示。

G44：负偏置，Z实际值=Z指令值-(H--)，如图2（b）左所示。。

图1刀具半径补偿方向判别 图2刀具长度补偿

3．数控机床的X、Y、Z坐标轴及其方向是如何确定的？

答：见教材，答案略

4．M00、M01、M02、M30指令各有何特点？如何应用？

答：M00：暂停；

M01：选择性的暂停

M02：复位性加工程序结束，用于数控机床；

M30：复位性加工程序结束，并返回程序起点。用于加工中心。

应用略

5．G90X20Y15与G91X20Y15有什么区别？

答：G90为绝对坐标

G91为增量坐标即相对坐标。

6．什么是对刀点、刀位点和换刀点？

答：①对刀点：是指数控机床上加工零件时，刀具相对与工件运动的起点。也称为程序起点或起刀点。

②换刀点：是指刀架转位换刀时的位置。可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意设定的一点（如车床）。应设在工件或夹具的外部。

③刀位点：用于表示刀具在机床上的位置。

7．什么是基点？什么是节点？ 答：基点：是指组成零件轮廓曲线的各几何元素（如直线、圆弧、二次曲线等）间的连接点。

节点：是指当利用具有直线插补功能的数控机床加工零件的曲线轮廓时，任一轮廓的曲线均用连续的折线来逼近。此时，根据编程所允许的误差，将曲线分割成若干个直线段，其相邻两直线的交点。

8．试编制精车如图1所示零件的加工程序。

答：

O1001

T0101

M03S600

G00X42.Z2.

G00X32. G01Z-14.F.2

X40.Z-39.

Z-52.

G00X50.Z20.

M30

9．铣削如图2所示轨迹，起刀点为A，沿A－B－C切削，试用绝对坐标和增量坐标方式编程。

答：

O1002

G54

M03S1200

G00X0Y0Z50.

G00X200.Y40. G03X140.Y100.R60.

G02X120.Z60.R50.

G00Z5.

G00X0Y0Z50.

M30

图1 题8图 图2 题9图

第三章 数控加工程序的编制

1．教材P77习题3－1、3－2、3－3、3－4、3－5、3－6、3－12、3－13。

答：略

2．用有G71、G70复合加工循环指令编制图3所示零件的粗、精加工程序（各加工面的精车余量均为0.5mm）。设切深△d＝2，退刀量e＝2，△u＝1，△w＝1。

答：

O1001

T0101

G00X52.Z95.

M03S600

G94X-2.Z92.F.4

G71U2.R1.

G71P10Q20U0.5W0.5.

N10G00X0.

G01Z92.F.2 G02U20.W-10.R10.

G01Z63.32

G02X36.Z37.56R20.

G01Z17.

G02U14.W-7.R7.

N20Z0.

G70P10Q20

M30

图3 思考题2图

3．编制立式加工中心图4所示的零件加工程序。

图4 思考题3图

答：

O1002

G54

G00X0.Y0.Z20.

M03S1500

G00Y-4.Z3.

G01Z-5.F150.

Y4.

G00Z3.

G42X40.Y0.D1

G01Z-5.F150.

Y11. G03X11.Y17.R6.

G01X-11.

G03X-17.Y11.R6.

G01Y-11.

G03X-11.Y-17.R6.

G01X11.

G03X17.Y-11.R6.

G01Y11.

G00Z5.

X0.Y0.Z50.

M30

第四章 计算机数控装置

1．单微处理机结构的CNC装置有哪几部分组成？其I/O接口的功能和任务分别是什么？

答：由CPU（微处理器）、存储器、总线、I/O接口、MDI接口、CRT或液晶显示接口、PLC接口、主轴控制、通讯接口等组成。

I/O接口主要功能：缓冲功能，选择功能（内部、外部的选择），中断功能，转换功能（A/D、D/A转换），数据宽度变换功能，通讯功能。

2．比较共享总线型结构CNC装置和共享存储结构CNC装置的工作特点及优缺点？

答：1）共享总线型：以总线为中心，各模块工作时，仅有一个模块可占用总线，多个请求时由总线仲裁器来裁决。

a．将各个功能模块划分为主模块和从模块。带有CPU和DMA器件的各种模块称为主模块，其余如存储器模块，I/O模块为从模块。

系统中只有主模块有权使用系统总线，而每个主模块按其担负任务的重要程度预先安排好优先级别的高、低顺序。

b．总线裁决方式有两种：串联方式和并联方式。

串联方式中，优先权的排列是按链位置决定的；

并联方式中配有专用逻辑电路来解决主模块的判优问题，通常采用优先权编码方式。

c．该结构优点：结构简单，系统配置灵活，扩展模块容易。缺点是总线一旦出现故障，整个系统受影响。

（2）共享存储器结构：以存储器为中心，各模块工作时，通过优先接受使用请求，使用完成要撤消，释放存储器。

缺点：由于同一时刻只能有一个微处理器对多端口存储器进行读或写，所以功能复杂而要求增加微处理器数量时，会因争取共享而造成信息传送的阻塞，降低系统效率，且扩展较困难。

3．CNC装置软件采用的并行处理方法有哪几种？这些方法是如何实现并行处理的？

答：并行处理的方法有：资源共享、资源重复和时间重叠。 资源共享是根据“分时共享”的原则，使多个用户按时间顺序使用一套设备。

时间重叠是根据流水线处理技术，使多个处理过程在时间上相互错开，轮流使用一套设备的几个部分。

资源重复是通过增加资源（如多CPU）提高运算速度。

4．为什么要对G代码、M代码分组？分组的原则是什么？

答：通常依据G或M指令功能相近的原则将G、M指令进行整理分组，且每组含有若干G代码，把不能同时出现在一个程序段的G代码（M代码）归为一组。如将G00、G01、G02和G03归为一组，M07、M08和M09归为一组。

（2）G代码、M代码分组的目的：

可以减少计算机内存容量，提高数控系统内存资源的利用率；还能方便查出编程错误

5．何谓刀具半径补偿？其执行过程如何？

答：刀具刀位点与刀具进行加工时位置有误差。

刀具半径补偿的执行过程分为三步：

（1）刀补建立：即刀具从起点出发沿直线接近加工零件，依据G41或G42使刀具中心在原来的编程零件轨迹的基础上伸长或缩短一个刀具半径值.

（2）刀补进行：刀补指令是模态指令。在轨迹转接处，采用圆弧过度或直线过渡。

（3）刀补撤销：与刀补建立时相似，在轨迹终点的刀具中心处开始沿一直线到达起刀点起刀点与刀具中心重合，刀补被撤销。

第五章 数控装置的轨迹控制原理

1．设欲加工第一象限直线OE，终点坐标为4ex，6ey，试用逐点比较法对直线OE进行插补，并画出插补轨迹。

答：略

2．设AB为第一象限逆圆弧，起点A（6,0），终点B（0,6），试用逐点比较法对圆弧AB进行插补，并画出插补轨迹。

答：略

3．脉冲增量插补的进给速度控制常用哪些方法？

常用的方法有：软件延时法和中断控制法 。

（1）软件延时法

由编程进给速度F可求出要求的进给脉冲频率f；从而得到两次插补运算时间的时间间隔t，它必须大于cpu执行插补程序的时间t程，因此，t延=t-t程。可以编写一个延时子程序来改变进给速度。

（2）中断控制法

根据编程进给速度计算出定时器/计数器的定时时间常数，以控制cpu中断。在中断服务中进行一次插补运算并发出进给脉冲，cpu等待下一次中断，如此循环。

4．加减速控制有何作用？有哪些实现方法？

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数控技术试题集+答案

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填空题

1、 数控机床坐标系采用的是 右手笛卡尔直角 坐标系。

2、 数控机床坐标系的正方向规定为 增大刀刀具与工件距离的方向 。

3、 数控机床坐标系中Z轴的方向指的是 与主轴平行 的方向，其正方向是 刀具远离工件的方向 。

4、 数控机床中旋转坐标有 A 轴、 B 轴、 C 轴，其正方向的判断是用

右手螺旋定则 。

5、 数控车床中X轴的方向是 工件的径向 ，其正方向是 远离工件的方向 。

6、 数控机床坐标系一般可分为 机床坐标系 和 工件坐标系 两大类。

7、 数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为 绝对坐标系 和 增量坐标系 。

8、 在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以 坐标原点

为计算基准，而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对 前一位置 进行计算的。

9、 数控系统的插补是指根据给定的 数学函数 ，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行

数据密化处理 的过程。

10、大多数数控系统都具有的插补功能有 直线插补和圆弧插补 。

11、插补的精度是以 脉冲当量 的数值来衡量的。

12、所谓脉冲当量是指 数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。

13、数控机床插补过程中的四个节拍是： 偏差差别 、 坐标进给 、

偏差计算 、 终点差别 。

14、插补过程中终点判别的具体方法有： 单向一、计数 、 双向计数 、 分别计数 。

内蒙古工业大学数控技术课后答案及必考题

内蒙古工业大学数控技术课后答案及必考题

1 习题1：

1.什么是数控? 数控机床的加工原理是什么?

答：数字控制（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。

答：数控机床加工零件时，先编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停，进给运动的方向、速度和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作，使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。

2.数控机床是由哪几部分组成?各有什么作用?

答：数控机床的组成见下图所示。

操作面板：它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。

控制介质：记录零件加工程序的媒介。

输入输出设备：即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。

通信：是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。

CNC装置：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。

机床I/O电路和装置测量装置主轴驱动装置进给驱动装置主轴伺服单元进给伺服单元计算机数 控装 置操作面板PLC计算机数控系统机 床辅助控制机构进给传动机构主运动机构键盘输入输出设备 2 伺服单元和驱动装置：保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令。

PLC: 用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制。

机床：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统 工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。

数控原理与系统习题集

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《数控原理与系统》习题集

习题一

1. 数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。

2. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。

3. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化（或数据密化）的过程。

4．数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种类型。

5．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA，其偏差函数为：eieiiyxxyF，若0iF，刀具往+X进给；若0iF，刀具往+Y进给。

习题二

1. 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系

决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。

2. CNC系统中，实时性要求最高的任务是插补和位置控制。

3. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文

字地址送到相应的缓冲寄存器。假设当前需要译码的程序段如下：

N1 G01 X132 Y200 Z300

如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是01，此时应该把该数据送入代码 G 的缓冲寄存器中。

4. 旋转变压器是一种常用的转角（或角位移检测元件，从其结构来看，它由

定子和转子两个部分组成。

5．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。

6．专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和推理机。

习题三

1. 经济型数控系统一般采用（A ）CPU，而且一般是单微处理器系统。 A、8或16位 B、32位 C、64位 D、以上都不正确

2. 下面哪种设备不是CNC系统的输入设备？（C ）

A、MDI键盘 B、纸带阅读机 C、CRT显示器 D、磁带机

《数控技术》课后答案

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第3章习题解答

3.1 简述数控伺服系统的组成和作用。

数控伺服驱动系统按有无反馈检测元件分为开环和闭环（含半闭环）两种类型。开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。闭环（半闭环）伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测元件、比较环节组成。位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节，比较环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。

3.2 数控机床对伺服系统有哪些基本要求？

数控机床对伺服系统的基本要求：⒈ 精度高；⒉ 快速响应特性好；⒊ 调速范围宽；

⒋ 系统可靠性好。

3.3 数控伺服系统有哪几种类型？简述各自的特点。

数控伺服系统按有无检测装置分为开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。

开环伺服系统是指不带位置反馈装置的控制方式。开环控制具有结构简单和价格低廉等优点。

半闭环伺服系统是通过检测伺服电机的转角间接地检测出运动部件的位移（或角位移）反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件。这种系统的调试十分方便，并具有良好的系统稳定性。

闭环伺服系统将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。闭环控制系统的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与机械传动链的误差无关，其控制精度将超过半闭环系统。

3.4 简述步进电动机的分类及其一般工作原理。

从结构上看，步进电动机分为反应式与激磁式，激磁式又可分为供电激磁和永磁式两种。按定子数目可分为单段定子式与多段定子式。按相数可分为单相、两相、三相及多相，转子做成多极。

在输入电信号之前，转子静止不动；电信号到来之后，转子立即转动，且转向、转速随电信号的方向和大小而改变，同时带动一定的负载运动；电信号一旦消失，转子立即自行停转。