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。

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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。

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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

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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。

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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： 24 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

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(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。

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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。 24 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

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再装夹右侧已加工表面φ32，车左侧φ28外圆和倒角。 25 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；

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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）

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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： 24 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

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1.简述平面铣削加工自动编程的具体操作步骤。

2.简述型腔铣和等高轮廓铣自动编程的具体操作步骤。 3.简述孔加工自动编程的具体操作步骤。

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14、图示工件，刀尖按“A→B→C→D→E→F”顺序移动，分别用直径、半径编程方式，写出A至F点的绝对、增量坐标值。

解： A B C D E F 直径编程 绝对坐标 增量坐标 （20，2） （0，-2） （20，-20） （0，-20） （40，-20） （20，0） （40，-35） （0，-15） （60，-50） （20，-15） （64，-50） （4，0） 半径编程 绝对坐标 增量坐标 （10，2） （0，-2） （10，-20） （0，-20） （20，-20） （10，0） （20，-35） （0，-15） （30，-50） （10，-15） （32，-50） （2，0）

15、图示工件，设计一个精加工程序，各面的精加工余量为0.5mm。

解：使用华中数控系统编程，程序如下： 171 T0101 M03 S460

G90 G00 X20 Z2 G01 Z-0.5 F100

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X0 X16 Z-18.5 X27 Z-26.5 X34

G00 X100 Z100 M05 M30

16、编制粗车外圆及内孔的程序，每次切削深度ap≤1mm，图a 所示工件毛坯外径为φ34mm，图b所示工件毛坯外径为φ40mm，内孔为φ20mm，车到图示尺寸。

解：使用华中数控系统编程，程序如下： 172 //图a车外圆程序 T0101 M03 S460

G90 G00 X40 Z2 G80 X32 Z-33 F100 G80 X30 Z-33 G00 X100 Z100 M05 M30

173 //图b车内孔程序 T0202 M03 S460

G90 G00 X18 Z2 G80 X22 Z-40 F100 G80 X24 Z-40 G00 Z100 X100 M05 M30

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17、编制粗车外圆及的程序，每次切削深度ap≤2mm，工件外形如图所示。

解：使用华中数控系统编程，程序如下： 174 T0101 M03 S460

G90 G00 X44 Z2 G01 X36 F100 Z-14 X44 Z-39 Z2 X32 Z-14 X40 Z-39 G00 X100 Z100 M05 M30

18、编制图示零件的加工程序，每次切削深度ap=1mm，采用循环指令。

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解：使用华中数控系统编程，程序如下： 175 T0101 M03 S460

G90 G00 X35 Z2 G80 X28 Z-50 F100 G80 X26 Z-50 G80 X24 Z-50 G80 X22 Z-15 G80 X20 Z-15 G00 X100 Z100 M05 M30

20、编制图示零件头部的粗加工程序（切削余量0.5mm）。

解：使用华中数控系统编程，程序如下： 176 //设置X磨损0.5，Z磨损0.5

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