数控课后答案

数控机床与编程课后习题参考答案

第1章

1 数控机床由哪几部分组成？

答：数控机床主要由机床本体，数控系统，驱动系统，辅助装置等几个部分组成。

2 数控机床有哪些类型？ 答：数控车床，数控卧式镗床，数控立式升降台铣床，五坐标摆动工作台铣床，五坐标摆头铣床。

3 数控机床加工有哪些特点？

答：适应性强，精度高，效率高，减轻劳动强度`改善劳动条件。 4 什么是点位控制及轮廓控制？所用的数控机床有何不同？ 答：（1）点位控制或位置控制数控机床只能控制工作台或刀具从一个位置精确地移动到另一个位置，在移动过程中不进行加工，各个运动轴可以同时移动，也可以依次移动。如数控镗·钻·冲·数控点焊机及数控折弯机等机等均属此类机床（2）轮廓控制数控机床能够同时对两个或两个以上坐标轴进行连续控制，具有插补功能，工作台或刀具边移动边加工。如数控铣·车·磨·及加工中心等是典型的轮廓控制数控机床，数控火焰切割机，数控线切割及数控绘图机等也都采用轮廓控制系统。

5 什么是开环控制系统，闭环控制系统和半闭环控制系统？它们各有何特点？ 答：（1）开环控制数控机床不带位置检测反馈装置，通常使用功率步进电动机或电液马达作为执行机构，数控装置输出的脉冲通过环形分配器和驱动电路，使步进电动机转过相应的步距角，再经过减速齿轮带动丝杠旋转，最后转换为移动部件的直线位移。其反应快，调试方便，比较稳定，维修简单。但系统对移动部件的误差没有补偿和矫正，步进电动机的步距误差，齿轮与丝杠等的传动链误差都将反应到被加工零件的精度中去，所以精度比较低。此类数控机床多为经济类机床。（2）闭环控制数控机床带有检测反馈装置，位置检测器安装在机床运动部件上，加工中将检测到的实际运行位置值反馈到数控装置中，与输入的指令位置相比较，用差值对移动部件进行控制，其精度高。从理论上说，闭环系统的控制精度主要取决于检测装置的精度，但这不意味着可以降低机床的结构与传动链的要求，传动系统的刚性不足及间隙，导轨的爬行等各种因素将增加调试的困难，严重时会使闭环控制系统的品质下降甚至引起震荡。故闭环系统的设计和调试都有较大的难度，此类机床主要用于一些精度要求较高的镗铣床，超精度车床和加工中心等。(3)半闭环控制数控机床与闭环控制不同的是，检测元件安装在电动机的端头或丝杠的端头。该系统不是直接测量工作台的位移量，而是通过检测丝杠或电动机轴上的转角间接地测量工作台的位移量，然后反馈给数控装置。显然，半闭环控制系统的实际控制量是丝杠的转动，而由丝杠转动变换为工作台的移动，不受闭环的控制，这一部分的精度由丝杠-螺母副的转动精度来保证。其特点是比较稳定，调试方便，精度介于开环于闭环之间，被广泛采用。 6 若Fi<0时，请导出DDA直线插补时新加工点偏差的通式？ 7 试述数控机床加工的基本工作原理？

答：数控机床加工时，是根据零件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件的移动量，速度，及动作先后顺序，主轴转速，主轴旋转方向及冷却等

要求，以规定的数控代码形式编成程序单，并输入到机床专用计算机中。然后，数控系统根据输入的指令，进行编译，运算和逻辑处理，输出各种信号指令，控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形式的零件。 第2章

1 数控编程的数值计算包括哪些内容？

答：零件轮廓中几何元素的基点，插补线段的节点，刀具中心位置及辅助计算等内容。

2 什么是基点与节点？基点和节点有什么区别？

答：（1）基点就是构成零件轮廓的各相邻几何元素之间的交点或切点。节点是在满足容差要求条件下用若干插补线段去逼近实际轮廓曲线时，相邻两插补线段的焦点。（2）一般来说，基点的坐标根据图样给定的尺寸，利用一般的解析几何或三角函数关系不难求得。节点的计算比较复杂，方法也很多，是手工编程的难点。有条件时，应尽可能借助于计算机来完成，以减少计算误差并减轻编程人员的工作量。

3 等步长法插补轮廓曲线，其插补节点的计算步骤是什么？试述其特点和适用范围。

答：（1）求取线段的最小曲率半径Rmin 插补步长h 求插补节点（2）等步长是指插补的直线段长度相等，而插补误差则不一定相同。计算插补节点时，必须使产生的最大插补误差小于或等于容许的插补误差，以满足加工精度的要求。

4 等误差法插补轮廓曲线，其插补节点的计算步骤是什么？试述其特点和适用范围。

5 试述弦线插补圆弧段时插补节点的计算方法？ 6 试述圆弧插补轮廓曲线时插补圆弧的计算方法？ 答：用圆弧段逼近轮廓曲线是一种精度较高的插补方法。用这种方法插补轮廓曲线时，需计算出各插补圆弧段半径，圆心及圆弧段的起点和终点。 7 为什么要计算刀具中心位置？ 答：数控机床系统在控制刀具进行切削加工时，是按刀具中心在零件坐标系中的位置进行控制的。

8 刀具在尖角过渡时应考虑什么问题？

9 平面轮廓加工时，立铣刀的偏置规则是什么？ 答：具有刀具中心自动偏置功能的数控机床，可直接按零件轮廓切削点的位置进行编程，其刀具半径偏置由数控系统自动调用预先储存在刀具半径补偿地址中数值来实现。但对于没有刀具自动偏置由数控车系统，则需要计算出相对于切削点的刀具中心位置的坐标作为编程数据。

10空间形体加工时，球头刀和平头圆角刀的偏置规则是什么？ 11加工空间自由曲线，曲面时，插补节点的计算方法是什么？

12在图2·9所示的零件坐标系中，试给出各零件轮廓各基点的坐标？

13一半径R=20mm，圆心位于坐标原点的圆弧，起点坐标为（-10，17.32），终点坐标为（12.856,15.32），若用弦线插补该圆弧，当容差分别为0.1mm,0.01mm,0.001mm时，各需要计算多少插补节点？

14如果用切线逼近圆弧，试导出切线段插补圆弧的节点计算公式？ 15用直径6mm的立铣刀加工曲线y 第3章

1 什么是数控编程？ 答：数控编程是数控机床使用中很重要的一环，它对控制产品质量有着重要的作用。数控编程技术涉及制造工艺，计算机技术，数学，人工智能等多学科领域。 2 试述手工数控编程的主要步骤？

答：分析零件图样制定工艺方案 、数值计算、 编写零件加工程序、 制作控制介质、 程序校验与零件适切 、切削加工。 3 绝对坐标与相对坐标有何不同？

答：绝对坐标值是以公共点为依据来表示坐标位置。

相对坐标值是以相对于前一点位置坐标尺寸的增量来表示坐标位置，即在坐标系中，运动轨迹的终点坐标是以起点计量的，各坐标点的坐标值是相对前一点所在位置之间的距离。

4 数控加工程序的程序段由什么组成？ 答：由若干个程序字组成，每个程序字又由地址符和带符号或不带符号的数值组成，程序字是程序指令中最小有效单位。 5 数控加工程序的主要构成是什么？

答：由程序名，程序内容，程序结束三部分组成。

6 数控机床上有几种坐标系？机床坐标系是如何确定的？

答：（1）机床坐标系 零件坐标系（2）在数控机床上，机床的动作是由数控装置来控制的，为了确定数控数控机床上的成型运动和辅助运动，必须先确定机床上的运动的位移和运动的方向，这就需要通过坐标系来实现。 7、机床坐标系与零件坐标系有何不同？为什么要建立零件坐标系？

答：机床坐标系是厂家设计时已定义好的，是机床本身所固有的坐标系，其位置由机械挡块决定，不能随意改变。工件坐标系是编程时自行设定的坐标系。 工件坐标系应用非常广泛，不单在加工机床上，包括测量时也经常使用。它的优点就是让参数或者程序看起来非常直观，操作起来也很方便，同时也简化了编程的工作。

8、建立零件坐标系的方法有几种?怎样建立零件坐标系？

答：主要三种，具体方法如下：FANUC系统确定零件坐标系有三种方法。 第一种是：通过对刀将刀偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，他通过刀偏与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变刀偏值，零件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，零件坐标系还在原来的位置。

第二种是：用G50设定坐标系，对刀后将刀移动到G50设定的位置才能加工。对到时先对基准刀，其他刀的刀偏都是相对于基准刀的。

第三种方法是MDI参数，运用G54~G59可以设定六个坐标系，这种坐标系是相对于参考点不变的，与刀具无关。这种方法适用于批量生产且工件在卡盘上有固定装夹位置的加工。

9、绝对输入方式与增量输入方式的区别是什么？ 答：(1) G90指令建立绝对坐标输入方式，移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具离开工件坐标系原点的距离；

(2) G91指令建立增量坐标输入方式，移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具离开当前点的坐标增量。

10、回参考点指令有几个？写出其指令格式？有何不同？ 答：刀具返回参考点的指令有两个，分别为G28、G29。

指令格式分别为G28 X_Y_Z_ ;G29 X_Y_Z_.G28指令可以使刀具从任何位置以快速定位方式经中间点返回参考点，常用于刀具自动换刀的程序段。G29指令使刀具从参考点经由一个中间点而定位于定位终点。它通常紧跟在G28指令之后。用G29指令使所有的被指令的轴以快速进给经由以前G28指令定义的中间点，然后到达指定点。

11、暂停指令有几种使用格式？G04 X1.5、G04 P2000、G04 U300 F100各代表什么意义？

答：暂停指令常用的使用格式有三种。

G04 X1.5 表示暂停1.5s G04 P2000表示暂停2000ms

G04 U300 F100表示零件空转300/100=3转。

12、指出定位指令G90、G01、G02、M03等各自的功能及使用方法？

答：G90指令建立绝对坐标输入方式。移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示道具离开工件坐标系的距离。一般格式为G90 X_Y_Z_。

G01直线插补，刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。G01为模态指令，有继承性。一般格式为G01 X_Y_Z_。

G02为顺时针圆弧插补。一般格式为G02 R__；（R是圆弧半径，当圆弧所对应的圆心角为0°～180°时，R取正值；圆心角为180°～360°时，R取负值；）

M03为主轴顺时针旋转。一般格式为M03 S_ ；（S代表主轴转速）。 13、如何确定编程原点？ 答：一般遵循如下原则： 1工件原点选在工件图样的尺寸基础上。 ○

2能使工件方便地装卡、测量和检验。 ○

3工件原点尽量选在尺寸精度高、粗糙度较细的工件表面上。 ○

4对于有对称形状的几何零件，工件零件最好选在对称中心上。 ○

第四章

1精铣图4.20和图4.21所示外轮廓

图4.20

O0011

N01 G90 G92 X0 Y0 Z100 N02 G00 X74 Y20 Z2 N03 M03 S800 N04 G01 Z-5 F50 N05 Y0

N06 G02 X66.9342 Y-12.1621 R14 N07 G01 X10.8966 Y-44.1119 N08 G02 X-10.8966 Y-44.119 R22 N09 G01 X-66.9342 Y-12.1621 N10 G02 X-66.9342 Y12.1621 R14 N11 G01 X-10.8966 Y44.119 N12 G02 X10.8966 Y44.119 R22 N13 G01 X66.9342 Y12.1621 R14 N14 G02 X74 Y0 R14 N15 G01 Y-20 N16 M05 N17 G00 Z20

4、如图所示零件有6个形状、尺寸相同的凸台，高6mm，试用子程序编制程序。 图4.25

O0040

N01 G90 G92 X0 Y0 Z100 N02 G00 G43 Z20 H01 N03 Z2

N04 G91 S600 M03 N05 M98 P10 N06 G00 X50 N07 M98 D10 N08 G00 X50 N09 M98 P10 N10 G00 X-100 Y60 N11 M98 D10 N12 G00 X50 N13 M98 D10 N14 G00 X50 N15 M98 D10 N16 M05

N17 G49 G00 Z20

N18 G00 X0 Y0 Z100 N19 M02 O10

N1 G01 Z-8 F50 N2 X20 Y10 N3 Y40 N4 30 N5 Y-40 N6 X-40 N7 X-10 N8 G00 Z8 N9 M99

5.刀具半径补偿的作用是什么？使用刀具半径补偿有那几步？在什么移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？

答：刀具半径补偿的作用：1、变成是不考虑刀具的半径。2、补偿刀具磨损。3、可以是粗加工的程序简化。

使用刀具半径补偿的步骤：1、将刀具半径的补偿值存入D存储器中。2、建立刀具半径。3、G40取消刀具半径补偿。

在G00或G01指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能。

6、根据图4、26所示读懂程序，在空白括弧中填写对应程序的注释

N01 G92 X0 Y0 Z0 (以当前点为原点建立工件坐标系) N02 G00 X-65 Y-95 Z300 (在绝对坐标系下快速移至（-65，-95,300）)

N03 G01 Z-15 S800 M03 H01 (刀具长度正补偿H01，向下进给至-15，同时刀具以顺时针800r/min旋转)

N04 G41 X-45 Y-75 D05 F120 (刀具左补偿D05，刀具从点（-45，-75）进行插补补偿，进给速度为120mm/min) N05 Y-40 N06 X-25

N07 G03 X-20 Y-15 I-16 J25 (逆时针圆弧插补，加工至（-20，-15)，圆心相对起点坐标为（-16,25））

N08 G02 X20 I20 J150 N09 G03 X25 Y-40 I165 J0 N10 G01 X45 N11 -75 N12 X0 Y-65 N13 X-45 Y-75 N14 G40 X-65 Y-95 Z300 N15 M02

7、利用子程序编写图4、27所示零件的程序

O0070

N01 G90 G92 X0 Y0 Z100 N02 M03 S500 N03 G00 G43 H01 Z5 N04 G01 Z-2 F100 N05 M98 P7 N06 G49 G00 Z100 N07 M05 M08 M30 O7

N1 G41 G01 X35 Y0 G01 F200 N2 Y25 N3 X-35 N4 Y-25 N5 X35 N6 Y2

N7 G40 G01 X0 Y0 N8 M99

8、精铣图4.28（a）（b） 所示的内部轮廓

图4.28（a）

O0081

N01 G90 G92 X0 Y0 Z100 N02 M03 S800 N03 G43 G00 Z50 H01

N04 G41 G01 X25 Y0 D01 F100 N05 G01 Z-4 N06 G02 X0 Y-25 R25 N07 G01 X-25.98 Y-25 N08 G02 X-34.64 Y-10 R10 N09 G01 X-8.66 Y35 N10 G02 X8.66 Y35 R10 N11 G01 X34.64 Y-10 N12 G02 X25.98 Y-25 N13 G01 X0 Y-25 N14 G02 X-25 Y0 R25 N15 G00 Z50 G49 N16 G40 G01 X0 Y0 N17 G00 Z100 M05 N18 M02

图4.28（b）

6、编制图6、48所示各零件的数控加工程序 图a

O0061

N01 G50 X100 Z100 T0101 N02 G40 G90 G00 X70 Z129 N03 M03 S00 N04 G72 W1 R0.5

N05 G72 P60 Q130 U0.6 W0.3 F0.5 N06 G00 X65 Z0 N07 G01 X64 N08 W20 N09 X40 N10 W20

N11 G03 U0 W30 R30 N12 G02 X0 Z0 R36 N13 G70 P60 Q130 F0.1 N14 M05

N160 G00 X100 Z100 N170 M02

图b

N01 G50 X100 Z100 T0101 N02 G00 X64 Z2 N03 M03 S800 N04 G71 U1 R0.5

N05 G71 P06 Q12 U0.6 W0.3 F0.4 N06 G00 X0 Z0 N07 G03 Z20 Z-10 R10 N08 G01 X48 N09 W-70 N10 U12 N11 W-25 N12 U2

N13 G70 P06 Q12 N14 M05

N15 G00 X100 Z100 T0202 N16 G00 X50 Z-60 N17 M03 S600 N18 G01 X44 N19 G04 P1000 N20 G01 X50 N21 M05

N22 G00 X100 Z100 T0303

N23 G00 X50 Z-8 N24 M03 S600

N25 G92 X47.5 Z-57.5 F2.0 N26 X46.94 N27 X46.54 N28 X46.38 N29 G00 X100 Z100 N30 M05 N31 M02

图c

N01 G50 X100 Z100 T0101 N02 G40 G90 G00 X45 Z130 N03 M03 S800 N04 G72 W1 R0.5

N05 G72 P06 Q16 U0.6 W0.3 F0.5 N06 G00 X16 Z128 N07 G01 Z20 W-2 F0.15 N08 Z102 N09 X24 -2 N10 Z90

N11 G02 X24 Z80 R5

N12 G01 X30 W-35 N13 G03 X35 25 R18 N14 G01 W-5 N15 X40 N16 W-20

N17 G70 P60 Q160 F0.1 N18 M05

N19 G00 X100 Z100 N20 M02

第7章

1、简述数控电火花线切割加工原理？

答：数控电火花线切割加工是利用作为负极的电极丝和作为正极的金属材料之间脉冲放电的电腐蚀作用，对零件进行加工的一种加工方法。 2、电火花线切割加工的特点有哪些？ 答：（1）可以加工用一般切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件。加工不同的零件只需要编制不同的控制程序，对不同的控制程序，对不同形状的零件能容易的实现自动化加工，更适合于小批量形状复杂的零件，单件和试制品的加工，加工周期短。

（2）电极丝在加工中作为“刀具”不直接接触零件，两者之间的作用力

很小，因而不要求电极丝，零件及夹具具有足够的刚度，以抵抗切削变形。因此可以加工低刚度零件。

（3）电极丝材料不必比零件材料硬，便可以加工一般切削加工方法难以

加工和无法加工的金属材料和半导体材料。在加工中作为刀具的电极丝无需刃磨，可节省辅助时间及刀具刃磨费用。

（4）直接利用电，热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工

参数进行调整，有利于加工精度的提高，便于实现加工过程的自动化。

（5）于一般切削加工相比，线切割加工的金属去除率低，因此加工成

本高，不适合形状简单的大批量零件的加工。 3 线切割加工时，怎样合理选择电参数？ 4 线切割编程的特点是什么？

5 试用3B格式编制图7.18，图7.19所示零件的线切割加工程序？

6 试分别用3B，ISO格式编制图7.20所示零件的线切割加工程序？

第8章

1 比较手工编程，APT语言自动编程，图形交互式自动编程的优缺点。各用于什么样的零件加工？

2 图形交互式自动编程主要有那些软件？

3 简述CAD/CAM图形交互式自动编程系统的原理与组成？

4 在计算机上装上MasterCAM软件，模仿书中的步骤。在计算机上完成图8·2的自动编程？

5 加工时在MasterCAM软件中如何选择机床，刀具，切割速度，切削深度，切削宽度和主轴的转速？

6 试总结MasterCAM软件自动编程的步骤？

第9章

1、普通机床和数控机床，从控制零件寸的角度来分析，两者有何差异？ 答：普通机床和数控机床，从控制零件寸的角度来分析，两者是有很大差异的。在普通机床上加工零件时操作者直接检测零件的实际尺寸，和图纸的要求相比较后，调整操纵手柄以修正加工偏差。操作者实际上起到了测量，调节和控制装置的作用，由他完成了测量，运算比较和调节控制功能。可以说操作者实际上处于控制回路之内，是控制系统中的某些环节。而在数控机床上加工零件时，一切都

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