机床数控技术习题解答.docx
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机床数控技术习题解答
结构形式
精度
成本
开环系统
简单
低
低
半闭环系
统
较复杂
较高
较高
闭环系统
复杂
高
高
第一章
1-1 数控技术的组成?
答:
数控技术由机床本体、数控系统、外围技术组成。
机床本体包括:
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)、-特殊装置(刀具自动交换系统、工
件自动交换系统)、辅助装置(如排屑装置等);数控系统由输入输出装置、CNC 装置、伺服驱动、
检测装置等;外围技术包括工具技术、编程技术。
1-2. 为什么数控系统的联动轴数越多,则控制越复杂?
答:
联动轴数要求的插补计算越多、指令输出也越多、位置控制要求的动作越复杂等。
1-3. 数控机床与普通机床相比较,在哪些方面是基本相同的,最根本的不同是什么?
答:
表面形成方法相同;实现自动化控制的原理和方法不同。
普通机床是人工过程,数控机床是自
动化过程。
1-4. 数控机床由哪几个部分组成?
答:
编程及程序载体、输入装置、CNC 装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置、机床
的机械部件。
1-5. CNC 装置对输入的加工程序进行运算处理的核心部分有哪三步?
答:
逼近处理、插补运算、指令输出。
1-6. 什么是点位控制系统?
答:
仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动;对轨迹不作控制要求;运动过程中不
进行任何加工。
1-7开环、闭环和半闭环系统,它们在结构形式、精度、成本和影响系统稳定因素方面,各有何
1-8 数控技术的发展趋势?
答:
发展趋势为:
运行高速化、加工高精化、功能复合化、控制智能化、驱动并联化、交互网络化
第二章
2-1 数控机床最适用于哪些类型零件的加工?
答:
复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量。
2-2 数控机床坐标系各进给轴运动的正方向总是假定为怎样的方向?
答:
假设工件不动,刀具远离工件的方向为正。
2-3 数控程序段的一般格式及各字的含义?
字地址程序段的一般格式为:
N_G_X_Y_Z_… F_S_T_M_ ;
其中N——程序段号字;
G——准备功能字;
X、Y、Z——坐标功能字;
F——进给功能字;
S——主轴转速功能字;
T——刀具功能字;
M——辅助功能字。
2-4 说出工件坐标系设定的常用 G 指令?
什么是工件零点偏置?
答:
用 G54-G59 指令设定工件坐标系,操作者在实际加工前,测量工件原点与机床原点之间的偏置
值,并在数控系统中预先设定,这个值叫做“工件零点偏置”。
2-6 数控工序安排时应遵循什么原则?
(1)先进行内形内腔加工,后进行外形加工工序;
(2)有相同的定位、夹紧方式最好一起进行,以减少重复定位;
(3)用同一把刀具加工的工序最好一起进行,节省换刀时间;
(4)同一次装夹中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序。
2-7 数控夹具与传统夹具的差别?
答:
数控机床的夹具与传统夹具结构的差别在于:
数控夹具不需要导向和对刀功能,夹具结构比较
简单。
2-8 如何选择铣刀?
答:
大平面:
面铣刀;
加工凹槽、小台阶面及平面轮廓:
立铣刀
加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等:
模具铣刀
加工封闭的键槽:
键槽铣刀
加工变斜角零件:
鼓形铣刀
特殊形状:
成形铣刀
根据不同的加工材料和加工精度要求,应选择不同参数的铣刀进行加工。
2-9 什么是对刀点?
如何选择对刀点?
答:
对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上,以提高零件的加工精度,如以孔为定位基准
的零件,应以孔中心作为对刀点;
便于对刀、观察和检测;
简化坐标值的计算;
精度高、粗糙度低的表面。
2
2-10 如何选择加工路线?
答:
保证零件的加工精度和表面粗糙度要求;
简化数值计算,减少程编工作量;
缩短加工路线,减少刀具空行程时间,提高加工效率。
2-11 什么是等步长法?
写出等步长计算节点的步骤?
答:
用直线段逼近非圆曲线时,如果每个逼近线段长度相等,则称等步长法。
1)求最小曲率半径 Rmin设曲线为 y=f(x),则其曲率半径公式为:
R =
3 2
[1+( y ) ]
//
dR
dx
=
3( y
//
1 2 3 2
) y [1+( y ) ] -[1+( y ) ] y
2
( y )
///
dR
dx
= 0
3( y //)
2
2
///
= 0
2)计算允许步长 l
l = 2
2
2
≈ 2 2 Rminδ 允
3)计算节点以起点 a(xa,ya)为圆心,以 l 为半径作圆,得到圆方程,与曲线方程 y=f(x)联立
求解,可得第一个节点的坐标(xb,yb),以此类推。
2-12 什么是等误差法?
写出等误差法计算节点的步骤?
答:
用直线段逼近非圆曲线时,如果每个逼近误差相等,则称等误差法。
1) 以起点 a 为圆心,δ 允为半径作圆,得到圆方程
2) 求圆与曲线公切线 PT 的斜率首先联立求解以下方程组得切点坐标(xT ,yT)、(xP ,xP )
3) 由切点坐标求出斜率:
4) 过 a 点与直线 PT 平行的直线方程为
5) 与曲线方程联立求解得 b 点坐标
第三章
3-1 如图示零件,厚度 15mm,编写外轮廓加工程序。
N10 G92 X-40.0 Y180.0 Z150.0;
N12 G00 G90 Z-16.0;
N13 S500 M03
N15 G01 G41 D01 X0. Y20. F100M08;
N20 X5.;
N25 G03 X15. Y30. R10.;
N30 G02 X30. Y15. R-15.0.;
N35 G03 X20. Y5. R10.;
N40 G01 Y0.;
……..
N45 G00 G40 X0. Y0.M05;
N50 M30;
3-2 如图示零件,厚度 15mm,编写外轮廓加工程序。
N10 G92 X0. Y0. Z150.000;
N30 X0. Y60. S300 M03;
N35 G43 Z28. H01;
N40 G01 Z-15. F100;
N45 G41 D21 X0.0 Y20.0M08;
4
N50 X25.98 Y65.;
N55 G02 X39.05 Y68.975 I8.66 J-5.;
N60 G01 X75.591 Y51.025;
N65 G03 X90. Y60. I4.41 J8.975;
N70 G01 X90. Y75.;
N75 X130.;
N80 G02 X140. Y65. I0. J-10.;
N85 G01 X140. Y0.;
N90 X0.;
N95 Y20.;
N100 G40 X0. Y60. D00M09;
N105 G00 G49 Z250. H00 M05;
N110 G28 G91 Z0.0;
N115 G28 X0. Y0.;
N120 M30;
3-3 如图示零件,槽深 5.5mm,编写槽加工程序。
N10 G92 X0. Y0. Z150.;
N30 S300 M03;
N35 G43 Z10.0 H1;
N40 G01 X18.75 Y-32.476 F500;
N45 Z-5.65 F80 M08;
N50 G03 X32.827 Y-19.83 I-18.74 J32.476;
N55 G03 X32.035 Y-7.486 I-10.185 J6.344;
N60 G01 X20.785 Y12.;
N65 G03 X-20.785 Y12. I-20.785 J-12.;
N70 G01 X-30.035 Y-7.486;
N75 G03 X-31.827 Y-19.83 I10.393 J-6.;
N80 X18.75 Y-32.476 I31.827 J19.83;
N85 G00 G49 Z25 H0 M05;
N90 G28 G91 Z0;
N95 G28 X0 Y0;
N100 M30;
3-4 如图示零件,厚度 15mm,编写孔加工程序。
刀刀
N1 G92 X0 Y0 Z100.0; 坐标系设定
N2 G00 X-50.Y51.963S800M03; 主轴顺转
N3 Z20.M08;冷却液开
N4 G91 G81G99 X20.Z-22.R2.L4F40; 钻孔循环
N5 X10.Y-17.321;
N6 X-20.L4;
N7 X-10.0Y-17.321;
N8 X20.0 L5;
N9 X10.0 Y-17.321;
N10 X-20.0 L6;
N11 X10.0 Y-17.321;
N12 X20.0 L5;
N13 X-10.0 Y-17.321;
N14 X-20.0 L4;
N15 X10.0 Y-17.321;
N16 X20.0 L3;
N17 G80 M09; 取消固定循环
N18 G00 G90 Z100;
N19 X0 Y0 M05;主轴停转
N20 M30;结束
3-5 如图所示零件,要求首先进行钻孔,然后攻螺纹。
试编制加工程序
6
说明:
刀位点为(0,0,250),初始平面设在 Z=150mm 的位置,参考平面设在被加工孔上表面 Z=3mm
处。
选用钻头(Φ8.5mm)为 T01 号刀具,丝锥(M10)为 T02 号刀具。
刀具伸出孔外距离为 4mm。
孔
加工顺序为 A→B→C→D。
加工程序如下:
O0002;程序号;
N10 G92 X0 Y0 Z250.0;设定工件坐标系;
N15 T01 M06;在换刀点换刀(Φ8.5mm 的钻头)
N20 G90 G00 Z150.0 S600 M03;进给到初始平面、主轴正转;
N25 G99 G81 X15.0 Y10.0 Z-19.0 R3.0 F50; 钻 A 孔,快速返回到初始平面;
N30 G98 Y35.0;钻 B 孔,快速返回到初始平面;
N35 G99 X50.0;钻 C 孔,快速返回到初始平面;
N40 G98 Y10.0;钻 D 孔,快速返回到初始平面;
N45 G00 X0 Y0 T02 M06;快速返回到换刀点换刀(M10 丝锥);
N50 Z150.0 S150 M03;进给到初始平面、主轴正转;
N55 G99 G84 X15.0 Y10.0 Z-19.0 R3.0 F150;攻螺纹 A 孔,加工后返回参考平面;
N60 G98 Y35.0;攻螺纹 B 孔,加工后返回到参考平面;
N65 G99 X50.0;攻螺纹 C 孔,加工后返回到参考平面;
N70 G98 Y10.0;攻螺纹 D 孔,加工后返回到参考平面;
N45 G80 G00 X0 Y0;取消固定循环,快速返回到换刀点;
N50 M30;程序结束。
3-6 如图所示零件,进行打中心孔、钻孔倒角、攻螺纹等加工,试编制加工程序。
Y
加工程序如下:
O0003;主程序;
N10 G54 G90 X0 Y0 Z250.0;选择工件坐标系,快进到换刀点;
N15 T01 M06;换上 01 号刀具—中心钻;
N20 S1500 M03 M08;启动主轴,开冷却液;
N25 M98 P0100;调用 O0100 号子程序,在四个孔中心孔位置打中心孔;
N30 T02 M06;换 02 号刀具—Φ8.5 的钻头;
N35 S1000 M03 M08;启动主轴,开冷却液;
N40 M98 P0200;调用 O0200 号子程序,钻四个孔;
N45 T03 M06;换 03 号刀具—倒角;
N50 S1500 M03 M08;启动主轴,开冷却液;
N55 M98 P0300;调用 O0300 号子程序,给每个孔倒角;
N60 T04 M06;换 04 号刀具—M10 丝锥;
N65 S200 M03 M08;启动主轴,冷却液;
N70 M98 P0400;调用 O0400 号子程序,对四个孔攻螺纹;
N75 G28;返回参考点主程序结束;
N80 M30;主程序结束;
O0100;钻中心孔子程序;
N85 G99 G81 X-40.0 Y0 R2.0 Z-1.5 F10.0;G81 钻孔循环(钻中心孔),钻第 1 个孔的中心孔;
N90 M98 P0500;调用孔位置子程序(二级调用),钻 2、3、4 孔的中心孔;
N95 M99;子程序结束;
O0200;钻孔子程序;
N100 G99 G81 X-40.0 Y0 R2.0 Z-17.0 F10.0; G81 钻孔循环,钻第 1 个孔;
N105 M98 P0500;调用孔位置子程序,钻 2、3、4 孔;
N110 M99;子程序结束;
O0300;倒角子程序;
N115 G99 G81 X-40.0 Y0 R2.0 Z-1.0 F20.0;用 G81 钻孔循环进行倒角,第 1 个孔倒角;
N120 M98 P0500;调用孔位置子程序,对 2、3、4 倒角;
N125 M99;子程序结束;
8
O0400;攻螺纹子程序;
N130 G99 G84 X-40.0 Y0 R2.0 Z-17.0 F10.0; G84 攻螺纹循环,攻螺纹第 1 个孔;
N135 M98 P0500;调用孔位置子程序,对 2、3、4 孔攻螺纹;
N140 M99;子程序结束;
O0500;钻孔位置子程序;
N150 X0 Y40.0;第 2 个孔的位置;
N155 X40.0 Y0;第 3 个孔的位置;
N160 X0.0 Y-40.0;第 4 个孔的位置;
N165 M99;程序结束;
3-7 编制轴类零件的车削加工程序。
加工内容包括粗精车端面、倒角、外圆、锥度、圆角、退刀
槽和螺纹加工等。
其左端 25mm 为夹紧用,可先在普通车床上完成车削。
该零件采用棒料毛坯,由
于加工余量大,在外圆精车前采用粗车循环指令去除大部分毛坯余量,留有单边 0.2mm 余量.选用
第一参考点为换刀点使用刀具为:
外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀和螺纹车刀。
¡ Á
数控车削程序如下:
O0006;
N10 G92 X200.0 Z350.0;设置工件坐标系;
N15 G28 U0 W0;返回参考点;
N20 S1000 T0101 M03 M08;主轴正转,调用 01 号粗车刀;
N25 G00 X87.0 Z290.1;快速走到粗车右端面起点(87.0,290.1);
N30 G95 G01 X-1.6 W0 F0.3;粗车右端面,车削进给速度 0.3mm/r;
N35 G00 X105.0 Z300.0;快速走到外圆粗车循环起点;
N40 G71 U1.0 R1.0;粗车循环,每次车削深度 1.0mm,每次退刀 1.0mm;
N45 G71 P50 Q100 U0.4 W0.2 F0.3 S800; 留粗车余量 X 向 0.4mm,Z 向 0.2mm;
N50 G00 X87.0 F0.15;快速走到车削起点,精车进给 0.15mm/r;
N55 G42 G01 X48.0 Z290.0;刀具右偏;
N60 W-60.0;精车 Φ48 的外圆;
N65 X50.0;精车台阶端面;
N70 X60 Z160.0;精车锥面;
N75 X65.0;精车台阶端面;
N80 W-80.0;精车 Φ65 的外圆;
N85 G02 X75.0 W-5.0 R5.0;精车 R5 内圆;
N90 X85.0;精车端面;
N95 Z25;精车 Φ85 的外圆;
N100 G40.0;取消刀补;
N105 G28 U0 W0;返回参考点;
N110 G50 S1500;限制主轴最高转速为 1500r/min,G50 指令可做钳位用;
N115 G96 S20 T0202;指定恒定切削速度,调用 02 号精车刀,02 号刀补;
N120 G70 P50 Q100;粗车后精车;
N125 G00 X87.0 Z290.0;回退到精车端面快速运动起始点;
N130 X50.0;快速走到精车端面的工进点;
N135 G01 X-2.0;精车右端面;
N140 G28 U0 W0;返回到参考点;
N145 T0303;调用 03 号切槽刀,03 号刀补;
N150 G00 X51.0 Z230.0;刀具快速运动到切槽起点;
N160 G01 X45.0 F0.15;切槽;
N165 G00 X60.0;切槽刀退出;
N170 G28 U0 W0;返回参考点;
N175 G97 S1500 T0404;取消恒定切削速度,指定主轴转速,调用 04 号螺纹车刀;
N180 G01 X50.0 Z293.0;快速运动到螺纹车削起始点;
N185 G76 P3 12 60 Q0.1 R0.1;复合螺纹加工循环;
N190 G76 X45.8 W-63.5 P1.73 Q0.85 F2.0;复合螺纹加工循环;
N195 G28 U0 W0 M05 M09;主轴停,关闭冷却液;
N200 M30;程序结束。
3-8 如图所示工件,进行周边精铣加工,且加工程序启动时刀具在参考点位置,参考点位置如图
所示,选择 Φ30 的立铣刀,并以零件的中心孔作为定位孔,加工时的走刀路线如图。
加工程序如下:
10
O0012;
N0010 G92 X450.0 Y250.0 Z300.0;
N0020 G00 G90 X175.0 Y120.0;
N0030 Z-5.0 M3;
N0040 G01 G42 H10 X150.0 F80;
N0050 X70.0;
N0060 G02 X30.0 R25.0;
N0070 G01 Y140.0;
N0080 G03 X-30.0 R30.0;
N0090 G01 Y120.0;
N0100 G02 X-80.0 R25.0;
N0110 G01 X-150.0;
N0120 Y0;
N0130 X80.0;
N0140 X150.0 Y40.0;
N0150 Y125.0;
N0160 G00 G40 X175.0 Y120.0 M05;
M0170 G91 G28 X0 Y0 Z0;
N0180 M30;
3-9 编制简单回转零件的车削加工程序,包括粗精车端面、外圆、倒角、倒圆。
零件加工的单边
余量为 2mm,其左端 25mm 为夹紧用,可先在普通车床上完成夹紧面的车削。
该零件粗、精车刀分
别为 T01 和 T02。
选用第二参考点为换刀点。
¡ Á
¡ Á
数控车削程序如下:
O0005;程序号 O0005;
N10 G50 X100.0 Z70.0;设置工件坐标系,有的系统可写成 G92 X100.0 Z70.0;
N15 G30 U0 W0;返回第二参考点,也可以写成 G30 X(U-) Z(W-);的形式;
N20 S1000 T0101 M08;选定主轴速度,调用 01 号粗车刀,01 号长度补偿,打开冷却液;
N25 G96 S60 M03;指定恒定切削速度为 60m/min,主轴顺时针旋转;
N30 G00 X56.0 Z0.1;快速走到粗车外圆起点(56.0,0.1);
N35 G95 G01 X-1.6 F0.3;粗车右端面,车削进给速度 0.3mm/r;
N40 G00 Z10.0;刀具沿 Z 方向回退到点(-1.6,10)
N45 X48.0;快速移动到点(48.0,10);
N50 Z0.1;走到倒角粗车起点(48.0,0.1);
N55 G01 X50.2 Z-1;粗车倒角,车倒角也可以用插入倒角指令:
G01 Z(W)-C-;
N60 Z-57.0;粗车小端外圆面也可以用车圆角指令;
N65 G02 X56.0 Z-59.9 R2.9;粗车削台阶内圆角、也可以用插入圆角指令:
G01 Z(W)-R-;
N70 G01 X88.0;粗车削台阶端面;
N71 X90.2 Z-61;粗车倒角;
N75 G01 Z-85.0;粗车削台阶外圆面;
N80 G30 U0 W0;返回第二参考点;
N85 T0202;调用 02 号精车刀,02 号刀补;
N90 G00 X-3.0 Z1.0;快速走到点(-3.0,1.0);
N95 G42 G01 X-1.6 Z0 F0.15;走到精车起点(-1.6,0),刀尖半径右补偿;
N100 X48.0;精车端面;
N105 X50.0 Z-1.0;精车倒角;
N110 Z-57.0;精车小端外圆面;
N115 G02 X56.0 Z-60.0 R3.0;精车削台阶内圆角;
N120 G01 X88.0;精车削台阶端面;
N121 X90.0 Z-61;精车倒角;
N125 G01 Z-85.0;精车削台阶外圆面;
N130 G30 U0 W0;返回第二参考点换刀;
N135 T0200 M05 M09;取消刀补,主轴停,关闭冷却液;
N140 M30;程序结束;
3-10 图所示零件,利用固定循环与子程序,编写孔加工程序。
加工程序如下:
刀
N10 G90 G21 G40 G80;绝对坐标、公制尺寸、取消刀具半径补偿和固定循环。
返回 XYZ 参考点;
N20 G91 G28 X0 Y0 Z0;重新建立绝对零点;
N30 G92 X-200 Y100 Z0;快速移动到②;
N40 G00 G90 X-12.0 Y0 Z0 S2000 M03 T1; 主轴以 2000r/min 正转,刀具 1 准备;
N50 G43 Z3 H01;刀具 1 快速移动到工件上面 3mm 位置;
N60 M08;冷却液开;
N70M98 P0004 L5;调用子程序 5 次;
N80 G80;固定循环取消;
N90 G00 G90 Z25 M05;绝对模式迅速抬刀,主轴停止;
N100 M09;冷却液关;
N110 G91 G20 X0 Y0 Z0;返回到 XYZ 参考点;
N120 M30;程序结束,存储器复位;
O0004;子程序号;
N10 G91 G83 Y12 Z-12.0 R3.0 Q3.0 F250;快速调用深孔 G83 固定循环指令;
N20 X12 L9;在 4…12 位置钻孔;
刀刀刀
N40 X-12 L9;在 14…22 位置钻孔;
12
N50 M99;返回主程序 N060 程序段;
3-11 如图所示工件,加工外轮廓。
立铣刀直径 Φ20mm,程序如下:
O0001;程序代号;
N01 G00 G90 X120.0 Y60 Z50;绝对值输入,快速进给到 X120 Y60 Z50;
N02 X100 Y40 M13 S500;快速进给到 X100 Y40 切削液开,主轴正转,转速
500r/min;
N03 Z-11;快速向下进给到 Z-11;
N04 G01 G41 X70 Y10 H012 F100;直线插补到 X70 Y10,刀具半径左补偿 H012=10mm
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- 机床 数控技术 习题 解答