數(shù)控技術(shù)——朱曉春-第2版-答案.doc

1.1數(shù)控機床的工作流程數(shù)控加工程序的編制-輸入-譯碼-刀具補償-插補-位置控制和機床加工1.2數(shù)控機床的組成及各部分基本功能由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成輸入輸出設(shè)備：實現(xiàn)程序編制、程序和數(shù)據(jù)的輸入以及顯示、存儲和打印數(shù)控裝置：接受來自輸入設(shè)備的程序和數(shù)據(jù)，并按輸入信息的要求完成數(shù)值計算、邏輯判斷和輸入輸出控制等功能。伺服系統(tǒng)：接受數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)運動的驅(qū)動部件。測量反饋裝置：檢測速度和位移，并將信息反饋給數(shù)控裝置，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。機床本體：用于完成各種切削加工的機械部分。1.3點位控制數(shù)控機床：指刀具從某一位置移到下一個位置的過程中，不考慮運動軌跡，只要求刀具能最終準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置直線控制數(shù)控機床：不僅要保證點與點之間的準(zhǔn)確定位，而且要控制兩點之間的位移速度和路線。輪廓控制數(shù)控機床：能同時控制兩軸或兩個以上的軸，對位置和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制。區(qū)別：所加工零件形狀的復(fù)雜程度不同。1.4數(shù)控機床的特點：1加工零件的適應(yīng)性強，靈活性好2加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定3生產(chǎn)效率高4減少工人勞動強度5生產(chǎn)管理水平提高。1.5按伺服系統(tǒng)控制原理分類的機床及各個特點1開環(huán)控制的數(shù)控機床：這類機床不帶有位置檢測裝置。2閉環(huán)控制的數(shù)控機床：這類機床帶有檢測裝置，定位精度高，速度快。3半閉環(huán)控制的數(shù)控機床：檢測反饋信號來自電機端或絲杠端連接的測量元件。2.1數(shù)控編程是指從零件圖樣到制成控制介質(zhì)的全部過程手工編程的內(nèi)容：分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序、制作控制介質(zhì)、程序校檢和試切削2.2數(shù)控編程的方法及特點手工編程：用人工完成程序編制的全部工作，對于幾何形狀較為簡單，數(shù)值計算比較簡單的，程序段不多采用手工編制容易完成自動編程：程序編制的工作的大部分或全部都由計算機來完成。2.3字地址程序格式段：地址字符可變程序段格式。程序段的長短，字?jǐn)?shù)和字長都是可變，字的排列順序沒有嚴(yán)格要求這種格式的優(yōu)點是程序簡短、直觀、可讀性強、易于檢驗和修改。2.4Z坐標(biāo)：規(guī)定平行于機床主軸的刀具運動坐標(biāo)為Z坐標(biāo)，取決于遠(yuǎn)離工件的方向為正方向X坐標(biāo)：規(guī)定X坐標(biāo)軸為水平方向，且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面Y坐標(biāo)：Y坐標(biāo)垂直于x、y坐標(biāo)。在確定了x、z坐標(biāo)正方向后，可按右手定則確定y坐標(biāo)的正方向2.5機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系：工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與機床坐標(biāo)系相應(yīng)的坐下軸相平行，方向也相同，但原點不同。在加工中，工件隨夾具在機床上安裝后，要測量的工件原點與機床原點之間的坐標(biāo)距離成為原點偏置。這個偏置值需預(yù)讀到數(shù)控系統(tǒng)中。在加工時，工件原點偏置值便能自動加到工件坐標(biāo)系上，使數(shù)控系統(tǒng)可按機床坐標(biāo)系確定加工時的坐標(biāo)值。2.6準(zhǔn)備功能G代碼：使機床或數(shù)控系統(tǒng)建立起某種加工方式的指令。輔助功能M代碼：控制機床輔助動作的指令，主要用作機床加工時的工藝性指令。2.7 M00 程序停止。 M01計劃（任選）停止。M02 程序結(jié)束 M03 M04 M05分別命令主軸正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 停轉(zhuǎn)。M06 換刀指令 M30程序結(jié)束。2.8 F代碼：為進(jìn)給速度功能代碼，它是續(xù)效代碼，用來指定進(jìn)給速度S代碼：為主軸轉(zhuǎn)速功能代碼，它是續(xù)效代碼，用來指定主軸的轉(zhuǎn)速。T代碼：為刀具功能代碼，該指令用以選擇所需的刀具號和補刀號。2.9 G90表示程序段中的坐標(biāo)尺寸為絕對坐標(biāo)值。G91則表示為增量坐標(biāo)值。2.10 G00-快速點定位指令：使刀具從當(dāng)前位置以系統(tǒng)設(shè)定的速度快速移動到坐標(biāo)系的另一點。它只是快速到位，不進(jìn)行切削加工，一般用作空行程運動。G01直接插補指令：該指令時直線運動控制指令，它使刀具從當(dāng)前位置以兩坐標(biāo)或者三坐標(biāo)聯(lián)動方式按指定的F進(jìn)給速度做任意斜率的直線運動到達(dá)指定的位置。該指令一般用作輪廓切削G02圓弧插補指令：G02表示順時針圓弧插補；G03表示逆時針圓弧插補。2.11 G40表示注銷左右偏置指令，即取消刀補，使刀具中心與編程軌跡重合。G41表示刀具左偏，指順著刀具前進(jìn)的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的左邊。G42表示刀具右偏，值順著刀具前進(jìn)的方向觀察，刀具偏在工件輪廓的右邊。2.13零件的加工路線是指數(shù)控機床加工過程中刀具刀位點相對于被加工零件的運動軌跡和運動方向。加工原則：1應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。2應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間。3應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。2.15對刀點：在數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對于與工件運動的起點。刀位點：刀具在機床上的位置 換刀點：指刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置。3.1數(shù)控車床的編程特點：1在一個程序段中，根據(jù)圖樣標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或者混合編程。2直徑方向用絕對值編程時，X以直徑值表示；用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示。3為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半4數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)功能，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。5當(dāng)編制圓頭刀程序是，需要對刀具半徑進(jìn)行補償6許多數(shù)控車床用X Z表示絕對坐標(biāo)指令；用U W表示增量坐標(biāo)指令，而不用G90 G91指令。7第三坐標(biāo)指令I(lǐng)K在不同的程序段中左右也不相同。I K在圓弧切削時表示圓心相對圓弧的起點坐標(biāo)位置。3.2車削固定循環(huán)功能：由于車削毛坯多為棒料和鑄鍛件，因此車削加工多為大余量多次進(jìn)給切除，所以在車床的數(shù)控裝置中總是設(shè)置各種不同形式的固定循環(huán)功能。常用指令：1柱面循環(huán)指令2錐面循環(huán)指令3簡單螺紋循環(huán)指令4復(fù)雜螺紋循環(huán)指令5復(fù)合式粗車循環(huán)指令。4.1CNC系統(tǒng)的組成：數(shù)控程序、輸入輸出設(shè)備、CNC裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動裝置和進(jìn)給驅(qū)動裝置。核心是CNC裝置。4.2CNC裝置軟件由管理軟件和控制軟件組成。4.3CNC裝置的功能：1控制功能2準(zhǔn)備功能3插補功能4固定循環(huán)加工功能5進(jìn)給功能6主軸功能7輔助功能8刀具功能9補償功能10顯示功能11通信功能12自診斷功能4.4單微處理器與多微處理器的結(jié)構(gòu)區(qū)別：單微處理機在CNC的裝置中，只有一個中央處理器，采用集中控制，分時處理數(shù)控的每項任務(wù)。4.5單微處理機結(jié)構(gòu)的CNC裝置由微處理器、存儲器、總線、I/O接口、MDI接口、CRT或液晶顯示接口、PLC接口、主軸控制。紙帶閱讀機接口、通信接口等組成。I/O接口的任務(wù)：1進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大2防止噪聲引起的誤操作3模擬量與數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換4數(shù)字量I/O在數(shù)控機床中用的較多。4.6共享總線型結(jié)構(gòu)：它的多微處理結(jié)CNC裝置，把各個功能模塊劃分為主模塊與從模塊優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)配置靈活、擴展模塊容易，造價低。缺點：會引起競爭，信息傳輸速率低，總線一旦出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)受影響。共享存儲器結(jié)構(gòu)：采用多端口存儲器來實現(xiàn)各微處理機之間的互連和通信。缺點：功能復(fù)雜，要求增加微處理機數(shù)量時，會因爭取共享而造成信息的堵塞，降低系統(tǒng)效率。4.7 CNC軟件結(jié)構(gòu)的特點：多任務(wù)并行處理和多重實時中斷4.8 并行處理的方法：資源共享，資源重復(fù)和時間重疊。這些方法如何實現(xiàn)功能的：資源共享是根據(jù)分時共享的原則，使多個用戶按時間順序使用同一套設(shè)備。時間重疊式根據(jù)流水線處理技術(shù)，使多個處理過程在時間上相互錯開，輪流使用同一套設(shè)備的幾個部分。資源重復(fù)時通過增加資源提高運算速度。4.9 CNC裝置中的中斷結(jié)構(gòu)模式：1中斷型結(jié)構(gòu)模式2前后臺型結(jié)構(gòu)模式中斷型結(jié)構(gòu)模式：除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。前后臺型結(jié)構(gòu)模式：是一個中斷服務(wù)程序，完成全部實時功能。后臺程序是一個循環(huán)程序，它包括管理軟件和插補準(zhǔn)備程序。后臺程序運行時實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相配合，共同完成零件加工任務(wù)。5.1 插補：就是按照進(jìn)給速度的要求，在輪廓起點和終點之間算出若干終點間的坐標(biāo)值。插補算法有兩類：1脈沖增量插補；2數(shù)據(jù)采樣插補。5.2 逐點比較法：數(shù)控裝置在控制刀具按要求的軌跡移動過程中，不斷比較刀具與給定輪廓的誤差，由此誤差決定下一步刀具移動的方向，使刀具向減少誤差的方向移動，且只有一個方向移動。4個節(jié)拍：第一節(jié)拍偏差判別 第二節(jié)拍進(jìn)給 第三節(jié)拍偏差計算 第四節(jié)拍終點判別6.1數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求：1精度高2快速響應(yīng)特性好3調(diào)速范圍要大4系統(tǒng)可靠性要好6.2數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的分類：1開環(huán)控制和閉環(huán)控制（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)（3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)2進(jìn)給驅(qū)動與主軸驅(qū)動3直流伺服驅(qū)動與交流伺服驅(qū)動2-1. 0020N0010 G92 X50 Z10;N0020 G90 G00 X20 Z2 S600 T11 M03;N0030 G01 X20 Z-14 F100;N0040 G01 X28 Z-38;N0050 G01 X28 Z-48;N0060 G01 X42 Z-48;N0070 G00 X50 Z10 M02;2-2O050N0010 G92 X28 Y20;N0020 G90 G00 X16 S600 T01 M03;N0030 G01 X-8 Y8 F100;N0040 X0 Y0;N0050X16 Y20N0060 G00 X2