智能數(shù)控機床與編程 思考題及答案匯 于杰 第1-8章 緒論-柔性制造應(yīng)用

第1章思考題1.簡要說明智能制造的三種范式及其主要特征。參考答案：智能制造的演進發(fā)展可以歸納為三種基本范式，分別為：數(shù)字化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造。數(shù)字化制造的主要特征表現(xiàn)為：在產(chǎn)品方面，數(shù)字技術(shù)在產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用；在制造方面，大量應(yīng)用數(shù)字化裝備；生產(chǎn)過程方面，集成和優(yōu)化運行成為突出特點。數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化制造的主要特征表現(xiàn)為：在產(chǎn)品方面，在數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到普遍應(yīng)用，產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)協(xié)同與共享；在制造方面，在實現(xiàn)廠內(nèi)集成基礎(chǔ)上，進一步實現(xiàn)制造的供應(yīng)鏈、價值鏈集成和端到端集成，制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流、信息流實現(xiàn)連通；在服務(wù)方面，設(shè)計、制造、物流、銷售與維護等產(chǎn)品全生命周期業(yè)務(wù)與用戶、企業(yè)等主體通過網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)連接和交互，制造模式從以產(chǎn)品為中心走向以用戶為中心。2.智能制造的應(yīng)用意義有哪些？參考答案：智能制造面向產(chǎn)品全生命周期，以新一代信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以制造系統(tǒng)為載體，通過動態(tài)適應(yīng)制造環(huán)境的變化，實現(xiàn)質(zhì)量、成本及交貨期等目標優(yōu)化，在不同類型的工業(yè)生產(chǎn)中，利于優(yōu)化制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率與制造質(zhì)量。智能制造是裝備行業(yè)、終端用戶和科研院所改革創(chuàng)新、研發(fā)新產(chǎn)品、突破新技術(shù)的有效支撐，將在國民經(jīng)濟市場需求和國家戰(zhàn)略發(fā)展需求中發(fā)揮重要作用。3.舉例說明數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、智能化技術(shù)在應(yīng)用中的體現(xiàn)。參考答案：數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)主要體現(xiàn)于利用高速高精、多軸多通道等數(shù)控系統(tǒng)高級功能保證零件加工的精度和效率。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)可以把孤島式的加工單元集成到同一個系統(tǒng)中，可實現(xiàn)各種加工設(shè)備、子系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等的集成，通過互聯(lián)和互操作實現(xiàn)資源的集中利用。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)不僅可以提高數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)效率及加工質(zhì)量，還可以對設(shè)備進行遠程監(jiān)控和診斷，并通過制造資源共享，縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期，提高企業(yè)快速響應(yīng)市場變化的能力。數(shù)控系統(tǒng)的智能化應(yīng)用水平和效果還處于初級階段，利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，實現(xiàn)了智能化監(jiān)控與診斷、智能化誤差補償和智能化信息管理等功能。通過開發(fā)功能強大的軟硬件設(shè)備與平臺，有助于實現(xiàn)數(shù)控加工全生命周期的智能化技術(shù)支持與服務(wù)。4.智能數(shù)控機床相比傳統(tǒng)數(shù)控機床有哪些不同？參考答案：對比傳統(tǒng)數(shù)控機床，智能數(shù)控機床是能夠?qū)χ圃爝^程作出決定的機床。智能數(shù)控機床借助溫度、加速度和位移等傳感器監(jiān)測機床和環(huán)境的變化，實時進行調(diào)節(jié)和控制，優(yōu)化切削用量，抑制或消除振動，補償熱變形，是基于模型的閉環(huán)加工系統(tǒng)。智能數(shù)控機床能夠處理各類信息，對各類信息進行儲存、分析、處理、判斷、調(diào)節(jié)、優(yōu)化、控制，可自行分析眾多與機床、加工狀態(tài)、環(huán)境有關(guān)的信息及其他因素，并能夠自行采取應(yīng)對措施來保證最優(yōu)化加工。智能數(shù)控機床能夠監(jiān)控、診斷和修正在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各類偏差，并且能為生產(chǎn)的優(yōu)化提供方案。智能數(shù)控機床通過自動抑制振動、減少熱變形、防止干涉、自動調(diào)節(jié)潤滑油量、減少噪聲等，可提高機床的加工精度、效率，大大減少人在管理機床方面的工作量。5.智能數(shù)控機床的主要特征有哪些？參考答案：智能數(shù)控機床的特征主要表現(xiàn)在智能化加工技術(shù)、智能化狀態(tài)監(jiān)控與維護技術(shù)、智能化驅(qū)動技術(shù)、智能化誤差補償技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等幾個方面。6.舉例說明智能機床的智能化表現(xiàn)。參考答案：智能化表現(xiàn)包括：1）操作智能化2）在線加工仿真3）智能診斷4）智能車間管理第2章思考題1.智能數(shù)控系統(tǒng)需要滿足哪些基本需求？參考答案：（1）系統(tǒng)需滿足開放性要求；（2）系統(tǒng)需滿足實時性要求；（3）系統(tǒng)需滿足數(shù)據(jù)接口及信息傳遞要求；（4）系統(tǒng)需滿足人工智能與加工知識模型融合要求。2.數(shù)控系統(tǒng)的智能化涵蓋哪些功能特征？參考答案：數(shù)控系統(tǒng)的智能化涵蓋四個方面的功能特征：自主感知與連接、自主學(xué)習(xí)與建模、自主優(yōu)化與決策、自主控制與執(zhí)行。3.智能數(shù)控系統(tǒng)主要的兩種數(shù)據(jù)訪問方式是什么？參考答案：智能數(shù)控系統(tǒng)主要通過兩種數(shù)據(jù)訪問方式，滿足數(shù)控系統(tǒng)的實時控制及外部數(shù)據(jù)訪問需求。4.i5智能數(shù)控系統(tǒng)的智能化功能有哪些？參考答案：具有豐富的人機界面功能、三維圖形輔助編程、加工仿真模擬等功能。第3章思考題1.數(shù)控機床HCPS1.0模型有哪些特點？參考答案：1）制造系統(tǒng)的自動化程度、工作效率、質(zhì)量與穩(wěn)定性以及解決復(fù)雜問題的能力等各方面均得以顯著提升；2）人類的都分腦力勞動也可由信息系統(tǒng)完成，知識的傳播利用以及傳承效率都得以有效提高。2.“互聯(lián)網(wǎng)+”數(shù)控機床HCPS1.5模型的主要特征是什么？參考答案：1）互聯(lián)網(wǎng)和云平臺成為信息系統(tǒng)的重要組成部分，既連接信息系統(tǒng)各部分，又連接物理系統(tǒng)各部分，還連接人，使得信息系統(tǒng)成為系統(tǒng)集成的工具；2）信息互通與協(xié)同集成優(yōu)化成為信息系統(tǒng)的重要內(nèi)容；3）HCPS1.5中的人已經(jīng)延伸成為由網(wǎng)絡(luò)連接起來的共同進行價值創(chuàng)造的群體，包括企業(yè)內(nèi)部、供應(yīng)鏈、銷售服務(wù)鏈和客戶，使制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)模式從以產(chǎn)品為中心向以客戶為中心轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)形態(tài)從生產(chǎn)型制造向生產(chǎn)服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。3.為什么說“互聯(lián)網(wǎng)+”機床具有一定的智能化水平？參考答案：與傳統(tǒng)數(shù)控機床相比，“互聯(lián)網(wǎng)十”機床增加了傳感器，增強了對加工狀態(tài)的感知能力；應(yīng)用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)進行設(shè)備的連接互通，實現(xiàn)機床狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和匯聚；對采集的數(shù)據(jù)進行分析與處理，實現(xiàn)對機床加工過程的實時或非實時的反饋控制。所以說“互聯(lián)網(wǎng)+”機床具有一定的智能化水平4.智能機床HCPS2.0模型主要特征有哪些？參考答案：利用自主感知與連接獲取機床、加工、工況、環(huán)境有關(guān)的信息，通過自主學(xué)習(xí)與建模生成知識，并能應(yīng)用這些知識進行自主優(yōu)化與決策，完成自主控制與執(zhí)行，實現(xiàn)加工制造過程的優(yōu)質(zhì)、高效、安全、可靠和低耗的多目標優(yōu)化運行。5.智能數(shù)控機床的三類基本功能分別有哪些？參考答案：智能數(shù)控機床三類基本功能：執(zhí)行階段的智能、準備階段的智能和維護階段的智能。6.本章介紹的智能數(shù)控機床結(jié)構(gòu)配置創(chuàng)新案例，分別體現(xiàn)了哪些結(jié)構(gòu)配置原則？參考答案：1）輕量化原則2）重心驅(qū)動原則3）對稱原則4）短懸臂原則5）近路程原則6）力閉環(huán)原則7.什么是電主軸？相比普通主軸，電主軸有哪些優(yōu)良性能？參考答案：電主軸是將電動機的轉(zhuǎn)子和主軸做成一體。中空的、直徑較大的電動機轉(zhuǎn)子軸，同時也是機床的主軸。8.主軸軸承系統(tǒng)常用的配置方式有哪些？參考答案：主軸軸承系統(tǒng)常用的配置方式有：圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承加雙列軸向球軸承、角接觸球軸承加圓柱滾子軸承、角接觸球軸承、角接觸球軸承、是角接觸球軸承加圓柱滾子軸承9.主軸軸承系統(tǒng)常用的預(yù)緊方法有哪些？參考答案：預(yù)緊方法主要包括兩種：剛性的定位預(yù)緊和彈性的定壓預(yù)緊。10.刀具自動夾緊機構(gòu)是如何工作的？參考答案：松開刀具時滑套向右移動，夾緊扇形塊松開，中間拉桿在彈簧作用下向左移動，從而使夾緊爪（深黃色）向內(nèi)縮，即可取出或放入刀柄。當(dāng)滑套右腔充油，滑套向左移動，則扇形塊內(nèi)縮，錐面使拉緊桿向右移動。此時，桿端的夾緊錐斜面使夾緊爪外脹，壓緊HSK刀柄的內(nèi)表面，形成封閉的夾緊力作用線，使主軸內(nèi)孔與刀柄的錐面和端面同時壓緊。11.主軸工況監(jiān)控的主要方法有哪些？參考答案：主軸的工況監(jiān)控主要方法有：振動/顫振檢測、溫度檢測和變形檢測。12.主軸主動補償是如何實現(xiàn)的？參考答案：主軸主動補償是通過刀具變形主動補償、主動阻尼、主動安全來實現(xiàn)的。13.智能數(shù)控機床的進給驅(qū)動有哪些形式？參考答案：按照運動的形式，可以分為直線進給驅(qū)動和回轉(zhuǎn)進給驅(qū)動兩大類；按照驅(qū)動動力和執(zhí)行部件之間是否有機械傳動環(huán)節(jié)，可分為間接驅(qū)動和直接驅(qū)動。14.數(shù)控機床常用的直線進給機構(gòu)有哪些？參考答案：普遍應(yīng)用的直線進給機構(gòu)有：絲杠螺母副、齒輪齒條副、蝸桿齒條副和直線電動機。15.智能數(shù)控機床圓周進給采用的蝸輪蝸桿副機構(gòu)有什么特點？參考答案：蝸輪蝸桿副是傳統(tǒng)的分度和圓周進給機構(gòu)，廣泛用于鏜銑床和齒輪加工機床，用于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的蝸輪蝸桿傳動副中的蝸桿通常需要經(jīng)過熱處理，以減少高轉(zhuǎn)速和高加減速帶來的磨損。蝸輪蝸桿傳動存在背隙，影響了回轉(zhuǎn)工作臺的精度。消除蝸輪蝸桿副背隙的常用方法包括雙螺距蝸桿驅(qū)動和雙蝸桿驅(qū)動。第4章思考題1.簡述數(shù)控機床的主要誤差。參考答案：數(shù)控機床的主要誤差有：在無負荷或精加工條件下機床的幾何/運動誤差；由機床內(nèi)部熱源和環(huán)境溫度變化而造成的熱誤差；由切削力和慣性力引起的動態(tài)誤差；與夾具和裝夾有關(guān)的誤差。2.簡述數(shù)控機床的熱誤差測量方法。參考答案：誤差測量包括溫度測量和熱變形測量。溫度測量是在機床上布置一定數(shù)量的測溫點，通過數(shù)據(jù)處理和計算，找到與機床熱變形相關(guān)性好的測溫點進行溫度測量，最終用于熱誤差建模。熱變形測量是測量關(guān)鍵點的響應(yīng)（位移變形），具體測量方法的選擇取決于熱誤差的來源和機床的類型。3.簡述數(shù)控機床的熱誤差補償方法。參考答案：熱誤差補償?shù)膶嵤┓椒ㄖ饕校夯贔DEM（FEM+FDM）模型的熱誤差補償；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱誤差補償；基于傳遞函數(shù)的熱誤差補償；基于控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的熱誤差補償。4.舉例說明數(shù)控機床的高性能熱誤差補償功能。參考答案：數(shù)控機床的高性能熱誤差補償功能有：（1）馬扎克的智能熱補償功能（ITS）；（2)大隈的熱誤差測量與補償功能；（3）西門子數(shù)控系統(tǒng)基于PLC的熱變形誤差補償功能。5.數(shù)控機床的幾何誤差來源有哪些？參考答案：數(shù)控機床的幾何誤差來源有四類：（1）導(dǎo)向機構(gòu)（導(dǎo)軌）的幾何誤差，導(dǎo)軌的制造精度和配合間隙，導(dǎo)致被其約束的運動部件產(chǎn)生幾何誤差；（2）部件的運動誤差，如絲杠的螺距誤差、傳動機構(gòu)的反向間隙等，導(dǎo)致運動部件產(chǎn)生位置誤差和定位誤差；（3）結(jié)構(gòu)件的連接誤差，如立柱在滑座上的固定形式、螺栓分布等，影響結(jié)構(gòu)件之間的垂直度誤差；（4）加工空間誤差，刀具中心點的實際空間位置與理論位置的差異，即工件的加工誤差。6.數(shù)控機床的幾何誤差的補償方式有哪些？參考答案：幾何誤差補償分為實時補償和非實時補償兩種方式。7.舉例說明高性能數(shù)控系統(tǒng)的幾何誤差補償功能。參考答案：高性能數(shù)控系統(tǒng)的幾何誤差補償功能有：（1）西門子840D系統(tǒng)幾何誤差補償－VCS；（2）發(fā)那科的三維誤差補償和三維機床位置補償；（3）大隈OKUMA的幾何誤差測量與補償功能。8.簡述數(shù)控機床的力誤差補償方法。參考答案：利用數(shù)控系統(tǒng)中存儲的各軸的負載狀態(tài)信息，在無需添加額外測量裝置的情況下，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)獲取各軸的負載信息。根據(jù)對主軸負載信息的分析，將進給倍率的調(diào)節(jié)控制信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PMC端，實現(xiàn)對進給速度的調(diào)節(jié)。結(jié)合FANUC二次開發(fā)工具FOCAS程序庫，通過以太網(wǎng)訪問數(shù)控系統(tǒng)，獲得各軸相應(yīng)的負載信息，不用添加傳感器等設(shè)備，更加方便、快捷、有效。9.簡述數(shù)控機床的振動測試方法。參考答案：數(shù)控機床的振動測試方法：首先需要采取一定的方法對機床施加動態(tài)變化的力進行激勵，使機床產(chǎn)生振動。首選的激振點是刀具中心點，以模擬切削過程。激振的方法可以使用力錘敲擊，也可以采用電動、電磁、電液和壓電晶體等激振器加以激勵。與此同時，需要借助測力元件（應(yīng)變片或壓電晶體等）將激振力的大小和變化轉(zhuǎn)換成電信號，作為多通道數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的輸入。機床部件在激振力的作用下，將產(chǎn)生一定響應(yīng)（微小的位移和相位變化）。利用電容或電感拾振器、加速度計等將此位移和相位變化轉(zhuǎn)換成電信號，輸入數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)中，經(jīng)過信號放大和A/D轉(zhuǎn)換以及借助快速傅里葉函數(shù)變換等分析軟件獲得機床動態(tài)性能的頻率響應(yīng)函數(shù)、相位特性、相干性和相幅特性。10.數(shù)控機床主軸振動的形成原因有哪些？參考答案：數(shù)控機床配套使用的高速電主軸發(fā)生振動的原因有很多，主要有三類原因：（1)電主軸的共振；（2）電主軸的電磁振蕩；（3）電主軸的機械振動。11.簡述數(shù)控機床常用的主軸振動抑制措施。參考答案：數(shù)控機床常用的主軸振動抑制措施：（1）變速切削技術(shù)；（2）主軸軸承預(yù)緊力控制；（3）主軸系統(tǒng)自平衡控制。12.數(shù)控機床進給軸振動的形成原因有哪些？參考答案：導(dǎo)致數(shù)控機床進給軸產(chǎn)生振動的原因有很多，大致可分為四類：（1）機械傳動方面的故障；（2）數(shù)控機床電氣元件的故障；（3）數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)；（4）機床共振。13.簡述數(shù)控機床常用的進給軸振動抑制措施。參考答案：數(shù)控機床常用的進給軸振動抑制措施有：（1）在機械傳動方面，可通過改善機械傳動部件結(jié)構(gòu)進行抑制；（2）在電氣元件方面，可通過選用新型直線電機、采用電氣電柜的電磁屏蔽等措施來避免對進給軸運動產(chǎn)生影響；（3）在伺服系統(tǒng)參數(shù)方面，可對伺服控制系統(tǒng)進行伺服優(yōu)化，或者通過控制系統(tǒng)校正，抑制進給軸的振動。14.簡述刀具切削振顫的兩種控制方法（被動控制和主動控制）。參考答案：被動控制具體實施方法有：（1）刀具振動控制；（2）工件振動控制；（3）調(diào)整工藝參數(shù)。主動控制可以在機床系統(tǒng)的固有頻率處增加額外的阻尼，增大整體剛度和阻尼，從而使整個系統(tǒng)穩(wěn)定。15.數(shù)控機床內(nèi)部感知數(shù)據(jù)有哪些？參考答案：數(shù)控機床內(nèi)部感知數(shù)據(jù)包括：零件加工的插補實時數(shù)據(jù)（插補位置、跟隨誤差等）、伺服和電機反饋的內(nèi)部電控數(shù)據(jù)，以及從G代碼中提取的加工工藝數(shù)據(jù)（如切寬、切深、材料去除率等）。16.數(shù)控機床外部數(shù)據(jù)的感知手段有哪些？參考答案：傳感器可將從數(shù)控機床獲取的變量轉(zhuǎn)換為可測量的信號，并提供給測控系統(tǒng)，是獲取數(shù)控機床外部數(shù)據(jù)的有效手段，主要有：（1）溫度傳感器；（2）振動傳感器；（3）聲發(fā)射傳威器；（4）RFID傳感器；（5）條碼/二維碼傳感器。17.數(shù)控機床主要的數(shù)據(jù)傳輸方式有哪些？參考答案：數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)從感知到應(yīng)用的必需環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)為以通信技術(shù)為主的各種網(wǎng)絡(luò)，依賴于物理設(shè)備的硬件互聯(lián)和通信網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議互通，主要有：（1）數(shù)控機床的RS-232/422/485互聯(lián)；（2）數(shù)控機床的USB互聯(lián)；（3）數(shù)控機床的RJ-45互聯(lián)；（4）窄帶物聯(lián)網(wǎng)；（5）5G移動網(wǎng)絡(luò)。18.簡述數(shù)控機床的大數(shù)據(jù)處理方式。參考答案：數(shù)控機床大數(shù)據(jù)的處理方式一般有兩種：云端數(shù)據(jù)處理和邊緣數(shù)據(jù)處理。云端數(shù)據(jù)處理是指各種底層設(shè)備（如數(shù)控機床、機器人、AGV小車等）通過網(wǎng)絡(luò)連接將數(shù)據(jù)上傳至云端，并在云端對數(shù)據(jù)進行存儲和分析；邊緣數(shù)據(jù)處理是指各種底層設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接直接把數(shù)據(jù)存儲于邊緣端，以低延遲的方式對數(shù)據(jù)進行就近處理，從而及時向控制設(shè)備反饋處理結(jié)果。19.常用的數(shù)控系統(tǒng)互聯(lián)通訊協(xié)議有哪些？參考答案：數(shù)控機床互聯(lián)通訊協(xié)議可分為三個層次：感知層、通信層、語義層。感知層互聯(lián)通訊協(xié)議解決的是數(shù)控系統(tǒng)對以傳感器件為代表的各類數(shù)據(jù)的采集與管理，主要以各類現(xiàn)場總線協(xié)議為主，常見的現(xiàn)場總線協(xié)議包括Profibus、EtherCAT、TwinCAT、CANope、ControlNet、Ethernet、PROFINET、Modbus、RS232/RS485、CC-Link等40余種。通信層互聯(lián)通訊協(xié)議負責(zé)實現(xiàn)從數(shù)控系統(tǒng)到應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸主要以各類以太網(wǎng)協(xié)議為主，常用的以太網(wǎng)協(xié)議包括CoAP（ConstrainedApplicationProtocol）、MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）、DDS（DataDistributionServiceforReal-TimeSystems）、AMQP（AdvancedMessageQueuingProtocol）、OPC、UA等。語義層互聯(lián)通訊協(xié)議具備面向應(yīng)用集成的對機床模型含義的數(shù)據(jù)解釋能力，主要指包含模型設(shè)計和數(shù)據(jù)字典的協(xié)議。當(dāng)前，常用的語義層協(xié)議包MTConnect、umati以及NC-Link等。20.簡述NC-Link協(xié)議的特點。參考答案：主要具備以下特點：（1）獨特的數(shù)控裝備信息模型；（2）支持自定義的組合數(shù)據(jù)；（3）輕量級數(shù)據(jù)交換格式；（4）對異構(gòu)設(shè)備或平臺高度兼容；（5）獨特的安全性設(shè)計。21.簡要說明NC-Link協(xié)議的體系架構(gòu)。參考答案：NC-Link標準的體系結(jié)構(gòu)包括：設(shè)備層、NC-Link層、應(yīng)用層。22.NC-Link協(xié)議的接口交互流程是怎樣的？參考答案：NC-Link協(xié)議的接口交互流程：①從適配器到應(yīng)用系統(tǒng)的模型文件交互流程：適配器向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布設(shè)備注冊指令，完成設(shè)備向代理器的注冊→適配器向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布設(shè)備當(dāng)前模型版本號，應(yīng)用系統(tǒng)判斷設(shè)備當(dāng)前模型版本號與歷史版本號（若存在）是否一致→若版本號不一致（或不存在），應(yīng)用系統(tǒng)向適配器請求訂閱當(dāng)前模型文件→適配器向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布設(shè)備當(dāng)前模型文件→應(yīng)用系統(tǒng)接收設(shè)備當(dāng)前模型文件并解析。②從適配器到應(yīng)用系統(tǒng)的采樣數(shù)據(jù)交互流程：應(yīng)用系統(tǒng)向適配器訂閱采樣數(shù)據(jù)→適配器定時向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布采樣數(shù)據(jù)→應(yīng)用系統(tǒng)接收到采樣數(shù)據(jù)，必要時根據(jù)設(shè)備當(dāng)前模型文件的解析結(jié)果解析采樣數(shù)據(jù)。③從適配器到應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢流程：應(yīng)用系統(tǒng)向適配器訂閱指定數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)→應(yīng)用系統(tǒng)向適配器發(fā)布數(shù)據(jù)查詢指令→適配器向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)查詢結(jié)果→應(yīng)用系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)查詢結(jié)果。④應(yīng)用系統(tǒng)向適配器設(shè)置模型：應(yīng)用系統(tǒng)向適配器發(fā)布模型文件→適配器接收到模型文件→應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)模型設(shè)置響應(yīng)判斷是否設(shè)置成功。⑤應(yīng)用系統(tǒng)向適配器設(shè)置數(shù)據(jù)：應(yīng)用系統(tǒng)向適配器發(fā)布數(shù)據(jù)設(shè)置指令→適配器接收到數(shù)據(jù)設(shè)置信息，向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)設(shè)置響應(yīng)→應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)置響應(yīng)判斷是否設(shè)置成功。第5章思考題簡述機械加工精度的主要內(nèi)容。參考答案：加工精度主要包括三方面內(nèi)容：（1）尺寸精度；（2）形狀精度；（3）位置精度。機械加工表面質(zhì)量包括哪些內(nèi)容？參考答案：機械加工表面質(zhì)量的含義有兩方面的內(nèi)容：一方面是表面的幾何特性，另一方面是表面層的物理力學(xué)性能。面的幾何特性主要有：（1）表面粗糙度；（2）表面波度；（3）表面紋理方向；（4）傷痕。表面層的物理力學(xué)性能主要有：（1）加工表面的冷作硬化；（2）表面層金相組織變化；（3）表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力或造成原有殘余應(yīng)力的變化。提高機械加工表面質(zhì)量的工藝措施有哪些？參考答案：提高機械加工表面質(zhì)量的工藝措施：（1）選擇合理的切削用量；（2）選擇適當(dāng)?shù)牡毒邘缀螀?shù)；（3）改善工件材料的性能；（4）選擇合適的切削液；（5）選擇合理的刀具材料；（6）防止或減小工藝系統(tǒng)的振動。簡述數(shù)控加工工藝分析的主要內(nèi)容。參考答案：數(shù)控加工工藝分析的主要內(nèi)容有：（1）數(shù)控加工的零件圖分析；（2）數(shù)控加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。什么是定位基準？簡述粗基準、精基準的選擇原則。參考答案：定位基準屬于工藝基準，是指工件在機床上或夾具中占據(jù)正確位置所依據(jù)的基準。精基準的選擇：（1）基準重合原則；（2）基準統(tǒng)一原則；（3）自為基準原則；（4）互為基準反復(fù)加工原則；（5）便于裝夾原則。粗基準的選擇原則：（1）重要表面原則；（2）相互位置要求原則；（3）加工余量合理分配原則；（4）不重復(fù)使用原則；（5）便于裝夾原則。如何安排數(shù)控加工的切削加工順序、熱處理工序和輔助工序？參考答案：切削加工順序的安排原則：（1）先粗后精原則；（2）基面先行原則；（3）先主后次原則；（4）先面后孔原則。熱處理工序的安排：（1）預(yù)備熱處理，常用的方法有退火、正火、時效和調(diào)質(zhì)等；（2）最終熱處理，常用的方法有表面淬火、滲碳、滲氮。輔助工序的安排：輔助工序的種類較多，如檢驗、去毛刺、倒棱、去磁、清洗、平衡、涂防銹漆和包裝等。輔助工序也是保證產(chǎn)品質(zhì)量所必要的工序，對輔助工序的安排應(yīng)給予充分重視。檢驗工序是主要的輔助工序，在每道工序進行中、粗加工之后精加工之前、重要工序之后、全部加工完畢進庫之前，一般要安排檢驗工序。確定加工余量的方法有哪些？參考答案：確定加工余量的方法通常有以下三種：（1）查表修正法；（2）經(jīng)驗估計法；（3）分析計算法。簡述切削用量的選擇原則。參考答案：選擇切削用量的基本原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。簡述工件定位的基本原理。參考答案：一個在空間處于自由狀態(tài)的工件有六個自由度，要完全確定工件的位置（定位），就需要按一定的要求合理布置六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度，這就是工件定位的“六點定位原理”。工件加工定位的主要形式有哪些？參考答案：工件加工定位的主要形式有：（1）工件以平面定位；（2）工件以圓孔定位；（3）工件以外圓柱面定位；（4）工件以一面兩孔定位。簡述夾具的基本組成。參考答案：夾具的基本組成：（1）定位裝置；（2）夾緊裝置；（3）夾具體；（4）其他元件及裝置。常用的數(shù)控車床夾具有哪些？參考答案：常用的數(shù)控車床夾具有：（1）四爪卡盤；（2）三爪卡盤；（3）兩頂尖間裝夾工件；（4）一夾一頂裝夾工件；（5）軟爪；（6）自動卡盤；（7）彈簧夾頭；（8）中心架；（9）跟刀架。常用的數(shù)控銑床與加工中心夾具有哪些？參考答案：常用的數(shù)控銑床與加工中心夾具有：（1）通用夾具；（2）專用夾具；（3）組合夾具；（4）成組夾具；（5）氣動或液壓夾具；（6）真空夾具。簡述數(shù)控加工常用刀具材料及性能。參考答案：（1）高速鋼，高速鋼的強度高、韌度好、性能比較穩(wěn)定、工藝性好；（2）硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金具有高速鋼的韌性，高切削速度下的耐磨性與紅硬性，特別是涂層技術(shù)的應(yīng)用，使涂層硬質(zhì)合金成為機夾刀片的首選；（3）陶瓷，陶瓷刀具材料具有高硬度、高耐磨性、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和低摩擦系數(shù)，尤其是其優(yōu)良的紅硬性（在790°C高溫下，仍保持較高硬度），適用于高速切削和高速重切削，但其缺點是抗彎強度和沖擊韌性較差；（4）立方氮化硼，立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，是高硬度、高耐磨性和高熱硬性的刀具材料；（5）人造金剛石，人造金剛石是目前最硬的刀具材料，耐磨性很高。典型的孔加工刀具有哪些？參考答案：典型孔加工刀具有：（1）鉆孔加工；（2）擴孔加工；（3）鏜孔加工；（4）鉸孔加工。簡述曲面加工工藝優(yōu)化方法。參考答案：曲面加工工藝優(yōu)化方法主要包括：（1）曲面加工軌跡平滑方法；（2）曲面加工速度優(yōu)化方法；（3）高性能數(shù)控系統(tǒng)曲面加工優(yōu)化功能。舉例說明高性能數(shù)控系統(tǒng)的曲面加工優(yōu)化功能。參考答案：高性能數(shù)控系統(tǒng)曲面加工優(yōu)化功能：（1）西門子曲面加工優(yōu)化功能；（2）FANUC曲面加工優(yōu)化功能；（3）海德漢曲面加工優(yōu)化功能；（4）華中8型曲面加工優(yōu)化功能。第6章思考題1.簡述數(shù)控機床加工程序編制的一般步驟。參考答案：數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程，編程的一般步驟包括：分析零件圖紙首先要分析零件圖紙，根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸、精度、毛坯形狀和熱處理要求等確定加工方案，選擇合適的數(shù)控機床。工藝處理工藝處理涉及問題較多，包括確定加工方案、選擇刀具和夾具、確定加工路線、確定切削用量等。數(shù)學(xué)處理工藝處理工作完成后，根據(jù)零件的幾何尺寸和加工路線，計算數(shù)控機床所需的輸入數(shù)據(jù)。編寫零件加工程序單完成工藝處理和數(shù)值計算工作后，編程人員根據(jù)所使用數(shù)控系統(tǒng)的指令、程序段格式，逐段編寫零件加工程序。程序輸入及校驗程序編好后，通過U盤或網(wǎng)絡(luò)傳輸，輸入數(shù)控機床。編寫好的程序需要經(jīng)過校驗后，才可用于正式加工。2.簡述基于CAD/CAM進行數(shù)控自動編程的基本步驟。參考答案：應(yīng)用CAD/CAM軟件已經(jīng)成為自動編程的主要手段，其基本步驟包括：幾何造型利用CAD/CAM系統(tǒng)的幾何建模功能，將零件被加工部位的幾何圖形準確地繪制在計算機屏幕上，同時在計算機內(nèi)自動形成零件圖形的數(shù)據(jù)文件。加工工藝分析這是自動編程的基礎(chǔ)。通過分析零件的加工部位，確定裝夾位置、工件坐標系、刀具類型及其幾何參數(shù)、加工路線及切削工藝參數(shù)等。刀具軌跡生成刀具軌跡的生成是基于屏幕圖形以人機交互方式進行的。用戶根據(jù)屏幕提示通過光標選擇相應(yīng)的圖形目標，確定待加工的零件表面及限制邊界，輸入切削加工的對刀點，選擇切入方式和走刀方式。軟件系統(tǒng)將自動地從圖形文件中提取所需的幾何信息，進行分析判斷，計算節(jié)點數(shù)據(jù)，生成走刀路線，并將其轉(zhuǎn)換為刀具位置數(shù)據(jù)，存入指定的刀位文件。刀位驗證及刀具軌跡的編輯對所生成的刀位文件進行加工過程仿真，驗證走刀路線是否正確合理，是否有碰撞干涉或過切現(xiàn)象，對已生成的刀具軌跡進行編輯修改、優(yōu)化處理，以得到正確的走刀軌跡。后置處理后置處理的作用是形成具體機床的數(shù)控加工文件。由于各機床所使用的數(shù)控系統(tǒng)不同，其數(shù)控代碼及其格式不盡相同，為此需要通過后置處理，將刀位文件轉(zhuǎn)換成具體數(shù)控機床所需的加工程序。數(shù)控程序的輸出生成的數(shù)控加工程序可以通過計算機的各種外部設(shè)備輸出，若數(shù)控機床附有標準的DNC接口，還可由計算機將加工程序直接輸送給機床控制系統(tǒng)。3.簡述數(shù)控機床坐標系的判定方法。參考答案：在確定機床坐標軸時，一般先確定Z軸，然后確定X軸和Y軸，最后確定其它軸。機床運動的正方向，是指增大工件和刀具之間距離的方向。Z軸：Z坐標的運動是由傳遞切削力的主軸決定的，規(guī)定與機床主軸軸線平行的坐標軸為Z軸。刀具遠離工件的方向為Z軸的正向，如果機床上有多個主軸，則選一個垂直于工件裝夾平面的主軸為Z軸。X軸：X軸與Z軸垂直，并位于水平面內(nèi)，一般與工件的裝夾平面平行。確定X軸的正方向時，分兩種情況：①如果工件做旋轉(zhuǎn)運動，則刀具離開工件的方向為X坐標的正方向。②如果刀具做旋轉(zhuǎn)運動，則分為兩種情況：Z坐標水平時，沿刀具主軸向工件看時，+X方向指向右方；Z坐標垂直時，觀察者面對刀具主軸向立柱看時，+X指向右方。Y軸：在確定X、Z軸后，根據(jù)X和Z坐標的正方向，按照右手直角笛卡兒坐標系來確定Y坐標的正方向?；剞D(zhuǎn)軸：圍繞坐標軸X、Y、Z旋轉(zhuǎn)的運動，分別用A、B、C表示。它們的正方向用右手螺旋法則判定。附加軸：如果在X、Y、Z主要坐標軸以外，還有平行于它們的坐標軸，則用附加坐標軸U、V、W分別表示平行于X、Y、Z三個坐標軸的第二組直線運動；如還有平行于X、Y、Z軸的第三組直線運動，則附加坐標軸可分別指定為P、Q及R軸。如果在第一組回轉(zhuǎn)運動A、B、C之外還有平行或不平行A、B、C的第二組回轉(zhuǎn)運動，可分別指定為D、E及F。4.G指令和M指令的基本功能是什么？參考答案：G指令又稱為準備功能字，是用于建立機床或控制系統(tǒng)工作方式的一種指令，如直線插補、圓弧插補、刀具補償、建立坐標系等等。M指令又稱為輔助功能字，用來指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、冷卻液的開關(guān)、工件或刀具的夾緊或松開、刀具的更換等輔助動作及其狀態(tài)。5.刀具補償?shù)囊饬x是什么？參考答案：刀具補償?shù)囊饬x是，在編程時可以不必考慮刀具幾何尺寸，只需根據(jù)零件圖樣編程即可。刀具補償包括刀具偏置(幾何)補償、刀具磨耗補償和刀尖半徑補償。由于刀具的幾何形狀和安裝位置不同產(chǎn)生的刀具補償稱為刀具偏置補償；由刀尖磨損產(chǎn)生的刀具補償稱為刀具磨耗補償；由于車刀刀尖半徑的存在而產(chǎn)生的刀具補償稱為刀尖半徑補償。6.簡述ShopTurn的編程步驟。參考答案：ShopTurn編程步驟主要包括：程序創(chuàng)建，完成程序開始部分信息填寫；調(diào)入刀具；輸入移動路徑；創(chuàng)建各個加工步驟的輪廓。7.簡述ShopMill的編程步驟。ShopMill編程步驟主要包括：創(chuàng)建新程序并定義毛坯；編寫程序段，即在各程序段中定義加工操作、進給率和位置；編寫刀具、偏置值和主軸速度。8.完成如圖6-73所示零件的粗加工循環(huán)。圖6-73參考程序如下：O6073；N5G50X100.0Z100.0；N10M03S640T0101；N15G00X105.0Z2.0；N20G71U5.0R1.0；N25G71P30Q65U2.0W1.0F0.3；N30G00X35.0；N35G01Z-30.0；N40X55.0Z-50.0；N45Z-65.0；N50G02X85.0Z-80.0R15.0；N55G01X100.0Z-100.0；N60Z-120.0；N65X110.0；N70G00X100.0Z100.0T0100M05；N75M30；9.圖6-74所示零件的毛坯為φ80mm×150mm，試編寫其粗、精加工程序。圖6-74參考程序如下：（以工件右端面中心點為工件坐標系原點）O6074；T0101；M03S800；G00X85.0Z2.0；G71U1.0R1.0；G71P10Q20U0.5W0.1F100.0；N10G00G42X0.0；G01Z0.0F60.0；G50S2000.0；G96S100.0；G03X20.0Z-10.0R10.0；G01W-20.0；G03X60.0W-35.0R40.0；G01W-20.0；X80.0W-10.0；G97S1200.0；N20W-30.0；G00X100.0Z100.0；T0202；G00X85.0Z2.0；G70P10Q20；G00G40X100.0；Z100.0；M30；10.編寫如圖6-75所示零件的車削加工程序。加工內(nèi)容包括粗精車端面、倒角、外圓、錐角、圓角、退刀槽和螺紋加工等。毛坯為ф85mm×300mm棒料，精加工余量為0.2mm。圖6-75本題分析：本零件加工選用4把刀，分別為：1號刀——外圓車刀；2號刀——切槽刀；3號刀——螺紋車刀；4號刀——切斷刀切削用量如下表素切削用量背吃刀量mm進給速度Fmm/min主軸轉(zhuǎn)速Sr/min工件端面0.580800外圓表面粗加工2100800外圓表明精加工0.5601200螺紋退刀槽加工——30800螺紋加工背吃刀量遞減1.25mm/r800工件切斷——30800參考程序如下：O6075；T0101；//外圓表面加工M03S800；G00X90.0Z2.0；G71U2.0R0.5；G71P10Q20U0.4W0.2F100.0；N10G00G42X42.0；G01X48.0Z-1.0F60.0S1200；Z-30.0；X50.0；W-20.0；X60.0W-30.0；X65.0；W-20.0；G02X75.0W-5.0R5.0；G01X85.0；N20W-30.0；G70P10Q20；G00G40X100.0Z100.0；T0202；//切槽M03S800.0；G00X60.0Z-30.0；G01X45.0F30.0；G04X4.0；G01X60.0；G00X100.0Z100.0；T0303；//螺紋加工M03S1000.0；G00X52.0Z3.0；G92X47.1Z-28.0F2.0；X46.5；X45.9；X45.5；X45.4；G00X100.0Z100.0；T0404；//切斷M03S800.0；G00X90.0Z-133.0；G01X0.2F30.0；X90.0；G00X100.0Z100.0；M30；11.編制圖6-76、圖6-77所示零件的加工程序，零件材料為中碳鋼。圖6-77圖6-76圖6-76參考程序如下：O6076；T0101；M03S400；G00X20.0Z5.0；G71U1.5R1.0；G71P10Q20U-0.4W0.1F100；N10G00G41X90.0；G01Z0.0F60.0；X60.0Z-12.0；W-10.0；G02X35.0W-10.0R10.0；G01W-5.0；X25.0；N20Z-50.0；M03S1000；G70P10Q20；G00G40Z100.0；X100.0；M30；圖6-77參考程序如下：本例零件加工順序為：車端面——粗車外圓——鉆中心孔——粗車內(nèi)輪廓，留0.5mm精加工余量——精車內(nèi)輪廓至圖紙尺寸——內(nèi)溝槽加工——精車外圓至圖紙尺寸——工件切斷刀具選擇：T1——外圓車刀；T2——內(nèi)孔車刀；T3——內(nèi)切槽刀；T4——切斷刀；T5——中心鉆；T6——鉆頭；切削用量見下表：素切削用量背吃刀量mm進給速度Fmm/min主軸轉(zhuǎn)速Sr/min工件端面0.580800外圓表面粗加工1.580800外圓表面精加工0.5601200內(nèi)輪廓粗加工150800內(nèi)輪廓精加工0.5301200內(nèi)溝槽加工——30800工件切斷——30800零件程序：O6077；T0101；//外圓及端面粗加工M03S800；G00X70.0Z2.0；G94X-1.0Z0.0F80.0；G71U1.5R0.5；G71P10Q20U0.4W0.1F80.0；N10G00G42X65.0S1200；G01Z-28.0F60；X45.0；N20Z-48.0；G00X100.0Z100.0；M00；//程序暫停，手工鉆孔（中心鉆定位；鉆φ24mm孔，孔深48mm）T0202；//內(nèi)輪廓加工G00X22.0Z1.0；G71U1.0R0.5；G71P30Q40U-0.5W0.1F50.0；N30G00G41X52.0；G01Z-20.0F30.0S1200；X40.0;X30.0W-5.0;Z-48.0;N40X22.0；G70P30Q40；G00G40Z100.0；X100.0；T0303；//內(nèi)溝槽加工G00X40.0Z2.0S800；G01Z-6.0F30.0；X56.0;X40.0;Z-7.0;X56.0;X40.0;Z-6.0F30.0S1200;X56.0;X40.0;Z-7.0;X56.0;X40.0;G00Z100.0；X100.0；T0101；//外圓精加工G00X70.0Z2.0；G70P10Q20；G00G40Z100.0；X100.0；T0404；//工件切斷M03S800.0；G00X70.0Z-47.0；G01X24.0F30.0；G00X100.0；Z100.0；M30；12.圖6-78所示零件毛坯尺寸為102mm×102mm×20mm，材料為45鋼，完成該零件編程。圖6-78圖6-78參考程序如下：本例零件主要加工內(nèi)容及切削參數(shù)如下表加工內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給速度(mm/min)切削深度(mm)銑上表面立銑刀4002000.5粗銑100mm×100mm×10mm矩形立銑刀50020010mm/刀精銑100mm×100mm×10mm矩形立銑刀80010010mm/刀粗銑六方立銑刀5002002mm/刀精銑六方立銑刀8001000.5mm/刀粗銑腰形槽立銑刀5002002mm/刀精銑腰形槽立銑刀8001000.5mm/刀本例工件坐標系原點設(shè)在工件上表面中心。銑削上表面和100mm×100mm×10mm矩形的程序略，銑六方和腰形槽各編一個子程序。銑削六方和腰形槽程序如下：主程序O6078；G54M03S800；M08；G00G41X70Y-40D1；左刀補，D1=23mmG01Z-5F15；M98P0002；第一次粗銑六方G00G41X70Y-40D2；左刀補，D2=8.5mmG01Z-5F15；M98P0002；第二次粗銑六方G00G41X70Y-40D3；左刀補，D3=8mmG01Z-5F15；M98P0002；精銑六方G00Z5；G41X25Y-12D2；左刀補，D2=8.5mmG01X23Z-4F15；下刀深度4mmM98P0003；第一次粗銑腰形槽G00Z5；G41X25Y12D2；左刀補，D2=8.5mmG01X23Z-8F15;M98P0003;第二次粗銑腰形槽G00Z5；G41X25Y12D3；左刀補，D3=8mmG01X23Z-8F15；M98P0003；精銑腰形槽G01Z5；G00Z50M09；M30；子程序（加工六方）O0002；G01X-23.095Y-40F100；X-46.189Y0；X-23.089Y40；X23.095Y40；X46.189Y0；X23.095Y-40；X-70Y-40；Z10；G00G40X0Y0；M99；子程序（加工腰型槽）O0003；G03X35Y0R12；X19Y16R16；G01X-19Y16；G03X-19Y-16I0J-16；G01X19Y-16；G03X35Y0R16；X23Y12R12；G01Z10；G00G40X0Y0；M99；13.編寫圖6-79～圖6-82所示零件的加工程序，零件材料為中碳鋼。圖6-79本零件使用刀具及切削用量如下表刀具號加工內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速r/min進給量mm/minT01（面銑刀φ60）銑平面400200T02（立銑刀φ16）銑輪廓、銑圓孔60080T03（鍵槽銑刀φ12）銑矩形槽500100T04（鉆頭）鉆孔500100O6079；T01M06；G54G90G00X0Y20；M03S400；G43Z10H01；G01Z-1F200；X100；Y40；X0；Y60；X100；Y80；X0；G00Z100G49；G91G28Z0；T02M06；M03S600；G00G41X0Y-10D02；G43Z10H02；G01Z-8F200；M98P1000；調(diào)用銑外形子程序G00X0Y-10；G01Z-15F200；M98P1000；調(diào)用銑外形子程序X-10G40；G00Z100G49；G91G28Z0；T03M06；M03S500；G00X-16Y-16；G43Z10H03；G01Z-5F100；X24；Y26；X16；Y44；G00Z100G49；G91G28Z0；T04M06；M03S500；G00G43Z100H04；G82G99X50Y60Z-2R3P1000F100；G73X80Y40Z-8R3Q1F100；X60Y30；G98X80Y20；G80；G91G49G28Z0；T02M06；M03S600；G00X57Y60；G43Z10H02；G01Z-2F80；G03I-7J0；G00Z100G49；X0Y0；M30；O1000；銑外形子程序G01Y60F80；X30；G02X70Y60R20；G01X100；Y20；G02X80Y0R20；G01X12；X-3Y25；M99；圖6-80本例零件采用T01—φ40面銑刀銑上表面，T02—φ20立銑刀銑四側(cè)面和A、B面，T03—φ6鉆頭鉆6個小孔，T04—φ14鉆頭鉆中間2個大孔。參考程序如下：O6080；T01M06；G54G90G00X0Y0；M03S300；G43Z20H01；X60Y15；毛坯右側(cè)外部G01Z15F100；X-60；Y-15；X60；G00Z100G49；G91G28Z0；T02M06；M03S200；G00X60Y25；Z-12G43H02；G01G42X36D02F80；X-36；Y-25；X36；Y30；G00Y40G40；Z0；G01Y-40F80；X21；Y40；X-21；Y-40；X-36；Y40；G00Z100G49；G91G28Z0；T03M06；M03S600；G00Z100G43H03；G73G99X-18Y40Z-36R-12Q1F100；Y25；Y10；X18；Y25；G98Y40；G80；G91G28G49Z0；T04M06；M03S600；G00Z100G43H04；G73G99X0Y33Z-36R3Q1F100；G98Y17；G80；G91G28G49Z0；G00X0Y0；M30；圖6-81參考程序如下：O6081；T01M06；//銑輪廓G54G90G00X0Y90；M03S800；G43Z20H01；G01Y75G41D01F100；Z-6F80；X55F100；X70Y70；G03X80Y60R10；G01X107；G02Y35R10；G01X66；G03X58Y27R8；G01X66Y10.58；G0218Y75R-40；G01Y90G40；G00Z100G49；G91G28Z0；T02M06；//加工槽M03S500；G00X105Y10；G43Z10H02；G01Z-11F100；X99.12Y22.74；G00Z10；X80Y10；G01Z-11F100；X74.12Y22.74；G00Z10；X26Y26；G01Z-7.5F100；X44；Y64；X26；Y26；G00Z10；Y45；G01Z-2；X0；G00Z10；G91G28Z0G49；T03M06；//鉆孔M03S1000；G00G43Z100H03；G81X35Y45Z-16R-4.5F80；X100Y72.5Z-16R-3；G80；G91G28Z0G49；T04M06；//擴孔M03S400；G00G43Z100H04；G81X100Y72.5Z-16R-3F60；G80；G91G28Z0G49；T01M06；//銑孔M03S800；G00X100Y72.5；G43Z20H01；G01Z-16F80；X110G41D01；G03I-10J0；G01X100G40；Z10；G91G28Z0G49；T05M06；//螺紋加工，螺距1.25M03S100；G00G43Z100H05；G84X35Y45Z-16R-4.5F125；G91G28Z0G49；X0Y0；M30；圖6-82圖6-82所示零件加工所用刀具及切削用量如下表：刀具號刀具類型加工內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/minT01A2中心鉆定位孔1800120T02φ10.3麻花鉆鉆孔80080T03M12絲錐攻螺紋30030T04φ35麻花鉆鉆孔30030T05鏜刀鏜孔30020圖6-82參考程序如下：O6082；T01M06；//鉆中心孔G54G90G00X0Y0；M03S1800；G43Z30H01；G99G81X0Y0Z-2R5F120；X35Y0；X0Y35；X-35Y0；G98X0Y-35；G80；G00Z30；G91G28Z0G49；T02M06；//麻花鉆鉆孔M03S800；G00G43Z30H02；G99G81X35Y0Z-25R5F80；X0Y35；X-35Y0；G98X0Y-35；G80；G00Z30；G91G28Z0G49；T03M06；//M12絲錐M03S300；G00G43Z30H03；G99G84X35Y0Z-25R5F30；X0Y35；X-35Y0；G98X0Y-35；G80；G00Z30；G91G28Z0G49；T04M06；//φ35麻花鉆M03S300；G00G43Z30H04；G98G73X0Y0Z-25Q5R5F30；G80；G00Z30；G91G28Z0G49；T05M06；//φ40鏜刀M03S300；G00G43Z30H05；G98G85X0Y0Z-25R5F20；G80；G00Z30；G91G28Z0G49；G00X0Y0；M30；第7章思考題1.簡要說明加工過程的監(jiān)測內(nèi)容。參考答案：根據(jù)采用的傳感器、控制方法和控制目標的不同，加工過程監(jiān)控主要集中在以下方面：通過對刀具磨損的研究，實現(xiàn)加工狀態(tài)監(jiān)控；通過測力儀或測量電機電流等方式間接獲得切削力情況，對加工過程狀態(tài)進行改進；對CAM領(lǐng)域的參數(shù)進行離線優(yōu)化。2.加工過程監(jiān)測的意義是什么？參考答案：加工過程并非一直處于理想狀態(tài)，而是伴隨著材料的去除出現(xiàn)多種復(fù)雜的物理現(xiàn)象，如加工幾何誤差、熱變形、彈性變形及系統(tǒng)振動等，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足要求。因此對加工過程參數(shù)實施監(jiān)測并通過主被動控制的方法對影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素進行干預(yù)，是智能制造的廣泛做法。加工過程監(jiān)測可實現(xiàn)加工過程的仿真與優(yōu)化，通過對加工過程模型的仿真，進行參數(shù)的預(yù)測和優(yōu)化選取，進而生成優(yōu)化的加工過程控制指令。加工過程監(jiān)測還可實現(xiàn)過程監(jiān)控與誤差補償，通過對加工過程中的振動、切削溫度、刀具磨損、加工變形以及設(shè)備的運行狀態(tài)與健康狀況進行監(jiān)測，根據(jù)預(yù)先建立的系統(tǒng)控制模型，實時調(diào)整加工參數(shù)，并對加工過程中產(chǎn)生的誤差進行實時補償。3.傳感器的功能有哪些？參考答案：傳感器位于被測對象之中，是監(jiān)測系統(tǒng)的前端，為系統(tǒng)提供處理和控制所需的原始信息。某個具體過程、物態(tài)的動態(tài)監(jiān)測或控制能否實現(xiàn)，歸根結(jié)底為能否找到一些恰當(dāng)?shù)膫鞲衅骺烧鎸嵉?、迅速地、全面地反映該物態(tài)或過程的特征，并將其變換成便于識別、傳輸、接收、處理和控制的信號。傳感器在監(jiān)測系統(tǒng)中是聯(lián)系非電子部件與電子部件的橋梁，是實現(xiàn)制造過程監(jiān)測、診斷與控制的重要環(huán)節(jié)。4.傳感器按照輸出電信號形式分為幾類？參考答案：傳感器按照輸出電信號形式分為三類。1）開關(guān)式傳感器開關(guān)式傳感器工作特性為：當(dāng)輸入物理量高于某一閾值時，傳感器處于接通狀態(tài)，以低電平（或高電平）輸出；當(dāng)輸入物理量低于某一閾值時，傳感器工作在另一種開斷狀態(tài)，輸出高電平（或低電平）。例如限位開關(guān)傳感器，輸出是以高、低電平形式變化。2）數(shù)字式傳感器數(shù)字式傳感器共同的特點是精度較高且便于與微機接口。這類傳感器可分為直接數(shù)字傳感器、頻率式傳感器和脈沖傳感器。直接數(shù)字傳感器輸出經(jīng)過編碼的數(shù)字量，例如光電編碼盤；頻率式傳感器輸出的信號反映頻率變化，可以直接用數(shù)字頻率計來測量；脈沖式傳感器，輸出信息反映在脈沖的個數(shù)或參數(shù)的變化上。3）模擬式傳感器模擬式傳感器輸出的量以各種連續(xù)量的形式出現(xiàn)，可以是電壓、電流、電阻、電容、電感等。這種連續(xù)變化量需通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，以與數(shù)字系統(tǒng)連接。5.智能傳感器的智能作用表現(xiàn)在哪些方面？參考答案：智能傳感器是一種帶有微處理器的敏感探頭，是兼有信息檢測和信息處理功能的傳感器。以集成化為特點，這類傳感器將敏感檢測、信息處理及微處理器集成在一塊芯片上。智能傳感器的智能作用表現(xiàn)為以下幾個方面：1）提高傳感器的性能智能傳感器集成微機信息處理技術(shù)，可以實現(xiàn)自動校正和補償?？梢詫捎谝黄亩鄠€傳感元件零位自動補償；自動選擇合適濾波參數(shù)，消除干擾與噪聲；自動計算期望值、平均值和相關(guān)值；根據(jù)傳感器模型可以作動態(tài)校正，以實現(xiàn)高精度、高速度、高靈敏度范圍的檢測。2）自檢與自診斷自檢是通過合適的測試信號或監(jiān)測程序來確定傳感器是否完成自身的任務(wù)。自診斷是在傳感器損壞前，在正常測量的間隔，通過檢測一些特征量，判斷與分析其是否接近損壞。3）多功能化智能傳感器為了對工況做出優(yōu)化處理，需要同時檢測多個量以便做出相關(guān)分析與處理。智能傳感器多功能化的一個方面是形成多元傳感系統(tǒng)，在一塊智能傳感器芯片上檢測多個參數(shù)。多功能化的另一方面是使智能傳感器可對多個測量值作靜動態(tài)處理、運算，進而實現(xiàn)簡單的調(diào)節(jié)與控制。6.加工過程中刀具振動監(jiān)測的內(nèi)容有哪些？參考答案：刀具振動是刀具在切削過程中，因主軸-刀具-工件系統(tǒng)在內(nèi)外力或系統(tǒng)剛性動態(tài)變化下在三維空間內(nèi)所發(fā)生的不穩(wěn)定運動。監(jiān)測的內(nèi)容包括：刀具刀尖平面到工件表面縱向的垂直位移；刀具刀尖在平行于工件表面的平面內(nèi)所產(chǎn)生的橫向位移；因刀具扭轉(zhuǎn)振動所產(chǎn)生的刀尖平面與工件表面的夾角。7.簡述加工過程中刀具磨損監(jiān)測的基本思路。參考答案：刀具磨損監(jiān)測，主要是一個模式識別過程。一個刀具監(jiān)測系統(tǒng)由研究對象（具體某類型加工過程）、傳感器信號采集、信號處理、特征提取及選擇、模式識別等模塊組成。其中，傳感器模塊主要完成信號的預(yù)處理（放大、濾波等）和信號采集；信號處理模塊通過時域、頻域或者時頻域信號分析技術(shù)對傳感器信號進行處理，分析出與刀具磨損密切相關(guān)的特征；特征提取和選擇模塊包括信號特征的計算，利用合適的數(shù)學(xué)方法選擇能夠反映刀具狀態(tài)變化的敏感特征；模式識別模塊主要通過建立信號特征和刀具磨損之間的數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)對刀具狀態(tài)的分類或刀具磨損量的精確計算。監(jiān)測系統(tǒng)的基本思路是：將從傳感器信號中提取出的特征量，加上具體加工條件作為一個方面，將加工狀態(tài)作為另一方面，對于兩方面之間存在的非線性相關(guān)關(guān)系采用各種數(shù)學(xué)方法和工具進行建模分析。首先確定研究對象，如車刀的磨損監(jiān)測、鉆頭的磨損監(jiān)測或銑刀的磨損監(jiān)測等；其次決定監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用范圍，如工件改變、刀具改變或加工要素改變下的刀具磨損狀態(tài)檢測。8.加工過程的熱特性檢測有何意義？參考答案：機床熱變形是影響加工精度的重要因素。大量實踐表明，加工設(shè)備內(nèi)部熱源和外部環(huán)境引起的熱變形是精密加工設(shè)備的最大誤差源，占總制造誤差的40%-70%。為了減小熱變形對加工精度及其穩(wěn)定性的影響，需要從加工設(shè)備的設(shè)計、制造和運行等方面進行綜合分析與優(yōu)化。對加工設(shè)備熱特性進行精確檢測和準確辨識是減少加工設(shè)備熱誤差的前提和基礎(chǔ)，通過熱特性的檢測與辨識，采用適當(dāng)?shù)氖侄慰刂茰厣?，降低熱變形，可為加工設(shè)備提供良好的熱環(huán)境，使其能按設(shè)計要求可靠地工作。9.加工過程的熱特性檢測中，如何布置測溫點？參考答案：由于數(shù)控機床熱源的復(fù)雜性、多樣性以及出于成本考慮，對機床溫度傳感器測點的布置要求是：傳感器要盡可能少；傳感器要能夠盡可能準確地反映機床總體熱特性變化；各個傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)要盡可能獨立，和其他傳感器測得的溫度數(shù)據(jù)耦合度要小；為了最大限度提高后續(xù)熱變形計算的準確性，要求傳感器測得的位置溫度相對于熱變形比較敏感，以降低測量誤差對熱變形的影響。為了方便對后續(xù)溫度場監(jiān)控，可采用如下方法進行測點的優(yōu)選：1）通過數(shù)控機床熱特性數(shù)值模擬分析方法獲得機床的溫度場及熱變形；2）計算待考察的測點之間溫度相關(guān)性系數(shù)，根據(jù)相關(guān)性系數(shù)進行分組；3）求出待考察測點的熱敏感度，根據(jù)熱敏感度選擇每組中熱敏感度最大的位置作為熱特性