1、 第 3 章习题解答3.1 简述数控伺服系统的组成和作用。数控伺服驱动系统按有无反馈检测元件分为开环和闭环（含半闭环）两种类型。开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。闭环（半闭环）伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测元件、比较环节组成。位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节，比较环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。3.2 数控机床对伺服系统有哪些基本要求？ 数控机床对伺服系统
2、的基本要求： 精度高； 快速响应特性好； 调速范围宽； 系统可靠性好。3.3 数控伺服系统有哪几种类型？简述各自的特点。数控伺服系统按有无检测装置分为开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。 开环伺服系统是指不带位置反馈装置的控制方式。开环控制具有结构简单和价格低廉等优点。 半闭环伺服系统是通过检测伺服电机的转角间接地检测出运动部件的位移（或角位移）反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件。这种系统的调试十分方便，并具有良好的系统稳定性。闭环伺服系统将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要
3、的位移量运动。闭环控制系统的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与机械传动链的误差无关，其控制精度将超过半闭环系统。3.4 简述步进电动机的分类及其一般工作原理。从结构上看，步进电动机分为反应式与激磁式，激磁式又可分为供电激磁和永磁式两种。按定子数目可分为单段定子式与多段定子式。按相数可分为单相、两相、三相及多相，转子做成多极。在输入电信号之前，转子静止不动；电信号到来之后，转子立即转动，且转向、转速随电信号的方向和大小而改变，同时带动一定的负载运动；电信号一旦消失，转子立即自行停转。3.5 什么是步距角？步进电机的步距角大小取决于哪些因素？ 步进电机的步距角 是反映步进电机绕组的通电状态每改
4、变一次，转子转过的角度。步距角 一般由定子相数、转子齿数和通电方式决定。3.6 试比较交流和直流伺服电动机的特点。直流伺服电机具有优良的调速性能，启动、运行和制动灵活、方便，因而在对速度调节有较高要求的场合，直流伺服系统一直占据主导地位。但它存在固有的弱点，如电刷和换向器工作中易磨损，需经常维护，换向器形状非常复杂，换向时还会产生火花，这给制造和维护都带来很大的困难。交流伺服电机采用了全封闭无刷构造，不需定期检查和维修。它的定子省去了铸件壳体，结构紧凑，外形小，重量轻。空心杯转子的转动惯量很小，反应迅速，而且运转平稳。3.7 分析交流和直流伺服电动机的速度调节方式。直流伺服电动机常用的调速方式
5、有两种： 晶闸管直流调速（SCR） 晶闸管直流调速是通过调节触发装置的控制电压大小（控制晶闸管的开放角）来移动触发脉冲的相位，从而改变了整流电压的大小，使直流电动机电枢电压变化而平滑调速。 脉宽调制直流调速（PWM） PWM 调速是在大功率开关晶体管的基极上，加上脉宽可调的方波电压，控制开关管的导通率，达到调速的目的。交流伺服电动机调速通常由调频调速的方法实现。实现调频调压有多种方法，通常都是采用交流直流交流的变换电路来实现，这种电路的主要组成部分是电流逆变器。3.8 步进式伺服系统是如何对机床工作台的位移、速度和进给方向进行控制的？ 工作台位移量的控制 数控装置发出 N 个进给脉冲，使步进电
6、动机定子绕组的通电状态变化 N 次，则步进电动机转过的角位移量 =N（ 为步距角） 。该角位移经丝杠螺母副之后转化为工作台的位移量 L，即进给脉冲数决定了工作台的直线位移量。 工作台运动方向的控制 当数控装置发出的进给脉冲是正向时，经驱动控制线路之后，步进电动机的定子绕组按一定顺序依次通电、断电。当进给脉冲是反向时，定子各相绕组则按相反的顺序通电、断电。因此，改变进给脉冲的方向，可改变定子绕组的通电顺序，使步进电动机正转或反转，从而改变工作台的进给方向。 工作台进给速度的控制 若数控装置发出的进给脉冲的频率为 f，经驱动控制线路后，转换为控制步进电动机定子绕组的通电、断电的电平信号变化频率，由
7、于转速 =60f（ 为脉冲当量） ，所以定子绕组通电状态的变化频率决定步进电机转子的转速。该转速经过丝杠螺母副传递之后，转化为工作台的进给速度。3.9 如何提高步进式伺服驱动系统的精度？ 从控制方法上采取以下措施提高步进式伺服驱动系统的精度： 传动间隙补偿； 螺距误差补偿； 细分线路。 3.10 简述鉴相式伺服系统的组成和工作原理。鉴相式伺服系统由基准信号发生器、脉冲调相器、检测元件及信号处理线路、鉴相器、驱动线路和执行元件等组成。当数控机床的数控装置要求工作台沿一个方向进给时，插补器或插补软件便产生一系列进给脉冲。进给脉冲首先送入伺服系统位置环的脉冲调相器。变为超前基准信号相位角 ，在工作台
8、运动以前，因工作台没有位移，故检测元件及信号处理线路的的输出与基准信号同相位，即两者相位差 =0。在鉴相器中，指令信号与反馈信号进行比较，使工作台正向进给。工作台正向进给后，检测元件马上检测出此进给位移，若 1，说明工作台实际移动的距离不等于指令信号要求的移动距离，鉴相器将 和 的差值检测出来，送入速度控制单元，驱动电机转动带动工作台进给。若 =，说明工作台移动距离等于指令信号要求的移动距离，此时，鉴相器的输出 =0，工作台停止进给。3.11 简述鉴幅式伺服系统的组成和工作原理。鉴幅式伺服系统由测量元件及信号处理线路、数模转换器、比较器、放大环节和执行元件五部分组成。鉴幅系统工作前，数控装置和
9、测量元件及信号处理线路都没有脉冲输出，比较器的输出为零，这时，执行元件不带动工作台移动。出现进给脉冲信号之后，比较器的输出不再为零，执行元件开始带动工作台移动，同时以鉴幅式工作的测量元件又将工作台的位移检测出来，经信号处理线路转换成相应的数字脉冲信号，该数字脉冲信号作为反馈信号进入比较器与进给脉冲进行比较。若两者相等，比较器的输出为零，说明工作台实际移动的距离等于指令信号要求工作台移动的距离，执行元件停止带动工作台移动；若两者不相等，说明工作台实际移动的距离不等于指令信号要求工作台移动的距离，执行元件继续带动工作台移动，直到比较器输出为零时为止。3.12 鉴相式伺服系统中，基准信号发生器的作用
10、是什么？ 基准信号发生器输出的是一列具有一定频率的脉冲信号，其作用是为伺服系统提供一个相位比较基准。3.13 简述脉冲比较式伺服系统的组成和工作原理。比较完整的脉冲比较式伺服系统可由指令信号、反馈测量信号、比较器、转换器、驱动执行元件组成。若工作台处于静止状态，指令脉冲 Pc=0，这时反馈脉冲 Pf 亦为零，经比较器可得偏差e=PcPf=0，则伺服电机的速度给定为零，工作台继续保持静止不动。随着指令脉冲的输入，Pc0 ，在工作台尚未移动之前，反馈脉冲 Pf 仍为零。经比较器比较，得偏差e=PcPf0 ，若指令脉冲为正向进给脉冲，则 e0，由速度控制单元驱动电机带动工作台正向进给。直到 e=Pc
11、Pf=0，即反馈脉冲数等于指令脉冲数，工作台停在指令规定的位置上。当指令脉冲为反向运动脉冲时，控制过程与 Pc 为正时基本上类似。只是 e0，工作台作反向进给，直至 e=0，工作台停在指令所规定的反向某个位置上。3.14 CNC 数字伺服系统与 NC 伺服系统相比有何特点？ CNC 数字伺服系统不同于其它 NC 伺服系统的一个最突出特点就是利用计算机的计算功能，将来自测量元件的反馈信号在计算机中与插补软件产生的指令信号作比较，其差值经数模转换后送到直流放大器放大，然后经执行元件变为工作台移动。因此，CNC 数字伺服系统可分成软件部分和硬件部分。软件部分主要完成跟随误差的计算，即指令信号和反馈信
12、号的比较计算；硬件部分主要由位置检测组件和位置控制输出组件组成。3.15 简述 CNC 数字伺服系统的位置检测组件的工作过程。位置检测组件由检波器、电压频率转换器、正余弦信号发生器和实际位置计数器等电路组成。由正余弦信号发生器产生的 8kHz 的正弦、余弦电压被送到旋转变压器的定子绕组感应出电压信号 VC。VC 作为输入信号送到检测装置，先经过 10kHz 低通滤波器滤掉高次谐波成分和干扰信号。滤波器的输出被送到检波器，把交流信号变换为直流信号 VE。再经过6kHz 低通滤波器滤掉 8kHz 的脉动成分，输出平滑的直流电压 VF，VF 送到电压频率转换电路，转换为频率与 VF 成正比的脉冲到
13、CVFC；VF 还被送到符号检测电路，检出 VF 的符号 SIGN。CVFC 和 SIGN 经同步电路后，被送到正余弦信号发生器和实际位置计数器，以控制旋转变压器激磁信号中电气角 的变化，并根据 角产生脉宽调制的正弦、余弦电压；同时，使计数器计数，计出的数字表示一段时间内坐标位置的移动量 DFi。第 4 章习题解答4.1 数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 数控机床对机械结构的基本要求是：具有较高的静、动刚度和良好的抗振性；具有良好的热稳定性；具有较高的运动精度与良好的低速稳定性；具有良好的操作、安全防护性能 成。 提高数控机床性能的措施主要有：合理选择数控
14、机床的总体布局；提高结构件的刚度；提高机床抗振性；改善机床的热变形；保证运动的精度和稳定性。 4.2 数控机床采用斜床身布局有什么优点？ 斜床身布局的数控车床（导轨倾斜角度通常选择 45、60和 75） ，不仅可以在同等条件下，改善受力情况；而且还可通过整体封闭式截面设计，提高床身的刚度。特别是自动换刀装置的布置较方便。 4.3 卧式数控镗铣床或加工中心采用 T 型床身和框架结构双立柱各有什么优点？ T 型床身布局可以使工作台沿床身作 X 向移动时，在全行程范围内，工作台和工件完全支承在床身上，因此，机床刚性好，工作台承载能力强，加工精度容易得到保证。而且，这种结构可以很方便地增加 X 轴行程
15、，便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化。 框架结构双立柱采用了对称结构，主轴箱在两立柱中间上、下运动，与传统的主轴箱侧挂式结构相比，大大提高了结构刚度。另外，主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位，热变形产生的主轴中心变位被限制在垂直方向上，因此，可以通过对 Y 轴的补偿，减小热变形的影响。 4.4 什么叫“箱中箱” （box in box）结构？高速加工机床为什么要采用 “箱中箱”结构？ 卧式布局高速数控机床采用了“内外双框架”即称为“箱中箱” （box in box）结构。这两种布局型式在总体上的共同特点是：运动部件质量轻，结构刚性好。机床进给系统的结构全部（或部分）移出工作台外，以
16、最大限度减轻移动部件的质量和惯量，是高速加工机床结构布局设计的总原则。 4.5 什么叫虚拟轴机床？其结构特点是什么？与传统机床相比它具有哪些主要优点？ 虚拟轴机床的基座与主轴平台间是由六根杆并联地连接的，称之为并联结构。X、Y 、Z 三个坐标轴的运动由六根杆同时相互耦合地作伸缩运动来实现。主轴平台的受力由六根杆分摊承担，每根杆受力要小得多，且只承受拉力或压力，不承受弯矩或扭矩。因此，刚度高、移动部件质量小、结构简单、零件的数量多，是并联结构机床突出的优点。 4.6 数控机床对主传动系统的基本要求是什么？在数控机床上实现主传动的无级变速方式主要有哪几种？ 数控机床对主传动系统的基本要求： 为了达
17、到最佳切削效果，一般都应在最佳切削条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现无级变速。 要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足够大的功率，以适应高速、高效的加工需要。 为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应简化结构，减少传动件。 在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。 为了扩大机床功能，实现对 C 轴位置（主轴回转角度）的控制，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。实现主传动的无级变速方式主要有： 采用交流主轴驱动系统实现无级变速传动；采用变频器带变频电机或普通交流电机实现无级变速
18、的方式； 在高速加工机床上，广泛使用主轴和电机一体化的新颖功能部件电主轴。电主轴的电机转子和主轴一体，无需任何传动件，可以使主轴达到数万转、甚至十几万转的高速。 4.7 数控机床的主传动增加辅助机械变速装置的作用是什么？ 在大、中型数控机床上，为了使主轴在低速时获得大扭矩和扩大恒功率调速范围，通常在使用无级变速传动的基础上，再增加两级或三级辅助机械变速机构作为补充。通过分段变速方式，确保低速时的大扭矩，扩大恒功率调速范围，满足机床重切削时对扭矩的要求。 4.8 什么叫电主轴？数控机床采用电主轴有哪些优点？ 所谓电主轴，虽然外形各不相同，但其实质都是一只转子中空的电机。在高速加工机床上，大多数使
19、用电机转子和主轴一体的电主轴，可以使主轴达到数万转、甚至十几万转的高速，主轴传动系统的结构更简单、刚性更好。 4.9 常用的主轴轴承有哪几种？它们在性能上有何区别？ 常用的主轴轴承有： 锥孔双列圆柱滚子轴承，内圈为 112 的锥孔，当内圈沿锥形轴轴向移动时，内圈胀大，可以调整滚道间隙。这种轴承的特点是滚子数量多，两列滚子交错排列，因此承载能力大，刚性好，允许转速较高。但它对箱体孔、主轴颈的加工精度要求高，且只能承受径向载荷。双列推力向心球轴承，接触角为 60。这种轴承的球径小、数量多，允许转速高，轴向刚度较高，能承受双向轴向载荷。该种轴承一般与双列圆柱滚子轴承配套用作主轴的前支承。双列圆锥滚子
20、轴承。这种轴承的特点是内、外列滚子数量相差一个，能使振动频率不一致，因此，可以改善轴承的动态性能。轴承可以同时承受径向载荷和轴向载荷，通常用作主轴的前支承。 4.10 数控机床对进给传动系统的基本要求是什么？进给传动系统的基本型式有哪几种？它们各有什么优点？ 数控机床对进给传动系统的基本要求：提高传动部件的刚度；减小传动部件的惯量；减小传动部件的间隙；减小系统的摩擦阻力。 4.11 什么叫直线电动机？数控机床采用直线电动机驱动有什么优点和不足？ 直线电动机是一种能将电信号直接转换成为直线位移的电动机。数控机床采用直线电动机驱动的优点： （1 ）采用直线电动机驱动，不需要丝杠、齿轮齿条等转换装置
21、即能直接实现直线运动，因此，它大大简化了进给系统结构，提高了传递效率。 （2 ）采用直线电动机驱动时，可以达到大于 100m/min 的进给速度和大于 10/的加速度。m2s（3 ）直线电动机从根本上消除传动环节，故进给系统的精度高、刚度大、快速性和稳定性好，噪声很小或无噪声。 数控机床采用直线电动机驱动的不足： （1 ）与同容量旋转电动机相比，直线电动机的效率和功率因数要低，特别在低速时更明显。（2 ）特别是直线感应电动机的起动推力受电源电压的影响较大，故对驱动器的要求较高，应采取措施保证或改变电动机的有关特性来减少或消除这种影响。 （3 ）在金属加工机床上，由于电动机直接和导轨、工作台做成
22、一体，必须采取措施以防止磁力和热变形对加工的影响。 4.12 滚珠丝杠螺母副的循环方式有哪几种？怎样实现滚珠丝杠螺母副的预紧？ 循环方式有两种：回珠滚道布置在螺母外部，滚珠在循环过程中，有部分时间滚珠与丝杠脱离接触的称为外循环；回珠滚道布置在螺母内部，循环过程中滚珠始终与丝杠保持接触的称内循环。滚珠丝杠螺母副的预紧方法与螺母的型式有关。对于单螺母结构主要有三种： 增加滚珠直径预紧法； 螺母夹紧预紧法； 整体螺母变位螺距预紧法。对于双螺母结构的滚珠丝杠螺母副，主要采用垫片预紧法。 4.13 滚珠丝杠螺母副的支承型式有哪几种？它们各有什么特点？ 常用的滚珠丝杠螺母副的支承型式有四种：一端固定、一端
23、自由的支承方式（GZ 方式） ；一端固定、一端游动的支承方式（GY 方式） ；两端支承方式（JJ 方式） ；两端固定的支承方式（GG 方式） 。 4.14 滚珠丝杠螺母副与电动机间的连接形式有哪几种？它们各有什么优点？ 滚珠丝杠螺母副与驱动电动机的联接型式主要有三种： 联轴器直接联接：这是一种最简单的联接型式。这种结构型式的优点是：具有最大的扭转刚度；传动机构本身无间隙，传动精度高；而且结构简单，安装、调整方便。 通过齿轮联接：这种结构的优点是： 可以降低丝杠、工作台的惯量在系统中所占的比重，提高进给系统的快速性。 可以充分利用伺服电机高转速、低扭矩的性能，使其变为低转速、大扭矩输出，获得更大
24、的进给驱动力。 在开环步进系统中还可起到机械、电气间的匹配作用，使数控系统的分辨率和实际工作台的最小移动单位统一。 进给电机和丝杠中心可以不在同一直线上，布置灵活。 通过同步齿形带联接：同步齿形带传动具有带传动和链传动的共同优点，与齿轮传动相比它结构更简单，制造成本更低，安装调整更方便。并且传动不打滑、不需要大的张紧力；传动效率可以达到 98%99.5%，最高线速度可以达到 80m/s，故可以广泛用于一般数控机床和高速、高精度的数控机床传动。 4.15 数控机床对导轨的基本要求是什么？数控机床的导轨主要有哪几种？它们各有什么特点？ 数控机床对导轨的基本要求： 导向精度高； 精度保持性好； 足够
25、的刚度； 良好的摩擦特性。 4.16 滚动导轨具有哪些优点？ 滚动导轨的优点： （1 ）动、静摩擦力之差很小，灵敏性极好，驱动信号与机械动作间的滞后时间极短，有利于提高数控系统的响应速度和灵敏度。 （2 ）可以使驱动电机的功率大幅度下降，它实际所需的功率只相当于普通导轨的十分之一左右。它与 V 型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降 40 倍左右。 （3 ）适合于高速、高精度加工的机床，它的瞬时速度可以比滑动导轨提高 10 倍左右。从而可以实现高定位精度和重复定位精度的机床要求。 （4 ）可以实现无间隙运动，提高进给系统的运动精度。 （5 ）滚动导轨成对使用时，具有“误差均化效应” ，从而降低
26、基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。 （6 ）导轨副的滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承载能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高。 （7 ）导轨采用表面硬化处理工艺，导轨内仍保持良好的机械性能，从而使它具有良好的可校性。 （8 ）滚动导轨对安装面的要求较低，简化了机械结构的设计，降低了机床加工、制造成本。4.17 数控机床对自动换刀装置的基本要求是什么？常用的换刀装置有哪些结构型式？ 数控机床对自动换刀装置的基本要求：刀具存放数量多（刀库容量大） 、换刀时间短、刀具重复定位精度高、结构简单、制造成本低、可靠性高。 自动换刀装置的型式与机床种类、机床的
27、总体结构布局、需要交换的刀具数量等因素密切相关。在数控车床上，由于工件安装于主轴上，刀具只须在刀架上进行交换即可，换刀装置结构简单，型式比较单一，通常都使用回转刀架进行换刀。在加工中心上，由于刀具被安装于主轴上，换刀必须在主轴和刀库之间进行，为此，必须设计专门的自动换刀装置和刀库，其刀具的交换方式通常可以分为无机械手换刀和带机械手换刀两大类。 4.18 简述立式加工中心无机械手换刀的主要动作过程。 立式加工中心无机械手换刀的主要动作过程： 主轴定向准停； 刀库向右运动； 主轴箱上升； 刀库旋转； 主轴箱下降； 刀库快速向左返回。 4.19 简述立式加工中心凸轮机械手换刀的动作过程。 立式加工中
28、心凸轮机械手换刀的动作过程： 刀具预选； 主轴定向准停； 机械手回转夹刀； 卸刀； 刀具换位； 装刀； 机械手返回。 4.20 数控机床对回转工作台的基本要求是什么？常用的回转工作台有哪几种？它们各有什么特点？ 数控机床对回转工作台的基本要求：分辨率小，定位精度高，运动平稳，动作迅速，转台刚性好。常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台，数控机床的分度工作台只能完成分度运动。数控机床的回转工作台不但能完成分度运动，而且还能进行连续圆周进给运动第 5 章习题解答5.1 数控加工编程的方法有几种？ 数控编程有两种方法：手工编程和自动编程。 5.2 数控加工编程的一般步骤是什么？ 数控编程的一般
29、步骤为： 分析零件图纸，确定工艺过程； 数值计算； 编写加工程序单； 程序输入； 校对检查程序； 首件加工。5.3 机床坐标系确定的原则是什么？什么叫机床原点和零点？ 数控机床采用统一的标准笛卡儿直角坐标系。通常约定机床主轴轴线为 Z 轴。X 轴是水平的，它平行于工件的装夹面。Y 轴垂直于 X、Z 坐标轴。Y 轴的正方向根据 X 和 Z 轴的正方向，按照标准笛卡儿直角坐标系来判断。机床坐标系的原点称为机床零点或机床原点（X=0，Y=0，Z=0） 。机床零点是机床上的一个固定点，由机床制造厂确定。5.4 什么叫编程原点和工件原点？它们之间有何关系？ 工件坐标系的原点即是工件零点。编程零点即是程序
30、零点。一般对于简单零件，工件零点就是编程零点。而对形状复杂的零件，需要编制几个程序或子程序。为了编程方便和减少许多坐标值的计算，编程零点就不一定设在工件零点上，而设在便于程序编制的位置上。5.5 程序段中包含的功能字有几种？程序段格式有哪些？ 程序段中包含的功能字有准备功能字、坐标功能字、进给功能字、辅助功能字、主轴功能字、刀具功能字。程序段格式有：可变程序段格式；分格符程序段格式；固定程序段格式。5.6 什么叫准备功能指令和辅助功能指令？它们的作用如何？ 准备功能指令是用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能） 、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿和坐标偏置等多种加工操作。辅助功能 M
31、指令，简称辅助功能，也叫M 功能。它是控制机床或系统开、关功能的一种命令。如冷却液开、关，主轴正、反转等。5.7 试述 G00、G01 、G02、G03 使用特点。 G00 后面给出快速定位终点坐标，不需要指定速度；G01 后面给出直线插补的终点坐标，并指定进给速度；G02、G03 指定顺时针或逆时针圆弧插补，后面给出圆弧终点坐标、圆心矢M00 是程序停止指令，在执行完含有 M00 的程序段后，机床的主轴、进给及冷却液都自动停止。重按“启动”键，便可继续执行后续的程序。M02 是程序结束指令，当全部程序结束后，用此指令可使主轴、进给及冷却液全部停止，并使机床复位。因此，M02 的功能比 M00
32、 多一项“复位” 。M30 是执行完程序段内所有指令后，使主轴停转、冷却液关闭、进给停止，将部分复位到初始状态并倒带。它比 M02（程序结束）多了一个“倒带”的功能，其他功能相同。5.9 编程中的工艺分析的主要内容是什么？ 编程中的工艺分析的主要内容： 1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2)分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求。在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3)设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择和切削用量的确定等。4)调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、
33、加工路线的确定和刀具的补偿。5)分配数控加工中的容差。6)处理数控机床上部分工艺指令。5.10 在安装工件时要考虑的原则是什么？选择零件夹具时要注意哪些问题？ 在安装工件前，一般要考虑两个原则：一是在确定零件装夹方法时，应尽量减少装夹次数，力争做到在一次装夹后能加工出全部待加工表面，以充分发挥数控机床的效能。二是需要数控加工的零件的定位基准面一般都已预先加工完毕，当有些零件需要二次装夹时，要尽可能利用同一基准面来加工另一些待加工面，这样可以减少加工误差。在选择夹具时，一般应注意：夹具结构力求简单，尽可能利用由通用元件拼装的组合可调夹具，以缩短生产准备周期；装卸零件要快速方便，以缩短机床的停顿时
34、间；要使加工部位开敞，夹紧机构上的各部件不得妨碍走刀；夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工；为了在一次装夹中加工出更多的表面，有时要增加一些辅助定位面（即工艺面） 。5.11 为什么在编程时首先要确定对刀点的位置？选定对刀点的原则是什么？确定对刀点的方法有哪些？ 因为对刀点是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点，因此在编程时首先要确定对刀点的位置。选取对刀点时，应便于简化程序编制，在机床上容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差要小。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，应将孔的中心作为对刀点。为了便于坐标值的
35、计算。对于建立了绝对坐标系的数控机床，对刀点最好选在坐标系的原点上，或选在已知坐标值的点上。5.12 什么是数控加工的走刀路线？确定走刀路线时要考虑的原则是什么？ 走刀路线是指加工过程中刀具（严格说是刀位点）相对于被加工零件的运动轨迹。即刀具从对刀点（或机床原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。确定走刀路线应遵循以下原则： 1)应使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量（如粗糙度低） ，且效率高。2) 使数值计算容易，以减少编程工作量。3)尽量使走刀路线最短，这样既能使程序段数减少，又减少了空刀时间。5.13 编程中的数值计
36、算包含哪些内容？试说明基点和节点的区别。编程中的数值计算包含：基点坐标计算、节点坐标计算、刀位点轨迹的坐标计算。 5.14 数控加工编程时为什么设置工件坐标系？数控车床如何设置工件坐标系？ 为了计算方便、简化编程，通常把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上，具体位置设置在工件的左端面（或右端面）上，应尽量使编程基准与设计、安装基准重合。5.15 数控车床编程时可以采用哪几种坐标编程方式？ 数控车床编程时，可以采用绝对值编程、增量值编程和混合编程三种方式。 5.16 数控车床的固定循环切削指令有哪些？ 数控车床的固定循环切削指令有单一形状固定循环 G90、G94；复合固定循环切削 G70G76；
37、单行程螺纹切削 G32、G33、G34；简单螺纹切削循环 G92 和螺纹切削复合循环 G76。5.17 数控车床刀具半径补偿功能指令有哪些？使用这些指令时应注意的问题是什么？ 数控车床刀具半径补偿功能指令有G40、G41、G42，使用这些指令时应注意： 不能重复使用。即在程序中前面有了 G41或 G42 指令之后，就不能再直接使用 G41 或 G42 指令。若想使用，则必须先用 G40 指令取消原 G41 或 G42 指令，否则补偿就不正常。 当刀具路径发生变化时，应根据工件的位置，重新指令刀偏补偿。5.18 数控铣床编程时采用哪两种坐标编程方式？ 绝对坐标编程指令（ G90）和增量坐标编程指
38、令（G91 ） ，即可以用 G90 或 G91 来指令编程的坐标方式。5.19 数控铣床编程时如何设置工件坐标系？ 在编程中，一般要选择工件或夹具上的某一点作为编程零点，并以这一点为原点，建立一个坐标系，称为工件坐标系。这个坐标系的原点与机床坐标系的原点（机零点）之间的距离用 G92 指令进行设定。5.20 什么是零点偏置？数控铣床编程时为什么要进行零点偏置？ 所谓零点偏置就是在编程过程中进行编程坐标系（工件坐标系）的平移变换，使编程坐标系的零点偏移到新的位置。在数控铣床上进行加工时经常会碰到只要改变坐标系的原点就可以很方便地编写出所要加工工件的某些轮廓的加工程序。而所希望的新的编程原点位置，
39、有时候相对于原工件坐标系的原点来计算比较容易，有时候相对于当前所在点来计算比较容易确定，有时候就用当前点作为编程原点来编程比较容易。因此要进行零点偏置。5.21 加工中心编程时的返回参考点指令有哪些？ 返回参考点校验指令 G27；自动返回参考点指令 G28；自动从参考点返回指令 G29。 5.22 写出加工中心刀具长度补偿指令和刀具半径补偿指令。刀具长度补偿指令 G43/G44、刀具长度补偿的撤消 G49；刀具半径补偿指令 G41/42、刀具半径补偿的撤消 G40。5.23 加工中心固定循环的基本动作有哪些？ 孔加工固定循环一般由六个运动组成： 动作 1X 轴和 Y 轴定位：使刀具快速定位到孔
40、加工的位置。动作 2快进到 R 点：刀具自初始点快速进给到 R 点。动作 3孔加工：以切削进给的方式执行孔加工的动作。动作 4孔底动作：包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作。动作 5返回到 R 点：继续孔的加工而又可以安全移动刀具时选择 R 点。动作 6返回到初始点：孔加工完成后一般应选择初始点。5.24 写出孔加工固定循环的指令格式及各功能字的意义。孔加工固定循环的指令格式为： GX Y Z R Q P F L ； 各功能字的意义说明： G是指 G73G89； X、Y 指定孔在 X、Y 平面的坐标位置（增量值或绝对值） ；Z 指定孔底坐标值。在增量方式5.25 简述自动编程系统的一般处理过程。
41、零件的源程序输入计算机，经过几何处理、工艺处理和走刀轨迹的处理，便生成一系列的刀位数据。再经后置处理即可输出所要求的加工程序。几何处理、工艺处理和走刀轨迹处理通常称为前置处理（或信息处理） 。后置处理是将刀位数据（走刀运动的坐标值及工艺参数）转换成数控机床的程序。5.26 自动编程主要有几种方式？ 采用数控编程语言的自动编程 最著名的是 APT(Automatically Programmed Tools)语言。 从 CAD 获取信息的自动编程 编程所需的零件形状信息直接从 CAD 那里得到，如利用AutoCAD 提供的图形交换文件 DXF 接口，或者用 MasterCAM 等 CAM 软件提
42、供的 MC8 文件等，编程人员只需进行适当的工艺处理。 计算机辅助图形设计的自动编程 采用 CAD 方法，将设计好的零件图形显示在屏幕上，编程人员指定要加工的表面，并回答软件提出的一些问题，诸如对刀点、走刀方式、切削用量参数等，然后由系统进行自动编程，形成刀位数据文件或 APT 程序，再经后置处理，变成机床所需的 NC 代码。 时，Z 是 R 点到孔底的距离；在绝对方式时，Z 是孔底的坐标值； R 在增量方式时是初始点到 R 点的距离；在绝对方式时是 R 点的 Z 坐标值； Q 在 G73 和 G83 中，用来指定每次进给的深度；在 G76 和 G87 中指定刀具位移量； P 指定暂停的时间，
43、最小单位为 1ms； F 为切削进给的进给率； L 指定固定循环的重复次数。如果不指定 L，则只进行一次，L=0 时机床不动作； 5.25 简述自动编程系统的一般处理过程。零件的源程序输入计算机，经过几何处理、工艺处理和走刀轨迹的处理，便生成一系列的刀位数据。再经后置处理即可输出所要求的加工程序。几何处理、工艺处理和走刀轨迹处理通常称为前置处理（或信息处理） 。后置处理是将刀位数据（走刀运动的坐标值及工艺参数）转换成数控机床的程序。5.26 自动编程主要有几种方式？ 自动编程目前主要有以下三种方式： 采用数控编程语言的自动编程 最著名的是 APT(Automatically Programmed Tools)语言。 计算机辅助图形设计的自动编程 采用 CAD 方法，将设计好的零件图形显示在屏幕上，编程人员指定要加工的表面，并回答软件提出的一些问题，诸如对刀点、走刀方式、切削用量参数等，然后由系统进行自动编程，形成刀位数据文件或 APT 程序，再经后置处理，变成机床所需的 NC 代码。
