数控技术及数控机床作业.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流数控技术及数控机床作业.精品文档.中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 数控技术及数控机床 课程作业1（共 4 次作业）学习层次：专升本 涉及章节：第1章 第2章一、选择题1.数控机床的组成部分包括( B ) A.输入装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库 B.输入装置、程序载体、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件 C.输入装置、程序载体、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件 D.输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库2.计算机数控系统的优点不包括( C ) A.利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高 B.充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能 C.数控系统功能靠硬件实现，可靠性高 D.系统性能价格比高，经济性好3.准备功能G代码中，能使机床作某种运动的一组代码是( A ) A.G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42 B.G00、G01、G02、G03、G90、G91、G92 C.G00、G04、G18、G19、G40、G41、G42 D.G01、G02、G03、G17、G40、G41、G424对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是（A）A从此基准点沿床身远离工件的方向B从此基准点沿床身接近工件的方向C从此基准点垂直向上的方向D从此基准点垂直向下的方向二、填空题1.能够自动改变机床切削用量，以便实时的适应机床加工状态的控制系统称为_自适应控制系统。2确定数控机床坐标系时首先要确定 Z轴 ，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。3自动编程计算机中的系统软件将程序员编写的源程序处理成计算机可以识别的形式，该系统软件称为 编译（或前置处理） 程序。三、编程题1.在图示零件上钻孔。请采用教材中给定的代码格式(JB320883)编制加工程序。 要求： (1)在给定工件坐标系内用增量尺寸编程，图示钻尖位置为坐标原点； (2)坐标原点为程序的起点和终点，钻孔顺序为； (3)进给速度50mm/min，主轴转速600r/min； (4)钻通孔时，要求钻头钻出工件表面4mm。答:NGXYZFSMEOBN010G91 G00X50Y90LFN020Z-11S600M03 M08LFN030G01Z-28F50LFN040G00Z28LFN050X60LFN060G01Z-28LFN070G00Z28LFN080X-30Y-50LFN090G01Z-19LFN100G00Z30M05 M09LFN110X-80Y-40M02LF中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 数控技术及数控机床 课程作业2（共 4 次作业）学习层次：专升本 涉及章节：第3章 第4章一、选择题1.数控系统常用的两种插补功能是( C ) A.直线插补和螺旋线插补 B.螺旋线插补和抛物线插补 C.直线插补和圆弧插补 D.圆弧插补和螺旋线插补2.现代中高档CNC系统中的计算机硬件结构多采用( D ) A.单CPU、模块化结构 B.单CPU、大板结构 C.多CPU、大板结构 D.多CPU、模块化结构3.数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会( D ) A.增大驱动功率 B.降低传动效率 C.增大摩擦力 D.造成反向失动量4.滚珠导轨承受的载荷一定，结构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是( B ) A.增大滚珠直径，适当增加滚珠数目 B.增大滚珠直径，适当减少滚珠数目 C.减小滚珠直径，适当增加滚珠数目 D.减小滚珠直径，适当减少滚珠数目二、填空题1. 插补运算 的任务是以最简单的数学计算方法用微小的直线段去逼近工件的成型轮廓。2.CNC系统控制软件的典型结构有前后台型和 中断驱动型 。3.在CNC系统中，刀具补偿的作用是把工件轮廓轨迹转换成 刀具中心轨迹 。三、分析题1. 用逐点比较法插补图示的第四象限直线，直线终点坐标取绝对值，图中T(Xi，Yi)表示刀具位置，若刀具T位于直线上方或直线上时，偏差函数F0；若刀具T位于直线下方时，偏差函数F<0。插补前，刀具位于直线的起点0，某时刻刀具原点到动点T(Xi,Yi)，其偏差函数为Fi=XaYi-YaXi，试推导简化的偏差计算公式。解.：（1）若F0时，刀具沿X轴正方向走一步，则Fi+1= XaYi+1 -YaXi+1 = XaYi- YaXi-Ya=Fi-Ya （2）若F<0时，刀具沿Y轴负方向走一步， 即 则Fi+1= XaY i+1-YaX i+1= Xa(Y i+1)-YaX i+1= XaY i-YaX i+Xa=Fi+xa故得出第四象限直线的逐点比较法插补偏差计算公式为：F0时，进给：+X，Fi+1=Fi-Y aF<0时， 进给:-Y，Fi+1=Fi-X a中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 数控技术及数控机床 课程作业3（共 4 次作业）学习层次：专升本 涉及章节：第5章 第6章一、选择题1.直线感应同步器定尺上是( C ) A.正弦绕组 B.余弦绕组 C.连续绕组 D.分段绕组2.用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( C ) A.0.1mm B.1mm C.10mm D.100mm3.用直线感应同步器和数字显示系统测量位移，要求最大测量速度Vmax=9m/min，脉冲当量q=0.01mm，顾磁频率f( D ) A.15Hz B.90Hz C.900Hz D.15KHz4.可用于开环伺服控制的电动机是( D ) A.交流主轴电动机 B.永磁宽调速直流电动机 C.无刷直流电动机 D.功率步进电动机5经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用（B）A交流感应电动机 B步进电动机C交流伺服电动机 D直流伺服电动机二、填空题1.考虑到电缆线的固定，为保证传感器的稳定工作，一般将直线光栅的 主光栅 安装在机床或设备的动板(工作台)上。2.步进电动机的相数和齿数越多，在一定的脉冲频率下，转速 越低 。三、简答题1.试述选用直流伺服电动机应遵循的原则。答： 选用直流伺服电动机应遵循以下原则：(1)当机床在无切削运行时，在整个速度范围内，其负载转矩应在电动机的载荷特性额定转矩范围内；(2)最大切削转矩的倍数设定应在电动机载荷特性规定的范围内；(3)加减速时，应当工作在加减速区内。加减速时，总的转矩为负载转矩与惯性转矩之和，惯性转矩取决于加速度和负载惯量，而加速度取决于希望的加速时间。(4)负载惯量对电动机灵敏度及快速移动时间有很大影响。一般情况下，负载惯量不应超过电动机转子惯量的三倍。中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 数控技术及数控机床 课程作业4（共 4 次作业）学习层次：专升本 涉及章节：第7章 第9章一、选择题1.数控机床移动部件某点的定位误差A的表示公式为( C ) A. A=± B.A=±2 C.A=±3 D.A=±42数控机床的伺服系统的开环增益为K，移动部件的速度为V，则跟随误差E可表示为（D）AE=KVBE=1/(KV)CE=K/VDE=V/K3数控机床在某位置的定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律，其均方根误差反映了机床在该位置的（A）A重复定位精度B反向差值C系统性误差D失动量二、填空题1在数控机床上以某一进给速度加工圆弧时，当伺服系统两轴的增益相同时，进给速度愈大，则轮廓误差 越大。三、简答题1.试述数控机床的定位精度检测一般有哪些检测工具仪器?现有一台三坐标联动的高精度数控铣床，试问应选用哪种仪器测量其定位精度。答：(1)数控机床的定位精度一般采用刻线基准尺和读数显微镜、激光干涉仪、光栅、感应同步器等测量工具进行测量。 (2)高精度的数控铣床应选用双频激光干涉仪测量其定位精度。2试述提高步进系统精度的措施及基本原理。答：措施：细分线路、反向间隙补偿、混合伺服系统。 基本原理：(1) 细分线路就是把步进电机的一步再分得细一些，来减小步距角；(2) 反向间隙补偿就是根据实际测得的传动间隙的大小，每当出现反向时，用补充固定的脉冲来克服；(3) 混合伺服系统就是在开环系统的基础上，在工作台上装有反馈元件如感应同步器进行检测，校正机械误差。3.数控机床的常用故障诊断方法有哪些？答：(1)根据报警号进行故障诊断； (2)根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断； (3)根据PC状态或梯形图惊醒故障诊断； (4)根据机床参数进行故障诊断； (5)用诊断程序进行故障诊断； (6)经验法； (7)换板法；中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床 课程综合测试1学习层次：专升本 时间：90分钟一选择题1.当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会( D )。 A.以原转速继续转动 B.转速逐渐加大 C.转速逐渐减小 D.立即停止转动2.数控机床伺服系统是以( B )为直接控制目标的自动控制系统。 A.机械运动速度 B.机械位移 C.切削力 D.机械运动精度3.数控机床坐标轴的重复定位误差应为各测点重复定位误差中的( B )。 A.平均值 B.最大值 C.最大绝对值 D.最大值和最小值之差4.8位计算机是指( C ) A.存储器的字由8个字节组成 B.存储器有8K C.微处理器数据的宽度为8位 D.数据存储器能存储的数字为8位5.光栅利用( C )，使得它能测得比栅距还小的位移量。 A.莫尔条纹的作用 B.数显表 C.细分技术 D.高分辨指示光栅6采用“高压建流，低压定流”工作方式的步进电动机驱动电源是（ B ）A.高压单电源型驱动电源B.高低压双电源驱动电源C.恒流斩波驱动电源D.调频调压型驱动电源7增量式脉冲发生器，其单个（又称单次）脉冲的典型脉冲周期（又称宽度）为，现要求其最高允许测量转速为4000r/min，请选择每转脉冲数（ B ）A.2000B.3000C.4000D.50008滚动导轨的摩擦系数是（ C ）A.B.C.D.9.数控机床的组成部分包括( B ) A.输入装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库 B.输入装置、程序载体、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件 C.输入装置、程序载体、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件 D.输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库10对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是（A）A从此基准点沿床身远离工件的方向B从此基准点沿床身接近工件的方向C从此基准点垂直向上的方向D从此基准点垂直向下的方向二填空题1.数控加工的编程方法主要有 手工编程 和 自动编程 两大类。2.用逐点比较法插补第一象限的斜线，若偏差函数等于零，刀具应沿 X 轴的正向方向进给一步。3.刀具补偿指令可分为两大类，分别是 刀具半径补偿指令 和 刀具长度补偿指令。4.数控机床按照控制原理的不同，分为开环控制的数控机床，闭环控制的数控机床，和半闭环控制的数控机床 。5. 插补运算的任务是以最简单的数学计算方法用微小的直线段去逼近工件的成型轮廓。三简答题1.滚珠丝杠螺母副的预紧是怎么实现的，目的是什么？常用的预紧方式有哪三种？答：滚珠丝杠螺母副的预紧是通过改变两个螺母的相对位置，使每个螺母中的滚珠分别接触丝杠滚道的左、右两侧面来实现的。通过预紧可以消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙和提高轴向刚度。常用的预紧方式有双螺母垫片式预紧、双螺母螺纹式预紧和单螺母变导程式预紧。2简述DDA法与逐点比较法插补运动轨迹有何不同？答：DDA法在某个插补迭代脉冲到来的时候可能不驱动伺服系统进给，可能沿某一个坐标方向发生进给，也可能沿两个坐标方向都发生进给；而逐点比较法在某个插补迭代脉冲到来的时候只能沿某一个坐标方向发生进给。四编程题1在数控车床上精加工图示零件的外轮廓（不含端面）。请采用教材中给定的代码格式（JB3208-83）编制加工程序。要求：（1）数控车床的分辨率为0.01mm；（2）在给定工件坐标系内采用绝对尺寸编程；（3）图示刀尖位置为程序的起点和终点。切入点为锥面的延长线上，其Z坐标值为152。（4）进给速度50mm/min，主轴转速700r/min。五计算题利用数控机床加工第一象限逆圆弧，起点为，终点为，圆心在原点，用逐点比较法插补此圆弧，请写出插补运算过程并画出运动轨迹图（脉冲当量为1）。解：如图1，插补完这段圆弧，刀具沿和轴应走的总步数为2+46，故可设置一计数器=6，或坐标方向进给时均在计数器中减去1，当时，停止插补。插补运算过程见表1，刀具的运动轨迹如图1所示。图1表1 逐点比较法圆弧插补运算过程循环序号偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判别000123456中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床 课程综合测试2学习层次：专升本 时间：90分钟一选择题1位置控制器输出的是数字量，要去控制调速单元，必须经过（B）AF/V变换BD/A变换C电流/电压变换D电压/电流变换2感应同步器采用鉴幅型工作时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（B）AUmsint和UmcostBU1sint和U2cost(U1U2)CU1sint和U2cost(U1U2)DUmsin1t和Umcos2t(12)3直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为（C）A/6B/3C/2D4采用逐点比较法插补第一象限的直线时，直线起点在坐标原点处，终点坐标是(5,7)，刀具从其起点开始插补，则当加工完毕时进行的插补循环数是（C）A10B11C12D135经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用（B）A交流感应电动机B步进电动机C交流伺服电动机D直流伺服电动机6.( A )是无法用准备功能字G来规定或指定的。 A.主轴旋转方向 B.直线插补 C.刀具补偿 D.增量尺寸7.在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是( C ) A.X轴 B.Y轴 C.Z轴 D.回转运动的轴8.欲加工第一象限的斜线(起始点在坐标原点)，用逐点比较法直线插补，若偏差函数大于零，说明加工点在( B )。 A.坐标原点 B.斜线上方 C.斜线下方 D.斜线上9.( A )主要用于经济型数控机床的进给驱动。 A.步进电机 B.直流伺服电机 C.交流伺服电机 D.直流进给伺服电机10.数控系统常用的两种插补功能是( C ) A.直线插补和螺旋线插补 B.螺旋线插补和抛物线插补 C.直线插补和圆弧插补 D.圆弧插补和螺旋线插补二填空题1一个典型CNC系统一般由数控计算机、程序输入/输出装置和_机床控制装置_三部分组成。2 在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具 半径 和 长度 补偿功能。3.CNC系统中常用的插补方法中，脉冲插补法适用于以_步进_电机作为驱动元件的数据系统；数字增量插补法(数据采样插补法)一般用于直流伺服 和交流伺服电机作为驱动元件的数控系统。4.滚珠丝杠螺母副按其中的滚珠循环方式可分为 内循环 和 外循环 两种。5. 与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为 Z 轴，远离工件的刀具运动方向为 Z轴正方向。三简答题1.机床坐标系与工件坐标系的含义是什么？请阐述它们之间的关系。答：机床坐标系指数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点（机械原点）；工件坐标系指以确定的工件原点为基准所建立的坐标系。机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。2.什么叫逐点比较插补法，一个插补循环包括哪几个节拍?答：刀具在按照要求的轨迹运动时，每走一步都要和规定的轨迹比较一下，根据比较结果，决定下一步的移动方向，使刀具更接近规定的轨迹。一个插补循环包括：偏差判别、进给方向、偏差计算、终点判别四个节拍。四编程题数控车编程，精加工如下图所示的零件（粗线为零件轮廓），按照下列要求完成本题：（1） 建立工件坐标系，标明工件原点、起刀点；答：建立工件坐标系，标明工件原点、起刀点见图3图3（2） 确定加工路线和工艺，选择刀具；答：确定加工路线和工艺，选择刀具首先车削外形，再切槽，最后车螺纹。车外圆：主轴转速为S600r/min，进给速度为F150/min；切槽：主轴转速为S300r/min，进给速度为F100/min；车螺纹：主轴转速为S200r/min，进给速度为F1.5/r。螺纹外径=30-0.866×1.5÷429.7；螺纹牙深=0.6495×1.5=0.974；螺纹内径螺纹外径-2×螺纹牙深=29.7-2×0.974=27.8。选用三把刀：T01车外圆；T02切槽，刀刃宽3；T03车螺纹。（3） 编制程序（写出程序说明）。答：O0010N0010 G92 X200.0 Z100.0；（建立工件坐标系）N0020 G00 X0 Z1.0 S600 T0101 M03 M08；（快进到接近点）N0030 G01 Z0.0 F150；（工进到）N0040 X29.7；（车端面）N0050 Z-23.0；（车螺纹外表面）N0060 X36.0；（车端面）N0070 G03 X40.0 W-2.0 I0 K-2.0；（圆弧倒角）N0080 Z-51.0；（车外圆）N0090 G02 X44.0 W-2.0 I-2.0 K0；（圆弧倒角）N0100 X60.0；（车端面）N0110 Z-65.0；（车外圆）N0120 G00 X200.0 Z100.0 T0100 M05 M09；（快回到换刀点）N0130 X45.0 Z-23.0 S300 T0202 M03 M08；（换刀、快速接近工件）N0140 G01 X24.0 F100；（切槽）N0150 G04 P5.0；（延时5s ）N0160 G00 X200.0；（径向退刀）N0170 Z100.0 T0200 M05 M09；（快回到换刀点）N0180 X34.0 Z4.0 S200 T0303 M03 M08；（刀具定位至螺纹车削循环点）N0190 G92 X28.8 Z-21.5 F1.5；（分三刀切削螺纹）N0200 X28.2；N0210 X27.8；N0220 G00 X200.0 Z100.0 T0300 M05 M09；（快回到换刀点）N0230 X62.0 Z-66.0 S300 T0202 M03 M08；（换刀、快速接近工件）N0240 G01 X0.0 F100；（切断）N0250 G00 X200.0 Z100.0 T0200 M02；（结束）五计算题利用数控机床加工第一象限直线，原点为，为终点，坐标为，用法插补此直线，请写出插补运算过程并画出运动轨迹图（脉冲当量为1）。解：因终点最大坐标值为6，取累加器、被积函数寄存器、终点计数器均为三位二进制寄存器，N=3，则累加次数。插补运算过程见表1，插补轨迹见图2。表1 逐点比较法圆弧插补运算过程累加次数（）X积分器Y积分器终点计数器（）X被积函数寄存器X累加器X累加器溢出脉冲Y被积函数寄存器Y累加器Y累加器溢出脉冲06004000166+0=6044+0=401266+6=8+4144+4=8+012366+4=8+2144+0=403466+2=8+0144+4=8+014566+0=6044+0=405666+6=8+4144+4=8+016766+4=8+2144+0=407866+2=8+0144+4=8+010图2 中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床 课程综合测试3学习层次：专升本 时间：90分钟一选择题1为了综合性地判断数控机床在实际切削加工条件下所能达到的精度，应做的检测试验项目是（ D ）A.几何精度B.插补精度C.定位精度D.工作精度2数控机床移动部件的位置偏差反映了移动部件在该点的（ B ）A.定位误差B.系统性误差C.运动误差D.随机性误差3数控机床的伺服系统的开环增益为K，移动部件的运动速度为V，则跟随误差E可表示为（ D ）A.E=KVB.E=C.E=D.E=4普通的旋转变压器测量精度（ C ）A.很高B.较高C.较低D.很低5感应同步器信号处理采用鉴幅型时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（ B ）A.umsinwt和umcoswtB.u1sinwt和u2sinwt(u1u2)C.umsinwt和umsinwt D.u1sinwt和u2coswt(u1u2)6PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指（C）A晶闸管相控整流器速度控制单元B直流伺服电机及其速度检测单元C大功率晶体管斩波器速度控制单元D感应电动机变频调速系统7闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于（D）A采用的伺服电动机不同B采用的传感器不同C伺服电动机安装位置不同D传感器安装位置不同8对于数控机床闭环控制系统的伺服驱动元件，为了维护方便起见，最好采用（B）A直流伺服电动机B交流伺服电动机C液压步进马达D功率步进电动机9某加工程序中的一个程序段为（B）N003 G90G19G94G02 X30.0 Y35.0 I30.0 F200 LF该程序段的错误在于A不应该用G90B不应该用G19C不应该用G94D不应该用G0210对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是（A）A从此基准点沿床身远离工件的方向B从此基准点沿床身接近工件的方向C从此基准点垂直向上的方向D从此基准点垂直向下的方向二填空题1确定数控机床坐标系时首先要确定 Z轴 ，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。2自动编程计算机中的系统软件将程序员编写的源程序处理成计算机可以识别的形式，该系统软件称为 编译程序。3.对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做 步距角 ，电机的总角位移和输入脉冲的 数目 成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。4脉冲发生器有二种类型：增量式和_绝对_式。5每个脉冲信号使机床运动部件沿坐标轴产生一个最小位移叫 脉冲当量。三简答题1孔加工固定循环的基本组成动作有哪些？并用图示说明。答：孔加工循环的组成动作有：X、Y轴定位；快速运动到R点（参考点）；孔加工；在孔底的动作；退回到R点（参考点）；快速返回到初始点。2位置检测装置按检测信号的类型和构成伺服系统类型的不同分别分为几种？请阐述各自的含义？答： 位置检测装置按检测信号的类型来分，可分成数字式与模拟式两大类。数字式是指将机械位移或模拟量转变为数字脉冲的测量装置；模拟式是指将机械位移量转变为感应电动势的相位或幅值的测量装置。按构成伺服系统类型可分为回转型检测装置和直线型检测装置。前者对机床的直线位移是间接测量，其测量精度取决于测量装置和机床传动链两者的精度；后者则是直接测量机床的直线位移，其测量精度主要取决于测量装置的精度，不受机床传动精度的直接影响。四编程题如图所示为要在数控车床上加工的零件轮廓，零件毛坏为直径65mm、长度122mm的棒料（三爪卡盘夹持部分20mm）。所有外形一次切削成形。试按照教材中所学的代码格式（JB3208-83）编写其加工程序。已知与要求：（1） 坐标原点设在如图所示O点，试在给定坐标系下采用绝对尺寸编写加工程序。编程加工时不考虑刀具副后面与被切形状的干涉问题，同时要求开始加工时先车端面2mm。在车完型面后退刀时按先X轴后Z轴顺序退至原来位置；（2）图示刀尖位置为程序的起点和终点；（3）进给速度50mm/min，主轴转速600r/min；五计算题逐点比较法插补第一象限的直线，起点在坐标原点，终点坐标输入数控计算机后Xa=5，Ya=3。试按如下格式写出插补计算过程，并画出刀具插补运动轨迹图。