2022年机械设备数控技术平时作业-郭智勇.docx

精品学习资源2021-2021 第一学期机械设备数控技术作业一、简答题 每道题 3 分，计 36 分1、数控机床由哪些部分组成？数控机床加工零件的工作流程包括哪些内容？答：数控机床由哪些部分组成：(1) 、主机：他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件；他是用于完成各种切削加工的机械部件；(2) 、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件 印刷电路板、 CRT显示器、键盒、纸带阅读机等 以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的储备，数据的变换、插补运算以及实现各种掌握功能；(3) 、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电及进给电机等；他在数控装置的掌握下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动；当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工；(4) 、帮助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运动，如冷却、排屑、润滑、照明、监就等；它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，仍包括刀具及监控检测装备等；(5) 、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、储备等；数控机床加工零件的工作流程包括哪些内容：1、数据加工程序的编制；2、输入；3、泽码；4、刀具补偿；5、插补； 6、 位置掌握和机加工；2、数控加工工艺的特点表现在哪些方面？答： 1 、工序的内容复杂，这是由于数控机床比一般机床价格贵，如只加工简洁工序在经济上不合算，所以在数控机床上通常支配较复杂的工序，基至在一般机床上难以完成的工序；(2) 、工步的支配更为详尽，这是由于在一般机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的支配、对刀点、换刀点及加工路线路确定等问题，在编制数控机床加工工艺时却不能忽视；(3) 、依靠程序完成全部工艺过程；(4) 、数控机械加工程序是数控机床的指令性文件；(5) 、数控机床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的；(6) 、数控机械加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且仍包括了完成工艺过程所必需的工艺参数， 如切削用量，进给路线、刀具尺寸编号以及机床的运动过程；(7) 、数控加工效率高，加工精度高，劳动强度低，对不同工件适应才能强；3、数控加工时工序和工步如何划分及原就？答：工序的划分(1) 、以零件的夹定位方式划分工序，由于每个零件结构外形不同，各个表面的技术要求也不同， 所以在加工中，其定位方式就各有差异；一般加工零件外形时，以内形定位；在加工零件内形时以外形定位，可依据定位方式的不同来划分工序；欢迎下载精品学习资源(2) 、按粗、精工序划分加工: 依据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原就来时行划分工序，即先进行粗加工，再进行精加工；此时可以使用不同的机床或不同的刀具进行加工；通常在一次安装中，不答应将零件的其它表面；为了削减换刀次数，缩短空行程运行时间，削减不必要的定位误差，可以依据使用相同刀具来集中加工工序的方式来进行零件的加工出能加工到的全部部位，然后再更换另一把刀具加工零件的其它部位，在专用数控机床和加工中心中经常采纳这种方式；工步的划分：工步的划分主要从加工精度和生效率两方面不考虑；一个工序内往往需要采纳不同的切削刀具和切削用量对不同的表面进行工；为了便于分析和描述复杂的零件，在工序内又细分为工步； 工步划分的原就是：(1) 、同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行；(2) 、对于既有铣削平面又有镗孔加工表面的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工，由于按此方式划分工步，可以提提高孔的加工精度；由于铣削平面时切削力较大，零件易发生变形；先铣平面后镗孔， 可以使其有一段时间复原变形，并削减由此变形引起对孔的精度的影响；(3) 、按使用刀具来划分工步；某些机床工作台的回转时间比换刀时间短，可以采纳按使用刀具划分工步，以削减换刀次数，提高加工效率；4、数控铣削时环切法和行切法各有何特点？分别适用于什么场合？答： 1 、两种加工路线的共同特点是都能切尽内腔中全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量削减重复进给的搭接量；(2) 、行切法的加工路线比环切法短，但行切洗法会在每两次进给的起点与终点间留下残留面积，达不到所要求的表面粗糙度；用换切法获得的表面粗糙度要好于行切法，但环切法需要逐次向外扩展轮廓线， 刀位点运算略微复杂一些；5、数控机床编制程序的一般步骤是什么？答： 1 、图纸工艺分析；(2) 、运算运动轨迹；(3) 、编制程序及初步校验；(4) 、制备掌握介质；(5) 、程序的校验和试切；6、简述加工中心（ FANUC系统）数控编程中钻孔时固定循环指令的循环动作有哪些？答： 1 、X 轴和 Y 轴的快速定位(2) 、刀具快速从初始点进给到R 点(3) 、以切削进给的方式执行孔加工的动作(4) 、在孔底相应的动作(5) 、返回到 R 点(6) 、快速返回到初始点欢迎下载精品学习资源7、何谓插补？常用的插补算法有几种？答：插补就是指数控装置依据编程时的有限数据，依据肯定的算法产生基本线行 直线 圆弧等 以此为基础完成所需轮廓轨迹的插补拟合工作；插补算法有：基准脉冲插补和数据采样插补；8、进给伺服系统的作用是什么？进给伺服系统的技术要求有哪些 .答：进给伺服系统能依据指令信号精确地掌握执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按肯定规律运动所合成的运动轨迹；要求： 1 、传动精度与定位精度高(2) 、传动刚度高和抗震性好(3) 、调速范畴要宽且要有良好的稳固性 在调速范畴内 (4) 、低摩擦和低慢量(5) 、响应速度快(6) 、排除传动间隙(7) 、速度稳固性好；9、常见的滚珠丝杠螺母副的轴向间隙排除和预紧有哪些方式？答： 1 、径向调剂(2) 、轴向调剂(3) 、滚珠丝杆支撑式10、光栅尺由哪些部件构成？它与数控机床的连接方式如何？其工作原理是什么？答：光栅尺由标尺光栅和指示光栅构成；标尺光栅一般安装在机床活动部件上（如工作台上或丝杠 上）；光栅读数头安装在机床固定部件上（如机床底座上），指示光栅装在光栅读数头中；工作原理是：光读头通过检测莫尔条纹个数，来“读取”光栅刻度，然后再依据驱动电路的作用，运算出光栅尺的位移和速度；11、简述闭环掌握系统位置掌握原理？答：闭环掌握系统分为相位比较伺服系统，幅值比较伺服系统，数字 / 脉冲比较伺服系统以及全数字掌握伺服系统；(1) 、相位比较伺服系统常使用感同步器和旋转变压器作为检测元件，并以相应方式工作，当数控装置要求工作台沿某一方向进给时，插补器或插补软件便产生一系列进给脉冲送入伺服系统，其数量代表工作台的指令进给量其频率代表工作台的进给速度，其方向代表工作台的进给方向，工作台反向进给原理与正向进给时相同；(2) 、幅值比较伺服系统工作原理是位置检测量出的实际位置转换成测量信号幅值的大小，再通过测量欢迎下载精品学习资源信号处理电路，将幅值的大小转换成反馈脉冲频率的高低一路反馈脉冲信号进入比较器，与指令脉冲信号进行比较从而得到位置偏差，经D/A 转换伺服放大后作为驱动伺服电机的信号，伺服电机带动工作台移动，直到比较器输出信号为零时停止，另一路反馈脉冲信号进入励磁电路，掌握产生幅值工作方式的励磁信号；(3) 、数字 / 脉冲比较伺服系统的工作原理，当数控系统要求工作台向一个方向进给时，经插补运算得到一系列进给脉冲作为指令脉冲PC，其数量代表了工作台的指令进给量，频率代表了工作台的进给速度， 方向代表了工作台的进给方向；(4) 、全数字掌握伺服系统的工作原理，全数字控是运算机软件实现数控的各种功能，完成各种参数的掌握，在数控伺服系统中，主要表现在位置环，速度和电流环的数字掌握；12简述沟通伺服电动机的机械特性？答：电机的机械特性：当定子电压和频率为定值是，电磁转距 T 与转速 n 之间的关系；沟通伺服电机为了便于掌握转速，把转子电阻设计的很高，使电机的机械特性变得很软 不是很硬 ，即转速低时，电磁转矩较大；作为伺服机，沟通伺服电机除了必需具有线性度很好的机械特性和调剂特性，仍必需具有伺服性：即掌握信号电压强时，电动机转速高；掌握信号电压弱时，电动机转速低；如掌握信号电压等于零，就电动机不转；但是一般异步电动机的转速不是转矩的单值函数，而且只能在肯定范畴内稳固运行，作为驱动用途的电动机，这一特性是合适的；但作为伺服电动机，就要求机械特性必需是单值函数并尽量具有线性特性，以确保在整个调速范畴内稳固运行；为满意这一要求，通常的做法是，加大转子电阻，使得产生最大的转矩时的转差率；使电动机在整个调速范畴内接近线性；一般情形下，转子电阻越大，机械特性越接近线性，但堵转转矩和最大输出功率越小，效率越低；因此，沟通伺服电机的效率比一般驱动用途的电机低；总之沟通伺服电机必需有线性度好的机械特性和调剂特性外，仍必需具有伺服性；二、论述题 每道题 5 分，计 30 分1、试述数控装置的软件结构特点和软件结构模式？答：数控装置的软件结构特点：多任务并行处理：所谓的并行处理是指运算机在同一时间间隔内完成两种或两种以上的性质相同或不同的工作；并行处理的最大好处是提高了运算速度实时中断处理（主要靠硬件完成）软件结构模式：前后台型软件结构和中断型软件结构；2、数控机床中 PLC实现的功能有哪些？答：数控机床中PLC 实现 M、S、T 功能；机床外部开关量信号掌握功能；输出信号掌握功能；伺服掌握功能；报警处理功能；其它介质输入装置互联掌握；3、依据数控机床的使用场合和结构特点，对机床的机械结构设计应保证哪些技术要求？欢迎下载精品学习资源4、数控机床坐标系和运动方向是如何规定？答：数控机床直线运动的坐标轴X、Y、Z，规定为右手笛卡尔；X、Y、Z 的正方向是使工件尺寸增加的方向，即增大工件和刀具距离的方向，而X 轴是水平的，并平行于工件的装夹面，最终Y 轴就可按右手笛卡尔坐标系确定；通常以平行于主轴的轴线为Z 轴，取刀具远离工件的方向为正向，数控车床取横向滑座方向为 X 轴，取刀具远离工件的方向为正向；立式数控铣床取面对立柱，右手方向为正X 方向，卧式数控铣床从主轴后端往刀具方向看，右手方向为正X 方向；三个旋转坐标A、B、C 相应表示其轴线平行于X、Y、Z 的旋转运动， A、B、C 的正向相应地为在X、Y、Z 的正方向向上按右旋螺纹前进的方向；上述规定一律假定工件静止，刀具相对运动；5、数控机床主传动的配置形式有哪几种？特点是什么？答：数控机床主传动的配置形式有：(1) 、带有变速齿轮的主传动，是大，中型数控机床采纳较多的传动变速方式；(2) 、通过带传动的主转动：主要应用在小型数控机床上，可克服齿轮传动引起的振动与噪声，但只能适用于低扭矩特性要求的主轴；(3) 、由伺服电动机直接驱动的主传动：这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，主轴转速高，但主轴输出扭矩较小，电机发热对主轴的精度影响较大；6、数控机床对进给伺服系统有哪些要求？答：数控机床主传动的配置形式有：(1) 、带有变速齿轮的主传动，是大，中型数控机床采纳较多的传动变速方式；(2) 、通过带传动的主转动：主要应用在小型数控机床上，可克服齿轮传动引起的振动与噪声，但只能适用于低扭矩特性要求的主轴；(3) 、由伺服电动机直接驱动的主传动：这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，主轴转速高，但主轴输出扭矩较小，电机发热对主轴的精度影响较大；三、编程题（编写程序按 FANUC系统） 每道题 6 分，计 24 分1、试编写如下列图零件的精铣加工程序，板厚 10mm；要求自定走刀路线和写出基点坐标值；主轴转速 S=500（r/min ），F=160（mm/min），采纳直径 10mm端铣刀，刀补号可以自行拟定；欢迎下载精品学习资源2、 编写下图零件的精铣加工程序 , 编程原点建在工件左下角上表面处；工件厚度为 2mm；Y0X3、在下图中，当不考虑刀具的实际尺寸加工下面轮廓外形时，试编写精车加工程序；转速 s=800r/min 和进给速度 f=0.3mm/r；欢迎下载精品学习资源4、 编写下图零件的精车加工程序；工件坐标系原点建在工件右端面中心；转速和进给速度自定；（以上编程题，语法正确，工艺合理即可满分）四、运算题 每道题 5 分，计 10 分1、 设在第一象限插补直线段 OA，起点为坐标原点 O0,0 ，终点为 A（3 ，5）；试用逐点比较法进行插补，要求：列表填写插补运算过程；画出插补轨迹图；欢迎下载精品学习资源3、设在第一象限插补直线段 OA，其起点坐标为 O（0，0），终点坐标为 A（6 ，7），试列表写出其逐点比较法直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹；欢迎下载精品学习资源欢迎下载