《數(shù)控技術(shù)》課后答案

第3章習題解答3.1簡述數(shù)控伺服系統(tǒng)的組成和作用。數(shù)控伺服驅(qū)動系統(tǒng)按有無反饋檢測元件分為開環(huán)和閉環(huán)（含半閉環(huán)）兩種類型。開環(huán)伺服系統(tǒng)由驅(qū)動控制單元、執(zhí)行元件和機床組成。驅(qū)動控制單元的作用是將進給指令轉(zhuǎn)化為執(zhí)行元件所需要的信號形式，執(zhí)行元件則將該信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的機械位移。閉環(huán)（半閉環(huán)）伺服系統(tǒng)由執(zhí)行元件、驅(qū)動控制單元、機床，以及反饋檢測元件、比較環(huán)節(jié)組成。位置反饋元件將工作臺的實際位置檢測后反饋給比較環(huán)節(jié)，比較環(huán)節(jié)將指令信號和反饋信號進行比較，以兩者的差值作為伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，經(jīng)驅(qū)動控制單元驅(qū)動和控制執(zhí)行元件帶動工作臺運動。3.2數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)有哪些基本要求？數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求：⒈精度高；⒉快速響應(yīng)特性好；⒊調(diào)速范圍寬；⒋系統(tǒng)可靠性好。3.3數(shù)控伺服系統(tǒng)有哪幾種類型？簡述各自的特點。數(shù)控伺服系統(tǒng)按有無檢測裝置分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)是指不帶位置反饋裝置的控制方式。開環(huán)控制具有結(jié)構(gòu)簡單和價格低廉等優(yōu)點。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)是通過檢測伺服電機的轉(zhuǎn)角間接地檢測出運動部件的位移（或角位移）反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入指令進行比較，用差值控制運動部件。這種系統(tǒng)的調(diào)試十分方便，并具有良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。閉環(huán)伺服系統(tǒng)將直接測量到的位移或角位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中與輸入指令位移量進行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴格按實際需要的位移量運動。閉環(huán)控制系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的精度，而與機械傳動鏈的誤差無關(guān)，其控制精度將超過半閉環(huán)系統(tǒng)。3.4簡述步進電動機的分類及其一般工作原理。從結(jié)構(gòu)上看，步進電動機分為反應(yīng)式與激磁式，激磁式又可分為供電激磁和永磁式兩種。按定子數(shù)目可分為單段定子式與多段定子式。按相數(shù)可分為單相、兩相、三相及多相，轉(zhuǎn)子做成多極。在輸入電信號之前，轉(zhuǎn)子靜止不動；電信號到來之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速隨電信號的方向和大小而改變，同時帶動一定的負載運動；電信號一旦消失，轉(zhuǎn)子立即自行停轉(zhuǎn)。3.5什么是步距角？步進電機的步距角大小取決于哪些因素？步進電機的步距角α是反映步進電機繞組的通電狀態(tài)每改變一次，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角度。步距角α一般由定子相數(shù)、轉(zhuǎn)子齒數(shù)和通電方式?jīng)Q定。3.6試比較交流和直流伺服電動機的特點。直流伺服電機具有優(yōu)良的調(diào)速性能，啟動、運行和制動靈活、方便，因而在對速度調(diào)節(jié)有較高要求的場合，直流伺服系統(tǒng)一直占據(jù)主導地位。但它存在固有的弱點，如電刷和換向器工作中易磨損，需經(jīng)常維護，換向器形狀非常復(fù)雜，換向時還會產(chǎn)生火花，這給制造和維護都帶來很大的困難。交流伺服電機采用了全封閉無刷構(gòu)造，不需定期檢查和維修。它的定子省去了鑄件殼體，結(jié)構(gòu)緊湊，外形小，重量輕?？招谋D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。3.7分析交流和直流伺服電動機的速度調(diào)節(jié)方式。直流伺服電動機常用的調(diào)速方式有兩種：⑴晶閘管直流調(diào)速（SCR）晶閘管直流調(diào)速是通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置的控制電壓大?。刂凭чl管的開放角）來移動觸發(fā)脈沖的相位，從而改變了整流電壓的大小，使直流電動機電樞電壓變化而平滑調(diào)速。⑵脈寬調(diào)制直流調(diào)速（PWM）PWM調(diào)速是在大功率開關(guān)晶體管的基極上，加上脈寬可調(diào)的方波電壓，控制開關(guān)管的導通率，達到調(diào)速的目的。交流伺服電動機調(diào)速通常由調(diào)頻調(diào)速的方法實現(xiàn)。實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓有多種方法，通常都是采用交流—直流—交流的變換電路來實現(xiàn)，這種電路的主要組成部分是電流逆變器。3.8步進式伺服系統(tǒng)是如何對機床工作臺的位移、速度和進給方向進行控制的？⒈工作臺位移量的控制數(shù)控裝置發(fā)出N個進給脈沖，使步進電動機定子繞組的通電狀態(tài)變化N次，則步進電動機轉(zhuǎn)過的角位移量φ=N·α（α為步距角）。該角位移經(jīng)絲杠螺母副之后轉(zhuǎn)化為工作臺的位移量L，即進給脈沖數(shù)決定了工作臺的直線位移量。⒉工作臺運動方向的控制當數(shù)控裝置發(fā)出的進給脈沖是正向時，經(jīng)驅(qū)動控制線路之后，步進電動機的定子繞組按一定順序依次通電、斷電。當進給脈沖是反向時，定子各相繞組則按相反的順序通電、斷電。因此，改變進給脈沖的方向，可改變定子繞組的通電順序，使步進電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而改變工作臺的進給方向。⒊工作臺進給速度的控制若數(shù)控裝置發(fā)出的進給脈沖的頻率為f，經(jīng)驅(qū)動控制線路后，轉(zhuǎn)換為控制步進電動機定子繞組的通電、斷電的電平信號變化頻率，由于轉(zhuǎn)速ω=60fδ（δ為脈沖當量），所以定子繞組通電狀態(tài)的變化頻率決定步進電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。該轉(zhuǎn)速經(jīng)過絲杠螺母副傳遞之后，轉(zhuǎn)化為工作臺的進給速度。3.9如何提高步進式伺服驅(qū)動系統(tǒng)的精度？從控制方法上采取以下措施提高步進式伺服驅(qū)動系統(tǒng)的精度：⒈傳動間隙補償；⒉螺距誤差補償；⒊細分線路。3.10簡述鑒相式伺服系統(tǒng)的組成和工作原理。鑒相式伺服系統(tǒng)由基準信號發(fā)生器、脈沖調(diào)相器、檢測元件及信號處理線路、鑒相器、驅(qū)動線路和執(zhí)行元件等組成。當數(shù)控機床的數(shù)控裝置要求工作臺沿一個方向進給時，插補器或插補軟件便產(chǎn)生一系列進給脈沖。進給脈沖首先送入伺服系統(tǒng)位置環(huán)的脈沖調(diào)相器。變?yōu)槌盎鶞市盘栂辔唤铅?，在工作臺運動以前，因工作臺沒有位移，故檢測元件及信號處理線路的的輸出與基準信號同相位，即兩者相位差θ=0。在鑒相器中，指令信號與反饋信號進行比較，使工作臺正向進給。工作臺正向進給后，檢測元件馬上檢測出此進給位移，若θ≠φ1，說明工作臺實際移動的距離不等于指令信號要求的移動距離，鑒相器將φ和θ的差值檢測出來，送入速度控制單元，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動帶動工作臺進給。若θ=φ，說明工作臺移動距離等于指令信號要求的移動距離，此時，鑒相器的輸出φ－θ=0，工作臺停止進給。3.11簡述鑒幅式伺服系統(tǒng)的組成和工作原理。鑒幅式伺服系統(tǒng)由測量元件及信號處理線路、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、比較器、放大環(huán)節(jié)和執(zhí)行元件五部分組成。鑒幅系統(tǒng)工作前，數(shù)控裝置和測量元件及信號處理線路都沒有脈沖輸出，比較器的輸出為零，這時，執(zhí)行元件不帶動工作臺移動。出現(xiàn)進給脈沖信號之后，比較器的輸出不再為零，執(zhí)行元件開始帶動工作臺移動，同時以鑒幅式工作的測量元件又將工作臺的位移檢測出來，經(jīng)信號處理線路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號，該數(shù)字脈沖信號作為反饋信號進入比較器與進給脈沖進行比較。若兩者相等，比較器的輸出為零，說明工作臺實際移動的距離等于指令信號要求工作臺移動的距離，執(zhí)行元件停止帶動工作臺移動；若兩者不相等，說明工作臺實際移動T型床身布局可以使工作臺沿床身作X向移動時，在全行程范圍內(nèi)，工作臺和工件完全支承在床身上，因此，機床剛性好，工作臺承載能力強，加工精度容易得到保證。而且，這種結(jié)構(gòu)可以很方便地增加X軸行程，便于機床品種的系列化、零部件的通用化和標準化。框架結(jié)構(gòu)雙立柱采用了對稱結(jié)構(gòu)，主軸箱在兩立柱中間上、下運動，與傳統(tǒng)的主軸箱側(cè)掛式結(jié)構(gòu)相比，大大提高了結(jié)構(gòu)剛度。另外，主軸箱是從左、右兩導軌的內(nèi)側(cè)進行定位，熱變形產(chǎn)生的主軸中心變位被限制在垂直方向上，因此，可以通過對Y軸的補償，減小熱變形的影響。4.4什么叫“箱中箱”（boxinbox）結(jié)構(gòu)？高速加工機床為什么要采用“箱中箱”結(jié)構(gòu)？臥式布局高速數(shù)控機床采用了“內(nèi)外雙框架”即稱為“箱中箱”（boxinbox）結(jié)構(gòu)。這兩種布局型式在總體上的共同特點是：運動部件質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)剛性好。機床進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)全部（或部分）移出工作臺外，以最大限度減輕移動部件的質(zhì)量和慣量，是高速加工機床結(jié)構(gòu)布局設(shè)計的總原則。4.5什么叫虛擬軸機床？其結(jié)構(gòu)特點是什么？與傳統(tǒng)機床相比它具有哪些主要優(yōu)點？虛擬軸機床的基座與主軸平臺間是由六根桿并聯(lián)地連接的，稱之為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。X、Y、Z三個坐標軸的運動由六根桿同時相互耦合地作伸縮運動來實現(xiàn)。主軸平臺的受力由六根桿分攤承擔，每根桿受力要小得多，且只承受拉力或壓力，不承受彎矩或扭矩。因此，剛度高、移動部件質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單、零件的數(shù)量多，是并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床突出的優(yōu)點。4.6數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的基本要求是什么？在數(shù)控機床上實現(xiàn)主傳動的無級變速方式主要有哪幾種？數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的基本要求：⑴為了達到最佳切削效果，一般都應(yīng)在最佳切削條件下工作，因此，主軸一般都要求能自動實現(xiàn)無級變速。⑵要求機床主軸系統(tǒng)必須具有足夠高的轉(zhuǎn)速和足夠大的功率，以適應(yīng)高速、高效的加工需要。⑶為了降低噪聲、減輕發(fā)熱、減少振動，主傳動系統(tǒng)應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)，減少傳動件。⑷在加工中心上，還必須具有安裝刀具和刀具交換所需的自動夾緊裝置，以及主軸定向準停裝置，以保證刀具和主軸、刀庫、機械手的正確嚙合。⑸為了擴大機床功能，實現(xiàn)對C軸位置（主軸回轉(zhuǎn)角度）的控制，主軸還需要安裝位置檢測裝置，以便實現(xiàn)對主軸位置的控制。實現(xiàn)主傳動的無級變速方式主要有：⑴采用交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)無級變速傳動；⑵采用變頻器帶變頻電機或普通交流電機實現(xiàn)無級變速的方式；⑶在高速加工機床上，廣泛使用主軸和電機一體化的新穎功能部件——電主軸。電主軸的電機轉(zhuǎn)子和主軸一體，無需任何傳動件，可以使主軸達到數(shù)萬轉(zhuǎn)、甚至十幾萬轉(zhuǎn)的高速。4.7數(shù)控機床的主傳動增加輔助機械變速裝置的作用是什么？在大、中型數(shù)控機床上，為了使主軸在低速時獲得大扭矩和擴大恒功率調(diào)速范圍，通常在使用無級變速傳動的基礎(chǔ)上，再增加兩級或三級輔助機械變速機構(gòu)作為補充。通過分段變速方式，確保低速時的大扭矩，擴大恒功率調(diào)速范圍，滿足機床重切削時對扭矩的要求。4.8什么叫電主軸？數(shù)控機床采用電主軸有哪些優(yōu)點？所謂電主軸，雖然外形各不相同，但其實質(zhì)都是一只轉(zhuǎn)子中空的電機。在高速加工機床上，大多數(shù)使用電機轉(zhuǎn)子和主軸一體的電主軸，可以使主軸達到數(shù)萬轉(zhuǎn)、甚至十幾萬轉(zhuǎn)的高速，主軸傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更簡單、剛性更好。4.9常用的主軸軸承有哪幾種？它們在性能上有何區(qū)別？常用的主軸軸承有：錐孔雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈為1∶12的錐孔，當內(nèi)圈沿錐形軸軸向移動時，內(nèi)圈脹大，可以調(diào)整滾道間隙。這種軸承的特點是滾子數(shù)量多，兩列滾子交錯排列，因此承載能力大，剛性好，允許轉(zhuǎn)速較高。但它對箱體孔、主軸頸的加工精度要求高，且只能承受徑向載荷。雙列推力向心球軸承，接觸角為60°。這種軸承的球徑小、數(shù)量多，允許轉(zhuǎn)速高，軸向剛度較高，能承受雙向軸向載荷。該種軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承。雙列圓錐滾子軸承。這種軸承的特點是內(nèi)、外列滾子數(shù)量相差一個，能使振動頻率不一致，因此，可以改善軸承的動態(tài)性能。軸承可以同時承受徑向載荷和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。4.10數(shù)控機床對進給傳動系統(tǒng)的基本要求是什么？進給傳動系統(tǒng)的基本型式有哪幾種？它們各有什么優(yōu)點？數(shù)控機床對進給傳動系統(tǒng)的基本要求：提高傳動部件的剛度；減小傳動部件的慣量；減小傳動部件的間隙；減小系統(tǒng)的摩擦阻力。4.11什么叫直線電動機？數(shù)控機床采用直線電動機驅(qū)動有什么優(yōu)點和不足？直線電動機是一種能將電信號直接轉(zhuǎn)換成為直線位移的電動機。數(shù)控機床采用直線電動機驅(qū)動的優(yōu)點：（1）采用直線電動機驅(qū)動，不需要絲杠、齒輪齒條等轉(zhuǎn)換裝置即能直接實現(xiàn)直線運動，因此，它大大簡化了進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了傳遞效率。（2）采用直線電動機驅(qū)動時，可以達到大于100m/min的進給速度和大于10/的加速度。m2s（3）直線電動機從根本上消除傳動環(huán)節(jié)，故進給系統(tǒng)的精度高、剛度大、快速性和穩(wěn)定性好，噪聲很小或無噪聲。數(shù)控機床采用直線電動機驅(qū)動的不足：（1）與同容量旋轉(zhuǎn)電動機相比，直線電動機的效率和功率因數(shù)要低，特別在低速時更明顯。（2）特別是直線感應(yīng)電動機的起動推力受電源電壓的影響較大，故對驅(qū)動器的要求較高，應(yīng)采取措施保證或改變電動機的有關(guān)特性來減少或消除這種影響。（3）在金屬加工機床上，由于電動機直接和導軌、工作臺做成一體，必須采取措施以防止磁力和熱變形對加工的影響。4.12滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式有哪幾種？怎樣實現(xiàn)滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊？循環(huán)方式有兩種：回珠滾道布置在螺母外部，滾珠在循環(huán)過程中，有部分時間滾珠與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；回珠滾道布置在螺母內(nèi)部，循環(huán)過程中滾珠始終與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方法與螺母的型式有關(guān)。對于單螺母結(jié)構(gòu)主要有三種：⑴增加滾珠直徑預(yù)緊法；⑵螺母夾緊預(yù)緊法；⑶整體螺母變位螺距預(yù)緊法。對于雙螺母結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠螺母副，主要采用墊片預(yù)緊法。4.13滾珠絲杠螺母副的支承型式有哪幾種？它們各有什么特點？常用的滾珠絲杠螺母副的支承型式有四種：一端固定、一端自由的支承方式（G—Z方式）；一端固定、一端游動的支承方式（G—Y方式）；兩端支承方式（J—J方式）；兩端固定的支承方式（G—G方式）。4.14滾珠絲杠螺母副與電動機間的連接形式有哪幾種？它們各有什么優(yōu)點？滾珠絲杠螺母副與驅(qū)動電動機的聯(lián)接型式主要有三種：⒈聯(lián)軸器直接聯(lián)接：這是一種最簡單的聯(lián)接型式。這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點是：具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動機構(gòu)本身無間隙，傳動精度高；而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝、調(diào)整方便。⒉通過齒輪聯(lián)接：這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：⑴可以降低絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中所占的比重，提高進給系統(tǒng)的快速性。⑵可以充分利用伺服電機高轉(zhuǎn)速、低扭矩的性能，使其變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速、大扭矩輸出，獲得更大的進給驅(qū)動力。⑶在開環(huán)步進系統(tǒng)中還可起到機械、電氣間的匹配作用，使數(shù)控系統(tǒng)的分辨率和實際工作臺的最小移動單位統(tǒng)一。⑷進給電機和絲杠中心可以不在同一直線上，布置靈活。⒊通過同步齒形帶聯(lián)接：同步齒形帶傳動具有帶傳動和鏈傳動的共同優(yōu)點，與齒輪傳動相比它結(jié)構(gòu)更簡單，制造成本更低，安裝調(diào)整更方便。并且傳動不打滑、不需要大的張緊力；傳動效率可以達到98%—99.5%，最高線速度可以達到80m/s，故可以廣泛用于一般數(shù)控機床和高速、高精度的數(shù)控機床傳動。4.15數(shù)控機床對導軌的基本要求是什么？數(shù)控機床的導軌主要有哪幾種？它們各有什么特點？數(shù)控機床對導軌的基本要求：⒈導向精度高；⒉精度保持性好；⒊足夠的剛度；⒋良好的摩擦特性。4.16滾動導軌具有哪些優(yōu)點？滾動導軌的優(yōu)點：（1）動、靜摩擦力之差很小，靈敏性極好，驅(qū)動信號與機械動作間的滯后時間極短，有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。（2）可以使驅(qū)動電機的功率大幅度下降，它實際所需的功率只相當于普通導軌的十分之一左右。它與V型十字交叉滾子導軌相比，摩擦阻力可下降40倍左右。（3）適合于高速、高精度加工的機床，它的瞬時速度可以比滑動導軌提高10倍左右。從而可以實現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度的機床要求。（4）可以實現(xiàn)無間隙運動，提高進給系統(tǒng)的運動精度。（5）滾動導軌成對使用時，具有“誤差均化效應(yīng)”，從而降低基礎(chǔ)件（導軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機械制造成本與難度。（6）導軌副的滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承載能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提高。（7）導軌采用表面硬化處理工藝，導軌內(nèi)仍保持良好的機械性能，從而使它具有良好的可校性。（8）滾動導軌對安裝面的要求較低，簡化了機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，降低了機床加工、制造成本。4.17數(shù)控機床對自動換刀裝置的基本要求是什么？常用的換刀裝置有哪些結(jié)構(gòu)型式？數(shù)控機床對自動換刀裝置的基本要求：刀具存放數(shù)量多（刀庫容量大）、換刀時間短、刀具重復(fù)定位精度高、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、可靠性高。自動換刀裝置的型式與機床種類、機床的總體結(jié)構(gòu)布局、需要交換的刀具數(shù)量等因素密切相關(guān)。在數(shù)控車床上，由于工件安裝于主軸上，刀具只須在刀架上進行交換即可，換刀裝置結(jié)構(gòu)簡單，型式比較單一，通常都使用回轉(zhuǎn)刀架進行換刀。在加工中心上，由于刀具被安裝于主軸上，換刀必須在主軸和刀庫之間進行，為此，必須設(shè)計專門的自動換刀裝置和刀庫，其刀具的交換方式通?？梢苑譃闊o機械手換刀和帶機械手換刀兩大類。4.18簡述立式加工中心無機械手換刀的主要動作過程。立式加工中心無機械手換刀的主要動作過程：⑴主軸定向準停；⑵刀庫向右運動；⑶主軸箱上升；⑷刀庫旋轉(zhuǎn)；⑸主軸箱下降；⑹刀庫快速向左返回。4.19簡述立式加工中心凸輪機械手換刀的動作過程。立式加工中心凸輪機械手換刀的動作過程：⑴刀具預(yù)選；⑵主軸定向準停；⑶機械手回轉(zhuǎn)夾刀；⑷卸刀；⑸刀具換位；⑹裝刀；⑺機械手返回。4.20數(shù)控機床對回轉(zhuǎn)工作臺的基本要求是什么？常用的回轉(zhuǎn)工作臺有哪幾種？它們各有什么特點？數(shù)控機床對回轉(zhuǎn)工作臺的基本要求：分辨率小，定位精度高，運動平穩(wěn)，動作迅速，轉(zhuǎn)臺剛性好。常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，數(shù)控機床的分度工作臺只能完成分度運動。數(shù)控機床的回轉(zhuǎn)工作臺不但能完成分度運動，而且還能進行連續(xù)圓周進給運動第5章習題解答5.1數(shù)控加工編程的方法有幾種？數(shù)控編程有兩種方法：手工編程和自動編程。5.2數(shù)控加工編程的一般步驟是什么？數(shù)控編程的一般步驟為：⒈分析零件圖紙，確定工藝過程；⒉數(shù)值計算；⒊編寫加工程序單；⒋程序輸入；⒌校對檢查程序；⒍首件加工。5.3機床坐標系確定的原則是什么？什么叫機床原點和零點？數(shù)控機床采用統(tǒng)一的標準笛卡兒直角坐標系。通常約定機床主軸軸線為Z軸。X軸是水平的，它平行于工件的裝夾面。Y軸垂直于X、Z坐標軸。Y軸的正方向根據(jù)X和Z軸的正方向，按照標準笛卡兒直角坐標系來判斷。機床坐標系的原點稱為機床零點或機床原點（X=0，Y=0，Z=0）。機床零點是機床上的一個固定點，由機床制造廠確定。5.4什么叫編程原點和工件原點？它們之間有何關(guān)系？工件坐標系的原點即是工件零點。編程零點即是程序零點。一般對于簡單零件，工件零點就是編程零點。而對形狀復(fù)雜的零件，需要編制幾個程序或子程序。為了編程方便和減少許多坐標值的計算，編程零點就不一定設(shè)在工件零點上，而設(shè)在便于程序編制的位置上。5.5程序段中包含的功能字有幾種？程序段格式有哪些？程序段中包含的功能字有準備功能字、坐標功能字、進給功能字、輔助功能字、主軸功能字、刀具功能字。程序段格式有：可變程序段格式；分格符程序段格式；固定程序段格式。5.6什么叫準備功能指令和輔助功能指令？它們的作用如何？準備功能指令是用來規(guī)定刀具和工件的相對運動軌跡（即指令插補功能）、機床坐標系、坐標平面、刀具補償和坐標偏置等多種加工操作。輔助功能M指令，簡稱輔助功能，也叫M功能。它是控制機床或系統(tǒng)開、關(guān)功能的一種命令。如冷卻液開、關(guān)，主軸正、反轉(zhuǎn)等。5.7試述G00、G01、G02、G03使用特點。G00后面給出快速定位終點坐標，不需要指定速度；G01后面給出直線插補的終點坐標，并指定進給速度；G02、G03指定順時針或逆時針圓弧插補，后面給出圓弧終點坐標、圓心矢M00是程序停止指令，在執(zhí)行完含有M00的程序段后，機床的主軸、進給及冷卻液都自動停止。重按“啟動”鍵，便可繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的程序。M02是程序結(jié)束指令，當全部程序結(jié)束后，用此指令可使主軸、進給及冷卻液全部停止，并使機床復(fù)位。因此，M02的功能比M00多一項“復(fù)位”。M30是執(zhí)行完程序段內(nèi)所有指令后，使主軸停轉(zhuǎn)、冷卻液關(guān)閉、進給停止，將部分復(fù)位到初始狀態(tài)并倒帶。它比M02（程序結(jié)束）多了一個“倒帶”的功能，其他功能相同。5.9編程中的工藝分析的主要內(nèi)容是什么？編程中的工藝分析的主要內(nèi)容：1)選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。2)分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求。在此基礎(chǔ)上確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排、與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。3)設(shè)計數(shù)控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的選擇和切削用量的確定等。4)調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定和刀具的補償。5)分配數(shù)控加工中的容差。6)處理數(shù)控機床上部分工藝指令。5.10在安裝工件時要考慮的原則是什么？選擇零件夾具時要注意哪些問題？在安裝工件前，一般要考慮兩個原則：一是在確定零件裝夾方法時，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)，力爭做到在一次裝夾后能加工出全部待加工表面，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。二是需要數(shù)控加工的零件的定位基準面一般都已預(yù)先加工完畢，當有些零件需要二次裝夾時，要盡可能利用同一基準面來加工另一些待加工面，這樣可以減少加工誤差。在選擇夾具時，一般應(yīng)注意：夾具結(jié)構(gòu)力求簡單，盡可能利用由通用元件拼裝的組合可調(diào)夾具，以縮短生產(chǎn)準備周期；裝卸零件要快速方便，以縮短機床的停頓時間；要使加工部位開敞，夾緊機構(gòu)上的各部件不得妨礙走刀；夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工；為了在一次裝夾中加工出更多的表面，有時要增加一些輔助定位面（即工藝面）。5.11為什么在編程時首先要確定對刀點的位置？選定對刀點的原則是什么？確定對刀點的方法有哪些？因為對刀點是在數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對于工件運動的起點，因此在編程時首先要確定對刀點的位置。選取對刀點時，應(yīng)便于簡化程序編制，在機床上容易找正，加工過程中便于檢查，引起的加工誤差要小。為了提高零件的加工精度，對刀點應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計基準或工藝基準上。如以孔定位的零件，應(yīng)將孔的中心作為對刀點。為了便于坐標值的計算。對于建立了絕對坐標系的數(shù)控機床，對刀點最好選在坐標系的原點上，或選在已知坐標值的點上。5.12什么是數(shù)控加工的走刀路線？確定走刀路線時要考慮的原則是什么？走刀路線是指加工過程中刀具（嚴格說是刀位點）相對于被加工零件的運動軌跡。即刀具從對刀點（或機床原點）開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。確定走刀路線應(yīng)遵循以下原則：1)應(yīng)使被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量（如粗糙度低），且效率高。2)使數(shù)值計算容易，以減少編程工作量。3)盡量使走刀路線最短，這樣既能使程序段數(shù)減少，又減少了空刀時間。5.13編程中的數(shù)值計算包含哪些內(nèi)容？試說明基點和節(jié)點的區(qū)別。編程中的數(shù)值計算包含：基點坐標計算、節(jié)點坐標計算、刀位點軌跡的坐標計算。5.14數(shù)控加工編程時為什么設(shè)置工件坐標系？數(shù)控車床如何設(shè)置工件坐標系？為了計算方便、簡化編程，通常把工件坐標系的原點選在工件的回轉(zhuǎn)中心上，具體位置設(shè)置在工件的左端面（或右端面）上，應(yīng)盡量使編程基準與設(shè)計、安裝基準重合。5.15數(shù)控車床編程時可以采用哪幾種坐標編程方式？數(shù)控車床編程時，可以采用絕對值編程、增量值編程和混合編程三種方式。5.16數(shù)控車床的固定循環(huán)切削指令有哪些？數(shù)控車床的固定循環(huán)切削指令有單一形狀固定循環(huán)G90、G94；復(fù)合固定循環(huán)切削G70～G76；單行程螺紋切削G32、G33、G34；簡單螺紋切削循環(huán)G92和螺紋切削復(fù)合循環(huán)G76。5.17數(shù)控車床刀具半徑補償功能指令有哪些？使用這些指令時應(yīng)注意的問題是什么？數(shù)控車床刀具半徑補償功能指令有G40、G41、G42，使用這些指令時應(yīng)注意：⑴不能重復(fù)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，則必須先用G40指令取消原G41或G42指令，否則補償就不正常。⑵當?shù)毒呗窂桨l(fā)生變化時，應(yīng)根據(jù)工件的位置，重新指令刀偏補償。5.18數(shù)控銑床編程時采用哪兩種坐標編程方式？絕對坐標編程指令（G90）和增量坐標編程指令（G91），即可以用G90或G91來指令編程的坐標方式。5.19數(shù)控銑床編程時如何設(shè)置工件坐標系？在編程中，一般要選擇工件或夾具上的某一點作為編程零點，并以這一點為原點，建立一個坐標系，稱為工件坐標系。這個坐標系的原點與機床坐標系的原點（機零點）之間的距離用G92指令進行設(shè)定。5.20什么是零點偏置？數(shù)控銑床編程時為什么要進行零點偏置？所謂零點偏置就是在編程過程中進行編程坐標系（工件坐標系）的平移變換，使編程坐標系的零點偏移到新的位置。在數(shù)控銑床上進行加工時經(jīng)常會碰到只要改變坐標系的原點就可以很方便地編寫出所要加工工件的某些輪廓的加工程序。而所希望的新的編程原點位置，有時候相對于原工件坐標系的原點來計算比較容易，有時候相對于當前所在點來計算比較容易確定，有時候就用當前點作為編程原點來編程比較容易。因此要進行零點偏置。5.21加工中心編程時的返回參考點指令有哪些？返回參考點校驗指令G27；自動返回參考點指令G28；自動從參考點返回指令G29。5.22寫出加工中心刀具長度補償指令和刀具半徑補償指令。刀具長度補償指令G43/G44、刀具長度補償?shù)某废鸊49；刀具半徑補償指令G41/42、刀具半徑補償?shù)某废鸊40。5.23加工中心固定循環(huán)的基本動作有哪些？孔加工固定循環(huán)一般由六個運動組成：動作1——X軸和Y軸定位：使刀具快速定位到孔加工的位置。動作2——快進到R點：刀具自初始點快速進給到R點。動作3——孔加工：以切削進給的方式執(zhí)行孔加工的動作。動作4——孔底動作：包括暫停、主軸準停、刀具移位等動作。動作5——返回到R點：繼續(xù)孔的加工而又可以安全移動刀具時選擇R點。動作6——返回到初始點：孔加工完成后一般應(yīng)選擇初始點。5.24寫出孔加