2017~2018年第一學(xué)期《機(jī)械設(shè)置數(shù)控技術(shù)》作業(yè)

...wd......wd......wd...2017-2018第一學(xué)期《機(jī)械設(shè)備數(shù)控技術(shù)》作業(yè)一、簡答題(每題3分，計(jì)36分)1、數(shù)控機(jī)床由哪些局部組成數(shù)控機(jī)床加工零件的工作流程包括哪些內(nèi)容答：數(shù)控機(jī)床由哪些局部組成：(1)、主機(jī)：他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。(2)、數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件(印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等)以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。(3)、驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。(4)、輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)則等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝備等。(5)、編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機(jī)外進(jìn)展零件的程序編制、存儲等。數(shù)控機(jī)床加工零件的工作流程包括哪些內(nèi)容：、數(shù)據(jù)加工程序的編制。(2)、輸入。(3)、澤碼。(4)、刀具補(bǔ)償。(5)、插補(bǔ)。(6)、位置控制和機(jī)加工。數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)表現(xiàn)在哪些方面答：(1)、工序的內(nèi)容復(fù)雜，這是由于數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床價(jià)格貴，假設(shè)只加工簡單工序在經(jīng)濟(jì)上不合算，所以在數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的工序，基至在普通機(jī)床上難以完成的工序。(2)、工步的安排更為詳盡，這是因?yàn)樵谄胀C(jī)床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及加工路線路確定等問題，在編制數(shù)控機(jī)床加工工藝時(shí)卻不能忽略。(3)、依靠程序完成所有工藝過程。(4)、數(shù)控機(jī)械加工程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件。(5)、數(shù)控機(jī)床受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動(dòng)進(jìn)展的。(6)、數(shù)控機(jī)械加工程序不僅包括零件的工藝過程，而且還包括了完成工藝過程所必需的工藝參數(shù)，如切削用量，進(jìn)給路線、刀具尺寸編號以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程。(7)、數(shù)控加工效率高，加工精度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，對不同工件適應(yīng)能力強(qiáng)。數(shù)控加工時(shí)工序和工步如何劃分及原則答：工序的劃分(1)、以零件的夾定位方式劃分工序，由于每個(gè)零件構(gòu)造形狀不同，各個(gè)外表的技術(shù)要求也不同，所以在加工中，其定位方式就各有差異。一般加工零件外形時(shí)，以內(nèi)形定位；在加工零件內(nèi)形時(shí)以外形定位，可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。(2)、按粗、精工序劃分加工:根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開的原則來時(shí)行劃分工序，即先進(jìn)展粗加工，再進(jìn)展精加工。此時(shí)可以使用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)展加工。通常在一次安裝中，不允許將零件的其它外表。為了減少換刀次數(shù)，縮短空行程運(yùn)行時(shí)間，減少不必要的定位誤差，可以按照使用一樣刀具來集中加工工序的方式來進(jìn)展零件的加工出能加工到的所有部位，然后再更換另一把刀具加工零件的其它部位，在專用數(shù)控機(jī)床和加工中心中常常采用這種方式。工步的劃分：工步的劃分主要從加工精度和生效率兩方面不考慮。一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的切削刀具和切削用量對不同的外表進(jìn)展工。為了便于分析和描述復(fù)雜的零件，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。工步劃分的原則是：(1)、同一外表按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工外表按先粗加工后精加工分開進(jìn)展。(2)、對于既有銑削平面又有鏜孔加工外表的零件，可按先銑削平面后鏜孔進(jìn)展加工，因?yàn)榘创朔绞絼澐止げ剑梢蕴崽岣呖椎募庸ぞ?。因?yàn)殂娤髌矫鏁r(shí)切削力較大，零件易發(fā)生變形。先銑平面后鏜孔，可以使其有一段時(shí)間恢復(fù)變形，并減少由此變形引起對孔的精度的影響。(3)、按使用刀具來劃分工步。某些機(jī)床工作臺的回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可以采用按使用刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工效率。數(shù)控銑削時(shí)環(huán)切法和行切法各有何特點(diǎn)分別適用于什么場合答：(1)、兩種加工路線的共同特點(diǎn)是都能切盡內(nèi)腔中全部面積，不留死角，不傷輪廓，同時(shí)盡量減少重復(fù)進(jìn)給的搭接量。(2)、行切法的加工路線比環(huán)切法短，但行切洗法會在每兩次進(jìn)給的起點(diǎn)與終點(diǎn)間留下殘留面積，達(dá)不到所要求的外表粗糙度；用換切法獲得的外表粗糙度要好于行切法，但環(huán)切法需要逐次向外擴(kuò)展輪廓線，刀位點(diǎn)計(jì)算稍微復(fù)雜一些。數(shù)控機(jī)床編制程序的一般步驟是什么答：(1)、圖紙工藝分析。(2)、計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡。(3)、編制程序及初步校驗(yàn)。(4)、制備控制介質(zhì)。(5)、程序的校驗(yàn)和試切。6、簡述加工中心〔FANUC系統(tǒng)〕數(shù)控編程中鉆孔時(shí)固定循環(huán)指令的循環(huán)動(dòng)作有哪些答：(1)、X軸和Y軸的快速定位(2)、刀具快速從初始點(diǎn)進(jìn)給到R點(diǎn)(3)、以切削進(jìn)給的方式執(zhí)行孔加工的動(dòng)作(4)、在孔底相應(yīng)的動(dòng)作(5)、返回到R點(diǎn)(6)、快速返回到初始點(diǎn)7、何謂插補(bǔ)常用的插補(bǔ)算法有幾種答：插補(bǔ)就是指數(shù)控裝置根據(jù)編程時(shí)的有限數(shù)據(jù)，按照一定的算法產(chǎn)生基本線行(直線圓弧等)以此為基礎(chǔ)完成所需輪廓軌跡的插補(bǔ)擬合工作。插補(bǔ)算法有：基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用是什么進(jìn)給伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求有哪些?答：進(jìn)給伺服系統(tǒng)能根據(jù)指令信號準(zhǔn)確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度與位置，以及幾個(gè)執(zhí)行部件按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)所合成的運(yùn)動(dòng)軌跡。要求：(1)、傳動(dòng)精度與定位精度高(2)、傳動(dòng)剛度高和抗震性好(3)、調(diào)速范圍要寬且要有良好的穩(wěn)定性(在調(diào)速范圍內(nèi))(4)、低摩擦和低慢量(5)、響應(yīng)速度快(6)、消除傳動(dòng)間隙(7)、速度穩(wěn)定性好。常見的滾珠絲杠螺母副的軸向間隙消除和預(yù)緊有哪些方式答：(1)、徑向調(diào)節(jié)(2)、軸向調(diào)節(jié)(3)、滾珠絲桿支撐式光柵尺由哪些部件構(gòu)成它與數(shù)控機(jī)床的連接方式如何其工作原理是什么答：光柵尺由標(biāo)尺光柵和指示光柵構(gòu)成。標(biāo)尺光柵一般安裝在機(jī)床活動(dòng)部件上〔如工作臺上或絲杠上〕。光柵讀數(shù)頭安裝在機(jī)床固定部件上〔如機(jī)床底座上〕，指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。工作原理是：光讀頭通過檢測莫爾條紋個(gè)數(shù)，來“讀取〞光柵刻度，然后再根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路的作用，計(jì)算出光柵尺的位移和速度。11、簡述閉環(huán)控制系統(tǒng)位置控制原理答：閉環(huán)控制系統(tǒng)分為相位比較伺服系統(tǒng)，幅值比較伺服系統(tǒng)，數(shù)字/脈沖比較伺服系統(tǒng)以及全數(shù)字控制伺服系統(tǒng)。、相位比較伺服系統(tǒng)常使用感同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器作為檢測元件，并以相應(yīng)方式工作，當(dāng)數(shù)控裝置要求工作臺沿某一方向進(jìn)給時(shí)，插補(bǔ)器或插補(bǔ)軟件便產(chǎn)生一系列進(jìn)給脈沖送入伺服系統(tǒng)，其數(shù)量代表工作臺的指令進(jìn)給量其頻率代表工作臺的進(jìn)給速度，其方向代表工作臺的進(jìn)給方向，工作臺反向進(jìn)給原理與正向進(jìn)給時(shí)一樣。、幅值比較伺服系統(tǒng)工作原理是位置檢測量出的實(shí)際位置轉(zhuǎn)換成測量信號幅值的大小，再通過測量信號處理電路，將幅值的大小轉(zhuǎn)換成反響脈沖頻率的上下一路反響脈沖信號進(jìn)入比較器，與指令脈沖信號進(jìn)展比較從而得到位置偏差，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換伺服放大后作為驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的信號，伺服電機(jī)帶開工作臺移動(dòng)，直到比較器輸出信號為零時(shí)停頓，另一路反響脈沖信號進(jìn)入勵(lì)磁電路，控制產(chǎn)生幅值工作方式的勵(lì)磁信號。、數(shù)字/脈沖比較伺服系統(tǒng)的工作原理，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)要求工作臺向一個(gè)方向進(jìn)給時(shí)，經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算得到一系列進(jìn)給脈沖作為指令脈沖PC，其數(shù)量代表了工作臺的指令進(jìn)給量，頻率代表了工作臺的進(jìn)給速度，方向代表了工作臺的進(jìn)給方向。、全數(shù)字控制伺服系統(tǒng)的工作原理，全數(shù)字控是計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控的各種功能，完成各種參數(shù)的控制，在數(shù)控伺服系統(tǒng)中，主要表現(xiàn)在位置環(huán)，速度和電流環(huán)的數(shù)字控制。簡述交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性答：電機(jī)的機(jī)械特性：當(dāng)定子電壓和頻率為定值是，電磁轉(zhuǎn)距T與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系。交流伺服電機(jī)為了便于控制轉(zhuǎn)速，把轉(zhuǎn)子電阻設(shè)計(jì)的很高，使電機(jī)的機(jī)械特性變得很軟(不是很硬)，即轉(zhuǎn)速低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩較大。作為伺服機(jī)，交流伺服電機(jī)除了必須具有線性度很好的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性，還必須具有伺服性：即控制信號電壓強(qiáng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高；控制信號電壓弱時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低；假設(shè)控制信號電壓等于零，則電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。但是普通異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不是轉(zhuǎn)矩的單值函數(shù)，而且只能在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，作為驅(qū)動(dòng)用途的電動(dòng)機(jī)，這一特性是適宜的。但作為伺服電動(dòng)機(jī)，則要求機(jī)械特性必須是單值函數(shù)并盡量具有線性特性，以確保在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。為滿足這一要求，通常的做法是，加大轉(zhuǎn)子電阻，使得產(chǎn)生最大的轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率。使電動(dòng)機(jī)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)接近線性。一般情況下，轉(zhuǎn)子電阻越大，機(jī)械特性越接近線性，但堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和最大輸出功率越小，效率越低。因此，交流伺服電機(jī)的效率比一般驅(qū)動(dòng)用途的電機(jī)低?？傊涣魉欧姍C(jī)必須有線性度好的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性外，還必須具有伺服性。二、論述題(每題5分，計(jì)30分)1、試述數(shù)控裝置的軟件構(gòu)造特點(diǎn)和軟件構(gòu)造模式答：數(shù)控裝置的軟件構(gòu)造特點(diǎn)：①多任務(wù)并行處理：所謂的并行處理是指計(jì)算機(jī)在同一時(shí)間間隔內(nèi)完成兩種或兩種以上的性質(zhì)一樣或不同的工作。并行處理的最大好處是提高了運(yùn)算速度

②實(shí)時(shí)中斷處理〔主要靠硬件完成〕軟件構(gòu)造模式：前后臺型軟件構(gòu)造和中斷型軟件構(gòu)造。數(shù)控機(jī)床中PLC實(shí)現(xiàn)的功能有哪些答：數(shù)控機(jī)床中PLC實(shí)現(xiàn)M、S、T功能；機(jī)床外部開關(guān)量信號控制功能；輸出信號控制功能；伺服控制功能；報(bào)警處理功能；其它介質(zhì)輸入裝置互聯(lián)控制。3、根據(jù)數(shù)控機(jī)床的使用場合和構(gòu)造特點(diǎn)，對機(jī)床的機(jī)械構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)保證哪些技術(shù)要求4、數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向是如何規(guī)定答：數(shù)控機(jī)床直線運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸X、Y、Z，規(guī)定為右手笛卡爾。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離的方向，而X軸是水平的，并平行于工件的裝夾面，最后Y軸就可按右手\t"s://zhidao.baidu/question/_blank"笛卡爾坐標(biāo)系確定。通常以平行于主軸的軸線為Z軸，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎?，?shù)控車床取橫向滑座方向?yàn)閄軸，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎?；立式?shù)控銑床取面對立柱，右手方向?yàn)檎齒方向，臥式數(shù)控銑床從主軸后端往刀具方向看，右手方向?yàn)檎齒方向。三個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)A、B、C相應(yīng)表示其軸線平行于X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，A、B、C的正向相應(yīng)地為在X、Y、Z的正方向向上按右旋螺紋前進(jìn)的方向。上述規(guī)定一律假定工件靜止，刀具相對運(yùn)動(dòng)。5、數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的配置形式有哪幾種特點(diǎn)是什么答：數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的配置形式有：(1)、帶有變速齒輪的主傳動(dòng)，是大，中型數(shù)控機(jī)床采用較多的傳動(dòng)變速方式。(2)、通過帶傳動(dòng)的主轉(zhuǎn)動(dòng)：主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可抑制齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)與噪聲，但只能適用于低扭矩特性要求的主軸。(3)、由伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)：這種主傳動(dòng)方式大大簡化了主軸箱體與主軸的構(gòu)造，有效地提高了主軸部件的剛度，主軸轉(zhuǎn)速高，但主軸輸出扭矩較小，電機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大。數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)有哪些要求答：數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)的配置形式有：(1)、帶有變速齒輪的主傳動(dòng)，是大，中型數(shù)控機(jī)床采用較多的傳動(dòng)變速方式。(2)、通過帶傳動(dòng)的主轉(zhuǎn)動(dòng)：主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，可抑制齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)與噪聲，但只能適用于低扭矩特性要求的主軸。(3)、由伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)：這種主傳動(dòng)方式大大簡化了主軸箱體與主軸的構(gòu)造，有效地提高了主軸部件的剛度，主軸轉(zhuǎn)速高，但主軸輸出扭矩較小，電機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大。三、編程題〔編寫程序按FANUC系統(tǒng)〕(每題6分，計(jì)24分)1、試編寫如以下圖零件的精銑加工程序，板厚10mm。要求自定走刀路線和寫出基點(diǎn)坐標(biāo)值。主軸轉(zhuǎn)速S=500〔r/min〕，F(xiàn)=160〔mm/min〕，采用直徑10mm端銑刀，刀補(bǔ)號可以自行擬定。2、編寫以下圖零件的精銑加工程序,編程原點(diǎn)建在工件左下角上外表處。工件厚度為2mm。YY0X0X3、在以下圖中，