数控技术董玉红第5章习题解答

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？数控编程的一般步骤为：⒈分析零件图纸，确定工艺过程；⒉数值计算；⒊编写加工程序单；⒋程序输入；⒌校对检查程序；⒍ 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 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、圆心矢量（或半径）和进给速度。

5.8 M00、M02、M30 的区别是什么？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 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、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G70～G76；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：⑴ 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。

⑵ 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，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1——X 轴和Y 轴定位：使刀具快速定位到孔加工的位置。

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：G××X Y Z R Q P F L ；各功能字的意义说明：⑴ G××是指G73~G89；⑵ 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；⑶ 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；⑷ 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；⑸ P 指定暂停的时间，最小单位为1ms；⑹ F 为切削进给的进给率；⑺ 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：⒈采用数控编程语言的自动编程最著名的是APT(Automatically Programmed Tools)语言。

⒉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。

⒊ 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 软件提供的MC8 文件等，编程人员只需进行适当的工艺处理。