[职业资格类试卷]数控机床初级（数控机床加工程序释读、编制和修改）模拟试卷1及答案与解析.doc

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1、数控机床初级（数控机床加工程序释读、编制和修改）模拟试卷 1 及答案与解析一、问答题1 何谓数控程序和数控程序编制?2 数控程序编制有哪些基本方法?数控程序有几种输入方法?3 手工编程和自动编程有哪些特点和主要步骤?4 数控程序编制有哪些具体步骤和要求?5 怎样在数控编程过程中应用工艺基础知识?6 在数控加工工序内怎样安排数控加工顺序?7 什么是数控机床的坐标系?怎样确定数控机床的坐标系?8 数控车床、数控铣床、加工中心的坐标系是怎样的?9 怎样确定数控机床各坐标轴及其运动方向?10 怎样确定与数控加工相关的坐标系统?11 怎样确定编程中与坐标系和数控加工相关的点?12 什么是基点与节点?13

2、 在数控加工程序编制中有哪些数值处理与计算内容?14 怎样应用计算机绘图方法求解基点坐标?15 数控机床功能指令有哪些基本特点和属性?16 什么是数控机床的辅助功能?辅助功能有哪些代码、含义和特性?17 什么是数控机床的 F、 s 功能?在数控加工中怎样正确应用 S、F 指令?18 什么是数控机床的刀具功能?在数控加工中怎样正确应用刀具功能?19 数控加工程序由哪些部分组成?20 什么是数控加工程序的主程序和子程序?21 数控加工程序的程序段有哪些组成内容?22 数控加工程序的程序段有哪些格式规定?23 什么是数控加工程序的绝对值编程?24 怎样释读数控机床的加工程序?25 怎样应用抛物线插补

3、指令进行数控车削加工?26 编程中怎样应用螺纹加工指令?27 编程中怎样应用坐标变换指令?28 编程中怎样应用镜像功能指令?29 编程中怎样应用坐标旋转指令?30 怎样对数控加工程序进行调试后的修改?31 怎样按不同的数控系统进行数控程序的改编?数控机床初级（数控机床加工程序释读、编制和修改）模拟试卷 1 答案与解析一、问答题1 【正确答案】 (1)数控程序把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正反转、切削液开关等)按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成的加工程序称为数控程序。(2)数控程序编制 通过编程人员

4、对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸精度和工艺要求进行分析，确定加工方法和加工路线，进行必要的数值分析和处理，然后按数控机床规定的代码和程序格式编制成数控加工程序，并进行校验的整个过程称为数控程序编制。必要时，程序编制还包括控制介质(如磁盘、磁带、纸带和半导体存储器)的制作过程。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改2 【正确答案】 (1)数控程序编制方法分类数控编程一般分为手工编程与自动编程两种基本方法，若根据编程地点分类，可分为办公室编程和车间编程。根据编程工具分类，可分为 CNC 内部计算机编程、个人计算机(PC) 编程或工作站(workstation)编程等。按工具编程软件分类

5、，可分为 CNC 内部编程软件编程或 CADCAM 集成数控编程软件编程。图 21 描述了几种不同的数控编程分类方法及其相互之间的关系，其中采用集成的面向车间的编程(WOP)的 CNC 系统进行编程是在机床上进行的，对于简单零件的编程及程序的局部修改十分有效，整个过程都是在以图象支持为基础的菜单及命令交互方式下完成的，此种编程方法属于手工编程的范畴。(2)数控机床加工程序的输入方法 数控加工程序有多种输入方法，有穿孔纸带、数据磁带、磁盘、光盘、U 盘等，也可以直接通过 RS232 接口由计算机输入数控机床控制系统。在数控机床上，输入程序的主要方法是 MDI 手动数据输入方式。MDI 方式是利用

6、数控机床操作面板的键盘，将数控程序按机床规定的格式输入数控装置。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改3 【正确答案】 1)手工编程的特点与主要步骤 (1)手工编程手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图样分析，工艺处理，确定加工路线和工艺参数，几何计算，编写零件的数控加工程序，直至程序的检验，均由人工完成。图22 所示为手工编程的过程示意。 (2)适用范围 对于点位加工和几何形状不太复杂的零件，数控编程比较简单，程序段比较少，可通过手工编程方法完成程序编制。若轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，特别是空间复杂曲面零件，或是几何元素虽然不复杂，但程序量很大的零件

7、，由于计算和编写程序相当繁琐，工作量大，容易出错，校对困难，不宜采用手工编程方法。 2)自动编程的特点与主要步骤自动编程是用计算机编制数控加工程序的过程。自动编程方法可使一些计算复杂，手工编程困难或无法编出的程序能够实现编制。CADCAM 集成系统数控编程是一种以待加工零件 CAD 模型为基础的，集加工工艺规划和数控编程为一体的自动编程方法。CADCAM 典型的软件系统有 MasterCAM、SurfCAM 等数控编程系统。图 23 描述了自动编程的原理与过程。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改4 【正确答案】 数控机床程序编制的具体步骤如图 24 所示，具体要求如下：(1)零件图

8、样分析和工艺处理 这一步骤的内容包括：对零件图样进行分析；明确加工内容和要求；确定加工方案；选择合适的数控机床；设计和选择刀具；确定合理的进给路线和切削用量等。 (2)数学处理根据零件的几何尺寸、加工路线，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。一般的数控系统都具有直线插补和圆弧插补的功能，对于加工由圆弧和直线组成的较为简单平面零件，只需计算出相邻几何元素的交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点和终点，圆弧的圆心坐标值等。如果系统无刀具补偿功能，还应计算刀具中心的运动轨迹。对于较为复杂的零件或零件的几何形状与控制系统的功能不对应时，就需进行较为复杂的数值计算。在手工编程中，数学计算由人工借助计

9、算工具完成，采用 CADCAM 系统，计算由计算机软件完成。 (3)编写程序单程序编制人员按照数控系统规定的程序格式，逐段编写零件加工程序代码，或者由CADCAM 系统通过后置处理自动生成。 (4)输入数控系统将编制的程序输入数控系统。可通过 RS232 接口或 USB 接口将 CNC 格式文件输入机床数控系统。 (5)程序检验和修改程序输入数控系统后，需经过试运行和试切削校核后，才可进行正式加工。试运行过程常采用刀具轨迹模拟显示和空运行等方法，用以检验程序语言和加工轨迹的正确性，若有错误，可对其相应的程序段进行检查和修改。试切削过程用以校核其加工工艺以及相关切削参数是否合理，加工精度能否满足

10、零件图样的要求，以及加工工效等，反映了程序的实际加工效果，当发现工件不符合加工图样技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等具体措施。 (6)制作控制介质对某些已进行程序校核并合格备用的零件加工程序，则可将该程序存放在磁盘、磁带或纸带等控制介质上，这样可以不占用数控系统的内存。需使用时，可用输入输出(IO)设备将其输入数控系统。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改5 【正确答案】 在进行数控加工程序编制时，应注意以下工艺基础知识的应用，以使程序编制顺利进行，程序内容符合零件数控加工工艺要求。1)划分加工阶段一般把加工工艺分为粗加工、半精加工和精加工阶段。数控加工主要承担半精加工和精加工阶

11、段的加工内容。2)划分加工工序在数控机床上加工零件，一般按工序集中原则划分工序。划分方法如下：(1)按工件装夹次数划分 以一次装夹完成的工艺过程为一道工序，这种划分方式适用于加工内容不多的零件，有利于发挥数控加工的工序集中的特点，也能提高效率和加工精度。(2)按加工阶段划分在零件的加工阶段划分以后，按需要在数控机床上加工的不同阶段划分工序，即粗加工阶段完成的工艺过程划分为一道工序，精加工阶段完成的工艺过程划分为一道工序。这种划分方法适用于一次装夹可以完成粗加工内容或精加工内容的零件，主要目的是避免粗加工后零件变形大，影响精加工质量，需要粗精加工过程分开的零件，毛坯为铸件、锻件或焊接件的零件须采

12、用这种划分方法进行工序划分。(3)按所用的刀具划分数控加工的刀具安装后，最好能完成所有能加工的部位，以减少刀具调换所需要的辅助时间。以同一把刀具完成的工艺过程为一道工序的工序划分方法，适用于零件类似的待加工表面比较多，机床连续工作时间比较长，加工程序编制和检查难度比较大等情况。(4)按加工部位划分数控机床适用于加工复杂型面，加工中有多个部位具有结构相似特点，此时常以完成相同型面的工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点(如内形、外形、曲面和平面等)划分加工工序。3)衔接数控加工工序与普通工序数控加工工序与普通加工工序的衔接是数控加工工艺路线中的重要环节。一般情况下，数控工

13、序与普通加工工序是关联的，可以是前置后连，也可以中间穿插，因此解决好数控加工工序与普通加工工序之间的衔接，需要建立衔接需要的工序质量控制要求，例如工工序之间的加工余量、基准转换、精度控制等，主要的目标是能保证各道工序的准确定位和加工余量，并且交接验收有依据，达到各个工序的工艺要求，确保零件的最终加工质量。4)合理确定工艺系统各组成部分如选定数控机床、确定工件装夹方法、选择确定刀具的形式与规格以及加工余量分配、切削用量选择、工序内加工工步(加工顺序)安排等。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改6 【正确答案】 在加工阶段划分和工序划分确定的前提下，需要对工序内的加工内容进行加工顺序安排

14、，以便确定加工路线，编制加工程序。数控加工的顺序一般按以下原则进行安排：(1)基准先行原则 优先加工用于零件加工精基准的表面，以便保证工件装夹定位的精度，减少零件加工装夹误差，确保零件各项加工内容的加工精度。例如轴类零件加工时，应先加工定位中心孔，然后以中心孔定位装夹加工外圆、端面等其他部位。又如箱体零件应先加工定位用的平面和两个定位孔，然后以一面两孔的精加工定位方式加工孔系、端面和其他加工内容。(2)先粗后精原则 各个表面加工顺序按照先粗后精的原则安排，即按粗加工半精加工精加工光整加工的顺序依次加工，逐步提高表面的加工精度，减少表面粗糙度值，减少加工变形。(3)先主后次原则 零件的主要工作表

15、面、装配基准面等应先进行加工，以便能及早发现零件毛坯中主要表面的缺陷和加工余量。次要表面应以主要表面为基准进行加工，一般放在主要表面加工到一定精度后进行。(4)先面后孔原则 对箱体、支架类零件，平面轮廓尺寸较大，一般应先加工平面，然后加工孔和其他部位，先加工平面便于零件的定位和夹紧，能切实保证孔加工的精度。例如在加工过的平面上钻孔，可保证孔的轴线与加工面垂直等。又如在箱体零件上加工孔系，底面加工后可作为孔系加工基准，端面加工后便于保证孔加工的单孔孔径尺寸和形状精度，孔系的孔距尺寸和位置精度。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改7 【正确答案】 (1)数控机床的坐标系 在数控机床上，机

16、床的动作是由数控装置来控制的，为了确定成形运动和辅助运动，必须先确定机床上运动的方向和运动的距离，在数控机床上用来确定运动轴方向和距离的坐标系称为数控机床坐标系。在数控机床上加工零件时，刀具与工件的相对运动必须在确定的坐标系中进行。编程人员必须熟悉机床坐标系统。规定数控机床的坐标轴及运动方向，才能准确地描述机床的运动，简化程序的编制方法，并使所编程序具有互换性。 (2)数控机床坐标系的确定数控机床上的坐标系采用右手直角笛卡儿坐标系，如图 25 所示，右手直角笛卡儿坐标系规定直角坐标 X、Y、Z 三者的关系及其正方向用右手定则判定，绕 X、Y、Z 轴的回转运动及其正方向+A 、+B 、+C 分别

17、用右手螺旋法则判定。与+X、+Y、+Z、+A、+B 、 +C 相反的方向用+X 、+y 、+Z 、+A、+B、+C表示，如图 2 一 6 所示。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改8 【正确答案】 图 27 所示为数控车床的坐标系。图 28 为数控铣床的坐标系。图 29 所示为加工中心坐标系，加工中心有多种类型，在操作使用和程序编制中需要注意不同机床的不同坐标系统。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改9 【正确答案】 (1)运动方向命名 数控机床常见有三种运动方式，第一种是工件静止，刀具相对于工件运动；第二种是工件运动，刀具不动；第三种是刀具和工件各作部分进给运动。值得注意

18、的是，按数控机床坐标和运动方向命名原则，无论何种运动形式，编程时都假定刀具相对于静止的工件坐标系而运动。(2)运动方向的确定 机床的运动是刀具和工件之间的相对运动，按现行标准规定，机床某一运动的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向。Z 坐标的运动按规定平行于机床主轴的刀具运动坐标为 Z 坐标轴，刀具远离工件的方向为正 Z 方向。X 坐标的运动 X 坐标轴是水平的，它平行于工件的装夹面，数控车床和铣床的机床 X 坐标轴正向的确定参见图 2-7 一图 2-9。Y 坐标的运动 Y 坐标轴正向可根据 X、Z 坐标轴运动方向，按照右手直角笛卡儿坐标系确定。主轴旋转运动 主轴顺时针旋转运动方向，是按照右旋

19、螺纹进入工件的方向确定。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改10 【正确答案】 (1)机床坐标系与原点机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系，其坐标和原点方向视机床的种类和结构而定。机床坐标系的原点亦称机械原点。这个原点在机床设计和制造后便被确定下来，因此机械原点是机床坐标系中固有的点，不能随意改变。 (2)工件坐标系与原点 编程时一般选择工件上的某一点作为程序的原点，并以这个原点作为坐标系的原点而建立的坐标系称为工件坐标系。 (3)绝对坐标系与增量(相对) 坐标系 在坐标系中，所有点的坐标均以原点为基准计量的坐标系称为绝对坐标系。在绝对坐标系中，点的坐标用 X、Y 、Z 表示，

20、如图210 所示，点 A 和点 B 的绝对坐标分别为：X A：30，Y A：X B：15，Y B：10。运动轨迹终点坐标以其起点(和称前一点)为基准计量的坐标系统称为增量坐标系(亦称相对坐标系)，由于数控系统一般都具备绝对和增量两种坐标系统，所以编程时可根据工件的加工方法和编程方便(即按工件图样尺寸标注方式)选用坐标系。(4)附加坐标系 在标准坐标系外，可以有多组平行于标准坐标系的坐标运动，这些坐标系称为附加坐标系，直线运动相对于 X、Y 、Z 应分别指定为 U、V、W ，P、Q、R；回转运动附加坐标相对于 A、B、C 应指定为D、E、 F 等。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改1

21、1 【正确答案】 在编程与加工时，需确定机床坐标系、工件坐标系和刀具起点三者之间的相对位置，如图 211 所示的数控车床加工程序编制，需要确定机床原点，参考点，工件零点，换刀点等基准点的位置数据。(1)机床零点与参考点 机床零点(M)即机床基本坐标系的原点，机床参考点又称机械原点(R)是指机床各运动部件在各自的正向自动退至极限的一个固定点(由限位开关准确定位)，至参考点时所显示的机床坐标数值是表示参考点与机床零点间的距离，机床回参考点后该数值即被记忆在数控系统中，并在系统中建立了机床零点作为系统运算的基准点。有的机床返回机床参考点(又称“ 回零 ”)时，机床坐标值显示为零 (X0，Y 0，Z

22、0)，则表示机床零点与参考点重合。实际上，机床参考点是机床上最具体的一个机械固定点，而机床零点只是系统内的运算基准点，机床参考点与机床零点可以重合也可以不重合，但每次回零时所显示的(距离)数值必须相同，否则加工会有误差。机床参考点在机床出厂时已给定，用户一般不作变动。 (2)工件零点工件零点(P) 即工件坐标系的原点，编程时，一般选择工件图样上的设计基准作为编程零点，如回转体零件的端面中心，非回转体零件的角边，对称图形的中心等，通常是作为零件几何尺寸的绝对值基准。前述的工件坐标系一般是以工件零点为原点建立的。 (3)对刀点(起刀点)和换刀点 对刀点又称起刀点是指刀具起始运动的刀位点，亦即程序开

23、始执行时的刀位点。对刀点的位置应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，也可以选在工件外面，但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系，如图 2 一 12 中的 X0 和Y0，这样才能确定机床坐标系与零件坐标系的关系。刀位点是指刀具的基准点，如圆柱铣刀端面中心、球头刀的球心、车刀和镗刀的理论刀尖等。选定刀具后，各种刀具的刀位点也应十分明确，以便在程序编制和加工质量的检验中进行细节的分析。数控车削常用刀具的刀位点如图 213 所示，数控铣削常用刀具的刀位点如图 2 一 14 所示。换刀点是指刀架转位换刀时的位置。换刀点可以是某一固定点(如加工中心换刀机械手的位置)，也可以是任意的，但必须设置在工件或夹具

24、的外部，以刀架转位时刀具不碰工件及其他部件为准。刀架相关点是指刀架上与机床坐标系建立坐标位置的点。在机床加工中需要通过回参考点建立机床坐标系，实质上是刀架的相关点与机床的参考点重合，从而使数控系统得知刀架相关点在机床坐标系中的坐标位置。机床的对刀操作，实质上也是对刀刀位点处于工件坐标系零点时刀架相关点在机床坐标系中的坐标位置。对于刀具的长度补偿量，均是刀尖相对与刀架相关点的长度尺寸，称为对刀后的刀长。车床类有 X 刀长 、Z 刀长 ，铣床类有 Z 刀长 。当机床使用多把刀具，而将某一把刀具作为基准刀具，其他刀具的长度补偿均以该刀具为基准，实质上是将基准刀具的刀尖设定为刀架的相关点。由此可见，刀

25、架的相关点是刀架上作为机床、刀具进行调整中设定的某些基准点。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改12 【正确答案】 基点是构成零件轮廓不同几何元素的交点或切点，基点可直接作为运动轨迹的起点和终点。 节点是拟合线段的交点或切点，拟合线段是拟合处理中使用的几何元素。当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制中，需要用直线和圆弧去近似代替非圆曲线，称为拟合处理。如图 215 所示的椭圆，使用圆弧近似的获得椭圆轨迹的常用方法，圆弧上的切点 A、B、C、D及 O1、O 2、O 3、O 4 可作为椭圆的节点进行数学处理。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编

26、制和修改13 【正确答案】 (1)数控加工数值计算根据零件图样，按照确定的加工路线、编程规则、工艺参数和加工误差，计算数控系统所需和规定的输入数据的过程，称为数控加工的数值计算或数学处理。 (2)数值计算的内容数值计算的内容包括构成零件轮廓、刀具运动轨迹的不同几何元素的联结点(通常称为基点)、用直线和圆弧近似代替非圆曲线的拟合线段的交点或切点(通常称为节点)坐标计算；刀位点(主要是指如图 2 一 16 所示的球头刀具的球心等)轨迹计算；坐标换算和增量值、辅助程序段和切削用量等辅助计算。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改14 【正确答案】 (1)常用绘图软件及其实际作用 当前国内常用

27、的绘图软件是 Auto CAD 和 CAXA 电子图板。Auto CAD 常用版本为 AutoCAD2000、Auto CAD2002、Auto CAD2004 等；CAXA 电子图板常用版本为 CAXA EB、CAXA XP等。在一些 CADCAM 软件中，一般都是用 CAD 造型，然后用 CAM 求解确定加工方法的刀具路径，然后进行后置处理生成 G 代码，因此数控机床操作工在学习求解基点的方法时，应首选 CAD 求解方法。以便为进一步掌握自动编程奠定基础。(2)求解方法计算机绘图软件具有多项功能和足够的精确度，是用来绘制零件轮廓和求解基点坐标值的实用方法。由于基点坐标是圆和直线组成轮廓的几

28、何元素交点或切点，因此，只要掌握平面绘图的方法即可很快求出基点的坐标尺寸。在应用绘图软件求解轮廓基点的作业中，应掌握以下要点：按零件图样上的轮廓标注尺寸绘制平面视图。按图样标注的尺寸进行关联尺寸的标注，复验绘图的准确性。按工件坐标系的设置绘制工件坐标系直角坐标轴，一般可使用快速引线绘图工具，直接绘制出带坐标轴方向箭头的坐标轴。设置对象捕捉工具的交点和切点捕捉模式用以捕捉基点。使用线性标注工具对所需求解的基点相对工件坐标系的纵横位置尺寸进行标注，得出该基点的坐标值。(3)求解过程注意事项绘图方法要正确，绘图操作要细致认真，不能有任何差错。工件坐标系的绘制必须与加工中的设置一致，坐标轴位置要十分准

29、确。绘图的比例一般采用 1：1，较小的图形可以采用放大的比例，但在尺寸标注的比例设置要缩小相同的比例。例如图形绘制放大一倍，则尺寸标注的比例应为05。尺寸标注的单位设置要精确，一般为小数点后三位，基本与数控加工的位移精度相同。用标注基点相对工件坐标系的位置尺寸求解时，可使用实时缩放将图形放大，以便基点捕捉，捕捉的基点要准确，防止捕捉到邻近的无关点上，造成错误。(4)应用示例【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改15 【正确答案】 数控机床的功能指令有分组编号、模态续效和开机默认等特点和属性。(1)指令分组指令需要分组是因为在系统中一些指令是不能同时执行的。所谓指令分组，就是将系统中不能

30、同时执行的指令分为一组，并以编号区别。例如G00、G01、G02、G03 就属于同一组指令，其编号为 01 组。同组指令具有相互取代作用，同一组指令在一个程序段内只能有一个生效，当在同一程序段内出现两个或两个以上的同组指令时，一般以最后输入的指令为准，有的机床还会出现系统报警。(2)模态指令模态指令又称续效指令，表示该指令在一个程序段中指定后，在接下来的程序段中一直持续有效，直至出现同组的另一个指令时，该指令才失效。而仅在编入的程序段内有效的指令称为非模态指令，又称非续效指令。模态指令的使用可以避免在程序中出现大量的重复指令，使程序变得清晰明了。模态指令与非模态指令的具体规定各系统有所不同，大

31、部分的 G 指令与所有的 F、S、T 指令均为模态指令，M 指令根据有关系统出厂说明书规定。(3)开机默认指令为了避免编程人员出现指令遗漏，数控系统中对每一组的指令，都选取其中一个作为开机默认指令状态，该指令在开机或复位时可以自动生效，因而在程序中可以不再编写。常见的开机默认指令有 G0l、G18 、G40 等，一般主轴的默认正转、转速单位是 rmin。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改16 【正确答案】 (1)辅助功能及其作用 数控机床的辅助功能字的地址符是 M，所以又称 M 指令或 M 功能，辅助功能的作用是控制机床在加工时的一些辅助动作，如主轴的正反转、切削液的开关、数控程序

32、的停止、子程序的调用与返回等。一些系统具有第二辅助功能 B 功能，主要用于指令工作台进行分度的功能。 (2)辅助功能的代码和含义 M 指令中的数字一般是 2 位正整数 (包括 00)。现行标准JBT3208 1999 的 M 代码及含义见表 2-6。 (3)辅助功能的特性辅助功能指令的功能具有不同开始时间的特性，一些 M 指令在程序段内指令运动同时开始，而另一些指令则在程序段指令运动完成后开始。M 指令的功能有效性有类似于 G 功能的续效特性。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改17 【正确答案】 (1)数控机床的 F 功能及其应用 数控机床对进给量的控制功能称为 F 功能，在数控加

33、工中用 F 指令进给速度，轴进给速度的单位由准备功能指令确定。用 F 指令表示每分钟进给量，在车床上用 G98 指令确定；在加工中心和数控铣床上用 G94 指令确定。在螺纹加工中，F 指令的含义是螺纹的导程，在单螺纹中是指令螺纹的螺距。操作面板上的进给速度倍率刻度盘，在相对于控制介质、存储器、手动数据输入运转等所有指令进给量的 10150范围内，可以每一级10的倍率调整进给速度，刻度调整到 100时，按程序所设定的进给速度进给。试加工中，可使用倍率刻度盘调整选择最佳的进给速度。(2)数控机床的 S 功能及其应用 数控机床的主轴转速功能用来指令主轴的转速，单位是 rmin，指令的地址符使用 S，

34、因此又称为 S 功能或 S 指令。中档以上的数控机床主轴驱动采用主轴控制单元，主轴的转速可直接指令，即用 S 后面加数字表示，例如 S1300 表示指令主轴转速为 1300r min。数控机床的面板上设有主轴转速倍率开关，可用于不停机手动调节主轴转速。主轴恒线速指令应用。在数控加工中，用 S 指令的主轴转速有恒转速和恒线速度之分。由于在恒线速控制中，数控系统根据车削刀尖所处的 X 坐标值，作为工件的直径值进行计算，因此在使用恒线速度 G96 指令前必须正确地设定工件坐标系，根据切削速度与转速的计算公式，当切削速度恒定时，转速将随切削直径的减小而增大，从而可以提高车削表面质量。但是在使用恒线速主

35、轴指令控制加工工件端面、锥度和圆弧时，由于 X 坐标不断变化，因此主轴的转速也在不断变化。当刀具逐渐移近工件旋转中心时，主轴转速越来越高，可能导致工件松夹飞出，可能超过主轴电动机的最高转速，因此必须用 G50 指令限制主轴的最高转速，即用地址 S 之后指令的是主轴每分钟的最高转速。例如：G50 S3000 表示把主轴最高转速设定为 3000rmin。由此可见，在数控车削加工使用恒线速度指令，必须要限定主轴的最高转速。主轴恒转速指令的应用。在基本相等直径的车削加工中，一般都是用主轴恒转速指令，在螺纹的加工中，由于加工中轨迹是螺旋运动，因此最好也采用恒转速指令。【知识模块】 数控机床加工程序释读、

36、编制和修改18 【正确答案】 (1)刀具功能及其指定方法数控机床的刀具功能是指指令加工中所用刀具，对刀具进行补偿，刀具的自动交换和刀具的寿命管理等功能，用地址符T 和后面的数字表示。刀具功能有两种指定方法：T4 位数法。例如 T0202，表示对加工中指令使用 02 号刀具，刀具调用自动补偿编组为 02 号的补偿量。同一把刀具也可以使用几个不同组号的补偿值，例如T0202 表示 02 号刀具调用 02 号存储器的补偿值， T0205 表示 02 号刀具调用 05 号存储器的补偿值。T2 位数法。例如 T02 表示选用 02 号刀具，其补偿值由 D 和 H 及后缀数字表示，如 T02 D(H)0l

37、 表示选用 02 号刀具，调用 01 号存储器的补偿值。(2)刀具补偿功能 刀具自动补偿的内容主要是指刀具的刀位偏差补偿、刀具长度补偿和刀具半径补偿。例如在数控车床上可应用刀具刀位偏差补偿来解决刀具的正常磨损对加工精度的影响；在多把刀具进行换刀使用时，可工根据一把基准刀具来确定其他刀具的长度补偿，实现换刀后的刀位控制；在使用机床坐标系对刀建立工件坐标系的操作中，可以使用形状补偿的功能，建立多把刀具的刀位偏置，从而建立工件坐标系。在数控铣削和加工中心的加工中，可以使用刀具的半径补偿功能，直接将工件轮廓作为编程轨迹，简化了程序的计算处理和编程过程；在使用柄式铣刀周刃进行加工中，可以通过应用半径补偿

38、功能，实现不同形式的铣削加工，如对于右旋刀具，左刀补可以实现顺铣加工，右刀补可以实现逆铣加工；对于相同直径的刀具，可以通过不同的半径补偿，实现半精加工和精加工余量的控制。(3)刀具的换刀功能 加工中心的刀具自动交换功能指令为：M06 ，在：M06 后用T 功能来选择所需的刀具。自动换刀指令中含有主轴停转指令 M05 的功能，因此使用 M06 后必须设置主轴的转速与转向。刀具号由 T 后的两位数字(BCD 代码) 来指定。在加工中心自动交换刀具功能应用时应注意 T00 刀号的转换。例如在刀库刀具排满时，主轴上无刀，此时主轴上的刀号为 T00；当刀库中的 T02 号刀自动交换到主轴上，换刀后，刀库

39、内无刀的刀套上刀号为 T00；若主轴上有刀，刀库刀具总数可增加一把，此时若将 T05 刀换刀至主轴上，注意换刀后刀号为 T00 号，而原主轴上的 T00 号刀具放在刀库的 T05 号的刀套内，变成了换刀后的 T05 号刀。在编制程序时，可以将换刀准备与加工的时间重合，不占用加工时间，也可以在机床回参考点的同时刀库转动，转动到位然后执行换刀指令 M06，将待装刀和待换刀进行交换。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改19 【正确答案】 一个完整的程序由程序号、程序内容和程序结束符构成。(1)程序号为便于程序检索，程序开头应有程序号，程序号可理解为零件程序的编号，并表示该程序的开始。程序号

40、常用字符“” 及其后面的 4 位十进制数表示，如，4 位数中若前面为“0” ，则可省略。例如“ 0101”等效于“ 101”。在一些系统中，采用字符“O”或“P”及其后面的 4 位或 6 位十进制数表示程序号，如“O1001”。(2)程序内容程序内容由若干个程序段组成，每个程序段由一个或多个指令构成。(3)程序结束程序结束时，以程序结束指令 M02 或 M30 等作为程序结束的符号，以表示整个程序的结束。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改20 【正确答案】 在一个加工程序中，如果有几个一连串的程序段完全相同(即一个零件有几处的几何形状相同)，或顺次加工几个相同的工件，为缩短程序，可

41、将这些重复的程序段按规定的程序格式编成子程序，并存储在子程序存储器中。子程序以外的为主程序，主程序在执行过程中，如需执行该子程序即可调用，并可多次重复调用，从而可大大简化编程工作，也可减少出错。主程序与子程序的内容不同，但两者的程序格式应相同。其具体的编程方法应按各种机床的具体规定。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改21 【正确答案】 程序段是控制机床加工的一种语句，表示一个完整的运动或操作，程序段由程序段号，若干数据字及程序段结束符号组成。(1)程序段号 程序段号(N)又称程序段名，由地址 N 及其后的数字组成，习惯上按顺序并以 5 或 10 的倍数编程，以备插入新的程序段。(2

42、)数据字数据字又称程序字，功能字，简称“ 字” ，它是由一组排列有序的字符组成，如 G01，Z-12 50，FD15 等等，表示一种功能指令。程序中常用的数据字有：准备功能字(G 指令)；尺寸字，地址码X、Y、Z 、U、V、W 、I、J、K、R 、A、B、C；进给速度功能字 (F 指令)；主轴转速功能字(S 指令)；刀具功能字(T 指令)；辅助功能字(M 指令)。此外还有刀具偏置号、固定循环参数等字。(3)程序段结束符号 在程序单上常用分号“ ；”或星号 “*”，具体应用取决于机床规定。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改22 【正确答案】 程序段格式是指程序中的字、字符、数据的书写

43、安排规则，若格式不符规定，数控系统不予接受并报警。数控机床发展的初期采用固定程序段格式及后来的分隔符程序段格式，现已不用或很少用。现今广泛应用字地址可变程序段格式(简称字地址程序段格式)，但每个数控系统都规定了各自的字地址程序格式。在程序段中表示地址的英文字母可分为尺寸字地址和非尺寸字地址。表示尺寸字地址的有 X、Y、Z、U、V、W、P、Q、I、J、K、A 、B、C、D 、E、R、H 共 18 个字母。表示非尺寸字地址的有 N、G、F、S、T、M 、L 、O 共 8 个字母，地址字母的含义见表 27。 字地址程序段格式的特点是：字首为地址，可区分字的功能类型与存储单元。由于字首为地址，一个程序

44、段除程序段号和程序段结束字符外，其余各字的顺序并不严格，可先可后，但为了便于编写，检查程序，习惯上可按N，G，X，Y，Z，F，S，T，M 的顺序编程。值得注意的是，一个程序段的字符总数不得超过数控系统规定的程序段长度。【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改23 【正确答案】 绝对值编程是根据预先设定的编程坐标原点计算出绝对值坐标尺寸进行编程的一种基本方法，即采用绝对坐标值编程时，首先要指出编程原点的位置。在程序中使用 G90 指令绝对值编程，使用 G90 指令绝对值编程有以下两项说明： G90 编入程序时，其后所有编入的坐标值全部以编程零点为基准。 系统通电时，机床处于 G90 状态。

45、 如图 220 所示的刻线采用绝对值编程时数控程序如下： N0010 G00 Z50 T01 M03 S1000： N0020 G00 X0 Y0： N0030 G90 G01 Z10 F100： N0040 G01 X100 Y200； N0050 X200 Y400； N0060 X300 Y600； N0070 G00 Z5 0； N0080 G00 X0 Y0； N0090 M02；【知识模块】 数控机床加工程序释读、编制和修改24 【正确答案】 数控程序的释读是衡量数控加工操作者基本知识和技能应用综合能力水平的主要内容，在已具备加工程序的前提下，操作者需要在加工前释读零件图和加工程序

46、，然后才能使用机床进行数控加工，释读数控加工程序可参照以下示例基本方法： (1)释读准备 阅读零件图和机床说明书，了解零件加工技术要求和结构特性，了解机床结构和有关参数。本例用数控车床精车如图 222 所示的零件。阅读机床数控系统编程手册，了解机床数控系统功能，本例使用 FANUCOTE 控制系统的数控车床，应熟悉了解系统的准备功能与辅助功能指令，以及系统采用 ISO 或 EIA 代码，编程时使用地址程序段格式，小数点编程。采用绝对值编程用符号 X、Z 表示，采用增量值编程用符号 U、W 表示等编程规则。(2)阅读程序并进行必要的注释 阅读程序单。该零件的加工程序如下： 00001 N10 G

47、50 X200 Z110 ； N20 G00 X28 Z2 S700 T0303 M03； N30 X18 M08； N40 G01 X24 Z 一 1 F008； N50 Z 一 245； N60 X30； N70 X45 Z45； N80 Z 一 5009； N90 G02 X40 Z 一 116.62 R55；N100 G01 Z 一 125； N110 G03 X3506 Z 一17659 R44； N120 G02 X30 Z 一 18867 R20； N130 G01 Z 一 195； N140 X44； N150 X50 Z 一 198； N160 Z210； N170 X60

48、； N180 G00 X200 Z110 M09； N190 M01； N200 G00 X36 Z 一 25S500 T0202 M03； N210 M08； N220 G01 X20； N230 G00 X50； N240 X200 Z110 M09； N250 M01； N260 G00 X26 Z53 S300 T0404 M03； N270 M08； N280 G92 X228 Z 一 215 F15； N290 X225； N300 X22 3； N310 X22 268； N320 G00 X200 Z110 M09； N330 M30； (3)按程序判断加工工艺 自右向左切削加

49、工工件外轮廓，加工顺序为：倒角车 24mm 外圆车锥面车 45mm外圆车 55mm 圆弧车 40mm 外圆车 R44mm 圆弧车 R20mm 圆弧车30mm 外圆车端面倒角车 50mm 外圆车端面。 车 20mm 直径，宽度为 4mm 的槽。 车 M2415 外螺纹。 (4) 按程序中的刀位号 T 释读所选用刀具 程序设定 2 号刀位装夹车槽刀；3 号刀位装夹精车刀；4 号刀位装夹螺纹车刀。 (5)按程序中的 S、F 释读所选用的切削用量 (6)释读所选用的工件坐标系 工件坐标系如图 222 所示，工件轴线向外为 Z 轴正向，按笛卡儿坐标确定 X 轴方向，坐标原点设定在工件端面中心。 (7)释读确定工件加工编程的坐标点 根据零件图样和程序中坐标点释读刀尖运动轨迹，注意本例中螺纹切削时的切入坐标位置和切出坐标位置。 (8)释读程序中主要指令 选用直线插补指令 G01 加工外圆、圆锥、直槽和端面。 选用圆弧插