《數(shù)控車削編程與加工技術(shù)》部份習(xí)題答案

第一章數(shù)控車床的工件原理和組成

1.數(shù)控車床與普通車床相比，具有哪些加工特點(diǎn)？

答：數(shù)控車床主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的加工，能夠通過程序

控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、羅紋等工序的切削加工，并

可進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)、較孔和各種回轉(zhuǎn)曲面的加工。數(shù)控車床加工效率高,

精度穩(wěn)定性好，操作勞動(dòng)強(qiáng)度低，特殊合用于復(fù)雜形狀的零件或者中、小

批量零件的加工。

數(shù)控車床與普通車床相比，具有三個(gè)方面的特色。

(1)高難度加工。如“口小肚大”的內(nèi)成型面零件，在普通車床上

不僅難以加工，并且還難以檢測。采用數(shù)控車床加工時(shí)，其車刀刀尖運(yùn)動(dòng)

的軌跡由加工程序控制，“高難度”由車床的數(shù)控功能可以方便地解決.

(2)高精度零件加工。復(fù)印機(jī)中的回轉(zhuǎn)鼓、錄相機(jī)上的磁頭及激光

打印機(jī)內(nèi)的多面反射體等超精零件，其尺寸精度可達(dá)0.01m,表面粗糙度

值可達(dá)RaO.02m,這些高精度零件均可在高精度的特殊數(shù)控車床上加工完

成。

(3)高效率完成加工。為了進(jìn)一步提高車削加工的效率，通過增加

車床的控制坐標(biāo)軸，就能在一臺(tái)數(shù)控車床上同時(shí)加工出兩個(gè)多工序的相同

或者不同的零件，也便于實(shí)現(xiàn)一批復(fù)雜零件車削全過程的自動(dòng)化。

2.試簡述數(shù)控車床工作時(shí)的控制原理。

答：數(shù)控車床是一種高度自動(dòng)化的機(jī)床，是用數(shù)字化的信息來實(shí)現(xiàn)自

動(dòng)化控制的，將與加工零件有關(guān)的信息一一工件與刀具相對運(yùn)動(dòng)軌跡的尺

寸參數(shù)（進(jìn)給執(zhí)行部件的進(jìn)給尺寸）、切削加工的工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)

給運(yùn)動(dòng)的速度、切削深度等），以及各種輔助操作（主運(yùn)動(dòng)變速、刀具更

換、冷卻潤滑液關(guān)停、工件夾緊松開等）等加工信息一一用規(guī)定的文字、

數(shù)字和符號(hào)組成的代碼，按一定的格式編寫成加工程序單，將加工程序通

過控制介質(zhì)輸入到數(shù)控裝置中，由數(shù)控裝置經(jīng)過分析處理后，發(fā)出各種與

加工程序相對應(yīng)的信號(hào)和指令控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。數(shù)控車床的數(shù)字控

制的原理與過程通過下述的數(shù)控車床組成可得到更明確的說明。

3.數(shù)控車床普通由哪幾部份組成？各有何作用？

答：數(shù)控車床是由數(shù)控程序及存儲(chǔ)介質(zhì)、輸入/輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)

控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體組成。

數(shù)控程序是數(shù)控車床自動(dòng)加工零件的工作指令，程序必須存儲(chǔ)在某種

存儲(chǔ)介質(zhì)中，如紙帶、磁帶或者磁盤等，采用哪一種存儲(chǔ)載體，取決于數(shù)

控裝置的設(shè)計(jì)類型。

輸入/輸出裝置：是機(jī)床與外部設(shè)備的接口，目前輸入裝置主要有紙

帶閱讀機(jī)、軟盤驅(qū)動(dòng)器、RS232C串行通信口、MDI方式等，存儲(chǔ)介質(zhì)上記

載的加工信息需要通過輸入裝置輸送給機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)床內(nèi)存中的零件

加工程序可以通過輸出裝置傳送到存儲(chǔ)介質(zhì)上。

CNC裝置：是數(shù)控加工中的專用計(jì)算機(jī)，是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，

CNC裝置由硬件和軟件組成，軟件在硬件的支持下運(yùn)行。

數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)常用伺服進(jìn)給系統(tǒng)來工作，數(shù)控車床伺服系

統(tǒng)是以車床挪移部件的位置和速度為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，又稱隨動(dòng)系

統(tǒng)、拖動(dòng)系統(tǒng)或者伺服系統(tǒng)。

車床本體是加工運(yùn)動(dòng)的實(shí)際機(jī)械部件，主要包括：主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給

運(yùn)動(dòng)部件（如工作臺(tái)、刀架）和支承部件（如床身、立柱等），還有冷卻、

潤滑、轉(zhuǎn)位部件，如夾緊、換刀機(jī)械手等輔助裝置。

5.數(shù)控車床開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)各有何特點(diǎn)？

服機(jī)構(gòu)，即無位置反饋的系統(tǒng)，由步進(jìn)機(jī)電驅(qū)動(dòng)路線和步進(jìn)機(jī)電組成。

每一脈沖信號(hào)使步進(jìn)機(jī)電轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，通過滾珠絲杠推動(dòng)工作臺(tái)挪移

一定的距離。這種伺服機(jī)構(gòu)比較簡單，工作穩(wěn)定，操作方法容易掌握，但

精度和速度的提高受到限制。半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由比較路線、伺服放大線

路、伺服機(jī)電、速度檢測器和位置檢測器組成，這種伺服機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的

精度、速度和動(dòng)態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控車床所采

用。閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)的工作原理和組成與半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)相同，只是位置檢

測器安裝在工作臺(tái)上，可直接測出工作臺(tái)的實(shí)際位置，故反饋精度高于半

閉環(huán)控制，但掌握調(diào)試的難度較大，常用于高精度和大型數(shù)控車床。

6.數(shù)控車床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)有哪些要求？

為了提高數(shù)控車床的性能，對車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)提出了很高的要求。

由于各種數(shù)控車床所完成的加工任務(wù)不同，所以對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也

不盡相同，但大致可概括為以下幾個(gè)方面：高精度，快速響應(yīng)，寬調(diào)速范

圍，低速大轉(zhuǎn)矩，好的穩(wěn)定性。

7.數(shù)控車床常用的位置檢測裝置有哪些？

不同類型的數(shù)控車床對于檢測系統(tǒng)的精度與速度有不同的要求，普通

來說，大型數(shù)控車床以滿足速度要求為主，而

中小型和高精度數(shù)控車床以滿足精度要求為主。位置檢測裝置的分類

如下表所示。

8.數(shù)控車床的傳動(dòng)系統(tǒng)與普通車床的傳動(dòng)系統(tǒng)有哪些主要的差別？

數(shù)控車床主軸變速分為有級(jí)變速、無級(jí)變速及分段無級(jí)變速三種形式,

其中有級(jí)變速僅用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上，大多數(shù)數(shù)控車床均采用無級(jí)變速

或者分段無級(jí)變速。

主軸傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)一樣，經(jīng)歷了從普通三相異步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到直流

主軸傳動(dòng)，而隨著微處理器技術(shù)和大功率晶體管技術(shù)的應(yīng)用，現(xiàn)在又進(jìn)入

了交流主軸伺服系統(tǒng)的時(shí)代，目前已很少見到在數(shù)控車床上使用直流主軸

伺服系統(tǒng)。

9.試簡述數(shù)控車床的刀架轉(zhuǎn)位換刀過程。

在數(shù)控車床上，刀架轉(zhuǎn)換刀具的過程是：接受轉(zhuǎn)刀指令一松開夾緊機(jī)

構(gòu)一分度轉(zhuǎn)位一粗定位一精定位一鎖緊一發(fā)出動(dòng)作完成后的回答信號(hào)。驅(qū)

動(dòng)刀架工作的動(dòng)力有電力和液力兩類。

10.車床數(shù)控系統(tǒng)有哪些基本功能？其特殊功能對數(shù)控車削加工有何

作用？

數(shù)控裝置的功能通常包括基本功能和選擇功能?；竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)

的必備功能，選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。

CNC裝置的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能指令代碼上。

主軸功能：除對車床進(jìn)行無級(jí)調(diào)速外，還具有同步進(jìn)給控制、恒線速

度控制及主軸最高轉(zhuǎn)速控制等功能。

多坐標(biāo)控制功能：控制系統(tǒng)可以控制坐標(biāo)軸的數(shù)目，指的是數(shù)控系統(tǒng)

最多可以控制多少個(gè)坐標(biāo)軸，其中包括平動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸。

自動(dòng)返回參考點(diǎn)功能：該系統(tǒng)規(guī)定有刀具從當(dāng)前位置快速返回至參考

點(diǎn)位置的功能，其指令為G28O該功能既合用于單坐標(biāo)軸返回，又合用于

某和Z兩個(gè)坐標(biāo)軸同時(shí)返回。

羅紋車削功能：該功能可控制完成各種等螺距（米制或者英制）羅

紋的加工，如圓柱（右、左旋）、圓錐及端面羅紋等。固定循環(huán)功能：

固定循環(huán)中的G代碼指令的動(dòng)作程序要比普通的G代碼所指令的動(dòng)作要

多得多，因此使用固定循環(huán)

插補(bǔ)功能：CNC裝置是通過軟件進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，連續(xù)控制時(shí)實(shí)時(shí)性很

強(qiáng)，計(jì)算速度很難滿足數(shù)控車床對進(jìn)給速度和分辨率的要求。因此實(shí)際的

CNC裝置插補(bǔ)功能被分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。

進(jìn)行輪廓加工的零件的形狀，大部份是由直線和圓弧構(gòu)成，有的是由

更復(fù)雜的曲線構(gòu)成，因此有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、拋物線插補(bǔ)、極坐標(biāo)插

補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、樣條曲線插補(bǔ)等。

輔助功能：是數(shù)控加工中不可缺少的輔助操作，用地址M和它后續(xù)的

數(shù)字表示。在ISO標(biāo)準(zhǔn)中，可有M00~M99共100種。輔助功能用來規(guī)定主

軸的起、停，冷卻液的開、關(guān)等。

刀具功能：刀具功能是用來選擇刀具，用地址T和它后續(xù)的數(shù)值表示。

刀具功能普通和輔助功能一起使用。

補(bǔ)償功能：加工過程中由于刀具磨損或者更換刀具，以及機(jī)械傳動(dòng)中

的絲杠螺距誤差和反向間隙，將使實(shí)際加工出的零件尺寸與程序規(guī)定的

尺寸不一致，造成加工誤差。因此數(shù)控車床CNC裝置設(shè)計(jì)了補(bǔ)償功能，

它可以把刀具磨損、刀具半徑的補(bǔ)償量、絲杠的螺距誤差和反向間隙誤

差的補(bǔ)償

量輸入到CNC裝置的存儲(chǔ)器，按補(bǔ)償量重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺

寸，從而加工出符合要求的零件。

字符顯示功能：CNC裝置可以配置單色或者彩色CRT,通過軟件和接口

實(shí)現(xiàn)字符和圖形顯示?？梢燥@示加工程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、

故障信息、零件圖形、動(dòng)態(tài)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡等。

自診斷功能：CNC裝置中設(shè)置了各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生

或者擴(kuò)大。在故障浮現(xiàn)后可迅速查明故障類型及部位，減少因故障而造成

的停機(jī)時(shí)間。

通信功能：通常具有RS232C接口，有的還備有DNC接口?，F(xiàn)在部份

數(shù)控車床還具有網(wǎng)卡，可以接入因特網(wǎng)。

第二章數(shù)控車削加工工藝基礎(chǔ)

1.適于數(shù)控加工的內(nèi)容主要有哪些？不適于數(shù)控加工的內(nèi)容主要有

哪些?

答：適于數(shù)控加工的內(nèi)容主要有：

(1)普通車床上無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇的內(nèi)容。

(2)普通車床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇的內(nèi)

容。

(3)普通車床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在

數(shù)控車床尚存在富余加工能力時(shí)選擇。

數(shù)控車削加工的主要對象是：精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件；表面粗糙度

要求高的回轉(zhuǎn)體零件；輪廓形狀特殊復(fù)雜的零件；帶特殊羅紋的回轉(zhuǎn)體零

件等。

不適于數(shù)控加工的內(nèi)容：

(1)占機(jī)調(diào)整時(shí)間長。例如，以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)精基

準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容。

(2)加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。不能在一次安裝中

加工完成的其他零星部位，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排普

通車床補(bǔ)加工。

(3)按某些特定的創(chuàng)造依據(jù)(如樣板、樣件、模胎等)加工的型面

輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)艱難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序

編制的難度。

(4)必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其他加工內(nèi)容(主要原因是采集編

程用的數(shù)據(jù)有艱難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想)。

2.數(shù)控車削加工工藝主要包括哪些方面？數(shù)控加工工藝具備哪些特

點(diǎn)？

答：數(shù)控加工工藝主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

(1)通過數(shù)控加工的適應(yīng)性分析選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件內(nèi)

容。

(2)結(jié)合加工表面的特點(diǎn)和數(shù)控設(shè)備的功能對零件進(jìn)行數(shù)控加工的

工藝分析。

(3)進(jìn)行數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)。

(4)根據(jù)編程的需要，對零件圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和計(jì)算。

(6)檢驗(yàn)與修改加工程序。

（7）首件試加工以進(jìn)一步修改加工程序，并對現(xiàn)場問題進(jìn)行處理。

（8）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件，如數(shù)控加工工序卡、程序說明卡，

走刀路線圖等。

數(shù)控加工工藝具備特點(diǎn)：工藝內(nèi)容具體、工藝設(shè)計(jì)嚴(yán)密、注重加工的

適應(yīng)性。

3.數(shù)控車削加工階段是怎樣劃分的？

答：當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，往往不可能用一道工序來滿足其

要求，而要用幾道工序逐步達(dá)到所要求的加工質(zhì)量。為保證加工質(zhì)量，合

理地使用設(shè)備、人力。零件的加工過程通常按工序性質(zhì)不同，可分為粗加

工、半精加工、精加工和光整加工四個(gè)階段。

4.為什么加工過程中要?jiǎng)澐执?、精加工階段？

答：（1）保證加工質(zhì)量。工件在粗加工時(shí)，切除的金屬層較厚，切

削力和夾緊力都比較大，切削溫度也比較高，會(huì)引起較大的變形。如果不

劃分加工階段，粗、精加工混在一起，就無法避免上述原因引起的加工誤

差。按加工階段加工，粗加工造成的加工誤差可以通過半精加工和精加工

來糾正，從而保證零件的加工質(zhì)量。（2）合理使用設(shè)備。粗加工余量大,

切削用量大，可采用功率大、剛度好、效率高而精度低的車床。精加工切

削力小，對車床破壞小，采用高精度車床。這樣發(fā)揮了設(shè)備的各自特點(diǎn)，

既能提高生產(chǎn)率，又能延長精密設(shè)備的使用壽命。（3）便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛

坯缺陷。（4）便于安排熱處理工序。

5.工序的劃分原則是什么？數(shù)控車床上加工零件應(yīng)按什么原則劃分

答：工序的劃分可以采用兩種不同原則，即工序集中原則和工序分散

原則。在數(shù)控車床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，在一次安

裝下盡可能完成大部份甚至全部的表面加工。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀不同，

通常選擇外圓、端面或者內(nèi)孔、端面裝夾，并力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和

編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。

6.制訂零件車削加工順序普通應(yīng)遵循哪些原則？

答：制定零件車削加工順序普通應(yīng)遵循以下原則：先粗后精，先近后

遠(yuǎn)，先內(nèi)后外。

7.確定走刀路線的依據(jù)是什么？

答：最短的空行程路線、最短的切削進(jìn)給路線、零件輪廓精加工一次

走刀完成。

特殊處理：（1）先精后粗、（2）分序加工。（3）程序段至少。

8.在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)，應(yīng)注意哪些問題？

答：在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合

誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。

（2）選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇不加工表面或者能堅(jiān)固、可靠地進(jìn)

行裝夾的表面，并注意粗基準(zhǔn)不宜進(jìn)行重復(fù)使用。

（3）選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或者裝配基準(zhǔn)作為定位

基準(zhǔn)，并盡量與測量基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)重合是保證零件加工質(zhì)量最理想的

工藝手段。精基準(zhǔn)雖可重復(fù)使用，但為了減少定位誤差，仍應(yīng)盡量減少

精基準(zhǔn)的重復(fù)使用（即多次調(diào)頭裝夾等）。

(4)設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到一次定位裝夾后能加工出工件

上全部或者大部份待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相

互位置精度，充分發(fā)揮機(jī)床的效率。

(5)避免采用占機(jī)人工調(diào)整式方案，以免占機(jī)時(shí)間太多，影響加工

效率。

9.數(shù)控車削中常用的夾具有哪些？

答：數(shù)控車床主要用三爪卡盤裝夾，除此之外，數(shù)控車床加工還有許

多相應(yīng)的夾具，主要分為軸類和盤類夾具兩大類：用于軸類工件的夾具有

自

、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

............動(dòng)夾緊拔動(dòng)卡盤、拔齒頂

尖、三爪拔動(dòng)卡盤等；用于盤類工件袋夾的主要有可調(diào)卡爪式卡盤和

快速可調(diào)卡盤。

10.數(shù)控車床對刀具有哪些性能要求？對刀具材料性能有哪些要求？

答：(1)刀具性能方面。

①強(qiáng)度高。②精度高。③切削速度和進(jìn)給速度高。④可靠性好。⑤耐

用度高。

⑥斷屑及排屑性能好。

(2)刀具材料必須具備一些主要性能：較高的硬度和耐磨性；較高

的耐熱性；足夠的強(qiáng)度和韌性；較好的導(dǎo)熱性；良好的工藝性；較好的經(jīng)

濟(jì)性。

11.目前常用的刀具材料有哪些?

①高速鋼。主要有通用型高速鋼和高性能高速鋼。高性能高速鋼的耐

用度是通用型的3?15倍，主要牌號(hào)為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2,后者在

強(qiáng)度、韌性方面優(yōu)于前者，但熱穩(wěn)定性稍差。

②硬質(zhì)合金。其常用牌號(hào)有：YG類，YT類,YW類，如YW1和YW2等,

可廣泛用于加工鑄鐵、有色金屬、各種鋼及其合金等。

③涂層刀具。涂層硬質(zhì)合金刀片的耐用度至少可提高1?3倍，而涂

層高速鋼刀具的耐用度則可提高2~10倍。④非金屬材料刀具。用作刀具

的非金屬材料主要有：陶瓷、金剛石及立方氮化硼等。

12.數(shù)控車削與普通車削所使用的刀具有哪些不同？如何正確選擇數(shù)

控車削用車刀？

答：數(shù)控車床車削的常用車刀普通可分為三類，即尖形車刀、圓弧形

車刀、成型車刀。

13.可轉(zhuǎn)位車刀普通按照哪些特征選擇刀具類型

答：可轉(zhuǎn)位刀具按工藝類別已有相應(yīng)ISO標(biāo)準(zhǔn)和GB國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)

以若干位特定的英文字母代碼和阿拉伯?dāng)?shù)字組合，表示該刀具的各項(xiàng)特征

及尺寸，在選擇之前需確定加工工藝類別，即外圓車削、內(nèi)孔車削、切槽、

銃削或者是其他。從有效刃數(shù)來看，同等條件下，圓形刀片最多，菱形刀

片至少，最近又現(xiàn)出了一種80°的四邊形刀片（Q型）,這種刀片比80°

菱形刀片的有效刃數(shù)增加了一倍。從切削力考慮，主編角越小，在車削中

對工件的徑向分力越大，越易引起切削振動(dòng)。

此外，可轉(zhuǎn)位車刀的選用還需根據(jù)加工對象、加工條件考慮選用刀片

夾緊方式、刀桿頭部形式、刀片后角、擺布手刀柄的選擇、切削刃長度、

刀片精度等級(jí)、刀尖圓弧半徑、斷屑槽形狀等方面。

14.可轉(zhuǎn)位車刀與通用車床所使用的刀具相比具有哪些特點(diǎn)？

答：數(shù)控車床所采用的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀，與通用車刀相比，普通無本

質(zhì)的區(qū)別，其基本結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)是相同的。但數(shù)控車床的加工工序是自

動(dòng)完成的，因此對可轉(zhuǎn)位車刀的要求又有別于通用車床所使用的刀具，具

體要求和特點(diǎn)如表2-1所示。

15.選擇切削用量的普通原則是什么？

答：(1)切削深度ap的確定：在車床主體一夾具一刀具一零件這一

系統(tǒng)剛性允許的條件下，盡可能選取較大的切削深度，以減少走刀次數(shù)，

提高生產(chǎn)效率。

(2)主軸轉(zhuǎn)速的確定方法：除羅紋加工外，其他與普通車削加工時(shí)

一樣，應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性

質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。

(3)確定進(jìn)給速度的原則：①當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，

為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高(2000mm/min以下)的進(jìn)給速度。②切斷、

車削深孔或者用高速鋼刀具車削時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度。

③刀具空行程，特殊是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可設(shè)定盡量高的進(jìn)給速度。

④進(jìn)給速度應(yīng)與主軸轉(zhuǎn)速和切削深度相適應(yīng)。

16.數(shù)控加工中大批量生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、單件加工在加工工藝安排

上有何不同？

答：如表所示是大批量生產(chǎn)時(shí)加工CA6140型車床主軸的工藝過程，

但對于小批量生產(chǎn)大體上也是合用的，區(qū)別較大的地方普通在于定位基準(zhǔn)

面、加工方法以及加工裝備的選擇。

在大批量生產(chǎn)時(shí)，主軸的工藝過程基本體現(xiàn)了基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一與

互為基準(zhǔn)的原則，而在單件小批生產(chǎn)時(shí)，按具體情況有較多的變化。同樣

一種類型主軸的加工，當(dāng)生產(chǎn)類型不同時(shí)，定位基準(zhǔn)面的選擇也會(huì)不一樣，

如表2-3所示可供參考。

第3章數(shù)控車削編程基礎(chǔ)知識(shí)

1.數(shù)控程序的編制工作主要包括幾個(gè)方面的內(nèi)容？

答：通常程序的編制工作主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）分析

零件圖、確定加工工藝；（2）數(shù)值計(jì)算；（3）編寫零件加工程序單；

（4）程序輸入數(shù)控系統(tǒng)；（5）程序校對和首件試切。

2.數(shù)控車床的坐標(biāo)系及其方向是如何定義的？

答：數(shù)控車床的坐標(biāo)系統(tǒng)，包括坐標(biāo)系、坐標(biāo)原點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)方向。數(shù)控

車床的坐標(biāo)系采用右手笛卡兒直角坐標(biāo)系?；咀鴺?biāo)軸為某、Y、Z,相對

于每一個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸為A、B、Co大拇指方向?yàn)槟齿S的正方向;

食指為Y軸的正方向；中指為Z軸的正方向。車床的運(yùn)動(dòng)是指刀具和工件

之間的相對運(yùn)動(dòng)，一律假定工件靜止，刀具在坐標(biāo)系內(nèi)相對工件運(yùn)動(dòng)。

3.數(shù)控車床的坐標(biāo)軸是怎樣規(guī)定的？試按笛卡兒坐標(biāo)系確定數(shù)控車

床坐標(biāo)系中Y坐標(biāo)軸的位置及方向。答：

圖3T直角坐標(biāo)系

車床的運(yùn)動(dòng)是指刀具和工件之間的相對運(yùn)動(dòng)，一律假定工件靜止，刀

具在坐標(biāo)系內(nèi)相對工件運(yùn)動(dòng)。

（1）Z軸的確定。Z軸定義為平行于車床主軸的坐標(biāo)軸，其正方向?yàn)?/p>

從工作臺(tái)到刀具夾持的方向，即刀具遠(yuǎn)離工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向。

(2)某軸的確定。某軸為水平的、平行于工件裝夾面的坐標(biāo)軸，對

于車床某坐標(biāo)的方向在工件的徑向上，且平行于橫滑座。刀具離開工件旋

轉(zhuǎn)中心的方向?yàn)槟齿S正方向。

(3)軸的確定。Y軸垂直于某、Z坐標(biāo)軸。當(dāng)某軸、Z軸確定之后，

按笛卡兒直角坐標(biāo)系右手定則法來確定。

(4)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B和Co旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B和C的正方向相應(yīng)地

在某、Y、Z坐標(biāo)軸正方向上，按右手螺旋前進(jìn)的方向來確定。

如圖3-2所示，為數(shù)控車床上兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的正方向。

圖3-2車床運(yùn)動(dòng)方向

4.試?yán)L圖表示數(shù)控車床中基本坐標(biāo)系之間的關(guān)系。

(1)車床原點(diǎn)。車床原點(diǎn)又稱機(jī)械原點(diǎn)，它是車床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

該點(diǎn)是車床上的一個(gè)固定的點(diǎn)，是車床創(chuàng)造商設(shè)置在車床上的一個(gè)物理位

置，通常不允許用戶改變。車床原點(diǎn)是工件坐標(biāo)系、車床參考點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)。

車床的機(jī)床原點(diǎn)為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面的交點(diǎn)。如圖3-3所示的0

點(diǎn)。

圖3-3車床的機(jī)床原點(diǎn)

(2)車床參考點(diǎn)。車床參考點(diǎn)是機(jī)床創(chuàng)造商在機(jī)床上用行程開關(guān)設(shè)

置的一個(gè)物理位置，與機(jī)床原點(diǎn)的相對位置是固定的，車床出廠之前由機(jī)

床創(chuàng)造商精密測量確定。

5.選擇工件原點(diǎn)的原則是什么？

答：工件原點(diǎn)也就是程序原點(diǎn)，是編程員在數(shù)控編程過程中定義在工

件上的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)，是由編程人員根據(jù)情況自行選擇的。在車床上工件原

點(diǎn)如圖3-4所示。

圖3-4車床的工件原點(diǎn)

6.簡述絕對坐標(biāo)和增量坐標(biāo)，如何使用？

答:FANUCO-TD系統(tǒng)可用絕對坐標(biāo)（某，Z）,相對坐標(biāo)（U,W）,或

者混合坐標(biāo)（某/U,Z/W）進(jìn)行編程。

（1）絕對坐標(biāo)。刀具運(yùn)動(dòng)過程中，刀具的位置坐標(biāo)以程序原點(diǎn)為基

準(zhǔn)標(biāo)注或者計(jì)量，這種坐標(biāo)值稱為絕對坐標(biāo)。

（2）增量坐標(biāo)。刀具運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)是指刀具從當(dāng)前位置到下一個(gè)

位置之間的增量。增量坐標(biāo)也稱為相對坐標(biāo)。

7.簡述S代碼、T代碼、F代碼、M代碼的功能？

答：（1）主軸功能（S功能）：主軸功能也稱主軸轉(zhuǎn)速功能。S代碼

后的數(shù)值為主軸轉(zhuǎn)速，要求為整數(shù)，速度范圍從1到最大的主軸轉(zhuǎn)速。其

中：線速度控制（G96）。當(dāng)數(shù)控車床的主軸為伺服主軸時(shí)，可以通過指

令G96來設(shè)定恒線速度控制。系統(tǒng)執(zhí)行G96指令后，便認(rèn)為用S指令的數(shù)

值表示切削速度；主軸轉(zhuǎn)速控制（G97）,G97是取銷恒線速度控制指令，

S指定的數(shù)值表示主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速。

（2）T代碼：T代碼用于選擇刀具庫中的刀具，可以采用T指令編程:

由地址功能碼T和其后面的若干位數(shù)字組成。采用T、D指令編程：利用

T功能可以選擇刀具，利用D功能可以選擇相關(guān)的刀偏。

(3)F代碼：F代碼后面的數(shù)值表示刀具的運(yùn)動(dòng)速度，單位為

mm/min(直線進(jìn)給率)或者mm/r(旋轉(zhuǎn)進(jìn)給率)，

(4)M代碼：輔助功能指令亦稱“M”指令，由字母M和其后的兩位

數(shù)字組成，從M00~M99,共100種。這種指令主要是用于車床加工操作

時(shí)的工藝性指令。

8.數(shù)控車床常用的對刀方式有幾種？各有何特點(diǎn)？

答：對刀是數(shù)控加工中的主要操作，在加工程序執(zhí)行前，調(diào)整每把刀

的刀位點(diǎn)，使其盡量重合于某一理想基準(zhǔn)點(diǎn)，這一過程稱為對刀。

(1)普通對刀(手動(dòng)對刀)。手動(dòng)對刀是基本對刀方法，但它還是

沒跳出傳統(tǒng)車床的“試切一測量一調(diào)整”的對刀模式，占用較多在機(jī)床上

的時(shí)間。目前大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床采用手動(dòng)對刀其基本方法有以下兒種：

①定位對刀法。②光學(xué)對刀法。③試切對刀法。

(2)機(jī)外對刀儀對刀。機(jī)外對刀的本質(zhì)是測量出刀具假想刀尖點(diǎn)到

刀具臺(tái)基準(zhǔn)之間某及Z方向的距離。

(3)自動(dòng)對刀。自動(dòng)對刀是通過刀尖檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，刀尖以設(shè)定

的速度向接觸式傳感器接近，當(dāng)?shù)都馀c傳感器接觸并發(fā)出信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)

即將記下該瞬間的坐標(biāo)值，并自動(dòng)修正刀具補(bǔ)償值。

9、數(shù)控系統(tǒng)可以設(shè)定換刀點(diǎn)的方式有幾種？各合用于什么場合？

答：換刀點(diǎn)是指在編制數(shù)控車床多刀加工的加工程序時(shí)，相對于車床

固定原點(diǎn)而設(shè)置的一個(gè)自動(dòng)換刀的位置。換刀點(diǎn)的位置可設(shè)定在程序原點(diǎn)、

車床固定原點(diǎn)或者浮動(dòng)原點(diǎn)上，其具體的位置應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容而定。為了

防止換刀時(shí)碰撞到被加工零件或者夾具、尾座而發(fā)生事故，除特殊情況外,

其換刀點(diǎn)兒乎都設(shè)置在被加工零件的外面，并留有一定的安全區(qū)。

第4章數(shù)控車床基本操作

1.為什么每次啟動(dòng)系統(tǒng)后要進(jìn)行“回車床參考點(diǎn)”操作？

答：開機(jī)后首先要進(jìn)行檢查和回機(jī)床參考點(diǎn)操作后，才可以從事其它

操作功能，因此機(jī)床參考點(diǎn)是數(shù)控車床一固定點(diǎn)，該點(diǎn)為刀具退離到一個(gè)

固定不變、接近正向極限位置的點(diǎn)，用戶不能隨意。

2.以右偏刀、切斷刀、羅紋刀為例，簡述試切對刀的過程。

答：（1）外圓粗車刀。

①車削工件端面，設(shè)定Z軸補(bǔ)償值，如圖4-7所示。

②車削工件外徑，設(shè)定某軸補(bǔ)償值，如圖4-8所示。

圖4-7外圓粗車刀（刀號(hào)01）Z軸補(bǔ)償設(shè)定圖4-8外圓粗車刀（刀號(hào)

01）某軸補(bǔ)償設(shè)定

（2）外圓精車刀。

①車削工件端面，設(shè)定Z軸補(bǔ)償值如圖4-9所示。

②車削工件外徑，設(shè)定某軸補(bǔ)償值，如圖4-10所示。

（3）外圓切槽刀。

①接觸工件端面，設(shè)定Z軸補(bǔ)償值，如圖4-11所示（主軸須處于正

轉(zhuǎn)狀態(tài)）。

②接觸工件外徑，設(shè)定某軸補(bǔ)償值，如圖4-12所示（主軸須處于正

轉(zhuǎn)狀態(tài)）。

圖4-11外圓切槽刀（刀號(hào)05）Z軸補(bǔ)償設(shè)定圖4-12外圓切槽刀（刀

號(hào)05）某軸補(bǔ)償設(shè)定

（4）外羅紋刀。

①目測刀尖對正工件端面，設(shè)定Z軸補(bǔ)償值，如圖4-13所示。

②接觸工件外徑，設(shè)定某軸補(bǔ)償正值，如圖4-14所示（主軸須處于

正轉(zhuǎn)狀態(tài)）。

圖4-13外羅紋刀（刀號(hào)07）Z軸補(bǔ)償設(shè)定圖4-14外羅紋刀（刀號(hào)

07）某軸補(bǔ)償設(shè)定

第5章直線、圓弧插補(bǔ)指令編程及加工

1.簡述插補(bǔ)原理。

答：數(shù)控車床的運(yùn)動(dòng)控制中，工作臺(tái)（刀具）某、Y、Z軸的最小移

動(dòng)單位是一個(gè)脈沖當(dāng)量。因此，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡是具有極小臺(tái)階所組成的

折線（數(shù)據(jù)點(diǎn)密化），如圖5-4所示。例如，用數(shù)控車床加工直線0A、

曲線0B,刀具是沿某軸挪移一步或者幾步（一個(gè)或者幾個(gè)脈沖當(dāng)量某），

再

沿Y軸方向挪移一步或者幾步（一個(gè)或者幾個(gè)脈沖當(dāng)量y）,直至到達(dá)目標(biāo)

點(diǎn)。從而合成所需的運(yùn)動(dòng)軌跡（直線或者曲線）。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)給定的直

線、圓?。ㄇ€）函數(shù)，在理想的軌跡上的已知點(diǎn)之間，進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)密化,

確定一些中間點(diǎn)的方法，稱為插補(bǔ)。

2.試述G00與G01有何不同之處。

答：G00指令是在工件坐標(biāo)系中以快速挪移速度挪移刀具到達(dá)由絕對

或者增量指令指定的位置,

(2)GOO指令中的快移速度由機(jī)床參數(shù)“快移進(jìn)給速度”對各軸分

別設(shè)定，所以快速挪移速度不能在地址F中規(guī)定，快移速度可由面板上的

快速修調(diào)按鈕修正。(3)在執(zhí)行G00指令時(shí)，由于各軸以各自的速度移

動(dòng)，不能保證各軸同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，因此聯(lián)動(dòng)直線軸的合成軌跡不一定是直

線。

G01代碼用于刀具直線插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。功能：G01指令使刀具以一定的進(jìn)

給速度，從所在點(diǎn)出發(fā)，直線挪移到目標(biāo)點(diǎn)。G01侄蛹、倒圓功能：G01

倒角控制功能可以在兩相鄰軌跡的程序段之間插入直線倒角或者圓弧倒角。

3.在G02/G03指令中，采用圓弧半徑編程和圓心坐標(biāo)編程有何不同

答：圓弧插補(bǔ)指令使刀具在指定平面內(nèi)按給定的F進(jìn)給速度作圓弧運(yùn)

動(dòng)，切削出圓弧輪廓。G02/G03的指令格式有兩種：①用I、K指定圓心

位置：②用圓弧半徑R指定圓心位置。

其中R為圓弧半徑，不與I、K同時(shí)使用。當(dāng)用半徑R指定圓心位置

時(shí)，由于在同一半徑R的情況下，從圓弧的起點(diǎn)到終點(diǎn)有兩個(gè)圓弧的可能

性，為區(qū)別兩者，規(guī)定圓心角至180°時(shí)一，用“+R”表示，工180°時(shí)，用

“R”表示。用半徑R指定圓心位置時(shí)，不能描述整圓。圓心坐標(biāo)(LK)

為圓弧起點(diǎn)到圓弧中心點(diǎn)所作矢量分別在某、Z坐標(biāo)軸方向上分矢量(矢

量方向指向圓心)，不受圓弧大小的約束

第6章單一固定循環(huán)指令編程及加工

1.試述G90指令與G94指令的合用場合。

答：G90是單一形狀固定循環(huán)指令，該循環(huán)主要用于軸類零件的外圓、

錐面的加工。

端面切削循環(huán)指令G94：用于一些短、面大的零件的垂直端面或者錐

形端面的加工，直接從毛坯余量較大或者棒料車削零件時(shí)進(jìn)行的粗加工,

以去除大部份毛坯余量。其程序格式也有加工圓柱面、圓錐面之分。

2.加工錐面時(shí)如何計(jì)算R值？

答：(1)錐面切削循環(huán)指令G90,指令格式：G90某(U)

__Z(W)_R__F_

式中：某、Z取值為圓錐面切削終點(diǎn)坐標(biāo)值；

U、W取值為圓錐面切削終點(diǎn)相對循環(huán)起點(diǎn)的坐標(biāo)分量；

R取值為圓錐面切削始點(diǎn)與圓錐面切削終點(diǎn)的半徑差，有正、負(fù)號(hào)。

(2)車大錐型端面循環(huán)切削指令G94。

指令格式：G94某(U—Z(W)—R—F…

式中：某、Z取值為端面切削終點(diǎn)坐標(biāo)值；

U、W取值為端面切削終點(diǎn)相對循環(huán)起點(diǎn)的坐標(biāo)分量；

R為端面切削始點(diǎn)至終點(diǎn)位移在Z軸方向的坐標(biāo)增量。

第7章公、英制羅紋的編程及加工

1.G92指令與G76指令有何區(qū)別？

答：G92為簡單羅紋循環(huán)，該指令可以切削圓錐羅紋和圓柱羅紋。F

后續(xù)進(jìn)給量改為導(dǎo)程值。

復(fù)合型羅紋切削循環(huán)指令G76較G92指令簡捷，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)與計(jì)

算時(shí)間，只需指定一次有關(guān)參數(shù)，則羅紋加工過程自動(dòng)進(jìn)行。

G92指令刀具切削羅紋的進(jìn)刀方式為直進(jìn)式，而G76指令切削羅紋一

般是斜進(jìn)式，G92不適宜導(dǎo)程較大的場合使用，在精車羅紋車應(yīng)用較方便。

1.算羅紋的加工長度時(shí)，應(yīng)包括哪些內(nèi)容？

答：在數(shù)控車床上加工羅紋時(shí)，由于機(jī)床伺服系統(tǒng)本身具有滯后特性,

會(huì)在羅紋起始段和住手段發(fā)生螺距不規(guī)則現(xiàn)象，所以實(shí)際加工羅紋的長度

W應(yīng)包括切入和切出的刀空行程量，如圖7-3所示。

WL12

式中：1：切入空刀行程量，普通取2?5mni；

2：切出空刀行程量，普通取0.51。

2.車羅紋為何要分多次吃刀？

答：由于羅紋加工屬于成型加工，為了保證羅紋的導(dǎo)程，加工時(shí)主軸

旋轉(zhuǎn)一周，車刀的進(jìn)給量必須等于羅紋的導(dǎo)程，進(jìn)給量較大；此外，羅紋

車刀的強(qiáng)度普通較差，故羅紋牙型往往不是一次加工而成的，需要多次進(jìn)

行切削，如欲提高羅紋的表面質(zhì)量，可增加幾次光整加工。

第8章復(fù)合循環(huán)指令編程及加工

1.復(fù)合循環(huán)的作用是什么？

答：用數(shù)控車床加工零件，一些典型的加工工序，如車削外圓、端面、

圓錐面、鍵孔等，所需完成的動(dòng)作循環(huán)次數(shù)

較多，采用普通的G代碼指令程序會(huì)煩瑣得多，而使用復(fù)合循環(huán)指令

編程，可以大大簡化程序編制。復(fù)合循環(huán)車削指令G70~G76,只需給出精

加工形狀的軌跡、指定精車加工的吃刀量，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)計(jì)算出精加工路

線和加工次數(shù)，自動(dòng)決定中途進(jìn)行粗車的刀具軌跡，因此可大大簡化編程。

3.采用G75指令進(jìn)行外溝槽切削加工時(shí)，試分析是否可用G94代替

呈？

答：G75端面深孔加工循環(huán)程序指令，用于切槽孔，且刀具自動(dòng)退刀,

有四種進(jìn)刀方向。這相當(dāng)于在G74中把某和Z相置換，由這個(gè)循環(huán)可以處

理端面切削時(shí)的切屑，并且可以實(shí)現(xiàn)某軸向切槽或者某向排屑鉆孔(省略

地址Z、W、Q)oG94指令是端面切削循環(huán)，莉可用于切槽，但只能完成

一次進(jìn)給切槽動(dòng)作，槽的寬度也切槽刀寬度相等；而G75是復(fù)合循環(huán)，

可以多次進(jìn)給切削較寬的槽。

第9章利用子程序編程及車削加工

1.主程序和子程序之間有何區(qū)別？

答：程序分為主程序和子程序。通常CNC是按主程序的指示運(yùn)動(dòng)的，

如果主程序中遇有調(diào)用子程序的指令，則CNC按子程序運(yùn)動(dòng)，在子程序中

遇到返回主程序的指令時(shí)，CNC便返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。

(1)子程序的作用。某些被加工的零件中，往往會(huì)浮現(xiàn)幾何形狀完

全相同的加工軌跡，通常在幾個(gè)程序中都會(huì)使用它，這個(gè)典型的加工程序

段可以做成子程序。使用子程序可以減少不必要的重復(fù)編程，從而達(dá)到簡

化編程的目的。子程序可以在紙帶或者存儲(chǔ)器方式下調(diào)出使用，即主程序

可以調(diào)用子程序，一個(gè)子程序也可以調(diào)用下一級(jí)的子程序。子程序必須

在主程序結(jié)束指令后建立，其作用相當(dāng)于一個(gè)固定循環(huán)。

(2)子程序的格式與主程序相同。在子程序的開頭，在地址0后寫

上子程序號(hào)，但在子程序的結(jié)尾需用M99指令(有些系統(tǒng)用RET返回)，

表示子程序結(jié)束、返回主程序。

(3)子程序的調(diào)用需放在主程序中，調(diào)用子程序的指令是一個(gè)程序

段。

2.FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床子程序編寫格式都相同嗎？試比較FANUC系

統(tǒng)和SIEMENS系統(tǒng)子程序的編寫格式。答：FANUC數(shù)控系統(tǒng)常用的子程序

調(diào)用格式有以下2種。

編程格式：①M(fèi)98P某某某某L某某某某

②M98POOO。某某某某P：子程序號(hào)；

L：子程序重復(fù)調(diào)用次數(shù)，L省略時(shí)為調(diào)用一次；

P后面前四位為重復(fù)調(diào)用次數(shù)，省略時(shí)為調(diào)用一次；后4位為子程序

號(hào)。

第11章刀具半徑補(bǔ)償編程及加工

1.為什么要進(jìn)行刀具幾何補(bǔ)償與磨損補(bǔ)償？

答：答：在編程時(shí)，設(shè)定刀架上各刀在工作位置時(shí)，其刀尖位置是一

致的。在實(shí)際加工時(shí)，加工一個(gè)工件通常要使用多把刀具，但由于刀具的

幾何形狀及安