一、简答题1. 简述加工中心的编程过程。
加工中心的编程过程是:
1)构件零件的三维数据模型。
2)确定数控加工的工艺方案并生成刀具轨迹。
3)对刀具轨迹进行加工仿真以检验其合理性。
4)后处理成G代码数控程序,上机试切与加工。
2. 何谓点位直线控制,何谓轮廓控制?
点位直线控制类型的数控机床不仅可以控制刀具或工作台由一个位置点到另一个位置点的精确移动,还可以控制它们以给定的速度沿着平行于某一坐标轴方向移动和在移动过程中进行加工;该类型系统也可控制刀具或工作台同时在两个轴向以相同的速度运动,从而沿着与坐标轴成45°的斜线进行加工。
轮廓控制机床的控制系统可使刀具或工作台在几个坐标轴方向以各轴向的速度同时协调联动,不仅能控制运动部件的起点与终点,还可以控制其运动轨迹及轨迹上每一点的速度和位移。
3. 数控加工工序顺序的安排原则是什么?
数控加工工序顺序的安排可参考以下原则:
1)同一定位装夹方式或用同一把刀具的工序,最好相邻连接完成。
2)如一次装夹进行多道加工工序时,则应考虑把对工件刚度削弱较小的工序安排在先,以减小加工变形。
3)上道工序应不影响下道工序的定位与装夹。
4)先内型内腔加工工序,后外形加工工序。
4. 用圆柱铣刀加工平面,顺铣与逆铣有什么区别?
逆铣时,铣刀切入过程与工件之间产生强烈摩擦,刀具易磨损,并使加工表面粗糙度值变大;同时,逆铣时有一个上抬工件的分力,容易使工件振动和夹具松动。而采用顺铣时,切入前铣刀不与零件产生摩擦,有利于提高刀具寿命、降低表面粗糙度值,铣削时向下压的分力有利于增加工件夹持的稳定性。但由于进给丝杠与螺母之间有间隙,顺铣时工作台会窜动而引起打刀;另外,采用顺铣法铣削铸件或表面有氧化皮的零件毛坯时,会使切削刃加速磨损甚至崩裂。数控机床采用了间隙补偿结构,窜刀现象可以克服,因此顺铣法铣削应用较多。
5. 简述刀具材料的基本要求。
刀具材料的基本要求为:
1)高于被加工材料的硬度(>60HRC)和高耐磨性。
2)足够的冲击韧性和强度。
3)良好的耐热性和导热性。
4)抗粘接性。
5)化学稳定性。
6)良好的工艺性和经济性。
6. 试述麻花钻的修磨方法。
麻花钻的修磨方法为:
1)把主切削刃修磨成折线刃或圆弧刃,增大刀尖角,改善散热条件。
2)把横刃磨短,减小轴向力,增大横刃前角。
3)修磨前刀面,增大钻心处的前角。
4)修磨刃带,减小与被加工孔孔壁的摩擦。
5)在主切削刃上开出分屑槽,便于排屑。
7. 试述逐点比较法插补的原理。
在刀具按要求轨迹加工零件的过程中,不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置,并根据比较的结果决定下一步的进给方向,使刀具向减小偏差的方向进给,且只有一个方向进给,从而获得一个非常接近于数控加工程序规定的轮廓轨迹。
8. 简述立方氮化硼可转位车刀的使用范围。
立方氮化硼(CBN)可转位车刀适用于加工硬度为30HRC以上的珠光体灰铸铁和45~70HRC的合金马氏体铸铁、冷硬铸铁、球墨铸铁、淬硬的马氏体不锈钢和高合金工具钢等,也适用于车削35HRC以上的钴基与镍基耐热合金,不适用于车削硬度为35HRC以下的钢铁材料,因为容易引起刀片的化学磨损。
9. 简述多拐曲轴的装夹方法有哪几种?
多拐曲轴的装夹方法有:
1)用偏心夹板装夹曲轴。
2)用偏心卡盘装夹曲轴。
3)用专用夹具装夹曲轴。
10. 数控机床加工和普通机床加工相比有何特点?
与普通机床相比,数控机床是一种机电一体化的高效自动机床,它具有以下加工特点:
1)具有广泛的适应性和较高的灵活性。
2)加工精度高,质量稳定。
3)加工效率高。
4)可获良好的经济效益。
11. 简述G00与G01程序段的主要区别。
G00指令要求刀具以点位控制方式用最快的速度从刀具所在位置移动到指定位置,快速点定位移动速度不能用程序指令设定。G01是以直线插补运算联动方式由某坐标点移动到另一坐标点,移动速度由进给功能指令F设定。机床执行G01指令时,程序段中必须含有F指令。
12. 刀具返回参考点的指令有几个?各在什么情况下使用?
刀具返回参考点的指令有两个:G28指令可以使刀具从任何位置以快速定位方式经中间点返回参考点,常用于刀具自动换刀的程序段;G29指令使刀具从参考点经由一个中间点而定位于定位终点,它通常紧跟在G28指令之后。用G29指令使所有被指令的轴以快速进给,经由以前G28指令定义的中间点到达指定点。
13. 在数控加工中,一般固定循环由哪6个顺序动作构成?
固定循环由以下6个顺序动作组成:
1)X、Y轴定位。
2)快速运动到R点(参考点)。
3)孔加工。
4)在孔底的动作。
5)退回到R点(参考点)。
6)快速返回到初始点。
14. 在铣床上加工如图5-1所示工件上的通槽,简述所需要限制的自由度的数量、名称,并简要回答欠定位、过定位或不完全定位在本例出现的情况。
需要限制的自由度有5个,分别是:绕X、Y、Z轴的转动,沿Y、Z轴的移动。
本例为不完全定位,由于是通槽,不需要限制X方向的移动。
15. 试指出数控铣床孔加工固定切削循环中各代码的意义。
G99 G90 G81 X20 Y45 Z-43 R-27 F30
G99为退刀时返回到参考平面R;
G90为绝对坐标系;
G81为钻孔循环指令;
X20 Y45为孔圆心位置;
Z-43为孔底Z坐标;
R-27为参考平面的Z坐标;
F30为钻孔时的进给速度(mm/min)。
16. 分析整体刀具,焊接刀具、可转位刀具和不可转位刀具各自的性能特点,并各举一例。
1)整体刀具的刀头和刀体采用同一刀具材料,结构简单,刚性好。
2)焊接刀具的刀头和刀体为不同材料,采用焊接方式,是镶嵌式刀具的一种,可以节省刀具材料。
3)可转位刀具是镶嵌式刀具中的机夹式刀具的一种,磨损后转位继续使用,不需要刃磨,又称不重磨刀具。
4)不转位刀具是镶嵌式刀具中的机夹式刀具的另一种,磨损后需将刀片重磨继续后使用。
举例:
整体刀具:小型整体式立铣刀;
焊接刀具:焊接式固定铰刀;
可转位刀具:面铣刀;
不可转位刀具:某些三面刃铣刀。
17. 逐字解释钻孔循环指令中各符号和数据的含义及刀具相应的动作。
N100 G90 G98 G81 X20 Y 30 Z 50 R10 F30
N100为程序段序号;
G90为绝对坐标方式;
G98为钻孔完成后快速返回到起始平面;
G81为钻孔循环孔底部不停留快速返回;
X20 Y 30为孔的坐标位置,钻头快速移动到此位置;
Z 50为孔底坐标;
R10为参考平面的Z坐标,钻头快速下降到R平面,然后切削进给钻孔;
F30为切削进给速度为30mm/min。
18. 简要回答模块式数控镗铣刀和整体式数控镗铣刀的结构特点、具有的特性及适用的场合。
1)模块式数控镗铣刀的结构特点是:刀杆由柄部、中间联结块、工作部三个部分组成。可以根据加工尺寸与结构进行组合的特点,适用于经济原因限制刀具的数量、工件尺寸变化多等场合。
2)整体式数控镗铣刀的结构特点是:柄部和工作部为一体,具有整体刚性好、保证精加工精度、功能单一等特点,适用于加工相同尺寸、批量大、需要刀具刚性来保证加工精度的场合。
19. 如图5-2所示的零件,分析型腔的转接圆弧半径R、底部圆弧半径r和深度H对数控加工工艺性和对选择铣刀的影响。
R较大时,可选择直径较大的铣刀加工,有利于提高刀具刚度。
r较大时,具有圆角为r的铣刀铣削端面的能力变差,不利于提高生产率。
H较大时,需要的铣刀长度变长,刀具刚度变差。
20. 画出数控铣刀刀柄的大致结构形状,解释刀柄是如何与铣床主轴进行连接的(包括定位和紧固、更换,切削转矩的传递方法)。
数控铣刀刀柄的大致结构形状如图5-9所示。
刀柄在铣床主轴中是以圆锥面准确定位的;通过主轴的拉紧机构,将刀具上的拉钉拉紧进行紧固;更换刀具时,拉紧机构松开,7:24圆锥角不自锁,即可将刀具从主轴中取出;切削转矩通过端面键连接传递。
21. 划分工序和工步的主要依据是什么?
划分工序的主要依据是:
1)工作地(机床)是否变动。
2)工作是否连续。
划分工步的主要依据是:
1)加工表面是否改变。
2)切削用量是否改变。
3)加工工具(刀具)是否改变。
22. 解释获得工件尺寸精度的四种方法(试切法、定尺寸刀具法、调整法和自动控制法)的含义,并各举一个例子说明。
(1)含义
1)试切法:为试切、测量、调整刀具和工件的相对距离,再试切,如此循环。
2)定尺寸刀具法:用具有一定尺寸精度的刀具来保证工件被加工部位的精度。
3)调整法:为利用机床上的调刀装置使刀具相对于机床或夹具位置准确,加工一批零件。
4)自动控制法:使用一定的装置,在工件达到要求的尺寸后,自动停止加工。
(2)举例
1)试切法:车外圆。
2)定尺寸刀具法:铰刀。
3)调整法:磨成批的等高零件。
4)自动控制法:自动测量装置加工轴类零件。
23. 已知硬质合金面铣刀上有6个刀齿,刀尖所在直径为100mm,选择切削速度为100m/min,进给量为0.2mm/z。试计算:
1)铣刀转速n(r/min)。
2)进给速度v
f(mm/min)。
1)由v=πnd得:
n=v/(πd)=[100×1000/(3.1416×100)]r/min=318.3r/min
2)vf=nfz=(318.3×0.2×6)mm/min=382mm/min
24. 简述工艺粗基准和工艺精基准的选择原则。
工艺粗基准的选择原则是:
1)要求余量均匀的表面。
2)需要和加工面保证位置精度的不加工面。
3)毛坯面中尺寸和位置比较可靠、平整的表面。
4)避免重复使用粗基准。
工艺精基准的选择原则是:
1)基准重合原则:尽可能选设计基准作为定位基准。
2)基准统一原则:尽可能选统一的定位基准加工各表面,以保证各表面之间的位置精度要求。
3)互为基准原则:反复加工原则;使两个要素之间达到较高的位置精度。
4)自为基准原则:适合精加工余量小而均匀的表面。
25. 图5-3所示为立铣刀铣内外表面的两种情况。
1)试在图5-3a标出顺铣时铣刀的进给方向,在图5-3b标出逆铣时铣刀的进给方向。
2)简答顺铣和逆铣各自的优缺点。
1)图5-10a所示为顺铣内表面,铣刀轴线应作逆时针转动;图5-10b所示为逆铣外表面,铣刀应作逆时针转动。
2)顺铣的优点是:
①切削力与重力方向接近,有利于减小夹紧力,从而减少加工变形。
②切削刃在已加工表面上的滑行距离短,刀具寿命长,工件表面粗糙度值小。
顺铣的缺点是:
①当进给丝杠的间隙较大时,容易出现进给跳刀现象,损坏刀具和工件。
②当工件未加工表面有硬层时,容易损坏切入的切削刃。
逆铣的优缺点和顺铣相反。