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1按鈕開關(guān)和行程開關(guān)的作用分別是什么？如何確定按鈕開關(guān)的選用原則？ 答：按鈕開關(guān)通常用作短時(shí)接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)，用于控制電路中發(fā)出起動(dòng)或停止等指令，通過接觸器、繼電器等控制電器接通或斷開主電路。 行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件位置而切換電路的自動(dòng)控制電器。動(dòng)作時(shí)，由擋塊與行程開關(guān)的滾輪相碰撞，使觸頭接通或斷開用來控制運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向、行程大小或位置保護(hù)。 按鈕開關(guān)的選用原則 根據(jù)用途選擇開關(guān)的形式，如緊急式、鑰匙式、指示燈式等。 根據(jù)使用環(huán)境選擇按鈕開關(guān)的種類，如開啟式、防水式、防腐式等。 按工作狀態(tài)和工作情況的要求，選擇按鈕開關(guān)的顏色。 2低壓斷路器在電路中的作用是什么？ 答：低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)，它不但能用于正常工作時(shí)不頻繁接通和斷開電路，而且當(dāng)電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電路，有效地保護(hù)串接在它后面的電氣設(shè)備，因此，低壓斷路器在機(jī)床上使用得越來越廣泛。 3接觸器的用途是什么？它由哪幾部分組成？ 答：接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路自動(dòng)控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種，機(jī)床上應(yīng)用最多的是交流接觸器。 它由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件等四部分組成。 4接近開關(guān)與行程開關(guān)相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？若接近開關(guān)為三線制輸出，一般為哪三根輸出線？ 答：接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。與行程開關(guān)相比，接近開關(guān)具有工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長、重復(fù)定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。 接近開關(guān)多為三線制。三線制接近開關(guān)有二根電源線（通常為24V）和一根輸出線，輸出有常開、常閉兩種狀態(tài)。 5中間繼電器的作用是什么？它和交流接觸器有何區(qū)別？ 答：中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器的一種，其觸點(diǎn)數(shù)量多（多至6對或更多），觸點(diǎn)電流容量大（額定電流510A）,動(dòng)作時(shí)間不大于0.05s。其主要用途是當(dāng)其他繼電器的觸頭數(shù)量或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量，起到中間轉(zhuǎn)換和放大作用。 接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路自動(dòng)控制電器。而繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化，而接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)控制目的的電器，中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器的一種。 6電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流很大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，熱繼電器會(huì)不會(huì)動(dòng)作？為什么？ 答：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來切斷電路的保護(hù)電器，主要用于電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載的過載保護(hù)。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流很大，但是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作。因?yàn)?，熱繼電器由于熱慣性，其雙金屬片在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)彎曲，當(dāng)電路短路時(shí)不能立即動(dòng)作使電路立即斷開，因此不能作短路保護(hù)。7在下表中填上電器的圖形符號和文字符號。 涉及的知識點(diǎn)及答題分析：這個(gè)題的考核知識點(diǎn)是常用低壓電器地圖形符號及文字表示。8、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制采用哪兩種方式？答：三相籠型電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)（全電壓起動(dòng)）和間接起動(dòng)（降壓起動(dòng)）兩種方式。直接起動(dòng)是一種簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)的起動(dòng)方式，適合小容量電動(dòng)機(jī)。對于較大容量（大于10KW）的電動(dòng)機(jī)，因起動(dòng)電流大（可達(dá)額定電流的47倍），一般采用減壓起動(dòng)方式來降低起動(dòng)電流。 9. 自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成？它起什么作用？并具有什么功能？ 答：一般可用起動(dòng)按鈕和接觸器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，然后再和接觸器的線圈串聯(lián)可得。當(dāng)按下起動(dòng)按鈕后，可實(shí)現(xiàn)長動(dòng)，它又具有失壓保護(hù)功能。 10什么是互鎖環(huán)節(jié)，它起到什么作用？ 答：將兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)到對方的線圈回路中，即可得到互鎖。它用來防止兩個(gè)接觸器同時(shí)得電。 11這是采用接觸器直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)單向全電壓起動(dòng)控制線路，請說明其主電路由哪些器件組成？并分析該控制方式的工作原理。答：如圖1所示，主電路由刀開關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點(diǎn)、熱繼電器FR的熱元件與電動(dòng)機(jī)M組成。 控制電路由起動(dòng)按鈕SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的線圈及其常開輔助觸點(diǎn)、熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)和熔斷器FU2組成。 三相電源由QS引入，按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM的線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)與SB2并聯(lián)的輔助觸點(diǎn)KM閉合，將“SB2”短接，其作用是當(dāng)放開起動(dòng)按鈕SB2后，仍可使KM線圈通電，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器自身的輔助觸點(diǎn)來使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖或自保。帶有自鎖功能控制線路具有失壓保護(hù)作用，起自鎖作用的輔助觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。 按停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈斷電，其常開主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)KM的自鎖觸點(diǎn)斷開，故松手后SB1雖仍閉合，但KM的線圈不能繼續(xù)得電。 12. 交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組在脫離電源后，由于機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)子需要一段時(shí)間才能完全停止，而生產(chǎn)中一般都要求機(jī)床能迅速停車和準(zhǔn)確定位，因此可采用能耗制動(dòng)控制線路進(jìn)行電氣制動(dòng)。試分析時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)線路。答：能耗制動(dòng)是在按停止按鈕切斷電動(dòng)機(jī)三相電源的同時(shí)，定子繞組接通直流電源，產(chǎn)生靜止磁場，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而制動(dòng)。如圖2所示，是按能耗制動(dòng)時(shí)間控制原則用時(shí)間繼電器進(jìn)行控制的單向能耗制動(dòng)控制線路。停車時(shí)按下復(fù)合停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT同時(shí)通電吸合并自鎖，KM2主觸點(diǎn)閉合，將直流電源接入定子繞組，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，時(shí)間繼電器延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，KM2線圈斷電釋放，斷開能耗制動(dòng)直流電源。常開輔助觸點(diǎn)KM2復(fù)位，斷開KT線圈電路，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)結(jié)束。數(shù)控機(jī)床電氣控制平時(shí)作業(yè)（2） 1數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)由哪幾部分組成? 答：數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的基本組成包括輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床電氣邏輯控制裝置、位置檢測裝置。 2. 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用是什么? 答：伺服驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電氣聯(lián)系環(huán)節(jié)。伺服系統(tǒng)的作用就是將進(jìn)給位移量等信息轉(zhuǎn)換成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)要求伺服系統(tǒng)正確、快速地跟隨進(jìn)給控制信息，執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向指定的位置運(yùn)動(dòng)。 3. 數(shù)控機(jī)床按被控對象運(yùn)動(dòng)軌跡分為哪幾類? 答：1）點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床.點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地控制從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的定位精度，而不管是按什么軌跡運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。 2）直線控制的數(shù)控機(jī)床.直線控制數(shù)控機(jī)床一般要在兩點(diǎn)間移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行加工，所以不僅要求有準(zhǔn)確的定位功能，還要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線規(guī)律運(yùn)動(dòng)，而且對運(yùn)動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制。 3）輪廓控制的數(shù)控機(jī)床. 輪廓控制又稱連續(xù)控制，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有輪廓控制功能。其特點(diǎn)是能同時(shí)控制兩個(gè)以上的軸，具有插補(bǔ)功能。它不僅控制起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而且要控制加工過程中每一點(diǎn)的位置和速度，加工出任意形狀的曲線或曲面組成的復(fù)雜零件。 4. 試簡述數(shù)控裝置的組成。 答：目前的數(shù)控裝置都是基于微型計(jì)算機(jī)的硬件和軟件來實(shí)現(xiàn)其功能，所以稱之為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置。它一方面具有一般微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，如中央處理單元（CPU）、總線、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口等；另一方面又具有數(shù)控機(jī)床完成特有功能所需要的功能模塊和接口單元，如手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）接口、PLC接口、紙帶閱讀機(jī)接口等。CNC裝置在上述硬件基礎(chǔ)上必須編寫相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來指揮和協(xié)調(diào)硬件的工作，兩者缺一不可。CNC裝置的軟件由管理軟件和控制軟件兩部分組成。 5. 數(shù)控裝置硬件結(jié)構(gòu)是如何分類的？ 答：數(shù)控裝置是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心，其硬件結(jié)構(gòu)按CNC裝置中各印刷電路板的插接方式可以分為大板式結(jié)構(gòu)和功能模塊式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置中微處理的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。 6. 數(shù)控系統(tǒng) I/O接口電路的主要任務(wù)是什么？ 答：1）實(shí)現(xiàn)和不同外設(shè)的速度匹配。2）改變數(shù)據(jù)傳送方式。 3）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。 4) 防止干擾 7. 數(shù)控裝置軟件結(jié)構(gòu)類型有哪幾種？并對每種結(jié)構(gòu)類型簡要進(jìn)行說明。 答：1)前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu). 前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)適合于采用集中控制的單微處理器CNC裝置，在這種軟件結(jié)構(gòu)中，CNC系統(tǒng)軟件由前臺(tái)和后臺(tái)程序組成，前臺(tái)程序?yàn)閷?shí)時(shí)中斷程序，承擔(dān)了幾乎全部的實(shí)時(shí)功能，這些功能都與機(jī)床動(dòng)作直接相關(guān)，如位置控制、插補(bǔ)、輔助功能處理、監(jiān)控、面板掃描及輸出等。后臺(tái)程序主要用來完成準(zhǔn)備工作和管理工作，包括輸入、譯碼、插補(bǔ)準(zhǔn)備及管理等，通常稱為背景程序。 2)中斷型軟件結(jié)構(gòu). 中斷型軟件結(jié)構(gòu)沒有前后臺(tái)之分，除了初始化程序外，根據(jù)各控制模塊實(shí)時(shí)的要求不同，把控制程序安排成不同級別的中斷服務(wù)程序，整個(gè)軟件是一個(gè)大的多重中斷系統(tǒng)，系統(tǒng)的管理功能主要通過各級中斷服務(wù)程序之間的通信來實(shí)現(xiàn)。 3)模塊型軟件結(jié)構(gòu). 在數(shù)控系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性和并行性的控制任務(wù)，多微處理器結(jié)構(gòu)越來越多地被使用，從而使數(shù)控裝置功能進(jìn)一步增強(qiáng)，處理速度更快，結(jié)構(gòu)更加緊湊。它更適合于多軸控制、高進(jìn)給速度、高精度和高效率的數(shù)控系統(tǒng)要求。 多微處理器CNC裝置一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)微處理器分擔(dān)各自的任務(wù)，形成特定的功能模塊，相應(yīng)的軟件也模塊化，形成功能模塊型軟件結(jié)構(gòu)，固化在對應(yīng)的硬件功能模塊中，各功能模塊之間有明確的硬、軟件接口。 8. 什么是數(shù)控系統(tǒng)的干擾？ 答：數(shù)控系統(tǒng)的干擾一般是指那些與信號無關(guān)的，在信號輸入、傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些不確定的有害的電氣瞬變現(xiàn)象。這些瞬變現(xiàn)象會(huì)使數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生變化，增大誤差，使局部裝置或整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，引起故障。 9. 影響數(shù)控系統(tǒng)的干擾源來自哪幾個(gè)方面？ 答：1)電磁波干擾2)供電線路的干擾 3)信號傳輸干擾 10. 如圖所示，說明變頻器中的控制電路接線與主電路相交時(shí)，如何才能避免主電路對控制電路的干擾？答：變頻器中的控制電路（其它電器控制電路亦如此）接線要距離電源線至少100rnm以上，兩者絕對不可放在同一個(gè)導(dǎo)線槽內(nèi)。另外，控制電路配線與主電路配線相交時(shí)要成直角相交，控制電路的配線應(yīng)采用屏蔽雙絞線。 11數(shù)控機(jī)床常用的抗干擾措施有哪些？ 答：1）減少供電線路干擾2）減少機(jī)床控制中的干擾3）屏蔽4）保證“接地”良好 12. 數(shù)控機(jī)床為什么要保證“接地”良好？其地線系統(tǒng)有哪三種？ 答：“接地”是數(shù)控機(jī)床安裝中一項(xiàng)關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)措施。電網(wǎng)的許多干擾都是通過“接地”這條途徑對機(jī)床起作用的，所以，數(shù)控機(jī)床一定要保證“接地”良好。數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng)有這樣三種： 1)信號地用來提供電信號的基準(zhǔn)電位（0V）。2)框架地是以安全性及防止外來噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的地線系統(tǒng)，它是裝置的面板、單元的外殼、操作盤及各裝置間接口的屏蔽線。3)系統(tǒng)地是將框架地與大地相連接。 數(shù)控機(jī)床電氣控制平時(shí)作業(yè)（3） 1簡述伺服系統(tǒng)的組成。 答：數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)一般由位置檢測裝置、位置控制、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)及機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成。 2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是如何控制的？ 答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受脈沖的控制，其轉(zhuǎn)子的角位移量和轉(zhuǎn)速嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變通電順序可改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；改變通電頻率可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的環(huán)形脈沖分配器有何作用？它有哪些實(shí)現(xiàn)方式？ 答：環(huán)形脈沖分配器是用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來的一系列指令脈沖按照一定的循環(huán)規(guī)律依次分配給電動(dòng)機(jī)的各相繞組，控制各相繞組的通電和斷電。環(huán)形脈沖分配可采用硬件和軟件兩種方法實(shí)現(xiàn)。 4簡述直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及其換向裝置的作用。P95 答：直流電動(dòng)機(jī)工作原理是建立在電磁力和電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，是由于帶電導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用。如圖題4所示直流電動(dòng)機(jī)模型，它包括三個(gè)部分：固定的磁極、電樞、換向片與電刷。當(dāng)將直流電壓加到A、B兩電刷之間，電流從A刷流人，從B刷流出，載流導(dǎo)體ab在磁場中受的作用力F按左手定則指向逆時(shí)針方向。同理，載流導(dǎo)體cd受到的作用力也是逆時(shí)針方向的。因此，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。當(dāng)電樞恰好轉(zhuǎn)過90時(shí)，電樞線圈處于中性面(此時(shí)線圈不切割磁力線)，電磁轉(zhuǎn)矩為零。但由于慣性的作用，電樞將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電刷與換向片再次接觸時(shí)，導(dǎo)體ab和cd交換了位置。因此，導(dǎo)體ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。從上面分析可知，要電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，導(dǎo)體從N極轉(zhuǎn)到S極時(shí)，導(dǎo)體中的電流方向必須相應(yīng)地改變，換向片與電刷即實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的機(jī)械式“換向裝置”。5變頻器分為哪兩大類？各有什么特點(diǎn)?P101 答：變頻器有交一交變頻器、交一直一交變頻器兩大類，如圖4.23所示。交一交變頻器沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)提供的交流電被直接變成可調(diào)頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交一直一交變頻器是先把電網(wǎng)提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)中間濾波后，再進(jìn)行逆變，而轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l變壓的交流電，故稱為間接變頻器。直接變頻器只需進(jìn)行一次能量的變換，所以變換的效率高，工作可靠，但頻率的變化范圍有限，多用于低頻大容量的調(diào)速。間接變頻器需進(jìn)行兩次電能的變換，所以變換效率低，但頻率變換范圍大。目前一般采用間接變頻器。6.正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器有什么特點(diǎn)？簡述其工作原理。P101 答：正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器結(jié)構(gòu)簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負(fù)載大小的影響，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，輸出波形好，使電機(jī)可在近似于正弦波的交變電壓下運(yùn)行，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，擴(kuò)展了調(diào)速范圍，提高了調(diào)速性能，因此，在數(shù)控機(jī)床的交流驅(qū)動(dòng)中廣泛使用。 基本工作原理是先將50Hz交流電經(jīng)整流變壓器變壓得到所需電壓，經(jīng)二極管不可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，而后送入由大功率晶體管構(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率均可調(diào)整的等效于正弦波的脈寬調(diào)制波(SPWM波)，即可拖動(dòng)三相電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 7.何謂主軸定向控制？簡述其作用。 答：主軸定向控制又稱主軸準(zhǔn)停控制，即當(dāng)主軸停止時(shí)能控制其停在固定位置。 其作用如下。刀具交換:在加工中心中，當(dāng)主軸停轉(zhuǎn)進(jìn)行刀具交換時(shí)，主軸需停在一個(gè)固定不變的位置上，從而保證主軸端面上的鍵也在一個(gè)固定的位置，這樣，換刀機(jī)械手在交換刀具時(shí)，能保證刀柄上的鍵槽對正主軸端面上的定位鍵。鏜孔退刀:在精鏜孔退刀時(shí)，為了避免刀尖劃傷已加工表面，采用主軸準(zhǔn)停控制，使刀尖停在一個(gè)固定位置(X軸或y軸上)，以便主軸偏移一定尺寸后，使刀尖離開工件表面進(jìn)行退刀。 8為什么數(shù)控機(jī)床主軸要進(jìn)行分段無級變速控制？ 數(shù)控機(jī)床主軸要采用分段無級變速控制，是為了既能在低檔時(shí)主軸輸出大扭矩，又能在高檔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到最高轉(zhuǎn)速的要求。 9位置檢測裝置在數(shù)控機(jī)床控制中的主要作用是什么? 答：位置檢測裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床中，必須利用位置檢測裝置把機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量隨時(shí)檢測出來，與給定的控制值(指令信號)進(jìn)行比較，從而控制驅(qū)動(dòng)元件正確運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作臺(tái)(或刀具)按規(guī)定的軌跡和坐標(biāo)移動(dòng)。 10何謂絕對式測量和增量式測量，間接測量和直接測量? 答：絕對式位置檢測是：每個(gè)被測點(diǎn)的位置都從一個(gè)固定的零點(diǎn)算起；增量式位置檢測是：只測位移增量，每檢測到位置移動(dòng)一個(gè)基本單位時(shí)，輸出一個(gè)脈沖波或正弦波，通過脈沖計(jì)數(shù)便可得到位移量。 位置檢測裝置所測量的對象就是被測量本身，叫做直接測量。采用安裝在電機(jī)或絲杠軸端的回轉(zhuǎn)型檢測元件間接測量機(jī)床直線位移的檢測方法，叫做間接測量。數(shù)控機(jī)床電氣控制作業(yè)4 1.PLC有何主要特點(diǎn)? 答:(1) 可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)；(2) 控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單,通用性強(qiáng)； (3) 編程簡單,使用,維修方便；(4) 組合方便,功能強(qiáng),應(yīng)用范圍廣； (5) 體積小,質(zhì)量輕,功耗低。 2.PLC的硬件結(jié)構(gòu)與軟件由哪幾部分組成？各有什么作用？ 答：PLC的硬件結(jié)構(gòu)由中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口、電源、編程器等幾部分組成。中央處理器(CPU)的主要作用是執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件,從輸入接口讀取各開關(guān)狀態(tài),根據(jù)梯形圖程序進(jìn)行邏輯處理,并將處理結(jié)果輸送到輸出接口；存儲(chǔ)器的作用是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或者程序的；I/O接口的作用是連接CPU與現(xiàn)場I/O設(shè)備；電源的作用是把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源；編程器主要用來輸入和編輯用戶程序,也可用來監(jiān)視PLC運(yùn)行時(shí)各編程元件的工作狀態(tài)。 PLC軟件分為系統(tǒng)軟件和用戶軟件,系統(tǒng)軟件由PLC制造商固化在機(jī)內(nèi),用以控制PLC本身的運(yùn)作;用戶軟件由PLC的使用者編制并輸入，用于控制外部被控對象的運(yùn)行。 3.PLC采用什么工作方式？簡述其工作過程。 答：PLC采用的是周期性循環(huán)掃描的工作方式。 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 4.PLC中常用的編程語言有哪些？請說明梯形圖中“能流”的概念。 答：PLC中常見的編程語言有梯形圖、語句表(指令表)、功能表圖等。 由于梯形圖是一種編程語言,其母線端無任何電源,為了便于理解,在梯形圖中引入了一個(gè)假象的電流,稱為”能流”。 ”能流”在梯形圖中只能從左向右單向流動(dòng)。 5.輸入映像寄存器I（輸入繼電器）能否由程序指令驅(qū)動(dòng)？ 答：輸入繼電器線圈不能由程序指令驅(qū)動(dòng)，而只能由外部信號驅(qū)動(dòng)，常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)供用戶編程使用。外部信號傳感器主要用來檢測外部信號的變化，它們與輸入模塊的輸入端相連，以驅(qū)動(dòng)輸入繼電器線圈。 6.S7-200系列PLC共有幾種類型定時(shí)器？ 答：S7-200系列PLC按工作方式分共有三種類型定時(shí)器：接通延時(shí)TON、斷開延電TOF、有記憶接通延時(shí)TONR；按時(shí)基等級也可分為三種：分別為1ms、 10ms、 100ms。 7. S7-200系列PLC共有幾種類型的計(jì)數(shù)器？ 答：S7-200系列PLC共有三種類型的計(jì)數(shù)器：增計(jì)數(shù)器CTU、減計(jì)數(shù)器CTD和增/減計(jì)數(shù)器CTUD。 8根據(jù)梯形圖和I0.0、I0.1的時(shí)序，畫出Q0.0 的時(shí)序。時(shí)序圖如上所示,I0.0接通時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于掃描周期時(shí)間. (一) 在I0.0第一次接通及斷開時(shí)間內(nèi)(I0.0第1個(gè)脈沖內(nèi)): (二) 在第1個(gè)掃描周內(nèi)，I0.0接通上升沿脈沖M0.0通(1個(gè)掃描周)Q0.0通,本掃描周輸出刷新為:M0.0通,M0.1斷,Q0.0通; 第2個(gè)掃描周內(nèi),I0.0仍通但無上升沿脈沖M0.0斷(1掃描周到時(shí)斷開) M0.1斷Q0.0通(自保),本掃描周輸出刷新為:M0.0斷,M0.1斷,Q0.0通; 在以后的掃描周內(nèi),保持第2個(gè)掃描周的輸出狀態(tài). (二) 在I0.0第二接通及斷開內(nèi) 第1個(gè)掃描周內(nèi),I0.0通電并上升沿脈沖M0.0通(通一個(gè)掃描周)M0.1通(串接的兩觸點(diǎn)同時(shí)通) Q0.0斷;本周掃描刷新輸出為:M0.0通;M0.1通;Q0.0斷; 第2個(gè)掃描周內(nèi),I0.0通但沒有上升沿,M0.0斷M0.1斷Q0.0斷;本周輸出刷新為:M0.0斷;M0.1斷,Q0.0斷; 以后的掃描周內(nèi),保持第2個(gè)掃描周的輸出狀態(tài). (三)在I0.0第三次接通及斷開內(nèi),重復(fù)I0.0第一次接通及斷開的狀態(tài). 因此,本電路相當(dāng)于一個(gè)I0.0的觸發(fā)番轉(zhuǎn)電路. 10. 分析梯形圖，詳細(xì)說明梯形圖的功能。 分析:在I0.0接通,I0.1未接通的情況下,本電路相當(dāng)于一個(gè)200秒的延時(shí)輸出電路. 答：當(dāng)I0.0輸入端置“1”時(shí)，T37開始延時(shí)，當(dāng)定時(shí)器時(shí)間達(dá)到50*100ms=5s時(shí)，T37的常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開；若I0.1輸入端置“0”，則C48有效并計(jì)數(shù)一次，又因?yàn)門37常閉觸點(diǎn)的斷開，使得定時(shí)器T37復(fù)位，T37的常閉觸點(diǎn)又恢復(fù)到閉合狀態(tài)，定時(shí)器再次延時(shí)50s后重復(fù)前面的動(dòng)作，到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值達(dá)到40次后，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)置“1”，Q0.0變?yōu)椤?”狀態(tài)。即在I0.0輸入端被置“1”40*5s=200s后，Q0.0輸出端變?yōu)椤?”狀態(tài)。 當(dāng)I0.1輸入端置“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器C48復(fù)位，C48常開觸點(diǎn)斷開，Q0.0輸出端變?yōu)椤?”狀態(tài)。 一、單選題 1.（ ）是用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路的自動(dòng)控制電器，按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種。 A.接觸器 B.繼電器 C.接近開關(guān) 答案：A 2.工廠中電火花高頻電源等都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波，這種高頻輻射能量通過空間的傳播，被附近的數(shù)控系統(tǒng)所接收。如果能量足夠，就會(huì)干擾數(shù)控機(jī)床的正常工作，這種干擾稱（ ）。 A.信號傳輸干擾 B.供電線路的干擾 C.電磁波干擾 答案：C 二、判斷題（對認(rèn)為正確的題標(biāo)注“”、錯(cuò)題標(biāo)注“”） 例如 1.直線控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地控制從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的定位精度，而不管是按什么軌跡運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。（ ） 答案：() 2.對于較大容量（大于10KW）的電動(dòng)機(jī)，因起動(dòng)電流大（可達(dá)額定電流的47倍），一般采用減壓起動(dòng)方式來降低起動(dòng)電流。（ ） 答案：() 三、簡答題 1.PLC的硬件由哪幾部分組成？ 答：PLC內(nèi)部硬件由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、編程器、電源等幾部分組成。 2.對于較大容量（大于10KW）的電動(dòng)機(jī)，因起動(dòng)電流大（可達(dá)額定電流的47倍），一般采用減壓起動(dòng)方式來降低起動(dòng)電流。（ ） 答案：() 三、簡答題 1.PLC的硬件由哪幾部分組成？ 答：PLC內(nèi)部硬件由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、編程器、電源等幾部分組成。 答：當(dāng)光電盤隨被測工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過一個(gè)縫隙，光電管就會(huì)感受到一次光線的明暗變化，使光電管的電阻值改變，這樣就把光線的明暗變化轉(zhuǎn)變成電信號的強(qiáng)弱變化，而這個(gè)電信號的強(qiáng)弱變化近似于正弦波的信號，經(jīng)過整形和放大等處理，變換成脈沖信號。通過計(jì)數(shù)器計(jì)量脈沖的數(shù)目，即可測定旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的角位移。 用兩個(gè)光電管進(jìn)行光信號檢測，是為了使光敏元件產(chǎn)生兩組電信號，該信號彼此相差90相位，用于辨向。 （二）下面是同學(xué)們必須掌握的知識點(diǎn)，在復(fù)習(xí)中一定要全面理解 第1章 緒論 一、數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，歸納起來可分為哪幾種類別的控制？ 答：數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)必須按照工件加工的要求對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，歸納起來可分為三種類別的控制： 1主軸控制 主軸運(yùn)動(dòng)和普通機(jī)床一樣，主軸運(yùn)動(dòng)主要完成工件的切削任務(wù)。 2進(jìn)給控制 即用電氣自控驅(qū)動(dòng)替代了人工機(jī)械驅(qū)動(dòng)，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由進(jìn)給伺服系統(tǒng)完的。 3輔助控制 數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理后輸出的控制信號除了對進(jìn)給運(yùn)行軌跡進(jìn)行連續(xù)控制外，還要對機(jī)床的各種開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，這部分功能一般由可編程序邏輯控制器實(shí)現(xiàn)。 二、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？ 答：數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的基本組成包括輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床電氣邏輯控制裝置、位置檢測裝置，如圖1.3所示。 三、數(shù)控機(jī)床有哪幾種分類方式？并說明是如何分類的。 答：1、按被控制對象運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分類 1）點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床 點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地控制從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的定位精度，而不管是按什么軌跡運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。 2）直線控制的數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床一般要在兩點(diǎn)間移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行加工，所以不僅要求有準(zhǔn)確的定位功能，還要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線規(guī)律運(yùn)動(dòng)，而且對運(yùn)動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制。 3）輪廓控制的數(shù)控機(jī)床 輪廓控制又稱連續(xù)控制，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有輪廓控制功能。其特點(diǎn)是能同時(shí)控制兩個(gè)以上的軸，具有插補(bǔ)功能。它不僅控制起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而且要控制加工過程中每一點(diǎn)的位置和速度，加工出任意形狀的曲線或曲面組成的復(fù)雜零件。 2、按控制方式分類 1）開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 這類數(shù)控機(jī)床沒有檢測反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號流程是單向的，其精度主要決定于驅(qū)動(dòng)元件和伺服電機(jī)的性能，開環(huán)數(shù)控機(jī)床所用的電動(dòng)機(jī)主要是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 2）閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)是指在機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件上安裝位置測量裝置。伺服系統(tǒng)采用交伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)。 3）半閉環(huán)控制系統(tǒng) 半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在開環(huán)系統(tǒng)的絲杠上或進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的軸上裝有角位移檢測裝置。位置檢測元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運(yùn)動(dòng)部件上，而是中間經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)部件的位置轉(zhuǎn)換(稱為間接測量)。 第2章 數(shù)控機(jī)床強(qiáng)電控制電路 一、低壓斷路器的作用是什么？ 答：低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)，它不但能用于正常工作時(shí)不頻繁接通和斷開的電路，而且當(dāng)電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電路，有效地保護(hù)串接在它后面的電氣設(shè)備。因此，低壓斷路器在機(jī)床上使用得越來越廣泛。 二、交流接觸器的作用是什么？ 答：接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路自動(dòng)控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種，機(jī)床上應(yīng)用最多的是交流接觸器。 三、繼電器的作用是什么？電流繼電器與電壓繼電器在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是什么？ 答：繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號的變化，而接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)控制目的的電器。繼電器的輸入信號可以是電流、電壓等電學(xué)量，也可以是溫度、速度、時(shí)間、壓力等非電量，而輸出通常是觸頭的動(dòng)作（斷開或閉合）。 電流繼電器與電壓繼電器在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要是線圈不同。電流繼電器的線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗，與負(fù)載串聯(lián)以反映電路電流的變化。電壓繼電器的線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)，與負(fù)載并聯(lián)以反映其兩端的電壓。 中間繼電器實(shí)際上也是一種電壓繼電器，只是它具有數(shù)量較多、容量較大的觸點(diǎn)，起到中間放大的作用。 四、接近開關(guān)作用是什么？ 答： 接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)著的物體在一定范圍內(nèi)與之接近時(shí)，接近開關(guān)就會(huì)發(fā)生物體接近而“動(dòng)作”的信號，以不直接接觸方式控制運(yùn)動(dòng)物體的位置。接近開關(guān)多為三線制。三線制接近開關(guān)有二根電源線（通常為24V）和一根輸出線。輸出有常開、常閉兩種狀態(tài)。 五、熱繼電器作用是什么？ 答：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來切斷電路的保護(hù)電器，主要用于電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載的過載保護(hù)。當(dāng)負(fù)載電流超過整定電流值并經(jīng)過一定時(shí)間后，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量使雙金屬片受熱彎曲，帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分?jǐn)啵袛嚯妱?dòng)機(jī)的控制回路，使接觸器線圈斷電釋放，從而斷開主電路，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。由此可見，熱繼電器由于熱慣性，當(dāng)電路短路時(shí)不能立即動(dòng)作使電路立即斷開，因此不能作短路保護(hù)。六、電氣控制線路電路圖一般有哪幾類？ 答：電氣控制系統(tǒng)圖有三類：電氣原理圖、電器元件布置圖和電氣安裝接線圖 1.電氣原理圖 電氣原理圖是表達(dá)所有電器元件的導(dǎo)電部件和接線端子之間的相互關(guān)系。 2.電器元件布置圖 電氣元件布置圖主要用來表明各種電氣元件在機(jī)械設(shè)備上和電氣控制柜中的實(shí)際安裝位置，為機(jī)械電氣控制設(shè)備的制造、安裝、維修提供必要的資料。 3.電器安裝接線圖 電氣安裝接線圖是用規(guī)定的圖形符號，根據(jù)原理圖，按各電器元件相對位置繪制的實(shí)際接線圖，它清楚地表明了各電器元件的相對位置和它們之間的電路連接的詳細(xì)信息。 七、三相異步電動(dòng)機(jī)在何種情況下采用直接起動(dòng)？ 答：為了減小起動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)拇胧?。三相籠型電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)（全電壓起動(dòng)）和間接起動(dòng)（降壓起動(dòng)）兩種方式。直接起動(dòng)是一種簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)的起動(dòng)方式，適合小容量電動(dòng)機(jī)。對于較大容量（大于10KW）的電動(dòng)機(jī)，因起動(dòng)電流大（可達(dá)額定電流的47倍），一般采用減壓起動(dòng)方式來降低起動(dòng)電流。 第3章 數(shù)控裝置（CNC）的結(jié)構(gòu) 一、數(shù)控裝置是如何構(gòu)成的？ 答：目前的數(shù)控裝置都是基于微型計(jì)算機(jī)的硬件和軟件來實(shí)現(xiàn)其功能，它一方面具有一般微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，另一方面，必須編寫相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來指揮和協(xié)調(diào)硬件的工作，兩者缺一不可。CNC裝置的軟件由管理軟件和控制軟件兩部分組成。 二、數(shù)控裝置的硬件有哪幾種結(jié)構(gòu)類型？ 答：數(shù)控裝置是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心，其硬件結(jié)構(gòu) 1.按CNC裝置中各印刷電路板的插接方式可以分為大板式結(jié)構(gòu)和功能模塊式結(jié)構(gòu)； 2.按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)； 3.按CNC裝置中微處理的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。 三、什么是數(shù)控系統(tǒng)的干擾 答：數(shù)控系統(tǒng)的干擾一般是指那些與信號無關(guān)的，在信號輸入、傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些不確定的有害的電氣瞬變現(xiàn)象。這些瞬變現(xiàn)象會(huì)使數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生變化，增大誤差，使局部裝置或整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，引起故障。 四、數(shù)控機(jī)床有哪些抗干擾措施？ 答： 1.減少供電線路干擾 數(shù)控機(jī)床的安置要遠(yuǎn)離中頻、高頻的電氣設(shè)備；要避免大功率起動(dòng)、停止頻繁的設(shè)備，電火花設(shè)備同數(shù)控機(jī)床位于同一供電干線上，最好是采用獨(dú)立的動(dòng)力線供電。 2.減少機(jī)床控制中的干擾 3.屏蔽 屏蔽技術(shù)利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路或線路包在其中，可以防止電場或磁場的耦合干擾。 4.保證“接地”良好 “接地”是數(shù)控機(jī)床安裝中一項(xiàng)關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)措施。電網(wǎng)的許多干擾都是通過“接地”這條途徑對機(jī)床起作用的。 第4章 數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng) 一、閉環(huán)伺服系統(tǒng)的由哪兩個(gè)環(huán)組成？答：閉環(huán)伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)通常有位置環(huán)和速度環(huán)組成。速度環(huán)速度控制單元是一個(gè)獨(dú)立的單元部件，它由伺服電動(dòng)機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、測速裝置及速度反饋組成；位置環(huán)由數(shù)控系統(tǒng)中的位置控制、位置檢測裝置及位置反饋組成。 二、試闡述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械角位移的機(jī)電執(zhí)行元件。 圖4.2a)為三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。它是由轉(zhuǎn)子、定子及定子繞組所組成。定子上有六個(gè)均布的磁極，直徑方向相對的兩個(gè)極上的線圈串聯(lián)，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的一相控制繞組。下面我們分析步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理： 圖4.2b)所示為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作原理示意圖。其定子、轉(zhuǎn)子是用硅鋼片等軟磁材料制成的，定子上有A、B、C三對磁極，分別繞有A、B、C三相繞組。三對磁極在空間上相互錯(cuò)開120。轉(zhuǎn)子上有4個(gè)齒，無繞組，它在定子磁場中被磁化而呈現(xiàn)極性。當(dāng)定子A相繞組通電時(shí)，形成以A-A為軸線的磁場，轉(zhuǎn)子受磁場拉力作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子的1、3齒和定子的AA極對齊，如圖4.2b)所示；當(dāng)A相斷電、B相繞組通電時(shí)，以B-B為軸線的磁場使轉(zhuǎn)子的2、4齒和定子的B-B極對齊，轉(zhuǎn)子將在空間逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30角；當(dāng)B相斷電，C相繞組通電時(shí)，以C-C為軸線的磁場使轉(zhuǎn)子的1、3齒和定子的C-C極對齊，轉(zhuǎn)子將在空間又逆時(shí)針轉(zhuǎn)過30角。如此按ABCA的順序通電，轉(zhuǎn)子就會(huì)不斷地按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；如按ACBA的順序通電，轉(zhuǎn)子就會(huì)不斷地按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 從一相通電換到另一相通電，叫一拍；每一拍轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一步，每步轉(zhuǎn)過角度叫步距角，用表示。三、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置由哪兩部分組成？ 答：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能，不僅與步進(jìn)電機(jī)本身和負(fù)載有關(guān)，而且與配套的驅(qū)動(dòng)裝置有著十分密切的關(guān)系。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置由環(huán)形脈沖分配器、功率放大驅(qū)動(dòng)電路兩大部分組成，如圖4.5所示。其中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率放大驅(qū)動(dòng)電路完成由弱電到強(qiáng)電的轉(zhuǎn)換和放大，也就是將邏輯電平信號變換成電機(jī)繞組所需的具有一定功率的電流信號。四、進(jìn)給伺服裝置和主軸伺服裝置分別采用什么伺服電動(dòng)機(jī)？并比較直流與交流伺服電動(dòng)機(jī)的優(yōu)劣。 答：主軸伺服裝置一般采用交流異步伺服電動(dòng)機(jī)，進(jìn)給伺服裝置一般采用永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)。常用的位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。 由于直流伺服電動(dòng)機(jī)存在著一些固有的缺點(diǎn)，（比如，有電刷，限制了轉(zhuǎn)速的提高，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格貴），使其應(yīng)用環(huán)境受到限制。交流伺服電動(dòng)機(jī)沒有這些缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)子慣量較直流電動(dòng)機(jī)小，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，因此，交流伺服系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，已經(jīng)形成潮流。從20世紀(jì)80年代后期開始，大量使用交流伺服系統(tǒng)，目前，已基本取代了直流電動(dòng)機(jī)。 五、試闡述交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理。并分析如圖4.20所示的夾角與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。 答：如圖4.20所示，交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)具有兩個(gè)極的永磁體(也可以是多極的)。按照電動(dòng)機(jī)學(xué)原理，當(dāng)同步型電動(dòng)機(jī)的定子三相繞組接通三相交流電源時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(Ns，Ss)以同步轉(zhuǎn)速ns逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)兩異性磁極相吸的原理，定子磁極Ns(或Ss)緊緊吸住轉(zhuǎn)子，以同步轉(zhuǎn)速ns在空間旋轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)子和定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)轉(zhuǎn)子加上負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)子磁極軸線將落后定子磁場軸線一個(gè)夾角。轉(zhuǎn)子的負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，定子磁極軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線間的夾角增大；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小時(shí)角減小。六、交流同步電動(dòng)機(jī)是如何進(jìn)行變頻調(diào)速的？ 答：由電動(dòng)機(jī)學(xué)基本原理可知，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 n0 60f1/p (r/min) 式中 f1定子供電頻率，單位Hz； P電動(dòng)機(jī)定子繞組磁極對數(shù)； 從上面的公式可以看出：平滑改變定子供電頻率f1而使轉(zhuǎn)速平滑變化，這就是變頻調(diào)速方法。這是交流電動(dòng)機(jī)的一種理想調(diào)速方法。目前，數(shù)控機(jī)床主要采用變頻調(diào)速等先進(jìn)交流調(diào)速技術(shù)。 七、正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器采用的重要理論基礎(chǔ)是什么？并以此闡述正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變器的基本原理。 答：在采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論，沖量(窄脈沖的面積)相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。電動(dòng)機(jī)就是一個(gè)慣性的環(huán)節(jié)，該結(jié)論是SPWM控制的重要理論基礎(chǔ)。 SPWM逆變器輸出的是正弦脈寬調(diào)制波,如圖4.24b)所示。其工作原理是若把一個(gè)正弦半波分成N等分，然后把每一等分的正弦曲線與橫坐標(biāo)軸所包圍的面積，都用一個(gè)與此面積相等的等高矩形脈沖來代替，這樣可得到N個(gè)等高而不等寬的脈沖序列。根據(jù)上述沖量相等效果相同的原理，該矩形脈沖序列與正弦半波是等效的。如果對正弦波的負(fù)半周也做同樣處理，即可得到相應(yīng)的2N個(gè)脈沖，這就是與正弦波等效的正弦脈寬調(diào)制波，如圖4.24所示。通過對等效的正弦脈寬調(diào)制波的脈沖調(diào)制，就相當(dāng)于調(diào)整了輸出的正弦波頻率。八、目前交流主軸驅(qū)動(dòng)中一般采用什么電動(dòng)機(jī)？主軸定向控制的作用是什么？ 答：目前交流主軸驅(qū)動(dòng)中均采用籠型異步電動(dòng)機(jī)?；\型異步電動(dòng)機(jī)由有三相繞組的定子和有籠條的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。 主軸定向控制又稱主軸準(zhǔn)?？刂?，即當(dāng)主軸停止時(shí)能控制其停在固定位置，對M06和M19指令有效。其作用如下： 在加工中心中進(jìn)行刀具交換 在精鏜孔退刀時(shí)，為了避免刀尖劃傷已加工表面 第5章 數(shù)控機(jī)床的位置檢測裝置 一、數(shù)控機(jī)床對檢測裝置的基本要求是什么 1）穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)控機(jī)床的工作環(huán)境存在油污、潮濕、灰塵、沖擊振動(dòng)等，檢測裝置要能夠在這樣的惡劣環(huán)境下工作穩(wěn)定，并且受環(huán)境溫度影響小，能夠抵抗較強(qiáng)的電磁干擾。 2）滿足精度和速度的要求。為保證數(shù)控機(jī)床的精度和效率，檢測裝置必須具有足夠的精度和檢測速度，位置檢測裝置分辨率應(yīng)高于數(shù)控機(jī)床的分辨率一個(gè)數(shù)量級。 3）安裝維護(hù)方便、成本低廉。受機(jī)床結(jié)構(gòu)和應(yīng)用環(huán)境的限制，要求位置檢測裝置體積小巧，便于安裝調(diào)試。盡量選用價(jià)格低廉，性能價(jià)格比高的檢測裝置。 數(shù)控機(jī)床加工精度，在很大程度上取決于數(shù)控機(jī)床位置檢測裝置的精度，因此，位置檢測裝置是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件之一，它對于提高數(shù)控機(jī)床的加工精度有決定性的作用。 二、常用位置檢測裝置是如何進(jìn)行分類的？ 答：根據(jù)位置檢測裝置安裝形式和測量方式，數(shù)控機(jī)床測量方式可按以下幾種方式分類： 1.絕對式和增量式 按檢測量的測量基準(zhǔn)，可分為絕對式和增量式測量 絕對式位置檢測是：每個(gè)被測點(diǎn)的位置都從一個(gè)固定的零點(diǎn)算起。 增量式位置檢測是：只測位移增量，每檢測到位置移動(dòng)一個(gè)基本單位時(shí)，輸出一個(gè)脈沖波，通過脈沖計(jì)數(shù)便可得到位移量。 2.直接測量和間接測量 按被測量和所用檢測元件的位置關(guān)系，可分為直接測量和間接測量。 若位置檢測裝置所測量的對象就是被測量本身，叫做直接測量。采用安裝在電機(jī)或絲杠軸端的回轉(zhuǎn)型檢測元件間接測量機(jī)床直線位移的檢測方法，叫做間接測量。 三、位置檢測裝置常用的性能指標(biāo)有哪些？ 答：位置檢測裝置安裝在伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于所測量的各種物理量是不斷變化的，因此傳感器的測量輸出必須能準(zhǔn)確、快速地跟隨并反映這些被測量的變化。位置檢測裝置的主要性能指標(biāo)包括如下幾項(xiàng)內(nèi)容。 1.精度 符合輸出量與輸入量之間特定函數(shù)關(guān)系的準(zhǔn)確程度稱作精度，數(shù)控機(jī)床用傳感器要滿足高精度和高速實(shí)時(shí)測量的要求。數(shù)控機(jī)床加工精度，在很大程度上取決于數(shù)控機(jī)床位置檢測裝置的精度。 2.分辨率 位置檢測裝置能檢測的最小位置變化量稱作分辨率。分辨率應(yīng)適應(yīng)機(jī)床精度和伺服系統(tǒng)的要求。分辨率的高低，對系統(tǒng)的性能和運(yùn)行平穩(wěn)性具有很大的影響。一般按機(jī)床加工精度的13110選取檢測裝置的分辨率。3.靈敏度 輸出信號的變化量相對于輸入信號變化量的比值為靈敏度。實(shí)時(shí)測量裝置不但要靈敏度高，而且輸出、輸入關(guān)系中各點(diǎn)的靈敏度應(yīng)該是一致的。 四、試闡述旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理。 答： 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式的角位移檢測裝置，在數(shù)控機(jī)床中得到了廣泛的使用。旋轉(zhuǎn)編碼器通常安裝在被測軸上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，直接將被測角位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字(脈沖)信號，所以也稱為旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器，這種測量方式?jīng)]有累積誤差。旋轉(zhuǎn)編碼器也可用來檢測轉(zhuǎn)速。 圖5.2增量式光電編碼器外形結(jié)構(gòu)圖當(dāng)光電盤隨被測工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過一個(gè)縫隙，光電管就會(huì)感受到一次光線的明暗變化，使光電管的電阻值