數控機床技術考試試卷附答案

1、三、單項選擇題：1.cnc系統軟件必須完成管理和控制兩大任務，下面任務中哪個不屬于控制任務？（ ）a、診斷 b、插補 c、位控 d、譯碼2.下列正確表示機床坐標系的是（ ） a、zyx b、yzx c、xyz d、zxy3.脈沖當量的大小決定了加工精度，下面哪種脈沖當量對應的加工精度最高？ （ ）a、1um/脈沖 b、5um/脈沖 c、10um/脈沖 d、0.01mm/脈沖4.設編程原點在工件的上表面，執(zhí)行下列程序后，鉆孔深度是（ ）。 g90 g01 g43 z-50 h01 f100 （h01補償值-2.00mm）a48mm； b.52mm； c.50mm。5.一直線的起點坐標在坐標原點，

2、終點坐標為a（xa、ya），刀具的坐標為p（x、y）。用逐點比較法對該直線進行插補時的偏差函數是（ ）。a. fxyxaya； b. fxayyax； c. fxaxyay；d. fxa+yaxy6. 加工中心與其他數控機床的主要區(qū)別是( )。a.有刀庫和自動換刀裝置；b.機床轉速高；c.機床剛性好；d.進刀速度高7. 數控機床的數控裝置包括( )。a.光電讀帶機和輸入程序載體；b.步進電機和伺服系統c.輸入、信息處理和輸出單元；d.位移、速度傳感器和反饋系統8. g00的指令移動速度值是（ ）。a機床參數指定； b 數控程序指定； c 操作面板指定。9編程坐標系一般指的是（ ）a機床坐標系；

3、 b. 工件坐標系；10下面哪項任務不是數據預處理（預計算）要完成的工作？（ ）a、位置控制 b、刀具半徑補償計算c、刀具長度補償計算 d、象限及進給方向判斷11. a步進電機的轉速是否通過改變電機的（ ）而實現。a. 脈沖頻率 b. 脈沖速度 c. 通電順序。12. 程序編制中首件試切的作用是( )。a.檢驗零件圖樣設計的正確性；b.檢驗零件工藝方案的正確性；c.測試數控程序的效率；d.檢驗程序單及控制介質的正確性，綜合檢驗所加工的零件是否符合圖樣要求。13. 在開環(huán)數控機床進給系統中，下列電機唯一可用的是（ ）。a.直流伺服電機 b.交流伺服電機 c.步進電機 d.大慣量電機。14. 用逐

4、點比較法插補起點為（0，0），終點坐標為a（60，20）的一條直線，若當前偏差函數值為40，則刀具進給方向為（ ）。a. +x； b. x； c. +y； d.-y。15.數控機床上直流電動機最常用的調速方法是（ ）a. 調壓調速法；b. 調勵磁磁場調速法； c. 電樞電路串電阻法； d. 電樞電路串電感法16. 用光電盤測量角位移時，為判別角位移方向，采用兩套光電轉換裝置，使它們產生的電信號在相位上相差（ ）。a. 1/4周期； b. 1/2周期；c. 一周期；d. 3/4周期。17.下面哪項任務不是數據預處理（預計算）要完成的工作？（ ）a、位置控制 b、刀具半徑補償計算c、刀具長度補償計

5、算 d、象限及進給方向判斷18. cnc系統的中斷管理主要靠（ ）完成，而系統的中斷結構決定了系統軟件的結構。a、軟件 b、硬件 c、cpu d、總線19步進電機的轉速與下面哪些因素無關？（ ） a、脈沖信號的頻率 b、轉子齒數c、通電方式 d、定子繞組中的電流大小 四、簡答題：1開環(huán)進給系統中，如何補償機械傳動間隙和滾珠絲桿螺距誤差？2數控機床對進給伺服系統的要求有哪些?3開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)進給系統的區(qū)別是什么？各有什么特點？4步進電機的主要性能指標有哪些？試比較驅動步進電機的三種功率放大器特點。5編程軌跡幾何要素的連接關系如圖所示，刀補方向為左刀補，試確定a、b、c、d各處的轉接類型，并說

6、明判別依據是什么？ 6數控機床一般由哪幾個部分組成？各部分起什么作用？ 五、計算題：1.欲用逐點比較法插補直線oa，其起點坐標為o（0，0），終點坐標為a（，），其值為5，6，試寫出其直線插補運算過程，并繪出其插補軌跡。2.用數字積分（dda）插補法對圖示直線進行插補運算，并在圖中畫出插補軌跡。3.某cnc機床采用絲桿螺母副驅動工作臺的直線進給運動，絲桿與電機直接相連，絲桿導程為10mm，步進電機每轉400步，工作臺的最高進給速度為2.4m/min，求：1） 系統的脈沖當量。2） 最高速進給時的進給脈沖頻率。六、插補題：1試推導出逐點比較法插補第二象限逆圓時的偏差函數遞推公式，并畫出插補程序流

7、程圖。七、編程題：1.編寫車削加工程序，加工abcdefg部位的外輪廓，直徑設定。加工尺寸如圖，其它參數合理自定。各程序段要求注釋。2.用有關的循環(huán)加工指令（或簡單指令）編程加工如圖所示零件的孔系，程序原點選與機床原點重合，所有孔均為的鉆削加工。3.用刀具半徑補償的方法編寫外輪廓銑削加工程序，工件形狀如圖所示，工件厚度5mm。刀具路線等其它參數、坐標系合理自定。要求考慮刀具半徑補償。各程序段要求注釋。100r50r8252060參考答案三、單項選擇題:1.a 2.a 3.a 4.c 5.b 6.a 7.c 8.a 9.b 10.a 11.a 12.d 13.c 14.c 15.a 16.a 1

8、7.a 18.b 19.d四、簡答題:1.機械傳動間隙和滾珠絲桿螺距誤差可采用機械、硬件、軟件補償方法。其中機械補償方法：傳動間隙的補償有偏心軸套調整、軸向墊片調整、雙片薄齒輪調整等滾珠絲桿螺距誤差常采用雙螺母調整軟件或硬件補償法：預先測得傳動間隙，每次在進給反向時通過軟件或硬件電路額外發(fā)出對應于間隙值的指令位移，以進行補償。2.一般來說，對數控機床伺服驅動系統的主要性能要求有以下幾點：進給速度范圍要大，能滿足低速切削和高速切削的需要；位移精度要高； 跟隨誤差要小，即響應速度要快；工作穩(wěn)定性要好，具有抗干擾能力，運行平穩(wěn)，加工精度較高。3.開環(huán)系統中沒有位置檢測和反饋。半閉環(huán)系統中的位置檢測和

9、反饋信號不是取自最終的進給部件，而是取的電動機軸或絲桿等中間環(huán)節(jié)，閉環(huán)系統中的位置檢測和反饋信號是取自最終的進給部件（如工作臺）。所以閉環(huán)系統的精度最高，但穩(wěn)定性稍差。開環(huán)系統的精度最低，但成本也最低4.主要性能指標：步距角、靜態(tài)步距誤差、輸出扭矩、最高啟動、停止脈沖頻率、邊續(xù)運行的最高工作頻率、步進運行和低頻振蕩等。其驅動電路有三種功率放大器：單電壓功率放大電路、雙電壓功率放大電路和斬波恒流功放電路，區(qū)別如下：單電壓功率放大電路：功耗大，一般只用于小功率步進電機驅動；雙電壓功率放大電路：采用高、低電壓兩種供電電源以降低能耗，高頻工作時有較大的轉動力，多用于中、大功率步進電機驅動；斬波恒流功放

10、電路：利用斬波方法使電流恒定在額定值附近，不需外接電阻來限流和減少時間常數；能耗小，電源效率高；能提高高頻工作頻率，是目前使用最普及的一種驅動電路。5.a、b、d均為縮短型，因為夾角都為0180度。c為伸長型，因為夾角為180270度。6.數控機床一般包括五部分，各部分的作用如下： （1）控制介質：存儲程序、參數。（2）數控裝置：將加工程序譯碼軌跡計算（速度計算）、插補計算、補償計算，向各坐標的伺服驅動系統 分配速度、位 移命令 。這一部分是數控機床的核心（3）伺服系統：接受數控裝置來的指令，將信號進行調解、轉換、放大后驅動伺服電機，帶動機床執(zhí)行部件運動。（4）測量裝置：電流、速度、位置等檢測

11、反饋裝置。（5）機床本體：包括主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件和基礎部件，最終實現刀具和工件的相對運動。五、計算題:1.由于待插補直線的起點坐標為o（0，0），終點坐標為a（5，6），采用總步數終點判別方法，總步數。從坐標原點開始插補，故此時偏差，加工過程的運算節(jié)拍如下表所示： 序號工作節(jié)拍第1拍：偏差判別第2拍：坐標進給第3拍：新偏差計算第4拍：終點判別1+x2+y3+y4+x5+y6+x7+y8+x9+y10+x11+y插補軌跡如下圖所示： 2.總步數為437步jvx（xe）jrxx溢出jvy（ye）jryy溢出終點計數器100000011000000100100011011001100

12、0001011110010100100011001101110000010111001001001000111111011000001011010111010010001110111110000010110001000插補軌跡圖：3.步進電機每轉400步，即步距角為： （1） 系統的脈沖當量為：（2） 設工作臺最高進給速度v時步進電機的轉速為n轉每分鐘，對應的進給脈沖頻率為f. 則: 由以上兩式得：六、插補題:abxyo如圖，第二象限逆圓弧，起點為a（x0，y0），終點為b（xe，ye），圓心再原點，半徑為r，進給方向為x或y方向。 取偏差函數 瞬時加工點p（xi，yj）對應的偏差函數值為 （

13、1）當fi，j0時， ，點p（xi，yj）在圓弧以外，應向y方向進給一步。則新的加工點為（xi，yj+1），其中: 新偏差為即偏差函數遞推公式為 （2）當fi，j0時）。 初始化 x=x0, y=y0, f=0往y方向走一步往x方向走一步ff-2y+1ff-2x+1pyy-1xx-1jj-1j=0結束開始插補程序流程圖：七、編程題：1n01 g92 x120 z90n02 s300 m03n03 g90 g00 x30 z-2 _an04 g01 z-15 f20 _bn05 g03 x60 z-41 r30 -cn06 g01 z-56 -dn07 x80 z-86 -en08 z-101

14、-fn09 g02 x114 z-131 r35 -gn10 g00 x120 z90 m022.n01 g92 x0 y0 z0n02 s300 m03 m07n03 g99 g81 x30 y-60 z-43 r-27 f20 -1孔n04 g98 y-80 2孔n05 g99 g81 x50 y-60 z-43 r-27 f20 3孔n06 g98 y-60 4孔n07 g99 g81 x70 y-60 z-43 r-27 f20 5孔n08 g98 y-80 6孔n09 g99 g81 x90 y-60 z-43 r-27 f20 7孔n10 g98 y-60 8孔n11 g99 g8

15、1 x110 y-60 z-43 r-27 f20 9孔n12 g98 y-80 10孔n13 g00 x0 y0 z0 m05 m09n14 m023.設工件坐標系原點位于工件上表面的r50圓心處。選擇刀具半徑小于或等于8mmn01 g92 x-150 y-200 z200n02 g00 z-5 s300 m03n03 g01 g41 x-50 y-100 d01 f150 n04 y0 n05 g02 x50 r50 n06 g01 y-100 n07 g01 x30 n08 g01 y-83 n09 g03 x22 y-75 r8 n10 g01 x-22 n11 g03 x-30 y-

16、83 r8 n12 g01 y-100 n13 g01 x-50n14 g00 g40 x-150 y-200 m05n15 g00 z200 m02簡答題（每題6分，共18分）1 何謂二軸半坐標數控機床2 試論述數控機床的進給伺服系統是由哪幾部分組成，它們分別的作用如何？伺服系統常用的驅動元件是什么？ 3 簡述數控車床采用鋼板焊接床身的原因。一 計算題（10分） 若加工第一象限直線oe，起點為o(0，0)，終點為e(7，4)，設累加器為3位，試按dda法進行插補計算，并繪出插補軌跡圖。四 論述題（每題9分，共36分）1試推導下圖內的脈沖當量與步距角的關系式，假設已知各齒輪齒數和絲杠的導程。由

17、于脈沖當量是規(guī)定的，步進電機一經選定后，其步距角也是一定的，試回答如何滿足脈沖當量與步距角中間的關系？2 試分別論述開環(huán)控制系統、半閉環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統的實現方式和特點。3 談談你對現代數控機床發(fā)展趨勢的看法和學習體會。二簡答題（每題6分，共18分）1二軸半坐標數控機床在結構上有三個坐標，可同時控制兩個坐標，而第三個坐標作等間距運動。主要用于三軸以上控制的機床，其中兩個軸互為聯動，而另一個軸作周期進給，如在數控銑床上用球頭銑刀采用行切法加工三維空間曲面。2由伺服驅動電路、伺服驅動裝置、機械傳動機構及執(zhí)行部件四部分組成。它的作用是：接收數控系統發(fā)出的進給速度和位移指令信號，由伺服驅動電路作

18、轉換和放大后，經伺服驅動裝置(直流、交流伺服電機，功率步進電機，電液脈沖馬達等)和機械傳動機構，驅動機床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現工作進給和快速運動。伺服系統常用的驅動元件是步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機。3采用鋼板焊接床身結構可采用最有利于提高剛度的筋板布置形式，能充分發(fā)揮壁板和筋板的承裁及抵抗變形的作用； 焊接結構還無需鑄造結構所需的出砂口，有可能將基礎件做成完全封閉的箱形結構；鋼板的彈性模量e比鑄鐵的彈性模量e大幾乎相差一倍。因此，在結構相同時，e值大的材料剛度則高。三計算題（10分）1解： 將xe 7及ye 4化成二進制數xe 111b及ye100b存放在jvx及jvy 中

19、，選寄存器容量為三位，則累加次數m238。插補運算過程如下表所示，插補軌跡見圖3-24所示。計算正確（6分），繪圖（4分）四論述題（每題9分，共36分）1解脈沖當量與步距角的關系式為： （6分）可通過配算齒輪降速比來滿足它們中間的關系 （3分）2按摩爾條紋特點，可在摩爾條紋移動方向上開設四個窗口p1、p2、p4和p4，切使得它們兩兩相距1/4摩爾條紋寬度，可以從四個觀察窗口得到如下結論：1） 機床移動部件的位移檢測：標尺光柵裝在機床移動部件工作臺上，趕上讀數頭裝在床身上，當標尺光柵移動一個柵距時，摩爾條紋也移動一個摩爾條紋寬度。即透過任一窗口的光強度變化一個周期。所以可觀察窗口透過的光強變化的周期數來確定標尺光柵移動了幾個柵距，從而測得機床工作臺的位移。（3分）2） 確定移動部件的方向：從p1、p2、p4和p4四個窗口可得到在相位上依次超前或滯后1/4周期的近似余弦函數的光強度變化過程。當標尺光柵沿一個方向移動時，可得到四個光強信號，p1滯后p2/2，p2滯后p3/2, p3滯后p4/2，則摩爾條紋反向移動時四個光強變化為p1超前p2/2，p2超前p3/2, p3超前