數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試題與參考答案

1、 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試卷 學(xué)生姓名： ，班級(jí)： ，學(xué)號(hào)： ，成績(jī)： 一 填空題（每題4分，共36分）1 數(shù)控加工中的最基本問(wèn)題就是根據(jù)所輸入的零件加工程序中有關(guān)幾何形狀和 的原始數(shù)據(jù)及其指令，通過(guò)相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算。按一定的關(guān)系向各個(gè)坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)控制器分配 ，從而使得 驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)相對(duì)主軸的運(yùn)動(dòng)軌跡, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形輪廓尺寸。2 按加工批量和零件的復(fù)雜程度，試在下圖區(qū)域內(nèi)標(biāo)出通用機(jī)床、專用機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的適用位置。批量 大 小 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 復(fù)雜程度 3 功率步進(jìn)電機(jī)一般用于普通機(jī)床的數(shù)控改造，以及對(duì)精度要求較低的場(chǎng)合等 系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)的步距角是指 。對(duì)于三相步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)以雙

2、相通電方式，齒數(shù)為40時(shí)。此時(shí)步距角 。4 為了保證數(shù)控機(jī)床總是能在最有利的切削速度下進(jìn)行加工，或?qū)崿F(xiàn)桓速切削的功能，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速通常在其調(diào)速范圍內(nèi) 。因此，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床常采用 作為主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。5 數(shù)控機(jī)床的最小設(shè)定單位是 ，標(biāo)制著數(shù)控機(jī)床精度的分辨率，其值一般為 ，在編程時(shí)，所有的編程單位都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相應(yīng)的數(shù)據(jù)。6 通常把數(shù)控車床的床身導(dǎo)軌傾斜布置，可改善其 和 。提高機(jī)床的靜剛度。7 數(shù)控技術(shù)是 的技術(shù)；計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）是指 ；數(shù)控機(jī)床具有 、 、 、 、 等優(yōu)點(diǎn)。8 插補(bǔ)器就實(shí)現(xiàn)的方法而言，可用 或 ；按其實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)分類，它可分為 、 、 等類型。9 刀具半徑

3、補(bǔ)償是指 。 左偏刀具半徑補(bǔ)償指令和右偏刀具半徑補(bǔ)償指令分別為 和 。二 簡(jiǎn)答題（每題6分，共18分）1 何謂二軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床？2 試論述數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是由哪幾部分組成，它們分別的作用如何？伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動(dòng)元件是什么？ 3 簡(jiǎn)述數(shù)控車床采用鋼板焊接床身的原因。三 計(jì)算題（10分） 若加工第一象限直線OE，起點(diǎn)為O(0，0)，終點(diǎn)為E(7，4)，設(shè)累加器為3位，試按DDA法進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并繪出插補(bǔ)軌跡圖。四 論述題（每題9分，共36分）1試推導(dǎo)下圖內(nèi)的脈沖當(dāng)量與步距角的關(guān)系式，假設(shè)已知各齒輪齒數(shù)和絲杠的導(dǎo)程。由于脈沖當(dāng)量是規(guī)定的，步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)選定后，其步距角也是一定的，試回答如何滿足

4、脈沖當(dāng)量與步距角中間的關(guān)系？2 試討論利用光柵的摩爾條紋特點(diǎn)如何來(lái)檢測(cè)機(jī)床移動(dòng)部件的位移、移動(dòng)方向和移動(dòng)的速度？3 試分別論述開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式和特點(diǎn)。4 談?wù)勀銓?duì)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)的看法和學(xué)習(xí)體會(huì)。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試卷標(biāo)準(zhǔn)答案一填空題（每題4分，共36分）1輪廓尺寸，進(jìn)給脈沖，伺服電機(jī)2批量 大 專用機(jī)床 普通機(jī)床 數(shù)控機(jī)床 小 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 復(fù)雜程度3開(kāi)環(huán)，步進(jìn)電機(jī)每步的轉(zhuǎn)角4連續(xù)無(wú)級(jí)可調(diào)，直流或交流調(diào)速主軸電機(jī)5數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)的最小位移量，0.00010.01mm6排屑條件，受力狀態(tài)7以數(shù)字量編程實(shí)現(xiàn)機(jī)械或其他設(shè)備自動(dòng)工作，用計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字信息來(lái)自動(dòng)控

5、制機(jī)床，加工精度高，生產(chǎn)效率高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理，有利于向高級(jí)計(jì)算機(jī)控制和管理方面發(fā)展。8硬件邏輯電路，執(zhí)行軟件程序，直線插補(bǔ), 二次圓，拋物線等9具有這種功能的數(shù)控裝置能使刀具中心自動(dòng)地從零件實(shí)際輪廓上偏離一個(gè)指定的刀具半徑值（補(bǔ)償量），并使刀具中心在這一被補(bǔ)償?shù)能壽E上運(yùn)動(dòng)，從而把關(guān)鍵加工成圖紙上要求的輪廓形狀。二簡(jiǎn)答題（每題6分，共18分）1二軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上有三個(gè)坐標(biāo)，可同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三個(gè)坐標(biāo)作等間距運(yùn)動(dòng)。主要用于三軸以上控制的機(jī)床，其中兩個(gè)軸互為聯(lián)動(dòng)，而另一個(gè)軸作周期進(jìn)給，如在數(shù)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(qū)動(dòng)電

6、路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件四部分組成。它的作用是：接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置(直流、交流伺服電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)，電液脈沖馬達(dá)等)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)、主軸頭架等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動(dòng)元件是步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。3采用鋼板焊接床身結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)還無(wú)需鑄造結(jié)構(gòu)所需的出砂口，有可能將基礎(chǔ)件做成完全封閉的箱形結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)相同時(shí)，E值大的材

7、料剛度則高。三計(jì)算題（10分）1解： 將Xe 7及Ye 4化成二進(jìn)制數(shù)Xe 111B及Ye100B存放在Jvx及Jvy 中，選寄存器容量為三位，則累加次數(shù)m238。插補(bǔ)運(yùn)算過(guò)程如下表所示，插補(bǔ)軌跡見(jiàn)圖3-24所示。計(jì)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(dāng)量與步距角的關(guān)系式為： （6分）可通過(guò)配算齒輪降速比來(lái)滿足它們中間的關(guān)系 （3分）2按摩爾條紋特點(diǎn)，可在摩爾條紋移動(dòng)方向上開(kāi)設(shè)四個(gè)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(gè)觀察窗口得到如下結(jié)論：1） 機(jī)床移動(dòng)部件的位移檢測(cè)：標(biāo)尺光柵裝在機(jī)床移動(dòng)部件工作臺(tái)上，趕上讀數(shù)頭裝在床身上，當(dāng)

8、標(biāo)尺光柵移動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，摩爾條紋也移動(dòng)一個(gè)摩爾條紋寬度。即透過(guò)任一窗口的光強(qiáng)度變化一個(gè)周期。所以可觀察窗口透過(guò)的光強(qiáng)變化的周期數(shù)來(lái)確定標(biāo)尺光柵移動(dòng)了幾個(gè)柵距，從而測(cè)得機(jī)床工作臺(tái)的位移。（3分）2） 確定移動(dòng)部件的方向：從P1、P2、P4和P4四個(gè)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(shù)的光強(qiáng)度變化過(guò)程。當(dāng)標(biāo)尺光柵沿一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，可得到四個(gè)光強(qiáng)信號(hào)，P1滯后P2/2，P2滯后P3/2, P3滯后P4/2，則摩爾條紋反向移動(dòng)時(shí)四個(gè)光強(qiáng)變化為P1超前P2/2，P2超前P3/2, P3超前P4/2，我們就可斷定標(biāo)尺光標(biāo)沿反向移動(dòng)。即按四個(gè)觀察窗口得到光強(qiáng)度變化的相互超前或滯后關(guān)系來(lái)確

9、定機(jī)床移動(dòng)部件的移動(dòng)方向。（3分）3） 確定移動(dòng)的速度：根據(jù)摩爾條紋的特點(diǎn)，標(biāo)尺光柵的移動(dòng)位移與摩爾條紋位移成正比，因此標(biāo)尺光柵的移動(dòng)速度與摩爾條紋的移動(dòng)速度一致，也與觀察窗口的光強(qiáng)度變化頻率向?qū)?yīng)。根據(jù)透過(guò)觀察窗口的光強(qiáng)度變化的頻率來(lái)確定標(biāo)尺光柵的移動(dòng)速度，即得到機(jī)床移動(dòng)部件的移動(dòng)速度。（3分）3開(kāi)環(huán)控制方式通常是以步進(jìn)電機(jī)或電液伺服馬達(dá)為驅(qū)動(dòng)元件，輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算分配指令脈沖，每一個(gè)脈沖送給環(huán)形分配器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或電液伺服馬達(dá)，使其轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而使被控制對(duì)象移動(dòng)。這種方式對(duì)實(shí)際傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作完成與否不進(jìn)行檢查，驅(qū)動(dòng)控制指令發(fā)出后不反饋會(huì)數(shù)控系統(tǒng)，這種控制方式容易掌握，調(diào)試方便，維修簡(jiǎn)單，但精度不高。（3分）在數(shù)控設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件上裝有測(cè)量元件，將運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度信息及時(shí)反饋給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)將指令位置，速度信息與實(shí)際信息進(jìn)行比較并及時(shí)發(fā)出補(bǔ)償控制指令，如果測(cè)量元件裝在機(jī)械傳動(dòng)鏈末端部件上，如機(jī)床工作臺(tái)上，則該系統(tǒng)為全閉環(huán)系統(tǒng)，或閉環(huán)系統(tǒng)，這種控制方式精度高，速度快