數(shù)控技術復習題及參考答案

1、中南大學現(xiàn)代遠程教育課程考試復習題及參考答案數(shù)控技術一、填空題:1. 數(shù)控機床是用數(shù)字化代碼來控制 的相對運動,從而完成零件的加工。2. 所謂“插補”就是指在一條已知起點和終點的曲線上進行 的過程。3. 對刀操作就是確定 和 之間關系的操作。4. 直流伺服電動機的控制特性是指其速度隨 化的特性,而其機械特性是指其速度隨 變化的特性。5. 刀具在機床上的位置是由 的位置來表示的。6.JB3051-82規(guī)定,數(shù)控機床坐標軸和方向是基于 _ _固定, _ 移動。7. 數(shù)控機床上采用的導軌主要有 、 、 等三種形式。8. 用逐點比較法插補直線 OA ,其起點坐標為 O (0, 0 ,終點坐標 A (5

2、, 8 ,若采用插補的總步數(shù)作 為終點減法計數(shù)器 J E 的初始值,即 J E =。在插補過程中,每進給一步,計數(shù)器 J E 減 1, 當 J E =時,到達終點,停止插補。9. 光柵作為位移傳感器,其高精度源于的莫爾條紋的 和 兩大效應。若光柵柵 距為 0.01mm ,兩塊光柵之間的夾角為 0.057°,則莫爾條紋寬度約為 。10. 數(shù)控機床一般由控制介質(zhì) 、 、測量裝置和機械本體五個部分組成。11.CNC 系統(tǒng)軟件必須完成 和 兩大任務。12. 步進電機的“失步”現(xiàn)象有兩種表現(xiàn)形式,即 和13. 刀具在機床上的位置是由 的位置來表示的。14. 在 CNC 軟件中資源分時共享要解決

3、的問題是各任務何時占用 CPU 以及占用時間的長短,解決的辦法 是 和 相結合。15. 數(shù)控機床伺服驅動系統(tǒng)是指以機床移動部件的 和 作為控制量的自動控 制系統(tǒng),又稱為拖動系統(tǒng)。16. 若三相步進電機 (三相繞組分別為 A 、 B 、 C , 請寫出三相六拍工作方式的通電順序:。 17. 對于第四象限逆圓弧來說, 當 F0時其進給方向為 , 偏差計算公式為 。 18. 數(shù)控機床的脈沖當量是指 。19. 數(shù)控技術是指用 對機床運動及其加工過程進行自動控制的一種方法。20. 從 CNC 系統(tǒng)使用的微機及結構來分, CNC 系統(tǒng)的硬件結構一般分為:和結構兩大類。21. 改變 ,不改變加工程序,就可以

4、實現(xiàn)同一輪廓的粗、精銑加工。 22. 數(shù)控機床按伺服系統(tǒng)的控制方式可分為 、 和 。 二、判斷題:1. 當點位直線控制數(shù)控機床的移動部件移動時,可以按任意斜率的直線進行切削加工。 2. 步進電機的步距角越大,控制精度越高。3. 從減小伺服驅動系統(tǒng)的外形尺寸和提高可靠性的角度來看,采用直流伺服驅動比交流伺服驅動更合 理。4. 脈沖編碼器機可以轉角,也可以測轉速5. 數(shù)控機床的加工是用數(shù)控程序來控制的,因此數(shù)控機床就是軟件數(shù)控。 6. 采用細分電路可以提高開環(huán)步進式伺服驅動系統(tǒng)的精度。7. 點位控制系統(tǒng)不僅要控制從一點到另一點的準確定位,還要控制從一點到另一點的路徑。 8. 順時針圓弧插補(G02

5、和逆時針圓弧插補(G03的判別方向是:沿著不在圓弧平面內(nèi)的坐標軸正方 向向負方向看去,順時針方向為 G02,逆時針方向為 G03。9. 編制數(shù)控加工程序時一般以機床坐標系作為編程的坐標系。 10. 數(shù)控機床適用于單品種,大批量的生產(chǎn)。 11. 只有采用 CNC 技術的機床才叫數(shù)控機床。12. 圓弧插補中,對于整圓,其起點和終點重合,用 R 編程無法定義,所以只能用圓心坐標編程。 13. 插補運動的實際插補軌跡始終不可能與理想軌跡完全相同。 14. CNC 系統(tǒng)中,由硬件完成的功能原則上不可以由軟件完成。 15. 編制數(shù)控加工程序時一般以機床坐標系作為編程的坐標系。16. 不同的數(shù)控機床可能選用

6、不同的數(shù)控系統(tǒng),但數(shù)控加工程序指令都是相同的。 17. 與普通車床相比,數(shù)控車床傳動鏈短、床頭箱結構要復雜些。 三、單項選擇題:1. CNC 系統(tǒng)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、 X B、 XC、 Z D、 Y3. 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ZXXYYZZY4. 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

7、 Z-50 H01 F100 (H01補償值 -2.00mm A . 48mm ; B.52mm ; C.50mm 。5. 一直線的起點坐標在坐標原點,終點坐標為 A (x a 、 y a ,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(shù)是( 。A. F =x ·y -x a ·y a ; B. F =x a ·y -y a ·x ; C. F =x a ·x -y a ·y ; D. F =x a +y a -x -y6. 加工中心與其他數(shù)控機床的主要區(qū)別是 ( 。A . 有刀庫和自動換刀裝置; B .

8、 機床轉速高; C . 機床剛性好; D . 進刀速度高7. 數(shù)控機床的數(shù)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(tǒng)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(tǒng)8. G00的指令移動速度值是( 。A .機床參數(shù)指定; B 數(shù)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; B. 工件坐標系;10.下面哪項任務不是數(shù)據(jù)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(xiàn)。A. 脈沖頻率 B. 脈沖速度

9、 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(shù)控程序的效率;D. 檢驗程序單及控制介質(zhì)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(shù)控機床進給系統(tǒng)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(shù)值為 40,則 刀具進給方向為( 。A . +X; B . X ; C . +Y; D.-Y 。15. 數(shù)控機床上直流電動機最常用的

10、調(diào)速方法是(A . 調(diào)壓調(diào)速法; B . 調(diào)勵磁磁場調(diào)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(chǎn)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(shù)據(jù)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18. CNC系統(tǒng)的中斷管理主要靠(完成,而系統(tǒng)的中斷結構決定了系統(tǒng)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

11、面哪些因素無關?(A 、脈沖信號的頻率 f B、轉子齒數(shù) zC 、通電方式 k D、定子繞組中的電流大小 四、簡答題:1.開環(huán)進給系統(tǒng)中,如何補償機械傳動間隙和滾珠絲桿螺距誤差? 2.數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的要求有哪些 ?3.開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)進給系統(tǒng)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 說明判別依據(jù)是什么? 6.數(shù)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 O A ,其起

12、點坐標為 O (0, 0 ,終點坐標為 A (e x , e y ,其值為 e x =5,e y =6,試寫出其直線插補運算過程,并繪出其插補軌跡。2. 用數(shù)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(tǒng)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(shù)遞推公式,并畫出插補程序流程圖。yAD七、編程題:1. 編寫車削

13、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(shù)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 10=的鉆削加工。 O3. 用刀具半徑補償?shù)姆椒ň帉懲廨喞娤骷庸こ绦?工件形狀如圖所示,工件厚度 5mm 。刀具路線 等其它參數(shù)、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。 第 6 頁 共 12 頁參考答案一、填空題:1. 刀具與工件2. 數(shù)據(jù)點的密化(或數(shù)據(jù)密化3. 工件坐標系 機床坐標系4. 電壓 負載轉矩5. 刀位點6. 工件 刀具7. 靜壓導軌

14、、滾動導軌、塑料導軌8.13 09. 放大 平均 10mm10. 數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)11. 管理、控制12. 丟步、越步13. 刀位點14. 循環(huán)輪流 中斷優(yōu)先15. 位置、速度16.A -AB -B -BC -C -CA -A (或者 A -AC -C -CB -B -BA -A 17. +y F=F-2y+118. 每個脈沖信號使數(shù)控機床移動部件產(chǎn)生的位移量。19. 數(shù)字化信號(或數(shù)字化代碼20. 多微處理機 單微處理機21. 刀具半徑補償值的大小22. 開環(huán)數(shù)控機床 半閉環(huán)數(shù)控機床 閉環(huán)數(shù)控機床 。二、判斷題 :1. × 2.× 3.× 4. 5.×

15、; 6. 7.× 8. 9.× 10.×11. × 12.× 13.× 14.× 15.× 16.× 17.×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.A16.A 17.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(diào)整、軸向墊片調(diào)整、雙片薄齒輪調(diào)整等滾珠絲桿螺距誤差常采用雙螺母調(diào)整軟件或硬件補

16、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(shù)控機床伺服驅動系統(tǒng)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(tǒng)中沒有位置檢測和反饋。半閉環(huán)系統(tǒng)中的位置檢測和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),第 7 頁 共 12 頁閉環(huán)系統(tǒng)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(tǒng)的精度最高,但穩(wěn)定性稍差。開環(huán)系統(tǒng)的精度最低,但成本也

17、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(shù); 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,

18、因為夾角都為 0180度。C 為伸長型,因為夾角為 180270度。6. 數(shù)控機床一般包括五部分,各部分的作用如下:(1控制介質(zhì):存儲程序、參數(shù)。(2數(shù)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(tǒng) 分配速度、位 移命令 。這一部分是數(shù)控機床的核心(3伺服系統(tǒng):接受數(shù)控裝置來的指令,將信號進行調(diào)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(xiàn)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 ,

19、終點坐標為 A (5, 6 ,采用總步數(shù)終點判別方法,總步 數(shù) N =5+6=11。 第 8 頁 共 12 頁第 9 頁 共 12 頁插補軌跡如下圖所示: 2. 總步數(shù)為 4+3=7步 插補軌跡圖:3. 步進電機每轉 400步,即步距角為:9. 0400360=(1 系統(tǒng)的脈沖當量為:(025. 01013609. 0360mm t i = (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 :ti n V =60360nf =第 10 頁 共 12 頁由以上兩式得: (160010104. 29. 0663HZ t i V f = 六、插補題 :

20、如圖,第二象限逆圓弧,起點為 A (x 0, y 0 ,終點為 B (x e , y e ,圓心再原點,半徑為 R ,進給方向為-x 或-y 方向。取偏差函數(shù) 2x F = 瞬時加工點 P (x i , y j 對應的偏差函數(shù)值為 222, R y x F j i j i -+= (1當 F i , j >0時,222R y x j i >+,點 P (x i , y j 在圓弧以外,應向-y 方向進給一步。則新的加工點為(x i , y j+1 ,其 中 : 11-=+j j y y 新偏差為 12 1(22222222121, +-+=-+=-+=+j j i j i j i

21、j i y R y x R y x R y x F即偏差函數(shù)遞推公式為 12, 1, +-=+j j i j i y F F (2當 F i , j <0時,222R y x j i <+,點 P (x i , y j 在圓弧以內(nèi),應向-x 方向進給一步。則新的加工點為(x i+1, y j ,其 中 : 11-=+i i x x新偏差為 12 1(22222221, 1+-+=+-=+=+i j i j i j i j i x R y x y x y x F即偏差函數(shù)遞推公式為 12, 1, +-=+i j i j i x F F(3當 F i , j =0時(如起點 , i j

22、 px y 22=,點 P (x i , y j 在直線上,可規(guī)定向-y 方向進給一步(同當X OFi,j>0 時 . 插補程序流程圖: 開始 初 始 化 x=x0, F=0 y=y0, F 0? 往-y 方向 走一步 往-x 方向 走一步 FF-2y+ FF-2x yy-1 xx-1 JJ- J=0 結束 七,編程題: 編程題: 第 11 頁 共 12 頁 1. N01 G92 X120 Z90 N02 S300 M03 N03 G90 G00 X30 Z-2 _A N04 G01 Z-15 F20 _B N05 G03 X60 Z-41 R30 -C N06 G01 Z-56 -D N07 X80 Z-86 -E