數(shù)控系統(tǒng)選用與維護(hù)（第2版）章節(jié)練習(xí)題及答案

1、數(shù)控系統(tǒng)選用與維護(hù)（第2版）思考與練習(xí)第1章數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng).數(shù)控機(jī)床維護(hù)與保養(yǎng)的目的和意義有哪些？.數(shù)控機(jī)床維護(hù)與保養(yǎng)的基本要求有哪些？第2章數(shù)控系統(tǒng)典型的數(shù)控系統(tǒng)有哪些？CNC裝置硬件由哪些結(jié)構(gòu)組成？CNC裝置的功能有哪些？第3章 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置.位置檢測(cè)裝置的分類(lèi)有哪些？.光柵有哪些組成局部？.旋轉(zhuǎn)變壓器有哪些工作原理和特點(diǎn)？.感應(yīng)同步器的工作原理和特點(diǎn)是什么？.磁柵有哪些組成？各有什么特點(diǎn)？第4章 數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的要求是什么？.對(duì)主軸伺服系統(tǒng)有什么特殊要求？.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有哪些類(lèi)型？.簡(jiǎn)述驅(qū)動(dòng)器的選用方法。第5章 數(shù)控機(jī)床可編程控制器.PLC有哪些組

2、成？.內(nèi)裝型PLC的特點(diǎn)是什么？.獨(dú)立型PLC的特點(diǎn)是什么？參考答案1章數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng).數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)和保養(yǎng)是數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠運(yùn)行 的保證，是延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床使用壽命的必要措施，對(duì)數(shù)控機(jī)床正確使用 和日常嚴(yán)格的維護(hù)保養(yǎng)可以防止80%的意外故障。數(shù)控機(jī)床的日常維 護(hù)和保養(yǎng)的工程在機(jī)床制造廠提供的使用說(shuō)明書(shū)中一般都有明確的 描述。盡管數(shù)控機(jī)床在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中采取了很多手段和措施，保證其工 作的可靠性和穩(wěn)定性，但是由于數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境復(fù)雜，只有堅(jiān)持 做好對(duì)機(jī)床的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，才可以延長(zhǎng)元器件的使用壽命，延 長(zhǎng)機(jī)械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，爭(zhēng)取機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間 穩(wěn)定工作；也才能充

3、分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工優(yōu)勢(shì)，到達(dá)數(shù)控機(jī)床的技 術(shù)性能，確保數(shù)控機(jī)床能夠正常工作。因此，無(wú)論是對(duì)數(shù)控機(jī)床的操 作者還是對(duì)數(shù)控機(jī)床的維修人員，數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)都顯得非常 重要，必須高度重視。.數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)具有重要的意義,故必須明確其基本要 求，主要包括：(1)在思想上要高度重視數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)工作，尤其是對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作者更應(yīng)如此，我們不能只管操作，而忽視對(duì)數(shù)控機(jī)床的 日常維護(hù)與保養(yǎng)。(2)提高操作人員的綜合素質(zhì)。(3)要為數(shù)控機(jī)床創(chuàng)造一個(gè)良好的使用環(huán)境。(4)嚴(yán)格遵循正確的操作規(guī)程。(5)在使用中，盡可能提高數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率。(6)要冷靜對(duì)待機(jī)床故障，不可盲目處理。(7)制定并嚴(yán)格

4、執(zhí)行數(shù)控機(jī)床管理的規(guī)章制度。第2章數(shù)控系統(tǒng).典型的數(shù)控系統(tǒng)：FANUC數(shù)控系統(tǒng)、西門(mén)子(SINUMERIK) 數(shù)控系統(tǒng)、三菱數(shù)控系統(tǒng)、華中(HNC)數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控(GSK) 系統(tǒng)。. 一般整個(gè)CNC系統(tǒng)由三大局部組成，即控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和 位置測(cè)量系統(tǒng)。這三局部有機(jī)結(jié)合,組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。.各種CNC系統(tǒng)的功能設(shè)置和控制方案各不相同，它們的系統(tǒng) 軟件在結(jié)構(gòu)和規(guī)模上差異很大，但是一般都包括輸入數(shù)據(jù)處理程序、 插補(bǔ)運(yùn)算程序、管理程序和診斷程序等。3章 數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置.位置檢測(cè)裝置的分類(lèi)見(jiàn)下表。.光柵是由標(biāo)尺光柵和光學(xué)讀數(shù)頭兩局部組成的.標(biāo)尺光柵一般 固定在機(jī)床的活動(dòng)部件上

5、，如工作臺(tái).光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床固定部件上, 指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中.標(biāo)尺光柵和指示光柵的平行度及二者之 間的間隙要嚴(yán)格保證。當(dāng)光柵讀數(shù)頭相對(duì)于標(biāo)尺光柵移動(dòng)時(shí),指示光 柵便在標(biāo)尺光柵上相對(duì)移動(dòng)。.旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角度測(cè)量裝置,它是一種小型交流電動(dòng)機(jī). 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈敏、對(duì)環(huán)境無(wú)特殊要求、維護(hù)方便、輸出信號(hào)幅 度大、抗干擾強(qiáng)、工作可靠，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種常用的轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作 可靠，且其精度能滿足一般的檢測(cè)要求，因此被廣泛地應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床 上.旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上和兩相線繞式異步電動(dòng)機(jī)相似,由定子和轉(zhuǎn)子 組成.定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊

6、。定子繞組 通過(guò)固定在殼體上的接線柱直接引出.轉(zhuǎn)子繞組有兩種不同的引出方 式。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組兩種不同的引出方式，旋轉(zhuǎn)變壓器分有刷式和無(wú)刷 式兩種結(jié)構(gòu)。.感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式的高精度位移檢測(cè)裝置,實(shí)際上 它是多級(jí)旋轉(zhuǎn)變壓器的展開(kāi)形式.感應(yīng)同步器分旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種. 旋轉(zhuǎn)式用于角度測(cè)量，直線式用于長(zhǎng)度測(cè)量，兩者的工作原理相同。感應(yīng)同步器的特點(diǎn)：(1)精度高.感應(yīng)同步器直接對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的位移進(jìn)行測(cè)量，其測(cè) 量精度只受本身精度限制。另外，定尺的節(jié)距誤差有平均補(bǔ)償作用，定 尺本身的精度能做得很高。(2)工作可靠,抗干擾能力強(qiáng).在感應(yīng)同步器繞組的每個(gè)周期內(nèi),測(cè)量信號(hào)與絕對(duì)位置有一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，不

7、受干擾的影響。（3）維護(hù)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng).定尺和滑尺之間無(wú)接觸磨損，在機(jī)床上安裝簡(jiǎn)單.使用時(shí)需要加防護(hù)罩，防止切屑進(jìn)入定尺和滑尺之間劃傷導(dǎo) 片以及免受灰塵、油霧的影響。（4）測(cè)量距離長(zhǎng)。（5）本錢(qián)低，易于生產(chǎn)。（6）與旋轉(zhuǎn)變壓器相比，感應(yīng)同步器的輸出信號(hào)比擬微弱，需要 一個(gè)放大倍數(shù)很高的前置放大器。.磁柵又叫磁尺，是一種高精度的位置檢測(cè)裝置，它由磁性標(biāo)尺、 拾磁磁頭和檢測(cè)電路組成，是根據(jù)拾磁原理進(jìn)行工作的。首先，用錄 磁磁頭將一定波長(zhǎng)的方波或正弦波信號(hào)錄制在磁性標(biāo)尺上作為測(cè)量 基準(zhǔn)，檢測(cè)時(shí)根據(jù)與磁性標(biāo)尺有相對(duì)位移的拾磁磁頭所拾取的信號(hào), 對(duì)位移進(jìn)行檢測(cè)。磁柵可用于長(zhǎng)度和角度的測(cè)量，精度高、安裝調(diào)整

8、 方便，對(duì)使用環(huán)境要求較低，如對(duì)周?chē)姶艌?chǎng)的抗干擾能力較強(qiáng)，在 油污和粉塵較多的場(chǎng)合使用有較好的穩(wěn)定性。高精度的磁柵位置檢測(cè) 裝置可用于各種精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床。4章數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).對(duì)數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的要求：調(diào)速范圍要寬；定位精度要高； 動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，無(wú)超調(diào)；低速大轉(zhuǎn)矩，過(guò)載能力強(qiáng)；可靠性高。.數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)可采用直流電動(dòng)機(jī)，也可采用交流電動(dòng)機(jī). 與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)不同的是，主軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率要求更大，對(duì)轉(zhuǎn)速要求 更高,但對(duì)調(diào)速性能的要求卻遠(yuǎn)不如進(jìn)給驅(qū)動(dòng)那樣高。因此在主軸調(diào) 速控制中，除采用調(diào)壓調(diào)速外還采用了弱磁升速的方法，進(jìn)一步提高 其最高轉(zhuǎn)速。. (1)按步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的大小，可分為快速

9、步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 和功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。2)按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的工作原理步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為可變磁阻式、永磁 式和混合式三種基本類(lèi)型。3)按勵(lì)磁組數(shù)可分為兩相、三相、四相、五相、六相甚至八相 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。4)由電流的極性可分為單極性和雙極性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。5)由運(yùn)動(dòng)的形式可分為旋轉(zhuǎn)、直線、平面步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。4.選擇驅(qū)動(dòng)單元時(shí)，也要考慮驅(qū)動(dòng)單元的價(jià)格在整臺(tái)數(shù)控機(jī)床 中的比例。整臺(tái)數(shù)控機(jī)床價(jià)格較低的一般選擇步進(jìn)驅(qū)動(dòng)單元，而價(jià)格 較高的機(jī)床那么選擇伺服驅(qū)動(dòng)單元。但選擇驅(qū)動(dòng)單元的同時(shí)，也要考慮 驅(qū)動(dòng)單元與數(shù)控系統(tǒng)的匹配問(wèn)題，選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)必須選擇閉環(huán) 的伺服驅(qū)動(dòng)單元。交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī), 但在一些要求不

10、高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)作執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。所以, 在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要綜合考慮控制要求、本錢(qián)等多方面的因素, 選用適當(dāng)?shù)目刂齐妱?dòng)機(jī)。第5章數(shù)控機(jī)床可編程控制器PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由中央處理器(CPU)、 存儲(chǔ)器(RAM/ROM)、輸入輸出接口 (I/O)電路、通信接口及電源組成。(1)內(nèi)裝型PLC實(shí)際上是CNC裝置帶有的PLC功能，一般作為一種基本的或可選擇的功能提供給用戶(hù)。(2)系統(tǒng)硬件和軟件整體結(jié)構(gòu)十分緊湊，且PLC所具有的功能 針對(duì)性強(qiáng)，技術(shù)指標(biāo)亦較合理、實(shí)用，尤其適用于單機(jī)數(shù)控設(shè)備的應(yīng) 用場(chǎng)合。(3)在系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)上，內(nèi)裝型PLC可與CNC共用CPU, 也可以單獨(dú)使用一個(gè)CPU；硬件控制電路可與CNC其他電路制作在 同一塊印刷板上，也可以單獨(dú)制成一塊附加板，當(dāng)CNC裝置需要附 加PLC功能時(shí)，再將此附加板插裝到CNC裝置上，內(nèi)裝PLC 一般不 單獨(dú)配置輸入/輸出接口電路，而是使用CNC系統(tǒng)本身的輸入/輸出電 路；PLC控制電路及局部輸入/輸出電路(一般為輸入電路)所用電源由 CNC裝置提供，無(wú)須另備電源。 (1)獨(dú)立型PLC具有以下基本的功能結(jié)構(gòu)：CPU及其控制 電路、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶(hù)程序存儲(chǔ)器