机床与数控技术.docx

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机床与数控技术

机床与数控机床复习大纲

（课程代码：

08319）

第一部分课程性质与知识要点

一、课程性质与特点

机床与数控技术是高等教育自学考试机械电子工程专业的一门专业基础课程，它是多学科交叉的一门高新技术课程。

本课程是以培养学生在机械加工领域中有关数控原理、数控技术方面应用能力的专业基础课。

通过学习可以使学生了解与掌握机床数控技术的基本原理，数控技术的最新发展动态，数控加工程序的编制，各种插补原理等数控技术，数控系统的硬、软件结构，数控机床的机械结构等相关技术。

二、课程目标与基本要求

通过本课程的学习，考生应了解数控发展的前沿趋势；理解数控机床的性能、组成、工作原理，为正确使用数控机床以及用先进技术改造传统生产装备奠定坚实基础；理解数控加工程序编制的基本概念及简单零件数控加工程序的编制；理解常用插补原理，掌握逐点比较法插补原理；理解数控系统基本原理与结构；了解位置伺服与位置检测以及机床伺服驱动系统、机械支承、传动系统等。

三、课程使用的教材说明

[1]董玉红，邵俊鹏.机床数控技术[M].哈尔滨：

哈尔滨大学出版社，2003

[2]许德章，刘有余.机床数控技术[M].合肥：

中国科技大学出版社，2011

四、课程试题结构说明

一、单选题

二、填空题

三、判断题

四、简答题

五、编程题

六、计算题

20题（20分）

10题（10分）

10题（10分）

5题（25分）

1题（15分）

2题（20分）

第一章绪论

一、本章知识要点

1.数控技术的基本概念；

2.数控机床的产生、发展过程；

3.数控机床、数控加工的特点；

4.数控机床的组成、工作过程、分类；

二、学习目的和要求

通过本章的学习，对数控机床有一整体的了解；理解数控机床的基本组成及加工原理；理解数控机床的分类；了解数控机床的特点及应用范围；了解数控技术的发展概况。

三、考核知识点与考核目标

（一）数控机床的基本组成（重点）

识记：

数控机床的各组成部分

理解：

计算机数控的概念；数控机床的基本结构

应用：

利用框图描述数控机床的组成及各部分之间的关系

（二）数控机床的基本原理（重点）

识记：

数控机床的基本工作原理

（三）数控机床的分类（重点）

理解：

点位控制、点位直线控制和轮廓控制数控机床，开环控制、半闭环控制和闭环控制数控机床。

（四）数控机床的特点及应用范围（次重点）

理解：

数控机床的加工特点；数控机床的应用范围

第二章计算机数控（CNC）系统

一、本章知识要点

1.CNC的硬件结构；

2.CNC的软件结构；

3.脉冲增量插补算法；

4.数据采样插补算法；

5.刀具补偿原理；

6.加减速原理与PLC

二、学习目的和要求

通过本章的学习，了解经济型数控系统的一般结构，掌握标准型数控系统的基本组成和结构特点以及标准型数控系统的软件结构的特点，掌握CNC系统软件的工作过程，了解开放式数控系统的特点，了解数控系统中的通信接口技术，了解插补的基本概念，掌握逐点比较插补法的插补过程；了解数字积分插补法，掌握数控处理的过程、刀具补偿的概念和目的，以及实现的方法。

三、考核知识点与考核目标

（一）数控系统概述（次重点）

识记：

数控系统的工作过程

理解：

输入、译码、刀具补偿、插补、伺服控制等基本概念

（二）数控系统硬件、软件（重点）

识记：

标准型数控系统基本组成，软件的结构特点，CNC系统软件的工作过程

理解：

标准型数控系统硬件结构的分类，多微处理器的结构特点，CNC系统的中断源包括几个方面，数控系统软件的分类、特点

应用：

根据标准型数控系统的特点应用在数控铣床

（三）数控机床插补方法（重点）

识记：

逐点比较法插补原理和步骤（直线和圆弧）

理解：

插补的概念，数字积分法的插补原理和步骤

应用：

利用逐点比较法对第I象限直线和圆弧进行脉冲插补（重点）

（四）数据的处理（次重点）

识记：

数控处理主要包括的内容，刀具补偿的目的，CNC系统加、减速的处理方法

理解：

刀具半径补偿的执行过程，C功能刀具半径补偿的基本思想，程序段间的转接形式

第三章伺服系统与检测装置

一、本章知识要点

1.伺服系统和检测装置的分类

2.常用伺服系统的工作原理

3.常用检测装置的工作原理

4.开环伺服系统的相关计算

5.常用伺服电动机的工作原理

二、学习目的和要求

通过本章的学习，了解位置检测装置的分类，掌握旋转编码器的分类，以及编码器在数控机床中的应用，掌握光栅尺的结构、特点，了解旋转变压器和感应同步器的工作原理，了解磁栅的组成和应用；了解驱动电机的分类，掌握步进电动机的种类和机构以及使用特性，掌握伺服电动机的特点和分类，了解主轴电机的性能和分类；了解驱动装置中功率器件的作用，掌握步进驱动装置的解决的问题，驱动放大电路的功能，掌握调频调压电源的基本原理，掌握晶闸管直流调速系统的基本原理，晶闸管调速的实质，了解晶体管直流脉宽调制驱动装置的特点和工作原理，了解交流异步电动机的驱动装置和交流伺服电动机的驱动装置。

三、考核知识点与考核目标

（一）位置检测装置（次重点）

识记：

位置检测装置的分类

（二）旋转编码器（重点）

识记：

旋转编码器的分类，编码器在数控机床中的应用，光电编码器在切削螺纹时解决的问题

理解：

增量式和绝对式旋转编码器的结构原理

（三）光栅尺（重点）

识记：

光栅尺的定义，光栅尺的结构、特点

理解：

光栅尺的分类，光栅尺的应用

（四）旋转变压器和感应同步器（一般）

理解：

旋转变压器和感应同步器的应用和工作原理

（五）磁栅（一般）

理解：

磁栅的组成和应用

（六）驱动电机（一般）

理解：

驱动电机的分类

（七）步进电动机（重点）

识记：

步进电动机的种类和结构、使用特性

理解：

步进电动机的特点

（八）伺服电动机（次重点）

识记：

伺服电动机的特点和分类

理解：

伺服电动机的工作原理

（九）主轴电动机（一般）

理解：

主轴电动机的性能和分类

（十）步进驱动装置（重点）

识记：

步进驱动装置所解决的问题，驱动放大电路的作用，调频调压电源的基本原理

理解：

高低压切换驱动电路、恒流斩波电源的工作原理

（十一）晶闸管直流驱动装置（重点）

识记：

晶闸管直流调速系统的基本原理，晶闸管调速的实质

理解：

晶闸管可控整流电路、有源逆变电路的工作原理

（十二）晶体管直流脉宽调制驱动装置（重点）

理解：

晶体管直流脉宽调制驱动装置的特点和工作原理

第四章数控机床的机械结构

一、本章知识要点

1.数控机床的机械结构组成、特点、要求

2.数控机床的主轴部件和进给传动系统的组成、特点、要求

3.滚珠丝杠副的工作原理、特点、分类

4.数控机床常用支承导轨的工作原理、特点、分类

5.刀库的分类、控制方法、自动换刀工作原理

二、学习目的和要求

通过本章的学习，了解数控机床的机械结构组成、特点、要求；了解数控机床的主轴部件和进给传动系统的组成、特点、要求；了解滚珠丝杠副的工作原理、特点、分类；掌握滚珠丝杠副的工作原理、特点、分类；掌握数控机床常用支承导轨的工作原理、特点、分类；了解刀库的分类、控制方法、自动换刀工作原理。

三、考核知识点与考核目标

（一）数控机床的主传动系统（一般）

识记：

主传动系统的要求，分类，调速方法，主轴定位准停

（二）数控机床的进给传动系统（重点）

识记：

进给传动系统的分类，特点；滚动导轨的组成、特点

理解：

滚珠丝杠螺母副的工作原理、组成、分类、特点

（三）数控机床的自动的换刀装置（一般）

识记：

数控机床的自动的换刀装置分类、组成、特点

理解：

选刀方法

（四）数控机床的回转工作台（一般）

识记：

数控机床的回转工作台分类

第五章数控加工的程序编制

一、本章知识要点

1.数控编程的基本概念、过程

2.数控机床的坐标系统、程序格式

3.基本功能指令

4.数控加工基本工艺方法

5.数控车床编程方法

6.数控铣床编程方法

二、学习目的和要求

通过本章的学习，了解数控加工编程的基本概念、过程，数控机床的坐标系统、程序格式；掌握基本编程指令的含义和应用方法；理解数控加工工艺过程；掌握数控车床、数控铣床的基本编程方法。

三、考核知识点与考核目标

（一）数控编程基础知识（重点）

识记：

数控编程的基本概念，数控机床的坐标系统，数控程序的格式，基本编程指令。

（二）数控车床程序编制（重点）

识记：

数控车床加工工艺过程，数控车床基本编程指令

理解：

直径编程，数控车床的坐标系统

应用：

简单零件的数控车床编程

（三）数控铣床程序编制（重点）

识记：

数控铣床加工工艺过程，基本编程指令

理解：

数控铣床的坐标系统

应用：

简单零件的数控铣床编程

第六章数控技术的发展趋势

一、本章知识要点

1.数控技术的发展趋势

2.数控机床的发展方向

二、学习目的和要求

通过本章的学习，了解数控技术的发展趋势，数控机床的发展方向。

三、考核知识点与考核目标

识记：

数控技术的发展趋势，数控机床的发展方向（重点）

第二部分复习题练习

一、单项选择题

单项选择题1

1、下列各项中，不属于数控机床工艺特点的是（）（分数：

1分）

A.柔性好

B.精度高

C.操作人员劳动强度大

D.生产效率高

2、CIMS的中文含义是（）（分数：

1分）

A.计算机集成制造系统

B.柔性制造系统

C.柔性制造单元

D.计算机辅助设计

3、CNC的中文含义是（）（分数：

1分）

A.数字控制

B.数控机床

C.计算机数字控制

D.计算机控制系统

4、直接数控系统又称为群控系统，其英文缩写是（）（分数：

1分）

A.CNC

B.DNC

C.CIMS

D.FMS

5、在逐点比较法第一象限直线插补中，若偏差函数等于－5，则刀具应沿（）。

（分数：

1分）

A.Ｘ轴走一步

B.Ｙ轴走一步

C.Ｘ轴和Ｙ轴各走一步

D.30°斜线走一步

6、数控系统常用的两种插补功能是（）（分数：

1分）

A.直线插补和螺旋线插补

B.螺旋线插补和抛物线插补

C.直线插补和圆弧插补

D.圆弧插补和螺旋线插补

7、无论硬件插补还是软件插补，都是要计算出运动轨迹的（）（分数：

1分）

A.终点坐标

B.起点坐标

C.曲线方程

D.中间点坐标

8、刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成（）（分数：

1分）

A.刀尖轨迹

B.刀具中心轨迹

C.刀架中心轨迹

D.刀具与刀架轨迹

9、欲加工第一象限的斜线（起始点在坐标原点），用逐点比较法直线插补，若偏差函数大于零，说明加工点在（）。

（分数：

1分）

A.坐标原点

B.斜线上方

C.斜线下方

D.斜线上

10、现代数控机床的各种信号处理中，一般由CNC装置中的PLC部分直接处理的信号是（）

A.闭环控制中传感器反馈的线位移信号

B.伺服电机编码器反馈的角位移信号

C.机床的逻辑状态检测与控制等辅助功能信号

D.数控机床刀位控制信号

11、采用逐点比较法插补第一象限的直线时，直线起点在坐标原点处，终点坐标是（5,7），刀具从其起点开始插补，则当加工完毕时进行的插补循环数是（　　）　（分数：

1分）

A.10

B.11

C.12

D.13

12、数控系统在一条已知起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”的工作称为（）

A.“度均化

B.加减速控制

C.刀具补偿

D.插补运算

13、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为（）

A.0.1mm

B.1mm

C.10mm

D.100mm

14、脉冲增量插补法适用于（）

A.以步进电机作为驱动元件的开环数控系统

B.以直流伺服电机作为驱动元件的闭环数控系统

C.以交流伺服电机作为驱动元件的闭环数控系统

D.以直流伺服或交流伺服电机作为驱动元件的闭环数控系统

15、逐点比较法插补第一象限内直线，算得偏差函数F>0，则下一步进给方向为（）

A.-X

B.+X

C.-Y–

D.+Y

16、在逐点比较法圆弧插补中，若偏差函数大于零，则刀具位于（）

A.圆上

B.圆外

C.圆内

D.圆心

17、第一象限的一段圆弧AB的起点坐标为（0，5），终点坐标为（5，0），采用逐点比较法顺圆插补完这段圆弧时，沿两坐标轴走的总步数是（）

A.5

B.10

C.15

D.20

18、数控机床伺服系统按有无检测装置分类，可分为（）

A.点位及连续轨迹控制系统　

B.点位及轮廓控制系统

C.开环、半闭环及闭环控制系统

D.速度及位置控制系统

19、闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于（　　　）

A.采用的伺服电动机不同

B.采用的传感器不同

C.伺服电动机安装位置不同

D.传感器安装位置不同

20、开环伺服系统数控机床，可以采用（）

A.步进电机伺服系统

B.直流电机伺服系统

C.交流电机伺服系统

D.以上系统都可以

21、步进电机相数为3相，转子齿数为40，三拍时步进角为（）

A.2.25

B.1.5

C.3

D.4.5

22、脉冲增量插补法适用于（）

A.以步进电机作为驱动元件的开环数控系统

B.以直流电机作为驱动元件的闭环数控系统

C.以交流电机作为驱动元件的闭环数控系统

D.以直线或交流电机作为驱动元件的闭环数控系统

23、光栅利用（），使得它能测得比栅距还小的位移量。

A.莫尔条纹的作用

B.数显表

C.细分技术

D.高分辨指示光栅

24、（）主要用于经济型数控机床的进给驱动。

A.步进电机

B.直流伺服电机

C.交流伺服电机

D.直流进给伺服电机

25、采用开环进给伺服系统的机床上，通常不安装（）

A.伺服系统

B.制动器

C.数控系统

D.位置检测器件

26、一台五相混合式步进电动机，当采用十拍通电方式运行时，其步距角θs为0.36°则该步进电动机转子的齿数zr为（）

A.25

B.50

C.100

D.200

27、逐点比较法插补的特点是运算直观、输出脉冲均匀且速度变化小，其插补误差（　　　）

A.小于l/2个脉冲当量

B.小于1个脉冲当量

C.小于2个脉冲当量

D.小于5个脉冲当量

28、当光栅传感器读数头移动一个栅距，光栅副形成的莫尔条纹将移动（　　　）

A.1个栅距

B.2个栅距

C.1个条纹间距

D.2个条纹间距

29、全闭环控制系统的传感器装在（）

A.电机轴或丝杆轴端

B.机床工作台上

C.刀具主轴上

D.工件主轴上

30、CNC系统中的PLC是（）。

A.可编程序逻辑控制器

B.显示器

C.多微处理器

D.环形分配器

31、一台三相反应式步进电动机，转子有20个齿，当采用单三拍通电方式运行时，其步距角θs为（　　　）

A.1.5°

B.3°

C.6°

D.9°

32、采用PWM调速技术，直流电动机电枢两端得到的电压u（t）是一串（　　）

A.三角波

B.方波脉冲

C.锯齿波

D.正弦波

33、下列有关数控机床的叙述中，不正确的说法是（）

A.具有柔性好、精度高、效率高的特点

B.热变形比普通机床严重

C.进给运动要求平稳、无振动

D.对刚度的要求比普通机床高

34、基于教材JB3298—83标准，一般表示逆圆插补的G功能代码是（）

A.G02

B.G01

C.G03

D.G04

35、在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是（）

A.X轴

B.Y轴

C.Z轴

D.回转运动的轴

36、辅助功能字的地址字符为（）

A.A

B.G

C.M

D.S

37、采用G02圆弧插补指令编程时（　　　）

A.X、Y采用绝对坐标，I、J采用绝对坐标还是增量坐标取决于G90和G91

B.X、Y采用增量坐标，I、J采用绝对坐标还是增量坐标取决于G90和G91

C.I、J采用绝对坐标，X、Y采用绝对坐标还是增量坐标取决于G90和G91

D.I、J采用增量坐标，X、Y采用绝对坐标还是增量坐标取决于G90和G91

38、基于教材JB3208-83标准，控制主轴转动与停止的有关M代码是（　　　）

A.M00、M01和M02

B.M03、M04和M05

C.M07、M08和M09

D.M06、M13和M14

39、某加工程序中的一个程序段为

N003G91G18G94G02X30.0Y35.0I30.0F100LF

该程序段的错误在于（）

A.不应该用G91

B.不应该用G18

C.不应该用G94

D.不应该用G02

40、（）是编程人员在编程时使用的，由编程人员在工件上指定某一固定点为原点，所建立的坐标系。

A.工件坐标系

B.机床坐标系

C.右手直角笛卡儿坐标系

D.标准坐标系

41、在数控机床的插补计算中，DDA是指（）。

A.逐点比较插补法

B.数字积分插补法

C.数字增量插补法

D.最小偏差插补法

42、在车削加工中心上不可以（）

A.进行铣削加工

B.进行钻孔

C.进行螺纹加工

D.进行磨削加工

43、机床数控系统是一种（　　）

A.速度控制系统

B.电流控制系统

C.位置控制系统

D.压力控制系统

44、开环和闭环控制系统主要区别在于有无（　　）

A.数控装置

B.驱动装置

C.伺服装置　

D.反馈装置

45、数控机床的数控装置包括（）。

A.光电读带机和输入程序载体

B.步进电机和伺服系统

C.输入、信息处理和输出单元

D.位移、速度传感器和反馈系统

46、如果有一台普通车床需要数控化，希望改造费用较低，你将采用的伺服电动机是（　　）

A.交流伺服电机

B.直流伺服电机

C.步进电机

D.同步电机

47、加工中心与其他数控机床的主要区别是（）

A.有刀库和自动换刀装置

B.机床转速高

C.机床刚性好

D.进刀速度高

48、（　　）属于点位控制控机床

A.数控车床

B.数控钻床

C.数控铣床

D.加工中心

49、“NC”的含义是（）。

A.数字控制

B.计算机数字控制

C.网络控制

D.直接控制

50、FMS是指（　　）

A.计算机数控系统

B.直接数控系统

C.适应数控系统

D.柔性制造系统

51、点位控制系统是（　　）

A.刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系

B.控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径

C.必须采用增量坐标控制方式

D.必须采用绝对坐标控制方式

52、数控机床有不同的运动形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标系方向，编写程序时，采用（　　）的原则进行编写。

A.刀具固定不动，工件移动

B.工件固定不动，刀具移动

C.分析机床运动关系后再根据实际情况确定

D.由机床说明书确定

53、G41指令的含义是（　　）

A.直线插补

B.圆弧插补

C.刀具半径右补偿

D.刀具半径左补偿

54、数控机床每次接通电源后在运行前首先应做的是（）。

A.给机床各部分加润滑油

B.检查刀具安装是否正确

C.机床各坐标轴回参考点

D.工件是否安装正确

55、用于机床刀具编号的指令代码是（）。

A.F代码

B.T代码

C.M代码

D.S代码

56、数控铣床的默认加工平面是（）。

A.XY平面

B.XZ平面

C.YZ平面

D.参考平面

57、数控机床的T指令是指（　　）

A.主轴功能

B.辅助功能

C.进给功能

D.刀具功能

58、数控机床的脉冲当量是指（　　）

A.数控机床移动部件每分钟位移量

B.数控机床移动部件每分钟进给量

C.数控机床移动部件每秒钟位移量

D.每个脉冲信号使数控机床移动部件产生的位移量

59、MDI方式是指（　　）

A.自动加工方式

B.手动输入方式

C.空运行方式

D.单段运行方式

60、辅助功能中与主轴有关的M指令是（）。

A.M06

B.M09

C.M08

D.M05

61、在数控机床的加工过程中，要进行测量刀具和工件的尺寸、工件调头、手动变速等固定的手工操作时，需要运行（　　）指令。

A.M00

B.M98

C.M02

D.M03

62、确定机床坐标系时，一般（　　）。

A.采用笛卡尔坐标系

B.采用极坐标系

C.用左手判断

D.先确定X、Y轴，然后确定Z轴

63、准备功能G91表示的功能是（　　）

A.直线插补

B.螺纹切削

C.绝对尺寸

D.增量尺寸

64、数控机床的加工动作是由（　　）规定的

A.输入装置

B.步进电机

C.伺服系统

D.加工程序

65、编程员在数控编程过程中，定义在工件上几何基准点称为（　　）

A.机床原点

B.绝对原点

C.工件原点

D.装夹原点

66、辅助功能中表示无条件程序暂停的指令是（）。

A.M00

B.M01

C.M02

D.M30

67、地址编码A的意义是（　　）

A.围绕X轴回转运动的角度尺寸

B.围绕Y轴回转运动的角度尺寸

C.平行于X轴的第二尺寸

D.平行于Y轴的第二尺寸

68、M代码中表示主轴停止的功能字是（　　）

A.M02

B.M03

C.M04

D.M05

69、数控铣床的基本控制轴数是（）。

A.一轴

B.二轴

C.三轴

D.四轴

70、用于主轴旋转速度控制的代码是（　　）

A.T

B.G

C.S

D.F

71、准备功能G02代码的功能是（）

A.快速点定位

B.逆时针方向圆弧插补

C.顺时针方向圆弧插补

D.直线插补

72、用于指令动作方式的准备功能的指令代码是（）。

A.F代码

B.G代码

C.T代码

D.M代码

73、数控机床的坐标系采用（　　）判定X、Y、Z的正方向，根据ISO标准，在编程时采用（　　）的规则。

A.右手法则、刀具相对静止而工件运动

B.右手法则、工件相对静止而刀具运动

C.左手法则、工作随工作台运动

D.左手法则、刀具随主轴移动

74、下列指令中，属于非模态代码的指令是（　　）

A.G90

B.G91

C.G04

D.G54

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