机床数控技术复习要点Word文档下载推荐.docx
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第七节自动编程简介
一、了解自动编程
第八节数控机床对刀方法
一、了解数控机床自动对刀的方法
第四章数控机床的轮廓控制原理
第一节概述
一、掌握插补的概念
第二节脉冲增量插补
一、掌握逐点比较法
二、了解数字积分法
第三节数据采样法
一、掌握数据采样插补方法
第四节加工过程的速度控制
一、掌握插补过程中的加减速控制方法
第五节刀具半径补偿原理
一、了解刀具半径补偿原理
第五章计算机数控装置
一、了解数控技术的发展
二、了解国内外数控系统品牌、性能
三、掌握CNC的组成、主要功能
第二节计算机数控装置的硬件结构
一、了解CNC的硬件结构分类
二、掌握典型CNC的硬件结构
第三节计算机数控装置的软件结构
一、掌握CNC软解结构组成
第六章 位置检测装置
第二节旋转变压器
一、了解旋转变压器的功能、原理和应用
第三节感应同步器
一、了解感应同步器的功能、原理和应用
第四节光电编码器
一、掌握光电编码器的功能、分类和应用
二、了解光电编码器的原理
第五节光栅
一、了解光栅的构造和工作原理
第七章数控机床的伺服系统
一、了解伺服系统的分类、组成
二、掌握数控机床对伺服系统的要求
第二节步进电动机及开环进给伺服系统
一、掌握步进电机的类型、结构、工作原理和主要特性
二、掌握开环控制系统的控制原理
第三节直流伺服电动机及速度控制
一、了解直流伺服电机的结构、调速、控制原理
第四节交流伺服电动机及速度控制
一、掌握交流伺服电机的结构、调速、控制原理
第五节直线电动机及其在数控机床上的应用
一、掌握直线电机的结构、调速、控制原理
第六节伺服系统的位置控制
一、掌握伺服系统的位置控制方式
第七节主轴伺服系统
一、了解主轴伺服控制系统
第八章数控机床的机械结构
一、掌握数控机床机械结构的基本组成
第二节数控机床的主传动装置
一、了解数控机床的主传动装置
第三节数控机床的进给传动装置
一、了解数控机床的进给传动装置
第四节数控机床的导轨与回转工作台
一、了解数控机床的导轨与回转工作台等功能部件
第五节数控机床的自动换刀装置
一、了解数控机床的自动换刀装置类型和换刀方式
第六节数控机床的辅助装置
一、了解数控机床的辅助装置
教学方式与考核方式：
教学方式：
面授辅导、平时作业
考核方式：
考勤、开卷考试
机床数控加工技术复习习题
复习习题：
填空、选择、简答、计算、编程
一、填空题：
1.数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。
2.所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化的过程。
3.对刀操作就是确定工件坐标系和机床坐标系之间关系的操作。
4.直流伺服电动机的控制特性是指其速度随电压变化的特性，而其机械特性是指其速度随负载转距变化的特性。
5.刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。
6.JB3051-82规定，数控机床坐标轴和方向是基于工件固定，刀具移动。
7.数控机床上采用的导轨主要有静压导轨、滚动导轨、贴塑导轨等三种形式。
8.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标A（5，8），若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，即JE＝13。
在插补过程中，每进给一步，计数器JE减1,当JE＝0时，到达终点，停止插补。
9.光栅作为位移传感器，其高精度源于的莫尔条纹的放大和平均两大效应。
若光栅栅距为0.01mm，两块光栅之间的夹角为0.057°
，则莫尔条纹宽度约为10mm。
10.数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、测量装置和机械本体五个部分组成。
11.CNC系统软件必须完成管理和控制两大任务。
12.步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即失步和越步
13.刀具在机床上的位置是由刀位点的位置来表示的。
14.在CNC软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以及占用时间的长短，解决的办法是循环轮流和中断优先相结合。
15.数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。
16.若三相步进电机（三相绕组分别为A、B、C），请写出三相六拍工作方式的通电顺序：
A－AB－B－BC－C－CA－A（或者A－AC－C－CB－B－BA－A）。
17.对于第四象限逆圆弧来说，当F≥0时其进给方向为+y，偏差计算公式为F-2y+1。
18.数控机床的脉冲当量是指每个脉冲信号使数控机床移动部件产生的位移量。
19.数控技术是指用数字化信号获数字化代码对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
20.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为：
多处理器和单处理器结构两大类。
21.改变刀具半径补偿值大小，不改变加工程序，就可以实现同一轮廓的粗、精铣加工。
22.数控机床按伺服系统的控制方式可分为开环数控机床、半闭环数控机床和全闭环数控机床。
23．数控机床的辅助动作，如刀具的选择等是由PLC进行控制的。
24．数控机床位置控制装置由伺服机构和执行元件组成。
25．机床的刚度是指机床在载荷的作用下抵抗变形的能力。
26．根据滚动体的形状，把滚动导轨分成三类，即滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨。
27．旋转变压器是根据互感原理工作的。
28．进给伺服系统的静态性能的优劣主要体现为跟随误差的大小。
29．机床的几何精度是指机床的主要运动部件及其运动轨迹的形状精度和相对位置精度。
30．高低压双电源型步进电动机驱动电源简单地说就是：
高压建流，低压定流。
31．加速转矩等于加速度乘以总惯量。
32．对恒速输入的数控伺服系统，当系统进入稳态后实际位置总是滞后于指令位置一个值，该值称为跟随误差。
二、选择题：
1.CNC系统软件必须完成管理和控制两大任务，下面任务中哪个不属于控制任务？
（A）
A.诊断B.插补C.位控D.译码
2.下列正确表示机床坐标系的是（A）
A、
XB、
X
C、
ZD、
Y
3.脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲当量对应的加工精度最高？
（A）
A.1um/脉冲B.5um/脉冲C.10um/脉冲D.0.01mm/脉冲
4.设编程原点在工件的上表面，执行下列程序后，钻孔深度是（C）。
G90G01G43Z-50H01F100（H01补偿值-2.00mm）
A．48mm；
B.52mm；
C.50mm。
5.一直线的起点坐标在坐标原点，终点坐标为A（xa、ya），刀具的坐标为P（x、y）。
用逐点比较法对该直线进行插补时的偏差函数是（B）。
A.F＝x·
y－xa·
ya；
B.F＝xa·
y－ya·
x；
C.F＝xa·
x－ya·
y；
D.F＝xa+ya－x－y
6.加工中心与其他数控机床的主要区别是（A）。
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
7.数控机床的数控装置包括（C）。
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
8.G00的指令移动速度值是（A）。
A．机床参数指定；
B数控程序指定；
C操作面板指定。
9.编程坐标系一般指的是（B）
A．机床坐标系；
B.工件坐标系；
10.下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？
A、位置控制B、刀具半径补偿计算
C、刀具长度补偿计算D、象限及进给方向判断
11.步进电机的转速是否通过改变电机的（A）而实现。
A.脉冲频率B.脉冲速度C.通电顺序。
12.程序编制中首件试切的作用是（D）。
A.检验零件图样设计的正确性；
B.检验零件工艺方案的正确性；
C.测试数控程序的效率；
D.检验程序单及控制介质的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图样要求。
13.在开环数控机床进给系统中，下列电机唯一可用的是（C）。
A.直流伺服电机B.交流伺服电机C.步进电机D.大惯量电机。
14.用逐点比较法插补起点为（0，0），终点坐标为A（60，20）的一条直线，若当前偏差函数值为40，则刀具进给方向为（）。
A.+X；
B.–X；
C.+Y；
D.-Y。
15.数控机床上直流电动机最常用的调速方法是（A）
A.调压调速法；
B.调励磁磁场调速法；
C.电枢电路串电阻法；
D.电枢电路串电感法
16.用光电盘测量角位移时，为判别角位移方向，采用两套光电转换装置，使它们产生的电信号在相位上相差（A）。
A.1/4周期；
B.1/2周期；
C.一周期；
D.3/4周期。
17.下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？
A.位置控制B.刀具半径补偿计算
C.刀具长度补偿计算D.象限及进给方向判断
18.CNC系统的中断管理主要靠（B）完成，而系统的中断结构决定了系统软件的结构。
A.软件B.硬件C.CPUD.总线
19.步进电机的转速与下面哪些因素无关？
（D）
A.脉冲信号的频率
B.转子齿数
C.通电方式
D.定子绕组中的电流大小
20．CIMS的中文含义是（D）
A．计算机辅助设计B.柔性制造系统
C．柔性制造单元D.计算机集成制造系统
21．点位控制的数控钻床编程时（C）
A．不能使用指令G00来控制机床运动
B.不能使用指令G01来控制机床运动
C．不能使用指令G02或G03来控制机床运动
D.不能使用指令G04来控制机床的运动
22．对于卧式数控车床的坐标系，若以工件右端面作为Z轴的工件坐标原点，则Z轴的正
万向是（A）
A．从工件坐标原点沿床身远离工件的方向
B.从工件坐标原点沿床身接近工件的方向
C．从工件坐标原点垂直向上的方向
D.从工件坐标原点垂直向下的方向
23．CNC系统的CMOSRAM常配备有高性能电池，其作用是（D）
A．RAM正常工作所必须的供电电源
B.系统上电时，保护RAM不被烧坏
C．加强RAM供电，提高抗干扰能力
D.系统掉电时，保护RAM中的信息不丢失
24．CNC系统采用逐点比较法对第一象限的圆弧逆时针插补运算时，若偏差函数小于零，
则刀具下一步的移动方向应为（C）
A．+X方向B.－X方向
C．+Y方向D.－Y方向
25．一端固定，一端自由的丝杠支承方式适用于（A）
A．丝杠较短或丝杠垂直安装的场合
B.位移精度要求较高的场合
C．刚度要求较高的场合
D.精度和刚度要求都很高的场合
26．某数控机床的频率比为λ，静刚度为K，阻尼比为D，则动刚度Kd为（A）
A．
B.
C．
D.
27．感应同步器采用鉴相型工作时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（A）
A．Umsinωt和Umcosωt
B.U1sinωt和U2sinωt（U1≠U2）
C.U1sinωt和U2cosωt（U1≠U2）
D.Umsinω1t和Umcosω2t（ωl≠ω2）
28．为了减少热变形对测量精度的影响，传感器材料的热膨胀系数应（C）
A.远大于机床床身材料的热膨胀系数
B.远小于机床床身材料的热膨胀系数
C.等于或接近机床床身材料的热膨胀系数
D.远离机床床身材料的热膨胀系数
29．光栅位移传感器信号处理时，用直接细分法进行四细分，从光电元件得到四个正弦信号，它们依次相差的角度为（B）
A.45°
B.90°
C.135°
D.180°
30．一增量式脉冲发生器，其单次脉冲的典型脉冲宽度（周期）为5微秒，现要求其最高允许测量转速为4000转／分，则该脉冲发生器每转输出脉冲数为（B）
A．2000B.3000
C．4000D.5000
31．在脉冲比较式进给位置伺服系统的下列四个环节中，用来补偿速度控制单元死区的是（D）
A．可逆计数器B.位置控制器
C．同步电路D.偏差补偿寄存器
32．不考虑加减速过程时，对于两轴圆弧插补，各个进给轴的位置指令信号函数规律是（C）
A．斜坡函数B.指数函数
C．正弦函数D.双曲函数
33．描述步进电动机静态时电磁转矩T与失调角θ之间关系的特性曲线称为（B）
A．矩频特性B.矩角特性
C．最大静态转矩特性D.连续运行特性
34．一台三相反应式步进电动机，转子齿数Zr=80，当采用六拍通电方式运行时，其步距
角θs为（A）
A．0.75°
B.1.5°
C．3°
D.6°
35．加在数控机床进给伺服电动机轴上的负载有两种，它们是（D）
A．切削转矩和摩擦转矩B.切削转矩和负载惯量
C．摩擦转矩和负载惯量D.负载转矩和负载惯量
36．某交流主轴电动机，定子磁极对数p=2，供电频率f1=50Hz时，同步转速为（C）
A．500r/minB.750r/min
C.1500r/minD.3000r/min
37．工件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度称为（B）
A．尺寸精度B.加工精度
C．几何精度D.位置精度
38．误差的大小和方向是不规律变化的，这种误差称为（C）
A．平均误差B.系统误差
C．随机误差D.定位误差
39．在FANUC15数控系统中，实现插补等运算功能的模块是（B）
A．数字伺服功能模块B.CNC功能模块
C．主轴控制功能模块D.PLC功能模块
三、简答题：
1．开环进给系统中，如何补偿机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差？
机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差可采用机械、硬件、软件补偿方法。
其中机械补偿方法：
传动间隙的补偿有偏心轴套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮调整等。
滚珠丝杆螺距误差常采用双螺母调整。
软件或硬件补偿法：
预先测得传动间隙，每次在进给反向时通过软件或硬件电路额外发出对应于间隙值的指令位移，以进行补偿。
2．数控机床对进给伺服系统的要求有哪些?
一般来说，对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有以下几点：
1）进给速度范围要大，能满足低速切削和高速切削的需要；
2）位移精度要高；
3）跟随误差要小，即响应速度要快；
4）工作稳定性要好，具有抗干扰能力，运行平稳，加工精度较高。
3．开环、闭环和半闭环进给系统的区别是什么？
各有什么特点？
开环系统中没有位置检测和反馈。
半闭环系统中的位置检测和反馈信号不是取自最终的进给部件，而是取的电动机轴或丝等中间环节，闭环系统中的位置检测和反馈信号是取自最终的进给部件（如工作台）所以闭环系统的精度最高，但稳定性稍差。
开环系统的精度最低，但成本也最低。
4．步进电机的主要性能指标有哪些？
试比较驱动步进电机的三种功率放大器特点。
主要性能指标：
步距角、静态步距误差、输出扭矩、最高启动、停止脉冲频率、边续运行的最高工作频率、步进运行和低频振荡等。
其驱动电路有三种功率放大器：
单电压功率放大电路、双电压功率放大电路和斩波恒流功放电路，区别如下：
单电压功率放大电路：
功耗大，一般只用于小功率步进电机驱动；
双电压功率放大电路：
采用高、低电压两种供电电源以降低能耗，高频工作时有较大的转动力，多用于中、大功率步进电机驱动；
斩波恒流功放电路：
利用斩波方法使电流恒定在额定值附近，
不需外接电阻来限流和减少时间常数；
能耗小，电源效率高；
能提高高频工作频率，是目前使用最普及的一种驱动电路
5．编程轨迹几何要素的连接关系如图所示，刀补方向为左刀补，试确定A、B、C、D各处的转接类型，并说明判别依据是什么？
ABD均为缩短型，因为夹角都为0～180度。
C为伸长型，因为夹角为180～270度。
6.试举出2种不同类型的测量线位移的传感器，并分别指出其基于什么原理来测量位移的？
1）光栅尺（或光栅位移传感器）；
基于光电效应原理（光电转换原理）
2）直线感应同步器；
基于电磁感应原理。
7.简述提高步进系统工作精度采取的主要措施。
1）改善步进电机的性能，减小步距角
2）采用精密传动幅，减小传动链中的传动间隙
3）采用细分技术（电路），进一步减小步距角
4）采用反向间隙补偿技术
5）采用混合伺服系统、开环闭环联合使用
8．简述对数控机床主轴电动机的要求。
1）主轴输出大功率，为了满足生产率的要求，通常主传动电动机应有较大的功率范围，对功率驱动电路提出了更高的要求。
2）调速范围应足够大，一般要求能在1:
（100~1000）范围内的恒转矩调速，1:
10的恒功率调速，并能实现四象限驱动功能。
9．简述数控机床精度的主要检测项目。
1）几何精度，机床的几何精度是指机床的主要运动部件及其运动轨迹的形状精度和相对位置精度。
2）定位精度，机床的定位精度是指其主要运动部件沿某一坐标轴方向，向预定的目标位置运动时所能达到的位置的精度。
3）工作精度，机床的工作精度是机床在实际切削条件下的一项综合考核。
10．数控机床一般由哪几个部分组成？
各部分起什么作用？
数控机床一般包括五部分，各部分的作用如下：
（1）控制介质：
存储程序、参数。
（2）数控装置：
将加工程序译码轨迹计算（速度计算）插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统分配速度、位移命令这一部分是数控机床的核心
（3）伺服系统：
接受数控装置来的指令，将信号进行调解、转换、放大后驱动伺服电机，带动机床
执行部件运动。
（4）测量装置：
电流、速度、位置等检测反馈装置。
（5）机床本体：
包括主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，最终实现刀具和工件的相对运动。
四、计算题：
1.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（
，
），其值为
＝5，
＝6，试写出其直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。
2.用数字积分（DDA）插补法对图示直线进行插补运算，并在图中画出插补轨迹。
3.某CNC机床采用丝杆螺母副驱动工作台的直线进给运动，丝杆与电机直接相连，丝杆导程为10mm，步进电机每转400步，工作台的最高进给速度为2.4m/min，求：
1）系统的脉冲当量δ。
2）最高速进给时的进给脉冲频率。
4．图示为某数控工作台X方向的传动系统简图，已知电机为五相混合式步进电动机，转子的齿数zr=100，采用五相十拍的工作方式，丝杠导程P=6mm，齿轮的齿数Z1=25，Z2=30，请求步进电动机的步距角θS和该工作台X方向的脉冲当量δX
5.AB是第一象限要插补的圆弧，圆弧的圆心在坐标原点O（0,0），圆弧的起点坐标为A（4,0），终点坐标为B（0,4），若脉冲当量为1，用逐点比较法对该段圆弧进行逆圆插补。
请完成下列问题：
（1）求需要的插补循环总数；
（2）按下面给定表格形式表述完成插补计算过程，同时把刀具运动位置各点的坐标值求出列入；
（3）画出刀具运动的轨迹。
插补循环
偏差差别
进给方向
偏差计算
刀具运动位置入坐标值
终点判别
1
2
3
4
5
6
7
8
五、编程题：
1.编写车削加工程序，加工ABCDEFG部位的外轮廓，直径设定。
加工尺寸如图，其它参数合理自定。
各程序段要求注释。
2.用有关的循环加工指令（或简单指令）编程加工如图所示零件的孔系，程序原点选与机床原点重合，所有孔均为
的钻削加工。
3.用刀具半径补偿的方法编写外轮廓铣削加工程序，工件形状如图所示，工件厚度5mm。
刀具路线等其它参数、坐标系合理自定。
要求考虑刀具半径补偿。
4．图示为要在数控车床上加工的零件轮廓，零件毛坯已经粗加工，现要求只需一次精加工成形。
试按照教材中所学的代码格式编写其加工程序。
要求：
（1）工件坐标系原点设在球心O点。
试计算基点A的坐标，并以绝对坐标方式编写加工程序。
（2）编程加工时不考虑刀具副后面与被切形状的干涉问题，同时要求加工时开冷却液，X向为直径编程。
（3）刀尖位置为程序的起刀点和退刀点，且要求在车完表面后按先X轴后Z轴顺序退刀。
（4）进给速度50mm/min，主轴转速600r/min。
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