中南大学数控技术现代远程教育课程考试复习题及参考答案.docx
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中南大学数控技术现代远程教育课程考试复习题及参考答案
中南大学现代远程教育课程考试复习题及参考答案
数控技术
一、填空题：
1.数控机床是用数字化代码来控制的相对运动，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的过程。
3.对刀操作就是确定和之间关系的操作。
4.直流伺服电动机的控制特性是指其速度随化的特性，而其机械特性是指其速度随
变化的特性。
5.刀具在机床上的位置是由的位置来表示的。
6.JB3051-82规定，数控机床坐标轴和方向是基于____固定，__移动。
7.数控机床上采用的导轨主要有、、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＝。
在插补过程中，每进给一步，计数器JE减1,当JE＝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和两大效应。
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。
10.数控机床一般由控制介质、、测量装置和机械本体五个部分组成。
11.CNC系统软件必须完成和两大任务。
12.步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即和
13.刀具在机床上的位置是由的位置来表示的。
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，解决的办法是和相结合。
15.数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的和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：
。
17.对于第四象限逆圆弧来说，当F≥0时其进给方向为，偏差计算公式为。
18.数控机床的脉冲当量是指。
19.数控技术是指用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：
和
结构两大类。
21.改变，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、和。
二、判断题：
1.当点位直线控制数控机床的移动部件移动时，可以按任意斜率的直线进行切削加工。
2.步进电机的步距角越大，控制精度越高。
3.从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看，采用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。
4.脉冲编码器机可以转角，也可以测转速
5.数控机床的加工是用数控程序来控制的，因此数控机床就是软件数控。
6.采用细分电路可以提高开环步进式伺服驱动系统的精度。
7.点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。
8.顺时针圆弧插补（G02）和逆时针圆弧插补（G03）的判别方向是：
沿着不在圆弧平面内的坐标轴正方向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。
9.编制数控加工程序时一般以机床坐标系作为编程的坐标系。
10.数控机床适用于单品种，大批量的生产。
11.只有采用CNC技术的机床才叫数控机床。
12.圆弧插补中，对于整圆，其起点和终点重合，用R编程无法定义，所以只能用圆心坐标编程。
13.插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。
14.CNC系统中，由硬件完成的功能原则上不可以由软件完成。
15.编制数控加工程序时一般以机床坐标系作为编程的坐标系。
16.不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。
17.与普通车床相比，数控车床传动链短、床头箱结构要复杂些。
三、单项选择题：
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、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、
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、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（）。
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（）。
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.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（）。
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．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（）
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.A步进电机的转速是否通过改变电机的（）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（）。
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（）。
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.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.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（）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？
（）
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
四、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？
2．数控机床对进给伺服系统的要求有哪些?
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？
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。
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？
6．数控机床一般由哪几个部分组成？
各部分起什么作用？
五、计算题：
1.欲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。
六、插补题：
1．试推导出逐点比较法插补第二象限逆圆时的偏差函数递推公式，并画出插补程序流程图。
七、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。
各程序段要求注释。
参考答案
一、填空题：
1.刀具与工件
2.数据点的密化（或数据密化）
3.工件坐标系机床坐标系
4.电压负载转矩
5.刀位点
6.工件刀具
7.静压导轨、滚动导轨、塑料导轨
8.130
9.放大平均10mm
10.数控装置、伺服系统
11.管理、控制
12.丢步、越步
13.刀位点
14.循环轮流中断优先
15.位置、速度
16.A－AB－B－BC－C－CA－A（或者A－AC－C－CB－B－BA－A）
17.+yF=F-2y+1
18.每个脉冲信号使数控机床移动部件产生的位移量。
19.数字化信号（或数字化代码）
20.多微处理机单微处理机
21.刀具半径补偿值的大小
22.开环数控机床半闭环数控机床闭环数控机床。
二、判断题:
1.×2.×3.×4.√5.×6.√7.×8.√9.×10.×
11.×12.×13.×14.×15.×16.×17.×
三、单项选择题:
1.A2.A3.A4.C5.B6.A7.C8.A9.B10.A11.A12.D13.C14.C15.A
16.A17.A18.B19.D
四、简答题:
1.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。
2.一般来说，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杆等中间环节，
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.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.A、B、D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.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。
五、计算题:
1.由于待插补直线的起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（5，6），采用总步数终点判别方法，总步数
。
从坐标原点开始插补，故此时偏差
，加工过程的运算节拍如下表所示：
序号
工作节拍
第1拍：
偏差判别
第2拍：
坐标进给
第3拍：
新偏差计算
第4拍：
终点判别
1
+X
2
+Y
3
+Y
4
+X
5
+Y
6
+X
7
+Y
8
+X
9
+Y
10
+X
11
+Y
插补轨迹如下图所示：
2.总步数为4＋3＝7步
JVX（Xe）
JRX
X溢出
JVY（Ye）
JRY
Y溢出
终点计数器
100
000
011
000
000
100
100
011
011
001
100
000
1
011
110
010
100
100
011
001
1
011
100
000
1
011
100
100
100
100
011
111
101
100
000
1
011
010
1
110
100
100
011
101
111
100
000
1
011
000
1
000
插补轨迹图：
3.步进电机每转400步，即步距角为：
（1）系统的脉冲当量为：
（2）设工作台最高进给速度V时步进电机的转速为n转每分钟，对应的进给脉冲频率为f.则:
由以上两式得：
六、插补题:
如图，第二象限逆圆弧，起点为A（x0，y0），终点为B（xe，ye），圆心再原点，半径为R，
进给方向为－x或－y方向。
取偏差函数
瞬时加工点P（xi，yj）对应的偏差函数值为
（1）当Fi，j>0时，
，点P（xi，yj）在圆弧以外，应向－y方向进给一步。
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