数控技术复习题河南科技大学.docx
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数控技术复习题河南科技大学
名词解释：
数字控制:
（NumericalControl）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。
数控机床:
（NumericalControlMachineTools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。
加工中心（MC）：
带有刀库和自动换刀装置的数控机床。
CNC：
计算机数控系统（ComputerNumericalControlCNC）以计算机为控制核心的数字控制系统。
DNC：
直接数字控制系统是用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统。
FMC：
柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。
FMS：
柔性制造系统由加工、物流、信息流组成的系统。
CIMS：
计算机集成制造系统是生产设备的集成、以信息为特征的技术集成和功能集成。
插补：
是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点的方法。
伺服系统：
由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
开环进给伺服系统：
不需要对实际位移和速度进行测量，不需要将所测得的实际位移和速度反馈到系统的输入端与输入的指令位置和速度进行比较的系统。
闭环进给伺服系统：
将检测元件装在执行部件上，直接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统。
半闭环进给伺服系统：
将检测元件安装在进给伺服系统传动链中的某一个环节上，间接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统。
PWM：
晶体管脉冲调宽调速系统，是通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压，达到电机调速的目的。
第一章
1-1数控技术的组成?
答：
数控技术由机床本体、数控系统、外围技术组成。
机床本体包括：
主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、-支承件（立柱、床身等）、-特殊装置（刀具自动交换系统、工件自动交换系统）、辅助装置（如排屑装置等）；数控系统由输入输出装置、CNC装置、伺服驱动、检测装置等；外围技术包括工具技术、编程技术。
1-2.为什么数控系统的联动轴数越多，则控制越复杂？
答：
联动轴数要求的插补计算越多、指令输出也越多、位置控制要求的动作越复杂等。
1-3.数控机床与普通机床相比较，在哪些方面是基本相同的，最根本的不同是什么?
答：
表面形成方法相同；实现自动化控制的原理和方法不同。
普通机床是人工过程，数控机床是自动化过程。
1-4.数控机床由哪几个部分组成?
答：
编程及程序载体、输入装置、CNC装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置、机床的机械部件。
1-5.CNC装置对输入的加工程序进行运算处理的核心部分有哪三步?
答：
逼近处理、插补运算、指令输出。
1-6.什么是点位控制系统？
答：
仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。
1-7开环、闭环和半闭环系统，它们在结构形式、精度、成本和影响系统稳定因素方面，各有何特点？
结构形式
精度
成本
开环系统
简单
低
低
半闭环系统
较复杂
较高
较高
闭环系统
复杂
高
高
1-8数控技术的发展趋势？
答：
发展趋势为：
运行高速化、加工高精化、功能复合化、控制智能化、驱动并联化、交互网络化
第二章
2-1数控机床最适用于哪些类型零件的加工？
答：
复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量。
2-2数控机床坐标系各进给轴运动的正方向总是假定为怎样的方向?
答：
假设工件不动，刀具远离工件的方向为正。
2-3数控程序段的一般格式及各字的含义？
字地址程序段的一般格式为：
N_G_X_Y_Z_…F_S_T_M_；
其中N——程序段号字；
G——准备功能字；
X、Y、Z——坐标功能字；
F——进给功能字；
S——主轴转速功能字；
T——刀具功能字；
M——辅助功能字。
2-4说出工件坐标系设定的常用G指令？
什么是工件零点偏置？
答：
用G54-G59指令设定工件坐标系，操作者在实际加工前，测量工件原点与机床原点之间的偏置值，并在数控系统中预先设定，这个值叫做“工件零点偏置”。
2-6数控工序安排时应遵循什么原则？
（1）先进行内形内腔加工，后进行外形加工工序；
（2）有相同的定位、夹紧方式最好一起进行，以减少重复定位；
（3）用同一把刀具加工的工序最好一起进行，节省换刀时间；
（4）同一次装夹中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。
2-7数控夹具与传统夹具的差别？
答：
数控机床的夹具与传统夹具结构的差别在于：
数控夹具不需要导向和对刀功能，夹具结构比较简单。
2-8如何选择铣刀？
答：
大平面：
面铣刀；
加工凹槽、小台阶面及平面轮廓：
立铣刀
加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等：
模具铣刀
加工封闭的键槽：
键槽铣刀
加工变斜角零件：
鼓形铣刀
特殊形状：
成形铣刀
根据不同的加工材料和加工精度要求，应选择不同参数的铣刀进行加工。
2-9什么是对刀点？
如何选择对刀点？
答：
对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，以提高零件的加工精度，如以孔为定位基准的零件，应以孔中心作为对刀点；
便于对刀、观察和检测；
简化坐标值的计算；
精度高、粗糙度低的表面。
2-10如何选择加工路线？
答：
保证零件的加工精度和表面粗糙度要求；
简化数值计算，减少程编工作量；
缩短加工路线，减少刀具空行程时间，提高加工效率。
第三章
3-7编制轴类零件的车削加工程序。
加工内容包括粗精车端面、倒角、外圆、锥度、圆角、退刀槽和螺纹加工等。
其左端25mm为夹紧用，可先在普通车床上完成车削。
该零件采用棒料毛坯，由于加工余量大，在外圆精车前采用粗车循环指令去除大部分毛坯余量，留有单边0.2mm余量.选用第一参考点为换刀点使用刀具为：
外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀和螺纹车刀。
数控车削程序如下：
O0006；
N10G92X200.0Z350.0；设置工件坐标系；
N15G28U0W0；返回参考点；
N20S1000T0101M03M08；主轴正转，调用01号粗车刀；
N25G00X87.0Z290.1；快速走到粗车右端面起点（87.0，290.1）；
N30G95G01X-1.6W0F0.3；粗车右端面，车削进给速度0.3mm/r；
N35G00X105.0Z300.0；快速走到外圆粗车循环起点；
N40G71U1.0R1.0；粗车循环，每次车削深度1.0mm，每次退刀1.0mm；
N45G71P50Q100U0.4W0.2F0.3S800；留粗车余量X向0.4mm，Z向0.2mm；
N50G00X87.0F0.15；快速走到车削起点，精车进给0.15mm/r；
N55G42G01X48.0Z290.0；刀具右偏；
N60W-60.0；精车Φ48的外圆；
N65X50.0；精车台阶端面；
N70X60Z160.0；精车锥面；
N75X65.0；精车台阶端面；
N80W-80.0；精车Φ65的外圆；
N85G02X75.0W-5.0R5.0；精车R5内圆；
N90X85.0；精车端面；
N95Z25；精车Φ85的外圆；
N100G40.0；取消刀补；
N105G28U0W0；返回参考点；
N110G50S1500；限制主轴最高转速为1500r/min，G50指令可做钳位用；
N115G96S20T0202；指定恒定切削速度，调用02号精车刀，02号刀补；
N120G70P50Q100；粗车后精车；
N125G00X87.0Z290.0；回退到精车端面快速运动起始点；
N130X50.0；快速走到精车端面的工进点；
N135G01X-2.0；精车右端面；
N140G28U0W0；返回到参考点；
N145T0303；调用03号切槽刀，03号刀补；
N150G00X51.0Z230.0；刀具快速运动到切槽起点；
N160G01X45.0F0.15；切槽；
N165G00X60.0；切槽刀退出；
N170G28U0W0；返回参考点；
N175G97S1500T0404；取消恒定切削速度，指定主轴转速，调用04号螺纹车刀；
N180G01X50.0Z293.0；快速运动到螺纹车削起始点；
N185G76P31260Q0.1R0.1；复合螺纹加工循环；
N190G76X45.8W-63.5P1.73Q0.85F2.0；复合螺纹加工循环；
N195G28U0W0M05M09；主轴停，关闭冷却液；
N200M30；程序结束。
3-8如图所示工件，进行周边精铣加工，且加工程序启动时刀具在参考点位置，参考点位置如图所示，选择Φ30的立铣刀，并以零件的中心孔作为定位孔，加工时的走刀路线如图。
加工程序如下：
O0012；
N0010G92X450.0Y250.0Z300.0；
N0020G00G90X175.0Y120.0；
N0030Z-5.0M3；
N0040G01G42H10X150.0F80；
N0050X70.0；
N0060G02X30.0R25.0；
N0070G01Y140.0；
N0080G03X-30.0R30.0；
N0090G01Y120.0；
N0100G02X-80.0R25.0；
N0110G01X-150.0；
N0120Y0；
N0130X80.0；
N0140X150.0Y40.0；
N0150Y125.0；
N0160G00G40X175.0Y120.0M05；
M0170G91G28X0Y0Z0；
N0180M30；
3-9编制简单回转零件的车削加工程序，包括粗精车端面、外圆、倒角、倒圆。
零件加工的单边余量为2mm，其左端25mm为夹紧用，可先在普通车床上完成夹紧面的车削。
该零件粗、精车刀分别为T01和T02。
选用第二参考点为换刀点。
数控车削程序如下：
O0005；程序号O0005；
N10G50X100.0Z70.0；设置工件坐标系，有的系统可写成G92X100.0Z70.0；
N15G30U0W0；返回第二参考点，也可以写成G30X（U-）Z（W-）；的形式；
N20S1000T0101M08；选定主轴速度，调用01号粗车刀，01号长度补偿，打开冷却液；
N25G96S60M03；指定恒定切削速度为60m/min，主轴顺时针旋转；
N30G00X56.0Z0.1；快速走到粗车外圆起点（56.0,0.1）；
N35G95G01X-1.6F0.3；粗车右端面，车削进给速度0.3mm/r；
N40G00Z10.0；刀具沿Z方向回退到点（-1.6,10）
N45X48.0；快速移动到点（48.0,10）；
N50Z0.1；走到倒角粗车起点（48.0,0.1）；
N55G01X50.2Z-1；粗车倒角，车倒角也可以用插入倒角指令：
G01Z（W）-C-；
N60Z-57.0；粗车小端外圆面也可以用车圆角指令；
N65G02X56.0Z-59.9R2.9；粗车削台阶内圆角、也可以用插入圆角指令：
G01Z（W）-R-；
N70G01X88.0；粗车削台阶端面；
N71X90.2Z-61；粗车倒角；
N75G01Z-85.0；粗车削台阶外圆面；
N80G30U0W0；返回第二参考点；
N85T0202；调用02号精车刀，02号刀补；
N90G00X-3.0Z1.0；快速走到点（-3.0,1.0）；
N95G42G01X-1.6Z0F0.15；走到精车起点（-1.6,0），刀尖半径右补偿；
N100X48.0；精车端面；
N105X50.0Z-1.0；精车倒角；
N110Z-57.0；精车小端外圆面；
N115G02X56.0Z-60.0R3.0；精车削台阶内圆角；
N120G01X88.0；精车削台阶端面；
N121X90.0Z-61；精车倒角；
N125G01Z-85.0；精车削台阶外圆面；
N130G30U0W0；返回第二参考点换刀；
N135T0200M05M09；取消刀补，主轴停，关闭冷却液；
N140M30；程序结束；
3-11如图所示工件，加工外轮廓。
立铣刀直径Φ20mm，程序如下：
O0001；程序代号；
N01G00G90X120.0Y60Z50；绝对值输入，快速进给到X120Y60Z50；
N02X100Y40M13S500；快速进给到X100Y40切削液开，主轴正转，转速500r/min；
N03Z-11；快速向下进给到Z-11；
N04G01G41X70Y10H012F100；直线插补到X70Y10，刀具半径左补偿H012=10mm，进给速度100mm/s；
N05Y-10；直线插补到X70Y-10
N06G02X40Y-40R30；顺圆插补到X40Y-40，半径为30mm；
N07G01X-70；直线插补到X-70Y-40；
N08Y40；直线插补到X-70Y40；
N09X40；直线插补到X40Y40；
N10G03X70Y10R30；逆圆插补到X70Y10，半径为30mm；
N11G01X85；直线插补到X85Y10；
N⑩G00G40X100Y40；快速进给到X100Y40，取消刀具半径补偿；
N13X120Y60Z50；快速进给到X120Y60Z50；
N14M30；程序结束，系统复位；
3-14试编写如图所示零件的精加工程序。
要求写出走刀路线和基点坐标值。
主轴转速S=500（r/min），F=160（mm/min）。
（20分）
加工路线：
A快进至B—C—D—E—F—G—H—B—快速返回起刀A
起刀点：
A（0，0）
基点坐标：
B（40，20），C（40，60），D（70，90），E（110，90），F（120，80），G（120，40），H（100，20）。
加工程序（参考）：
O2007
N010G92X0Y0；//设定工件坐标系
N020G00G41D01X40Y20S500M03M08；//B
N030G01X40Y60F160.0；//C
N040G03X70Z90I0J30；//D
N050G01X110Y90；//E
N060G02X120Y80I0J-10；//F
N070G01X120Y40；//G
N080X100Y20；//H
N090X40Y20；//B
N100G00G40X0Y0M05M09M02；//A
第四章
4-1CNC装置软件结构模式有哪几种？
答：
有前后台型、中断型、基于RTOS。
4-2CNC装置硬件由哪几个模块组成?
各模块的作用分别是什么?
答：
计算机主板和系统总线、显示、输入输出、存储、设备辅助控制接口、位置控制、功能接口。
4-3根据CNC装置硬件所含有的CPU多少来分，可分为哪两大类系统?
答：
单机系统、多机系统。
4-4在中断型软件结构中，位置控制、键盘输入、插补运算、通信这4个中断服务程序，哪一个安排为最高级别优先级？
优先级安排的原则是什么?
答：
位置控制级别最高。
优先级安排的原则：
1.控制指令高于管理指令2.译码、刀补、速度预处理、插补、位控的优先级由低到高。
4-5CNC装置软件从功能特征来看分为哪两大类？
CNC装置的软件特点是什么？
答：
从功能特征来看分为：
控制系统和管理系统。
CNC装置的软件特点是：
1）多任务与并行处理技术——资源分时共享、并发处理和流水处理；2）实时性与优先抢占调度机制。
第五章
5-1.B刀补和C刀补在连接线段、处理方法过渡形式上有何区别？
答：
B刀补：
是圆弧过渡，读一条指令执行一条。
拐角的插补需人工考虑；C刀补：
是直线过渡，预读两条指令进行处理。
拐角的插补系统自动进行。
5-2插补方法有哪两大类?
答：
插补方法有脉冲增量插补、数字增量插补。
5-3刀具半径补偿执行过程有哪三步?
C刀补中，转接过渡形式有几种?
答：
刀具半径补偿执行过程分建立过程、执行过程、取消过程三个步骤。
C刀补中，转接过渡形式主要分为插入型、缩短型、伸长型三种。
5-4刀具半径补偿的意义何在？
答：
刀具半径补偿的意义为：
1）同一程序实现粗、精加工；2）减少编程人员的坐标计算；3）使用不同的刀具时不用再编程；4）同一程序实现凹凸模加工。
5-6设加工第一象限直线OA，起点为坐标原点O（0，0），终点为A（6,4），试用逐点比较法对其进行插补，并画出插补轨迹。
插补从直线的起点开始，故F0，0=0；终点判别寄存器E存入X和Y两个坐标方向的总步数，即E＝6＋4=10，每进给一步减1，E=0时停止插补。
插补运算过程如表5-1所示，插补轨迹如图所示。
表5-1逐点比较法第一象限直线插补运算举例
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
终点判断
起点
F0，0=0
E=10
1
F0，0=0
＋X
F1，0=F0，0－ye=0－4=－4
E=10－1=9
2
F1，0＜0
＋Y
F1，1=F1，0＋xe=－4＋6=2
E=9－1=8
3
F1，1＞0
＋X
F2，1=F1，1－ye=2－4=－2
E=8－1=7
4
F2，1＜0
＋Y
F2，2=F2，1＋xe=－2＋6=4
E=7－1=6
5
F2，2＞0
＋X
F3，2=F2，2－ye=4－4=0
E=6－1=5
6
F3，2=0
＋X
F4，2=F3，2－ye=0－4=－4
E=5－1=4
7
F4，2＜0
＋Y
F4，3=F4，2＋xe=－4＋6=2
E=4－1=3
8
F4，3＞0
＋X
F5，3=F4，3－ye=2－4=－2
E=3－1=2
9
F5，3＜0
＋Y
F5，4=F5，3＋xe=－2＋6=4
E=2－1=1
10
F5，4＞0
＋X
F6，4=F5，4－ye=4－4=0
E=1－1=0
5-7设加工第一象限逆圆弧AB，起点A（6,0），终点B（0,6）。
试用逐点比较法对其进行插补并画出插补轨迹图。
插补从圆弧的起点开始，故F0，0=0；终点判别寄存器E存入X和Y两个坐标方向的总步数，即E＝6＋6=12，每进给一步减1，E=0时停止插补。
应用第一象限逆圆弧插补计算公式，其插补运算过程如表5-2所示，插补轨迹如图5-9所示。
表5-2逐点比较法第一象限逆圆弧插补运算举例
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判断
起点
F0，0=0
x0=6 y0=0
E=12
1
F0，0=0
－X
F1，0=F0，0－2x0＋1=0－12＋1=－11
x1=6－1=5 y1=0
E=12－1=11
2
F1，0＜0
＋Y
F1，1=F1，0＋2y1＋1=－11＋0＋1=－10
x2=5 y2=0＋1=1
E=11－1=10
3
F1，1＜0
＋Y
F1，2=F1，1＋2y2＋1=－10＋2＋1=－7
x3=5 y3=1＋1=2
E=10－1=9
4
F1，2＜0
＋Y
F1，3=F1，2＋2y3＋1=－7＋4＋1=－2
x4=5 y4=2＋1=3
E=9－1=8
5
F1，3＜0
＋Y
F1，4=F1，3＋2y4＋1=－2＋6＋1=5
x5=5 y5=3＋1=4
E=8－1=7
6
F1，4＞0
－X
F2，4=F1，4－2x5＋1=5－10＋1=－4
x6=5－1=4 y6=4
E=7－1=6
7
F2，4＜0
＋Y
F2，5=F2，4＋2y6＋1=－4＋8＋1=5
x7=4 y7=4＋1=5
E=6－1=5
8
F2，5＞0
－X
F3，5=F2，5－2x7＋1=5－8＋1=－2
x8=4－1=3 y8=5
E=5－1=4
9
F3，5＜0
＋Y
F3，6=F3，5＋2y8＋1=－2＋10＋1=9
x9=3 y9=5＋1=6
E=4－1=3
10
F3，6＞0
－X
F4，6=F3，6－2x9＋1=9－6＋1=4
x10=3－1=2 y10=6
E=3－1=2
11
F4，6＞0
－X
F5，6=F4，6－2x10＋1=4－4＋1=1
x11=2－1=1 y11=6
E=2－1=1
12
F5，6＞0
－X
F6，6=F5，6－2x11＋1=1－2＋1=0
x12=1－1=0 y12=6
E=1－1=0
6-2感应同步器在以鉴相或鉴幅方式工作时，滑尺两绕组的激磁电压的特点如何?
答：
在鉴相型系统中，激磁电压是频率、幅值相同，相位差为π/2的交变电压。
在鉴幅型系统中，激磁电压是频率、相位相同，幅值不同的交变电压。
6-3脉冲编码器的输出有几相？
说明它们各有何作用？
答：
脉冲编码器的输出有A、A、B、B、Z、Z，其中A、B、Z是取反信号。
A、B两相的作用：
根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；根据脉冲的频率可得被测轴的转速；根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向；后续电路可利用A、B两相的90°相位差进行细分处理（四倍频电路实现）。
Z相的作用：
被测轴的周向定位基准信号；被测轴的旋转圈数计数信号。
A、B、Z的作用：
后续电路可利用A、A两相实现差分输入，以消除远距离传输的共模干扰。
6-4莫尔条纹的作用是什么？
若已知光栅栅距d=0.02mm，莫尔条纹的宽度w=6mm，则莫尔条纹的放大倍数是多少？
答：
莫尔条纹具有如下作用：
1）起放大作用。
放大比k为：
2）实现平均误差作用。
莫尔条纹是由大量光栅线纹干涉共同形成的，使得栅距之间的相邻误差被平均化了，消除了由光栅线纹的制造误差导致的栅距不均匀而造成的测量误差。
3）莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例
d=0.02mm，w=6mm，则莫尔条纹的放大倍数是300
第七章
7-1进给伺服系统的作用是什么？
进给伺服系统的技术要求有哪些?
答：
进给伺服系统是数控系统的主要部分，它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确地控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。
进给伺服系统的技术要求：
调速范围要宽且要有良好的稳定性（在调速范围内）；位移精度高；稳定性好；动态响应快；还要求反向死区小，能频繁启、停和正反运动。
7-2进给伺服系统由哪几部分组成?
各部分功能是什么?
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