郑州轻工业学院数控历年考题.docx
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郑州轻工业学院数控历年考题
07B
一、填空题（每空1分，共10分）：
1.数控技术是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
2.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：
单微处理器和多微处理器结构两大类。
3.四极绕组式旋转变压器有两种工作方式，即鉴相和鉴幅。
4.在确定编程坐标系时，一律假定刀具是运动的，工件是静止的。
机床某一轴运动的正方向是使刀具远离工件的方向。
装置软件结构的特点是多任务并行处理和多重实时中断。
二、单项选择题（每小题2分，共14分）：
1．数控机床最适合加工的零件。
（C）
A．生产批量大B．必须用特定的工艺装备协调加工
C．形状复杂，用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓，且加工精度要求高
D．装夹困难或完全靠找正来保证加工精度
2．感应同步器滑尺上的正弦绕组和余弦绕组相距（C）。
A、1个节距B、1/2个节距C、1/4个节距D、2个节距
3．“CIMS”的中文含义是（B）。
A、柔性制造系统B、计算机集成制造系统
C、计算机辅助制造系统D、自动化工厂
4．若光栅栅距d=，光栅指示光栅与标尺光栅夹角θ=，
则可得莫尔条纹宽度W=（B）。
A、B、1mmC、10mmD、100mm
5．数控机床上加工零件时，刀具相对于零件运动的起始点，称为：
（A）
A、对刀点B、换刀点C、机械原点D、起点
6．下面哪种方法不属于并行处理技术（D）
A、资源重复B、时间重叠C、资源共享D、中断执行
7.刀尖半径左补偿方向的规定是（D）
A.沿刀具运动方向看，工件位于刀具左侧
B.沿工件运动方向看，工件位于刀具左侧
C.沿工件运动方向看，刀具位于工件轮廓左侧
D.沿刀具运动方向看，刀具位于工件轮廓左侧
三、简答题（每小题5分，共20分）
1.分别说明什么是开环伺服进给系统、半闭环伺服进给系统和闭环伺服系统
2.数控机床对机械结构的要求
3.举出三种刀具编码的方式
4.简述图示静压导轨的工作原理
五、作图题（8分）
作出图示数控机床编程坐标系坐标轴的方向。
六、结构分析（8分）
分析图示滚珠丝杠螺母副预紧机构的工作原理。
（1、2圆螺母，3、5螺母，4丝杠，6螺母座）
七、计算题（第一小题12分，第二小题12分，共24分）
1.有一采用四相八拍驱动方式的步进电机，其转子有90个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，丝杠的导程为，齿轮的传动比i＝z1/z2＝1/5。
求：
（1）步进电机的步距角；（4分）
（2）工作台的脉冲当量；（4分）
（3）测得运行频率为1200Hz时，其转速为多少（4分）
2.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，并绘出其轨迹。
（10分）
八、编程题（16分）
拟在数控车床上加工图示零件（加工面为：
外圆Ф40和Ф20、球面SR10、锥面CD，坐标值单位用mm）。
1.选定编程坐标系的坐标原点，标出X轴、Z轴的坐标方向；（4分）
2.计算基点A、B、C、D、E的坐标；（6分）
3.按标准规定格式和代码编制数控加工程序。
进给量为r，主轴转速为600。
（6分）
07A
一、填空题（每空1分，共10分）
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。
系统软件必须完成管理和控制两大任务。
3.在单CPU的CNC系统中，主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行。
4.CNC系统控制软件中两个最突出的特征是：
多任务并行处理和多重实时中断
5．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。
6．旋转变压器是一种常用的角位移检测元件。
11．如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节距应该为4mm才能保证检测精度。
7.光栅是利用光学原理进行工作的位置反馈检测元件。
若光栅栅距
=，要想将莫尔条文相对栅距放大500倍，则应将光栅的傾角调成_____角度。
8.在选用数控机床传动零件时，应充分考虑注意减小，提高，消除
9机床导轨主要用来支承和引导运动部件沿一定的轨迹运动。
二、判断题（每题1分，共10分）
（×）1.半闭环控制数控机床的检测装置可以直接检测工作台的位移量。
（√）2.伺服系统跟随误差越小，响应速度越快。
（√）3.采用细分电路可以提高开环步进式伺服驱动系统的精度。
（×）4.在共享总线结构中，某一时刻可以由多个CPU占有总线。
（×）5.脉冲当量决定了伺服系统的位移精度，因此脉冲当量越大，位移精度越高。
（×）6.对控制介质上的程序进行译码的装置是伺服系统。
（√）7滚珠丝杠螺母副具有可逆性，不能自锁，即能将直线运动转换为旋转运动，或将旋转运动转换为直线运动。
8进给运动是数控系统的直接控制对象。
9交流伺服电动机变频调速的关键是只要获得调频的交流电源
10提高脉冲编码器测量精度的措施是增加码道数。
三、简答题（每题4分，共12分）
1何谓刀具半径补偿
2、简述数控机床静压导轨的特点
3、什么叫步进电机的矩频特性
答：
在步进电机正常运转时，若输入脉冲的频率逐渐增加，则电机所能带动的负载转矩将逐渐下降。
图6-6中所示曲线，称为步进电机的矩频特性。
（步进电机起动后，当控制脉冲频率连续上升而维持不失步的最高频率，称为运行频率。
通常给出的也是空载情况下的运行频率。
当电机带动一定的负载运行时，运行频率与负载转矩大小有关，两者的关系称为运行矩频特性，在技术数据中通常也是用表格或曲线形式表示。
提高运行频率对于提高生产率和系统的快速性具有很大的实际意义。
由于运行频率比起动频率要高得多，所以使用时常通过自动升、降频控制线路先在低频（不大于起动频率）下使电机起动，然后逐渐升频到工作频率使电机处于连续运行，升频时间一般不大于1秒。
PPS是每秒脉冲数，PPS300而120是指脉冲频率300HZ式力矩120ncm）
四、计算题
已知步进电机转子有80个齿，采用三相六拍驱动方式，经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动最大速度为6mm/s。
减速器的传动比3:
5。
求：
（1）步进电机的步距角
=
（2）工作点的脉冲当量
（3）步进电机的最高工作频率
解：
（1）
（2）
丝杠导程×步距角/360°
=5×°/360°=（mm/脉冲）
（3）
五、作图题
试用逐点比较法插补第二象限OA,其起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（-2，4），写出插补运算过程，并画出插补轨迹。
10A
一、填空题（每空1分，共12分）
1．多微处理器CNC数控装置各模块之间的互连和通信主要采用共享总线和共享储存器两种结构。
2．数控机床的导轨按照其接触面的摩擦性质不同可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三大类。
3．增量式脉冲编码盘输出的A、B两相信号，其相位差为
，它的作用是判别旋向
4．加工整圆数控程序段
（1）N10G90G02I-30J0F100；与
（2）N10G90R-30F100；哪个编程格式正确。
1
5．伺服控制系统是指以机械位移和速度作为控制对象的自动控制系统。
6.光栅利用莫尔条纹的作用，使得它能测相应栅距移动的个数。
7.数控机床的主传动系统主要包括主轴电机、主传动变速装置和主轴部件等。
二、判断题（每题2分，共14分。
对者打√，错者打×）
（×）1．对一个设计合理，制造良好的带位置闭环控制系统的数控机床，可达到的精度由机床机械结构的精度决定。
（×）2.数控机床的进给路线就是刀具的刀尖或刀具中心相对机床的运动轨迹和方向。
（√）3.滚珠丝杠副消除轴向间隙的目的主要是提高反向传动精度和轴向刚度。
（×）4.矩形导轨的优点是制造调整容易、承载能力大、能自动补偿运动间隙。
（×）5.数控程序的模态指令是指该指令仅只在当前行有效。
（√）6.主轴交流电机的变频调速在低速时为恒转矩变功率调速；高速时为恒功率变转矩调速。
（√）7.数控装置是通过驱动装置间接将控制信号传递给步进电机的。
三、简答题（每小题4分，共16分）
1．数控机床对进给传动系统的要求
2.何谓刀具半径自动补偿
3．交流电动机的调速方法有哪几种其中哪种是理想的调速方法
4．用旋转变压器作为检测元件，如图1，当励磁绕组用两个相位差
的电压供电时，此时转子的感应电动势
为多少
图1旋转变压器
四、计算题（第一题5分，第二题12分，共17分）
1.已知光栅栅距为,两块光栅之间的夹角为°，求莫尔条纹宽度。
2.图2所示开环伺服进给系统中齿轮齿数
=24，
=50，丝杠螺距P=10mm，步进电动机为三相六拍工作状态，其步距角θ=°。
如果步进电动机的启动频率是1000HZ，此频率下的启动力矩是·m。
求
（1）工作台的脉冲当量
（2）工作台的移动速度
（3）步进电机角速度
（4）工作台的最大负载
图2数控开环伺服进给系统
得分
五、插补题（12分）
若加工第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（7，4），取被积函数寄存器分别为
、
，余数寄存器分别为
、
。
设累加器为3位，试按数据积分法（DDA法）进行插补计算，并绘出插补轨迹图。
六、结构分析题（第1题5分，第2题8分，共13分）
1.试分析图3滚柱导轨的结构特点、工作性能及应用场合。
图3滚柱导轨
2．采用齿差式消除滚珠丝杠螺母副间隙，根据图4分析：
（1）齿差式预紧滚珠丝杠螺母副的原理；
（2）若
，丝杠导程10mm,当轴向间隙为时,如何预紧
七、编程题（每题8分，共16分）
1．加工图5中相同直径的3个孔。
要求：
（1）用钻削固定循环编写程序；
（2）使用刀具长度补偿，补偿号H01；
（3）起刀点x＝0、y＝0、z＝250（注意坐标原点位置）；
（4）初始平面在z＝150mm处，参考平面和钻孔结束点如图所示，其它参数合理自定。
图5.加工零件
2．拟在数控车床上加工图6所示零件，请用标准规定的字地址格式和标准代码编制其数控加工程序。
（加工面为：
倒角2×45°、外圆Ф40和Ф50、圆弧R30；切削加工时进给量为r，主轴转速为1000r/min，坐标值单位用mm）
（1）以工件右端面为坐标原点，标出X轴、Z轴的坐标方向；
（2）按标准规定格式和代码编制该零件的精加工程序。
图6.加工零件
一、填空题（每空1分，共10分）
1．数控机床的导轨按照其接触面的摩擦性质不同可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨三大类。
2．CNC系统软件的典型结构模式有前后台型和中断型。
3．数控机床适合加工形状结构复杂且小批量的零件。
4．光栅依不同的制造方法有透射光栅和反射光栅两种。
数控机床常用透射光栅作位置传感器。
5．FMS的含义是柔性制造系统。
6．在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。
7．增量式脉冲编码盘输出的A、B两相，其相位差为90o，它的作用是判别旋向。
8．加工整圆数控程序段
（1）N10G90G02I-30F100；与
（2）N10G90R-30F100；哪个编程格式正确。
1
15．对一个设计合理，制造良好的带位置闭环控制系统的数控机床，可达到的精度由（）决定。
A．机床机械结构的精度B．检测元件的精度
C．计算机的运算速度D．驱动装置的精度
9.加强筋（肋）的主要用途是（）。
A．加强刚度； B．降低刚度； C．增加重量；D．结构合理
11．滚珠丝杠副的基本导程L0减少，可以（A）。
A．增大脉冲当量B．提高承载能力C．提高传动效率D．提高使用寿命
14．数控机床伺服系统是以机械位移为直接控制目标的自动控制系统。
5、加工中心的主要特征，是机床上具有＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿组成的自动换刀装置。
刀具位置补偿包括_______________和_______________。
9、伺服控制系统是指以____________和____________作为控制对象的自动控制系统。
4、数控机床上导轨型式主要有滑动导轨、导轨和导轨。
10、旋转变压器能测量直线位移和角位移。
（）
1、数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（）
A、提高加工精度B、提高机床精度C、保证自动换刀、提高刀具重复定位精度，满足一些特殊工艺要求
1．对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做步距角，电机的总回转角和输入脉冲数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。
2、试述刀具半径自动补偿的作用。
（10分）
五、直线OE，起点O在坐标原点，终点E的坐标为（3，5），请用DDA法插补此直线，并做出插补轨迹图。
（20分）
2．试述采用齿差式调整滚珠丝杠间隙的方法，求出两螺母相对轴向位移
（4分）
答：
（1）左右螺母法兰盘外圆上制有外齿轮，齿数常相差1。
这两个外齿轮又与固定在螺母体两侧的两个齿数相同的内齿圈相啮合。
调整方法是两个螺母相对其啮合的内齿圈同向都转一个齿。
则两个螺母相对轴向位移为：
（2分）
（2）当两齿轮齿数相差1，并同时转过1个齿：
则
式中：
L——滚珠丝杠导程；k——同时转过的齿数（2分）
转速图设计（13分）
二、判断题（每题2分，共12分。
对者打√，错者打×。
）
（√）1．数控加工技术是指用数字信号控制指令控制机床对工件进行切削加工的一门技术。
（×）2．测量直线位移的检测装置有感应同步器、光栅、旋转变压器。
（×）3．同一工件，无论用数控机床加工还是用普通机床加工，其工序都一样。
（×）4．数控机床的机床坐标原点和机床参考点是重合的。
（√）5．采用细分电路可以提高开环步进式伺服系统的精度。
（√）6．主轴的准停是指主轴具有准确定位的功能。
三、简答题（每小题4分，共24分）
1．简述手工编制数控程序的一般过程
答：
分析图纸，工艺处理（1分），数值计算，程序编制（1分），制备控制介质，程序校验和首件试切（2分）。
2．交流电动机的调速方法有哪几种其中哪种是理想的调速方法
答：
改变磁极对数，改变转差率，变频调速（3分）。
其中变频调速是交流电动机的一种理想调速方法（1分）。
3．简述数控机床对进给传动系统的要求
答：
减小摩擦阻力（1分），提高传动精度和刚度（1分），减小运动惯量（1分），具有适当的阻尼，稳定性好及寿命长（1分）。
4．按伺服控制方式可将数控机床分为哪几类其中哪种机床的定位精度最高
答：
开环，闭环和半闭环（3分）。
闭环控制的数控机床定位精度最高（1分）。
5．多微处理器CNC数控装置各模块之间的互连和通信主要采用哪两种结构
答：
共享总线结构（2分）、共享存储器结构（2分）。
6．数控加工中心的选刀方式有哪两种各有何特点
答：
（1）顺序选刀：
按照顺序选刀，刀具不可重复使用，刀库的驱动和控制简单，不需要刀具识别装置，维护简单（2分）；
（2）任意选刀：
刀具不按顺序排列，刀具可重复使用，需要刀具识别装置，刀库的控制和维护比顺序选刀复杂（2分）。
9．刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统根据工件轮廓程序和刀具中心偏移量，自动计算出刀具中心轨迹。
8.步进电动机的_________是指它在一定的负载转矩下能够不失步地起动的最高频率。
3.在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是（）
轴轴轴D.回转运动的轴
7.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
2.光栅栅距为,两块光栅之间的夹角为°，求莫尔条纹宽度。
2.θ=×°/180°=
B≈W/θ==10mm
2.滚珠丝杠副进行预紧的目的是什么简述“双螺母垫片式”预紧方法的工作原理。
1．写出图示两种滚珠丝杠螺母副的循环方式，指出它们的不同特点。
（a）（b）
1-丝杠2-反向器3-滚珠4-螺母1-丝杠2-插管3-螺母4-滚珠
答：
（a）为内循环方式，滚珠循环结束后，通过反向器返回丝杠螺母间重新进入循环。
结构紧凑、定位可靠、刚性好，不易发生磨损和滚珠堵塞现象；
（b）为外循环方式，滚珠循环结束后，通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。
滚珠丝杠螺母副的制造工艺简单，对滚道接缝处的要求高，通常很难做到平滑，影响滚珠的滚动平稳性，严重时会发生卡珠现象，噪声大。
4
2．简述图示齿轮传动副调整传动间隙的原理。
（1—齿轮2—电动机3—偏心套4—齿轮）
工作原理：
齿轮1装在电动机4轴上，电动机带动偏心套2和齿轮1转动，调整偏心套2，就可以改变齿轮1和齿轮3的中心距，从而消除齿侧间隙。
10B
一、填空题（每空1分，共10分）
1．NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是计算机数控机床，FMS的含义是柔性制造系统，CIMS的含义是计算机集成制造系统。
2．机床导轨对运动部件起导向和支承作用。
3．数控机床用PLC可分为两大类，一类为内装型，另一类为独立型
4．CNC系统软件的两个特点是：
多任务并行处理和实时中断处理。
5．在早期的CNC系统和现有的一些经济型的CNC系统中多采用_单_微处理器结构。
二、判断题（每题2分，共12分。
对者打√，错者打×。
）
（√）1．数控机床为了避免运动件运动时出现爬行现象，可以通过减少运动件的摩擦实现。
（×）2．半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。
（√）3．数控机床与普通机床加工零件的区别，在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床是由工人手工操作来加工零件。
（√）4．主轴轴承预紧的主要目的是：
增大受力面积，提高接触刚度
（×）5．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。
（√）6．程序编制中首件试切的作用是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。
三、简答题（每小题4分，共20分）
1.按运动轨迹可将数控机床分为哪几类
答：
点位控制，直线控制，轮廓控制
2．数控编程的方法有哪两种
答：
手工编程和自动编程
3．简述图示孔加工固定循环的动作由哪几部分组成
答：
孔加工固定循环通常由以下6个动作组成。
动作1──X轴和Y轴定位。
使刀具快速定位到孔加工的位置。
动作2──快进到R点。
刀具自起始点快速进给到R点。
动作3──孔加工。
以切削进给的方式执行孔加工的动作。
动作4──在孔底的动作。
包括暂停、主轴准停、刀具移位等等的动作。
动作5──返回到R点。
继续孔的加工而又可以安全移动刀具时选择R点。
动作6──快速返回到起始平面。
4．列出数控机床的四种位置检测装置
答：
光栅，脉冲编码器，旋转变压器，磁尺，感应同步器。
（任选四种）
5．加工中心刀库常见的形式有哪几种
答：
鼓轮式刀库，链式刀库，格子箱式刀库。
四、计算题（第1题4分，第2题10分，第2题12分，共26分）
1．光栅的栅距为，指示光栅与标尺光栅线纹之间的夹角为弧度，则莫尔条纹之间的间隔为多少
解：
∵1/θ=200（2分）
∴W=×200=2mm（2分）
故莫尔条纹之间的间隔为2mm。
2．某步进电机的步距角为°，通过一对齿轮副传动，主动齿轮的齿数为18，被动齿轮的齿数为30，由丝杠螺母副驱动工作台移动，丝杠导程为4mm，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：
（1）工作台的脉冲当量；
（2）步进电机的最高工作频率。
（1）i＝30/18=5/3
δ=×4/（360×5/3）=（5分）
（2）由于V=δf，所有
f＝V/δ＝30/=6000/秒（5分）
3．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（3，5），试写出其直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。
解：
由于待插补直线的起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（3，5），采用总步数终点判别方法。
故总步数N=3+5=8（2分）。
加工过程的运算节拍如下表所示（8分）。
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
F1=F0-ye＝0－5＝－5
N=8-1=7
2
+Y
F2=F1＋xe＝－5＋3＝－2
3
+Y
F3=F2＋xe＝－2＋3＝1
4
—X
F4=F3-ye＝1－5＝4
5
F4﹥0
—X
F5=F4-ye＝4－5＝－1
6
F5﹤0
+Y
F6=F5＋xe＝－1＋3＝2
7
F6﹥0
—X
F7=F6-ye＝2－5＝－3
8
F7﹤0
+Y
F8=F7＋xe＝－3＋3＝0
插补结束
插补轨迹如下：
（2分）
5、作图题（6分）
按ISO标准确定图中所示数控机床的坐标系X、Y、Z各坐标轴正方向，并在图上标示，要求所标方向为刀具运动的正方向。
数控车床
Z
Y
X
Z
Y
X
六、分析题（每题7分，共14分）
1．简述图示静压导轨的工作原理
（1-液压泵2-溢流阀3-过滤器4-节流器5-运动导轨6-床身导轨）
答：
来自液压泵1的压力油经节流器4后，压力降至
，进入导轨的各个油腔内，借助油腔内的压力将动导轨浮起，使导轨面间以一层厚度为h0的油膜隔开。
当动导轨受到外载荷
时，动导轨向下移动，导轨间隙由h0降至h（h＜h0），油腔回油阻力增大，油腔中压力也相应增大变为
（
＞
），以平衡负载，使导轨仍在纯液体摩擦下工作。
4
2．简述图示齿轮传动副调整传动间隙的原理。
（1—齿轮2—电动机3—偏心套4—齿轮）
工作原理：
齿轮1装在电动机4轴上，电动机带动偏心套2和齿轮1转动，调整偏心套2，就可以改变齿轮1和齿轮3的中心距，从而消除齿侧间隙。
七、编程题（12分）
某零件的外形轮廓如图所示。
刀具为直径
12mm的立铣刀，其中进刀、退刀的安全平面距离零件上表面3mm，进给速度150mm/min，主轴转速700r/min。
要求：
1.选定编程坐标系的坐标原点，标出X轴、Y轴和Z轴的坐标方向；（3分）
2．按规定的格式和代码编辑铣削以下工件侧面轮廓的精加工程序。
（9分）
工件
铣刀
06A
一、判断题（每题1分，共10分）
1、（×）步进电机的步距角越大，控制精度越高。
2、（√）机床向CNC装置传送的信号称为输入信号，而CNC装置向机床传送的信号则称为输出信号。
3、（×）半闭环控制数控机床的检测装置可以直接检测工作台的位移量。
4、（√）在数控程序中绝对坐标与增量坐标可单独使用，也可交叉使用。
5、（×）闭环系统比开环系统及半闭环系统稳定性好。
6、（√）数控机床的工艺范围宽，因此要求其主运动应具有较大的调速范围和较高的最高转速，以提高生产效率、满足加工精度的要求。
7
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