数控技术复习题及参考答案.docx
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数控技术复习题及参考答案
第一章数控技术概述
1、数字控制（NC）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）进行控制的自动化方法。
2、数控技术（NumericalControlTechnology）是指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术，它是制造业实现自动化、柔性化和集成化生产的基础技术。
数控机床（NumericalControlMachineTools）是用计算机通过数字信息来自动控制机械加工的机床。
3、数控机床的加工特点有哪些？
（1）加工精度高、质量稳定
（2）生产效率高
（3）适应性强
（4）良好的经济效益
（5）自动化程度高、劳动强度低
（6）有利于实行现代化生产管理
4、数控机床一般由数控系统，伺服系统、主传动系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。
5、数控系统是机床实现自动加工的核心，主要有操作系统、主控制系统、可编程控制器、各类I/O接口等组成。
6、伺服系统。
它是数控系统的执行部分，主要由伺服电动机、驱动控制系统及位置检测反馈装置等组成。
7、数控车床的床身和导轨的布局结构有哪些？
（1）水平床身
（2）斜床身（3）水平床身斜滑板（4）立式床身
水平床身优点：
工艺性好，便于导轨面的加工，缺点：
下部空间小，排屑困难。
水平床身斜滑板特点：
排屑容易，铁屑不会堆积在导轨上，便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床占地面积小，外形简单、美观，容易实现封闭式防护。
8、回转刀架在机床上的布局有两种形式：
一种是回转轴垂直于主轴，另一种是回转轴平行于主轴。
9、数控车床主要是用来加工轴类或盘类回转体零件的。
10、数控铣床的布局形式主要有立式、卧式、立卧组合式三种。
11、数控铣床的主要功能有：
点位控制、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、镜像加工、固定循环、特殊功能。
12、按工艺用途分，数控机床分为哪几类，各类有哪些典型机床？
（1）金属切削类数控机床，如车床、铣床、加工中心；
（2）金属成形类数控机床，如数控折弯机、数控弯管机、数控压力机等。
（3）特种加工类数控机床，如数控线切割机、数控电火花加工机、数控激光切割机、数控火焰切割机、数控三坐标测量机等。
13、按运动轨迹分，数控机床可分为哪几类？
：
（1）点位控制数控机床，这类机床主要有数控钻床、数控镗床、数控冲床、三坐标测量机等，主要用于加工平面内的孔系，它控制在加工平面内的两个坐标轴带动刀具与工件做相对运动，从一个坐标位置快速移动到下一个坐标位置，然后控制第三个坐标轴进行钻、镗等切削加工。
（2）点位直线控制数控机床，这类机床除了要求控制点与点之间的准确位置外，还要控制两相关点之间的移动速度和轨迹，但其轨迹是与机床坐标轴平行的直线。
这类机床主要有简易数控车床、数控磨床等。
（3）轮廓控制控制数控机床，能够对两个或两个以上坐标轴的位移和速度同时进行连续控制，以加工出任意斜率的、圆弧或任意平面曲线（如抛物线、阿基米德螺旋线等）或曲面。
这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机、加工中心等。
14、轮廓控制控制数控机床分为哪几类？
（1）二轴联动。
主要用于数控车床加工曲线旋转面或数控铣床等加工曲线柱面。
（2）二轴半联动。
即以X、Y、Z三轴中任意两轴作插补运动，第三轴作周期性进给，采用球头铣刀用“行切法”进行加工。
（3）三轴联动。
一般分为两类，一类就是x、y、z三个直线坐标轴联动，比较多地用于数控铣床、加工中心等。
（4）四轴联动。
即同时控制x、y、z三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动，
（5）五轴联动。
除了控制x、y、z三个直线坐标轴联动外，还同时控制围绕这三个直线坐标轴旋转的A、B、C坐标轴中的两个坐标轴，即形成同时控制5个轴联动。
15、按伺服控制方式分类，数控机床可分为哪几类？
（1）开环控制数控机床,这类机床的进给伺服系统是开环的，即没有位置检测反馈装置。
（2）闭环控制数控机床,闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环反馈控制方式工作的。
（3）半闭环控制数控机床,将位置检测装置安装在伺服电机或丝杠的端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。
16、按数控系统功能水平分类：
数控系统可分为低、中、高三挡。
17、利用计算机控制系统和物料输送系统把若干台设备联系起来，形成没有固定加工顺序和节拍的自动化制造系统称为柔性制造系统（FMS）。
一般可分为柔性制造单元、柔性制造系统、柔性生产线三种类型。
它由加工、物流、信息流三个子系统组成。
互补是指在系统中配置完成不同工序的机床，彼此互相补充而不能代替，一个工件顺次通过这些机床进行加工。
互替是指系统中配置有相同的机床，一台机床有故障时，空闲的一台机床可以替代加工，以免等待。
18、CIMS是指计算机集成制造系统它包括：
工程设计系统、经营管理系统、加工制造系统三大子系统。
19、FMS是指（C）
A自动化工厂B计算机数控系统C柔性制造系统D数控加工中心
20、下列机床中，属于点位数控机床的是（A）
A数控钻床B数控铣床C数控磨床D数控车床
21、数控系统中CNC的中文含义是（A）。
A计算机数字控制B工程自动化C硬件数控D计算机控制
22、CIMS是指（C）
A．柔性制造单元B．柔性制造系统C．计算机集成制造系统D．自适应控制
23、“CNC”的含义是（B）。
A．数字控制；B．计算机数字控制；C．网络控制D．闭环控制
24、图2.2中，属于数控机床的应用范围的是（）。
B
A．I区B．II区C．III区
图2.2
第二章数控加工技术基础知识
1、选用数控机床需遵循的三个原则是：
生产上适用、技术上先进、经济上合理。
2、零件加工质量要求较高时，一般可分为哪几个加工阶段，各阶段有什么特点？
1）粗加工阶段、2）半精加工阶段、3）精加工阶段、4）光整加工阶段
粗加工阶段：
该阶段要切除大量的余量，在保留一定加工余量的前提下，提高生产率和降低成本是该阶段的主要目标。
半精加工阶段：
为主要表面的精加工做好准备，也完成一些次要表面的加工。
如钻孔、攻螺纹、铣键槽等。
精加工阶段：
使主要表面的加工到图样规定的尺寸，精度和表面粗糙度。
光整加工阶段：
使某些特别重要的表面加工达到极高的表面质量，但该阶段一般不能用来提高工件的形状和位置精度。
3、工序划分的原则有哪些？
粗精加工分开的原则、一次定位的原则、先面后孔的原则、尽量减少换刀的原则、连续加工的原则
4、FANUC系统中：
程序全部结束，主轴停转、切削液关闭，数控装置和机床复位的指令是：
M02；
主轴正转、反转、停止指令是：
M03、M04、M05；
换刀指令是：
M06；
1号冷却液或液状冷却液开的指令是：
M08；
2号冷却液或雾状冷却液开的指令是：
M07；
冷却液关的指令是：
M09；
子程序调用和返回的指令是：
M98、M99；
绝对值编程指令是：
G90；增量值编程指令是：
G91；
工件坐标系设定指令：
G92；
分别指定空间坐标系中XY、ZX和YZ平面的指令是：
G17、G18和G19；
快速定位指令是：
G00；
直线插补指令是：
G01；
顺时针圆弧插补指令是：
G02；
逆时针圆弧插补指令是：
G03；
刀具半径左补偿指令是：
G41；刀具半径右补偿指令是：
G42；
刀具长度补偿中，刀具正补偿指令是：
G43；刀具负补偿指令是：
G44；取消刀具半径补偿指令是：
G40；
刀具暂停指令是：
G04；
5．加工工件同一轮廓时采用不同直径的刀具，或同一把刀具因磨损后使直径发生变化的情况下，为了不改变已经编制好的程序，这时可以调用数控系统的（B）
A．刀具长度补偿功能B．刀具半径补偿功能
C．刀具位置补偿功能D．刀尖圆弧半径补偿功能
6、在铣削零件的内外轮廓表面时，为防止在刀具切入、切出时产生刀痕，应沿轮廓___切向____方向切入、切出，而不应__法向_____方向切入、切出。
7、数控铣床的G41/G42是对____B______进行补偿。
A、刀尖圆弧半径；B、刀具半径；C、刀具长度；D、刀具角度。
8、用于指令动作方式的准备功能的指令代码是（B）。
A、F代码B、G代码C、T代码
9、数控机床的（）在机床出厂前已调好，不允许用户随意变动。
B
A．工件零点B．机床零点C．机床参考点D．换刀点
10、确定数控机床坐标轴时，一般应先确定（C）。
A．X轴B．Y轴C．Z轴D．A轴
11、数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动（C）。
A．程序停止功能B．暂停功能C．紧停功能D．故障检测功能
12、确定机床坐标系时，一般（A）。
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，再确定Z轴
13、圆弧插补指令G03XYR中，X、Y后的值表示圆弧的（B）。
A．起点坐标值；B．终点坐标值；C．圆心坐标相对于起点的值
D．以上都不是
14、在数控机床坐标系中平行于机床主轴的坐标轴为（C）。
A．X轴B．Y轴C．Z轴D．A轴
15、绕X轴旋转的回转运动坐标轴是（）。
A
A．A轴B．B轴C．C轴D．Z轴
16、数控机床主轴以800转/分转速正转时，其指令应是（）。
A
A．M03S800B．M04S800C．M03F800D．M04F800
17、G04P1000；代表停留（D）秒。
A．1000B．100C．10D．1。
第三章数控编程技术
1、数控车床按主轴的配置形式，可分为：
卧式数控车床、立式数控车床；按数控系统控制的轴数可分为两轴控制数控车床和四轴控制数控车床；按加工零件的基本类型可分为卡盘式数控车床、顶尖式数控车床；按数控系统的功能可分为普通数控车床、经济型数控车床、车削加工中心；
2、数控车床的坐标系中，Xp轴：
径向，正方向是刀架远离主轴轴线方向；Zp轴：
纵向，正方向是刀架远离卡盘，指向尾座的方向；编程原点Op:
一般取在工件端面与中心线的交点处；机床原点处于主轴旋转中心与卡盘后端面的交点
3、G96S180表示切削点线速度控制在180m/min。
G97S3000表示主轴转速3000r/min。
4、数控车床中内径外径车削循环指令是：
G90；端面车削循环指令是：
G94；
5、数控铣床的的类型有：
数控立式铣床、数控卧式铣床、万能数控铣床、龙门式数控铣床。
按主轴加工时的空间位置分类，加工中心有卧式加工中心、立式加工中心、大型龙门式加工中心、五面加工中心。
按工艺用途分类，加工中心有镗铣加工中心、复合加工中心。
6、G28、G29的含义为（B）。
A．G28从参考点返回，G29返回机床参考点B．G28返回机床参考点，G29从参考点返回CG28从原点返回，G29返回机床原点
DG28返回机床原点，G29从原点返回
7．在粗车悬伸较长的轴类零件时，如果切削余量较大，可以采用（C）方式进行加工，以防止工件产生较大的变形。
A．大进给量B．高转速C．循环除去余量D．以上均可
8．影响数控车床加工精度的因素很多，要提高加工工件的质量，有很多措施，但（A）不能提高加工精度。
A．将绝对编程改为增量编程B．正确选择车刀类型C．控制刀尖中心高误差D．减少刀尖圆弧半径对加工的影响
9、数控车床的数控系统通常采用（C）插补功能。
A．圆弧和抛物线B．直线和抛物线C．直线和圆弧D．螺旋线和抛物线
10、编写下图所示轴类零件的精加工程序，不考虑刀具的实际尺寸，采用T01偏刀，直线进给速度为0.6m/min，圆弧进给速度为0.4m/min，主轴正传，转速1200r/min，换刀点位置（200，100），用绝对值方式编程。
O0001;
N10G50X200Z100;
N20T0101;
N30M03M08S1200;
N40G90G00X38Z2;
N50G01Z0F0.6;
N60X40Z-1;
N70Z-20;
N80G02X50Z-25R5F0.4;
N90G01Z-35F0.6;
N100X60Z-50;
N110Z-65;
N120G03X80Z-75R10F0.4;
N130G01Z-90F0.6;
N140G00X200Z100;
N150M02;
11、编写下图所示的孔加工程序，采用两把直径不同的刀具：
T01，直径10mm，长度100mm；T02，直径15mm，长度100mm，主轴转速1200r/min，进给速度30mm/min。
O0002;
G92X0Y0Z0;
G90G00X0Y0Z100;
T0101;
M03M08S1200;
G43Z0H01;
X60Y-20;
G91G99G81Y-20Z-38R-47L3F30;
X80;
Y20L2;
G90G00G49X0Y0Z100;
M05M00;
T0202;
M03S1200;
G43Z0H02;
G00X100Y-30;
G91G99G81Y-20Z-63R-47L2F30;
G90G00G49X0Y0Z100;
M09M05;
M02;
第四章计算机数控装置
1、CNC系统本质上是以多执行部件（各运动轴）的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。
2、CNC装置将处理的结果按两种控制量分别输出，一类是连续控制量，送往驱动控制装置；另一类是离散的开关控制量，送往机床电器逻辑控制装置。
3、CNC装置硬件的基本组成中，中央处理器实施对数控装置的运算和管理；存储器用于存储系统软件和零件加工程序，并存储运算的中间结果以及处理后的结果；输入/输出接口用来在数控装置和外部对象之间交换信息；键盘/显示接口完成手动数据输入和将信息显示在显示器上；位置控制接口包括对主轴驱动的控制和对进给坐标轴的控制，用于完成速度和位置控制。
4、CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成，管理软件主要为某个系统建立一个软件环境，协调各软件模块之间的关系，并处理一些实时性不太强的事件，如I/O处理程序，显示程序和诊断程序等。
控制软件主要完成系统中一些实时性要求较高的关键控制功能，包括译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序、位置控制程序和主轴控制程序等。
5、数控机床一般有：
手动操作模式、MDI操作模式、自动加工模式三种操作模式
手动操作有两种操作模式：
即点动操作（JOG）模式和手轮（HANDLE）模式。
MDI操作模式即手动数据输入模式。
6、CNC装置的硬件结构中，单机结构是指整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种数控功能。
主从结构系统是指整个CNC装置中有两个或两个以上的CPU，但在该系统中只有一个CPU对系统的资源有控制和使用权，而其它带有CPU的功能部件，则无权控制和使用系统资源。
7、主从结构中，计算机主板作用是对输入到CNC装置中的各种数据、信息进行相应的算术运算和逻辑运算，并根据处理结果，向其他功能模块发出控制指令，传输数据。
系统总线由一组传送数字信息的物理导线组成，是CNC内部进行数据或信息交换的通道。
数据总线：
模块间数据交换的通道，线的根数与数据宽度相等，是双向总线；地址总线：
是传送数据存放地址的总线，与数据总线结合，可以确定数据总线上数据的来源或目的地，是单向总线；控制总线：
是传送管理或控制信号的总线，是单向总线。
显示模块：
主要作用是接收来自CPU的控制命令和显示用的数据，经与显示器的扫描信号调制后，产生所需要的画面。
输入输出模块：
是CNC装置与外界进行数据和信息交换的接口板。
电子盘（或存储模块）作用是存储系统软件、系统固有数据、系统的配置参数、用户零件加工程序。
8、CNC装置的控制类型：
（1）轨迹控制：
对各坐标轴的速度和位置进行控制。
（2）顺序控制：
对设备的动作进行的控制，如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧等由PLC模块实现。
9、CNC装置位置控制的开环控制模块中，数字/脉冲变换的功能是将CPU送来的进给指令变换成相应频率（与进给速度相适应）的指令脉冲量；脉冲整形的功能是调整输出脉冲的占空比，提高脉冲波形的质量；环形分配器的功能是将指令脉冲，按步进电动机要求的方式通电和断电，从而控制步进电动机旋转；
10、多主结构的CNC装置包括共享总线和共享存储器这两种典型结构实现模块之间的互连和通信。
11、CNC装置软件结构模式主要有：
前后台型结构模式、中断型结构模式、基于实时操作系统的结构模式三种。
12、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，这种方法称为插补方法或插补原理。
而对于每种方法（原理）又可以用不同的计算方法来实现，这种具体的计算方法称之为插补算法。
目前常用的插补算法大致分为：
脉冲增量插补、数字增量插补两类。
13、CNC控制系统控制字FCW控制一个坐标需要两个进给信号，一个方向位、一个进给量位。
方向位中，0表示刀具沿坐标轴正向进给，进给量位中1表示刀具走一步。
14、刀具补偿方法中，B刀补特点是刀具中心轨迹的段间连接都是以圆弧进行的。
C刀补采用直线过度。
15、MDI方式是指（B）方式。
A．自动加工B．手动数据输入C．空运行D．单段运行
16、直线起点为坐标原点O（0，0），终点为A（9，4），试用逐点比较法对这些直线进行插补，并画出插补轨迹。
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
终点判别
起点
F0=0
∑=13
1
F=0
+X
F1=F0-Ye=-4
12
2
F<0
+Y
F2=F1+Xe=5
11
3
F>0
+X
F3=F2-Ye=1
10
4
F>0
+X
F4=F3-Ye=-3
9
5
F<0
+Y
F5=F4+Xe=6
8
6
F>0
+X
F6=F5-Ye=2
7
7
F>0
+X
F7=F6-Ye=-2
6
8
F<0
+Y
F8=F7+Xe=7
5
9
F>0
+X
F9=F8-Ye=3
4
10
F>0
+X
F10=F9-Ye=-1
3
11
F<0
+Y
F11=F10+Xe=8
2
12
F>0
+X
F12=F11-Ye=4
1
13
F>0
+X
F13=F12-Ye=0
0
17、顺圆弧AB的起点为A（0，10），终点为B（8，6），用逐点比较法对这段圆弧进行插补，并画出插补轨迹。
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判别
0
F0=0
X0=0
Y0=10
∑=12
1
F=0
-Y
F1=F0-2*Y0+1
=-19
X1=0
Y1=Y0-1=9
11
2
F<0
+X
F2=F1+2*X1+1
=-18
X2=X1+1=1
Y2=9
10
3
F<0
+X
F3=F2+2*X2+1
=-15
X3=X2+1=2
Y3=9
9
4
F<0
+X
F4=F3+2*X3+1
=-10
X4=X3+1=3
Y4=9
8
5
F<0
+X
F5=F4+2*X4+1
=-3
X5=X4+1=4
Y5=9
7
6
F<0
+X
F6=F5+2*X5+1
=6
X6=X5+1=5
Y6=9
6
7
F>0
-Y
F7=F6-2*Y6+1
=-11
X7=5
Y7=9-1=8
5
8
F<0
+X
F8=F7+2*X7+1
=0
X8=X7+1=6
Y8=8
4
9
F=0
-Y
F9=F8-2*Y8+1
=-15
X9=6
Y9=Y8-1=7
3
10
F<0
+X
F10=F9+2*X9+1
=-2
X10=X9+1=7
Y10=7
2
11
F<0
+X
F11=F10+2*X10+1
=13
X11=X10+1=8
Y11=7
1
12
F>0
-Y
F12=F11-2*Y11+1
=0
X12=8
Y12=Y11-1=6
0
第5章数控机床的伺服驱动与反馈系统
1、数控机床伺服系统是以机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统，又称随动系统、拖动系统或伺服机构。
动态精度也称随动精度，是指数控装置发出指令要求的运动速度和位移量与执行机构的实际运动速度和位移量之间的符合程度。
定位精度是指运动结束后运动部件的实际位置与理论位置之间的符合程度；重复定位精度是指伺服系统向同一个目标位置进行多次定位时，各次实际定位位置之间的一致性程度。
2、图示电路属于那种伺服控制系统属于（）D
A．开环伺服系统
B．单反馈闭环伺服系统
C．双反馈闭环伺服系统
D．半闭环伺服系统
3、按工作原理分，步进电动机分为反应式、电磁式、永磁式、永磁感应子式四种不同类型。
4、步进电动机每接收到一个电脉冲，其驱动器就驱动步进电动转过一个固定的角度，称为步距角。
通过控制电脉冲的个数可以控制步进电动机转子转过的角位移，通过控制电脉冲的频率可以控制步进电动机转动的速度，通过改变电动机绕组的通电顺序可以改变步进电动机的旋转方向。
5、设反应式步进电动机定子上均匀分布6个齿，转上均匀分布4个齿，按三项单双六拍的通电顺序，则该步进电动机的步距角是15度。
6、最大净转矩也称为保持转矩，是在额定静态电流下可施加在已通电的步进电动机转轴上而不产生连续旋转的最大转矩。
7、在空载时步进电动机由静止开始启动，能够不失步的进入正常运行的最高启动频率称为启动频率或突跳频率。
8、在负载力矩的作用下，步进电动机能够正常运行的最高频率称为运行频率。
9、环形分配器的作用是：
将数控装置送来的方向信号和指令脉冲按一定的规律进行分配，从而决定各个励磁绕组的通电或断电，最终实现步进电动机的正、反向连续运转。
10、图示分别属于高低压切换驱动电路、斩波驱动电路、单电压驱动电路电流波形。
图5.10.1
11、步进电机输入的脉冲频率越高，输出的电磁转矩（）A
A．越小B．越大C．相等D．无关
12、插补圆弧时，逼近给定的圆弧曲线采用（）D
A微小圆弧B．微小曲线C．微小角度D．微小直线
13、位置检测装置按检测信号的类型分为模拟式和数字式两种类型。
14、步进电机的角位移与（）成正比。
D
A．步距角B．通电频率C．脉冲当量D．脉冲数量
15、脉冲编码器中，绝对式编码器的二进制编码1010转换为葛莱码是1111。
16、步进电机有80个齿，采用三相六拍工作方式，丝杠导程为5mm，工作台最大移动速度为10mm/s，电机轴到丝杠的传动比为1。
求：
（1）步进电机的步距角θ，
（2）脉冲当量Δ，（3）步进电机的最高工作频率fmax。
答：
（1）θ=360/Zmk=360/（80*3*2）=0.75o。
（2）Δ=θLi/360=0.75*5*1/360=0.01mm
（3）fmax=v/Δ=10/0.01=1000HZ
17、反应式步进电机有哪些技术参数？
答：
1）步距角2）最大净转
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