数控技术习题.docx

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数控技术习题

第一章概论

1-1什么是数控机床？

它由哪些部分组成？

答：

数控机床是一种利用数控技术，准确按照事先安排的工艺流程，自动实现规定动作的金属加工机床。

它由输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统和机床等部分组成。

题型变换：

数控机床的输入介质是指○

①光电阅读机②穿孔机

③穿孔带、磁带和软磁盘④零件图纸和加工程序单

答：

③

1-2用框图说明一般数控机床的工作原理。

答：

数控机床的工作原理如图1-1所示。

首先将零件图纸的形状、尺寸和技术条件、加工工艺等按照规定的格式和代码，记录在输入介质上（例如穿孔带、磁带和软磁盘等），并输入数控装置。

数控装置由输入、信息处理和输出三部分构成。

输入介质通过输入单元（例如光电读带机）后，转换成可以识别的信息，由信息处理单元加以处理，再通过输出单元发出位置、速度等指令（脉冲信号）给伺服系统。

伺服系统的作用是将来自数控装置的各种指令，转换成机床移动部件运动。

反馈系统再将机床的实际位置、速度等参数检测出来，转换成电信号，输送到数控装置，使数控装置能够校核该机床实际位移情况是否与指令一致，并发出指令纠正所产生的误差。

图1-1

对于一些高效率和加工精度较高的数控机床还有适应控制系统，以补偿加工环境参数的变化。

题型变换：

数控机床的数控装置包括○。

①光电读带机和输入介质②步进电机和伺服系统

③输入、信息处理和输出单元④位移、速度传感器和反馈系统

答：

③

1-3数控机床的机械结构与普通机床相比，有何特点？

答：

数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，与普通机床相比，应该具有更好的刚性和抗振性，相对运动面的摩擦系数要小，传动部件之间的间隙要小。

1-4简述机床数控系统的工作原理和组成部分。

答：

机床数控系统在输入某种介质载有的、以规定格式记录的指令后，能自动译解指令，并使所控制的机床执行指令，有时还能监控其执行结果，以保证得到要求的精度和功能。

机床数控系统一般由输入介质、数控装置和伺服系统构成。

对于较高级的机床数控系统还包括反馈系统和适应控系统。

1-5机床数控系统的类型很多，根据伺服系统来分类，可分为、和。

根据运动方式来分类，可分为、和。

根据坐标值的表示方式可分为坐标控制系统和坐标控制系统。

答：

开环控制系统闭环控制系统半闭环控制系统点位控制系统

点位/直线控制系统连续控制系统增量绝对

1-6什么叫脉冲当量？

它影响数控机床什么性能？

它的值一般为多少？

答：

相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。

它的大小视机床精度而定，一般为0.01～0.0005cm。

脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

题型变换一：

数机床的最小设定单位又称作。

答：

脉冲当量

题型变换二：

脉冲当量是○。

①相对于每一脉冲信号，传动丝杠所转过的角度

②相对于每一脉冲信号，步进电机所回转的角度

③脉冲当量乘以进给传动机构的传动比就是机床部件位移量

④对于每一脉冲信号，机床运动部件的位移量

答：

④

题型变换三：

脉冲当量的值取得越，加工精度越。

答：

小高

1-7开环控制系统中，多采用作为伺服电机。

答：

步进电机

1-8闭环控制系统的反馈装置○。

①装在电机轴上②装在位移传感器上

③装在传动丝杠上④装在机床移动部件上

答：

④

1-9闭环系统比开环系统及半闭环系统○。

①稳定性好②故障率低③精度高④精度低

答：

③

1-10点位控制系统○。

①必须采用增量坐标控制方式②必须采用绝对坐标控制方式

③刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系

④仅控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径

答：

④

1-12DNC系统是指○。

①适应控制系统②群控系统③柔性制系统④计算机数控系统

答：

④

题型变换二：

AC控制是指○。

①闭环控制②自动化工厂③群控系统④计算机集成制造系统

答：

③

1-14加工中心是指○

①柔性制造单元FMC②分布式DNC系统

③适应控制系统④自动换刀数控机床

答：

④

1-15近年来数控系统发展很快，数控机床进给速度已从增加到，而最小设定单位已从减少到。

答：

3～5m/min15～30m/min0.001mm0.0001mm

第二章数控机床的程序编制

2-3数控机床上常用的编程方法有哪些？

答：

由零件图纸给出零件形状和尺寸时，采用的编程方法有手工编程和自动编程两大类。

由无尺寸的图形或实物模型给出零件形状和尺寸时，采用数字化技术编程或实物编程。

题型变换一：

数控机床的程序编制方法可分为和两大类。

答：

手工编程自动编程

题型变换二：

由无尺寸图形或实物模型给出零件形状和尺寸时，需采用编程。

答：

数字化技术

2-4手工编程方法有什么优缺点，适用于什么情况？

答：

手工编程是用人工编写零件程序。

对于几何形状较为简单的零件，计算工作量较少，程序又不长，用手工编程比较经济而及时。

零件轮廓复杂和加工工序较长时，使用手工编程既繁琐又费时，且易出错，常会出现编程工作跟不上数控机床加工的情况，此时应采用自动编程。

2-5什么是自动编程，适用于什么情况？

答：

自动编程是用计算机代替手工编程的大部分工作。

自动编程时，使用“数控语言”描述切削加工时的刀具与工件的相对运动轨迹和一些加工工艺过程。

程序员只需使用规定的数控语言编写零件的“语言程序”即可。

当零件源程序输入计算机后，计算机自动完成机床运动轨迹的计算，加工程序的编制和数控带制作等工作。

所编程序还可通过屏幕或绘图仪进行检查。

自动编程与手工编程相比，具有减轻程序员的劳动强度，缩短编程时间，提高编程准确性的优点。

但是自动编程系统需要较大容量的计算机和专用软件，而且系统的软件又较昂贵。

所以自动编程系统适用于数控机床较多的大、中型工厂。

题型变换：

自动编程是指○。

①从零件图纸到制作加工穿孔带的全过程都由通过计算机完成

②从零件图到制作加工穿孔带的过程中，除后置处理程序外，全部由计算机完成

③需要人工用数控语言编写源程序

④需要人工编写目标程序

答：

③

2-16在如下程序段中，各字符表示：

N006G08X2354Y—1369Z2213F004S717T65432M07LF

N：

；G：

功能字；X、Y、Z：

；F：

功能字；S：

功能字；

T：

功能字；M：

功能字；LF：

。

答：

程序段序号准备尺寸字进给主轴转速

刀具辅助程序段结束

2-21G90时的X10，Y20与G91时的X10、Y20有何区别？

答：

G90表示绝对尺寸，即以坐标原点为基准表示的尺寸是X=10，Y=20；G91表示增量尺寸，即以前一点为基准△X=10，△Y=20。

2-22比较G00与G01程序的主要区别。

答：

G00是点定位的代码，以最大进给速度移动到指定位置。

以前程序段指定的进给速度无效。

G01是直线插补，用于斜线或直线运动，它通过程序段中的信息在各坐标轴上产生与其移动距离成比例的速度当程序段中有G01代码时，一定要有指定的F时给速度，G01或F都是续效指令（即不仅在本程序段中起作用，在后的程序段中亦效）。

进给速度F对G00程序无效。

2-24辅助功能M主要有哪几种功能？

答：

辅助功能M主要有以下几方面功用：

（1）程序停止或程序结束，用于控制主轴停转、机械进给停止、冷却液关闭等，如M00、M01、M02等。

（2）控制主轴正转、反转或停止。

例如M03、M04、M05等。

（3）换刀。

（4）开关冷却液。

（5）夹紧、松开工件。

（6）更换工件。

（7）刀具或工件直线位移。

此外，还有永不指定和不指定代码等。

题型变换一：

辅助功能M03代码表示○。

①程序停止②冷却液开③主轴停止④主轴顺时针方向转动

答：

④

2-25MDI表示什么意思？

答MDI是手动数据输入。

所编程序不是由穿孔带输入，而是通过NC装置操作面板上的键和码盘，将程序段逐个直接输入。

2-27数控车床程序编制有什么特点？

答：

数控车床程序编制有以下特点：

（1）在一个程序段中，根据图纸标注尺寸，可以是绝对值或增量值或二者混合编程。

（2）由于图纸尺寸和测量尺寸都是直径值，故值径方向用绝对值编程时，X以直径值表示。

用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值编程，并附上方向符号（正向省略）。

（3）为提高径向尺寸精度，X向的脉冲当量取为Z向的一半。

（4）由于毛坯常用棒料或锻料，加工余量较大，所以数控装置常个备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。

（5）为提高刀具寿命和加工表面粗糙度，车刀刀尖常磨成半径不大的圆弧。

为此，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。

2-34已知工件廓形方程时，可以用哪些方法进行插补计算？

答：

已知工件廓形方程时，可以采用直线插补和圆弧插补计算。

直线插补计算常采用等间距法和等误差法。

第三章CNC系统的基本原理

3-1机床数控系统主要由哪几部分组成？

答：

主要由以下几部分组成：

零件加工程序的输入、数据处理（例如数制转换、刀具半径补偿等）、插补计算和伺服机构的控制。

3-2计算机数控系统（CNC系统）由哪些部分构成？

各部分的功能如何？

答：

主要由微型计算机、计算机接口电路、伺服系统及外部输入/输出（I/O）设备组成。

（1）微型计算机：

微机是CNC系统的核心，其主要作用有：

①输入和存储零件加工程序；②计算刀具运动轨迹；③插补运算；④伺服系统的控制。

（2）计算机接口电路：

作用传递和转换计算机与外界联系的信息，并将计算机与外界隔离，起保护作用。

（3）伺服系统：

伺服系统是计算机和机床的联系环节，由执行机构和驱动电路、检测装置等组成。

（4）外部输入/输出设备：

主要包括键盘、显示器、操作控制面板、外部存储设备、光电阅读机和纸带穿孔机等。

3-4CNC系统中微机译码程序的功能是什么？

答：

译码程序的功能是将输入的零件轮廓信息、加工速度及辅助功能进行识别处理。

将这引起零件程序翻译成计算机能够识别的代码。

3-7工业控制计算机与通用计算机相比，有什么显著特点？

答：

根据数控机床的特殊要求，它具有两个显著特点：

（1）高可靠性：

工业生产一般要求CNC系统具有很强的抗干扰能力，能在比较恶劣的环境中可靠地工作，要求CNC系统具有较高的平均无故障率和很短的修复时间。

（2）编程简单，操作方便。

以方便用户使用。

3-10机床I/O控制部分根据机床与微机之间传送信息形式的不同，I/O控制被划分为、和三种。

答：

数字量I/O开关量I/O模拟量I/O

第四章进给伺服系统

4-1数控机床对伺服驱动系统有哪些要求？

答：

有以下要求；

（1）调速范围宽并有良好的稳定性，尤其是低速时的平稳性；

（2）负载特性硬，即使在低速时也应有足够的负载能力；

（3）动态响应速度快；

（4）高的位移情度；

（5）能够频繁地启动；

4-11三相步进电机为什么常采用三相六拍驱动方式，而很少采用三相三拍驱动方式？

答：

三相三拍驱动时，三相绕组是按A→B→C→A…或A→C→B→A→…的顺序通电，而三相六拍驱动方式是按A→AB→B→BC→C→CA→A→…顺序通电（或相反方向）。

由于三相六拍制在转换时始终保持有一相线圈通电，故其工作稳定性好，而且步距角比三相三折驱动方式缩小了一半，可以提高位置精度。

4-12步进电机的主要特点是什么？

答：

步进电机的主要特点是：

（1）输出转角大小与输入脉冲数严格成比例，即每输入一个脉冲，电机转子相应转动一步，且在时间上与输入脉冲同步。

（2）电机转子转速随输入信号的脉冲频率而变化。

改变输入脉冲频率，即可实现平滑的无级调速，且调速范围相当宽。

（3）借助控制线路，易于获得正反转、间歇运动等特殊功能。

（4）转子的转动惯量小，启动、停止时间短。

一般在信号输入几毫秒或几十毫秒后，即能使电机转动或达到同步转速。

信号切断后，电机立即停止转动。

（5）输出转角精度高，无累积误差。

（6）步进电机的工作状态对各种干扰因素不敏感。

由于步进电机具有上述特点，故在数控机床中得到广泛应用，而且是唯一能以开环结构用于数控机床的电动机。

4-16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。

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°

=5×0.75°/360°=0.01（mm/脉冲）

（3）

4-21对于一个设计合理，制造良好的带位置闭环控制系统的数迭机床，可达到的精度由○决定。

①机床机械结构的精度②检测元件的精度

③计算机的运算速度④驱动装置的精度

答：

②

题型变换：

对于一个设计、制造良好的位置闭环控制系统，可达到的精度以的精度为极限。

答：

系统所采用的检测元件

4-33数控机床常用的位置检测元件有光栅、感应同步器、磁栅等，这些传感器的特点是、和。

答：

检测范围较大易于实现测量信号数字化测量精度高

题型变换：

举出2～3种数控机床常用的位置传感器，并说明它们的主要特点？

答：

常用的位置传感有光栅、感应同步器、光电编码盘等等。

它们的特点是：

检测范围较大，易于实现测量信号数字化，测量精度高。

4-36感应同步器的工作方式有和。

答：

鉴相法鉴幅法

4-38旋转变压器的输出反映了和的固定函数关系。

答：

电压转子角位移

4-42已知感应同步器的节距为2mm，采用鉴相法工作时，相角为30°，这时滑尺相对于定尺的位移为。

答：

1/6mm

题型变换：

对于一个使用相位检测法的磁栅位移传感器，已测出角度

，节距

=0.2mm，则其对应的位移为。

答：

1/60mm

4-43数控机床伺服系统是以○为直接控制目标的自动控制系统。

①机械运动速度②机械位移③切削力

答：

②

4-44伺服系统的输入是，输出是。

答：

插补器发出的指令脉冲直线或转角位移

4-45数控机床对伺服系统的基本设计要求是○○○○○○。

①精确度高②稳定性好③电机负载特性好

④准确的位置检测⑤具有快速响应特性⑥可靠性好

答：

①②⑤⑥

4-47闭环控制伺服系统一般由、、等部分组成。

答：

位置检测元件取得位置偏差的比较环节以位置偏关工业区输入的伺服电机调速系统

4-66设X-Y工作台由步进电机直接经丝杠螺母副驱动，丝杠螺距为5mm，步进电机步距角为1.5°/3°，工作方式为三相六拍工作台最大行程为400mm。

求：

（1）系统的脉冲当量；

（2）微机发出的脉冲总数是多少？

答：

（1）

（mm）

（2）

（步）