数控机床习题1课案.docx
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数控机床习题1课案
《数控机床结构与原理》试题库
第一章
填空题
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。
2、数控技术是指用代码对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
判断题
1、标准机床坐标系中XYZ坐标轴的分别用大拇指、食指、中指表示。
（F）
2、对控制介质上的程序进行译码的装置是伺服系统。
（F）
3、CNC系统的核心是CNC装置，其性能决定了数控系统的性能。
（T）
4、数控机床中参考点的作用：
1、建立机床坐标系2、消除误差。
（T）
5、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。
（F）
选择题
1、在加工程序中，各点的位置指令是用从现在位置开始的坐标量给出时，称为（A）方式。
A、绝对值B、增量C、公制D、英制
2、我国从（B）年开始研究数控机械加工技术，并于当年研制成功我国第一台电子管数控系统样机。
A、1952B、1958C、1954D、1959
简单题
1、在数控机床中，如何辨别X、Y、Z？
答案：
Z轴——对于刀具旋转，平行与刀具轴线；对于工件旋转，平行与工件轴线；对于没有主轴，垂直与工件装夹面。
X轴——对于工件旋转，在工件的径向，平行与横滑座。
；对于刀架旋转——1）当Z为水平方向，从刀具主轴后端向工件方向看，向右为X的正方向。
2）当Z为垂直方向是，面对刀具主轴向立柱方向看，向右为X的正方向。
名词解释
1、数字控制
答案：
利用数字指令对机械运动进行控制的方法。
2、重复定位精度
答案：
在一台机床上应用相同程序代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。
第二章
填空题
1、检测环节包括检测和反馈。
2、感应同步器是一种电磁式的检测传感器，按其结构可分为直线和圆型两种。
3、伺服系统是数控机床的执行机构，它包括驱动装置和电机两大部分。
4、光栅装置的结构由标尺光栅、光栅读数头两部分组成。
5、根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用不同型号的编码器。
6、如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为2mm，那么滑尺绕组的节距应该为2mm才能保证检测精度。
判断题
1、在感应同步器中定尺的长度不可以接长。
（F）
2、在右手笛卡儿坐标系中，食指的指向为Y轴的正方向。
（T）
3、四极绕组式旋转变压器比两极绕组式旋转变压器检测精度更高。
（T）
4、定尺绕组和滑尺绕组的节距是否相等对于直线感应同步器的检测精度无关紧要。
（F）
5、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。
（T）
6、同一时间内控制一个坐标方向上的移动的系统是（A）控制系统。
A、点位B、直线C、轮廓D、连续
7、数控机床的位置检测装置中（B）属于旋转型检测装置。
A、感应同步器B、脉冲编码器C、光栅D、磁栅
8、下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？
（C）
A、感应同步器B、旋转变压器C、光栅D、电磁式编码盘
简答题
92、磁栅的工作原理？
答案：
磁栅跟录音机的工作原理一样，记录一定波长的矩形或正弦波磁信号。
在检测的过程中磁头将读取磁性标尺上的磁化信号并把它转化成电信号。
名词解释
95、光栅尺
答案：
标尺光栅和指示光栅统称为光栅尺。
第三章
填空题
1、刀具半径补偿是通过指令G41、G42实现的。
2、控制主轴的正转、反转和停止是通过M03、M04、M05代码来实现的。
3、开环数控系统控制精度取决于电机和丝杠的精度的精度。
4、对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA，其偏差函数为：
，若
，刀具往+X进给；若
，刀具往+Y进给.
5、标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔坐标系决定，刀具与工件远离的方向即为各坐标轴的正方向。
6、对于以坐标原点为起点的第二象限直线OA，其偏差函数为：
，若
，刀具往-X进给；若
，刀具往+Y
7、CNC系统中，实时性要求最高的任务是插补和位控。
8、数控机床按照对被控制量进行检测的检测反馈装置安装的位置可分为闭环、半闭环两种类型。
9、闭环伺服驱动系统一般由驱动、执行装置、机床、检测反馈单元、比较控制环节等五个部分组成。
10、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＝13。
在插补过程中，每进给一步，计数器JE减1,当JE＝0时，到达终点，停止插补。
11、在单CPU的CNC系统中，主要采用分时共享的原则来解决多任务的同时运行。
12、CNC系统中，软件与硬件的分配比例是由性价比决定的。
13、逐点比较法的直线插补过程为每走一步都要进行：
偏差判别、刀具进给、新偏差计算和终点判别四个节拍（步骤）。
14、由120、对单CPU的CNC系统而言，其软件结构通常有两种类型，即前后台和中断型。
判断题
1、进给功能一般是用来指定机床主轴的转速。
（F）
2、数控机床所加工出的轮廓，只与所采用的程序有关，而与所选用的刀具无关。
（F）
3、在数控加工中，如果圆弧加工指令后的半径遗漏，则圆弧指令作直线指令执行。
（T）
4、刀具长度补偿是通过执行含有G43（G44）和H指令来实现。
（T）
5、脉冲当量不是脉冲分配计算的基本单位。
（T）
6、数控机床中MDI是机床诊断智能化的英文缩写。
（F）
7、在磁栅中，读取磁头的工作原理与录音磁带的原理一样。
（T）
8、德国的SIEMENS和日本的FUNUC公司的数控系统对我国数控技术的影响较大。
（T）
9、CNC系统仅由软件部分完成其数控任务。
（F）
10、若CNC装置有两个或以上的微处理机，则其一定属于多微处理机结构。
（F）
11、LED显示器能显示0～9的数字和全部英文字母。
（F）
12、程序中出现各种异常情况的报警中断属于外部中断。
（F）
13、以系统总线为中心的多微机处理机CNC装置中，主、从模块均有权控制使用系统总线。
（T）
14、为了保证加工过程的连续性，CNC软件必须采用并行处理技术。
（T）
选择题
1、数控系统之所以能进行复杂的轮廓加工，是因为它具有（C）。
A、位置检测功能B、PLC功能C、插补功能 D、自动控制
2、经济型数控系统一般采用（A）CPU，而且一般是单微处理器系统。
A、8或16位B、32位C、64位D、以上都不正确
3、在单CPU的CNC系统中，主要采用（B）的原则来解决多任务的同时运行。
A、CPU同时共享B、CPU分时共享C、共享存储器D、中断
4、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
5、逐点比较法中插补计算的四个步骤以下哪个不属于（D）
A、偏差判别B、偏差计算C、终点判别D、坐标计算
6、单微处理机CNC装置中，微处理机通过（A）与存储器、输入输出控制等各种接口相连。
A、总线B、输入/输出接口电路C、主板D、专用逻辑电路
7、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）
A、诊断B、插补C、位控D、译码
8、程序中出现各种异常情况的报警中断属于（C）
A、外部中断B、硬件故障中断C、程序性中断D、内部定时中断
9、下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？
（A）
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
10、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（8，5），若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，则JE＝（C）。
A、5B、8C、13D、以上都不对
11、下面哪种方法不属于并行处理技术？
（A）
A、中断执行B、时间重叠C、资源共享D、资源重复
简答题
12、数控机床X轴的步进电机步距角为0.36.电机通过齿轮副与滚珠丝杠连接，传动比为5：
6，Z轴的脉冲当量为0.01mm，求滚珠丝杠的导程？
答案：
12mm
计算题
1、直线的插补计算
设加工第一象限直线，起点为坐标原点，终点坐标为A（6，4），试进行插补计算并画出插补轨迹图。
2、设加工第一象限直线，起点为坐标原点，终点坐标为A（4，3），试进行插补计算并画出插补轨迹图。
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（
，
），其值为
＝5，
＝6，试写出其直线插补运算过程，并绘出其轨迹。
名词解释
1、M功能
答案：
也称为辅助功能，是控制机床辅助动作的。
2、译码
答案：
译码是以程序段为单位处理用户加工程序，将其中的轮廓信息、加工速度和辅助功能信息，翻译成计算机能处理的信息格式，存放在指定的内存专用空间。
3、插补
答案：
根据给定的信息，在理想轮廓（或轨迹）上的已知两点之间，确定一些中间点的方法，用一小段直线或圆弧进行拟合接可满足精度要求。
第四章
填空题
1、相步进电机的转子齿数为40，则单三拍通电方式运行时的步距角
＝3°。
2、如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为6mm，滑尺绕组的节距应该为6mm才能保证检测精度。
3、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。
4、三相步进电机的转子齿数为60，则双三拍通电方式运行时的步距角
＝2°。
5、步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即丢步和越步。
6、数控机床的床身结构和导轨有多种形式，主要塑料、静压滚动等。
选择题
1、步进电机的转速与下面哪些因素无关？
（D）
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
判断题
1、步进电机的步距角越大，控制精度越高。
（F）
2、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。
（F）
3、开环控制系统一般用于经济型的数控机床上（T）
4、步进电机的环形分配器必须由硬件来实现。
（F）
5、步进电机一般用于半闭环的数控机床中。
（F）
6、步进电机的转速与指令脉冲的频率无关，而受到电压波动、负载变化及环境因素的影响。
（F）
7、数控机床主传动系统是用来实现机床主运动的，它将主电动机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。
（T）
8、为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。
（T）
9、电火花加工不能加工各种具有导电性能的硬、脆、软、韧材料。
（F）
10、一般，中小型数控机床的主轴部件多采用成组高精度滚动轴承（T）
11、由于数控机床进给系统经常处于自动变向状态，齿轮副的侧隙会造成进给运动反向时丢失指令脉冲，并产生反向死区，从而影响加工精度，因此必须采取措施消除齿轮传动中的间隙。
（T）
12、DNC意为直接数字控制或分布数字控制。
（T）
13、数控机床主轴传动方式中，带传动主要是适用在低扭矩要求的小型数控机床中。
（T）
14、影响机床刚度的主要因素是机床各构件、部件本身的刚度和他们之间的接触刚度。
（T）
思考题
1、分析鼠牙数控回转工作台的工作原理？
要求1）工作台是如何回转
2）工作台是如何分度
答案：
分度工作台上的两个托盘10是用来交换工件的。
托盘台面上有5个T形槽，利用T形槽可安装夹具和工件。
托盘是靠4个精磨的圆锥定位销12在分度工作台上进行定位的。
托盘的交换过程为：
当需要更换托盘时，控制系统发出指令，使分度工作台返回零点，此时液压阀16接通，压力油进入油腔9，使得液压缸11向上移动，托盘则脱开定位销12。
当托盘被顶起后，液压缸带动齿条向左移动，从而带动与其相啮合的齿轮旋转并使整个托盘装置旋转，使托盘沿着滑动轨道旋转180°，从而达到托盘交换的目的。
当新的托盘到达分度工作台上面时，空气阀接通，压缩空气经管路从托盘定位销12中间吹出，清除托盘定位销孔中的杂物。
同时电磁液压阀2接通，压力油进入油腔8，迫使液压缸11向下移动，并带动托盘夹紧在4个定位销12中，从而完成整个托盘的交换过程。
名词解释
1、机床刚度
答案：
反映机床结构在载荷作用下抵抗变形的能力。
2、机床的静刚度
答案：
是指在稳定载荷的作用下抵抗变形的能力。
第六章
填空题
1、在通讯传输中，常使用的通信软件主要有有WinPCIN、DNC-LINK。
2、适宜加工形状特别复杂（如曲面叶轮），精度要求较高零件的数控机床是（C）。
A、两坐标B、三坐标C、多坐标D、都可以
275、在编程中，为使程序简洁，减少出错几率，提高编程工作的效率，总是希望以（ A ）的程序段数实现对零件的加工。
A、最少 B、较少 C、较多D、最多
填空题
1、世界上第一台数控机床是1952年研制出来的。
2、数控系统按功能水平的不同可分为经济型、精密型、全功能型三类。
3、数控铣床常用于平面、沟槽、螺旋槽、成型表面。
4、在数控机床中润滑剂可分为润滑油和润滑脂两种类型。
判断题
1、由于数控机床的先进性，因此任何零件均适合在数控机床上加工。
（F）
填空题
1、数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。
2、数控机床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。
3、突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。
4、自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。
选择题
1、一般数控钻、镗床属于（ C ）
（A）直线控制数控机床 （B）轮廓控制数控机床
（C）点位控制数控机床 （D）曲面控制数控机床
2、（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节
（A）控制介质 （B）数控装置 （C）输出装置 （D）伺服系统
3、适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ）
（A）加工中心 （B）数控铣床
（C）数控车床 （D）数控线切割机床
4、闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）
（A）传动丝杠上 （B）伺服电动机轴上
（C）数控装置上 （D）机床移动部件上
5、根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ）
（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床
（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床
（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床
（D）NC机床和CNC机床
判断题
（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。
（ × ）
（2）数控机床是通过程序来控制的。
（ √ ）
（3）数控机床只用于金属切削类加工。
（ × ）
（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。
（√）
（5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。
（ √ ）
简答题
1、简述数控机床的发展趋势。
P9
答：
（1）、高速度与高精度化
（2）、多功能化（3）、智能化（4）、高的可靠性
2、简述数控机床各基本组成部分的作用。
P4
答：
（1）、控制介质：
是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。
（2）、数控系统：
数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。
（3）、伺服系统：
是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。
（4）、反馈装置：
其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。
（5）、机床本体：
机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。
（6）、辅助装置
3、简要说明数控机床的主要工作过程。
P2
答：
（1）、根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据
（2）、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序
（3）、程序的输入和输出
（4）、将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路径模拟等 5、通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件加工
《数控机床》 （第二章）
填空题
1、数控机床的机械部分一般由主传动系统、进给传动系统、基础支承件、辅助装置组成。
2、数控机床高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。
3、滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加制动装置。
4、为防止系统快速响应特性变差，在传动系统各个环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联轴器和键联接都必须采取相应的消除间隙措施。
5、数控机床的主轴箱或滑枕等部件，可采用卸荷装置来平衡载荷，以补偿部件引起的静力变形。
6、数控机床床身采用钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减小结构质量，又可以增加构件本身的阻尼。
7、 直接驱动的回转工作台 是伺服驱动电动机与回转工作台的集成，它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。
8、 位置检测 装置精度直接影响闭环控制数控机床的定位精度和加工精度。
9、在自动换刀过程中常见的选刀方式有 顺序选刀 和任意选刀两种。
10、在加工中心的基础上配置更多（5个以上）的托盘，可组成环形回转式托盘库，称为 柔性制造单元 。
选择题
1、数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（C）
（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
2、滚珠丝杠预紧的目的是（ C ）
（A）增加阻尼比，提高抗振性 （B）提高运动平稳性
（C）消除轴向间隙和提高传动刚度 （D）加大摩擦力，使系统能自锁
3、数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消隙（ C）措施。
（A）齿轮轴向间隙 （B）齿顶间隙
（C）齿侧间隙 （D）齿根间隙
4、静压导轨与滚动导轨相比，其抗振性（A ）。
（A） 前者优于后者 （B） 后者优于前者 （C） 两者一样
5、光栅利用（C），使得它能测得比栅距还小的位移量。
（A）细分技术 （B）数显表
（C）莫尔条纹的作用 （D）高分辨指示光栅
6、在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于（ A ）。
（A）工件安装及调整 （B）刀具装夹及调整 （C）刀库的调整
7、在下列特点中，（B）不是数控机床主传动系统具有的特点。
（A）转速高、功率大 （B）变速范围窄
（C）主轴变换迅速可靠 （D）主轴组件的耐磨性高
判断题
（1）数控机床的气压装置因空气黏度小，在管路中的能量损失小，适于远程传输及控制使用。
（ √ ）
（2）数控铣床立柱采用热对称结构可以减少热变形对加工件的精度影响。
（√ ）
（3）滚珠丝杠螺母副的作用是将回转运动转换为直线运动。
（ √ ）
（4）数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度，以满足不同的加工条件要求。
（ √ ）
（5）数控机床传动丝杠反方向间隙是不能补偿的。
（ × ）
（6）进给运动是以保证刀具相对位置关系为目的。
（ √ ）
（7）刀具在刀库中的位置是固定不变的。
（ × ）
简答题
1、数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些方面？
P16
答：
1）高的静、动刚度及良好的抗振性能； 2）良好的热稳定性； 3）高的灵敏度； 4）高人性化操作
2、数控机床的主轴变速方式有哪几种？
试述其特点及应用场合。
P21
答：
（1）、带有变速齿轮的主传动
特点：
通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。
应用：
大、中型数控机床采用这种变速方式。
（2）、通过带传动的主传动
特点：
电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。
它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。
常用的是三角带和同步齿形带。
应用：
这种传动主要应用在转速较高、变速范围不大的机床。
（3）、用两个电动机分别驱动主轴
特点：
这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能。
高速时电动机通过皮带轮直接驱动主轴旋转，低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围。
克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。
但两个电机不能同时工作，也是一种浪费。
（4）、由调速电动机直接驱动的主传动
特点：
调速电机与主轴用联轴器同轴联接，这种方式大大简化了主传动系统的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴精度影响较大。
（5）、内装式电主轴:
即主轴与电机转子合二为一。
特点：
优点是主轴部件结构更紧凑，重量轻，惯量小，可提高启动、停止的响应特性，并利于控制振动和噪声。
缺点同样是热变形问题。
3、试述滚珠丝杠螺母副的特点有哪些？
它是如何工作的？
常用间隙调整方法有哪些？
P29
答：
（1）、工作原理：
在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。
螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。
当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。
因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。
（2）、特点：
传动效率高、摩擦损小；通过预紧可消除间隙，提高传动刚度；但制造成本高，不能自锁。
（3）、常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：
（1）垫片调隙式；
（2）齿差调隙式；（3）螺纹调隙式。
4、自动排屑装置有哪几种类型？
各适合于什么场合？
P53
答：
常见的排屑装置：
（1）平板链式排屑装置；
（2）刮板式排屑装置；（3）螺旋式排屑装置。
（5）数控机床的工作台有哪些形式？
各自的特点是什么？
P35
矩形工作台--直线进给运动。
回转工作台--圆周进给运动。
摆动工作台--摆动进给运动。
直接驱动的回转工作台--是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。
减少传动环节、简化机床的结构等。
6、数控机床对自动换刀装置有什么样的要求？
自动换刀装置有哪些种类?
P42
答：
要求：
换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储备量，占地面积小，安全可靠等。
种类：
加工中心有转塔式、刀库式、成套更换等方式；数控车床采用回转刀盘，部分采用刀库形式。
7、数控机床的导轨有什么作用？
有哪些类型？
各自的特点是什么？
P32
答：
作用：
对运动部件起支承和导向作用。
（1）、滑动导轨
优点：
具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。
缺点：
是静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦损失大，低速
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