机床数控技术自考复习资料.docx

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机床数控技术自考复习资料

自考《5661机床数控原理》复习资料

一．填空题

1.数控机床是利用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。

2.数控机床在加工零件时，要用程序规定零件加工路线和工艺参数。

3.数控机床主要有程序介质数控装置伺服系统机床组成。

4.数控装置时控制系统的中枢系统。

5.数控系统的执行部分是伺服系统。

6.数控系统是由数控装置和伺服系统组成。

7.数控机床按机械运动轨迹分为点位控制系统直线控制系统连续控制系统三大类。

8.数控机床按伺服系统分为开环伺服系统闭环伺服系统半闭环伺服系统三大类。

9.数控加工程序的编制方法有手工编程和计算机自动编程

10.手工编程主要靠人工完成。

11.各几何元素间连接点为基点。

12.一般零件的公差为编程公差的5-10倍。

13.数控机床改造的主要标准时机床基础件的刚性和改造的经济性。

14.有计算机编写的程序是自动编程。

第二章

1.从零件图分析到制成控制介质的全过称为数控编程。

2.数控加工程序标编制的主要内容有分析被加工零件的零件图，确定加工工艺过程、进行刀具运动轨迹的坐标计算、编写零件的加工程序、制作控制介质、校验程序，首件试切。

3.程序单和制备好的控制介质必须经过校验和零件试切后才能正式使用。

4.数控程序编制方法分为手工编程和自动编程。

5.一个完整的加工程序由若干程序段组成。

6.构成数控程序的基本单元是字符。

7.程序中的每个字表示一种功能。

8.程序中的每条程序段表示一种操作。

9.一个程序段中的字、字符、数据的书写规则叫程序段格式。

10.目前国内使用最广泛的程序段格式是文字地址程序段格式

11.数控机床的标准坐标系是右手直角笛卡尔坐标系

12.刀具远离工件的方向为坐标正方向。

13.确定机床坐标轴时，一般先确定Z轴再确定X轴和Y轴

14.使机床建立起某种加工方式的指令是G代码

15.G代码分为模态指令和非模态指令两种。

16.辅助功能M代码是控制机床开关功能的指令

17.文字地址程序段是有N__G__X__Y__Z__F__S__T__M__

18.一个完整的程序是由程序段程序号相应的符号组成。

19.G90编程时，以后所有编入的坐标值全部以编程零点为基准。

20.刀具半径补偿的建立可分为建立刀补执行刀补撤销刀补

21.在数控编程时绝对坐标系用X.Y.Z.表示，增量用PUW

22.G96S200表示恒线速度是200m/min

23数控机床用刀具T0101前两位为1号刀具号，后两位为1号刀补

24.CAD是计算机辅助设计，CAM是计算辅助制造

25.数控编程主要任务是计算加工过程中是的刀位点。

26.CATTA有两种输出程序的方法，一种是批处理模式一种是交互处理模式

27．实现主轴准停在某一角度位置的指令代码是M19

第三章第四章第五章

1.数控机床加工与普通机床加工的不同点主要表现在控制方式。

2.数控机床自动化程度较高，但是自适性差。

3.数控加工零件图的标注方法是基准标注。

4.刀具在整个加工工序中的运动轨迹称为走刀路线

5.铣削工件外轮廓时，应避免法向切入，而采用沿曲线延长线和切向切入。

6.对于孔的位置精度要求高的零件，可采用单向趋近定位方法定位。

7.轮廓加工应避免进给停顿，以避免在零件上留下划痕。

8.精铣一般采用顺铣。

以减少Ra。

9.铣削平面采用连续切削时，粗铣刀具直径应小些，精铣刀具直径应大些。

10.数控加工最常用的刀具材料是硬质合金

11.加工曲面一般采用球头刀，粗加工用二刃刀，精加工和半精加工用四刃刀。

12.数控铣床钻孔，一般不采用钻模，而采用固定循环程序

13.在数控机床加工零件时，刀具相对零件运动的起始点叫对刀点。

14.对于具有机床零点的机床，采用绝对坐标系编程时，第一段程序设定对刀点坐标值以规定它在机床坐标系中的位置。

15.切削用量包括切削速度背吃刀量进给量

16.在零件拐角较大处，应适当降低速度，以避免产生“超程”现象。

17数控.机床主轴转速主要依据允许的切削速度

18.在零件加工过程中，由于切削力的作用，在拐角处易产生欠程现象

19.数控编程误差包括逼近误差插补误差圆整误差

20数控机床操作非为JOGMDAAOTOmatic三种模式

21.在一个主功能的作用下有多个子功能，子功能一般以软键形式存在。

22.刀具补偿功能的作用主要在于简化编程

23.JOG模式下各坐标轴的控制分为点控制方式连续进给控制方式

24.CNC系统是以微型处理器为核心，采用存储程序的计算机来实现。

25.PLC的作用是实现对MST功能的控制和译码。

26.840D数控系统的核心模块是NC模块

第六章

1.数控机床位移检测装置有旋转变压器感应同步器磁尺光电编码器光栅等五种。

2.数字式位置检测装置有光电编码器光栅等

3.模拟式位置检测装置有旋转变压器感应同步器等

4.编码器按码盘的读取方式可分为光电式接触式电磁式

5.编码器按不同的读数方式可分为增量式编码器绝对式编码器。

6.光电式编码器的工作原理是利用光电转换原理。

7.绝对式编码器是通过读取码盘上的代码来表示轴的位置。

8.数控装置通过指令值与位置检测装置的反馈值相比较来实现对工作台的控制。

9.主轴编码器可检测转速和转角.

10.光栅副由主光栅和指示光栅组成指示光栅固定在机床上，主光栅固定在移动部件上。

11.计量光栅根据形状用途分为长光栅和圆光栅两大类。

12.计量光栅根据光线的走向，可分为透视光栅和反射光栅两大类。

13.光栅主要利用莫尔条纹来实现测量。

14.莫尔条纹的特性是平均效应放大作用对应关系。

15.光栅相对位移移动一个栅距W莫尔条纹相对移动一个条纹间距Bh。

16.旋转变压器可分为正余弦旋转变压器线性旋转变压器比例式旋转变压器三种类型。

17.旋转变压器工作方式可分为鉴相工作法鉴幅工作方法两种。

18.旋转变压器常用于角位移的检测，是根据互感现象工作的。

19.直线感应同步器由定尺和滑尺组成其中定尺固定在基座上。

20.直线感应同步器定尺为连续绕组滑尺为分段绕组。

21.当直线感应同步器只有正余弦绕组励磁，在正余弦绕组和定尺上的绕组位置重合时开始移动，滑尺移动2个节距时，感应电动势是值为零有4处（一个节距为一个周期，一个周有两处为零）

22.直线感应同步器的工作方式有鉴相方式和鉴副工作方式。

23.半闭环控制系统常以编码器为反锁元件。

24.直线感应同步器定尺上绕组是连续绕组滑尺为分段绕组

第七章

1.伺服系统是数控机床的执行机构，它主要能精确执行CNC系统发出的命令。

2.按伺服系统调节理论，它可分为开环系统闭环系统半闭环系统。

3.步进电动机是一种电脉冲信号交换成角位移的电磁装置。

4.步进电动机转动的角位移和转速分别于输入电脉冲数和单位时间内输入的脉冲数成正比。

5.步进电动机按原理分为反应式电磁式永磁式等类型。

6.步进电动机适用于开环系统。

7.步进电动机按使用场合分为功率步进电动机和控制步进电动机。

8.步进电动机的工作原理是基于电磁力的吸引和排斥产生的转矩的现象。

9.步进电动机的正反转是由通电方式控制的。

10.步进电动机产生的静转矩随是调角的变化规律称为距角特性。

11.步进电动机带负荷的起动频率比空载要低。

12.运行距频特性是衡量步进电动机运转承载能力的动态性能指标。

13.步进电动机驱动电源是由脉冲发生器环形分配器和功率放大器组成。

14.交流伺服电机分为同步式伺服电机和异步伺服电机两种。

15.同步型交流伺服电机供电是由变频电源供电。

16.数控机床中交流电动机广泛采用的调整方法是永磁式交同步型伺服电机。

17.直流电动机是工作原理是电磁定律和电磁感应定律。

18.直流电动机是由固定的磁极电枢和交换片与电刷三部分组成。

19.直流电动机的静态特性一般包括机械特性和调节特性。

20.机械特性是指转速和转矩的关系。

21.调节特性是指转速和控制电压的关系。

第八章

1.插补是整个机床数控系统轮廓的控制的主要问题。

2.插补可用硬件或软件来实现，软件的插补方法分为基准脉冲插补法和数据采样插补法两种。

3.脉冲当量的大小决定加工精度，脉冲的频率代表坐标轴的转速。

4.逐点比较法插补循环四个节拍是偏差判别进给偏差计算终点判别

5.第一象限直线插补，F>0向+X方向走一步，F<0向+Y走一步。

6.第一象限圆弧插补F>0表明加工点在圆外F<0表明加工点在圆内

7.机床数控系统常用的插补方法中，基准脉冲插补法适用于以步进电机为驱动元件的数控系统，数据采样法一般用于交流伺服电机和直流伺服电机为驱动元件的数控系统。

8.第一象限圆弧AB,A（XaYa）B（XbYb）用逐点比较法插补完成的总次数为N=∣Xb-Xa∣+∣Yb+Ya∣

9.在轮廓控制数控系统中常用的插补方法是数字积分法

10.在数字积分直线插补中，假设所用的寄存器为n位，则刀具从原点到达终点的累加次数为M=2n

11.在DDA直线中若寄存器位数为n，则能插补的最大直线横或纵坐标为2n-1

12.数据采样插补的核心问题是计算出插补周期的瞬时进给量

13.数据采样圆弧插补的误差是半径的绝对误差

二、问答题

1.试述数控机床有哪几种部分组成及其组成各部分的作用？

答：

⑴输入输出设备

基本功能：

实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和打印。

⑵数控装置

基本功能：

接受来自输入设备的程序和数据，并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。

①多坐标控制

②插补功能

③程序输入、编辑和修改功能

④故障自诊断能

⑤补偿功能

⑥信息转换功能

⑦多种加工方式选择

⑧辅助功能（M功能）

⑨显示功能

⑩通信和联网功能

⑶伺服系统

基本功能：

接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。

⑷测量反馈装置

基本功能：

检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置。

⑸机床本体

基本功能：

完成各种切削加工的机械部分。

2.简述数控加工的特点有哪些？

答：

a.自动化程度高，可以减轻工人的体力劳动强度。

b.精工精度高，加工质量稳定可靠，加工误差一般在0.01mm左右。

c.加工生产效率高。

d.对零件加工的适应性强，灵活性好，能加工形状复杂的零件。

E.有利于生产管理的现代化。

3.什么叫数控编程？

简述数控编程的步骤？

答：

从零件图的分析到制成控制介质的全过程，称为数控编程。

步骤：

分析被加工零件的零件图，确定加工工艺过程，进行刀具运动轨迹的坐标计算，编写零件加工程序，首件试切及校验修正。

4.数控编程方法有哪两种，它们分别适用什么场合？

答：

数控编程包括手工编程和自动编程。

手动改编程广泛应用于简单的点位加工及其圆弧组成的轮廓加工中。

或者加工工件坐标计算较简单，加工程序不长，出错的概率小，采用手工编程。

对于几何形状复杂的零件，特别是具有列表曲线、非圆曲线及曲面的零件，或者表面的几何元素并不复杂而程序量很大的零件，或者工步复杂的零件，采用自动编程。

5.数控加工程序的格式有哪几种，各有何特点？

答：

a.文字地址程序段格式，编程直观灵活，程序简单，不易出错。

b.固定顺序程序段格式，编程不直观且程序段长。

C.使用分隔符的固定顺序程序段格式，格式清晰易于检查和核对，常用于功能不多的装置。

6.简述数控机床编程的特点？

答：

（1）数控机床可用绝对值和增量值或者二者混合编程;

（2）数控机床编程一般采用直径方式编程；（3）数控机床编程可进行多次重复循环切削；（4）数控机床编程一般具有刀具自动补偿功能。

7.CATIA数控加工的工作流产程？

答：

（1）建立刀具轨迹，加工工艺分析，设置加工参数，生成刀具轨迹。

（2）检测刀具轨迹，生成数控程序，驱动数控机床加工。

8.数控机床刀具补偿通常包括哪些内容，用什么指令来实现？

答：

（1）包括刀具的几何补偿、磨损补偿、刀尖半径补偿；刀具补偿的设定，刀具补偿工能有程序之的T代码来实现。

9.简述数控机床加工工艺处理的主要内容？

答：

（1）选择并确定进行数控加工的零件内容；

（2）对被加工零件的图样进行工艺分析，明确加工内容和技术要求；（3）设计数控加工工序；（4）选择对刀点、换刀点的位置确定加工路线，考虑刀具的补偿；（5）分配数控加工中的容差；（6）数控加工工艺技术文件的定型于归栏。

10.简述数控加工工序安排原则？

答：

（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与装夹

（2）先进行类型内腔加工工序，后进行外形加工工序；（3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数与换刀次数（4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。

11.简述数控加工工序设计包括哪些内容？

答：

（1）确定走刀路线和安排工序顺序；

（2）确定定位基准与夹紧方案；（3）夹具的选择；（4）刀具的选择；（5）确定对刀点和换刀点；（6）确定切削用量；（7）确定数控编程的走刀位置。

12.何为对刀点，应如何选择对刀点的位置（对刀点选择原则）

答：

（1）对于采用增量编程坐标系的机床，对刀点可选择在零件的中心上，夹具上的专用对刀孔上火两垂直平面的交线上；

（2）对采用绝对编程坐标系系统是数控机床，对刀点可选择在机床坐标系的机床零点上或距机床零点有确定坐标尺寸关系的点上。

13.简要说明数控加工过程中为什么要设置换刀点，应怎样选择换刀点？

答：

（1）为了避免换刀时碰伤工件和损毁刀具。

（2）当采用绝对坐标系编程时，第一程序段就是设定对刀点坐标值，以规定对刀点在机床坐标系的位置；（3）当采用增量坐标系编程时，第一个程序段则是设定对刀点到工件坐标系坐标原点的距离，以确定对刀点与工件坐标的相对位置关系。

14.简述数控机床自动加工操作步骤。

答：

（1）进入自动加工功能状态

（2）选择自动加工方式；（3）选择需运行的程序（4）启动自动加工循环；（5）重复执行自动加工循环或退出。

15.何为走刀路线原则，确定走刀路线时应考虑什么问题？

答：

（1）原则：

当铣削平面零件外轮廓时，一般是采用立铣刀侧刃切削，刀具切入工件时，应避免应外轮廓的法向切入，而沿外轮廓曲线的延长线的切向切入，以避免在切入处留下刻痕。

内轮廓曲线不允许外延，刀具只能沿轮廓曲线的法向切入和切出，此时刀具的切入点和切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。

（2）注意：

a应尽量缩短加工路线，减少空运行时间；b应尽量使数值计算简单，程序少，程序简单；c应能保证加工精度和表面粗糙度的要求。

16.840D数控系统有哪几部分组成，简述各模块的作用？

答：

（1）NC模块，是840D的核心模块

（2）电源模块，提供各个模块的电源（3）驱动模块，控制驱动电机的运行及反馈信号的处理;（4）伺服电机，机床传动动力（5）PLC模块，NC与机床外设的信息交换；（6）MMC模块

17.为什么绝对编码器一般采用循环编码而不采用二进制？

答：

因为纯二进制编码方式虽然简单，易于理解，但是图案转移点不明确，容易产生误读错误，在位置变化时，将产生误差发出错误信息，导致严重后果。

18.在数控加工前，进行程序校验好和空运行调试的意义？

答：

机床空运行是为了检验机床的运动轨迹和编制的程序是否正确，以便于程序修改和运动轨迹的修正；试切视为了检测被加工零件的误差的大小，保证加工尺寸要求和质量。

19何为机床坐标系，何为工件坐标系？

编程坐标系？

各有何特点？

答：

（1）机床坐标系是机床本身固有的，机床坐标系的原点也称为机床零点，也称为机械零点，它是一个固定点，是由生产厂家再设计机床时确定；

（2）工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件坐标系的原点即为工件零点，工件零点时任意的，它是由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的；（3）编程坐标系即编程人员在计算节点坐标值时坐标系，工件坐标系即为编程坐标系，工件零点即为编程零点。

20.光栅主要利用莫尔条纹实现测量的请问它有何特性？

答：

①平均效应，莫尔条纹是有光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻划误差有平均作用，从而能在很大程度上消除短周期的误差的影响；②放大效应，由于⊙角很小从K=Bh/W≈1/⊙看出光栅有放大效应；③对应关系，两光栅沿与光栅垂直的方向相对移动时，莫尔条纹沿栅线方向移动。

21.简述开环、闭环、半闭环伺服系统的区别？

答：

①开环型采用步进电动机驱动，它无检测元件，也无反馈回路，仅在要求不高的经济型数控机床上广泛使用；②闭环采用伺服电动机有各式各样的检测元件，并使用不同反馈方式③半闭环是从电动机轴上进行位置检测不能完全消除误差具有较高的精度。

1.开环型的特点:

a.采用步进电动机驱动；b.无检测元件，也无反馈回路；c.控制精度低，速度受限制；d.结构简单、容易调整、成本低。

（应用：

要求不高的经济型数控机床上得到广泛应用）

2.闭环型的特点：

a.采用直流、交流伺服电动机驱动；b.消除误差，具有很高的控制精度；c.直接控制，采用直线位移传感器（光栅）；d.位置环受非线性影响，稳定性、调试困难。

3.半闭环的特点：

a.精度较高，稳定性较好；b.采用直流、交流伺服电机；c.结构简单，调试较方便，目前使用广泛。

（适于中小型机床）

22.简述机床数控系统中常用的插补方法及各自的特点？

答：

①插补可用硬件和软件来实现，软件的插补方法分为两类，即基准脉冲插补法和数据采样插补法，基准脉冲插补法是模拟硬件插补的原理，该插补比较简单，最大速度取决于执行一次运算所需时间，这种方法一般用于在进给速度不高的数控系统或开环数控系统中②数据采样该方法用在闭环数控系统中，最大速度不受计算机最大运算速度的限制，但插补程序比较复杂。

23.数控加工的特点？

答：

数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。

1.自动化程度高；2.加工生产率高；

3.加工精度高、加工质量稳定可靠，加工误差一般能控制在0.01mm左右；

4.对零件加工的适应性强、灵活性好；5.有利于生产管理的现代化。

23.数控机床的分类？

答：

1.按机械运动的轨迹分：

点位控制系统、直线控制系统和连续控制系统（轮廓控制-具有插补功能）；

2.按伺服系统的类型分：

开环伺服系统（无检测反馈装置-步进电机）、闭环伺服系统（直接测量-光栅）和半闭环伺服系统（间接测量-角位移传感器编码器）。

24.数控机床的加工方式？

答：

1.金属切削类；2.金属成形类；3.特种加工类；4.其它类。

24.程序编制的主要内容（步骤）？

答：

1.分析图样、确定加工工艺过程；

2.运动轨迹计算；

3.分析零件图4.编写加工程序单；5.制备控制介质（程序介质）；

6.程序检验与首件试切。

25.程序校验的方法？

答：

1.将控制介质上的内容直接输入到数控装置，让机床空运转；

2.用图形模拟刀具相对工件的轨迹；

3.进行零件的首件试切。

4.首件试切的作用：

检验程序单的正确性，综合检验零件是否符合图样的要求。

26.数控车床传动系统包括？

答：

1.主传动系统（直流伺服电机-无级变速）；

主传动系统采用FANUC直流主轴电动机驱动，具有电气系统无级调速和恒线速度切削功能。

2.进给传动系统（刀架-X横向Y纵向）；

3.尾架的液压传动系统。

27.数控车床程序编制的特点？

答：

1.可以用绝对值、增量值、或二者混合编程；

2.数控车床一般采用直径编程；

3.具备不同形式的固定循环功能；

4.数控车床具有刀具半径补偿功能。

对具有刀具半径自动补偿功能的数控系统，可直接按轮廓尺寸编程。

28.数控加工的工艺特点？

答：

1.数控加工工艺的内容十分具体；

2.数控加工的工艺处理相当严密。

3.数控机床虽然自动化程度较高，但自适性差。

29.数控加工工艺处理的主要内容？

答：

1.选择并确定进行数控加工的零件及内容；

2.对被加工零件进行工艺分析；

3.设计数控加工工序；

4.选择对刀点、换刀点的位置；

5.分配数控加工中的容差；

6.数控加工工艺技术文件的定型于与归档。

30.加工工序的安排原则？

答：

1.根据装夹定位划分工序.

2.按所用刀具划分工序；

3.以粗、精加工划分工序。

31.数控加工顺序的安排?

答：

1.上道工序的加工不能影响下道工序的定位与装夹；

2.先进行内型内腔加工工序，后进行外型加工工序；

3.以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序；

4.在同一次安排中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。

32.CNC系统的优点？

答：

1.灵活性；2.可靠性；3.通用性；4.丰富的数控功能；5.使用维护

33.莫尔条纹的特性？

答：

1.平均效应；2.放大作用；3.对应关系。

34.旋转变压器的种类？

答：

1.正余弦旋转变压器；2.线性旋转变压器；3.比例式旋转变压器。