现代数控技术及数控机床期末复习资料试卷答案浙工大

现代数控技术及数控机床试卷2标准答案

学生姓名： ，班级： ，学号： ，成绩：

一．填空题（每题2分）

1．数控机床是由 控制介质 、数控装置、 伺服驱动装置 、 辅助控制装置、 反馈装置、 适应控制装置和 机床等部分组成。

2．数控机床加工过程的加工路线是指刀具中心的运动轨迹和方向。 3．三相步进电机的转子上有40个齿，若采用三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为 1.50 。

4．数控机床的最小设定单位是数控机床能实现的最小位移量，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为0.0001～0.01mm，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。

5．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其排屑条件和受力状态。提高机床的静刚度。

6． 数控机床的工作台和刀架等部件的移动，是由 交流或直流伺服电机 驱动，经过 滚珠丝杠 传动，可减少进给系统所需要的驱动扭矩，提高 定位精度、 运动平稳性。 7．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。 8．位置检测装置是数控机床的重要组成部分，在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号进行比较，如有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差方向运动，直至偏差等于零为止。

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。 10．伺服系统的输入是插补器发出的指令脉冲，输出是直线或转角位移。

11．数控机床工作台和刀架等部件的移动，由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠

传动，减少了进给系统所需要的驱动扭矩，提高了定位精度和运动平稳性。 12．光栅依不同制造方法有透射光栅和反射光栅两种。数控机床中常用透射光栅做位置传感器。

二．选择题（每题2分）

1． 闭环伺服系统使用的执行元件是（1，2）

（1）支流伺服电机 （2）交流伺服电机 （3）步进电机 （4）电液脉冲马达 2． 步进电机的角位移与（4）成正比。

（1）步距角 （2）通电频率 （3）脉冲当量 （4）脉冲数量 3． 数控机床CNC系统是（3）

（1）轮廓控制系统 （2）动作顺序控制系统 （3）位置控制系统 （4）速度控制 系统

4． 采用DDA法加工第一象限的斜线，若偏差函数值大于零，规定刀具向（1）方向移

动。

（1）+X （2）-X （3）+Y （4）-Y

5． 数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编

写程序时，采用（4）的原则。

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（1）刀具固定不动，工件移动 （2）铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工 刀具移动，工件固定 （3）分析机床运动关系后再根据实际情况两者的固定和移动关系 （4）工件固定不动，刀具移动。 6． 选择刀具起始点时应考虑（1，2）

（1）防止与工件或夹具干涉碰撞 （2）方便工件安装测量 （3）每把刀具刀尖在起始点

重合 （4）必须选在工件外侧。 7．数控机床伺服系统是以（2）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 （4）切削用量 8．指出下列哪些误差属于系统的稳态误差（1）。

（1）定位误差 （2）跟随误差（3）轮廓误差 （4）定位误差和跟随误差

三．简答题（每题5分）

1． 数控机床的主传动系统有何特点？

数控机床的主传动系统采用交流调速电动机或直流调速电动机，可实现无级调速，转速高，功率大，变速范围大，变速迅速可靠，以适应高速、大功率切削以及加工中采用合理的切削用量。

2． 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系

统常用的驱动元件是什么？

由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四部分组成。它的作用是：接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机，功率步进电机，电液脉冲马达等)和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。伺服系统常用的驱动元件是步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。

3． 简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。

采用钢板焊接床身结构可采用最有利于提高刚度的筋板布置形式，能充分发挥壁板和筋板的承裁及抵抗变形的作用； 焊接结构还无需铸造结构所需的出砂口，有可能将基础件做成完全封闭的箱形结构；钢板的弹性模量E比铸铁的弹性模量E大几乎相差一倍。因此，在结构相同时，E值大的材料刚度则高。

四．计算题（每题9分） 1．若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(7，4)，设累加器为3位，试按DDA法进行插补计算，并绘出插补轨迹图。

2

解： 将Xe ＝7及Ye ＝4化成二进制数Xe ＝111B及Ye＝100B存放在Jvx及Jvy 中，

选寄存器容量为三位，则累加次数m＝23＝8。插补运算过程如下表所示，插补轨迹见图3-24所示。

2．步进电机转子有80个齿，采用三相六拍通电方式，经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动，滚珠丝杠导程为5mm，工作台移动最大速度为6mm/s，求： ? 步进电机的步距角θ ? 工作台的脉冲当量δ

? 步进电机的最高工作频率f 答

36003600?＝??0.750mkz3*2*80L*?5*0.750????0.01mm/plus36003600v6f???600Hz?0.01

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五．论述题（每题9分）

1．为什么要对工件廓形进行拟合？ 答：由于大多数数控机床上只具备直线和圆弧插补，所以在连续控制系统的数控机床上加工成形轮廓的工件时，都先要对工件廓形曲线进行拟合，代替原来的轮廓曲线，然后才能使用数控机床的G功能加工出所需的廓形曲线。

2．试画出框图说明数控机床的工作原理。

答：数控机床的工作原理如图所示。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。

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。

3．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； 现代数控技术总复习

1-1. 什么是数控机床的数控加工程序？（零件加工的工作指令。）

1-2. 轮廓加工机床之所以能加工出形状各异的零件轮廓，最主要的是因为有什么功能？ 1-3. 为什么数控系统的联动轴数越多，则控制越复杂？（插补计算、指令输出、位控等。）

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反馈装置 输入介质 数据装置 速度指令 位置检出 速度检出 位置指令 伺服系统 机 床 1-4. 数控机床与普通机床相比较，在哪些方面是基本相同的，最根本的不同是什么?（表面形成方法相同；实现自动化控制的原理和方法不同。）

1-5. 数控机床由哪几个部分组成?（编程及程序载体、输入装置、CNC装置、伺服驱动系统、机床机械部件。）

1-6. CNC装置对输入的加工程序进行运算处理的核心部分有哪三步?（逼近处理、插补运算、指令输出。）

1-7. 什么样控制特点的系统称为点位控制系统？ 1-8. 直线控制数控机床是否可以加工直线轮廓?

1-9. 开环、闭环和半闭环系统，它们在结构形式、精度、成本和影响系统稳定因素方面，各有何特点？

1-10. 数控机床的输入装置有哪些?对应的数控程序介质有哪些?

1-11. 为什么数控机床加工的生产准备周期比普通机床加工生产准备周期短?（无须专用工艺装备。）

1-12. 数控机床最适用于哪些类型零件的加工？（复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量。）

2-1. 空间曲面加工是否一定要有三坐标联动?

2-2. 试画出立式和卧式镗铣床、车床、外圆磨床的ISO标准坐标系。 2-3. 数控机床坐标系各进给轴运动的正方向总是假定为怎样的方向? 2-4. 什么是相对坐标编程？什么是绝对坐标编程？ 2-5. 从大类上分类，数控加工程序编制方法有哪两种？

2-6. 被加工零件如图所示，本工序为精加工，铣刀直径为16 mm，进给速度100mm/min，主轴转速为400r/min，不考虑Z轴运动，编程单位为mm，试编制该零件的加工程序。 要求：

(1) 从A点开始进入切削，刀具绕零件顺时针方向加工，加工完成后刀具回到起刀点；

(2) 采用绝对坐标编程，指出零件上各段所对应的程序段号； (3) 程序中有相应的M指令、S指令和刀补指令。

3-1. CNC装置硬件由哪几个模块组成?各模块的作用分别是什么?（计算机主板和系统总线、显示、输入输出、存储、设备辅助控制接口、位置控制、功能接口。） 3-2. 设备辅助控制接口模块的信号处理有哪两大目的?（隔离、转换。） 3-3. 根据CNC装置硬件所含有的CPU多少来分，可分为哪两大类系统?

3-4. CNC装置中数据转换流程，按顺序有哪几个过程?（译码、刀补、速度预处理、插补、位控。）

3-5. 在中断型软件结构中，位置控制、键盘输入、插补运算、通信这4个中断服务程序，哪一个安排为最高级别优先级？优先级安排的原则是什么?

3-6. CNC装置软件从功能特征来看分为哪两大类？CNC装置的软件特点是什么？如何实现？ （a.多任务与并行处理技术——资源分时共享、并发处理和流水处理；b.实时性与优先抢占调度机制。）

3-7. 刀具半径补偿的意义何在？

3-8. 刀具半径补偿执行过程有哪三步? 3-9. C刀补中，转接过渡形式有几种?

3-10. 已知转接段矢量夹角大小时，如何确定转接过渡形式?

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