试题1-5(含答案)

数控机床控制技术与系统试题1一、选择题（每题2分，共20分）1、数控机床的组成部分包括(B)A．输入输出装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库B．输入输出装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件C．输入输出装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件D．输入输出装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库2、计算机数控系统的优点不包括(C)A．利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高B．充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能C．数控系统功能靠硬件实现，可靠性高D．系统性能价格比高，经济性好3、机床数控系统是一种(C)A．速度控制系统B．电流控制系统C．位置控制系统D．压力控制系统4、半闭环控制系统的传感器装在(A)A．电机轴或丝杠轴端B．机床工作台上C．刀具主轴上D．工件主轴上5、步进电动机多相通电可以(A)A．减小步距角B．增大步距角C．提高电动机转速D．往往能提高输出转矩6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为(C)A．0.1mmB．1mmC．10mmD．100mm7、所谓开环的数控伺服系统是指只有(B)A．测量实际位置输出的反馈通道B．从指令位置输入到位置输出的前向通道C．开放的数控指令D．位置检测元件8、FANUC0i系列数控系统操作面板上用来显示图形的功能键为（C）。APRGRMBOPR/ALARMCAUX/GRAPHDOFFSET9．数控系统所规定的最小设定单位就是（C）。A数控机床的运动精度B机床的加工精度C脉冲当量D数控机床的传动精度10、通常数控系统除了直线插补外，还有（B）。A正弦插补B圆弧插补C抛物线插补D多义线插补二、填空题（每空2分，共20分）1、计算机数控系统的软件结构特点（1）多任务性（2）实时性。2、数控机床伺服系统，按其功能和用途可分为进给驱动和主轴驱动，相应的对进给伺服电机要求恒转矩，宽调速范围，主轴伺服电机要求恒功率范围宽，宽调速范围，以满足伺服需求。3、步进电机通过控制脉冲频率控制速度；通过控制脉冲数量控制位移量；通过改变步进电机输入脉冲信号的循环方向，实现步进电机的正反转。4、主轴准停又称为主轴定向功能，即当主轴停止时，控制其停于固定位置，它主要可应用于加工中心自动换刀、加工阶梯孔或精镗孔后退刀时。三、判断题（每题2分，共10分）1、(√)如果在数控车床上车削螺纹，该数控车床必须有主轴脉冲编码器，并处于工作状态。2、(√)数控车床加工中，若刀具需移动一个准确的尺寸，则这个尺寸的正确性是依靠进给伺服系统来保证的。3、(×)加工端面或直径变化较大的工件时，若数控车床的主轴可伺服（即能无级变速），通常采用恒转速车削。4．(×)数控机床伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。5、(×)数控机床适于单件、小批生产形状复杂的工件，不适合大批量加工。四、简答题（每题8分，共40分）1、试述脉冲增量法和数据采样法在插补方法上的区别。答：1、按插补算法不同，有多种不同复杂程度的插补处理。一般按照插补结果，插补算法被分为脉冲增量插补法和数字采样插补法两大类。前者的插补结果是分配给各个轴的进给脉冲序列；后者的插补结果是分配给各个轴的插补数据序列。2、简述数控系统的插补概念。答：机床数控系统的核心技术是插补技术。在数控加工中，数控系统要解决控制刀具与工件运动轨迹的问题。在所需的路径或轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点位置坐标值的运动过程称为插补。数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”的工作。3、简述数控开环、半闭环、闭环系统的区别。答：开环伺服系统即无位置反馈的系统，其驱动元件主要是功率步进电机，其实质是数字脉冲到角度位移的变换，它不用位置检测元件实现定位，而是靠驱动装置本身，转过的角度正比于指令脉冲的个数，速度由进给脉冲的频率决定。开环系统的结构简答，易于控制，但精度差，低速不平稳，高速扭矩小。一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。闭环伺服系统是误差控制随动系统，该装置测出实际位移量或实际所处位置，并将测量值反馈给CNC装置，与指令进行比较，求得误差，构成闭环位置控制。闭环伺服系统是反馈控制，测量装置精度很高，系统传动链的误差，环内各元件的误差以及运动中造成的误差可以得到补偿，大大提高了跟随精度和定位精度。半闭环系统指位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换，即坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，在环外的传动误差没有得到系统的补偿，因而这种伺服系统的精度低于闭环系统。4、数据采样插补的原理是什么？试对其插补精度进行分析？答：插补采用的是软件插补法，其输出的插补结果不是脉冲，而是数据。数控系统定时地对位置检测进行采样，采样数据与插补程序所产生的指令数据相比较后，得到位置偏差，经伺服驱动控制伺服电动机。从插补过程实现的方式上来说有粗插补和精插补。粗插补采用软件方法先将加工轨迹分割为线段，精插补采用硬件插补器将粗插补分割的线段进一步密化数据点。粗、精插补相结合的方法对数控系统运算速度要求不高，并可节省存储空间，且响应速度和分辨力都比较高。5、数控系统由哪几个基本组成部分？各部分的基本功能是什么？答：数控系统一般由输入／输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。驱动控制装置位于数控装置和机床之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴驱动装置，进给轴伺服驱动装置由位置控制单元、速度控制单元、电动机和测量反馈单元等部分组成，它按照数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件(如：机床移动部件和主轴头等)机床电器逻辑控制装置也位于数控装置和机床之间，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能及其它机床辅助功能。其形式可以是继电器控制线路或可编程序控制器（PLC）。五、计算题（每题10，共10分）1、一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：(1)步进电机的步距角；(2)工作台的脉冲当量；(3)步进电机的最高工作频率解答：（1）75.02803360360cmZr；（2）0104.01360575.0360it（mm/脉冲）（3）28800104.060603060f（Hz）试题2一、选择（每题2分，共20分）1、数控机床进给系统减少摩擦阻力和动静摩擦之差，是为了提高数控机床进给系统的（C）。A传动精度B运动精度和刚度C快速响应性能和运动精度D传动精度和刚度2、为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最佳切削速度，主传动系统的要求是（D）。A无级调速B变速范围宽C分段无级变速D变速范围宽且能无级变速3、数控机床的核心是（B）。A伺服系统B数控系统C反馈系统D传动系统4、数控机床的主机（机械部件）包括：床身、主轴箱、刀架、尾座和（A）。A进给机构B液压系统C冷却系统5、数控机床加工零件时是由（A）来控制的。A数控系统B操作者C伺服系统6、脉冲当量是指（A）。A每发一个脉冲信号，机床相应移动部件产生的位移量B每发一个脉冲信号，伺服电机转过角度C进给速度大小D每发一个脉冲信号，相应丝杠产生转角大小。7、数控车床可以进行螺纹加工，是因为该车床安装了（C）A光栅B磁栅C光电编码器8、半闭环数控机床是指(B)A没有检测装置B对电机轴的转角进行检测C对电机的电流进行检测D对坐标轴的位移进行检测9、闭环控制系统的位置检测装置装在：（C）。A传动丝杠上B伺服电动机轴上C机床移动部件上D数控装置中10、测量与反馈装置的作用是为了（C）。A提高机床的安全性；B提高机床的使用寿命；C提高机床的定位精度、加工精度；D提高机床的灵活性。二、填空题（每空2分，共20分）1．数控机床主要由I/O装置、数控装置、驱动控制装置和机床电器逻辑控制四个部分组成。2．数控机床按运动方式分为点位控制数控系统、直线控制数控系统、轮廓控制数控系统等三类。3．数控机床按伺服系统分开环控制数控系统、闭环控制数控系统、半闭环伺服系统等三类三、判断题（每题2分，共10分）1．（×）数控机床的优点众多，完全可以取代普通机床。2．（×）软件插补的优点是速度快、精度高。3．（√）在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。4．（√）旋转型检测元件有旋转变压器、脉冲编码器、测速发电机。5．（√）开环进给伺服系统的数控机床，其定位精度主要取决于伺服驱动元件和机床传动机构精度、刚度和动态特性。四、简答题（每题8分，共40分）1、数控加工中为什么要进行刀具半径补偿？有哪些方式？2、分析说明数控装置对加工程序的处理过程。3、简述光栅尺的工作原理4、简要分析直流电机的调速原理与方法5、简述数控系统的工作过程答：1、刀具半径补偿解决了编程轨迹与刀具中心轨迹之间的矛盾。特别是对轮廓控制，经过译码后得到的数据，还不能直接用于插补控制，要通过半径补偿计算，将编程轮廓数据转换成刀具中心轨迹的数据才能用于插补。刀具半径补偿方式有刀具长度补偿和刀具半径补偿。2、数控装置对加工控制信息预处理完毕后，开始逐段运行数控加工程序。根据所要产生的运动轨迹，数控装置中的插补器根据已知的几何数据进行插补处理。由插补器向各个轴发出的运动序列命令为各个轴位置调节器的命令值，位置调节器将其与机床上位置检测元件测得的实际位置相比较，经过调节，输出相应的位置和速度控制信号，控制各轴伺服系统驱动机床各个轴运动，使刀具相对工件正确运动，加工出要求的工件轮廓。由数控装置发出的开关命令在系统程序的控制下，在各加工程序段插补处理开始前或完成后，适时输出给机床可编程控制器(PLC)，由它实现开关量的控制。在机床的运行过程中，数控系统要随时监视数控机床的工作状态，通过显示部件及时向操作者提供系统工作状态和故障情况等。3、光栅尺由光源、长光栅（标尺光栅）、短光栅（指示光栅）和光电元件等组成，长光栅装在机床移动部件上，短光栅装在机床固定部件上，标尺光栅和指示光栅均由窄矩形不透明的线纹和与其等宽的透明间隔组成。当标尺光栅相对线纹垂直移动时，光源通过标尺光栅和指示光栅再由物镜聚焦射到光电元件上。若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最小。若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最大。因此，标尺光栅移动过程中，光电元件接收到的光通量忽大忽小，产生了近似正弦波的电流。再用电子线路转变为数字以显示位移量。为了辨别运动方向，指示光栅的线纹错开1/4栅距，并通过鉴向线路进行判别。4、根据直流电动机的机械特性：eMeeTCCRCUn2改变电枢电压、励磁电流或电枢回路电阻即可改变电机的转速。调速方法：改变电枢供电电压；改变励磁磁通；改变电枢回路电阻调速。5、在接通电源后，微机数控装置和可编程序控制器都将对数控系统各组成部分的工作状态进行检查和诊断，并设置初态。对第一次使用的数控装置，进行机床参数设置，实际使用刀具的刀具参数及实际工件原点相对机床原点的坐标位置。加工控制信息输入后，可选择一种加工方式(手动方式或自动方式的单段方式和连续方式)，启动加工运行，此时，数控装置在系统控制程序的作用下，对输入的加工控制信息进行预处理，即进行译码和预计算(刀补计算、坐标变换等)。数控装置对加工控制信息预处理完毕后，开始逐段运行数控加工程序。根据所要产生的运动轨迹，数控装置中的插补器根