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1/25数控原理知识第一节数控系统概述一、选择题：1、数控系统中CNC的中文含义是（）。A、计算机数字控制B、工程自动化C、硬件数控D、计算机控制2、数控系统的核心是（）。A、伺服装置B、数控装置C、反馈装置D、检测装置3、（）分别是数控机床的“大脑”和“四肢”。A、数控系统和传动系统B、数控装置和伺服驱动系统C、反馈系统和伺服控制系统D、数控系统和伺服控制系统4、下列不属于有形的信息载体的是（）。A、纸带B、程序C、磁带D、磁盘5、测量与反馈装置的作用是为了（）。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。6、关于进给驱动装置描述不正确的是（）。A、进给驱动装置是数控系统的执行部分。2/25B、进给驱动装置的功能是：接受加工信息，发出相应的脉冲。C、进给驱动装置的性能决定了数控机床的精度。D、进给驱动装置的性能决定了数控机床的快速性。7、（）是系统的感受器官。A、自动控制技术B、传感与检测技术C、伺服传动技术D、信息技术8、只要数控机床的伺服系统是开环的，一定没有（）装置。A、检测B、反馈C、伺服驱动D、输出通道9、按数控系统的控制方式分类，数控机床分为：开环控制数控机床、（）、闭环控制数控机床。A、点位控制数控机床B、点位直线控制数控机床C、半闭环控制数控机床D、轮廓控制数控机床。10、闭环控制数控机床()。A、是伺服电动机与传动丝杠之间采用齿轮减速连接的数控机床B、采用直流伺服电动机并在旋转轴上装有角位移检测装置C、采用步进电动机并有检测位置的反馈装置D、采用交、直流电动机并有检测位移的反馈装置11、下列对于闭环控制数控机床正确的解释是()。A、在这类机床的控制中，没有位置检测元件B、这类数控机床是将位置检测元件安装在驱动电机的端部或传动丝杠的端部，用以间接地测量执行部件的实际位置或位移C、这类数控机床是将位置检测元件直接安装在机床的移动部件上，用以直接检测机床工作台的实际位置D、这类数控机床装有角位移检测装置，用以检测工作台的移动12、直线工作台进给系统闭环控制时应将传感器装在（）A、电机轴上B、传动丝杠轴上C、移动工作台上D、传动齿轮上13．在全闭环数控系统中，检测反馈量是（）。A、机床的工作台位移3/25B、进给电机角位移C、主轴电机转角D、主轴电机转速14、半闭环数控系统中，检测反馈量是（）。A、进给伺服电机的转角B、机床的工作台位移C、主轴电机转速D、主轴电机转角15、全闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统的主要区别在于B、。A、位置控制器B、反馈单元的安装位置C、伺服控制单元D、数控系统性能优劣16、半闭环控制伺服进给系统的检测元件一般安装在（）。A、工作台上B、丝杠一端C、工件上D、导轨上17．在数控机床的闭环控制系统中，其检测环节具有两个作用，一个是检测出被测信号的大小，另一个作用是把被测信号转换成可与（）进行比较的物理量，从而构成反馈通道。A、指令信号B、反馈信号C、偏差信号D、脉冲信号。18、影响开环伺服系统定位精度的主要因素是______。A、插补误差B、传动元件的传动误差C、检测元件的检测精度D、机构热变型。二、判断题：（）1、一般情况下半闭环控制系统的精度高于开环系统。（）2、闭环数控系统是不带反馈装置的控制系统。（）3、数控装置发出的脉冲指令频率越高，则工作台的位移速度越慢。4/25（）4、开环控制系统一般适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。（）5、不带有位置检测反馈装置的数控系统称为开环系统。（）6、半闭环数控系统装有检测反馈装置，它的反馈信号取自电动机轴而不是机床的最终移动部件。（）7、检测环节的作用是将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机所能识别的数字脉冲信号，送入到伺服系统。（）8、数控机床按数控系统的刀具轨迹分类，可以分为开环系统、半闭环和闭环系统。（）9、按数控系统的控制方式分类，数控机床分为：点位控制数控机床、点位直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。（）10、全闭环数控机床不需要对进给机构进行传动反向间隙补偿。（）11、全闭环数控机床的检测装置，通常安装在伺服电机上。（）12、数控机床伺服系统将数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。（）13、用数字化信息进行控制的自动控制技术称为数字控制技术，采用数控技术控制的机床，称之为数控机床。（）14、数控机床的伺服系统是由伺服驱动和伺服执行两部分组成。三、简答题:1、什么叫数字控制技术？有何特点？2、机床数控系统的组成及其基本工作原理？3、什么叫开环数控系统、全闭环（简称闭环）数控系统、半闭环数控系统，并说明各自的特点？答案部分（一）选择题1、答案：A详解：数字控制（NumeriCALControl）简称NC，是近代发展起来的一种自动控制技术。早期的数控系统是由数字逻辑电路构成的，称为硬件数控，现已淘汰，取而代之的是计算机数字控制（ComputerNumeriCALControl），简称CNC。2、答案：B详解：数控装置是数控系统的核心，它担负着信息处理任务。数控装置将处理结果输出到机床的主轴及进给驱动装置，并通过检测与反馈装置不断进行实时监测，控制机床运动部件按预定的轨迹和速度运动。3、答案：B详解：同上。4、答案：B5/25详解：输入介质一般包括纸带、磁带、磁盘等，是有形的信息载体。而数控程序是记录在输入介质上的由特定符号和数字构成的加工程序，该程序包含有加工所需的全部几何信息、工艺信息。5、答案：C详解：测量与反馈装置构成了数控系统的检测环节，数控装置根据反馈信号进行判断，从而控制伺服装置实现准确的位置（或转速）控制。其检测精度的高低直接决定了机床的定位精度、加工精度。6、答案：B详解：进给驱动装置主要包括驱动电源与执行元件（一般为伺服电机）两大部分，它接受来自数控装置的数字信号，通过驱动电源功率放大后驱动执行元件，实现轨迹和速度控制。其性能决定了数控机床的精度和快速响应能力。7、答案：B详解：传感与检测环节是数控系统的感受器官，数控装置不断对反馈信号与指令要求进行比较判断，从而实现闭环控制。8、答案：B详解：没有反馈装置是开环数控系统区别于闭环数控系统的一个主要特征，但开环数控系统不一定就没有检测环节。加上数显装置的开环数控系统，具有检测环节，但是检测到的信号并不参与比较、控制，而是经数控装置处理后送显示器显示，以供操作人员参考。9、答案：C详解：数控机床的分类方法很多，按运动方式分类可分为：点位控制数控机床、点位直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。10、答案：D详解：闭环控制数控机床驱动电机一般采用交、直流伺服电动机，配合位置反馈环节实现高的位置控制精度和响应速度。而开环控制数控机床一般采用功率步进电机进行伺服驱动，由于没有反馈环节，故控制精度较低，其控制精度取决于步进电机和丝杠的精度。11、答案：C详解：见问答题312、答案：C详解：直线工作台进给系统闭环控制时其检测量为直线位移，应将传感器装在移动工作台上。13、答案：A详解：同上。14、答案：A详解：半闭环数控系统中，检测反馈量是进给伺服电机的角位移，通过换算实现间接测量，其检测元件一般为脉冲编码器，旋转变压器等，一般装于旋转轴上。另外，数控系统控制方式的分类不以主轴控制为依据。15、答案：B详解：同上。16、答案：B详解：同上。17、答案：A详解：在数控机床的闭环控制系统中，检出信号一般很弱，须通过检测环节把被测信号转换成可与指令信号进行比较的物理量，从而构成反馈通道。18、答案：B详解：传动元件的传动误差是影响开环伺服系统定位精度的主要因素。（二）判断题:1、对。详解：数控系统的控制精度一般闭环优于半闭环，半闭环优于开环。开环数控系统由于没有反馈环节，其控制精度取决于步进电机和丝杠的精度，脉冲当量一般只有6/250.01mm；半闭环系统一般采用编码器作为反馈元件，其脉冲当量一般可达0.001mm；闭环数控系统检测反馈量直接取自于直线位移，可以消除由于机械传动误差给加工精度带来的影响，因此控制精度高，脉冲当量一般可达0.1µm。2、错。详解：见简答题3。3、错。详解：工作台的移动方向、位移增量的大小、速度的快慢，都要受到来自数控装置的指令脉冲（或指令字）的控制。脉冲的多少决定了位移增量的大小，脉冲的频率决定了移动速度的快慢，数控装置发出的脉冲指令频率越高，则工作台的位移速度越快。4、对。详解：开环控制系统结构简单、调试方便，因此适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。5、对。详解：见简答题3。6、对。详解：见简答题3。7、错。详解：检测环节的作用是将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机所能识别的数字脉冲信号，送入到数控装置，与指令信号进行比较判断，或经数控装置处理后送显示器显示，以供操作人员参考，而非直接送入伺服系统。8、错。详解：数控机床按数控系统的刀具轨迹（或运动方式）分类，可以分为点位控制数控机床、点位直线控制数控机床和轮廓控制数控机床。控制系统如按控制方式分类，可分为开环系统、半闭环和闭环系统。9、错。详解：见简答题3。10、对。详解：在全闭环数控系统中，机械传动环节包含在闭合环路内，系统对于机械传动误差给加工精度带来的影响能有效的消除，因此不需要对进给机构进行传动反向间隙补偿。而半闭环系统一般采用离线测量的方法进行反向间隙测量，通过数控装置进行反向间隙补偿。11、错。全闭环数控机床进给伺服系统的检测装置，通常安装在机床移动部件上，半闭环数控机床进给伺服系统的检测装置，通常安装在传动丝杠轴上。12、对。13、对。14、对。（三）简答题：1．答：用数字化信息进行控制的自动控制技术称为数字控制技术。特点：1）可用不同的字长表示不同的精度信息，表达信息准确；2）可进行逻辑运算、算术运算，也可进行复杂的信息处理。3）采用微处理技术，因而具有高度的柔性。2．答：机床数控系统（简称CNC系统）由程序输入输出设备、通讯设备、机床数控装置、可编程序控制器（即PLC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。基本工作原理：机床数控装置读取输入介质或来自输入设备、通讯设备的数控程序后，根据加工程序信息进行信息处理，计算出理想轨迹（计算轨迹的过程称为插补）和运动速度，并将处理的结果输出到机床的主轴及进给驱动装置，控制机床运动部件按预定的轨迹和速度运动。3．答：数控系统根据其伺服系统控制方式的不同，可分为开环数控系统、全闭环数控系统和半闭环数控系统。开环数控系统指数控装置发出的指令信号流是单向的，即数控装置对伺服执行机构只有顺向控制，没有反向联系（即无反馈）。特点：结构简单、工作稳定、维修简单、调试方便、价格低廉，但控制精度不高，驱动力矩和功率较小。全闭环数控系统指数控装置与伺服执行机构之间，既有顺向控制，又有直接位置反馈的控制系统。特点：可以消除由于机械传动误差给加工精度带来的影响，因此控制精度高。但系统稳定性差，机床维修与调试困难，价格昂贵。半闭环数控系统指数控装置与伺服执行机构之间，既有顺向控制，又有间接位置反馈（即反馈信号取自电动机轴而不是机床最终移动部件）的控制系统。特点：对于机械传动误差给7/25加工精度带来的影响不能消除，但采用间隙补偿仍可获得较高的控制精度高，且系统稳定性较好，机床维修与调试较容易，价格适中。第二节检测反馈装置一、选择题：1、数控机床检测反馈装置可以将工作台的位移量转换成（），并且反馈给C、NC、系统。A、脉冲B、电信号C、角位移D、步距2、数控机床位置检测装置中（）不属于旋转型检测装置。A、光栅尺B、旋转变压器C、脉冲编码器3、数控机床位置检测装置中（）属于旋转型检测装置。A、光栅尺B、磁栅尺C、感应同步器D、脉冲编码器4、直光栅在数控机床中的作用是（）。A、测工作台位移B、限位C、测主轴电机转角D、测主轴转速5、数控机床的检测元件光电编码器属于（）。A、旋转式检测元件B、移动式检测元件C、接触式检测元件6、数控机床的位置检测元件光栅尺属于（）。A、旋转式检测元件B、移动式检测元件C、接触式检测元件7、数控车床能进行螺纹加工，其主轴上一定安装了（