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数控技术一、判断题（正确的画√，错误的画×，每题1分共10分）二、填空题（每空1分，共20分）三、选择题（10分，每小题1分）四、简答题（每题6分共30分）五、五、解释如下指令或名词含义（10X1分）六、六、编程题（10分）七、论述题（10分）第一章1．数字控制：是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它集计算机技术、微电子技术、自动控制技术和机械制造技术等多学科、多技术于一体。数控机床是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。数控系统实现数字控制的装置。它能够自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码后进行必要的信息处理和运算后，控制机床动作并加工零件。CNC系统的核心是CNC装置。2．数控机床的优势：3．数控技术的发展趋势：4．数控机床的组成5．数控机床的分类：一、按控制功能分类（点位控制数控系统；直线控制数控系统；轮廓控制数控系统）二、按工艺用途分类（金属切削类数控机床；金属形成类数控机床；特种加工数控机床；其它类型机床：如火焰切割数控机床、数控测量机、机器人等。）三、按伺服驱动的方式分类（开环控制；半闭环控制；全闭环控制）NC，CNC，CAD、CAM、CAPP、FMC，FMS，CIMS的中文含义。第二章1．数控编程的方法常用的编程方法有手工编程、自动编程。2．数控机床的机床坐标系和工件坐标系的概念，各坐标轴及其方向的规定。1）机床坐标系是机床上固定的坐标系。工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。2）①Z轴：规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正向。②X轴：对大部分铣床来讲，X轴为最长的运动轴，它垂直于轴，平行于工件装夹表面。+X的方向位于操作者观看工作台时的右方。③Y轴：对大部分铣床来讲，Y轴为较短的运动轴，它垂直于轴。在Z、X轴确定后，通过右手定则可以确定Y轴。④回转轴：绕X轴回转的坐标轴为A轴；绕Y轴回转的坐标轴为B轴；绕Z轴回转的坐标轴为C轴；方向的确定采用右手螺旋原则，大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。⑤附加坐标轴：平行于X轴的坐标轴为U；平行于Y轴的坐标轴为V；平行于Z轴的坐标系为W；方向和X、Y、Z轴的方向一致。3．数控编程的指令代码，程序结构及格式、子程序及其调用。1）和坐标系相关：G90、G91；G92、G54-G59；G17、G18、G19。G90：绝对坐标编程G91：相对坐标编程G54~G59：选择工件坐标系1~6G17：XY平面选择G18：XZ平面选择G19：YZ平面选择2）与刀具运动相关的：G00、G01、G02、G03。G00：快速定位运动G01：直线插补运动G02：顺时针圆弧插补G03：逆时针圆弧插补3）与刀具补偿相关：长度补偿G43、G44、G49，半径补偿G41、G42、G40。G43：刀具长度正向补偿G44：刀具长度负向补偿G49：取消G43/G44G41：刀具左补偿G42：刀具右补偿G40：取消G41/G424）固定循环指令的六个动作，三个平面，G98与G99的区别。G71UR；G71PQUWF；5）辅助功能代码：M00、M01、M02、M03、M04、M05、M06、M08、M09、M30、M98、M99。M00：程序停止M01：程序选择停止M02：程序结束M03：主轴顺时针旋转M04：主轴逆时针旋转M05：主轴停止M06：换刀M08：冷却液打开M09：冷却液关闭M30：程序结束并返回M98：子程序调用M99：子程序调用结束6）进给速度F，主轴转速S、坐标地址字X、Y、Z、U、V、W等。地址F代码：进给率设定。地址S代码：主轴转速。地址X代码：X轴直线运动。地址Y代码：Y轴直线运动。地址Z代码：Z轴直线运动。地址U代码：辅助直线轴，平行于X轴。地址V代码：辅助直线轴，平行于Y轴。地址W代码：辅助直线轴，平行于Z轴。4．手工编程：要求熟练利用指令代码进行车、铣销加工的编程，并能解释各程序段第三章：数控系统一、数控系统的主要功能：1.控制功能：联动轴数和控制轴数2.准备功能：用来指定机床的运动方式3.插补功能：可实现精插补和粗插补4.进给功能：切削进给速度和同步进给速度、进给倍率5.主轴功能：主轴编码方式指定速度、恒线速功能、准停功能（定向停止）6.辅助功能：7.刀具功能：8.补偿功能：刀具的尺寸补偿、各种变形补偿和反向间隙补偿9.字符、图形显示：10.自诊断功能：11.通讯功能：12.人机交互自动编程：二、CNC系统的工作流程：1．输入2．译码3.刀具补偿4.进给速度处理5.插补6.位置控制7.I/O处理8.显示三、CNC系统的硬件结构：单CPU结构和多CPU结构四、常规的CNC软件结构有哪几种结构模式：1.中断型结构模式2.前后台型结构模式五、CNC系统控制软件的结构特点：1.多任务性2.并行处理3.实时中断处理六、CPU结构CNC系统的基本结构：CPU、总线、I/O接口、存储器、串行接口、CRT/MDI接口、控制单元部件和接口电路等七、控制功能包括：内部控制、对零件加工程序的输入输出控制、对机床加工现场状态信息的记忆控制八、CPU运算任务：完成一系列的数据处理，工作包括：译码、刀补计算、运动轨迹计算、插补运算和位置控制的给定与反馈值的比较运算九、插补何为插补：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计算过程称为插补。插补实质：根据有限的信息完成“数据密化”的工作插补算法：脉冲增量插补和数字增量插补逐点比较法是脉冲增量法的典型代表，该算法的工作节拍是：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别。第四章数控机床的伺服驱动系统1、数控机床伺服系统概念：以数控机床移动部件的位置和速度为控制对象的自动控制系统，也成为随动系统、伺服机构。2、伺服系统分类：开环系统和闭环系统。开环系统主要以步进电机为控制对象，闭环系统以直流伺服电机或交流伺服电机为控制对象。3、半闭环系统与闭环系统的区别：半闭环系统的位置检测元件不直接安装在最终运动部件上，而是传动装置的一个环节上（如丝杠或传动轴）。4、伺服系统的基本性能：高精度、良好的稳定性、动态响应速度快、调速范围宽，低速时能输出大转矩、高性能电动机。5、步进电动机的组成：环形分配器、步进电动机、驱动电源等。8、步进电机的工作原理：电磁铁的作用原理。9、步矩角：步进电动机每走一步所转过的角度叫步矩角。其大小等于错齿的角度。步矩角越小，控制精度越高。步矩角a=360/mzk（m为相数，z为齿数，单拍时k=1，双拍时k=2）10、环形分配：要使得步进电动机一步一步的正常运行，控制脉冲必须按一定的顺序分别供给电动机各相，称为脉冲分配，或环形分配。11、步进电动机的控制方式：硬件脉冲分配（环形分配器）、软件脉冲分配。硬件脉冲分配可以用门电路及逻辑电路构成。如：TTL集成电路和CMOS集成电路。软件脉冲分配有查表法、比较法、移位寄存器法。最常用的是查表法（环形分配表）。12、步进电动机的功率驱动形式：1、单电压功率放大电路；2、高低压功率放大电路；3、斩波横流功放电路；4、调频调压驱动。13、直流电动机伺服系统：定子+转子+电刷。14、直流伺服电动机调速公式：n=(U-IR)/Keφn——转速U——电枢电压I——电枢电流R=电枢回路总电阻Ke——由电动机结构决定的电动势常数φ——励磁磁通。15、直流伺服电动机调速方法：1、调节电枢供电电压U（主要用）；2、减弱励磁磁通3、改变电枢回路电阻；16、交流电动机伺服系统：定子+转子；核心是变频器。分为交流永磁式伺服电动机、交流感应式伺服电动机；17、交流电动机原理：由定子绕组产生旋转磁场使转子运转。18、交流电动机调速方法：改变供电频率。（通过变频的方法改变电动机的供电频率，方法：1、直接的交流——交流变频；2、间接的交流——直流——交流变频（常采用）。）速度控制：标量控制法（开环）、矢量控制法（闭环）第五章位置检测装置1、位置检测装置分类：1、旋转变压器——角度测量装置，转子（角位移）+定子（励磁），应用互感原理；2、感应同步器，定尺（感应电动势）+滑尺（加电压），电磁感应原理；3、脉冲编码器（是一种增量检测装置，分为光电式、接触式、电磁感应式，最常用的是光电式编码器）；4、绝对式编码器，，没有累计误差，最常用的是光电式二进制循环码编码器；5、光栅，标尺光栅+光学读数头；6、磁栅，磁性标尺+拾磁磁头+检测电路，用拾磁原理。2、检测装置的作用：检测位移和速度，发出发出反馈信号与数控装置的指令信号进行比较，若有偏差，经过放大后控制执行部件，使其向消除偏差的方向运动，直到偏差为0为止。3、角位移测量装置：旋转变压器、旋转式感应同步器、脉冲编码器（增量式角位移测量装置）、绝对值编码器（码盘）、圆光栅、圆磁栅。4、线位移测量装置：直线磁栅、长光栅、直线式感应同步尺。5、角速度测量装置：脉冲编码器（码制转换）6、光栅工作原理：光栅由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。指示光栅装在光栅读数头中，当光栅读数头相对于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上相对移动。标尺光栅和指示光栅构成了光栅尺。7、莫尔条纹的作用：8、码制转换第六章数控机床的机械结构1、主运动的传动方式2、滚珠丝杠的特点：1）传动效率高，摩擦损失小。2）给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可消除空行程死区，定位精度高，刚度好。3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。4）运动具有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件。5）磨损小，使用寿命长。6）制造工艺复杂。7）不能自锁。3、滚珠丝杠轴向间隙调整通常采用双螺母预紧的方法。常用的双螺母消除轴向间隙的结构型式有以下三种：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式。。齿轮传动间隙的消除措施：1。圆柱齿轮传动：偏心轴套调整法、锥度齿轮调整法、双向薄齿轮错齿调整法。2。斜齿轮传动采用错齿调整法，有垫片错齿调整法、轴向压簧错齿调整法。第七章；PLC1、PLC的作用2、FANUCPMC语句表P168复习题型：判断：()1.主轴功能也称S功能，用来设定主轴的转速或切削速度。()2.RAM是专门用来存放系统软件的存储器，使用时只能读出，不会因断电二丢失内容。()3.G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。()4.当数控加工程序编制完成后即可进行正式加工()5、数控指令T0103表示调用1号刀和3号刀具补偿。()6.伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。()7.车床主轴编码器的作用是防止切削螺纹时乱扣。()8.位置检测系统所能测量的最小位移称为分辨率()9.直流电机的调速性能好，适用于高速运转的场合。()10.矢量控制法的应用使交流电动机变频调速后的机械性能和动态性能足以与直流电动机相比美。()11、G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。()12.数控机床主传动系统是指数控机床主运动传动系统丝杆与螺母之间预紧后，可消除反向间隙，提高轴向传动刚度和定位精度；()13、数控机床开机后不用回零，说明该机床所装的检测反馈装置是绝对式的检测反馈装置？()14、世界上第一台数控机床诞生于1952年。()15、步进电机的转速与脉冲频率成正比。()16、数控机床有不同的运动形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采用工件固定不动，刀具移动的原则。()17、数控机床坐标系中一般用Z坐标表示平行于主轴轴线方向的坐标。()18、脉冲编码器能把机械转角变成脉冲，可作为角位移检测装置。()19、数控机床开机后要回零，说明该机床所装的检测反馈装置是增量式的检测反馈装置？()20、作为主传动系统动力源的主轴电动机要满足的性能是：能实现无级自动变速、调速范围足够宽。()21、圆弧加工指令G02/G03中的信息字I、J是指圆弧起点相对于圆弧圆心的增量坐标。22、进给伺服系统是数控机床的核心部件。()5、滚珠丝杠副消除轴向间隙的目的主要是提高使用寿命。23、闭环控制进给伺服