数控原理与系统复习文档

第一章A.什么是数控系统？机床数控系统的组成及各部分作用如何？1.数控系统的基本概念：数控是数字控制的简称。从广义上讲，是指利用数字化信息实控制，也就是利用数控控制技术实现的自动控制系统，其被控对象可以是各种生产过程。狭义上理解也就是利用数字化信息对机床轨迹和状态实行控制。2.数控系统的组成：输入/输出装置、数控装置、伺服系统、机床电器控制装置、机床本体。3.输入装置的作用：将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入的内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。4.数控装置的作用：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。5.伺服系统的作用：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的移动。6.机床电器控制装置的作用：接受数控装置发出的开关，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、润滑系统控制功能以及机床其他辅助功能。7．机床本体的作用：B.简述数控机床坐标系的定义8.标准的数控机床坐标系统采用右手直角笛卡尔坐标系。C.试简速数控系统的分类及各自的显著特点9.按数控机床运动轨迹分类：点位数控系统、直线数控系统、轮廓数控系统按数控机床伺服系统分类：开环数控系统、全闭环数控系统、半闭环数控系统按数控机床功能水平分类：经济型数控系统、普及型数控系统、高档型数控系统D.简述计算机数控系统的基本工作过程10.输入、译码、诊断、刀补计算、速度处理、插补计算、位置控制E．名词解释CNC---计算机数字控制装置PLC---可编程逻辑控制器ISO（InternationStandardOrganization）---国际标准化组织WOP---面向车间的编程DNC---分布式数字控制FMC---柔性制造单元FMS---柔性制造系统CIMS(ComputerintegratedManufacturingSystem)---计算机集成制造系统CAD---计算机辅助设计CAM---计算机辅助制造CAPP---计算机辅助工艺过程设计CAQ---计算机辅助质量管理LAN---工业局域网络TCP/IP---传输控制协议/网际协议MAP---制造自动化协议MRP---物料需求计划ERP（EnterpriseResourcePlanning）SOSAS(SpecificatiaoforanOpenSystemArchitectureStandard)OSACA（OpenSystemArchitectureForControlWithinAutomation）---开放式系统应包括一组逻辑上可分的部件，部件间的接口及部件与执行平台间的接口要定义完备，并可实现不同开发商开发的部件可协调工作并组成一个完整的控制器OSEC（OSEforController）---第二章F．什么是内码？内码是按属性加编码构成的内部代码。引入内码的意义何在？提高后续译码速度。内码的转换过程是必需的吗？不是必需的，所有的系统都需要内码转换。数控加工程序缓冲器和存储器之间有何不同？（简答题）1）为了描述方便对它们分别命名，通常存储器比缓冲器大得多什么是译码？试简述译码的主要过程。（简答题）译码就是将输入的数控加工程序翻译成CNC装置能识别的代码形式。将数控加工程序缓冲器或MDI缓冲器中数据逐个读出，先识别其属性，然后作相应的处理。在译码结果缓冲器中为什么要对G代码和M代码进行分组？分组的依据是什么？准备功能代码G和辅助功能代码M是两种数量较大的代码族，其中有些代码的功能属性相同或相近，它们不可能出现在同一个程序段中（也就是说代码互斥性）所以进行分组。什么是刀具补偿？将控制对象由刀具中心或刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘上，以满足加工需要。刀具补偿处理的意义何在？1）由于刀具磨损、更换等原因引起的刀具相关尺寸变化不必重新编写程序，只需修改相应的刀补参数即可。2）当被加工零件在同一机床上经历粗加工、半精加工、精加工多道工序上时，不必编写三种加工程序，可将加工序预留的加工余量加入刀补参数即可。刀具补偿的基本原理是什么？刀具半径的基本原理是什么？数控车床在连续轮廓加工过程中，数控系统所控制的运动轨迹不是零件的额轮廓而是加工刀具的中心，而用户按零件的轮廓编写加工程序，为了加工出合格的零件，加工刀具中心在零件轮廓的法矢量方向上偏移一个刀具半径值。简述刀具半径补偿的执行过程？刀具半径补偿建立---刀具半径补偿进行---刀具半径补偿撤销刀具半径补偿在轮廓段间的转接类型有哪些？插入型、伸长型、缩短性。刀具半径补偿计算的任务是什么？计算出半径补偿后转接点的坐标值。本章计算题类型是直线接直线的插补第三章1.常用的轮廓插补计算方法有哪几类？各有何特点？①脉冲增量插补法②数据采样插补法；①的特点是每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量，以单位脉冲的形式输出给步进电动机②的特点是与脉冲增量插补算法相比，数据采样插补算法的结果不再是单个脉冲，而是位置增量的数字量2.若直线轮廓的起点为（0,0），终点E的坐标分别为：1）E（9,4）；2）E（-3,7）；3）E（5，8）；4）E（-7，-5）3.设直线轮廓的起点为O（0,0），终点为E（5,7），被积函数寄存器和余数寄存器位数均为3，坐标值单位为BLU。试用数字积分法插补该直线，并绘出插补轨迹。4.设某闭环数控系统采用数据采样法插补直线零件轮廓，每8ms中断一次进行插补计算。若编程进级速度为F=375mm/min，直线轮廓OE的起点为O（0,0），终点为E（8mm,6mm），试计算每个插补周期内刀具的位移量和X、Y轴的位移增量分别为多少？5.插补实例（例3—7）设某闭环数控系统的插补周期为Ts=8ms,程编进级速度为F=300mm/min，进级速度倍率为80%，试完成如下计算：（1）求稳定进级速度fs(mm/插补周期)；（2）若插补第三象限的直线OE，起点为O（0,0）终点为E（-6，-8），求每个插补周期内的坐标增量值（△Xi，△Yi）；（设坐标单位：mm）(3)若插补NR2圆弧S⌒E，圆心为O（0,0），起点为S（0,10），终点为E（-10,0）且稳定进给时某动点坐标为Ni-1（-6，-8），试求下一个插补动点的坐标Ni（Xi,Yi）。（设坐标单位：mm）解：（1）fs=100060KFTs=1000608300.80mm=0.032mm/插补周期所以mmL32.00（2）mmYXLee10mm)8()6(2222mmmmXLLXei0192.0)6(10032.0mmmmYLLYei0256.0)8(10032.0（3）00001024.0,0032.010032.021KKRLK依题意可知：圆弧SE为2NR,故符号变量S=-1，因此mmXKSKYXi)6(00001024.02180032.0121-111-ii2-0.0256307mm8075904.97mm255692.06-1924096.00800001024.021)6(0032.0)1(21-i1ii1i111-iiYYYXXXmmYKSKXYiii第四章1.数控车床对进级伺服系统的基本要求有哪些？答：定位精度高，跟踪响应快，伺服滞后小。2.简述永磁式步进电动机、反应式步进电动机和混合式步进电动机的特点。反应式步进电动机的特点：1）控制十分方便2）气隙小3）步距角小4）励磁电流大，要求驱动电源功率也较大，因此效率较低。5）电动机内部阻尼较小，当相数较少时，单步运行振荡时间较长。6)带惯性负载能力差，尤其在高频时容易失步7）断电后无定位转矩永磁式步进电动机的特点：1）步距角大2）控制功率小，效率高3）内阻尼较大，单不振荡时间短4）断电后具有一定的定位转矩，这对需要锁定的场合十分有用混合式步进电动机的特点：1）控制功率小，效率高2)齿距角小3)运行频率高4)在相同输出转矩情况下，外径相对较小5）断电后具有一定的定位转矩6）永磁易失磁，则会有振荡点和失步区3.开环数控系统传动链中是否设置减速箱？如果设置的话，其作用是什么？（一般要设）（惯量是匹配，脉冲当量匹配）4.设某步进电动机转子有80个齿，采用三相六拍驱动方式，与滚珠丝杠直连，工作台作直线运动。丝杠导程为5mm，工作台最大移动速度为6mm/s,求：（1）步进电动机的步距角=？（2）系统的脉冲当量=？（3）步进电动机的最高工作频率maxf？解：（1）00075.02380360m360rzk（2）01.01360575.0360ih（3）Z60060maxmaxHVf5.设某数控系统脉冲当量为0.005mm,步进电动机步距角为05.70，滚珠丝杠基本导程为4mm,试求减速器的传动比。解：35360ihi第五章1.数控车床对主轴驱动伺服系统的要求有哪些？①要有较宽的调速范围，以保证加工时选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产效率、加工精度和表面质量。②要求能在较宽的转速范围内进行无级调速，并减少中间传递环节，简化主轴箱。③要求主轴在整个范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速度范围内提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范围要宽。④要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加减速控制，即要求具有四象限驱动能力，并且加减速时间短。⑤要求主轴具有高精度的准停控制。⑥要求主轴具有旋转进级轴（C轴）的控制功能。2.设增量式脉冲编码器线数为N=5000脉冲/r,脉冲宽度为usT60，则最高许用测量转速为多少？解：20001065000606060mNTnaxr/min答：最高许用测量转速为2000r/min。第六章1.为什么PLC会成为现代数控系统中一个重要组成部分？答：因为PC的响应比继电器逻辑快，可靠性比继电器逻辑高得多，并且易于使用，易于编程，易于修改，成本也不高，因此很快就成为数控系统中一个重要的组成部分。2.PLC有哪些显著特点？1)可靠性高2)变成简单，使用方便3)灵活性好4）直接驱动负载能力强5）便于实现机电一体化6）利用其通信网络功能可实现计算机网络控制3.何谓内装型PLC？何谓独立型PLC？二者有什么显著特点？1）所谓内装行PLC，是指PLC内含在CNC装置内，从属于CNC装置，与CNC装置集于一体，PLC的硬件和软件都被作为CNC系统的基本功能统一设计，并且其性能指标也由CNC系统来确定。2）所谓独立型PLC，实际上也就是一个通用性PLC，它完全独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件，能够独立完成CNC系统所要求的控制任务。3）采用内装型PLC后，扩大了CNC内部直接处理数据的能力，可以使用梯形图方式进行编辑，传送复杂的控制功能，并且造价较低，提高了CNC的性能/价格比。独立型PLC的造价较高，所以其性能/价格比不如内装型PLC，总的来说，内装型PLC多用于单微处理器的CNC系统中，而独立型PLC主要用于多微处理器的CNC系统中。第七章1.试简述数控装置的硬件结构分类.2.数控系统接口电路有：开关量输入/输出接口、模拟量输入/输出接口、数字通信接口和一些其他标准计算机输入/输出设备接口。3.典型开关量I/O模板电路由总线接口逻辑、输入缓冲器、输出缓冲器和I/O电器接口。4．RS-232C的机械特性：建议使用25针的D型连接器DB-25.但也可使用其他形式的连接器。RS-232C的电气特性：电气特性与CCITTV.28兼容，采用非平衡驱动、非平衡接收的电路连接方式。5.所谓并行处理：是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不同的工作。6.所谓实时：是指在一个确定的有限的时间里对外部产生的随机事件作出响应，并在确定的时间里完成这种响应或处理。7.软件总体结构：前后台型软件结构、多重中断型软件结构、功能模块型软件结构8.通信线路的通信方式有三种：单工通信、半双工通信、全双工通信单工通信：这种通