湖南工业大学数控技术数控试卷答案.doc

南 京 航 空 航 天 大 学 共 8 页 第 1 页 二OO三 二OO四学年 第 二 学期 机床数字控制 考试试题考试日期：2004年 5 月 30 日， 阅卷教师： 考试班级： 学号： 姓名： 成绩：一、 多项选择填空（20分）1、关于数控机床的组成，以下说法正确的是 控制介质是人与机床的联系媒介； 检测装置是保证数控系统精度的关键； 数控装置是数控机床的控制核心； 机床本体在外形结构、整体布局及刀架结构等方面与普通机床相比没有多大变化。2、只控制刀具的定位点，在定位过程中不切削、不控制轨迹和速度，这样的控制系统称为： 点位控制系统； 点位直线控制系统； 直线控制系统； 轮廓控制系统。3、改变步进电机定子绕组的通电顺序，则： 步进电机的脉冲当量发生变化； 转子的旋转方向发生变化； 步进电机的步距角发生变化； 步进电机转子转速发生变化。4、对于步进电机的特性，以下说法正确的是 启动频率(突跳频率)q是反映步进电机快速性能的重要指标，若启动时的频率大于突跳频率，步进电机就不能正常启动，而造成失步； 步进电机连续运行的工作频率max通常低于步进电机的启动频率q； 最大静态转矩Mjmax反应了步进电机的自锁能力； 步进电机采用单相轮流通电方式与单双相轮流通电方式的步距角相同，采用双相轮流通电方式时步距角可减半；5、数控机床上加工零件时，刀具相对于零件运动的起始点，称为： 机械原点；换刀点；对刀点；编程原点。6、用光栅作为检测元件测量工作台的位移时，通常在光栅尺相对移动的垂直方向上安装四个光敏元件，它们两两相距： 12光栅栅距； 1/2莫尔条纹宽度；14光栅栅距； 14莫尔条纹宽度 共 8 页 第 2 页7、不属于鉴幅式伺服系统组成部分的是： 测量元件及信号处理线路； 比较器；基准信号发生器； 放大器。8、关于可编程控制器，下面表达正确的是： 可编程控制器在数控机床的应用中，用于实现刀具的轨迹控制； 以刷新方式工作的可编程控制器，其工作过程是对用户程序循环扫描、顺序执行的过程； PC中的输出继电器的状态是由程序执行的结果决定的，其触点不可在程序内使用； PC中的输入继电器只能由外部信号驱动，而不能由程序中的指令驱动；9、在脉冲调相器中，如果采用四位二进制计数器，则每一指令脉冲产生的相移为 90；22.5；45；18010、数控机床适合加工: 大批量生产的标准件；结构比较复杂精度要求高的零件；加工批量小、改型频繁的零件；多品种小批量生产的零件。二、 判断对错并改错，对者在括号内打，错者打（24分） （ ）1、数控机床的伺服系统可分为两大类：一类是开环伺服驱动系统，另一类闭环和半闭环伺服驱动系统。（）2、逐点比较法和数字积分法是脉冲增量插补法中常用的两种插补方法，两者都具有实现多坐标联动的优点。(改正)逐点比较法和数字积分法是脉冲增量插补法中常用的两种插补方法，数字积分法具有实现多坐标联动的优点。（）3、所谓细分电路，就是把步进电机的一步分得细一些。采用十细分电路后，步进电机的步距角缩小为原来的十分之一，但脉冲当量不变。 (改正)脉冲当量也为原来的十分之一。（ ）4、步进电机的功率放大电路若采用高、低压型驱动电路，则可使电机启动时，启动电流迅速上升，从而使电机的启动频率得以提高。 共 8 页 第 3 页（）5、DDA法插补需采用进给速度均匀化措施，其主要方法是余数寄存器预置数。 （改正）左移规格化。（）6、在开环伺服系统中，需要进行误差补偿，其中，滚珠与丝杠间的间隙引起的误差可通过齿隙补偿来减小。（ ）7、感应同步器同旋转变压器不同，在工作时，感应同步器不需要提供基准激磁电压信号。(改正)感应同步器同旋转变压器一样，在工作时，要求提供一组基准激磁电压信号。（ ）8、感应同步器作为位置检测器，若已知其节距为2毫米，取脉冲当量为1微米，则要求脉冲调相器中分频器（计数器）的分频系数m为2000；（ ）9、莫尔条纹具有放大作用，若光栅栅距为0.01，指示光栅与标尺光栅间的线纹夹角为0.02rad，则莫尔条纹的宽度为2。 （改正）莫尔条纹的宽度为2（ ）10、目前，使用最广泛的直流电动机调速系统是PWMM系统，其调速方法是调节电机电枢电压。（ ）11、鉴相式伺服系统中，鉴相器的主要功能是鉴别两个输入信号的相位差及频率。 (改正)超前滞后关系.（ ）12、步进电机采用自动升降速电路的作用是：在起动时升速，以防超步；在停止前降速，以防失步。 (改正) 、步进电机采用自动升降速电路的作用是：在起动时升速，以防失步；在停止前降速，以防超步。（ ）13、左移规格化是指在直线和圆弧插补前，将被积函数寄存器中的数同时左移，直至最高位为1时止。 (改正)直线插补左移规格化最高位为1,圆弧插补左移规格化次高位为1.共 8 页 第 4 页（ ）14、时间分割法的位置反馈采样周期是插补周期的整数倍。 (改正) 时间分割法的插补周期是位置反馈采样周期的整数倍。（）15、交流伺服电机的速度控制是通过改变转子绕组的电压信号来实现的，有幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制三种控制方式； (改正)定子绕组（ ）16、环形分配器是步进电机驱动控制线路必不可少的组成环节，它可以由硬件逻辑电路组成，也可以用软件程序实现。三、 简答题（20分）1、 (8分)在下表相应位置打“”工作方式检测元件绝对式增量式数字式模拟式直接式间接式旋转式变压器直线式感应同步器长光栅编码盘2、(6分)简述闭环伺服系统鉴相工作方式原理，并说明鉴相式伺服系统与鉴幅式伺服系统的两点主要区别(答案)工作原理：数控装置根据机床运动要求发出进给脉冲，进入伺服系统，经脉冲调相器后，转变为超前（或滞后）于基准信号一个相位角的指令信号，该指令信号送入鉴相器；检测元件检测出的工作台位移量经信号处理产生反馈信号，送入鉴相器，在鉴相器中，指令信号与反馈信号相比较，求得两者间的相位差（跟随误差），经放大后送入驱动系统，驱动电动机转动使工作台移动，得到新的新的反馈信号，反馈信号再次进入鉴相器与指令脉冲相比较，若，说明工作台的实际位移量等于指令信号要求的位移量；若不等于, 说明工作台的实际位移量不等于指令信号要求的位移量，鉴相器将和的差值经放大送入驱动系统，继续驱动电机转动，直至为止。区别：1、鉴相式伺服系统的测量元件是以相位工作方式工作的，而鉴幅式伺服系统的测量元件是以鉴幅工作方式工作的； 2、鉴相式伺服系统需要基准信号，而鉴幅式伺服系统中，比较器比较的是数字脉冲量，需要基准信号。共 8 页 第 5 页3、(6分)用F-40M指令编写下图所示梯形图的程序1 LD X4002 ANI X4013 LD X4024 ANI X4035 ORB 6 LDI X4047 AND X4058 LDI X4069 AND X40710 ORB11 ANB12 OR X50013 OUT Y43014 OUT M10015 LD X41016 ORI X41117 RST C46018 LD M10019 OUT C46020 K 1021 LD C46022 OUT Y43123 END共 8 页 第 6 页四、 插补计算（22分）1、(12)逐点比较法圆弧插补。给出第三象限顺圆逐点比较法插补公式（偏差判别式、新偏差迭代公式），并插补出一半径为6的第三象限顺圆弧AB(列出插补过程)；画出插补轨迹。解：序号工作节拍判别进给运算比较1F=0+yF=0+2*(-6)+1=-11X=0,y=-5E=12-1 =112F=-110-xF=-11-2*0+1=-10X=-1,y=-5E=103F=-100-xF=-10-2*(-1)+1=-7X=-2,y=-5E=93F=-70+yF=5+2*(-5)+1=-4X=-4,y=-4E=66F=-40+yF=5+2*(-4)+1=-2X=-5,y=-3E=48F=-20+yF=9+2*(-3)+1=4X=-6,y=-2E=210F=20+yF=4+2*(-2)+1=1X=-6,y=-1E=111F=10+yF=1+2*(-1)+1=0X=-6,y=0E=0结束共 8 页 第 7 页2、(10分)DDA直线插补。试用DDA法插补下图所示直线OA，被积函数寄存器和余数寄存器的位数为5位，列表给出计算过程，并根据计算结果画出插补轨迹。累加次数tX积分器Y积分器终点计数器JE备注JvxJrxxJvyJryy01100000111000000011101110012100-111010103010-110110114000-110011005110001111016100-101011107010-100111118000-10001000结束共 8 页 第 8 页五、用mcs-51单片机控制某机床x坐标工作台运动的步进开环控制系统如下图所示：（14分）已知技术条件：（1） 步进电机转子的齿数为30，控制方式为单双相轮流通电的四相八拍；（2） 滚珠丝杆的螺距t=6,一级齿轮减速减速比 i=Z2/Z1；（3） 数控系统脉冲当量 =0.01mm/脉冲；（4） 设步进电机P1口的输出线P1.x为“1”时，步进电机相应的绕组通电，P1.x为“0”时，则相应绕组失电。要求：1.(4分)计算步进电机的步距角及齿轮副减速比i;2.(4分)列出X坐标步进电机绕组通电顺序表；3.(6分)设计X正向走一步的软件环形分配程序S-X（包括初始化程序）。解：1、2、正转： 反转：通电顺序：P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0正转反转DCBA000001110001110001110000110000013、四相八拍控制方式输出字表：标号存储单元输出字标号存储单元输出字ODM12001H01HODM52005H04HODM22002H