数控技术及应用02195

第 1 页 全国 2001 年 10 月高等教育自学考试 数控技术及应用试题 课程代码： 02195 第一部分 选择题 (共 40 分 ) 一、单项选择题 (本大题共 20 小题，每小题 2 分，共 40 分 )在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将其代码填在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 ) 电阅读机、 置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库 置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件 置、伺服系统、开环控制系统、机械部件 置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库 ) 性高 靠性高 济性好 代码中，能使机床作某种运动的一组代码是 ( ) ) 统通过输入装置输入的零件加工程序存放在 ( ) 统中的计算机硬件结构多采用 ( ) 块化结构 板结构 板结构 块化结构 果不采用消隙措施，将会 ( ) 构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是 ( ) 当增加滚珠数目 当减少滚珠数目 当增加滚珠数目 当减少滚珠数目 ) 90 B. 0 180 270 360 感应同步器定尺上是 ( ) 光栅栅距为 尔条纹移动数为 1000 个，若不采用细分技术则机床位移量为 ( ) 求最大测量速度 m/冲当量 q=磁频率f( ) A. 15 B. 90 C. 900 D. 15 ) 有换向器的电动机是 ( ) 等效为惯性环节的是 ( ) 转换器 第 2 页 定转速为 1440r/交流主轴电动机，当电源频率 50，其正常运行的转差率为 ( ) 的表示公式为 ( ) A. A=x B.A=x 2 C.A=x 3 D.A=x 4 统中的 服电动机带有高分辨率的回转编码器，其最小检测单位为 ( ) m m m m ) 设计数控系统及加工中应 ( ) 高进给速度 低进给速度 低进给速度 高进给速度 第二部分 非选择题 (共 60 分 ) 二、填空题 (本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分 ) 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。 便实时的适应机床加工状态的控制系统称为 _。 脉冲分配给各坐标轴，完成给定运动轨迹的过程称为 _。 统控制软件的典型结构有前后台型和 _。 B 的起点坐标为 A(xa,终点坐标为 B(xb,用逐点比 较法插补完这段圆弧所需的插补循环数为 _。 考虑频率比 ( = 0)对动刚度的影响，应绝对避免的值 _。 正弦绕组和定尺上的绕组位置重合时开始移动，滑尺移动 2 个节距时，感应电动势的值变为零有 _处。 保证传感器的稳定工作，一般将直线光栅的 _安装在机床或设备的动板 (工作台 )上。 多，在一定的脉冲频率下，转速 _。 统中，在交流主轴电动机上装有 _作为速度检测之用。 床的定位精度主要取决于 _的精度。 三、分析题 (本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分 ) 光电耦合器在 I/O 接口中的主要作用是什么 ? 线终点坐标取绝对值，图中 T(示刀具位置，若刀具 T 位于直线上方或直线上时，偏 差函数 F 0； 若刀具 T 位于直线下方时，偏差函数 F0。插补前，刀具位于直线的起点 0，某时刻刀具原点到动点 T(i)，其偏差函数为 试推导简化的偏差计算公式。 现有一台三坐标联动的高精度数控铣床，试问应选用哪种仪器测量其定位精度。 四、编程题 (10 分 ) 采用教材中给定的代码格式 (83)编 制加工程序。 要求： (1)在给定工件坐标系内用增量尺寸编程，图示钻尖位置为坐标原点； (2)坐标原点为程序的起点和终点，钻孔顺序为； (3)进给速度 50mm/轴转速 600r/ 第 3 页 (4)钻通孔时，要求钻头钻出工件表面 4 五、计算题 (本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分 ) m=2500N，丝杠转数 n=50r/用寿命 T=15000h，运转状态为一般 运转，运转系数 取为 求该滚珠丝杠所能承受的最大动负载为多少 ? (提示： 403 =453 =503 =台反应式步进电动机，通过一对减速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。步进电动机转子有 48个齿，采用五相十拍通电方式；并设定步进电动机每走一步，工作台移动 5 m。当丝杠导程 轮 1 的齿数选定为 1 时，试求齿轮 2 的齿数 全国 2001 年 10 月高等教育自学考试 数控技术及应用试题参考答案 课程代码： 02195 一、单项选择题 (本大题共 20 小题，每小题 2 分，共 40 分 ) 、填空题 (本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分 ) 或中断型 ) 24.| 或回转编码器 ) 三、分析题 (本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分 ) 31.(1)常用光电耦合器有 4 种类型： 普通型 应用广泛 高速型 采用光敏二极管和高速开关管复合结构，既有高响应速度，又保持较高的电流传输比。 达林顿输出型 电流传输比大，可直接驱动数十毫安的负载。 晶闸管输出型 输出部分为光控晶闸管，常用于交流大功率电路的隔离驱动场合。 第 4 页 (2)光电耦合器 在 I/O 接口中的主要作用： 隔离光电耦合器输入输出两侧电路的电气联系； 方便地完成信号电平转换。 32.(1)若 F 0 时，刀具沿 X 轴正方向走一步， X i X iY i Y i 1 11则 = - = - = （ 2）若 F0时，刀具沿 Y 轴负方向走一步， i 11 1即 X i X iY i Y i 11 1则 = Y i+1 - X i+1 = Y i +1)- X i+1 = Y i - X i+Fi+得出第四象限直线的逐点比较法插补偏差计算公式为： F 0时，进给： +X， =Y a F0时， 进给 :=a (1)机床在无切削运行时，在整个速度范围内，电动机的负载转矩应小于其连续额定转矩； (2)最大切削转矩的倍数设定，应在电动机载荷特性规定的范围内； (3)加减速时应当工作在加减速区内。加减速时，总的转矩为负载转矩与惯性转矩之和，惯性转矩取决于加速度和负载惯量，而加速度取决于希望的加速时间。 (4)负载惯量对电动机灵敏度及快速移动时间有很大影响。一般情况下，负载惯量不应超过电动机转子惯量的三倍。 34.(1)数控机床的定位精度一般采用刻线基准尺和读 数显微镜、激光干涉仪、光栅、感应同步器等测量工具进行测量。 (2)高精度的数控铣床应选用双频激光干涉仪测量其定位精度。 四、编程题 (10 分 ) 35. N G X Y Z F S M 010 00 90 020 03 F 01 50 040 050 060 070 080 090 100 09 110 F 五、计算题 (本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分 ) 1） L= 60106 n T = 60 50 1500010 6 =45 （ 2） C= L3 453 2500=10680(N) 37依步进电动机的步距角公式 s = 360第 5 页 = s s 1= = 3601 m Z 1= 4 215 48 2 0 005 .=35 浙江省 2002 年 1 月高等教育自学考试 数控技术及应用试题 课程代码： 02195 一、填空题 (每空 2 分，共 30 分 ) _和 _两大类。 偏差函数等于零，刀具应沿 _轴的正向方向进给一步。 统中常用的插补方法中，脉冲插补法适用于以 _电机作为驱动元件的数据系统；数字增量插补法 (数据采样插补法 )一般用于 _和 _电机作为驱动元件的数控系统。 _和 _两种。 _控制部分和 _控制部分。 随误差是 _完全消除的。 字控制机床位置精度的评定方法” (定，数控坐标轴定位精度的评定项目有以下三项： _、 _和 _。 _是指它在一定的负载转矩下能够不失步地起动的最高频率。 第 6 页 二、单项选择题 (在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2 分，共 24 分 ) 指 ( ) 2.( )是无法用准备功能字 G 来规定或指定的。 先要指定的是 ( ) 起始点在坐标原点 )，用逐点比较法直线插补，若偏差函数大于零，说明加工点在 ( )。 计算机是指 ( ) 个字节组成 K 位 位 般不包括 ( )方面。 )，使得它能测得比栅距还小的位移量。 用 果控制信号消失，则电机将会 ( )。 )为直接控制目标的自动控制系统。 逆计数器的作用是 ( )。 )。 12.( )主要用于经济型数控机床的进给驱动。 三、编程题 (14 分 ) 用 10立铣刀铣削工件轮廓，起刀点为 (0， 0)，工件尺寸及加工路线如图所示，试按相对坐标完成数控铣削手工编程， I、 J、 K 为圆弧起点相对其圆心 (圆心指向起点的矢量 )的 X、 Y、 Z 坐标值的地址符。 (主轴转速为 600给速度为 150mm/床具有刀具半径补偿功能 ) 第 7 页 四、简答题 (每小题 10 分，共 20 分 ) 个插补循环包括哪几个节拍 ? 简述“双螺母垫片式”预紧方法的工作原理。 五、计算题 (每小题 6 分，共 12 分 ) 子齿数 z=48，在 A 相绕组中测得电流频率为 600： (1)电机的步距角 (2)电机的转速 块光栅之间的夹角为 求莫尔条纹宽度。 浙江省 2002 年 1 月高等教育自学考试 数控技术及应用试题参考答案 课程代码： 02195 一、填空题 (每空 2 分，共 30 分 ) 自动编程 (顺序不分先后 ) 直流伺服 交流伺服 (后两空顺序不分先后 ) 外循环 (顺序不分先后 ) 励磁电流 (顺序不分先后 ) 轴线的定位精度 轴线的反向差值 (顺序不分先后 ) 二、单项选择题 (每小题 2 分，共 24 分 ) 、编程题 (14 分 ) 02 03 04 05 06 07 08 、简答题 (每小题 10 分，共 20 分 ) 定刀具的进给方向，以加工出所需的零件廓形。 一个插补循环包括：偏差判断、进给、偏差计算、终点判断四个节拍。 双螺母垫片式”即在两个螺母之间加入垫片，把左、右两个螺母撑开，使左、右两个螺母 与丝杠的接触方向相反，第 8 页 从而实现滚珠丝杠副的预紧。 五、计算题 (12 分 ) 1.(1) = 360 3605 48 2 0 75 m z c .(2)n= 60 60 6005 48 2fm z c =75r/ = W/ =0 全国 2003 年 10 月高等教育自学考试 数控技术及应用试题 课程代码： 02195 第一部分 选择题（共 40 分） 一、单 项选择题 (本大题共 20 小题，每小题 2 分，共 40 分 )在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干后的括号内。 1在车削加工中心上 不 可以（ ） 2某加工程序中的一个程序段为 程序段的错误在于（ ） 应该用 应该用 应该用 应该用 为了综合性地判断数控机床所能达到的精度，应做的检测试验项目是（ ） 4数控机床移动部件的位置偏差 X 反映了移动部件在该点的（ ） 5数控机床的伺服系统的开环增益为 K，移动部件的运动速度为 V，则跟随误差 E 可表示为（ ） V 通的旋转变压器测量精度（ ） 第 9 页 7光栅传感器安装时，油液溅落方向应向着（ ） 8感应同步器信号处理采用鉴幅型时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（ ） 9采用“高压建流，低压定流”工作方式的步进电动机驱动电源是（ ） 10对于加工中心，一般 不 需要（ ） 11下列有关永磁调速直流电动机性能的叙述中，正确的说法是（ ） 12在下列相位比较式进给位置伺服系统的四个环节中，用来计算位置跟随误差的是（ ） 相位变换器 弦函数发生器 13下列各项中， 不 影响加速转矩的是（ ） 14一台三相反应式步进电动机，转子有 40 个齿。当采用双三拍通电运行时，其步距角为（ ） A. B. C. 3 D. 6 15增量式脉冲发生器，其单个（又称 单次）脉冲的典型脉冲周期（又称宽度）为 ，现要求其最高允许测量转速为 4000r/选择每转脉冲数（ ） 6 线基于 准，是一个只有 56 根信号数的总线标准，是当前总线标准中（ ） 积最小的一种 积最大的一种 17滚动导轨的摩擦系数是（ ） A. B. C. D. 18滚珠丝杠预紧的目的是（ ） 高抗振性 系统能自锁 19在下列进给伺服系统的四个环节中，不属于比例环节的是（ ） 转换器 20 统的主轴控制系统中，在主轴上装有一个回转编码器，可检测（ ） 第二部分 非选择题（共 60 分） 二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。 21确定数控机床坐标系时首先要确定 ，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。 22自动编程计算机中的系统软件将程序员编写的源程序处 理成计算机可以识别的形式，该系统软件称为 程序。 第 10 页 23光栅传感器如果需要按如题 23 图所示安装，则必须增加 。 24为减小伺服系统跟随误差，应增大位置控制器增益 增大受 的限制。 25主轴最高转速受 、所采用的轴承以及润滑系统等几个方面的限制。 26用于 统的 两种：通用型 。 27带有自动换刀系统，并能一次装夹工作后，自动连续完成铣、钻、镗、攻螺纹等加工的数控机床称为 。 28机 电一体化系统的设计过程，主要包括系统总体设计、机械结构设计、控制系统设计、 设计等几个方面。 29连续切削控制系统中，若两轴增益特性稍有差别，则加工圆时，将会形成 。 30传感器的测量精度是其可以一致的、重复测出的 。 三、分析题（本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分） 31试述选择数控机床进给伺服电动机应满足的条件。 32提高 统的可靠性应采用哪些主要措施？ 33试述数据采样式进给位置伺服系统位置控制功能是如何实现的。 34试述定位误差补偿的基本原理，并说明 常采用的补偿方法及补偿何种误差。 四、编程题（本大题共 10 分） 35在数控车床上精加工图示零件的外轮廓（不含端面）。请采用教材中给定的代码格式（ 制加工程序。要求： （ 1）数控车床的分辩率为 （ 2）在给定工件坐标系内采用绝对尺寸编程； （ 3）图示刀尖位置为程序的起点和终点。切入点为锥面的延长线上，其 Z 坐标值为 152。 （ 4）进给速度 50mm/轴转速 700r/ 五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分） 36某数控机床的进给伺服系统中 ，已知齿轮分度园直径 40轮宽度 B=20杠直径第 11 页 0度 l=1500作台质量 m=150某一时刻，齿轮转速 00r/00r/作台移动速度 v=2m/求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。 提示：（ 1）钢材密度 33 m/ （ 2） 642=4096； 644=10777216 37逐点比较法插补第一象限的直线，起点在坐标原点，终点坐标输入数控计算机后 0， ，并按如下格式写出插补计算过程，并画出轨迹图。 插补 循环 偏差判别 进给 方向 偏差计算 终点判别 0 1 2 第 12 页 数控技术及应用答案 2003 年 10 月 第 13 页 第 14 页 第 15 页 第 16 页 全国 2005 年 10 月高等教育自学考试 数控技术及应用试题 课程代码： 02195 一、单项选择题（本大题共 20 小题，每小题 2 分，共 40 分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1对于数控机床闭环控制系统的伺服驱动元件，为了维护方便 起见，最好采用（ ） A直流伺服电动机 B交流伺服电动机 C液压步进马达 D功率步进电动机 2某加工程序中的一个程序段为（ ） 程序段的错误在于 A不应该用 B不应该用 不应该用 D不应该用 对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为 Z 轴的基准点，则 Z 轴的正方向是（ ） A从此基准点沿床身远离工件的方向 B从此基准点沿床身接近工件的方向 C从此基准点垂直向上的方向 D从此基准点垂直向下的方向 4现代数控机床的各种信号处理中，一般由 置中的 分直接处理的信号是（ ） A闭环控制中传感器反馈的线位移信号 B伺服电机编码器反馈的角位移信号 C机床的逻辑状态检测与控制等辅助功能信号 D数控机床刀位控制信号 5采用逐点比较法插补第一象限的直线时 ，直线起点在坐标原点处，终点坐标是 (5,7)，刀具从其起点开始插补，则当加工完毕时进行的插补循环数是（ ） A 10 B 11 C 12 D 13 6下列有关机床动刚度的叙述中，正确的说法是（ ） A与静刚度成正比 B与静刚度的平方成正比 C与阻尼比成正比 D与频率比成正比 7一端固定，一端自由的丝杠支承方式适用于（ ） A丝杠较短或丝杠垂直安装的场合 B位移精度要求较高的场合 C刚度要求较高的场合 D以上三种场合 8经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用（ ） A交流感应电动机 B步进电动机 C交流伺服电动机 D直流伺服电动机 9一台三相反应式步进电动机，当采用三相六拍通电方式运行时，其步距角为 则转子的齿数为（ ） A 40 B 60 C 80 D 120 第 17 页 10 脉冲宽度调制的缩写， 速单元是指（ ） A晶闸管相控整流器速度控制单元 B直流伺服电机及其速度检测单元 C大功率晶体管斩波器速度控制单元 D感应电动机变频调速系统 11在 速度控制单元的联系信号中，速度控制命令 传输方向是（ ） A在 速度控制单元之间双向传递 B由速度控制单元传递到 由 递到速度控制单元 D由反馈检测元件传递到 2闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于（ ） A采用的伺服电动机不同 B采用的传感器不同 C伺服电动机安装位置不同 D传感器安装位置不同 13位置控制器输出的是数字量，要去控 制调速单元，必须经过（ ） A F/V 变换 B D/A 变换 C电流 /电压变换 D电压 /电流变换 14感应同步器采用鉴幅型工作时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（ ） A t 和 t B t 和 t(C t 和 t( D t 和 t( 1 2) 15直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为（ ） A /6 B /3 C /2 D 16对于数控机床位置传感器，下面哪种说法是正确的（ ） A机床位置传感器的分辨率越高，则其测量精度就越高 B机床位置传感器的精度越高，机床的加工精度就越高 C机床位置传感器的分辨率越高，机床的加工精度就越高 D直线位移传感器的材料会影响传感器的测量精度 17数控机床的伺服系统的开环增益为 K，移动部件的速度为 V，则跟随误差 E 可表示为（ ） A E= B E=1/(C E=K/V D E=V/K 18数控机床移动部件的位置偏差 X 反映了移动部件在该点的（ ） A重复定位误差 B系统性误差 C运动误差 D随机性误差 19数控机床在某位置的定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律，其均方根误差反映了机床在该位置的（ ） A重复定位精度 B反向差值 C系统性误差 D失动量 20在 控系统中，实现插补等运算功能的模块是（ ） A 数字伺服功能模块 B 能模块 C主轴控制功能模块 D 能模块 二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 21一个典型 统一般由数控计算机、程序输入 /输出装置和 _三部分组成。 22在 统中，刀具补偿的作用是把工件轮廓轨迹转换成 _。 第 18 页 23自动编程系统对工件源程序的处理可分为主信息处理和 _两个阶段。 24 _控制系统控制的是刀具相对于工件的位置， 但对移动的途径原则上没有规定。 25数控机床常用 _作为衡量抗振性的指标。 26脉冲发生器有二种类型：增量式和 _式。 27旋转变压器是根据 _原理工作的。 28在数控机床上以某一进给速度加工圆弧时，当伺服系统两轴的增益相同时，进给速度愈大，则轮廓误差 _。 29一般的数控机床常采用电气补偿法进行反向间隙和螺距累积误差的补偿，以提高 _精度。 30 统中采用了 _反馈的方法，使电动机在负载发生变动时，也不会影响伺服系统的工作，实现了鲁 棒控制。 三、分析题（本大题共 4 小题，每小题 5 分，共 20 分） 31简述选择进给伺服电动机应满足的条件。 32试述提高步进系统精度的措施及基本原理。 33以长光栅为例，画出其结构组成示意图并说明莫尔条纹的形成原理。 34在开环控制系统中，反问间隙的大小反映了系统失动量的大小。试以车床的典型进给系统（电机 进给丝杠）为例说明减小失动量的大小可以采取的措施。 四、编程题（本大题共 10 分） 35如图所示为要在数控车床上加工的零件轮廓，零件毛坏为直径 65度 122棒料（三爪卡盘夹持部分 20所有外形一次切削成形。试按照教材中所学的代码格式（ 写其加工程序。已知与要求： （ 1）坐标原点设在如图所示 O 点，试在给定坐标系下采用绝对尺寸编写加工程序。编程加工时不考虑刀具副后面与被切形状的干涉问题，同时要求开始加工时先车端面 2车完型面后退刀时按先 X 轴后 Z 轴顺序退至原来位置； （ 2）图示刀尖位置为程序的起点和终点； （ 3）进给速度 50mm/轴转速 600r/ 五、计算题（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分） 36如图数控 机床的进给伺服系统中，已知齿轮 1 的齿轮 5，转动惯量 轮 2 的齿轮 0，转动惯量 珠丝杠的转动惯量 杠螺距 P=100作台质量 m=100某一时刻，电机转速 00r/求此系统转换到电机轴上的等效转动惯量。 第 19 页 37逐点比较法插补第一象限的直线，起点在坐标原点，终点坐标输入数控计算机后 ， 。试按如下格式写出插补计算过程，并画出刀具插补运动 轨迹图。 插补循环 偏差判别 进给方向 偏差计算 终点判别 0 1 2 3 4 第 20 页 2005 年 10 月自考数控技术及应用试题答案 第 21 页 第 22 页 第 23 页 全国 2010 年 10 月自学考试 数控技术及应用 试题 课程代码： 02195 一、单项选择题 (本大题共 20 小题，每小题 2 分，共 40 分 ) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码 填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 偏差函数大于零，则刀具位于 ( ) B 的起点坐标为 (0， 5)，终点坐标为 (5， 0)，采用逐点比较法顺圆插补完这段圆弧时，沿两坐标轴走的总步数是 ( ) ) 元件的闭环数控系统 83 标准，一般表示逆圆插补的 G 功能代码是 ( ) 输入一个脉冲后，通过机床传动部件使工作台相应地移动一个 ( ) 象为 ( ) 给速度 v=15m 进时步进电动机的工作频率 f=5000脉冲当量为 ( ) 2第 24 页 流伺服电机的过载能力 ( ) 英文缩写是 ( ) 同于一个增益可控的比例放大器的是 ( ) 位变换器 开环进给伺服系统的机床上，通常 不 安装 ( )