数控技术期末试卷库.pdf

1 一、填空题一、填空题一、填空题一、填空题 1、闭环控制的数控机床带有位置检测装置，它随时接受在工作台端测得的实际_位置反馈 信号_，将其与数控装置发来的_指令位置信号_相比较，由其差值控制进给轴运 动，直到差值为零时，进给轴停止运动。 2、 半闭环控制的数控机床与闭环控制的数控机床的区别在于不是检测反馈信号不是来自 工作台， 而是电动机端或丝杆端连接的测量元件。实际 位置的反馈值是通过间接测得的伺服电动机的角位移算出来的。 3、插补的实质_数据点的密化_。 4、加工中心目前最常见的刀库形式盘式刀库和链式刀库_两种。 5、CNC 装置由硬件和软件组成 6、 数控机床的圆周运动包括_分度运动_、 _连续圆周进给运动_两种。 7、开环伺服系统的信号流程是单向的，其精度取决于步进电机的精度和工作 频率和传动系统的精度;。 8、插补前的准备工作为译码、刀具半径和长度补偿计算、坐标转换; 三项。 9、数控加工程序编制指从零件图样到制成控制介质的全过程； 10 插补指的是按进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干中间点的坐标 值； 直线插补指的是直线段进行插补计算；圆弧插补指对圆弧段进行插补计算。 11、传统 NC 与 CNC 就其控制功能而言，两者的最大区别点在于 NC 装置是用硬件逻辑线 路来实现对机床的控制功能而 CNC 装置是通过编制软件的方式来实现对机床的控制。 12、步进电机是一种将电脉冲信号转变为相应角位移或线位移的控制电机。 13、数控系统的代码由7 位二进制数和一位偶校验位组成，其特点为每一排孔的数 目为偶数。 14、数控机床的控制轴数与联动轴数往往不一致，联动轴数一般小于控制轴数。对于普 通车床联动轴数为2个轴。 15、数控系统包括：数控装置、可编程控制器；主轴驱动；进给装置。 16、刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹加工出所要求 的零件轮廓。 17、辅助功能代码，也称M 功能、M 指令或 M 代码。 它由 M 和其它两位数字组成。共有 100 种。 2 18、 步进电机由 静止突然启动并进入不丢步正常运行的最高允 许频率称为启动频率 Fq，步进电机连续运行且不丢步的极限频率 称为最高工作频率。 19、插补的目的是控制加工运动，使刀具相对于工件作出符合零件轨迹的相对运 动。 20 伺服系统是接受数控装置的指令， 驱动机床执行机构运的驱动部件， 它包括伺服控制电路、功率放大电路和伺服电机等。 21开环控制的数控机床不带有位置检测装置，数控装置将零件程序处理后， 输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动。指令信号的流程是单向的。 22.数值计算的主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓和刀具运动轨迹的坐标 值。 数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控装置 功能的强弱，差别很大。 23、数控装置是数控机床的核心。它接受来自输入设备的程序和数据， 并按输入信息的要求完成数值计算、逻辑判断 和输入输出控制等功能。 24、伺服电机常用的有步进电机、电液马达、 直流伺服电机和交流伺服电机。一般来说，数控机床的伺服驱动要 求有好的快速响应性能，能灵敏而准确地跟踪由数控装置发出的指令信号。 25数控加工是指 在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。 26CNC 装置硬件结构一般分为单微处理机；多微处理机结构两大类。 27.数值计算的主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓和 刀具运动轨迹的坐标值数值。计算的复杂程度取决于零件的复杂程度 和数控装置功能的强弱，差别很大。 28闭环控制的数控机床带有位置检测装置，它随时接受在工作台端测得的实 际位置反馈信号，将其与数控装置发来的指令位置信号相比较， 由其差值控制进给轴运动，直到差值为零时，进给轴停止运动。 29自动编程也称计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机 来完 成。 自动编程方法减轻了编程人员的劳动强度， 缩短了编程时间， 提高了编程质量， 同时解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。自动编程的方法种类很多， 发展也很迅速。可以分为 语言自动编程和交互式自动编程。 3 30数控机床对伺服系统的要求是：精度高、快速响应性好、调 速范围要大、系统可靠性要好 31 数控机床的进给运动是相对的， 有的是刀具相对于工件的运动， 有的是工件相对于刀具的运动。标准统一规定：数控机床坐标系假定工件不 动，刀具相对于工件运动的坐标系。又规定以增大工件与刀具之间距离的方向 为坐标轴的正方向。 32准备功能 G 代码，简称G 功能、G 指令或G 代码。G 代码分为模态代码和非模态代码两类。 33在单微处理机结构的 CNC 装置中，只有一个中央处理器，采 用集中处理，分时控制数控的每一项任务。在多微处理机结构的 CNC 装置中，有两个或两个以上的中央处理器。 数控装置的主要功能有多坐标控制；插补功能；程序输入；编辑和修改功能；故障自诊 断功能；补偿功能等。 34工件坐标系是编程人员在编程时使用的，由编程人员以工件图 样上的某一 点为原点所建立的坐标系。编程尺寸都按工件坐标系中的尺寸确定。故工 件坐标系也称编程坐标系。工件坐标系的原点也称工件原点、编 程原点。它是可以用程序指令设置和改变的。 35模态代码表示该代码在一个程序段中被使用后一直有效，直到出现同组中的其它任 一 G 代码时才失效。 同一组的模态代码在同一个 程序段中不能同时出现，否则只有最后的代码有效。而非同一 组的模态代码可以在同一个程序段中出现。 36 G43 表示刀具的实际位移大于程序给定值，G44 表示刀具的实际位移小 于程序给定值。G40 也表示取消补偿指令。 37CN C 装置的管理软件包括零件程序的输入输出程序；显示程序 CNC 装置的自诊断 程序控制软件包括译码程序；刀具补偿计算程序；速度控制程序；插补运算程序；位置 控制程序等。 。 38插补主要分为直线插补和圆弧插补两大类。 39各几何元素间的连接点称为基点。将曲线分为若干个直线段，其相邻二直 线的交点称为节点。 40数控机床主要适用于复杂、精密、小批、多变的零件的加工。 4 41由于程序从对刀点开始执行，所以对刀点也叫程序起点 或起刀点。对刀点可选在工件上，也可以选在工件外。但必须与零 件的定位基准有一定的尺寸关系。 42刀位点是指指刀具在机床上的位置。各种刀具刀位点位置是不同的。对车刀 和镗刀是指它们的刀尖；对立铣刀、端铣刀是指它们刀头底面的中 心；对钻头是指它的钻尖。 43CNC 装置的软件又称系统软件，由管理软件和控制软件两 部分组 成。 44 目前采用的插补算法有脉冲增量插补和数据采样插补。数 据采样插补又称时间标量插补或数字增量插补。 45CNC 装置的主要功能有控制功能；准备功能；插补功能；固定循环加工功能；进给 功能；主轴功能等。 46刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹 加工出所要求的零件轮廓。刀具补偿包括刀具半径补偿；刀具长度补偿 47开环控制的数控机床不带有位置检测装置，数控装置将零件程序处理后， 输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动。指令信号的流程是单向 的。 48数值计算的主要内容是在规定的坐标系内计算零件轮廓 和刀具运动的轨迹的坐标值。数值计算的复杂程度取决于 零件的复杂程度和数控装置功能的强弱，差别很大。 49插补前的准备工作为译码、刀具半径长度补偿计算、坐标 转换三项。 50伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部 件。它包括伺服控制电路、功率放大电路和伺服电机等。 51数控技术简称数控，它是利用数字化的信息对机床运动 及加工过程进行控制的一种方法。 52数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法 53数控系统的代码由7位二进制数和一位偶校验位组成，其特点为 每一排孔的数目为偶数。 54 测量反馈装置有测量部件和测量电路组成， 检测速度和 5 位移，并将信息反馈给数控装置。 55对刀点是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。所谓 换刀点是指刀架转位换刀时的点的位置。 56伺服电机常用的有步进电机、电液马达、 直流伺服电机和交流伺服电机。一般来说，数控机床的伺服驱 动要求有好的快速响应性能，能灵敏而准确地跟踪由数控装置发出的指令信 号。 57开环伺服系统的信号流程是单向的，其精度取决于步进电机的精度工 作频率和传动系统的精度。 58插补指的是按进给速度的要求，在轮廓起点和重点之间计算出若干中间点的坐标 值；直线插补指的是对直线段进行插补计算 _；圆弧插补指对圆弧段进行插补计算_ 59数控机床是指采用数字形式信息控制的机床，即采用了数控技术技 术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。它主要适用于复杂、精密、小批、 多变的零件的加工。 60CNC 装置的主要功能有控制功能；准备功能；插补功能；固定循环加工功能；进给 功能；主轴功能。 简答简答简答简答题题题题 1、简述数控编程的内容与步骤？ 2、数控机床由哪几部分组成？ 3、数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 4、刀具补偿可分为哪几种？刀具半径补偿有什么作用？ 5、逐点比较法的插补原理是什么？ 6、何种加工情况下,选用数控机床最合适? 7、数控机床按运动控制方式分可分为哪几类？有何特点？ 8、在进行圆弧插补时，圆弧方向是如何判别的？ 9、准备功能代码可分为哪两类？与 M 代码在数控编程中作用如何？ 10、什么是数控编程？其分类有哪些？各自适用什么场合？ 11、数控机床坐标系是如何建立的？如何确定各个坐标轴？ 12、什么是开环进给伺服系统？其精度与半闭环和全闭环进给伺服系统有何不 6 同？适用什么场合？ 13简述刀位点，对刀点和换刀点的概念？ 14.数控加工工艺中如何来确定加工路线？ 15什么是机床原点？工件原点？它们间有什么关系？ 16为什么要进行刀具半径补偿？如何进行刀具半径补偿？ 17、数控按伺服系统来分可分为什么系统？各自有何特点？ 18、写出四相步进电机的三种通电方式。 19、机床坐标系是如何建立的？如何确定各个坐标轴？ 20、 数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪 些？ 21 数控控制软件的数据预处理模块中译码的功能是什么？译码时为什么要对加 工代码进行分组？ 22、NC 装置在 15 秒钟之内向步进电机均匀发出了 3000 个脉冲， 若=0.01mm， 则工作台轴向移动距离为多少？ 23 刀具半径自动补偿的意义何在？刀具半径补偿计算的任务是什么？ 24 何为自动编程？常用的自动编程方法有那些？各有何特点？ 25NC 机床的组成框图，并简述各组成部分的功用。 26写出 NC 加工手工编程步骤。 27圆弧自动过象限如何实现？ 28CNC 装置的单微处理机结构和多微处理机结构有何区别？ 30三相步进电机有哪几种工作方式？通电顺序如何？哪种方式的启动转矩大， 为什么？ 31试列举使用点位数控系统和轮廓数控系统的典型机床各三种。 32什么是增量坐标系？ 33开环伺服系统的信号流程是怎样的？其精度取决于什么？ 34何谓数控机床？它主要适用于什么场合？ 35.通常 CNC 系统的系统软件主要由哪几部分组成？ 36编程时确定加工路线的主要原则是什么？ 37传统 NC 与 CNC 就其控制功能而言，两者的最大区别在于什么？ 38写出手工编程的步骤，它主要适用于什么样的零件？ 39何谓 DNC 系统？采用该系统带来的最大利益是什么？ 40试述等间距与等误差逼近法的优缺点及它们的使用场合。 42何谓程序编制中的数值计算？直线逼近非圆曲线的计算方法有哪些？ 43何种加工情况下,选用数控机床最合适? 44伺服系统的基本类型有哪几种？ 45试述手工编程与自动编程各自适用场合。 7 46微机数控属于 NC 还是 CNC？它有何特点？ 47一般来说步进电机的性能指标有哪些？并加以解释。 48NC 加工程序编制指的是什么过程？编制方法有几种？ 50什么是绝对坐标系？ 51.数控系统由哪几部分组成？各有什么作用？ 52写出四相步进电机的三种通电方式。 53对 NC 机床的伺服系统的主要要求是什么？ 54NC 加工程序编制指的是什么过程？编制方法有几种？ 55数控系统由哪几部分组成？各有什么作用？ 56什么是模态代码？如何使用? 57滚珠丝杠螺母副的循环方式有哪几种？并予以解释。 58 解释下列英文缩写词的中文含义： CAD， CAM， CAPP， FMC， FMS， CIMS。 简答题答案简答题答案 3、答： 数控机床对机械结构的基本要求是：具有较高的静、动刚度和良好的抗 振性；具有良好的热稳定性；具有较高的运动精度与良好的低速稳定性；具有良 好的操作、安全防护性能.3分 提高数控机床性能的措施主要有：合理选择数控机床的总体布局；提高结构件 的刚度；提高机床抗振性；改善机床的热变形；保证运动的精度和稳定 性.2 分 4、答：刀具补偿可分为半径补偿和长度补偿。.2 分 作用： （1）采用半径补偿后，在编程时,不需要计算刀具中心的运动轨迹, 直接按零件轮廓编程,简化编程。 （2）在加工过程中刀具磨损或刀具重磨以及中途换刀后,使刀具直径变化, 这时用刀补功能只须改变刀具半径的补偿值,就无须在修改加工程序。 （3）可以为下一道工序留下精确余量,且粗、细加工可引用同一零件加工程 序及同一把刀具。 （4）用同一加工程序进行阴阳模的加工。.举出 3 个即可，每个 1 分 5、答：逐点比较法插补原理：数控装置在控制刀具按要求的轨迹移动过程中， 不断比较刀具与给定轮廓的误差， 并由此误差决定刀具下一步的移动方向，使刀 具向误差减小方向移动，且只有一个方向移动。.5 分 9、答：准备功能代码可分为模态代码和非模态代码。准备功能代码主要指定数 控机床的加工方式,为数控装置的插补运算,刀补运算,固定循环等做好准 备.3 分 辅助功能代码描述机床各种辅助动作及状态（工艺性指令）例：主轴的开、 停、正、反转，切削液的开关等。.2 分 10、答：从零件图纸到获得数控机床所需的控制介质的全部过程称为数控编 程。.2 分 数控编程分为手工编程和自动编程。手工编程是指编程的各个阶段 8 均由人工完成，使用简单的零件的编程。对于几何形状复杂的零件需借助 计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序， 称为自动编程。.3 分 11、坐标系的建立原则：右手笛卡尔法则，假设工件静止刀具相对于工件运 动。.2 分 坐标轴：平行于主轴轴线并且远离工件的方向为+Z 方向 水平面内切刀具远离工件的方向为+X 方向 再根据右手笛卡尔法则， 由+Z， +X 方向确定出+Y 方向.3 分 12、答： 开环进给伺服系统是数控机床中最简单的伺服系统，执行元件一般为 步进电机。2 分 开环进给伺服系统进给精度比半闭环、全闭环低。.1 分 开环进给伺服系统的精度较低，速度也受到步进电动机性能的限制。 但 由于其结构简单，易于调整，在精度要求不太高的场合中得到较广泛的应 用。.2 分 13、答：刀位点是刀具上的标准参考点，一般外圆车刀刀尖为刀位点。铣刀底部 中心为刀位点等 对刀点为对刀时刀位点在机床坐标系中的坐标位置。 换刀点为换刀时刀具在机床坐标系中的位置，保证在换刀时不与机床发生 相撞。 14、答：保证零件的加工精度和表面粗糙度，应尽量缩短加工路线，减少刀具空 程移动时间最短原则，方便数值计算，减少编程工作量。 15、机床上固定的参考点，出厂时由系统人员所设定的一般处在机床的最大行程 处的点称为机床原点。 而编程时由编程人员所设定的编程参考点称为编程原点或 工件原点。机床坐标系反映的是编程原点在机床坐标系中所处的位置。 16、答：在编程时,不需要计算刀具中心的运动轨迹,直接按零件轮廓编程,简化 编程。 在加工过程中刀具磨损或刀具重磨以及中途换刀后,使刀具直径变化,这时 用刀补功能只须改变刀具半径的补偿值,就无须在修改加工程序。 可以为下一道工序留下精确余量,且粗、细加工可引用同一零件加工程序及 同一把刀具。 用同一加工程序进行阴阳模的加工。 18、答：A ABBBCCCDDDA.2 分 ABCDA.2 分 ABABCBCBCDCDA.2 分 9 19、建立坐标系时必须假设工件是静止的，刀具相对于工件进行运动，必须遵 循右手笛卡尔法则（大拇指方向为+X，食指指向为+Y，中指指向为+Z）把平行 于主轴轴线的方向为 Z 向，且刀具远离工件的方向为正方向 水平面内刀具远 离工件的方向为正 X 方向根据右手笛卡尔法则确定 Y 方向 20、答:(1)数控机床对机械结构的基本要求是：具有较高的静、动刚度和良好 的抗振性；具有良好的 热稳定性；具有较高的运动精度与良好的低速稳定性； 具有良好的操作、安全防护性能。.3分 (2)提高数控机床性能的措施主要有：合理选择数控机床的总体布局；提高 结构件的刚度；提高机床抗振性；改善机床的热变形；保证运动的精度和稳 定性。.3 分 21 答：译码程序又称翻译程序，它把零件的程序段的各种工件轮廓信息、加工 速度 F 和其他辅助信息（M、S、T）按一定规律翻译成计算机系统能识别的数据 形式， 并按系统规定的格式放在译码结果缓冲器中。在译码过程中还要完成语法 检查，发现错误就报警。 G 功能代码和 M 功能代码在一行中不止出现一个，但有的是不能在一个 程序行中同时出现，是互相排斥的。把不能同时出现在一个程序段的 G 代码和 M 代码归为一组，就可以缩小缓冲器容量，还能查出程序错误。 22 答：30000.01=30mm 工作台轴向移动距离为 30mm。 23 答：编制零件程序时，一般只考虑零件的轮廓外形，而实际切削时是以刀具 中心为控制中心的， 这样刀具和工件之间的相对切削运动实际形成的轨迹就不是 零件轮廓，而是偏离了一个刀具半径值。因此，CNC 装置必须能够根据零件轮廓 信息和刀具半径自动计算刀具中心轨迹，使其自动偏移零件轮廓一个刀具半径 值。这种偏移计算成为，刀具半径自动补偿。 任务就是根据零件轮廓信息和刀具半径自动计算刀具中心轨迹， 使其自动 偏移零件轮廓一个刀具半径值。 24 答：自动编程是指用计算机来代替手工编程，即程序编制的大部分工作由计 算机来完成。 10 常用的自动编程方法有以自动编程语言为基础的自动编程方法和以 计算机绘图为基础的自动编程方法。 以语言为基础的自动编程方法，在变成时编程人员是依据所用数 控语言的编程手册及零件图样，以语言的形式表达出加工的全部内容，输入计算 机制作出加工程序。一次性全部向计算机交代清楚。 以计算机绘图为基础的自动编程方法在编程时编程人员首先要对零 件图样进行工艺分析，确定构图方案，然后利用即可利用自动编程软件本身的自 动绘图功能，绘图，制作数控加工程序。采用的交互方式，回答所有问题。 25 答： 输入 输出 设备 数控 装置 伺服 系统 机床 本体 测量反馈装置 （1）输入输出设备主要是实现程序编制、程序和数据的输入以及显示、存储和 打印。 （2）数控装置是数控机床的核心。他接受来自输入设备的程序和数据，并按输 入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。 （3）伺服系统是接受数控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。 （4）测量反馈装置有测量部件和测量电路组成，检测速度和位移，并将信息反 馈给数控装置。 （5）机床本体是数控机床的主体。用语完成各种切削加工的机械部分是被控制 的对象。 26答： （1）确定工艺过程（2）数值计算（3）编写零件加工程序单 （4）制作控制介质（5）程序校验和试切削 27答：过象限有一个显著特点，就是过象限时刻正好是圆弧与坐标轴相交的时 刻，因此只要判断是否有坐标值为零。逆时针圆弧自动过象限转换顺 序 NR1-NR2-NR3-NR4-NR1.顺时针圆弧自动过象限转换顺序 SR1-SR4-SR3-SR2-SR1。 28答：单微处理机结构的 CNC 装置中只有一个中央处理器(CPU)，采用集中控 制，分时处理数控的每一项任务。该 CPU 既要对键盘输入和 CRT 显示处理，又要 11 进行译码、刀补计算以及插补等实时控制处理，进给速度受影响。 在多微处理机结构的 CNC 装置中有两个或两个以上的中央处理机构成的处 理部件，处理部件之间采用紧耦合，有集中的操作系统，资源共享，或者两个或 两个以上的中央处理机构成的功能模块， 功能模块之间采用松耦合，有多重操作 系统有效地实现并行。 30答：三相步进电机工作方式为：三相三拍和三相六拍 三相三拍通电顺序为：ABCA 三相六拍通电顺序为：AABBBCCCAA 三相三拍的启动转矩大，因为三相三拍的步距角是三相六拍的步距角的两倍， 步 距角越大，启动转矩越大。 33 答：开环伺服系统的信号流程是单向的，其精度取决于步进电机的精度、 工作频率和传动系统的精度。 35答：CNC 系统的系统软件主要由：输入、译码、数据处理、插补、位置控制、 I/O 处理、显示、诊断软件组成。 36答： （1）尽可能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。 （2）应能尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。 （3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作。 37答：NC 装置是用硬件逻辑线路来实现对机床的控制功能，而 CNC 装置是通 过编制软件的方式来实现对机床的控制。 38答：手工编程的步骤： （1）确定工艺过程； （2）数值计算； （3）编写零件加工程序单； （4）制备控制介质； （5）程序校验和试切削。 对于几何形状较为简单的零件，数值计算较简单，程序段不多，采用手工编 程较容易完成， 而且经济、 及时。 在点位加工及由直线与圆弧组成的轮廓加工中， 手工编程仍广泛使用。 39答：DNC 系统即计算机直接数控系统，就是使用一台通用计算机直接控制和 管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统，也称计算机群控系统。 DNC 系统具有计算机集中处理和分级控制的能力，具有现场自动编程和对零 件程序进行编辑和修改的能力， 使编程与控制相结合， 而且零件程序存储容量大。 现代的 DNC 系统还具有生产管理、作业调度、工况显示、监控和刀具寿命管理能 12 力。 40答：等间距法优点 ：数学计算简单。缺点 ：程序段数过多。使用场 合 ：用于曲率不大的曲线轮廓 等误差逼近法优点 ：程序段少。缺点 ：数学方法复杂。使用场合 ： 曲率变化较大，大型零件的长轮廓。 42答：程序编制中的数值计算是指根据工件的图样要求，按照已确定的加工路 线和允许的编程误差，计算出数控系统所需输入的数据。对于带有自动刀补功能 的数控装置来说，通常需要计算出零件轮廓上的一些点的坐标数值。 直线逼近非圆曲线的计算方法有等间距法、等程序段法和等误差法 44答：根据控制对象和使用目的分： 进给驱动 主轴驱动 辅助驱动 根据调节理论分： 开环伺服系统 闭环伺服系统 半闭环系统 46答：微机数控属于 CNC。 CNC 系统更加灵活， 只要改变软件， 就可以改变和扩展其功能， 补充新技术，通 用性强，硬件有多种通用的模块化结构，而且易于扩展，主要依靠软件变化来满 足机床的各种不同要求。接口电路标准化。避免在加工过程中由纸带输入机的故 障产生的停机现象。硬件结构大大简化。 47答： （1）步距角和静态步距误差。步距角是决定开环伺服系统的重要参数， 一般为 0.53 度。静态步距误差指的是理论的步距误差与实际的步距误差之差。 （2）启动频率 fq。步进电机由静止突然启动，并进入不丢步的正常运行 所允许的最高频率。 （3）连续运行的最高工作频率 fmax。步进电机连续运行时，它所能接受 的，即保证不丢步的正常运行所允许的最高频率。 （4）加减速特性。步进电机的加减速特性是描述步进电机由静止到工作频 率和由工作频率到静止的加减速过程中， 定子绕组通电状态的变化频率与时间的 关系。 （5）矩频特性与动态转矩。是描述步进电机连续稳定运行时输出转矩与连 续运行频率之间的关系。 48 答： 数控程序编制的过程就是把工件加工所需的数据和信息， 如工件的材料、 形状、精度、加工路线、切削用量、数值计算数据等按数控系统规定的格式和代 13 码，编写成加工程序：然后将程序制成控制介质，输入数控装置，由数控装置控 制数控机床进行加工。 编制方法有手工变成和自动编程。 51.答：数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动及进给装置等部分。 数控装置是数控机床核心，它接受来自输入设备的程序和数据，并按输 入信息的要求完成数值计算、逻辑判断和输入输出控制等功能。 可编程控制器：实现多坐标功能插补功能，程序输入，编辑和修改功能，故 障自诊断功能，补偿功能，信息转换功能，多种加工方式选择，辅助功能显示， 通信和联网功能。 主轴驱动：接受数控装置的指令驱动机床执行机构的驱动部件。 进给装置：用来完成各种切削加工。 53答：要求：高精度： 快速响应、无超调、无震荡： 电机调速范围宽：低速大扭矩 可靠性高： 。 54 答： 数控程序编制的过程就是把工件加工所需的数据和信息， 如工件的材料、 形状、精度、加工路线、切削用量、数值计算数据等按数控系统规定的格式和代 码，编写成加工程序：然后将程序制成控制介质，输入数控装置，由数控装置控 制数控机床进行加工。 编制方法有手工变成和自动编程 计算题：计算题： 设有第一象限直线设有第一象限直线设有第一象限直线设有第一象限直线 OAOAOAOA，起点起点起点起点 O O O O 在坐标原点在坐标原点在坐标原点在坐标原点，终点终点终点终点 A A A A 为为为为（5 5 5 5，7 7 7 7） ，试用逐点比较法试用逐点比较法试用逐点比较法试用逐点比较法 插补此直线。插补此直线。插补此直线。插补此直线。要求列出工作运算表，画出插补轨迹图。要求列出工作运算表，画出插补轨迹图。要求列出工作运算表，画出插补轨迹图。要求列出工作运算表，画出插补轨迹图。 解解解解: : : :总步数=7+5=12（2 分） 14 步进电机驱动的开环系统的脉冲当量步进电机驱动的开环系统的脉冲当量步进电机驱动的开环系统的脉冲当量步进电机驱动的开环系统的脉冲当量=0.03=0.03=0.03=0.03 mmmmmmmm。丝杠导程。丝杠导程。丝杠导程。丝杠导程 L=7.2mmL=7.2mmL=7.2mmL=7.2mm , , , , 电机电机电机电机 直接驱动丝杠带动工作台运动，问：直接驱动丝杠带动工作台运动，问：直接驱动丝杠带动工作台运动，问：直接驱动丝杠带动工作台运动，问： ( ( ( (1 1 1 1) ) ) )电机步距角电机步距角电机步距角电机步距角应为多大？应为多大？应为多大？应为多大？ ( ( ( (2 2 2 2) ) ) )若电机转子齿数若电机转子齿数若电机转子齿数若电机转子齿数 Z=40Z=40Z=40Z=40，则环行分配应为几相几拍，则环行分配应为几相几拍，则环行分配应为几相几拍，则环行分配应为几相几拍? ? ? ? （1）3607.2=0.03 =1.5 度所以步距角选 1.5 度 （2）=360/40*k*mkm=6 则 k=2 m=3 （或 k=1 m=6） 所以环行分配应为三相六拍。(或六相六拍) 设计步进式开环伺服系统设计步进式开环伺服系统设计步进式开环伺服系统设计步进式开环伺服系统， 已知已知已知已知=0.03=0.03=0.03=0.03， 机床工作台以螺杆螺母传动机床工作台以螺杆螺母传动机床工作台以螺杆螺母传动机床工作台以螺杆螺母传动， 导程导程导程导程 L=7.2mmL=7.2mmL=7.2mmL=7.2mm， ， ， ， 试问：试问：试问：试问： ( ( ( (1 1 1 1) ) ) )步距角选多大？步距角选多大？步距角选多大？步距角选多大？ ( ( ( (2 2 2 2) ) ) )如果转子齿数如果转子齿数如果转子齿数如果转子齿数 Z=80Z=80Z=80Z=80，那么环形分配器应为几相几拍？，那么环形分配器应为几相几拍？，那么环形分配器应为几相几拍？，那么环形分配器应为几相几拍？ 答： （1）3607.2=0.03 =1.5 度 步距角选 1.5 度 （2）=360/80/k/m km=3 所以环行分配应为三相三拍。 三相步进电机三相步进电机三相步进电机三相步进电机， 双拍工作方式双拍工作方式双拍工作方式双拍工作方式， 转转转转子子子子 Z=40Z=40Z=40Z=40， 若丝杠导若丝杠导若丝杠导若丝杠导程程程程 L=4mmL=4mmL=4mmL=4mm， 脉冲当量脉冲当量脉冲当量脉冲当量 =0.01mm/=0.01mm/=0.01mm/=0.01mm/ 脉冲，求传动比脉冲，求传动比脉冲，求传动比脉冲，求传动比 i(Z2/Z1).i(Z2/Z1).i(Z2/Z1).i(Z2/Z1). 答：)/(360mkz= 又li/360= 其中，m=3，k=2，z=40，L=4，=0.01 i=5/3 一步电驱动系统采用一级齿轮传动，一直脉冲当量一步电驱动系统采用一级齿轮传动，一直脉冲当量一步电驱动系统采用一级齿轮传动，一直脉冲当量一步电驱动系统采用一级齿轮传动，一直脉冲当量=0.01mm/=0.01mm/=0.01mm/=0.01mm/脉冲脉冲脉冲脉冲, , , ,丝杠导丝杠导丝杠导丝杠导程程程程 L=2.4mmL=2.4mmL=2.4mmL=2.4mm，电机步距角，电机步距角，电机步距角，电机步距角=3=3=3=3，试求出该齿轮副的传动比。，试求出该齿轮副的传动比。，试求出该齿轮副的传动比。，试求出该齿轮副的传动比。 15 li/360= 所以：201. 0/360/4 . 2*3/360/=li 设一步进电机驱动工作台的开环系统设一步进电机驱动工作台的开环系统设一步进电机驱动工作台的开环系统设一步进电机驱动工作台的开环系统，已知步进电机经一对已知步进电机经一对已知步进电机经一对已知步进电机经一对 21/z z=i 的齿轮减速的齿轮减速的齿轮减速的齿轮减速 后驱动丝杆使工作台作直线进给后驱动丝杆使工作台作直线进给后驱动丝杆使工作台作直线进给后驱动丝杆使工作台作直线进给( ( ( (如图所示如图所示如图所示如图所示) ) ) )。已知丝杆的导程已知丝杆的导程已知丝杆的导程已知丝杆的导程 t t t t( ( ( (mmmmmmmm) ) ) )，所选用的所选用的所选用的所选用的 步进电机的最高工作频率步进电机的最高工作频率步进电机的最高工作频率步进电机的最高工作频率 fmaxfmaxfmaxfmax(H(H(H(Hz z z z) ) ) )，步进电机步距角为，步进电机步距角为，步进电机步距角为，步进电机步距角为。求：。求：。求：。求： (1)(1)(1)(1) 当已知驱动的工作台最大速度当已知驱动的工作台最大速度当已知驱动的工作台最大速度当已知驱动的工作台最大速度 VmaxVmaxVmaxVmax 时，满足系统要求的脉冲当量时，满足系统要求的脉冲当量时，满足系统要求的脉冲当量时，满足系统要求的脉冲当量； (2)(2)(2)(2) 齿轮传动的传动比齿轮传动的传动比齿轮传动的传动比齿轮传动的传动比i。 t z1 z2 步进电机 工作台 解：（1） 根据VmaxVmaxVmaxVmax=60 fmaxfmaxfmaxfmax到的值=VmaxVmaxVmaxVmax/60 fmaxfmaxfmaxfmax （2）根据 360/i t=/得到i=Z1/Z2=360/t 数控车床数控车床数控车床数控车床，已知纵向脉冲当量已知纵向脉冲当量已知纵向脉冲当量已知纵向脉冲当量z z z z=0.0=0.0=0.0=0.01 1 1 1mmmmmmmm/p/p/p/p。丝杠导程丝杠导程丝杠导程丝杠导程 L L L Lz z z z= = = =6 6 6 6mmmmmmmm , , , , 横向脉冲当横向脉冲当横向脉冲当横向脉冲当 量量量量x x x x=0.0=0.0=0.0=0.005050505mmmmmmmm/p/p/p/p 丝杠导程丝杠导程丝杠导程丝杠导程 L L L Lx x x x= = = =5 5 5 5mmmmmmmm, , , ,均采用一级齿轮传动，电机步距角都为均采用一级齿轮传动，电机步距角都为均采用一级齿轮传动，电机步距角都为均采用一级齿轮传动，电机步距角都为 =0.75=0.75=0.75=0.75 0 0 0 0，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数 ，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数 解：iz总=3600z/lZ=36000.01/0.7506=0.8 选纵向齿轮传动副中主动齿轮的齿数 Z1=40 Z2= Z1/iz总=40/0.8=50 ix总=3600x/lx=36000.005/0.7505=0.48 选横向齿轮传动副中主动齿轮的齿数 Z1=50 Z2= Z1/ix总=50/0.48=104 数控车床数控车床数控车床数控车床，已知纵向脉冲当量已知纵向脉冲当量已知纵向脉冲当量已知纵向脉冲当量z z z z=0.0=0.0=0.0=0.01 1 1 1mmmmmmmm/p/p/p/p。丝杠导程丝杠导程丝杠导程丝杠导程 L L L Lz z z z= = = =6 6 6 6mmmmmmmm , , , , 横向脉冲当量横向脉冲当量横向脉冲当量横向脉冲当量 x x x x=0.0=0.0=0.0=0.005050505mmmmmmmm/p/p/p/p 丝杠导程丝杠导程丝杠导程丝杠导程 L L L Lx x x x= = = =5 5 5 5mmmmmmmm, , , ,均采用一级齿轮传动，电机步距角都为均采用一级齿轮传动，电机步距角都为均采用一级齿轮传动，电机步距角都为均采用一级齿轮传动，电机步距角都为 =0.75=0.75=0.75=0.75 0 0 0 0，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数。 ，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数。，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数。，分别确定纵、横向齿轮传动副中各齿轮的齿数。 解：iz总=3600z/lZ=36000.01/0.7506=0.8 选纵向齿轮传动副中主动齿轮的齿数 Z1=40 Z2= Z1/iz总=40/0.8=50 ix总=3600x/lx=36000.005/0.7505=0.48 选横向齿轮传动副中主动齿轮的齿数 Z1=50 Z2= Z1/ix总=50/0.48=104 16 已知数控机床的脉冲当量已知数控机床的脉冲当量已知数控机床的脉冲当量已知数控机床的脉冲当量=0.01mm/=0.01mm/=0.01mm/=0.01mm/脉冲脉冲脉冲脉冲，传动比传动比传动比传动比=1.5=1.5=1.5=1.5（Z Z Z Z2 2 2 2/Z/Z/Z/Z1 1 1 1） ，丝杠的导丝杠的导丝杠的导丝杠的导程程程程 L=3.6mm,L=3.6mm,L=3.6mm,L=3.6mm,试求步距角试求步距角试求步距角试求步距角。若转子的。若转子的。若转子的。若转子的 Z=80Z=80Z=80Z=80。则环配器应用几相几拍？。则环配器应用几相几拍？。则环配器应用几相几拍？。则环配器应用几相几拍？ 答: li/360= =360*1.5*0.01/3.6=1.5 又)/(360mkz= mk=3所以环配器应用三相三拍 编程题：编程题： 如下所示零件图形，毛坯外径如下所示零件图形，毛坯外径如下所示零件图形，毛坯外径如下所示零件图形，毛坯外径50mm50mm50mm50mm，要求写出工艺过程与切削加工程序，要求写出工艺过程与切削加工程序，要求写出工艺过程与切削加工程序，要求写出工艺过程与切削加工程序。数数数数 控机床系统可以任意。控机床系统可以任意。控机床系统可以任意。控机床系统可以任意。 如下所示零件图形，毛坯外径如下所示零件图形，毛坯外径如下所示零件图形，毛坯外径如下所