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机床数控技术复习要点课程名称：机床数控技术适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程、机械制造与自动化等辅导教材：机床数控技术 许德章主编 中国科学技术大学出版社复习要点：第一章 绪论第一节 数控技术概述一、掌握数控技术、数控机床基本概念第二节 数控机床特点和分类一、掌握数控机床的组成、工作流程、分类第三节 数控机床的发展历程、现状和趋势一、了解数控机床发展现状、未来趋势第二章 数控加工技术第一节 数控加工技术特点一、了解数控机床加工特点第二节 数控加工工艺规程设计一、掌握数控加工工艺的主要内容和工艺规程编制二、掌握数控加工工艺分析、路线设计、工序设计、工艺设计第三节 数控机床用刀具一、掌握数控机床的基本分类第三章数控加工的程序编制第一节 概述一、了解数控编程的基本概念、编程内容和步骤、编程方法第二节 数控编程基础一、掌握数控机床坐标系建立二、了解零件的数学处理第三节 数控系统的指令一、掌握基本的数控系统G指令二、掌握数控系统辅助功能M指令三、掌握F、S、T指令第四节 数控车床程序编制一、掌握数控车床的编程特点、刀具补偿二、掌握数控车床的功能指令三、掌握数控车床的程序编制第五节 数控铣床程序编制一、掌握数控铣床的编程特点、刀具补偿二、掌握数控铣床的功能指令三、掌握数控铣床的程序编制第六节 加工中心程序编制一、了解加工中心编程特点和程序编制第七节 自动编程简介一、了解自动编程第八节 数控机床对刀方法一、了解数控机床自动对刀的方法第四章 数控机床的轮廓控制原理第一节 概 述一、掌握插补的概念第二节 脉冲增量插补一、掌握逐点比较法二、了解数字积分法第三节 数据采样法一、掌握数据采样插补方法第四节 加工过程的速度控制一、掌握插补过程中的加减速控制方法第五节 刀具半径补偿原理一、了解刀具半径补偿原理第五章 计算机数控装置第一节 概述一、了解数控技术的发展二、了解国内外数控系统品牌、性能三、掌握CNC的组成、主要功能第二节 计算机数控装置的硬件结构一、了解CNC的硬件结构分类二、掌握典型CNC的硬件结构第三节 计算机数控装置的软件结构一、掌握CNC软解结构组成第六章位置检测装置第一节 概述第二节 旋转变压器一、了解旋转变压器的功能、原理和应用第三节 感应同步器一、了解感应同步器的功能、原理和应用第四节 光电编码器一、掌握光电编码器的功能、分类和应用二、了解光电编码器的原理第五节 光栅一、了解光栅的构造和工作原理第七章 数控机床的伺服系统第一节 概 述一、了解伺服系统的分类、组成二、掌握数控机床对伺服系统的要求第二节 步进电动机及开环进给伺服系统一、掌握步进电机的类型、结构、工作原理和主要特性二、掌握开环控制系统的控制原理第三节 直流伺服电动机及速度控制一、了解直流伺服电机的结构、调速、控制原理第四节 交流伺服电动机及速度控制一、掌握交流伺服电机的结构、调速、控制原理第五节 直线电动机及其在数控机床上的应用一、掌握直线电机的结构、调速、控制原理第六节 伺服系统的位置控制一、掌握伺服系统的位置控制方式第七节 主轴伺服系统一、了解主轴伺服控制系统第八章 数控机床的机械结构第一节 概 述一、掌握数控机床机械结构的基本组成第二节 数控机床的主传动装置一、了解数控机床的主传动装置第三节 数控机床的进给传动装置一、了解数控机床的进给传动装置第四节 数控机床的导轨与回转工作台一、了解数控机床的导轨与回转工作台等功能部件第五节 数控机床的自动换刀装置一、了解数控机床的自动换刀装置类型和换刀方式第六节 数控机床的辅助装置一、了解数控机床的辅助装置教学方式与考核方式：教学方式：面授辅导、平时作业考核方式：考勤、开卷考试机床数控加工技术复习习题课程名称：机床数控技术适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程、机械制造与自动化等辅导教材：机床数控技术 许德章主编 中国科学技术大学出版社复习习题：填空、选择、简答、计算、编程一、填空题：1. 数控机床是用数字化代码来控制 刀具与工件 的相对运动，从而完成零件的加工。2. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行 数据点的密化 的过程。3. 对刀操作就是确定 工件坐标系 和 机床坐标系 之间关系的操作。4. 直流伺服电动机的控制特性是指其速度随 电压变 化的特性，而其机械特性是指其速度随 负载转距 变化的特性。5. 刀具在机床上的位置是由 刀位点 的位置来表示的。6. JB3051-82规定，数控机床坐标轴和方向是基于 工件 固定，刀具 移动。7. 数控机床上采用的导轨主要有 静压导轨 、 滚动导轨 、 贴塑导轨 等三种形式。8. 用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标A（5，8），若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，即JE13 。在插补过程中，每进给一步，计数器JE减1,当JE 0 时，到达终点，停止插补。9. 光栅作为位移传感器，其高精度源于的莫尔条纹的 放大 和 平均 两大效应。若光栅栅距为0.01mm，两块光栅之间的夹角为0.057，则莫尔条纹宽度约为 10mm 。10. 数控机床一般由控制介质、 数控系统 、 伺服系统 、测量装置和机械本体五个部分组成。11. CNC系统软件必须完成 管理 和 控制 两大任务。12. 步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即 失步 和 越步 13. 刀具在机床上的位置是由 刀位点 的位置来表示的。14. 在CNC软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以及占用时间的长短，解决的办法是 循环轮流 和 中断优先 相结合。15. 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的 位置 和 速度 作为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。16. 若三相步进电机（三相绕组分别为A、B、C），请写出三相六拍工作方式的通电顺序： AABBBCCCAA（或者AACCCBBBAA） 。17. 对于第四象限逆圆弧来说，当F0时其进给方向为 +y ，偏差计算公式为 F-2y+1 。18. 数控机床的脉冲当量是指 每个脉冲信号使数控机床移动部件产生的位移量 。19. 数控技术是指用 数字化信号获数字化代码 对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。20. 从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为： 多处理器 和 单处理器 结构两大类。21. 改变 刀具半径补偿值大小 ，不改变加工程序，就可以实现同一轮廓的粗、精铣加工。22. 数控机床按伺服系统的控制方式可分为 开环数控机床 、半闭环数控机床 和 全闭环数控机床 。23数控机床的辅助动作，如刀具的选择等是由 PLC 进行控制的。24数控机床位置控制装置由 伺服机构 和 执行元件 组成。25机床的 刚度 是指机床在载荷的作用下抵抗变形的能力。26根据滚动体的形状，把滚动导轨分成三类，即 滚珠导轨 、 滚柱导轨 和 滚针导轨 。27旋转变压器是根据 互感 原理工作的。28进给伺服系统的 静态 性能的优劣主要体现为跟随误差的大小。29机床的几何精度是指机床的主要运动部件及其运动轨迹的形状精度和 相对位置精度 。30高低压双电源型步进电动机驱动电源简单地说就是：高压建流，低压定流。31加速转矩等于加速度乘以 总惯量 。32对恒速输入的数控伺服系统，当系统进入稳态后实际位置总是滞后于指令位置一个值，该值称为 跟随误差 。二、选择题：1. CNC系统软件必须完成管理和控制两大任务，下面任务中哪个不属于控制任务？（ A ）A. 诊断 B. 插补 C. 位控 D. 译码2. 下列正确表示机床坐标系的是（ A ） A、ZYX B、YZX C、XYZ D、ZXY3. 脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲当量对应的加工精度最高？ （ A ）A. 1um/脉冲 B. 5um/脉冲 C. 10um/脉冲 D. 0.01mm/脉冲4. 设编程原点在工件的上表面，执行下列程序后，钻孔深度是（ C ）。 G90 G01 G43 Z-50 H01 F100 （H01补偿值-2.00mm）A48mm； B.52mm； C.50mm。5. 一直线的起点坐标在坐标原点，终点坐标为A（xa、ya），刀具的坐标为P（x、y）。用逐点比较法对该直线进行插补时的偏差函数是（ B ）。A. Fxyxaya； B. Fxayyax； C. Fxaxyay；D. Fxa+yaxy6. 加工中心与其他数控机床的主要区别是( A )。A.有刀库和自动换刀装置；B.机床转速高；C.机床刚性好；D.进刀速度高7. 数控机床的数控装置包括( C )。A.光电读带机和输入程序载体；B.步进电机和伺服系统C.输入、信息处理和输出单元；D.位移、速度传感器和反馈系统8. G00的指令移动速度值是（ A ）。A机床参数指定； B 数控程序指定； C 操作面板指定。9. 编程坐标系一般指的是（ B ）A机床坐标系； B. 工件坐标系；10. 下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（ A ）A、位置控制 B、刀具半径补偿计算C、刀具长度补偿计算 D、象限及进给方向判断11. 步进电机的转速是否通过改变电机的（ A ）而实现。A. 脉冲频率 B. 脉冲速度 C. 通电顺序。12. 程序编制中首件试切的作用是( D )。A.检验零件图样设计的正确性；B.检验零件工艺方案的正确性；C.测试数控程序的效率；D.检验程序单及控制介质的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图样要求。13. 在开环数控机床进给系统中，下列电机唯一可用的是（ C ）。A.直流伺服电机 B.交流伺服电机 C.步进电机 D.大惯量电机。14. 用逐点比较法插补起点为（0，0），终点坐标为A（60，20）的一条直线，若当前偏差函数值为40，则刀具进给方向为（ ）。A. +X； B. X； C. +Y； D.-Y。15.数控机床上直流电动机最常用的调速方法是（ A ）A. 调压调速法；B. 调励磁磁场调速法； C. 电枢电路串电阻法； D. 电枢电路串电感法16. 用光电盘测量角位移时，为判别角位移方向，采用两套光电转换装置，使它们产生的电信号在相位上相差（ A ）。A. 1/4周期； B. 1/2周期；C. 一周期；D. 3/4周期。17. 下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（ A ）A. 位置控制 B. 刀具半径补偿计算C. 刀具长度补偿计算 D. 象限及进给方向判断18. CNC系统的中断管理主要靠（ B ）完成，而系统的中断结构决定了系统软件的结构。A. 软件 B. 硬件 C. CPU D. 总线19. 步进电机的转速与下面哪些因素无关？（ D ） A. 脉冲信号的频率 B. 转子齿数C. 通电方式 D. 定子绕组中的电流大小 20CIMS的中文含义是( D )A计算机辅助设计B. 柔性制造系统C柔性制造单元D. 计算机集成制造系统21点位控制的数控钻床编程时( C )A不能使用指令G00来控制机床运动B. 不能使用指令G01来控制机床运动C不能使用指令G02或G03来控制机床运动D. 不能使用指令G04来控制机床的运动22对于卧式数控车床的坐标系，若以工件右端面作为Z轴的工件坐标原点，则Z轴的正万向是( A )A从工件坐标原点沿床身远离工件的方向B. 从工件坐标原点沿床身接近工件的方向C从工件坐标原点垂直向上的方向D. 从工件坐标原点垂直向下的方向23CNC系统的CMOS RAM常配备有高性能电池，其作用是( D )ARAM正常工作所必须的供电电源B. 系统上电时，保护RAM不被烧坏C加强RAM供电，提高抗干扰能力D. 系统掉电时，保护RAM中的信息不丢失24CNC系统采用逐点比较法对第一象限的圆弧逆时针插补运算时，若偏差函数小于零，则刀具下一步的移动方向应为( C )A+X方向B. X方向C+Y方向D. Y方向25一端固定，一端自由的丝杠支承方式适用于( A)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. 精度和刚度要求都很高的场合26某数控机床的频率比为，静刚度为K，阻尼比为D，则动刚度Kd为( A )AB. CD. 27感应同步器采用鉴相型工作时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是( A )AUmsint和UmcostB. U1sint和U2sint(U1U2)C. U1sint和U2cost(U1U2)D. Umsin1t和Umcos2t(l2)28为了减少热变形对测量精度的影响，传感器材料的热膨胀系数应( C )A. 远大于机床床身材料的热膨胀系数B. 远小于机床床身材料的热膨胀系数C. 等于或接近机床床身材料的热膨胀系数D. 远离机床床身材料的热膨胀系数29光栅位移传感器信号处理时，用直接细分法进行四细分，从光电元件得到四个正弦信号，它们依次相差的角度为( B )A. 45B. 90C. 135D. 18030一增量式脉冲发生器，其单次脉冲的典型脉冲宽度（周期）为5微秒，现要求其最高允许测量转速为4000转分，则该脉冲发生器每转输出脉冲数为( B )A2000B.3000C4000D.500031在脉冲比较式进给位置伺服系统的下列四个环节中，用来补偿速度控制单元死区的是( D )A可逆计数器B. 位置控制器C同步电路D. 偏差补偿寄存器32不考虑加减速过程时，对于两轴圆弧插补，各个进给轴的位置指令信号函数规律是( C )A斜坡函数B. 指数函数C正弦函数D. 双曲函数33描述步进电动机静态时电磁转矩T与失调角之间关系的特性曲线称为( B )A矩频特性B. 矩角特性C最大静态转矩特性D. 连续运行特性34一台三相反应式步进电动机，转子齿数Zr=80，当采用六拍通电方式运行时，其步距角s为( A )A0.75B. 1.5C3D. 635加在数控机床进给伺服电动机轴上的负载有两种，它们是( D )A切削转矩和摩擦转矩B. 切削转矩和负载惯量C摩擦转矩和负载惯量D. 负载转矩和负载惯量36某交流主轴电动机，定子磁极对数p=2，供电频率f1=50Hz时，同步转速为( C )A500 r/minB. 750 r/minC. 1500 r/minD. 3000 r/min37工件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度称为( B )A尺寸精度B. 加工精度C几何精度D. 位置精度38误差的大小和方向是不规律变化的，这种误差称为( C )A平均误差B. 系统误差C随机误差D. 定位误差39在FANUC15数控系统中，实现插补等运算功能的模块是( B)A数字伺服功能模块B. CNC功能模块C主轴控制功能模块D. PLC功能模块三、简答题：1开环进给系统中，如何补偿机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差？机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差可采用机械、硬件、软件补偿方法。其中机械补偿方法：传动间隙的补偿有偏心轴套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮调整等。滚珠丝杆螺距误差常采用双螺母调整。软件或硬件补偿法：预先测得传动间隙，每次在进给反向时通过软件或硬件电路额外发出对应于间隙值的指令位移，以进行补偿。2数控机床对进给伺服系统的要求有哪些?一般来说，对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有以下几点：1）进给速度范围要大，能满足低速切削和高速切削的需要；2）位移精度要高；3）跟随误差要小，即响应速度要快；4）工作稳定性要好，具有抗干扰能力，运行平稳，加工精度较高。3开环、闭环和半闭环进给系统的区别是什么？各有什么特点？开环系统中没有位置检测和反馈。半闭环系统中的位置检测和反馈信号不是取自最终的进给部件，而是取的电动机轴或丝等中间环节，闭环系统中的位置检测和反馈信号是取自最终的进给部件（如工作台）所以闭环系统的精度最高，但稳定性稍差。开环系统的精度最低，但成本也最低。4步进电机的主要性能指标有哪些？试比较驱动步进电机的三种功率放大器特点。主要性能指标：步距角、静态步距误差、输出扭矩、最高启动、停止脉冲频率、边续运行的最高工作频率、步进运行和低频振荡等。其驱动电路有三种功率放大器：单电压功率放大电路、双电压功率放大电路和斩波恒流功放电路，区别如下：单电压功率放大电路：功耗大，一般只用于小功率步进电机驱动；双电压功率放大电路：采用高、低电压两种供电电源以降低能耗，高频工作时有较大的转动力，多用于中、大功率步进电机驱动；斩波恒流功放电路：利用斩波方法使电流恒定在额定值附近，不需外接电阻来限流和减少时间常数；能耗小，电源效率高；能提高高频工作频率，是目前使用最普及的一种驱动电路5编程轨迹几何要素的连接关系如图所示，刀补方向为左刀补，试确定A、B、C、D各处的转接类型，并说明判别依据是什么？ ABD均为缩短型，因为夹角都为0180度。C为伸长型，因为夹角为180270度。6. 试举出2种不同类型的测量线位移的传感器，并分别指出其基于什么原理来测量位移的？1）光栅尺（或光栅位移传感器）；基于光电效应原理（光电转换原理）2）直线感应同步器；基于电磁感应原理。7. 简述提高步进系统工作精度采取的主要措施。1）改善步进电机的性能，减小步距角2）采用精密传动幅，减小传动链中的传动间隙3）采用细分技术（电路），进一步减小步距角4）采用反向间隙补偿技术5）采用混合伺服系统、开环闭环联合使用8简述对数控机床主轴电动机的要求。1）主轴输出大功率，为了满足生产率的要求，通常主传动电动机应有较大的功率范围，对功率驱动电路提出了更高的要求。2）调速范围应足够大，一般要求能在1:(1001000)范围内的恒转矩调速，1:10的恒功率调速，并能实现四象限驱动功能。9简述数控机床精度的主要检测项目。1）几何精度，机床的几何精度是指机床的主要运动部件及其运动轨迹的形状精度和相对位置精度。2）定位精度，机床的定位精度是指其主要运动部件沿某一坐标轴方向，向预定的目标位置运动时所能达到的位置的精度。3）工作精度，机床的工作精度是机床在实际切削条件下的一项综合考核。10数控机床一般由哪几个部分组成？各部分起什么作用？ 数控机床一般包括五部分，各部分的作用如下：（1）控制介质：存储程序、参数。（2）数控装置：将加工程序译码轨迹计算（速度计算）插补计算、补偿计算，向各坐标的伺服驱动系统分配速度、位移命令这一部分是数控机床的核心（3）伺服系统：接受数控装置来的指令，将信号进行调解、转换、放大后驱动伺服电机，带动机床执行部件运动。（4）测量装置：电流、速度、位置等检测反馈装置。（5）机床本体：包括主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，最终实现刀具和工件的相对运动。四、计算题：1. 用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（，），其值为5，6，试写出其直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。2. 用数字积分（DDA）插补法对图示直线进行插补运算，并在图中画出插补轨迹。3. 某CNC机床采用丝杆螺母副驱动工作台的直线进给