数控技术复习题.doc

一、 填空题（每空1.5分，共18分）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. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成， cpu 是对数据进行算术和逻辑运算的部件， cnc 是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。3. 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。4闭环伺服驱动系统一般由 驱动控制单元 、 执行单元 、机床、检测反馈单元、比较控制环节等五个部分组成。5CNC系统软件必须完成 管理 和 控制 两大任务。6. 数控机床坐标系的确定：X、Y、Z的正向是工件尺寸增加的方向，通常平行于主轴的轴线为Z坐标，而 x 坐标方向是水平的，并且平行于工件装卡面，而Y向坐标是按照 右手 直角笛卡尔坐标系 来确定的。7. 光栅是利用 光学 原理进行工作的位置反馈检测元件。若光栅栅距d = 0.01mm，光栅指示光栅与标尺光栅夹角= 0.01rad，则可得莫尔条纹宽度W = 1 mm。8. 光栅读数头主要由光源、透镜、标尺光栅、 光敏元件 和驱动电路组成。9. 步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是 伺服电动机 。 10.数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和 轮廓尺寸 的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配 进给脉冲 ，从而使得 伺服电动机 驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。11. 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 为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。12 按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。批量 大 小 简单 复杂 复杂程度 二、 单项选择题（每小题1.5分，共12分）1. 将数控系统分为开环式数控系统和闭环式数控系统是按照下面哪种分类方法进行分类的？（c ）A、工艺用途 B、工艺路线 C、有无检测装置 D、是否计算机控制2. 下述能对控制介质上的程序进行译码的装置是（a ）。A、数控装置 B、伺服系统 C、机床 D、测量装置3下面哪种检测装置即可测量线位移又可测量角位移？（d ） A、旋转变压器 B、感应同步器 C、光栅 D、B和C4下面哪个部分是数控机床的核心部分？（b ）A. 控制介质 B. 数控装置 C. 伺服系统 D. 测量装置5. 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更高？ （a ）A、1um/脉冲 B、5um/脉冲 C、10um/脉冲 D、0.01mm/脉冲6. 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 7. 下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？（c ） A、感应同步器 B、旋转变压器 C、光栅 D、电磁式编码盘8如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节距应该为多少才能保证检测精度？（b ） A、2mm B、4mm C、6mm D、8mm三、 判断题（每小题1.5分，共15分）（ t ）1.数控机床的加工是用数控程序来控制的，因此数控机床就是软件数控。（t ）2.CNC系统中，由硬件完成的功能原则上不可以由软件完成。（t ） 3. 定尺绕组和滑尺绕组的节距是否相等对于直线感应同步器的检测精度无关紧要。（ t ）4.当点位直线控制数控机床的移动部件移动时，可以按任意斜率的直线进行切削加工。（ t ）5. 对控制介质上的程序进行译码的装置是伺服系统。 （t ）6.脉冲当量决定了伺服系统的位移精度，因此脉冲当量越大，位移精度越高。X（t ）7.步进电机的步距角越大，控制精度越高。（ y ）8.从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看，采用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。（t ）9. 根据插补由硬件还是软件实现，插补分为硬插补和软插补；硬插补一般用作粗插补，软插补用于精插补。（ t ）10最常见的2轴半坐标控制的数控铣床，实际上就是一台三轴联动的数控铣床。四、 简答题（每小题4分，共20分）1. 简述用数控机床进行零件加工的一般过程。 1 编程员按零件轮廓和尺寸编写nc程序2 数控系统读入并翻译成机器能读懂的指令3 在由伺服系统变换放大后驱动主轴电机和伺服电机完成零件的加工 2简述开环步进式伺服驱动系统的工作原理。 3试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？4何谓“数控刀具”？请谈谈数控刀具系统的类型和特点。5简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。五、 计算题（10分）若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(5，6)，试用逐点比较法进行插补计算，并绘出插补轨迹。六、论述题（每小题7分，共14分）1试讨论利用光栅的摩尔条纹特点如何来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？2 试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。七、谈谈你对现代数控机床发展趋势的看法和学习体会。（11分）六、 填空题（每空1.5分，共18分）1.刀具与工件2.运算器，控制器。3.数据点的密化。4驱动控制单元、执行元件。5 管理 和 控制。6. X，右手直角笛卡尔坐标系。7.光学（或光电）, 1。8.光敏元件。9.步进电机。 10.轮廓尺寸 ,进给脉冲，伺服电机。11.位置 和 速度。12 批量 大 小 简单 复杂 复杂程度数控机床专用机床通用机床 七、 单项选择题（每小题1.5分，共12分）1. C 2. A 3 D 4 B 5. A 6. D 7. C 8B 八、 判断题（每小题1.5分，共15分）（ ）1. （ ）2.（ ） 3. （ ）4（ ）5. （ ）6.（ ）7. （ ）8. （ ）9. （）10简答题（每小题4分，共20分）1. 简述用数控机床进行零件加工的一般过程。1) 用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状和加工工艺要求将加工过程编成NC程序；1分2) 数控系统读入NC程序后，将其翻译成机器能够理解的控制指令；1分3) 再由伺服系统将其变换和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床的工作台移动，从而完成零件的加工。2分（或配以框图并加以适当说明也可）：数控装置伺服系统加工程序 零件图 数控系统 机床2简述开环步进式伺服驱动系统的工作原理。答：驱动控制线路接收来自机床数控系统发出的进给脉冲信号（指令信号），1分并把此信号转换为控制步进电机各项绕组依此通电、断电的信号，使步进电机运转；1分步进电机的转子与机床丝杠连在一起，转子带动丝杠转动，丝杠再带动工作台移动。2分3试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？答：由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四部分组成。1分它的作用是：接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机，功率步进电机，电液脉冲马达等)和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。2分伺服系统常用的驱动元件是步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。1分4何谓“数控刀具”？请谈谈数控刀具系统的类型和特点。答：数控工具系统分为镗铣类数控工具系统和车床类数控工具系统，它们主要由刀具部分和工具柄部（刀柄）、接杆（接柄）、夹头等装夹工具两部分组成。1分特点 切削性能好，耐用度高，能承受高速切削和大进给量切削； 0.5分 可靠性高；0.5分 加工精度高，有较高的换刀精度和重复定位精度；0.5分 刀具能够实现快速换刀，装卸调整方便0.5分 复合程度高0.5分 标准化、系列化和通用化0.5分5简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。采用钢板焊接床身结构可采用最有利于提高刚度的筋板布置形式，能充分发挥壁板和筋板的承裁及抵抗变形的作用；2分 焊接结构无需铸造结构所需的出砂口，有可能将基础件做成完全封闭箱形结构；1分钢板的弹性模量E比铸铁的弹性模量E大几乎相差一倍。因此在结构相同时，E值大的材料刚度则高。1分九、 计算题（10分）若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(5，6)，试用逐点比较法进行插补计算，并绘出插补轨迹。解：由于待插补直线的起点坐标为O（0，0），终点坐标为E（5，6），采用总步数终点判别方法，总步数。从坐标原点开始插补，故此时偏差，加工过程的运算节拍如下表所示：7分序号工作节拍第1拍：偏差判别第2拍：坐标进给第3拍：新偏差计算第4拍：终点判别1+X2+Y3+Y4+X5+Y6+X7+Y8+X9+Y10+X11+Y计算步骤及结果正确得7分，每计算错误一步扣0.5分插补结束插补轨迹如下图所示：3分（绘制且标注正确） 十、 论述题（每小题7分，共14分）1试讨论利用光栅的摩尔条纹特点如何来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？答：按摩尔条纹特点，可在摩尔条纹移动方向上开设四个窗口P1、P2、P4和P4，切使得它们两两相距1/4摩尔条纹宽度，可以从四个观察窗口得到如下结论：（1分）1） 机床移动部件的位移检测：标尺光栅装在机床移动部件工作台上，赶上读数头装在床身上，当标尺光栅移动一个栅距时，摩尔条纹也移动一个摩尔条纹宽度。即透过任一窗口的光强度变化一个周期。所以可观察窗口透过的光强变化的周期数来确定标尺光栅移动了几个栅距，从而测得机床工作台的位移。（2分）2） 确定移动部件的方向：从P1、P2、P4和P4四个窗口可得到在相位上依次超前或滞后1/4周期的近似余弦函数的光强度变化过程。当标尺光栅沿一个方向移动时，可得到四个光强信号，P1滞后P2/2，P2滞后P3/2, P3滞后P4/2，则摩尔条纹反向移动时四个光强变化为P1超前P2/2，P2超前P3/2, P3超前P4/2，我们就可断定标尺光标沿反向移动。即按四个观察窗口得到光强度变化的相互超前或滞后关系来确定机床移动部件的移动方向。（2分）3） 确定移动的速度：根据摩尔条纹的特点，标尺光栅的移动位移与摩尔条纹位移成正比，因此标尺光栅的移动速度与摩尔条纹的移动速度一致，也与观察窗口的光强度变化频率向对应。根据透过观察窗口的光强度变化的频率来确定标尺光栅的移动速度，即得到机床移动部件的移动速度。（2分）2 试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。答：开环控制方式通常是以步进电机或电液伺服马达为驱动元件，输入的数据经过数控系统的运算分配指令脉冲，每一个脉冲送给环形分配器驱动步进电机或电液伺服马达，使其转动一个角度带动传动机构，从而使被控制对象移动。这种方式对实际传动机构的动作完成与否不进行检查，驱动控制指令发出后不反馈会数控系统，这种控制方式容易掌握，调试方便，维修简单，但精度不高。（2分）在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速度信息及时反馈给伺服系统，伺服系统将指令位置，速度信息与实际信息进行比较并及时发出补偿控制指令，如果测量元件装在机械传动链末端部件上，如机床工作台上，则该系统为全闭环系统，或闭环系统，这种控制方式精度高，速度快，但维修和调试较困难。（3分）如果测量元件装在机械传动链的中间部件上，如滚珠丝杠上，则该系统为半闭环系统，这种控制方式的精度比闭环的低。（2分）十一、 谈谈你对现代数控机床发展趋势的看法和学习体会。（11分）答：运行高速化；（1分）加工高精化；（1分）功能复合化；（1分）控制智能化；（1分）体系开放化；（1分）驱动并联化；（1分）交互网络化自己谈学习体会（5分）一 填空题（每题1.5分，共15分）1 数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和 轮廓尺寸 的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配 驱动电脉冲 ，从而使得 伺服电机 驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。2 按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。批量 大 小 简单 复杂 复杂程度 3 为了保证数控机床总是能在最有利的切削速度下进行加工，或实现桓速切削的功能，数控机床的主轴转速通常在其调速范围内 连续无极可调 。因此，现代数控机床常采用 直流或交流调速主轴电机 作为主运动的动力源。4 功率步进电机一般用于普通机床的数控改造，以及对精度要求较低的场合等 开环 系统。步进电机的步距角是指 步进电机每步的转角 。对于三相步进电机，当以双相通电方式，齿数为40时。此时步距角 。5 数控机床的最小设定单位是 ，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为 ，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。6 通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其 和 。提高机床的静刚度。7 编制零件加工程序前的工艺处理内容包括：确定工件的 路线，选择工件的定位基准，选用和设计夹具，选择刀具与确定 方式和对刀点，确定 余量和选择合理的 用量等。8 插补器就实现的方法而言，可用 或 ；按其实现的功能来分类，它可分为 、 、 等类型。9 刀具半径补偿是指 。 左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为 和 。10数控机床按控制运动轨迹可分为 、 和 等几种。按控制方式又可分为 、 和 控制等。二、判断题（每题1.5分，共15分）1（ ）插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。2（ ）数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。 3（ ）不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。4（ ）常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。5（ ）只有采用CNC技术的机床才叫数控机床。6（ ）数控机床按控制坐标轴数分类，可分为两坐标数控机床、三坐标数控机床、多坐标数控机床和五面加工数控机床等。7（ ）直线型检测装置有感应同步器、光栅、旋转变压器。8（ ）伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。9（ ）数控机床加工过程中可以根据需要改变主轴速度和进给速度。10（ ）数控机床进给传动机构中采用滚珠丝杠的原因主要是为了提高丝杠精度。三、多项选择题（每题1分，共16分）1步进电机的转速可以通过改变电机的（ ）而实现。A. 脉冲频率B. 脉冲速度C. 通电顺序2闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于（ ）。A位置控制器 B. 检测单元 C. 伺服单元 D. 控制对象3数控铣床的默认加工平面是（ ）。 A. XY平面 B.XZ平面 C. YZ平面4加工中心与数控铣床的主要区别是（ ）。A.数控系统复杂程度不同 B. 机床精度不同 C. 有无自动换刀系统5采用数控机床加工的零件应该是（ ）。 A. 单一零件 B. 中小批量、形状复杂、型号多变 C. 大批量6数控机床的核心是（ ）。A伺服系统 B. 数控系统 C. 反馈系统 D. 传动系统7数控车床与普通车床相比在结构上差别最大的部件是（ ）。A主轴箱 B. 床身 C.进给传动 D.刀架 8数控车床在加工中为了实现对车刀刀尖磨损量的补偿，可沿假设的刀尖方向，在刀尖半径值上，附加一个刀具偏移量，这称为（ ）。A刀具位置补偿 B.刀具半径补偿 C. 刀具长度补偿 9进行轮廓铣削时，应避免（ ）和（ ）工件轮廓。A. 切向切入 B. 法向切入 C. 法向退出 D. 切向退出10全闭环伺服系统与半闭环伺服系统的区别取决于运动部件上的（ ）。A执行机构 B. 反馈信号 C.检测元件 11闭环伺服系统使用的执行元件是（ ）A直流伺服电机 B.交流伺服电机 C.步进电机 D.电液脉冲马达12数控机床CNC系统是（ ）A轮廓控制系统 B.动作顺序控制系统 C.位置控制系统 D.速度控制系统13数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采用（ ）的原则。A 刀具固定不动，工件移动 B.铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工 刀具移动，工件固定 C.分析机床运动关系后再根据实际情况两者的固定和移动关系 D.工件固定不动，刀具移动。14 选择刀具起始点时应考虑（ ）A 防止与工件或夹具干涉碰撞 B.方便工件安装测量 C.每把刀具刀尖在起始点重合 D.必须选在工件外侧。15数控机床伺服系统是以（ ）为直接控制目标的自动控制系统。A机械运动速度 B.机械位移C.切削力 D.切削用量16指出下列哪些误差属于系统的稳态误差（ ）。A定位误差B.跟随误差C.轮廓误差 D.定位误差和跟随误差四、简答题（每题5分，共15分）1为什么要对工件廓形进行拟合？2试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？ 3 简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。五、 计算题（每题5分，共10分）1若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(7，4)，设累加器为3位，试按DDA法进行插补计算，并绘出插补轨迹图。2试推导下图内的脉冲当量与步距角的关系式，假设已知各齿轮齿数和丝杠的导程。由于脉冲当量是规定的，步进电机一经选定后，其步距角也是一定的，试回答如何满足脉冲当量与步距角中间的关系？六、 论述题（第1，2，3题7分，第4题8分，共29分）1试画出框图说明数控机床的工作原理。2 试讨论利用光栅的摩尔条纹特点如何来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？3 试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。4 结合课程学习，谈谈你对现代数控机床发展趋势的看法以及学习体会。一填空题（每题1.5分，共15分）1轮廓尺寸，进给脉冲，伺服电机2批量 大 专用机床 普通机床 数控机床 小 简单 复杂 复杂程度3连续无级可调，直流或交流调速主轴电机4开环，步进电机每步的转角5数控机床能实现的最小位移量，0.00010.01mm6排屑条件，受力状态7进给，对刀，加工，切削8硬件逻辑电路，执行软件程序，直线插补, 二次圆，抛物线等9具有这种功能的数控装置能使刀具中心自动地从零件实际轮廓上偏离一个指定的刀具半径值（补偿量），并使刀具中心在这一被补偿的轨迹上运动，从而把关键加工成图纸上要求的轮廓形状。10点位控制，直线控制，轮廓控制，开环、闭环 和半闭环控制等二、判断题（每题1.5分，共15分）1（）。2（）。 3（）。4（）。5（）。6（）。7（）。8（）。9（）。10（）。三、多项选择题（每题1分，共16分）1A 2B 3A 4 5B 6B 7C 8B 9B和C 10C11A，B 12C 13D 14A，B 15B 16A 四、简答题（每题5分，共15分）1由于大多数数控机床上只具备直线和圆弧插补，所以在连续控制系统的数控机床上加工成形轮廓的工件时，都先要对工件廓形曲线进行拟合，代替原来的轮廓曲线，然后才能使用数控机床的G功能加工出所需的廓形曲线。2由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四部分组成。它的作用是：接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置(直流、交流伺服电机，功率步进电机，电液脉冲马达等)和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。伺服系统常用的驱动元件是步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。3采用钢板焊接床身结构可采用最有利于提高刚度的筋板布置形式，能充分发挥壁板和筋板的承裁及抵抗变形的作用； 焊接结构还无需铸造结构所需的出砂口，有可能将基础件做成完全封闭的箱形结构；钢板的弹性模量E比铸铁的弹性模量E大几乎相差一倍。因此，在结构相同时，E值大的材料刚度则高。五、计算题（每题5分，共10分）1解： 将Xe 7及Ye 4化成二进制数Xe 111B及Ye100B存放在Jvx及Jvy 中，选寄存器容量为三位，则累加次数m238。插补运算过程如下表所示，插补轨迹见图所示。计算正确（3分），绘图（2分）2解脉冲当量与步距角的关系式为： （3分）可通过配算齿轮降速比来满足它们中间的关系 （2分）六、论述题（第1，2，3题7分，第4题8分，共29分）1数控机床的工作原理如图所示。首先将零件图纸的形状、尺寸和技术条件、加工工艺等按照规定的格式和代码，记录在输入介质上（例如穿孔带、磁带和软磁盘等），并输入数控装置。数控装置由输入、信息处理和输出三部分构成。输入介质通过输入单元（例如光电读带机）后，转换成可以识别的信息，由信息处理单元加以处理，再通过输出单元发出位置、速度等指令（脉冲信号）给伺服系统。伺服系统的作用是将来自数控装置的各种指令，转换成机床移动部件运动。反馈系统再将机床的实际位置、速度等参数检测出来，转换成电信号，输送到数控装置，使数控装置能够校核该机床实际位移情况是否与指令一致，并发出指令纠正所产生的误差。对于一些高效率和加工精度较高的数控机床还有适应控制系统，以补偿加工环境参数的变化。位置指令速度指令位置检出速度检出输入介质数据装置伺服系统机 床反馈装置论述5分，给出图形2分2按摩尔条纹特点，可在摩尔条纹移动方向上开设四个窗口P1、P2、P4和P4，切使得它们两两相距1/4摩尔条纹宽度，可以从四个观察窗口得到如下结论：（1分）（1）机床移动部件的位移检测：标尺光栅装在机床移动部件工作台上，赶上读数头装在床身上，当标尺光栅移动一个栅距时，摩尔条纹也移动一个摩尔条纹宽度。即透过任一窗口的光强度变化一个周期。所以可观察窗口透过的光强变化的周期数来确定标尺光栅移动了几个栅距，从而测得机床工作台的位移。（2分）（2）确定移动部件的方向：从P1、P2、P4和P4四个窗口可得到在相位上依次超前或滞后1/4周期的近似余弦函数的光强度变化过程。当标尺光栅沿一个方向移动时，可得到四个光强信号，P1滞后P2/2，P2滞后P3/2, P3滞后P4/2，则摩尔条纹反向移动时四个光强变化为P1超前P2/2，P2超前P3/2, P3超前P4/2，我们就可断定标尺光标沿反向移动。即按四个观察窗口得到光强度变化的相互超前或滞后关系来确定机床移动部件的移动方向。（2分）（3）确定移动的速度：根据摩尔条纹的特点，标尺光栅的移动位移与摩尔条纹位移成正比，因此标尺光栅的移动速度与摩尔条纹的移动速度一致，也与观察窗口的光强度变化频率向对应。根据透过观察窗口的光强度变化的频率来确定标尺光栅的移动速度，即得到机床移动部件的移动速度。（2分）3开环控制方式通常是以步进电机或电液伺服马达为驱动元件，输入的数据经过数控系统的运算分配指令脉冲，每一个脉冲送给环形分配器驱动步进电机或电液伺服马达，使其转动一个角度带动传动机构，从而使被控制对象移动。这种方式对实际传动机构的动作完成与否不进行检查，驱动控制指令发出后不反馈会数控系统，这种控制方式容易掌握，调试方便，维修简单，但精度不高。（3分）在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速度信息及时反馈给伺服系统，伺服系统将指令位置，速度信息与实际信息进行比较并及时发出补偿控制指令，如果测量元件装在机械传动链末端部件上，如机床工作台上，则该系统为全闭环系统，或闭环系统，这种控制方式精度高，速度快，但维修和调试较困难。（2分）如果测量元件装在机械传动链的中间部件上，如滚珠丝杠上，则该系统为半闭环系统，这种控制方式的精度比闭环的低。（2分） 4运行高速化；（1分）加工高精化；（1分）功能复合化；（1分）控制智能化；（0.5分）体系开放化；（0.5分）驱动并联化；（0.5分）交互网络化（0.5分）自己谈学习体会（3分）十二、 填空题（每空1.5分，共18分）1. 数控机床是用数字化代码来控制 的相对运动，从而完成零件的加工。2. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成， 是对数据进行算术和逻辑运算的部件， 是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。3. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行 的过程。4闭环伺服驱动系统一般由 、 、机床、检测反馈单元、比较控制环节等五个部分组成。5CNC系统软件必须完成 和 两大任务。6. 数控机床坐标系的确定：X、Y、Z的正向是工件尺寸增加的方向，通常平行于主轴的轴线为Z坐标，而 坐标方向是水平的，并且平行于工件装卡面，而Y向坐标是按照 来确定的。7. 光栅是利用 原理进行工作的位置反馈检测元件。若光栅栅距d = 0.01mm，光栅指示光栅与标尺光栅夹角= 0.01rad，则可得莫尔条纹宽度W = mm。8. 光栅读数头主要由光源、透镜、标尺光栅、 和驱动电路组成。9. 步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是 。 10.数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和 的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配 ，从而使得 驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。11. 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的 和 为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。13 按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。批量 大 小 简单 复杂 复杂程度 十三、 单项选择题（每小题1.5分，共12分）1. 将数控系统分为开环式数控系统和闭环式数控系统是按照下面哪种分类方法进行分类的？（ ）A、工艺用途 B、工艺路线 C、有无检测装置 D、是否计算机控制2. 下述能对控制介质上的程序进行译码的装置是（ ）。A、数控装置 B、伺服系统 C、机床 D、测量装置3下面哪种检测装置即可测量线位移又可测量角位移？（ ） A、旋转变压器 B、感应同步器 C、光栅 D、B和C4下面哪个部分是数控机床的核心部分？（ ）A. 控制介质 B. 数控装置 C. 伺服系统 D. 测量装置5. 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更高？ （ ）A、1um/脉冲 B、5um/脉冲 C、10um/脉冲 D、0.01mm/脉冲6. 步进电机的转速与下面哪些因素无关？（ ） 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 7. 下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？（ ） A、感应同步器 B、旋转变压器 C、光栅 D、电磁式编码盘8如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节距应该为多少才能保证检测精度？（ ） A、2mm B、4mm C、6mm D、8mm十四、 判断题（每小题1.5分，共15分）（ ）1.数控机床的加工是用数控程序来控制的，因此数控机床就是软件数控。（ ）2.CNC系统中，由硬件完成的功能原则上不可以由软件完成。（ ） 3. 定尺绕组和滑尺绕组的节距是否相等对于直线感应同步器的检测精度无关紧要。（ ）4.当点位直线控制数控机床的移动部件移动时，可以按任意斜率的直线进行切削加工。（ ）5. 对控制介质上的程序进行译码的装置是伺服系统。 （ ）6.脉冲当量决定了伺服系统的位移精度，因此脉冲当量越大，位移精度越高。X（ ）7.步进电机的步距角越大，控制精度越高。（ ）8.从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看，采用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。（ ）9. 根据插补由硬件还是软件实现，插补分为硬插补和软插补；硬插补一般用作粗插补，软插补用于精插补。（ ）10最常见的2轴半坐标控制的数控铣床，实际上就是一台三轴联动的数控铣床。十五、 简答题（每小题4分，共20分）1. 简述用数控机床进行零件加工的一般过程。 2简述开环步进式伺服驱动系统的工作原理。 3试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？4何谓“数控刀具”？请谈谈数控刀具系统的类型和特点。5简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。十六、 计算题（10分）若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(5，6)，试用逐点比较法进行插补计算，并绘出插补轨迹。 六、论述题（每小题7分，共14分）1试讨论利用光栅的摩尔条纹特点如何来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？3 试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。七、 谈谈你对现代数控机床发展趋势的看法和学习体会。（11分）二 填空题（每空1.5分，共18分）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. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。3. 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。4闭环伺服驱动系统一般由驱动控制单元、执行元件、机床、检测反馈单元、比较控制环节等五个部分组成。5CNC系统软件必须完成 管理 和 控制两大任务。6. 数控机床坐标系的确定：X、Y、Z的正向是工件尺寸增加的方向，通常平行于主轴的轴线为Z坐标，而X坐标方向是水平的，并且平行于工件装卡面，而Y向坐标是按照右手直角笛卡尔坐标系来确定的。7. 光栅是利用光学（或光电）原理进行工作的位置反馈检测元件。若光栅栅距d = 0.01mm，光栅指示光栅与标尺光栅夹角= 0.01rad，则可得莫尔条纹宽度W = 1 mm。8. 光栅读数头主要由光源、透镜、标尺光栅、光敏元件和驱动电路组成。9. 步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。 10.数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和轮廓尺寸 的原始 数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配 进给脉 冲 ，从而使得 伺服电机 驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。11. 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。12 按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。批量 大 小 简单 复杂 复杂程度数控机床专用机床通用机床 二 单项选择题（每小题1.5分，共12分）1. 将数控系统分为开环式数控系统和闭环式数控系统是按照下面哪种分类方法进行分类的？（ C ）A、工艺用途 B、工艺路线 C、有无检测装置 D、是否计算机控制2. 下述能对控制介质上的程序进行译码的装置是（ A ）。A、数控装置 B、伺服系统 C、机床 D、测量装置3下面哪种检测装置即可测量线位移又可测量角位移？（ D ） A、旋转变压器 B、感应同步器 C、光栅 D、B和C4下面哪个部分是数控机床的核心部分？（ B ）A. 控制介质 B. 数控装置 C. 伺服系统 D. 测量装置5. 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更高？ （ A ）A、1um/脉冲 B、5um/脉冲 C、10um/脉冲 D、0.01mm/脉冲6. 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 7. 下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？（ C ） A、感应同步器 B、旋转变压器 C、光栅 D、电磁式编码盘8如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节距应该为多少才能保证检测精度？（ B ） A、2mm B、4mm C、6mm D、8mm 三 判断题（每小题1.5分，共15分）（ ）1.数控机床的加工是用数控程序来控制的，因此数控机床就是软件数控。（ ）2.CNC系统中，由硬件完成的功能原则上不可以由软件完成。（ ） 3. 定尺绕组和滑尺绕组的节距是否相等对于直线感应同步器的检测精度无关紧要。（ ）4.当点位直线控制数控机床的移动部件移动时，可以按任意斜率的直线进行切削加工。（ ）5. 对控制介质上的程序进行译码的装置是伺服系统。 （ ）6.脉冲当量决定了伺服系统的位移精度，因此脉冲当量越大，位移精度越高。X（ ）7.步进电机的步距角越大，控制精度越高。（ ）8.从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看，采用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。（ ）9. 根据插补由硬件还是软件实现，插补分为硬插补和软插补；硬插补一般用作粗插补，软插补用于精插补。（）10最常见的2轴半坐标控制的数控铣床，实际上就是一台三轴联动的数控铣床。四 简答题（每小题4分，共20分）1. 简述用数控机床进行零件加工的一般过程。4) 用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状和加工工艺要求将加工过程编成NC程序；1分5) 数控系统读入NC程序后，将其翻译成机器能够理解的控制指令；1分6) 再由伺服系统将其变换和放大后