计算机数控技术复习题

1 数字控制简称 NC 计算机数控系统简称 CNC 2 数字机床的组成 信息载体 计算机数控系统 伺服系统 机床本体 5 半闭环控制系统与闭环控制系统的不同点 半闭环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于检测反馈信号不是来自工作台 而是来自 于安装在电动机轴端或丝杠轴端的角位移测量元件 6 CNC 系统的组成 程序输入与输出设备 和外界交换信息的通道 通信设备 计算 机数字控制装置 核心 可编程控制器 是一种专用控制微机 主轴驱动装置 控制 主轴转速 和进给驱动装置 关系到数控系统的精度和速度 7 数控装置与机床及机床电器设备之间的接口分为四种类型 与驱动有关的连接电路 主要是指与坐标轴进给驱动和主轴驱动可连接电路 数控装置与测量系统和测量传感器之前的连接电路 电源及保护电路 开 关信号和代码信号连接电路 8 接口电路的主要任务 进行电平转换和功率放大 为防止噪声一起误动作 采用模拟量传送 9 插补的基本概念 点的密集化 10 插补方法 1 基准脉冲查补 又称行程标量插补或者脉冲增量插补 2 数据采样插补 又称时间标量插补或者数字增量插补 区别 1 发出的是指令脉冲序列 2 产生的不是指令脉冲 即是指令脉冲 1 算法简单 2 算法复杂 需要 CPU 1 仅适用于精度和速度要求不太高的数据系统 开换系统 2 适用于以交 直流伺服电动机为驱动装置的闭环 半闭环控制系统 11 常用的数据采样插补法 直线函数法 扩展数字积分法 二阶递归扩展数字积分插补法 双数字积分插补法 角度逼近圆弧插补法 12 并行处理分为 资源重复 硬件 并行处理方式 时间重叠 软件 并行处理方式 和 资源共享 软件 并行处理方式 资源分时共享并行处理主要采用 CPU 分时共享的原 则来解决过任务的同时运行 13 根据位置检测装置安装形式和测量方式有直接测量的间接测量 增量式测量和绝对式测 量 14 一个脉冲所代表的基本长度单位是分辨率 分辨率 1 2n n 指码盘的周数 15 纹距 W W w 16 光栅 主光栅和指示光栅 17 脉冲信号相位差为 90 18 倍频可提高光栅的分辨精度 降低光栅尺的制作精度 19 进给脉冲的频率决定了驱动速度 进给脉冲的数量决定了位移量 20 数控机床对伺服电动机有那些要求 要求伺服电动机具有高位移精度 宽调速范围 足 够的带负载能力及高稳定性和高响应速度 分类方法机床类型 按坐标轴数分一般数控机床数控加工中心机床多坐标数控机床 按系统控制特点分点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床 按有无测量装置分开环数控系统半闭环数控系统闭环数控系统 按功能水平分经济型普及型全功能型 高级型 22 常用的步进电动机性能指标有哪些 其含义是什么 4 3 1 步距角 反映步进电动机定子绕组的通电状态每改变一次 转子转过的角度 静态步距 误差在一转没各步距误差的最大值 2 静态矩角 描述静态 T 与 的关系 3 起动频率 空载时 步进电动机由静止状态突然起动 并进入不失步地正常运行的最高 频率 4 连续运行频率 步进电动机起动以后 其运行速度能跟随指令脉冲频率连续上升而不失 步的最高工作频率 5 矩频特性 T F f 是指出步进电动机连续稳定运行时输出转矩与连续运行频率之间的 关系 6 动态转矩 在特性曲线上某一频率对应的转矩 23 进给伺服系统控制机床各坐标轴的切削进给运动 主轴驱动系统控制机床主轴的旋转运动 24 位置控制系统通常分为开环和闭环控制两种 25 数控机场的进给伺服系统主要由伺服驱动控制系统与机床机械传动机构两大部分组成 26 伺服系统对伺服电动机的要求 1 从最低速到最高速电动机都能平滑运转 转矩波动要小 尤其在低速如 0 1r min 或更 低速时 仍有平稳的速度而无爬行现象 2 电动机应具有大的较长时间的过载能力 以满足低速大转矩的要求 一般直流伺服电动 机要求在数分钟内过载 4 6 倍而不损坏 3 为了满足快速响应的要求 电动机应有较小的转动惯量和打的堵转转矩 并具有尽可能 小的时间常数和起动电压 电动机具有耐受 4000以上角加速度的能力 才能保证电 2 srad 动机在 0 2s 以内从静止起动到额定转速 27 步进电动机伺服系统工作原理 1 工作台位移量的控制 2 工作台进给速度的控制 3 工作台运动方向的控制 28 直流伺服电动机的调速 目前以脉宽调制 PUM 改变的是电压 为普通 29 正弦波脉宽调制变频器 spwm 30 位置比较的实现方式有 脉冲比较法 相位比较法和幅值比较法 31 脉冲 相位变换器的作用有两个 1 通过对基准脉冲进行分频 2 通过对指令脉冲的加成Ps 32 早起的数控机床多采用晶闸管直流主轴驱动系统 即通过调整晶闸管可控整流器何电 枢供电的电压实现恒转矩调速 或通过调整励磁电流以实现恒功率调速均采用了闭环控制 获得良好的动静态特征 33 机床数控系统有哪些类型 主要区别在哪里 答 1 按控制的运动轨迹分 1 点位控制 2 点位直线控制 3 轮廓控制 区别 点位控制用 于准确定位相应的点 点位直线控制用于加工台阶轴 轮廓控制能进行多轴联动的运算和 控制 并有刀具长度和刀具半径补偿功能 2 按伺服系统的类型划分 1 开环控制系统 2 闭环控制系统 3 半闭环控制系统 区别 只有开环控制系统不带检测装置 无反馈电路 闭环控制系统与半闭环控制区别在 于位置检测装置安装的位置不同 3 按数控功能水平划分 1 经济型数控机床 2 普及型数控机床 3 全功能型数控机床 区别 数控功能和水平不同 一 数控机床的组成部分及各部分的作用 1 信息载体 记载各种加工信息 零件加工的工艺过程 工艺参数 位移数据 以控制 机床运动实现零件的机械加工 2 计算机数控系统 接受输入装置输入的加工信息完成数控运算 逻辑判断 输入输出 控制与功能 3 伺服系统 接受由计算机数控系统发来的各种动作命令 驱动受控设备运动 4 机床本体 完成各种切削加工的机械部分 信息载体 计算机数控系统 伺服系统 机床本体 位置反馈信号 辅助动作信号 二 计算机数控有哪些特点 半闭环控制系统与闭环控制系统相比有什么不同 特点 1 加工零件的适应性强灵活性好 2 高加工精度 3 产品质量稳定 生产效率高 4 减 轻操作者的劳动程度 利于生产管理的现代化 5 监控能力强 有故障诊断能力 6 机床使用 维护技术要求高 区别 在于半闭环控制系统的检测反馈信号来自于安装在电机轴端或丝杠轴端的角位移测 量元件 闭环控制系统有工作台的位置检测装置 闭环回路中不包括工作台传动链 三 机床数控系统有哪些类型 主要区别在哪里 1 按控制的运动轨迹分 1 点位控制 2 点位直线控制 3 轮廓控制 区别 点位控制用于准确定位相应的点 点位直线控制用于加工台阶轴 轮廓控制进行 多轴联动的运算和控制 并有刀具长度和刀具半径补偿功能 2 按伺服系统类型划分 1 开环控制系统 2 闭环控制系统 3 半闭环控制系统 区别 只有开环控制系统不带检测装置 无反馈电路 闭环控制系统与半闭环控制系统 区别在于位置检测元件安装元件位置不同 按数控功能水平划分 1 经济型数控机床 2 普及型数控机床 3 全功能型数控机床 区别 数 控功能和水平不同 4 何为脉冲当量何为插补 脉冲当量相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量 插补 为数控装置根据输入零件程序的信息 将程序段所描述的曲线的起点终点之间的空间进行 数据密化 从而形成要求的轮廓 轨迹 这种数据密化机能称为插补 5 脉冲增量插补法和数字增量插补法有何区别 优缺点如何 答 1 每个插补循环产生的插补结果为一个脉冲 插补控制加工点以脉冲当量为单位向前进 2 脉冲插补法包括逐点比较法和数字拆分发 3 适用于进给速度要求不高的数控系统 优点 计算简单用加减法即可实现 每个插补循环占用时间短 缺点 进给速度慢 用于进给速度要求高的闭环系统 优点 进给速度快 缺点 计算过程复杂 6 试述 CNC 系统的基本组成部分及各部分主要功能 答 1 程序的输入输出装置 进行数控加工或运动控制程序 加工与控制数据机床数以及 坐标轴位置 检测开关的状态等数据的输入 输出 2 数控装置 将输入装置输入的数 据通过内部的逻辑电路或控制软件进行编程运算和处理 并输出各种信息和指令 以控制 机床的各部分进行规定的动作 3 伺服驱动 控制伺服电动机的运转 7 位置检测装置有哪些种类 分别安装在机床上的哪些部位 1 旋转编码器 安装在被测轴上 随被测轴一起运动 2 光栅 安装于床鞍或床身内部靠近丝杠中心 3 旋转变压器 单独和滚珠丝杠相连 也可与伺服电机组成一体 4 感应同步器 安装于机床床身 和移动部件上 5 磁栅位置检测装置 安装于机床床身 8 光栅有哪些部分组成 莫尔条纹的作用是什么 答 由光源 两块光栅 光电元件组成 标尺光栅 指示光栅 放大作用 均化误差作用 莫尔条纹与移动栅距的移动成比例 9 数控机床对伺服电机有哪些要求 答 1 从最低速到最高速电动机都能平滑运转 转矩波动要小 2 应具有较大哦啊的较长时间的过载能力 满足低速大转矩的要求 3 为了满足快速响应的要求 应有较小的转动惯量和大的堵转转矩 10 常用的步进电机的性能指标有哪些 其含义如何 答 1 步进角 反应步进电机定子绕组的通电状态每改变一次转子转过的 角度数 mzk o 360 2 静态步距误差 实际步距角与理论值有误差在一转内步距误差的最大值 3 静态步距角特性 描述静态是电磁转矩 T 与转子按一定方向转过的角之间的关系 4 启动频率 空载时步进电机由静止状态突然启动并进入不失步地正常运行的最高频率 5 连续运行频率 步进电机启动后 其运行速度能跟随指令脉冲频率连续上升而不失 步的最高工作频率 6 矩频特性与动态转矩 矩频特性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 T F f 在特性曲线上某一频率对应的转矩叫动态转矩 11 简述数控机床对进给驱动和主轴驱动的要求