数控技术课后题答案.docx

第一章 开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。通常，执行元件选用步进电机，因系统不对输出进行检测，所以执行元件对系统的特性具有重要影响。 闭环（半闭环）伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测元件、比较环节组成。反馈检测元件分为速度反馈和位置反馈两类，闭环伺服系统采用位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节，比较环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。伺服系统局部闭环回路采用速度反馈单元检测执行元件的速度输出，间接保证工作台的移动精度。12半闭环控制系统？半闭环控制系统的电动机轴上装有表示其角位移的编码器，但是不能纠正机床传动部件带来的误差，所以称为半闭环控制系统。 半闭环控制系统特点：结构较为简单；控制较为方便；能达到较高精度115半闭环伺服系统？特点:带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部;不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，因此可以获得稳定的控制特性，而且调试比较方便，价格也较全闭环系统便宜112闭环和半闭环控制系统的区别？闭环系统：沿导轨移动方向安装直线位移传感器，直接测量工作台的位移；半闭环系统：在滚珠丝杆端部安装角位移传感器，测量其角位移。不能反映滚珠丝杆本身的行程误差及其变形，以及滚珠丝杆副以后传动链所产生的那部分工作台的位移误差。 3数控技术在制造装备中的的应用？简化机械结构、缩短制造周期、提高制造精度、提升装备性能。 4数控技术的特点？优点：（1）提高了加工精度和同一批工件尺寸的重复精度，保证了加工质量的稳定性（2）增加了设备的柔性，可以适应不同品种、规格和尺寸以及不同批量的工件加工（3）操作人员的劳动强度大为减轻（4）具有较高的经济效益（5）能加工普通机床所不能加工的复杂型面（6）可向更高级的制造系统发展（7）具有较高的生产效率 不足之处：（1）提高了起始阶段的投资（2）增加了电子设备的维护（3）对操作人员的技术水平要求较高1. 什么叫机床的数字控制？ 什么是数控机床？ 机床的数字控制原理是什么？答：数字控制是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等)进行可编程控制的自动化方法。数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。是数控技术典型应用的例子。数控机床在加工零件时，首先是根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据；其次是编制零件的数控加工程序，然后将数控程序输入到数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动方向、速度和位移的大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。2. 什么叫点位控制、直线控制和轮廓控制？答：点位控制是控制点到点的距离。只是要求严格控制点到点之间的距离，而与所走的路径无关。直线控制是不仅控制点到点的距离，还要控制这两点之间的移动速度和路线，使之沿坐标平行或成45的方向运动。也就是说同时控制的坐标只有一个。 轮廓加工控制是控制轮廓加工，实时控制位移和速度。它的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续地相关控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足轮廓曲线和曲面加工的要求。控制过程中不仅对坐标的移动量进行控制，而且对各坐标的速度及它们之间比率都要行严格控制，以便加工出给定的轨迹。第三章1.何谓插补？数控加工为什么要使用插补？答：是指在轮廓控制系统中，根据给定的进给速度和轮廓线形的要求等“有限信息”，在已知数据点之间插入中间点的方法，这种方法称为插补方法。插补的实质就是数据点的“密化”。插补的结果是输出运动轨迹的中间坐标值，机床伺服驱动系统根据这些坐标值控制各坐标轴协调运动，加工出预定的几何形状。在数控加工系统中，刀具的运动轨迹在微观上是由小线段构成的折线，不可能绝对地沿着刀具所要求的零件廓形运动，所以我们采用将加工起始点至终点路线进行点的密化工作，用折线逼近所要求的廓形曲线，产生基本线型，并用基本线型拟和其它轮廓曲线。2.逐点比较插补法是如何实现的？答：每次仅向一个坐标输出脉冲，而每走一步都要通过偏差函数计算，判别偏差点的顺时坐标同规定的加工轨迹之间的偏差，然后决定下一步的进给方向。每一个插补循环都是由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别组成。.数据采样插补是如何实现的？答：数据采样插补由粗插补和精插补两个步骤组成。在粗插补阶段时采用时间分割思想，根据编程规定的进给速度F和插补周期T，将廓形曲线分割成一段段的轮廓步长L，然后计算出每个插补周期的坐标增量X和Y，进而计算出插补点的位置坐标。在精插补阶段，要根据位置反馈采样周期的大小，由伺服系统完成，也可以用基准脉冲法进行精插补。5.数据采样直线插补、圆弧插补是否有误差？数据采样插补误差与什么有关系？答：直线插补时，轮廓步长与被加工直线重合，没有插补误差。圆弧插补时，轮廓步长作为弦线或割线对圆弧进行逼近，存在半径为r的被逼近圆弧最大半径误差er。圆弧插补时的半径误差er与圆弧半径r成反比，与插补周期T 和进给速度F 的平方成正比。第四章1.CNC装置由哪几部分组成？各有什么作用？答：由硬件和软件组成。硬件结构中，中央处理器单元CPU实施对整个系统的运算控制和管理。存储器用于储存系统软件和零件加工程序，以及运算的中间结果等，输入、输出接口用来交换数控装置和外部的信息，MDI/CRT接口完成手动数据输入和将信息显示在CRT上，位置控制部分包括对主轴驱动的控制，通过伺服系统提供功率、扭矩的输出，还包括对进给坐标的控制。软件结构中包括管理软件和控制软件两大类。管理软件由零件程序的输入、输出程序，显示程序和诊断程序等组成。控制软件由译码程序，刀具补偿计算程序，速度控制程序，插补运算程序和位置控制程序等组成。2.CNC装置的功能有哪些？答：控制轴数和联动轴数功能、准备功能、插补功能、主轴速度功能、进给功能、补偿功能、固定循环加工功能、辅助功能、字符图形显示功能、程序编制功能、输入输出和通讯功能、自诊断功能。?3.CNC装置的硬件结构是什么？CNC装置的软件包括哪些内容？其特点是什么？答：CNC装置与普通计算机一样，有CPU、存储器、总线、输入输出接口，还有专门适用于数控机床各执行部件运动位置控制的位置控制器。在储存器方面，CNC一般由ROM、RAM构成，其结构上可分成单微处理器和多微处理器两类。软件内容包括管理和控制两大类。管理部分包括输入、I/O处理、通讯、显示、诊断以及加工程序的编制管理等程序；控制部分包括译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制等软件。具有多任务并行处理和多重实时中断的特点。从实现功能的角度看，在逻辑上与硬件是等价的。软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢。 5.CNC装置中加、减速程序的作用是什么？加、减速控制有几种方法？如何实现？答：作用是为保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必须对进给电机进行加减速控制。方法：前加减速控制在插补前加减速控制；后加减速控制在插补后加减速控制；对合成速度（程编指令速度F）和各运动坐标轴分别进行加减速控制。6.CNC装置中PLC的作用是什么？答：数控机床运动过程中，以CNC系统内部和机床上各行程开关、传感器、按钮、继电器等的开关量信号的状态为条件，并按照预先规定的逻辑顺序，对诸如主轴的开停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行进行控制。也就是说PLC的作用主要是开关量信号的顺序控制。1什么是数控机床？它由哪些部分组成？答：数控机床是一种利用数控技术，准确按照事先安排的工艺流程，自动实现规定动作的金属加工机床。它由输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统和机床等部分组成。2数控机床的的机械结构与普通机床相比，有何特点？答：数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，与普通机床相比，应该具有更好的刚性和抗震性，相对运动面的摩擦系数要小，传动部件之间的间隙要小。3机床数控系统的类型很多，根据伺服系统来分类，可分为1 、2 和3 。根据运动方式来分类，可分为4 、5 和6 。根据坐标值的表示方式可分为7 坐标控制系统和8 坐标控制系统。 答： 1开环控制系统2闭环控制系统3半闭环控制系统4点位控制系统5点位/直线控制系统6连续控制系统7增量8绝对4什么叫脉冲当量？它影响数控机床什么性能？它的值一般为多少？答：相对于每一个脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。它的大小视机床精度而定，一般为0.010.0005mm。脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取的越小，加工精度越高。5开环控制系统中，多采用 作为伺服电机。6闭环控制系统的反馈装置 。（1）装在电机轴上（2）装在位移传感器上（3）装在传动丝杆上（4）装在机床移动部件上7闭环系统比开环系统及半闭环系统 。（1）稳定性好（2）故障率低（3）精度高（4）精度低8点位控制系统 。（1）必须采用增量坐标控制方式（2）必须采用绝对坐标控制方式（3）刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系。（4）仅控制刀具相对于工作的定位，不规定刀具运动的途径。9CNC系统是指 。（1）适应控制系统（2）群控系统（3）柔性制造系统（4）计算机数控系统10FMS是指 。（1）直接数控系统（2）自动化工厂（3）柔性制造系统（4）计算机集成制造系统11加工中心是指 。（1）柔性制造单元FMC（2）分布式DNC系统（3）适应控制系统（4）自动换刀数控机床12计算机数控系统（CNC系统）由那些部分构成？各部分的功能如何？答：主要由微型计算机、计算机接口电路、伺服系统及外部输入/输出（I/O）设备组成。（1）微型计算机：微机是CNC系统的核心，其主要作用有：输入和存储零件加工程序；计算刀具运动轨迹；插补运算；伺服系统的控制。（2）计算机接口电路：作用是传递和转换计算机与外界联系的信息，并将计算机与外界隔离，起保护作用。（3）伺服系统：伺服系统是计算机和机床的联系环节，有执行机构和驱动电路、检测装置等组成。（4）外部输入/输出设备：主要包括键盘、显示器、操作控制面板、外部存储设备、光电阅读机和纸带穿孔机等。13CNC系统中的微机部分，主要由微处理器（CPU）、内部存储器（RAM和ROM）和I/O接口电路组成。由 、 和 三条信号线联接。答：数据总线 地址总线 控制总线15常用的插补方法有那些？答有逐点比较插补法和数学积分插补法。16试述逐点比较法的插补过程。答逐点比较插补法是通过逐点比较刀具与所加工曲线的相对位置，确定刀具的进给方向，以加工出所需的零件廓形。可以用一个插补循环所包括的四个节拍描述插补过程。（1）偏差判别：判断加工点对规定图形的偏离位置，使刀具沿减小偏差的方向给进。（2）给进：暗照上面确定的给进方向，以确定的给进量给进，进行加工。（3）偏差计算：进给一步以后，计算新加工点有无偏差？即计算新加工点偏离工件廓形的情况。（4）终点判别：判断是否到达终点？若没有到达终点，再回到第一节拍，重新开始一个补差循环；如到达终点，则停止补差，加工完毕。18数控机床对机械传动装置的设计有那些要求？答 无间隙、低摩擦、地惯量、高刚度、高谐振以及有适应的传动比。19数控机床进给系统机械传动有什么特点？答（1）尽量采用低摩擦的传动副；（2）选用最佳的降速比，以达到提高机床分辨率，使工作台尽可能大地加速以达到跟踪指令，系统折算到驱动轴上的惯量尽量小；（3）缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度；（4）尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。20数控机床对导轨有什么要求？答（1）在工作及空载时有足够的导向精度；（2）具有良好的摩擦磨损特性和低速运动平稳性，无爬行现象；（3）具有足够的刚度；（4）结构简单、工艺性好。21数控机床上经常采用的导轨有 、 和 等三大类。其中 应用得最多。答 滑动导轨 滚动导轨 静压导轨 滚动导轨22目前国内外应用较多的塑料导轨材料有：以 为基，添加不同的填充料所构成的高分子复合材料。1.聚氯乙烯2.聚四氟乙烯3. 聚氯丙烯4. 聚乙烯23滚珠丝杠螺母副有何特点？答：特点1.传动效率高，摩擦损失小。滚珠丝杠的传动效率=0.920.96，比普通丝杠螺母副提高34倍；2.给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，可消除反向时空程死区，定位精度高，刚度好；3.运动平稳，无爬行现象，转动精度高；4.有可逆性，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可以作为主动件5磨损小，寿命长；6.制造工艺复杂，成本高；7.不能自锁，特别是对于垂直丝杠，需要增加制动装置。32数控机床对伺服驱动系统有那些要求？(1)调速范围宽度并有良好的稳定性，尤其是低速时的平稳性；（2）负载特性硬，即使在低速时也应有足够的负载能力；（3）动态响应速度快；（4）高的位移精度；（5）能够频繁地启动、停止和换向。47数控机床对伺服系统的基本设计要求是 。（1）精确度高（2）稳定性好（3）电机负载特性好（4）准确的位置检测（5）具有快速响应特性（6）可靠性好48影响开环伺服系统定位精度的主要因素是 ；影响闭环伺服系统定位精度的主要因素是 。（1）插补误差（2）传动元件的传动误差（3）检测元件的检测精度（4）机构热变形（5）传动元件的传动误差和检测元件的检