数控原理与系统试题自测题

1、数控原理与系统自测题一、填空题1、数控机床是用数字化代码来控制一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3、构。所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行 数据点的密化一的过程。4、 数控系统按照有无检测反馈装置分为开环控制机床，闭环控制机床和半 闭环控制机床种类型。5、对于以坐标原点为起点的第一象限直线0A,其偏差函数为：九=必亿-兀儿,若凡二 ,刀具往 -X 进给:若片 ,刀具往 +Y 进给。6、CNC系统中，实时性要求最高的任务是

2、-增大和 位控7、旋转变压器是一种常用的转角检测元件,从其结构来看，它由定子 和转子两个部分组成。8、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9、步进电机通过控制 脉冲频率 控制速度:通过控制 脉冲个数控制位移量；通过改变一步进电机输入的脉冲信号的循环信号,实现步进电机的正反转。10、数控机床按运动方式分为直线插补机床、 类。弧插补机床、曲线插补机床等三在进给系统中，目前数控机床几乎无例外的都釆用代替滑动丝杆。为减少运动件的摩擦和消除传动间隙，数控机床广泛采用滑动导轨和滚动导轨,12、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到机床步进电动机的最大缺点是容易一失步

3、特别是在大负载和速度较高的情况下，更容易发生。在闭环系统中，定位精度主要取决于_位置检测系统的精度15、PLC釆用 扫描 工作方式,数控机床上釆用的PLC有 内装型 和独立型两种类型16、数控机床是用数字化代码来控制机床 刀具与工件的相对运动,从而完成零件的加工。17、标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用_右手直角笛卡尔坐标系 决定。18、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JE= 。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。19、在单CPU的CNC系

4、统中，主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行。20、CNC系统控制软件中两个最突出的特征是:多任务并行处理和 多重实时中断。21、旋转变压器是一种常用的 角位移 检测元件。22、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4 mm才能保证检测精度。23、三相步进电机的转子齿数为40,则单三拍通电方式运行时的步距角_3.24、光栅是利用 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8二O.Olrad,则可得莫尔条纹宽度W=_ 1mm25、步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即丢步二、解答题和普通机床相比，用数

5、控机床结构上有哪些区别，有哪些特点?答采用数控机床进行零杵加T具有以卞优点1）提高加工精度高，尤其是提高了同批Wot.的一致性2）有利于生产数率的提高3）可.加丁形狀复杂的零件4）减轻了王人的劳动懂度，改善了劳动条件5）有利于生产管理和机械加T综合自动化的发展（或者：提高了机械加工和生产管理的仃动 化程度）2. CNC的插补可以由软件或硬件完成，根据这一原则CNC系统的软硬件组合有哪几种类型？不用软件插补黠卷由硬件就的酬系统：” M由刪进卿插补，WHJ郦的CNC系絡F分融由软件镰翻的CNC藏，13. 对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有哪些？以及对电动机的要求答：一般来饥对数控机床伺服呕动索

6、貌的主要性能要求有以卜JL点： 进给速度范围耍大，能満足低速切削和高速切削的需要；1分 位務精度婆高：/分 跟随误差婆小，即响用速度耍快；1分 工作稳定性要妬具有抗干扰能力，运:行平稳，加T精度较融2分4. 简述数控系统的插补概念。S：数控槪牺-赌趙 1瞬统在敝揺縣剜U甄褪幼砸雌翩廿SM的肺瞞紳勲出枷I精凝M件繭上的軀触襯刖嘶M牆勰师灘狀数眦紅并齡爛据送斜4榊瞇制益捕部可分为址插補般翩龜6. 简述数控开环、半闭环、闭环系统的区别。备根翩扭装跚侑无及般确鱷系统分为开环系叙 糊环系统和全闭环系统。 开环系统觸构比觀容翩试、所以揪不乐-般鞭为0钏呗 半闲环系统利脱在电动机上或稣上或缔細懂旋转俶的雜元

7、件获御反i艷翱 翫件比餓删測盘元怖叽所以其可麴铀繃厦成木燻适怙安装和傩也 不困蒲 邂觀-1为光电劇網器等。全闭礦统利用締元件翻出賊的实啟齟反辭期錄统渐以其可溯鮎懈 應但其歸较礼安裝删轍复毅翱耕也较乩 腿魁-觥紙瑕尺黑7. 数控加工中为什么要进行刀具半径补偿？在铳床上进行轮廓加工时，因为铳刀具有一定的半径，所以刀具中心轨迹和工件轮廓不 重合。若数控装置不具备刀具半径自动补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程，其数值 计算有时相当复杂，尤其当刀具磨损、重磨、换新刀等导致刀具直径变化时，必须重新 计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，又不易保证加工精度。当数控系统具备刀具半 径补偿功能时，编程只需按工件轮

8、廓线进行，数控系统会自动计算刀心轨迹坐标，使刀 具偏离工件轮廓一个半径值，即进行半径补偿。.分析说明数控装置对加工程序的处理过程。数控机床加工不同于普通机床加工，在数控机床上加工零件，是将加工过程所需要的各种操作（如主轴的起停、换向及变速，工件或刀具的送进，刀具选择,冷却液 供给等）以及零件的形状、尺寸按规定的编码方式写成数控加工程序，输入到数控 装置中。14. 简述光栅尺的工作原理以及辨向和提高分辨率的方法 P140,P142 在光栅检测装置中，将光源来的平行光调制后作用于光电元件上，从而得到与位移成比例的电信号。 为了提高分辨率，光栅测量路线常釆用4倍频的方案。即在一个莫尔条纹节距内 安装

9、了 4只光电元件(如硅光电池)，每相邻两只的距离均为1/4个节距。15. 旋转变压器工作原理旋转变压器，是一种输出电压与转子转角保持一定函数关系的感应式微电机。它是一种 将角位移转换为电信号的位移传感器，也是能进行坐标换算和函数运算的解算元件。在 同步随动系统及数字随动系统中可用于传递转角或电信号。16. 简要分析直流电机的调速原理与方法CD 根据直流电动机的机械特性：改变电枢电压，励磁电流或电枢回路电阻即可改变电机的转速。调速方法：改变电枢供电电压；改变励磁磁通；改变电枢回路电阻调速。19.简述数控系统的工作过程瞥肿:卿程彈昨M.(卿;译喇耦肛斷懈冊wwiwi的瞒(3)酬处理：餚刀具丫福K勰

10、赭以及軸励細处址I(4陶h在醜-轴删种类、起拭絲以酬飙度氐 魏点脱腔耐(5洞服斛；何磁制酣的咖醍就楸郦砌牠矽肌博丿翔御发22.轮廓控制、点位控制和点位直线控制各有何特点?点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数按 坐标镇床、数控焊机和数控弯管机等。直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐 标轴实现斜线进给运动。轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进 行联动

11、控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个 加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、 曲线或在空间的曲面。23.简述数控系统为什么要进行加/减速控制，有哪些实现 方式？在CNC系统中，为了保证机床在起动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡，必 须对数控系统进行加减速控制。加减速实现的方式有线性加减速（匀加减速）、指数加减速和sin曲线加减速。反向间隙误差是怎样产生的，如何进行补偿？在数控机床加工过程中，传动链的运转存在很多的间隙，而其中的反向间隙可能会导致机床反向时，伺服电机处于运转状态而机床并没有产生运动，这也直接使得数控机床

12、产生一定的误差或者 发生机床震荡现象。因此在进行数控机床的设计时，应该充分考虑反向间隙，但是无论采取什么样 的改进措施，都不可避免的会存在一定的间隙。在半闭环系统的数控机床中，通过上述的螺距误差补偿技术，对机床运转过程中的各点反向间隙进行记录，并将其录入到控制系统中去，这样在产生 反向运动时，系统会自动进行补偿误差操作。对于全闭环系统的数控机床而言，其反向间隙的补偿 可以利用参数的设置来实现。总之，在数控机床加工过程中，影响其加工精度的因素有很多，除了上述所讲的这些因素外， 工艺设计、刀具、操作人员技术水平等都会对竞速产生一定的影响，因此在实际的数控机床加工过 程中，应该综合考虑各种方面的影响

13、，才能真正实现加工精度的有效提升。16.步进电动机的选用要考虑哪几个方面?（1）考虑系统的精度和速度的要求。为了提高精度，希望脉冲当量小，但脉冲当量越小，系统的运 行速度越低，应兼顾精度和速度的要求来选定系统的脉冲当量，当脉冲当量确定以后，来选择步进电 机的步距角和传动机构的传动比。（2）考虑负载转矩引起的定位毬、删1构的魅以5步进电雌斑讎 使也的误差小于赠机 床允许的定位误差17数控机床对进给伺服的性能有何要求？（1）精度高。伺服系统要具有较好的静态特性和较高的伺服刚度，从而达到较高的定位 精度，以保证机床具有较小的定位误差与重复定位误差；同时伺服系统还要具有较好的 动态性能，以保证机床具有

14、较高的轮廓跟随精度。（2）快速响应，无超调。为了提高生产率和保证加工质量，在启、制动时，要求加、减 加速度足够大，以缩短伺服系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。一般电动机的速 度从零变到最高转速，或从最高转速降至零的时间小于200mso这就要求伺服系统要快 速响应，但又不能超调，否则将形成过切，影响加工质量。同时，当负载突变时，要求 速度的恢复时间也要短，且不能有振荡，这样才能得到光滑的加工表面。（3）调速范围宽。在数控机床中，由于所用刀具、被加工材料、主轴转速以及进给速度 等加工：工艺要求各有不同，为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，要求进给驱动 系统必须具有足够宽的无级调速范围（通常

15、要大于1:10000）。尤其在低速（如0. Olm/min） 时，要仍能平滑运动而无爬行现象。而高速的范围要求可达20100m/mino30.画出主轴电动机的特性曲线，并说明如何进行调速?典型主轴电动机工作特性曲线如图：基数nO以下励磁电流If不变，改变电枢电压U调速，其输出的最大转矩 Mmax取决于电枢电流最大值，而对一台主轴电动机来说，最大电流为恒定，因 此所能输出最大转矩是恒定的，而输出功率转速升高而增加，因此基速nO以 下称为恒转矩调速M二CM(D Imax基速nO以上釆用弱磁升速的方法调速,即采用调节激磁电流If的方法，在弱 磁升速中，If减少k倍，相应的转数增加k倍，电动机所输最大

16、转矩则因为磁 通中的减小而减小k倍，所能输出的最大功率不变，因此称为恒功率调速。Pmax=Mmaxn18什么是主轴分段无级调速，为什么要釆用主轴分段无 级变速？不论釆用哪一种方法，均可实现主轴电动机的无级调速。采用无级调 速主轴机构，主轴箱虽然得到大大简化，但其低速段输出转矩常常无法满足 机床切削转矩的要求。如单纯追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率， 从而使主轴电动机与驱动装置的体积.重量及成本大大增加。因此数控机床 常采用14档齿轮变速与无级调速相结合的方式，即分段无级变速。釆用与不釆用齿轮减速主轴的输出特性，采用齿轮减速虽然低速的输出 转矩增大，但降低了最高主轴转速。因此通常均采用齿

17、轮自动变速，达到同 时满足低速转矩和最高主轴转速的要求。一般来说，数控系统均提供4档变 功能的要求，而数控机床通常使用两档即可满足要求。19简述数控机床主要由哪几部分组成？各部分的 基本功能是什么？数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四 部分组成，机床本体为被控对象答：数控系统一般由输入/输出装宜、数控装宜、驱动控制装豊、机床电器逻辑控制装宜 四部分组成，机床本休为被控对象。输入装宣将数控加T程序等各种信息输入数控裝鱼，输入内容及数控系统的T作状态可以 逊过输出装宜观察&数控装置是数控系统的核心。它的丄耍功能是：正确识别利解秤数控加工程序,对解稗结 果进行

18、各种数据汁算利逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务驱动控制装置位于数控装宜利机床之间，包括进给轴伺服驰动装豊和主轴驱动装盖，进给 轴伺服驱动装宜由位昼控制单兀、速度控制单兀、电动机利测屋反馈单兀等部分组成，它按 照数控装置发出的位宣控制命令刑速度控制命令疋确驱动机床受控部件（如：机床移动部件 和丄轴头等）机床电器逻辑控制装宜也位于数控装鱼利机床之问，接受数控装迓发出的开 关命-令，主耍完成机床丄轴选速、起停利方向控制功能，擁刀功能，工件装夹功能，冷却、液斥、气动、润滑系统控制功能及其它机床辅助功能其形式可以是继电器控制线路 或可编程序控制器（PLC）e20.脉冲编码器的作用是什么?脉冲编码蛊是一种光学式位置检测元件，其采用圆光栅通过光电转换将轴转角位移转化为 电脉冲信号，又称为光电脉冲编码器。一般是编码盘直接装在电机的旋转轴上,以测出轴 的旋转角度位置和速度变化。广泛用于数控设备。34. PLC和NC在数控机床里各自作用以及相互关系看下课本86页，这是最难的一道题，很难组织语言。百度也不全面。PLC和NC的关系PLC用于通用设备的自动控制，称为可编程控制器。PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制,称为