数控机床技术考试试卷(附答案)

1、X三、单项选择题：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？（D、译码A、诊断 B、插补 C、位控2. 下列正确表示机床坐标系的是（）Z第1页共12页X第#页共12页XXY（ ）。用逐点比较法对该直Xa+ya x yA.有刀库和自动换刀装置；7. 数控机床的数控装置包括（）B.机床转速高;C.机床刚性好；D .进刀速度高A.光电读带机和输入程序载体;C.输入、信息处理和输出单元;8. G00的指令移动速度值是（B. 步进电机和伺服系统D.位移、速度传感器和反馈系统A 机床参数指定;B数控程序指定；C操作面板指定3. 脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲

2、当量对应的加工精度最高？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（）。G90 G01 G43 Z-50 H01 F100（ H01 补偿值-2.00mm）A . 48mm ;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）线进行插补时的偏差函数是（）。A. F = x y xa ya；B. F =xayyax;C. F =xax ya y; D. F =加工中心与其他数控机床的主要区别是（）第#页共12页X第#页共12

3、页X9 .编程坐标系一般指的是（）A .机床坐标系；B.工件坐标系；.下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（第#页共12页X第#页共12页XA、位置控制B、刀具半径补偿计算第#页共12页XC、刀具长度补偿计算D、象限及进给方向判断第#页共12页X第#页共12页X11. A步进电机的转速是否通过改变电机的（）而实现。第#页共12页XA.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（）。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。在开环数控机床进给

4、系统中，下列电机唯一可用的是（）。第#页共12页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。13. 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。14. 数控机床上直流电动机最常用的调速方法是（）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15. 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 . 1/4周期；B . 1/2周期；C. 一周期；D.

5、 3/4周期。16. 下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（）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17. CNC系统的中断管理主要靠（）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、CPUD、总线19 .步进电机的转速与下面哪些因素无关？（）A、脉冲信号的频率f B 、转子齿数 zC、通电方式 kD、定子绕组中的电流大小四、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？2 .数控机床对进给伺服系统的要求有哪些？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？4 .步进电机的主要性能指标

6、有哪些？试比较驱动步进电机的三种功率放大器特点。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？6 .数控机床一般由哪几个部分组成？各部分起什么作用?五、计算题:1. 欲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 （ Xe , ye ），其值为Xe = 5,ye = 6，试写出其直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。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y给运动， 丝杆与电工作台的最高进22r'131-101Ag

7、AnY-86-55a-41901机直接相连，丝杆导程为10mm，步进电机每转400步，给速度为 2. 4m/min，求：1 ）系统的脉冲当量 5 。2）最高速进给时的进给脉冲频率。六、插补题:1.试推导出逐点比较法插补第二象限逆圆时的偏差函数递推公式，并画出插补程序流程图七、编程题：1.编写车削加工程序，加工ABCDEFG部位的外轮廓， 直径设定。 加工尺寸如图， 其它参数合理自定。各程序段要求注释。2.用编占八、H-ph十1十十程加工如图所示零件的孔系，程序原 选与机床原点重合，所有孔均为1 =10的钻削加工。30 -L. 20 20-* 20 亠 201 fl fV< r w *&l

8、t; f *有关的循环加工指令（或简单指令）退刀位置0LjF.»第3.页共12页$11S1J11Hi可15mm刀具路线用刀具半径补偿的方法编写外轮廓铣削加工程序，工件形状如图所示，工件厚度等其它参数、坐标系合理自定。要求考虑刀具半径补偿。各程序段要求注释。参考答案三、单项选择题 :1. A 2.A 3.A 4.C 5.B 6.A 7.C 8.A 9.B 10.A 11.A 12.D 13.C 14.C 15.A16.A 17.A 18.B 19.D四、简答题 :1. 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

9、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. 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：进给速度范围要大，能满足低速切削和高速切削的需要；位移 精度要高；跟随误差要小，即响应速度要快；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 丝杆等中间环节， 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

10、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. 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

11、前使用最普及的一种驱动电路。5. A、B、D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. 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

12、相对运动。五、计算题 :第 5 页共 12 页1.由于待插补直线的起点坐标为0 ( 0 , 0)，终点坐标为A ( 5, 6)，采用总步数终点判别方法，总步数N = 5+6 = 11。从坐标原点开始插补，故此时偏差Fo-0，加工过程的运算节拍如下表所示: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1Fo = 0+XF1 = F°-y 尸 0 -6=-6NH110 =2F1 < 0+YF2 二 F1 畔Xe二一16 一 1N1019 -二3F2 < 0+YF3 二 F2 +xe二一 +1 5 4N9I8 =4F3 A 0+XF4 二 F3,

13、 y e- 4 七二 l 2N817 =5F4 0+YF5 三 F4Xe= +2 5 3N7I6 - 二6F50+XF6 二 F5y e- 3 -6 二一 3N615 -二7F6 £ 0+YF7 m F6 #x 萨-+3 5 2N514 -=8F7 0+XF8=F7-y e- 2 6 = 一 4N4I3 =9F8 V 0+YF9 = F8 +xe二一 +4 -5 1N312 -二10F9 A 0+X、F10 = F9 y e二 16 = 5N211 -=11F10 c 0+YF11 二 F10-十5 5 0N110-二插补轨迹如下图所示:2.总步数为4 + 3 = 7步Jvx ( X

14、e)JrxX溢出Jvy ( Ye)JryY溢出终点计数器1000000110000001001000110110011000001011110010100100011001101110000010111001001001000111111011000001011010111010010001110111110000010110001000插补轨迹图:第11页共12页第#页共12页3.步进电机每转 400步，即步距角为:-3600.9400系统的脉冲当量为:s a0.9i t110 - 0.025(mm) 360360V时步进电机的转速为n转每分钟，对应的进给脉冲频设工作台最高进给速度 率为f.

15、 则:a - n60360由以上两式得:6 Vi *t62.4 10 30.9101600(HZ )第#页共12页第#页共12页六、插补题第#页共12页第#页共12页如图，为R，第二象限逆圆弧，起点为A ( x0,进给方向为一x或一y方向。取偏差函数瞬时加工点F -i，j Xi(xj, yj)对应的偏差函数值为2 2(1 )当 Fi，j >0 时，y。)，“ 22xiy j(xi , yj+1 ) 新偏差为R2，点P (xi , yj)在圆弧以外，应向一y，其中：'j 1Fi , j 勺Xi2y方向进给一步。则新的加工点为(2 )当即偏差函数递推公式为Fi ,j <0 时,

16、2y j 1R2 =Xi2 +F 一 F i , j 1i , j(yj 1)+2 yj12 R2 - xi2 y 2j R2 2y j 1第13页共12页Xi2 (xi+1x方向进给一步。则新的加工点为'R2 ,点P (xi , yj)在圆弧以内，应向一 ,其中:X . _ X 1i 1i第#页共12页新偏差为Fi 1十j =Xi12 2 22= Xi勺 y j- R2 2xi - 1即偏差函数递推公式为y 2j= ( x 1) 2+y -Fi，j 1 f j 2xi - 12.孔第8页共12页2.孔第8页共12页(3)当 Fi , j =0时(如起点)给一步(同当 Fi, j>

17、;0时)。插补程序流程图：2 y j 2 pxi，点P ( Xi , yj )在直线上，可规定向一y方向进幵始2.孔第8页共12页2.孔第8页共12页初始化 x=x 0 , y=y 0 ,2.孔第8页共12页2.孔第8页共12页七、编程题:1 .N01 G92 X120 Z90N02 S300 M03N03 G90 G00 X30 Z-2N04 G01 Z-15 F20N05 G03 X60 Z-41N06 G01 Z-56N07 X80 Z-86F=0XeX0J -ye往一y方向F F-2y+y y-1_BR30 -C-D-E-FN08 Z-101N09 G02 X114 Z-131 R35

18、 -GN10 G00 X120 Z90 M02N01 G92 X0 Y0 Z0N02 S300 M03 M07N03 G99 G81 X30 Y-60 Z-43 R-27 F20 -1J J-J=0结束-往一X方向十走 步厂F F-2x1X:X-12.孔第8页共12页N04 G98 Y-80 2 孔N05 G99 G81 X50 Y-60 Z-43 R-27 F20 3孔N06 G98 Y-604孔N07 G99 G81 X70 Y-60 Z-43 R-27 F20 5孔N08 G98 Y-806孔N09 G99 G81 X90 Y-60 Z-43 R-27 F20 7孔N10 G98 Y-6

19、0 8 孔N11 G99 G81 X110 Y-60 Z-43 R-27 F20 9孔N12 G98 Y-80 10 孔N13 G00 X0 Y0 Z0 M05 M09N14 M023.设工件坐标系原点位于工件上表面的 R50 圆心处。 选择刀具半径小于或等于 8mmN01 G92 X-150 Y-200 Z200N02 G00 Z-5 S300 M03N03 G01 G41 X-50 Y-100 D01 F150N04 Y0N05 G02 X50 R50N06 G01 Y-100N07 G01 X30N08 G01 Y-83N09 G03 X22 Y-75 R8N10 G01 X-22N11

20、 G03 X-30 Y-83 R8N12 G01 Y-100N13 G01 X-50N14 G00 G40 X-150 Y-200 M05N15 G00 Z200 M02简答题（每题 6 分，共 18 分）它们分别的作用如何？伺服系1 何谓二轴半坐标数控机床2 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，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一计算题（ 10 分）若加工第一象限直线 OE ，起点为 O（0 ， 0） ，终点为 E（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。四.论述题（每题 9分，共36分）1.试推导下图内的脉冲当量

21、5与步距角a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？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3. 谈谈你对现代数控机床发展趋势的看法和学习体会。二. 简答题（每题 6分，共18分）1.二轴半坐标数控机床在结构上有三个坐标，可同时控制两个坐标，而第三个坐标作等间 距运动。主要用于三轴以上控制的机床，其中两个轴互为联动，而另一个轴作周期进给，如在数控铣床上用球头铣刀采用行切法加工三维空间曲面。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

22、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。三. 计算题（10分）1 .解

23、： 将X e = 7及Y e = 4化成二进制数X e = 111B及Y e = 100B存放在Jvx及Jvy 中，选寄存器容量为三位，则累加次数m = 23= 8。插补运算过程如下表所示，插补轨迹见图3-24第17页共12页所示。frA4)01234567图*24直线插祁实例舉加択敛Jmc +卄蛊:fit 岀 AX-JjMf +丿叶1 is a az1coo + m 三 in0 |DOO + JO& 三 1000Bi1111 + 111 1101 |1匸亠：“L“10G +100 000I=>110 4* H I 1G1! 1 1 一 一000 +100 " 100-

24、.-4101 + 111 = 1Q0I'1.一 L一loo + IDO = oooJ5100 + 11,1 - OU| 1000 +"100 = 1000i011 +111 = 0101100 + 100 0OT.1010 + U1 0011-H 000 +100-100” 0._ _v.0O1 + 111 戸 O0O- 1h1i: K0 + 1M OOQ1 i计算正确（6分），绘图（4分）四. 论述题（每题 9分，共36分）1 .解步进电枫Z1 Z3 s,苛丫二二0-Z2 Z4 360可通过配算齿轮降速比来满足它们中间的关系（3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 ）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。（3分）2 ）确定移动部件的方