数控考试复习题目及答案

1、2011-11-11数控技术作业题1. 工件坐标系选择原则。2. 何谓数控机床？它是由哪几部分组成？各部分作用是什么？答：数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床由人机交互设备，输入装置，数控装置，伺服驱动、位置检测、辅助机能控制 装置，机床的机械部分。人机交互设备：做编制数控程序的工作；输入装置：与计算机 用通信方式直接传送数控程序；数控装置：用于将接受的数控程序，经数控装置系统软件和逻辑电路进行编译、 运算和处理后，输出控制信号控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作；伺服驱动：接受数控装置发来的速度和位移信号，控制伺服电机的运 动速度、方向。位置检测：

2、测量执行部件的实际进给位置，并把这一信息送给伺服系统 与指令位置进行比较，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动。辅助机能控制装置：接受数控装置输出的主运动变速、刀具的选择与交换、辅助装置的动作等信号，经 必要的逻辑判断、功率放大后直接驱动相应的电器、液压、气动和机械部件，完成指令 所规定的动作。机床的机械部件：执行所有的动作指令。3. 数控机床有哪几种分类方法？各有什么特点？答：有两种分类方法：按运动轨迹分类和按伺服系统的控制方式分类。按运动轨迹分类：1、点位控制系统，只要求控制道具从一点移到另一点的准确位置，而对于运动轨迹原 则上不加控制。2、连续控制系统又称轮廓控制系统，能对两个或两个

3、以上坐标方向的 位移进行严格的不间断的控制。按伺服系统的控制方式分类：1、开环系统，对实际传动机构的动作完成与否不进行检查，驱动控制指令发送出去后不再反馈回数控系统。2、闭环控制系统，运动部件上装有测量元件，讲运动部件的位置、 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命令。3、半闭环控制系统中，末端件工作台没有完全包括在控制回路内。4. 简述数控开环、半闭环、闭环系统的区别答：开环系统：对实际传动机构的动作完成与否不进行检查，驱动控制指令发送出去后XJr /不再反馈回数控系统。闭环控制系统：运动部件上装有测量元件，讲运动部件的位置、 速度信息

4、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命令。 半闭环控制系统：末端件工作台没有完全包括在控制回路内。5. 数控机床按伺服系统控制方式分为哪三类？各用在什么场合？答：可以分为开环系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。开环控制系统用在精度控制不太高的场合中，闭环控制系统用在精度要求比较好的场合，半闭环系统用在精度控制情况介于前面两者之间的场合。6. 何谓点位控制、直线控制、轮廓控制？三者有何区别？答:点位控制一一这种控制加工方式是指刀具从某一位置向另一位置移动时不管中间的移 动轨迹如何，只要刀具最后准确到达目标位置即可，即仅控制行程终点的坐标值。点位直线

5、控制 一一这种控制加工方式不仅要控制两相关点之间的位置 （即距离），还要控 制两相关点之间的移动速度和路线（即轨迹）。其路线一般都由和个轴线平行的直线段组成。连续控制系统又称轮廓控制系统一一这种控制加工方式同时对两个或两个以上的坐标轴进 行连续控制。加工时不仅要控制起点和终点，还要控制整个加工过程中煤店的速度和位置，该控 制方法可以进行平面轮廓（曲线）和立体（曲面）的切削。7. 编程中如何选择对刀点、换刀点？答：对刀点的选择原则主要是考虑对刀方便。换刀点的选取原则：刀具与工件和夹具之间无干涉。&9.10.11.12.13.14.15.16.17.M00、M01、M02、M30的区别在哪

6、里？答：M00程序停止指令，当程序运行停止时，全部现存的信息将保存起来，当重新按 下控制面板上的循环启动按钮时，继续执行下一程序段。M01计划停止指令，只有在操作面板上预先按下"任选停止”按钮，指令才有效。M02程序结束指令，用于程序的全部结束。M30程序结束后自动返回到程序第一行。什么叫工件原点和工件坐标系？答:工件原点是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，位置是人为设定的，由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定。工件坐标系是编程人员在编制零件加工程序时根据零件图纸所确定的坐标系。什么叫刀位点？什么是刀具半径补偿和刀具长度补偿？它们有什么作用？答：刀位点：是指刀具的

7、定位基准点。刀具半径补偿：在进行内轮廓加工时，刀具中心向零件的内侧偏移一个刀具半径值。作用: 1、由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只需修改相 应的偏置参数即可。2、加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加 工各编制一个程序。刀具长度补偿：在进行内轮廓加工时，刀具中心向零件的内侧偏移一个长度值。作用： 使用刀具长度补偿指令，在编程时就不必考虑刀具的实际长度及各把刀具不同的长度尺 寸。当由于刀具磨损、更换刀具等原因引起刀具长度尺寸变化时，只要修正刀具长度补偿量，而不必调整程序或刀具。何谓插补？在数控机床中，刀具能否严格地沿着零件轮廓运动？为什么？答:插补就是

8、指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化。刀具不能严格地沿着零件轮廓运动，只能用一小段直线或圆弧去逼近，从而使得控制算法简单，计算量减少。«简述数据采样插补法的原理和特点。答:采样插补也称数据采样插补，它为时间标量插补， 这类插补算法的特点是插补运算分两步完成：第一步是粗插补：计算出插补周期内各坐标轴的增量值。第二步是精插补：根据采样得到的实际位置增量值，计算跟随误差，得到速度指令，输出给伺服系统，通1 JF*常称为精插补。这种方法比较适用于伺服电机作为驱动电机的系统。什么叫插补？目前应用较多的插补算法有哪些？答：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。目前应用

9、比较多的插补算法有逐点比较法、数字积分法、时间分割法及最小偏差法等。设欲加工第一象限直线 0E、起点坐标为0（0，0），终点坐标为E（ 11, 8）， 脉冲当量3= 1,试用逐点比较法插补之并画出插补轨迹。1简述在数控机床上加工零件的全过程。分析图纸，确定加工位置，确定加工步骤，确定装夹位置，选择加工刀具，编制加工程序，程序输入、对刀，首件试切，测量加工工件，修改加工参数（刀具补偿、磨损等等），批量加工零件数控系统对伺服电动机有哪些要求？答:对伺服电机的要求：速度变化平滑；过载、低速能力；小惯量高响应。何谓“左移格式化”？它有什么作用？答：对于一个二进制数来说，一个 n位寄存器中存放 Xe和存

10、放KXe的数字是一样的，只 是小说点的位置不同罢了， Xe除以2n，只需把小说点左移 n位，小说点出现在最高位数 n的前面。 采用KXe进行累加，累加结果大于 1,就有溢出。若采用 Xe进行累加，超出寄存器容量 2n有溢出将溢出脉冲用来控制机床进给，其效果是一样的。在被寄函数寄存器里可只存Xe,而省略K。可以减少累加次数，节约时间。18试述数字积分法的工作原理。答：数字积分法是建立在数字积分器基础上的一种插补算法，积分运算原理：19. 简述刀具补偿功能。答:刀具补偿功能是数控系统所具有的为方便用户准确编程而设置的功能。它分为两大类:刀具位置偏置补偿和刀具圆弧补偿。刀具位置偏置补偿是对编程时假想

11、的刀具与实际使用的刀具的差值进行补偿。它可分为刀具形状补偿和刀具磨损补偿两种。刀具圆弧补偿是在车锥度和圆弧时，对由于刀尖圆弧半径形成的实际轮廓和理论轮廓的差值进行补偿。根据 工件表面相对于刀具的位置，刀尖圆弧补偿可分为左边刀尖圆弧补偿和右边圆弧补偿。20. 编码器在数控机床中有哪些应用，将编码器安装在丝杠驱动前端和末端有什 么区别。答：编码器可以检测轴的旋转角度位置，速度变化，位移等。安装在丝杠驱动前端为半 闭环，末端为全闭环。21. 数控机床的导轨有哪些类型？各有何特点。答：塑料滑动导轨，一般由两条导轨组成，摩擦特性好，耐磨性好，减振性好，工艺性 好。滚动导轨，摩擦系数小，动、静摩擦系数相差

12、小，几乎不受运动变化的影响，定位 精度和灵敏度高，精度保持性后。静压导轨，导轨不会磨损，精度保持性好，寿命长， 摩擦系数极小，功率消耗少，承载能力大，吸振性好，导轨运行平稳，既无爬行，也不 会产生振动，但成本高。22. 利用逐点比较法推导第四象限逆圆弧插补的递推公式。答：进给方向+ x偏差公式 F JF+2x+1 ; xjx+1 ; y Jy 进给方向+ y偏差公式F JF-2y+1 ; x Jx; yJy-123. 数控机床对进给系统有哪些要求（要求详细阐述）答：（1）摩擦阻力要小。在进给系统中要尽量减少传动件之间的摩擦阻力，尤其是减少 丝杠传动和工作台运动导轨之间的摩擦，以消除低速进给爬行

13、现象，从而提高整个伺服进给系统的稳定性。数控机床广泛采用滚珠丝杠和滚动导轨以及塑料导轨和静压导轨。（2） 传动刚度要高。进给传动系统的高传动刚度主要取决于丝杠螺母副（直线运动）或 蜗轮蜗杆副（回转运动）及其支撑部件的刚度。传动刚度不足与摩擦阻力一起会导致工作台产生爬行现象以及造成反向死区，影响传动准确性。缩短传动链，合理选择丝杠尺寸以及对丝杠螺母副及支撑部件等进行预紧是提高传动刚度的有效途径（3）转动惯量要小。进给系统中每个部件的转动惯量对进给系统的启动、制动特性等都有直接的影响，尤其是高速运转零件的转动惯量。在满足传动强度和刚度的前提下， 应尽可能使各零件的结构、配置合理，减小旋转零件的直径

14、和质量，以减少运动部件的转动惯量。（4）谐振频率要高。为了提高进给系统的抗振性，应使机械构件具有高的固有频率和合适的阻尼，一般要求机械传动系统的固有频率应高于伺服驱动系统的23倍。(5) 传动间隙要小。机械间隙是造成进给系统反向死区的另一主要原因，因此，对传 动链的各个环节，包括括齿轮副、丝杠螺母副、联轴器及其支撑部件等均应采用消除间 隙的结构措施。24. 何谓工件零点？数控铣削加工中选择工件零点位置时应遵循哪些原则？答：工件零点即工件坐标系的原点。工件零点应选在零件图的设计基准上。工件零点应尽量选在精度较高的表面。对于几何元素对称的零件，工件零点应设在对称中心上。 对于一般零件，工件零点设在

15、工件外轮廓的某一个角上。Z轴方向上的零件一般设在工件的上表面或下表面。25. 刀具半径补偿的作用是什么？使用刀具半径补偿有哪几步？在什么移动指 令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？答：数控铳床上进行轮廓的铳削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合。如果系统没有半径补偿功能，则只能按刀心轨迹进行编程，即在编程时实现 加上或减去刀具半径， 其计算相当复杂，计算量大，尤其当刀具磨损、重磨或换新刀后， 刀具半径发生变化时，必须重新计算刀心轨迹，修改程序，这样既繁琐，有不利于保证 加工精度。当数控系统具备刀具半径补偿功能时，数控编程只需按工作轮廓进行，数控系统会自动计算刀心轨迹， 使刀

16、具偏离工件轮廓一个刀具半径值，即进行刀具半径补偿。步骤：刀补简历；刀补进行；刀补撤消。在GOO、G01移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能。26. 数控前后台型结构中，前台和后台各进行哪些内容的处理，其关系是怎样的？答前台程序时一个实时中断服务程序，它完成全部的实时功能，如插补、位置控制等；后台程序即背景程序， 其实质是一个循环运行程序，它完成管理及插补准备等功能，在背景程序运行过程中，前台实时中断程序不断插入，(与背景程序相配合，共同完成零件 的加工任务。127. 光栅尺有哪些部件组成，莫尔条纹的作用。答：由光源、两块光栅和光电元件等组成。标尺光栅和光栅读数头两部分组成。莫尔条纹的作用1

17、放大作用，2均化误差作用，3莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例7 7 28. 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？答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。2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。29. 何谓加工路线？在数控铣削加工中确定加工路线应注意哪几方面的问题？答:所谓加工路线，就是指数控机床在加工过程中刀具运动的轨迹和方向。加工路线的确定应考虑以下几点：尽量减少

18、进退刀时间和其他辅助时间。在铳削零件轮廓时，尽量采用顺铳加工方式。选择合理的进、退刀位置，尽量避免沿零件轮廓法向切入和进给中停顿。 先加工内轮廓，再加工外轮廓。30. 多微处理器CNC装置的两种典型结构是什么？各有什么特点？31. 试述数控机床失动量的来源。32. 主轴准停的作用及种类；主轴准停的作用是动力转换和运转系统的方式改变，通常使用离合器、摩擦卡盘、气压或油泵的实施、传 动链条的换位等机械方式实现33. 叙述该步进电机驱动的原理并绘制电流波形图第8页/共5页的反馈作用，使整形电路无信 升。如此反复进行，形成一个在额定电流值 近似恒流。34.提高机床结构静刚度的方法有哪些方法？答：其工作原理是：环形分配器输出的正脉冲将VI, V2导通，由于U1电压较高，绕组回路又没串电阻，所以绕组电流迅速上升，当绕组电流上升到额定值以上的某一数值时， 由于采样电阻Re的反馈作用，经整