数控技术习题集

1、第一章概论1-1什么是数控机床？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。题型变换：数控机床的输入介质是指O 光电阅读机穿孔机穿孔带、磁带和软磁盘零件图纸和加工程序单答：1-2 用框图说明一般数控机床的工作原理。答：数控机床的工作原理如图1-1所示。首先将零件图纸的形状、尺寸和技术条件、加工工艺等按照规定的格式和代码，记录在输入介质上（例如穿孔带、磁带和软磁盘等） 并输入数控装置。数控装置由输入、信息处理和输出三部分构成。输入介质通过输入单元 （例如光电读带机）后，

2、转换成可以识别的信息，由信息处理单元加以处理，再通过输出 单元发出位置、速度等指令（脉冲信号）给伺服系统。伺服系统的作用是将来自数控装置 的各种指令，转换成机床移动部件运动。反馈系统再将机床的实际位置、速度等参数检测 出来，转换成电信号，输送到数控装置，使数控装置能够校核该机床实际位移情况是否与 指令一致，并发出指令纠正所产生的误差。图1-1对于一些高效率和加工精度较高的数控机床还有适应控制系统，以补偿加工环境参数的变化。题型变换：数控机床的数控装置包括O。光电读带机和输入介质步进电机和伺服系统输入、信息处理和输出单元位移、速度传感器和反馈系统答：1-6什么叫脉冲当量？它影响数控机床什么性能？

3、它的值一般为多少?答：相对于每一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0.010.0005cm。脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。题型变换一：数机床的最小设定单位又称作 。答：脉冲当量题型变换二：脉冲当量是O。 相对于每一脉冲信号，传动丝杠所转过的角度 相对于每一脉冲信号，步进电机所回转的角度 脉冲当量乘以进给传动机构的传动比就是机床部件位移量 对于每一脉冲信号，机床运动部件的位移量答：题型变换三：脉冲当量的值取得越 ，加工精度越 。1-10 点位控制系统O。必须采用增量坐标控制方式必须采用绝对坐标控制方式 刀

4、具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系 仅控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径答：1-11加工如图1-2所示的直线轮廓，应该采用点位/直线控制系统，还是采用连续控制系统？答：应该采用连续控制系统。点位/直线控制系统只能加工沿坐标轴方向上的直线廓形。 答：小高1-12 DNC系统是指O。适应控制系统群控系统柔性制系统计算机数控系统答：题型变换二：闭环控制AC控制是指O。自动化工厂群控系统计算机集成制造系统答：第三章 CNC系统的基本原理3-3 CNC系统中微机的控制功能有哪些？ 答：主要包括以下几方面：(1) 记忆功能。(2 )信息处理功能。(3 )内部控制功能。(4) 输入/输出功能

5、。(5) 适应环境的功能。3-9 CNC系统中的微机部分， 订要由微处理器(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题型变换：CNC系统中的微机部分，主要由 、和组成。由数据总线、地址总线和控制总线三条信号线联接。答：微处理器(CPU)内部存储器(RAM和ROM )I/O接口电路3-10机床I/O控制部分根据机床与微机之间传送信息形式的不同，I/O控制被划分为、和三种。答：数字量I/O开关量I/O模拟量I/O3-14在微机，I/O接口电路常由哪几部分组成？答：微机中I/O接口应包括I/O接口硬件电路和软件两方面的内容

6、。根据选用不同的I/O设备或接口芯片，I/O的操作方式不同，因而应用程序亦不可。如入口地址、接口芯片 初始化状态设备、工作方式选择等。I/O硬件电路主要由地址译码、I/O读写译码和I/O接口芯片(如数据缓冲器和数据锁存器等)组成。3-22 CNC系统控制软件主要由哪些部分组成？答：主要由以下七部分组成。(1 )系统管理程序；(2 )零件加工源程序的输入、输出设备的管理程序；(3) 机床手动控制程序；(4) 系统的编译程序；(5) 插补程序；(6) 伺服控制开关量控制程序；(7 )系统自检程序。3-24机床I/O控制回路中的接口软件是O。插补程序系统管理程序系统的编译程序伺服控制程序答：3-25

7、目前CNC系统控制软件基本上有两种常用的典型结构，即 和一。答：前后台型中断型题型变换：在 CNC系统控制软件的结构上，将主要完成插补计算、伺服控制和机床逻辑控制等信息的实时中断服务程序与另一部分主要完成程序的输入、译码、数据处理及管理调度的程序，二者共同完成数控的全部功能的软件称为 ;而将在软件中除了初始化程序以外，各种功能程序均被安排成优先级别不同的中断服务程序称为。答：前后台型中断型3- 26在中断型系统软件结构中，各种功能程序被安排成优先级别不同的中断服务程序，下列程序中被安排成最高级别的应是O。 CRT显示伺服系统位置控制 插补运算及转段处理译码、刀具中心轨迹计算答：第四章进给伺服系

8、统4-1数控机床对伺服驱动系统有哪些要求？答：有以下要求；(1) 调速范围宽并有良好的稳定性，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) 高的位移情度；(5) 能够频繁地启动；4- 16步进电机转子有 80个齿，采用三相六拍驱动方式，经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动最大速度为 6mm/s。求：(1)步进电机的步距角=?工作点的脉冲当量？步进电机的最高工作频率解: (1)f ?360360mkz 3 2 800.759丝杠导程X步距角/360=5 X 0.75° /360° =

9、0.01(mm/ 脉冲)f v/ 6/0.01600(Hz)4-17设有一采用步进电机允动的工作台，其传动丝杠的导程为2.5mm，步进电机的100Hz,此频率下的启步距角为1.5 ° ,驱动方式为三相六拍。如果步进电机折启动频率是动力矩是0.15N m。求工作台的移动速度是多少？工作台的最大负载是多大?解：(1)工作台的脉冲当量丝杠导程X步距角/360=2.5 X 1.5/360=0.01(mm/ 脉冲)工作台移动速度(2)步进电机角速度f 0.01 100010(mm/s)221000 1.5 -360360Mq0.15 26.181026.18(弧度 /s)0.39( N)4-1

10、8已知脉冲当量0.005mm ,步进电机步距角为0.75 ° ,滚珠丝杠基本导程为 4mm,求减速器的传动比。解：脉冲当量丝杠导程360360导程步距角 传动比i0.005 36030.6 -4 0.755所以，减速器传动比为3:5。4-19已知齿轮减速器的传动比为1/16，步进电机步距角为1.5°,滚珠丝杠的基本导程为4mm。冋：脉冲当量是多少?解:导程3603601.5i1160.001(mm/脉冲)4-27对于单个码盘为16位的光电编码盘，它能测出的最小角位移为0。11.76' 11.25° 0.1960.0055 ° (33 '&

11、#39;)4-28旋转变压器工作时，加到励磁绕组的电压UL=Umsin sin t ,则此时加到补偿绕组的电压应为0。Uk=Umcos sin tUk=Umsin sin t Uk=UmCOS cos t Uk=UmSi n cos t答：4-33数控机床常用的位置检测元件有光栅、感应同步器、磁栅等，这些传感器的特 点是、 禾廿。答：检测范围较大易于实现测量信号数字化测量精度高题型变换：举出23种数控机床常用的位置传感器，并说明它们的主要特点？答：常用的位置传感有光栅、感应同步器、光电编码盘等等。它们的特点是：检测范 围较大，易于实现测量信号数字化，测量精度高。4-34光栅依不同制造方法有 和

12、两种。数控机床中常用 做位置传感器。答：透射光栅反射光栅透射光栅4-35感应同步器是一种 式的高精度位移检测元件。它有 和两种。答：电磁感应直线式圆盘式4-36感应同步器的工作方式有 和。答：鉴相法鉴幅法4-37 磁栅传感器由 、和三部分组成。答：磁性标尺磁头检测电器4-38旋转变压器的输出反映了 和的固定函数关系。答：电压转子角位移4-39当采用磁栅做为位置传感器进行位移检测时，由于磁栅使用的磁头是，所以它在低速甚至静止时仍能进行位置检测。答：磁通响应型磁头（调制式磁头）4-40感应同步器采用鉴幅法工作时，可用于检测位移和 。答：定位控制4-43数控机床伺服系统是以O为直接控制目标的自动控制

13、系统。机械运动速度机械位移切削力答：4-44 伺服系统的输入是，输出是。答：插补器发出的指令脉冲直线或转角位移4-45数控机床对伺服系统的基本设计要求是OOOOOO。精确度高稳定性好电机负载特性好 准确的位置检测具有快速响应特性可靠性好答：4-46影响开环伺服系统定位精度的主要因素是O;影响闭环伺服系统定位精度的主 要因素是O。伺服系统的稳态误差传动元件的传动误差伺服系统的跟随误差执行机构的运动速度答：题型变换：点位控制和轮廓控制系统对伺服系统的要求各有什么特点？答：点位控制系统的加工精度主要取决于伺服系统的稳态误差，要求伺服系统有较高 的定位精度和快的定位效率。在轮廓控制系统中，动态误差上升

14、为影响加工精度的主要矛 盾，因此，要求驱动轴的调速系统在很宽的范围内，有着更为优良的稳态和动态品质。4-47 闭环控制伺服系统一般由 、等部分组成。答：位置检测元件取得位置偏差的比较环节以位置偏关工业区输入的伺服电机调速系统4-48 在脉冲比较伺服系统中，常采用的位置检测元件是O;在相位比较和幅值比较 闭环伺服系统中，常采用的位置检测元件是O。光栅感应同步器旋转变压器差动变压器 光电编码器光栅和光电编码器感应同步器和旋转变压器答：4-49脉冲比较闭环伺服系统，脉冲比较电路由两部分所组成。答：脉冲分离电路可逆计数器4-50脉冲比较伺服系统中，脉冲分离电路的作用是O。 将插补脂令脉冲和反馈脉冲分开

15、 保证加、减脉冲同时到来时，使可逆计数器不会产生误操作 使加、减脉冲不同步 逻辑电路保证可逆计数器先加后减答：4-51相位比较闭环伺服系统包括以下组成部分：000000。脉冲调相器脉冲加、减电路调宽脉冲发生器鉴相器 位置检测元件伺服放大器和伺服电机答：4-52 在相位经较环伺服系统中，指令位置和实际位置的偏差表现为。答：指令脉冲调相信号与反馈信号的相位差。4-53相位比较伺服系统中，鉴相器的作用是 ，它的输入信号是 ，输出信P.曰号是。答：检测出指令脉冲调相信号与反馈信号的相位指令脉冲的调相信号 PB()宽度与相位差绝对值大小成比例的矩形波信号S与反映相位差极性的信号NE4-54典型的伺服进给系统包括 和两大控制回路。答：速度闭环控制回路位置闭环控制回路4-55伺服系统的开环增益定义为O。系统输出位移与指令位置之比系统输出速度与位置偏差之比系统输出位移与位置偏差之比答：4-56 在建立直流伺服电机的数学模型时，设系统的输入量