数控技术考前复习

数控技术考前复习考试题型： 一、填空题 二、单选题 三、多选题 四、简答题 五、综合题：计算、分析、编程复习重点：数控系统的定义、分类开环、闭环、半闭环系统的特点数控机床的组成及各部分的作用第一章概述小结数控技术:采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控装备:是采用数控技术对机械的工作过程进行自动控制的一类装备。其中数控机床是数控技术应用的经典例子。数控系统:实现数字控制的装置第一章概述小结典型例题：一、名词解释二、简答题从数控系统控制、联动轴数、伺服系统来看，数控系统各分为几类，它们各用于什么场合？答：（1）从数控系统控制功能来看，数控系统分为：点位控制数控系统、直线控制数控系统以及轮廓控制数控系统。其中点位控制数控系统适用于：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机； 直线控制数控系统适用于：数控镗铣床、数控组合机床等；轮廓控制数控系统适用于：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。第一章概述小结（2）从联动轴数来看，数控系统分为：2轴联动数控系统，适用于平面曲线类零件的加工。3轴联动数控系统，适用于具有沿机床主轴方向单调特性的空间曲面类零件的加工。4轴联动数控系统，适用于具有复杂形状特性的空间曲面类零件的加工。5轴联动及6轴联动数控系统，适用于具有任意复杂形状特性的空间曲面类零件的加工。第一章概述小结（3）从伺服系统来看，数控系统分为：开环数控系统，是指进给伺服子系统没有位置测量装置的数控系统，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用，一般也称为经济型数控系统。闭环数控系统，是指进给伺服子系统有位置测量装置，而且位置测量装置安装在机械执行部件上，直接对运动部件的实际位置进行检测的数控系统。主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等，一般也称为高档数控系统。半闭环数控系统，是指进给伺服子系统有位置测量装置，而且位置测量装置安装在驱动装置（常用伺服电机）或丝杠上，通过采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置的数控系统。半闭环数控机床性价比介于开环系统和闭环系统之间，结构也较为简单、调试比较方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。一般也称为中档数控系统。第一章概述小结NC机床由哪儿部分组成，试用框图表示各部分之间的关系，并简述各部分的基本功能。答：NC机床的组成图示如下：第一章概述小结（1）操作面板，操作人员与数控装置进行信息交流的工具。（2）控制介质与输入输出设备，控制介质是记录零件加工程序的媒介，输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。（3）CNC装置（CNC单元），根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等）。CNC装置是CNC系统的核心。（4）伺服单元、驱动装置和测量装置，保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令，包括进给运动指令和主轴运动指令等。（5）PLC、装备I/O电路和装置，接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成装备相应的开关动作；接受操作面板和装备侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和装备的动作。（6）机械装备，数控装备的主体，是实现制造加工的执行部件。第一章概述小结第二章数控加工程序的编制小结数控加工程序编制概念数控加工工艺分析基础数控机床的坐标系程序编制的代码及格式内容：数控编程的内容、编程方式、步骤数控编程工艺基础：刀具、夹具、走刀路线、对刀点选择原理机床坐标系坐标轴判断方法机床坐标系、工件坐标系及关系G代码程序的组成及格式G代码指令及功能(坐标，尺寸，运动，速度等)模态非模态指令的含义零件加工程序的编制复习重点：第二章数控加工程序的编制小结典型例题：第二章数控加工程序的编制小结一、名词解释对刀点：确定刀具与工件相对位置的点。刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点行切法：三坐标加工曲面时，以X、Y、Z轴中任意两轴作插补运动，另一轴（轴）作周期性进给。对刀：使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。脉冲当量:对应于每一个指令脉冲（最小位移指令）机床位移部件的运动量分辨率（对控制系统），可以控制的最小位移量。数控机床的最小位移量（最小设定单位，最小编程单位，最小指令增量，脉冲当量（步进电机））是指数控机床的最小移动单位，它是数控机床的一个重要技术指标。一般为0.0001~0.01mm，视具体机床而定。模态指令：经执行后持续生效，直到遇到同组指令

第二章数控加工程序的编制小结1、简述选择对刀点的原则。答：选择对刀点的原则：1)选在零件的设计基准或工艺基准上，或与之相关的位置上。2)选在对刀方便，便于测量的地方。3)选在便于坐标计算的地方二、简答题第二章数控加工程序的编制小结2、简述加工线路的选择应遵从的原则。答:加工线路的选择应遵从的原则：尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程以提高生产率。保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。保证零件的工艺要求。利于简化数值计算，减少程序段的数目和程序编制的工作量。第二章数控加工程序的编制小结3、试说明要坐标系与工件坐标系各自的功用，以及它们的相互关系和如何确定它们的相互关系。以机床原点为坐标系原点的坐标系，是机床固有的坐标系，它具有唯一性。机床坐标系是数控机床中所建立的工件坐标系的参考坐标系。工件坐标系是以工件原点为零点建立的一个坐标系，编程时，所有的尺寸都基于此坐标系计算。该坐标系也称为编程坐标系。通过对刀确定两者之间的关系第二章数控加工程序的编制小结答:4、请按ISO标准，判别数控机床的坐标系，并说明各坐标轴运动方向的确定原则（即说明所确定的方向是刀具还是工件的运动方向）首先判断类别判断Z轴判断X轴判断Y轴第二章数控加工程序的编制小结5、典型零件程序的编制第二章数控加工程序的编制小结被加工零件如图所示，本工序为精加工，铣刀直径为20mm，进给速度120mm/min，主轴转速为420r/min，不考虑Z轴运动，编程单位为mm，试编制该零件的加工程序。要求：(1)选择合适的起刀点，建立工件坐标系，并从O点开始进入切削，按顺时针方向加工，加工完成后刀具回到起刀点；(2)采用绝对坐标编程，画出刀具中心的轨迹，并指出零件上各段所对应的程序段号；(3)程序中有相应的M指令、S指令和刀补指令。第二章数控加工程序的编制小结150250o%455G54G0X-10Y50G42D01S420M03G01X0Y0F120Y150X250Y0X-10M05G0G41X-10Y50M30（-10，50）本章将详细讨论CNC装置的软件硬件结构；CNC装置基本功能的原理及实现方法。第三章计算机数控装置（CNC）小结硬件结构软件结构插补原理刀偿原理功能：满足用户操作和机床控制要求的方法和手段控制准备功能。。。主要用途常用方法（B刀补，C刀补）基本概念概念方法内容：数控原理常用数控功能的含义：插补功能、进给功能、辅助功能、主轴功能、补偿功能等CNC装置的体系结构及特点：单机、多机(单主、多主、分布)CNC装置的组成：计算机基本系统+接口板()CNC软件特点：实时、多任务流水、并行处理CNC数据处理流程常用结构模式及特点:前后台、中断、实时操作系统复习重点：第三章计算机数控装置（CNC）小结插补定义：根据速度和线形要求，在已知点间确定中间点的方法插补作用：是实现轮廓加工系统的本质常用插补方法、特点及评价标准：脉冲增量、数字增量逐点比较插补算法思路，从插补速度、精度等角度分析特点时间分割法算法的思路，从插补速度、精度等角度分析特点时间分割法算法关于插补速度、插补周期、插补精度与曲线形状的关系第三章计算机数控装置（CNC）小结刀补定义：根据编程轨迹及参数产生刀具轨迹的功能刀补作用：简化编程、补偿磨损、预留加工余量两种刀补方式及特点：B刀补，C刀补刀补建立过程：建立，进行，取消C刀补过渡方式及判断方法：缩短、伸长、插入过切判断原理：典型例题：第三章计算机数控装置（CNC）小结一、名词解释插补功能：数控系统实现零件轮廓（平面或空间）加工轨迹运算的功能。恒线速度控制：刀具切削点的切削速度为恒速的控制功能。主轴定向控制：主轴周向定位于特定的位置。单机系统：整个CNC装置只有一个CPU，它集中控制和管理整个系统资源，通过分时处理的方式来实现各种NC功能。多主结构：系统中有两个或两个以上带CPU的模块部件对系统资源有控制或使用权。流水处理：流水处理技术是利用重复的资源（CPU），将一个大的任务分成若干个子任务（任务的分法与资源重复的多少有关），这些小任务是彼此关系的，然后按一定的顺序安排每个资源执行一个任务，就象在一条生产线上分不同工序加工零件的流水作业一样。并行处理：系统在同一时间间隔或同一时刻内完成两个或两个以上任务处理的方法。实时周期性任务：任务是精确地按一定时间间隔发生的。主要包括插补运算、位置控制等任务。为保证加工精度和加工过程的连续性，这类任务处理的实时性是关键。在任务的执行过程中，除系统故障外，不允许被其它任何任务中断。插补算法：对应于每种插补方法（原理）的各种实现算法。第三章计算机数控装置（CNC）小结二、简答题第三章计算机数控装置（CNC）小结1.试用框图方式表示数控装置的硬件体系结构，并说明主要组成模块的名称及其主要作用。I/O设备计算机主板显示卡功能模板m功能模板1电子盘多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模块主轴控制模板机床I/O控制面板速度控制单元1速度控制单元n功能驱动1功能驱动m…………系统总线（BUS）标准PC计算机CNC装置CNC系统答：第三章计算机数控装置（CNC）小结2.试从实时性，任务调度及任务间信息交换等角度分析前后台型结构模型的特点。答:前台程序主要完成插补运算、位置控制、故障诊断等实时性很强的任务，它是实时中断服务程序。后台程序完成显示、零件加工程序的编辑管理等弱实时性任务，是一个循环运行的程序，在运行过程中，不断地被前台程序定时打断，前后台相互配合来完成零件的加工任务。任务调度机制:优先抢占调度和循环调度。前台程序的调度是优先抢占式的；前台和后台程序内部各子任务采用的是顺序调度。信息交换:缓冲区。前台和后台程序之间以及内部各子任务之间的。实时性：实时性有限。在后台程序内无优先级等级、也无抢占机制。3.试比较脉冲增量插补算法与数字增量插补算法的优缺点。答：脉冲增量插补算法插补速度与进给速度密切相关。因而进给速度指标难以提高，但容易用硬件来实现。该法主要用早期的采用步进电机驱动的数控系统。数字增量插补算法插补运算速度与进给速度无严格的关系。因而采用这类插补算法时，可达到较高的进给速度（一般可达到10m/min以上）。主要用于交、直流伺服电机为伺服驱动系统的闭环，半闭环数控系统，也可用于以步进电机为伺服驱动系统的开环数控系统.第三章计算机数控装置（CNC）小结第三章计算机数控装置（CNC）小结4、试用图示表示刀具半径补偿的工作过程。答：刀具半径补偿的工作过程为：刀补建立，刀补进行，刀补撤销。起刀点刀补建立刀补进行刀补撤销编程轨迹刀具中心轨迹5、结合图示，简述C刀补中两段程序轨迹的过渡方式及其判断准则。答：根据两段程序轨迹的矢量夹角α和刀补方向的不同，过渡方式有以下几种：缩短型：矢量夹角α≥180度刀具中心轨迹短于编程轨迹的过渡方式伸长型：矢量夹角90度≤α＜180度刀具中心轨迹长于编程轨迹的过渡方式插入型：矢量夹角α＜90度在两段刀具中心轨迹之间插入一段直线的过渡方式。第三章计算机数控装置（CNC）小结6、数控机床在加工中，能否控制刀具严格按零件的轮廓运动，为什么？答：因为对于铣削加工来说，工件的轮廓是刀具上切削刃的包络线或包络面形成的，而刀具的切削刃到刀具的回转中心（刀位点）有一定的距离，即切削接触点同刀位点不是同一个点；如果刀具（刀位点）严格按零件的轮廓运动，则切削刃将偏离零件的轮廓，从而产生轮廓误差。所以，数控机床在加工中，不能控制刀具严格按零件的轮廓运动。第三章计算机数控装置（CNC）小结7、试分析B刀补和C刀补的加工工艺特点答: B刀补加工尖角好，C刀补尖角加工工艺好第三章计算机数控装置（CNC）小结第4章进给伺服系统小结主要内容：位置检测装置伺服驱动系统伺服性能分析组成复习重点：进给伺服系统定义、组成、要求分类开环、闭环、半闭环在组成，性能，应用等方面的特点开环系统设计位置检测装置的作用，分类常用装置原理(感应同步器/脉冲码盘)，选用依据跟随误差概念及与轮廓精度的关系低速平稳性的概念及加工的影响增益、定位精度、阻尼第4章进给伺服系统小结典型例题：第4章进给伺服系统小结一、名词解释进给伺服系统：以移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统。由位置控制单元；速度控制单元；驱动元件（电机）；检测与反馈单元；机械执行部件组成。跟随误差：指令位置与实际位置之差称为跟随误差二、简答题第4章进给伺服系统小结1、闭环进给伺服系统由哪儿部分组成，试用框图表示各部分之间的关系，并简述各部分的基本功能。位置控制调节器速度控制调节与驱动位置检测单元位置控制单元速度控制单元++-－电机机械执行部件CNC插补指令UgUpUθmθDXD速度检测装置XAXCXD△D第4章进给伺服系统小结2、简述感应同步器的工作原理。感应同步器是利用励磁绕组与感应绕组间发生相对位移时，由于电磁耦合的变化，感应绕组中的感应电压随位移的变化而变化，借以进行位移量的检测。感应同步器滑尺上的绕组是励磁绕组，定尺上的绕组是感应绕组。感应同步器的信号处理原理： 滑尺与定尺相对位移量x的求取：∵2τ：2π=x：θ1∴x=τθ1／π结论：相对位移量x与相位角θ1呈线性关系，只要能测出相位角θ1，就可求得位移量x。3、简述增量脉冲编码盘中A、B、Z三相输出信号的作用。A、B两相的作用根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；根据脉冲的频率可得被测轴的转速；根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向。Z相的作用被测轴的周向定位基准信号；被测轴的旋转圈数记数信号。第4章进给伺服系统小结规格增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；现在市场上提供的规格从36线/转到10万线

/转都有；选择：①伺服系统要求的分辨率；②考虑机械传动系统的参数。分辨率（分辨角）α设增量式码盘的规格为n线/转：4、简述增量式码盘的规格及分辨率第4章进给伺服系统小结第4章进给伺服系统小结5.已知步进电机的步距角为0.9，直接驱动的丝杠螺距为2mm，试求出该系统的脉冲当量，当步进电机的脉冲频率为1000HZ时，求对应的轴的移动速度F，若要使脉冲当量达到0.0025，请问可以采取什么措施？采取措施后，对轴的最高移动速度有无影响？答：由于电机直连丝杆，则有：360/步距角=螺距/脉冲当量，所以脉冲当量为： 脉冲当量=螺距*步距角/360=2×0.9/360=0.005 当频率为1000HZ时，对应的轴移动速度为：F=0.005*1000=5mm/s即F=300mm/min 若要使脉冲当量达到0.0025则可采取以下措施：增加减速装置、减小螺距、减小步距角采取措施后，分辨率提高了一倍，但最高速度降低一半。6、简述系统增益KS对系统动态性能的影响答：KS与输出速度的关系：当KS

↑时，到达F所需的时间越短，系统的响应加快，灵敏度增高。KS与系统的加速度的关系：当KS

↑时，系统的加速度增大，尤其是在刚启动时，它使系统的响应加快，但对系统的冲击也大，尤其对惯性较大的系统，将产生很大的冲击力，另外，加速度太大也可能系统超调，引起系统失稳。

KS与跟随误差△D的关系：KS↑→△D↓即：有利于提高系统的跟随精度。第4章进给伺服系统小结7、简述减小定位误差可采用的措施。答：减小定位误差可采用下列措施：减小传动间的摩擦力Fcr，如采用滚动传动取代滑动。增大KN、KA，其实质增大KS（在系统稳定的范围内）。减小KR（=Ra/KT），即选择KT在的伺服电机。在半闭环系统中，要尽可能增大传动机构的刚度K，这是因为当K较小时，将产生较大的弹性变形，从而加大定位误差。第4章进给伺服系统小结8、在X-Y平面上铣削工件的一个平面，该面与X轴成45°角，进给速度为：F=450mm/min，KS为15±2%（1/s），计算最大轮廓误差εmax。解：第4章进给伺服系统小结第4章进给伺服系统小结9、某一工件加工结果如图所示，在过象限的地方产生了毛刺，试分析原因并提出改进方法XY答：由于在过象限时，其中一个轴的速度很低，由于摩擦阻尼的作用，发生了低速爬行。改进措施：改善导轨面间和摩擦特性滚动——静压——滑动（塑料）提高传动刚度减轻运动件的重量增加系统的阻尼数控机床的主运动系统、进给系统机械结构、运动传动机构以及典型部件等的功能、实现方法和安装调试方法