数控机床设计 现代数控机床习题

PAGEPAGE１一、解释下列概念（每小题3分，共12分）1.CNC2.插补3.脉冲当量4.步距角二、选择题（每小题2分，共40分）1．点位控制数控机床可以是（）。A．数控车床B．数控铣床C．数控冲床D．加工中心2．数控机床中把脉冲信号转换成机床移动部件运动的组成部分称为（）。A.控制介质B.数控装置C.伺服系统D.机床本体3．数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动（）。A．程序停止功能B．暂停功能C．紧停功能D．故障检测功能4、可以精确调整滚珠丝杠螺母副轴向间隙的结构形式是()。

A.双螺母垫片式B.双螺母齿差式C.双螺母螺纹式5．对于数控机床闭环控制系统的伺服驱动元件，为了维护方便起见，最好采用()。A．直流伺服电动机B．交流伺服电动机C．液压步进马达D．功率步进电动机6．CIMS是指（）。A．柔性制造单元B．柔性制造系统C．计算机集成制造系统D．自适应控制7．数控机床是在（）诞生的。A．日本B．中国C．德国D．美国8、数控机床进给系统减少摩擦阻力和动静摩擦之差，是为了提高数控机床进给系统的()。A.传动精度B.运动精度和刚度C.低速运动平稳性和运动精度D.传动精度和刚度9.为了改善磁尺的输出信号，常采用多间隙磁头进行测量，磁头间的间隙()。A.1个节距B.1/2个节距C.1/4个节距10.闭环控制系统和半闭环控制系统的主要区别在于（）不同。A．采用的伺服电机B．采用的传感器C．伺服电机安装位置D．传感器的安装位置11.刀尖半径左补偿方向的规定是()。A.沿刀具运动方向看，工件位于刀具左侧；B.沿工件运动方向看，工件位于刀具左侧；C.沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧；D.沿工件运动方向看，刀具位于工件左侧12．若数控机床的进给速度为2.4m/min，快进时步进电动机的工作频率为4000Hz，则脉冲当量δ为（）A．0.01mm/PB．0.02mm/PC．0.05mm/PD．0.1mm/P13．步进电动机的转速可通过改变电动机的（）而实现。A．脉冲频率B．脉冲速度C．通电顺序D．电压14.光栅利用（），使得它能得到比栅距大的多的位移量。A.倍频电路B.摩尔条纹的作用C.计算机处理数据15.加工外拐角的直角零件时，若系统是高增益系统，则在拐角处将()。A.切入工件B.多切去一个小圆弧C.留下一个鼓包16.葛莱码的特点是()。A.相邻两个数码之间只有一位变化B.编码顺序与数字的大小有关C.编码直观易于识别17.在刀库中每把刀具在不同的工序中不能重复使用的选刀方式是()。A.顺序选刀B.任意选刀C.软件选刀18.目前在数控机床的自动换刀装置中，机械手夹持刀具的方法应用最多的是()。A.轴向夹持B.径向夹持C.法兰盘式夹持19.加工中心与数控铣床的主要区别是()。A.数控系统复杂程度不同；B.机床精度不同；C.有无自动换刀系统20.在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于()。A.工件安装及调整B.刀具装夹及调整C.刀库的调整三、判断题（每小题2分，共18分,正确的在括号打，错误的打）1．在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。()2．数控机床工作时，数控装置发出的控制信号可直接驱动各轴的伺服电机。()3.FMC是柔性制造系统的简称。()直线型检测元件有感应同步器、光栅、旋转变压器、激光干涉仪。()5.反应式步进电机控制系统简单，工作可靠，成本低。但其控制精度受到步距角的限制，易产生步距角累积误差。()6．数控机床适用于单品种，大批量的生产。()7.C刀补中，转接过渡形式主要分为插入型、缩短型、伸长型三种。()8.加工平面任意直线应采用点位控制数控机床。()9.交流伺服电机因没有电刷和换向器磨损问题，使用可靠，基本上无需维修。()四、简答题（每题5分，共10分）1.NC机床对数控进给伺服系统的要求2.数控机床如何提高其结构刚度？五、计算题（每小题10分，共20分）1.直线的起点坐标为(0，0)，终点坐标为(3，5)，试用逐点比较法对该直线进行插补(写出计算过程，进给方向)，并画出插补轨迹。2、有一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：(1)步进电机的步距角；(2)工作台的脉冲当量；(3)步进电机的最高工作频率。填空题（每题2分）数控机床是由控制介质、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、反馈装置、适应控制装置和机床等部分组成。数控机床加工过程的加工路线是指刀具中心的运动轨迹和方向。三相步进电机的转子上有40个齿，若采用三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为1.50。数控机床的最小设定单位是数控机床能实现的最小位移量，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为0.0001～0.01mm，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其排屑条件和受力状态。提高机床的静刚度。数控机床的工作台和刀架等部件的移动，是由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，可减少进给系统所需要的驱动扭矩，提高定位精度、运动平稳性。对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做步距角，电机的总回转角和输入脉冲数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。位置检测装置是数控机床的重要组成部分，在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号进行比较，如有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差方向运动，直至偏差等于零为止。9．刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统根据工件轮廓程序和刀具中心偏移量，自动计算出刀具中心轨迹。10．伺服系统的输入是插补器发出的指令脉冲，输出是直线或转角位移。11．数控机床工作台和刀架等部件的移动，由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，减少了进给系统所需要的驱动扭矩，提高了定位精度和运动平稳性。12．光栅依不同制造方法有透射光栅和反射光栅两种。数控机床中常用透射光栅做位置传感器。13.数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配，从而使得驱动工作台相对主轴的运动轨迹,以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。14.功率步进电机一般用于普通机床的数控改造，以及对精度要求较低的场合等系统。步进电机的步距角是指。对于三相步进电机，当以双相通电方式，齿数为40时。此时步距角α＝。15.为了保证数控机床总是能在最有利的切削速度下进行加工，或实现桓速切削的功能，数控机床的主轴转速通常在其调速范围内。因此，现代数控机床常采用作为主运动的动力源。16.数控机床的最小设定单位是，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。17.通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其和。提高机床的静刚度。18数控技术是的技术；计算机数控（CNC）是指；数控机床具有、、、、等优点。19．补器就实现的方法而言，可用或；按其实现的功能来分类，它可分为、、等类型。20.刀具半径补偿指。左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为和。选择题（每题2分）闭环伺服系统使用的执行元件是（1，2）（1）支流伺服电机（2）交流伺服电机（3）步进电机（4）电液脉冲马达步进电机的角位移与（4）成正比。（1）步距角（2）通电频率（3）脉冲当量（4）脉冲数量数控机床CNC系统是（3）轮廓控制系统（2）动作顺序控制系统（3）位置控制系统（4）速度控制系统采用DDA法加工第一象限的斜线，若偏差函数值大于零，规定刀具向（1）方向移动。（1）+X（2）-X（3）+Y（4）-Y数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采用（4）的原则。刀具固定不动，工件移动（2）铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工刀具移动，工件固定（3）分析机床运动关系后再根据实际情况两者的固定和移动关系（4）工件固定不动，刀具移动。选择刀具起始点时应考虑（1，2）防止与工件或夹具干涉碰撞（2）方便工件安装测量（3）每把刀具刀尖在起始点重合（4）必须选在工件外侧。7．数控机床伺服系统是以（2）为直接控制目标的自动控制系统。（1）机械运动速度（2）机械位移 （3）切削力（4）切削用量8．指出下列哪些误差属于系统的稳态误差（1）。（1）定位误差 （2）跟随误差（3）轮廓误差（4）定位误差和跟随误差简答题（每题5分）数控机床的主传动系统有何特点？数控机床的主传动系统采用交流调速电动机或直流调速电动机，可实现无级调速，转速高，功率大，变速范围大，变速迅速可靠，以适应高速、大功率切削以及加工中采用合理的切削用量。试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？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。简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。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。计算题（每题9分）1．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。解：将Xe＝7及Ye＝4化成二进制数Xe＝111B及Ye＝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；试画出框图说明数控机床的工作原理。答：数控机床的工作原理如图所示。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，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。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。位置指令位置指令速度指