(2025年)国开电大专科《数控机床电气控制》机考网考纸考题库和答案

(2025年)国开电大专科《数控机床电气控制》机考网考纸考题库和答案一、单项选择题1.数控机床中，实现刀具与工件相对运动的核心部件是（）。A.数控装置B.伺服系统C.检测装置D.机床本体答案：B2.开环控制系统的主要特点是（）。A.无位置检测装置B.精度高C.成本高D.响应速度慢答案：A3.步进电机的步距角越小，说明（）。A.控制精度越低B.控制精度越高C.输出扭矩越大D.运行速度越快答案：B4.数控系统中，PLC的主要作用是（）。A.实现坐标轴插补运算B.处理位置反馈信号C.控制辅助动作（如冷却、润滑）D.执行加工程序译码答案：C5.交流伺服电机与直流伺服电机相比，优势在于（）。A.调速范围更宽B.无需电刷和换向器C.低速力矩更大D.控制更简单答案：B6.数控机床电气控制系统中，常见的低压电器不包括（）。A.接触器B.熔断器C.变压器D.伺服驱动器答案：D7.光栅尺作为位置检测元件，其输出信号类型为（）。A.模拟电压B.数字脉冲C.电流信号D.频率信号答案：B8.数控系统的硬件组成中，负责数据输入输出的模块是（）。A.CPU模块B.存储器模块C.I/O接口模块D.显示模块答案：C9.下列不属于数控机床对伺服系统基本要求的是（）。A.高精度B.宽调速范围C.低过载能力D.快速响应答案：C10.步进电机的驱动电源称为（）。A.变频器B.伺服放大器C.环形分配器D.脉冲电源答案：C11.数控机床的“回参考点”操作，其本质是（）。A.确定工件坐标系原点B.建立机床坐标系C.校准刀具长度D.检测伺服系统误差答案：B12.数控系统中，PLC的输入信号不包括（）。A.操作面板按钮信号B.限位开关信号C.伺服电机编码器信号D.急停按钮信号答案：C13.交流主轴驱动系统常用的调速方式是（）。A.变极调速B.调压调速C.变频调速D.串电阻调速答案：C14.数控机床电气故障中，属于“软故障”的是（）。A.接触器触点烧蚀B.系统参数丢失C.伺服电机绕组短路D.熔断器熔断答案：B15.增量式编码器与绝对式编码器的主要区别是（）。A.输出信号类型不同B.是否需要电池保持位置信息C.测量精度不同D.安装方式不同答案：B16.数控系统的“插补”功能是指（）。A.计算刀具路径的轨迹B.处理输入的G代码C.控制主轴转速D.检测机床振动答案：A17.数控机床的电气抗干扰措施中，不包括（）。A.屏蔽电缆B.接地保护C.增大电源容量D.安装滤波器答案：C18.步进电机的“失步”现象主要由（）引起。A.脉冲频率过高B.负载力矩过小C.电源电压稳定D.驱动电流过大答案：A19.数控系统的I/O接口中，“输出信号”通常用于控制（）。A.操作面板指示灯B.编码器反馈C.手轮脉冲D.温度传感器答案：A20.下列关于数控机床电气控制原理的描述，错误的是（）。A.数控装置是系统的核心B.伺服系统将电信号转换为机械运动C.检测装置仅用于开环系统D.PLC负责逻辑控制答案：C二、判断题（正确√，错误×）1.开环控制系统由于无反馈，因此精度高于闭环系统。（×）2.步进电机的转角与输入脉冲数成正比。（√）3.数控系统的PLC程序只能由厂家编写，用户无法修改。（×）4.交流伺服电机的调速范围通常比直流伺服电机小。（×）5.光栅尺的分辨率越高，位置检测精度越高。（√）6.数控机床的“急停”信号应直接接入PLC输入端。（√）7.步进电机的步距角可以通过改变通电方式调整。（√）8.数控系统的存储器用于存储加工程序和系统参数。（√）9.主轴变频器的输出频率越高，主轴转速一定越快。（×）10.电气控制柜的接地应与机床本体共地，以减少干扰。（√）11.绝对式编码器断电后重新上电，仍能保留当前位置信息。（√）12.数控机床的伺服系统仅控制进给轴，主轴由变频器单独控制。（×）13.PLC的扫描周期越长，系统响应速度越快。（×）14.熔断器在电路中主要起过载保护作用。（×）15.数控系统的“回零”操作可以消除机床的累积误差。（√）三、简答题1.简述数控机床电气控制系统的基本组成及各部分作用。答案：基本组成包括数控装置、伺服系统、检测装置、PLC（可编程序控制器）和辅助电气装置。数控装置是核心，负责加工程序的译码、插补运算和控制指令输出；伺服系统将数控装置的指令转换为坐标轴的机械运动（进给伺服）或主轴转速控制（主轴伺服）；检测装置用于反馈位置、速度等信息（闭环/半闭环系统），实现误差补偿；PLC负责逻辑控制，处理辅助动作（如换刀、冷却、润滑）；辅助电气装置包括接触器、继电器、熔断器等，保障电路安全与通断。2.比较步进电机与伺服电机的特点及应用场景。答案：步进电机：开环控制，无位置反馈，精度较低（取决于步距角），成本低，低速力矩大，常用于经济型数控机床或对精度要求不高的场合（如小型雕刻机）；伺服电机：闭环/半闭环控制，精度高（通过编码器反馈），调速范围宽，动态响应快，适用于高精度、高速度的加工场景（如数控车床、加工中心的进给轴）。3.说明数控系统中PLC的输入/输出信号类型及典型信号举例。答案：输入（I）信号：开关量信号，包括操作面板按钮（如启动、停止）、限位开关（超程保护）、接近开关（刀位检测）、急停按钮等；输出（O）信号：开关量信号，用于控制接触器（主轴启动）、继电器（冷却泵启停）、指示灯（报警指示）、电磁阀（气动/液压装置）等。部分系统支持模拟量输入/输出（如主轴转速模拟量控制），但以开关量为主。4.简述数控机床“回参考点”的操作流程及意义。答案：流程：机床通电后，手动或自动控制坐标轴向参考点方向移动，当坐标轴碰到参考点挡块时，减速至低速继续移动，直至检测到编码器零位信号（或光栅尺基准标记），此时系统记录该位置为机床原点，完成回零。意义：建立机床坐标系，为后续加工提供绝对位置基准；消除开机后坐标轴的位置不确定性，确保加工精度；部分系统通过回零操作初始化伺服驱动参数。5.分析数控机床伺服系统“过载报警”的可能原因及排查方法。答案：可能原因：机械负载过大（如导轨润滑不良、丝杠卡滞）；伺服电机故障（绕组短路、编码器损坏）；伺服驱动器参数设置错误（如电流限制过小）；电网电压波动（导致驱动器过流）；连接线路故障（电缆接触不良、绝缘损坏）。排查方法：检查机械部分运行阻力（手动盘动丝杠，观察是否顺畅）；用万用表检测电机绕组电阻及绝缘；核对驱动器参数（如电流环增益、过载阈值）；测量电网电压是否稳定；检查电缆接头是否牢固，有无破损。四、综合分析题1.某数控车床出现“Z轴无法移动”故障，操作面板无报警显示。试分析可能的电气原因，并列出排查步骤。答案：可能电气原因：（1）Z轴伺服驱动器未上电（断路器跳闸、熔断器熔断）；（2）伺服电机动力线或编码器线断路/短路；（3）数控装置至驱动器的控制信号丢失（如脉冲指令线接触不良）；（4）PLC输出的“轴使能”信号未触发（如使能继电器损坏）；（5）伺服驱动器内部故障（如功率模块损坏）。排查步骤：（1）检查Z轴驱动器电源指示灯，确认是否上电（测量输入电压是否正常）；（2）用万用表检测动力线三相电阻是否平衡，编码器线是否通断；（3）在数控系统诊断界面查看Z轴“使能信号”状态（应为“ON”），若未触发，检查PLC输出点及对应的继电器；（4）用示波器检测数控装置输出的Z轴脉冲/方向信号是否正常；（5）更换同型号驱动器测试，判断是否为驱动器本身故障。2.设计一个简单的PLC梯形图，实现“主轴启动”控制逻辑：要求按下操作面板的“主轴启动”按钮（SB1），主轴电机（M1）启动；若按下“急停”按钮（SB2）或主轴过载（FR1动作），M1立即停止。（需标注输入/输出地址及元件符号）答案：输入地址：SB1（X0）、SB2（X1）、FR1（X2）；输出地址：M1（Y0）。梯形图逻辑：X0的常开触点与（X1的常闭触点、X2的常闭触点）串联，驱动Y0的线圈；Y0的常开触点与X0并联（自锁）。逻辑说明：按下SB1（X0=ON），若急停未触发（X1=ON）且未过载（X2=ON），则Y0=ON，M1启动并自锁；当SB2按下（X1=OFF）或FR1动作（X2=OFF），Y0线圈断电，M1停止。3.某数控铣床采用半闭环伺服系统，加工时发现Y轴定位精度超差（实际位置与指令位置偏差0.05mm），试分析可能的机械与电气原因，并提出改进措施。答案：机械原因：丝杠螺母副间隙过大（反向间隙未补偿）、导轨润滑不足导致摩擦阻力不均、轴承磨损引起传动误差；电气原因：伺服驱动器参数设置不当（如位置环增益过低）、编码器反馈信号干扰（脉冲丢失）、数控系统反向间隙补偿值未正确输入。改进措施：（1）机械方面：检测丝杠反向间隙，调整螺母预紧力或更换磨损部件；清理导轨并添加润滑脂；检查轴承游隙，必要时更换；（2）电气方面：在数控系统中输入实测的反向间隙补偿值；提高伺服驱动器位置环增益（需避免振荡）；检查编码器电缆屏蔽层，重新接地以减少干扰；校准编码器安装，确保信号稳定。4.分析交流伺服电机与步进电机在控制方式上的差异，并说明为何现代数控机床更倾向于使用交流伺服系统。答案：控制方式差异：步进电机通过脉冲信号（方向+脉冲数）控制转角和速度，开环控制（无反馈）；交流伺服电机通过模拟电压（或数字指令）控制转速，结合编码器反馈实现闭环控制（位置、速度、电流三闭环）。现代数控机床倾向于交流伺服的原因：（1）精度更高（闭环反馈可补偿机械误差）；（2）调速范围更宽（可实现低速大扭矩、高速稳定运行）；（3）动态响应快（适应复杂轨迹加工）；（4）抗过载能力强（短时间过载能力可达额定扭矩2-3倍）；（5）无失步现象（反馈确保位置准确），适合高精度、高效率加工需求。5.某数控系统出现“PLC程序丢失”故障，导致机床无法启动。试分析可能原因及修复方法。答案：可能原因：（1）系统电池电量不足（PLC程序存储于带电池的RAM中，电池失效导致数据丢失）；（