数控机床电气控制试题库及答案

数控机床电气控制试题库及答案一、选择题1.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.机床本体答案：C解析：伺服系统的作用是把数控装置发出的脉冲信号转换成机床移动部件的运动，使机床工作台按规定轨迹移动或精确定位。控制介质是存储数控程序的载体；数控装置是数控机床的核心，负责对输入的加工程序进行处理；机床本体是数控机床的机械部分。2.下列哪种指令不属于数控机床的准备功能（）A.G00B.M03C.G01D.G90答案：B解析：准备功能（G功能）是使数控机床做好某种操作准备的指令。G00是快速定位指令，G01是直线插补指令，G90是绝对坐标编程指令，都属于准备功能。而M03是主轴正转指令，属于辅助功能（M功能）。3.数控机床的进给运动是指（）A.刀具的旋转运动B.工件的旋转运动C.刀具相对工件的直线运动D.机床的快速移动答案：C解析：数控机床的进给运动是指刀具相对工件的直线运动，实现对工件的切削加工。刀具的旋转运动一般是主运动；工件的旋转运动在车削等加工中是主运动；机床的快速移动通常是为了快速接近或远离工件，不是进给运动。4.数控系统中，（）指令在加工过程中是模态的。A.G27、G28B.G01、FC.M02D.M03答案：B解析：模态指令是指一经在一个程序段中指定，便保持有效到以后的程序段中出现同组的另一代码才失效的指令。G01是直线插补指令，F是进给速度指令，它们在加工过程中是模态的。G27、G28是返回参考点检查和返回参考点指令，是非模态指令；M02是程序结束指令，是非模态指令；M03虽然也是模态指令，但不如B选项全面。5.开环控制系统的数控机床，其定位精度主要取决于（）A.伺服驱动元件B.机床传动机构的精度C.检测元件的精度D.计算机的运算精度答案：B解析：开环控制系统没有位置检测装置，其定位精度主要取决于机床传动机构的精度，如丝杠螺母副、齿轮传动副等的制造和装配精度。伺服驱动元件主要影响系统的动态性能；开环系统没有检测元件；计算机的运算精度对系统的控制精度有一定影响，但不是主要因素。6.数控机床的核心是（）A.伺服系统B.数控装置C.反馈装置D.传动装置答案：B解析：数控装置是数控机床的核心，它接受输入装置送来的程序和数据，经过译码、运算和逻辑处理后，向伺服系统发出指令，控制机床的运动。伺服系统是执行部件，负责实现机床的运动；反馈装置用于闭环或半闭环控制系统，检测机床的运动状态并反馈给数控装置；传动装置是将动力传递给机床运动部件的机构。7.下列G指令中（）是模态指令。A.G00B.G04C.G27D.G28答案：A解析：G00是快速定位指令，属于模态指令，一旦指定，在后续程序段中持续有效，直到被同组的其他G指令取代。G04是暂停指令，是非模态指令；G27、G28是返回参考点检查和返回参考点指令，是非模态指令。8.数控机床的联动轴数是指（）A.机床可控制的轴数B.同时控制的轴数C.运动的轴数D.加工时的轴数答案：B解析：数控机床的联动轴数是指同时控制的轴数，即机床在加工过程中能够同时协调运动的轴的数量。机床可控制的轴数不一定都能同时联动；运动的轴数概念不准确；加工时的轴数表述不严谨。9.数控编程时，应首先设定（）A.机床原点B.固定参考点C.工件坐标系D.刀具坐标系答案：C解析：数控编程时，首先要设定工件坐标系，以便确定工件在机床中的位置和尺寸，使编程人员可以按照工件的实际尺寸进行编程。机床原点是机床的固定点；固定参考点是机床上的一个固定位置，用于机床的回零操作；刀具坐标系是在刀具补偿等操作中使用的坐标系。10.数控机床的进给伺服系统中，常用的执行元件有（）A.步进电机B.直流伺服电机C.交流伺服电机D.以上都是答案：D解析：在数控机床的进给伺服系统中，常用的执行元件有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。步进电机结构简单、成本低，常用于开环控制系统；直流伺服电机调速性能好，曾广泛应用于数控机床；交流伺服电机具有调速范围宽、动态性能好等优点，目前在数控机床中应用越来越广泛。二、判断题1.数控机床的脉冲当量越小，其加工精度越高。（）答案：正确解析：脉冲当量是指数控装置每发出一个脉冲信号，机床运动部件的位移量。脉冲当量越小，意味着机床能够实现的最小位移量越小，从而可以更精确地控制机床的运动，提高加工精度。2.数控系统的准备功能（G功能）是用于控制机床辅助动作的指令。（）答案：错误解析：数控系统的准备功能（G功能）是使数控机床做好某种操作准备的指令，主要用于控制机床的运动方式，如定位、插补等。而用于控制机床辅助动作的指令是辅助功能（M功能）。3.开环控制系统没有反馈装置，所以精度较低，但结构简单、成本低。（）答案：正确解析：开环控制系统不具备反馈装置，无法对机床的实际运动状态进行检测和修正，因此定位精度和加工精度相对较低。但由于其结构简单，不需要复杂的检测和反馈环节，所以成本较低，常用于一些对精度要求不高的场合。4.数控机床的联动轴数越多，其加工能力越强。（）答案：正确解析：数控机床的联动轴数越多，意味着机床在加工过程中能够同时协调运动的轴的数量越多，可以实现更复杂的曲面加工和空间轮廓加工，从而提高机床的加工能力和加工精度。5.刀具补偿功能包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。（）答案：正确解析：刀具补偿功能是数控编程中的重要功能，主要包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。刀具长度补偿用于补偿刀具长度的差异，使刀具在不同长度情况下能够准确地加工到指定位置；刀具半径补偿用于补偿刀具半径的影响，使编程人员可以按照工件的轮廓尺寸进行编程，而不必考虑刀具的实际半径。6.数控编程中，绝对坐标编程和相对坐标编程不能在同一程序中混合使用。（）答案：错误解析：在数控编程中，绝对坐标编程和相对坐标编程可以在同一程序中混合使用。根据加工的需要，编程人员可以灵活选择使用绝对坐标或相对坐标进行编程，以简化编程过程。7.机床参考点是机床上的一个固定位置，其位置由机床制造厂家确定。（）答案：正确解析：机床参考点是机床上的一个固定位置，它是机床坐标系的一个重要基准点，其位置由机床制造厂家在机床设计和制造时确定。机床在开机后通常需要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。8.数控机床的进给速度可以通过F指令直接设定，与机床的主轴转速无关。（）答案：错误解析：数控机床的进给速度可以通过F指令直接设定，但在一些加工场合，进给速度与主轴转速是相关的。例如，在铣削加工中，为了保证加工表面质量和刀具寿命，需要根据主轴转速合理选择进给速度，通常采用每转进给量或每分钟进给量的方式进行编程。9.数控系统的辅助功能（M功能）主要用于控制机床的主轴启停、冷却液开关等辅助动作。（）答案：正确解析：数控系统的辅助功能（M功能）主要用于控制机床的辅助动作，如主轴的正转、反转、停止，冷却液的开启和关闭，刀具的更换等。这些功能与机床的加工操作密切相关，能够提高机床的自动化程度和加工效率。10.闭环控制系统比开环控制系统的精度高，但系统的稳定性较差。（）答案：正确解析：闭环控制系统通过反馈装置对机床的实际运动状态进行检测，并将检测结果反馈给数控装置，与给定值进行比较，从而进行误差修正，因此精度较高。但由于反馈环节的存在，系统的稳定性会受到一定影响，可能会出现振荡等不稳定现象。三、简答题1.简述数控机床的组成及各部分的作用。答：数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体和检测装置等部分组成。-控制介质：是存储数控程序的载体，如纸带、磁盘、U盘等，它将数控程序输入到数控装置中。-数控装置：是数控机床的核心，它接受控制介质输入的程序和数据，经过译码、运算和逻辑处理后，向伺服系统发出指令，控制机床的运动。-伺服系统：是数控机床的执行部件，它将数控装置发出的脉冲信号转换成机床移动部件的运动，使机床工作台按规定轨迹移动或精确定位。-机床本体：是数控机床的机械部分，包括床身、立柱、工作台、主轴箱、进给传动机构等，是实现切削加工的基础。-检测装置：用于闭环或半闭环控制系统，检测机床的运动状态，如位移、速度等，并将检测结果反馈给数控装置，以便进行误差修正，提高机床的加工精度。2.什么是数控编程？数控编程的步骤有哪些？答：数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它是数控机床加工的重要环节，编程的质量直接影响到零件的加工精度和生产效率。数控编程的步骤如下：-分析零件图纸：确定零件的加工工艺和加工要求，如加工表面、尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等。-确定加工工艺：选择合适的加工方法、刀具、夹具和切削用量，确定加工顺序和走刀路线。-数值计算：根据零件的几何形状和加工工艺，计算刀具的运动轨迹和各节点的坐标值。-编写程序单：根据计算结果和数控系统的编程规则，编写数控加工程序单。-程序校验和首件试切：将编写好的程序输入到数控装置中，进行程序校验和模拟加工，检查程序的正确性。然后进行首件试切，根据试切结果调整程序和切削用量，直到零件符合加工要求。3.简述G功能和M功能的含义及作用。答：-G功能：即准备功能，是使数控机床做好某种操作准备的指令，用地址符G和后面的两位数字表示。G功能的作用主要是控制机床的运动方式，如定位、插补、刀具补偿等。例如，G00表示快速定位，G01表示直线插补，G02、G03表示圆弧插补等。-M功能：即辅助功能，是用于控制机床辅助动作的指令，用地址符M和后面的两位数字表示。M功能的作用主要是控制机床的辅助设备，如主轴的启停、冷却液的开关、刀具的更换等。例如，M03表示主轴正转，M05表示主轴停止，M08表示冷却液开启，M09表示冷却液关闭，M06表示换刀等。4.什么是刀具半径补偿？刀具半径补偿的作用是什么？答：刀具半径补偿是指数控系统在加工过程中，根据刀具的半径值，自动对刀具的运动轨迹进行偏移，使刀具中心轨迹与工件轮廓之间保持一个刀具半径的距离。刀具半径补偿的作用主要有以下几点：-简化编程：编程人员可以按照工件的实际轮廓尺寸进行编程，而不必考虑刀具的实际半径，从而简化了编程过程。-提高加工精度：通过刀具半径补偿，可以消除刀具磨损、刀具安装误差等因素对加工精度的影响，提高零件的加工精度。-方便刀具更换：当刀具磨损或更换刀具时，只需修改刀具半径补偿值，而不必重新编写程序，提高了生产效率。5.简述开环、闭环和半闭环控制系统的特点。答：-开环控制系统：-特点：没有反馈装置，数控装置发出的指令信号是单向的，不检测机床的实际运动状态。-优点：结构简单、成本低、调试方便。-缺点：定位精度较低，抗干扰能力差，适用于对精度要求不高的场合。-闭环控制系统：-特点：有反馈装置，将机床的实际运动状态检测出来并反馈给数控装置，与给定值进行比较，根据误差进行修正。-优点：定位精度高，能够适应各种复杂的加工要求。-缺点：系统结构复杂、成本高、调试难度大，稳定性较差。-半闭环控制系统：-特点：反馈装置安装在伺服电机的轴端或丝杠的端部，只检测伺服电机的转角或丝杠的转角，间接测量机床工作台的位移。-优点：结构相对简单、成本较低、调试方便，精度比开环控制系统高。-缺点：由于没有直接检测机床工作台的位移，存在一定的传动误差，精度不如闭环控制系统。四、编程题1.编写一个简单的数控车削程序，加工一个外径为50mm、长度为100mm的圆柱外圆。假设工件坐标系原点位于工件右端面的中心，刀具起点坐标为X100、Z5，采用绝对坐标编程，进给速度为0.2mm/r，主轴转速为600r/min。```plaintextO0001;N10M03S600;//主轴正转，转速600r/minN20T0101;//选择1号刀具，调用1号刀具补偿N30G00X100Z5;//刀具快速移动到起点位置N40G00X52Z2;//快速接近工件N50G01X50Z0F0.2;//直线插补到工件右端面N60G01Z-100F0.2;//直线插补加工圆柱外圆N70G00X100Z5;//刀具快速退回起点位置N80M05;//主轴停止N90M30;//程序结束并返回程序开头```2.编写一个数控铣削程序，加工一个边长为80mm的正方形轮廓。假设工件坐标系原点位于正方形的中心，刀具起点坐标为X0、Y-50，采用顺铣方式，进给速度为100mm/min，主轴转速为800r/min。```plaintextO0002;N10M03S800;//主轴正转，转速800r/minN20T0101;//选择1号刀具，调用1号刀具补偿N30G00X0Y-50;//刀具快速移动到起点位置N40G00Z5;//快速下刀到安全高度N50G01Z-5F50;//直线插补下刀到切削深度N60G01X40Y-40F100;//直线插补到正方形右上角N70G01X40Y40;//直线插补到正方形左上角N80G01X-40Y40;//直线插补到正方形左下角N90G01X-40Y-40;//直线插补到正方形右下角N100G01X40Y-40;//回到正方形右上角N110G00Z5;//快速抬刀到安全高度N120G00X0Y-50;//刀具快速退回起点位置N130M05;//主轴停止N140M30;//程序结束并返回程序开头```五、综合题1.某数控机床在加工过程中出现定位精度超差的问题，试分析可能的原因及解决方法。答：可能的原因及解决方法如下：-机械方面：-原因：丝杠螺母副磨损、间隙过大，导致传动精度下降。-解决方法：调整丝杠螺母副的间隙，如采用双螺母预紧的方法；如果磨损严重，需要更换丝杠螺母副。-原因：导轨磨损、润滑不良，影响机床的运动精度。-解决方法：对导轨进行修复和研磨，保证导轨的直线度和表面质量；加强导轨的润滑，定期更换润滑油。-原因：联轴器松动或损坏，导致传动不稳定。-解决方法：检查联轴器的连接情况，拧紧松动的螺栓；如果联轴器损坏，及时更换。-电气方面：-原因：伺服系统参数设置不当，如增益、积分时间等，影响系统的动态性能和定位精度。-解决方法：重新调整伺服系统的参数，根据机床的实际情况进行优化。-原因：编码器故障，反馈信号不准确，导致系统无法正确控制机床的运动。-解决方法：检查编码器的连接情况，确保信号传输正常；如果编码器损坏，更换编码器。-原因：数控装置故障，如主板、电源等出现问题，影响系统的正常运行。-解决方法：对数控装置进行检查和维修，必要时更换故障部件。-其他方面：-原因：环境温度变化较大，导致机床热变形，影响加工精度。-解决方法：改善机床的工作环境，控制环境温度的变化；采用热补偿技术，减少热变形的影响。-原因：工件装夹不牢固，在加工过程中发生位移，导致定位精度超差。-解决方法：重新装夹工件，确保工件装夹牢固；选择合适的夹具和装