数控维修理论试题及答案

数控维修理论试题及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.数控机床的伺服系统通常由________、________和________三部分组成。2.数控系统中，用于控制机床主轴转速的指令是________代码，用于控制进给速度的指令是________代码。3.步进电动机的步距角是指________。步距角的大小与________和________有关。4.在数控机床故障诊断中，“听”诊法主要是通过辨别机床运行时的________、________和________等异常声响来初步判断故障部位。5.光栅尺是一种________检测装置，其输出信号通常为两路相位相差________度的正弦或方波信号，目的是为了辨别移动方向。6.数控机床的PLC（可编程逻辑控制器）主要处理机床的________控制信号，如刀库选刀、冷却液启停、液压卡盘夹紧等。7.当数控系统出现“超程报警”时，通常需要按下________按钮解除报警，并沿________方向手动移动坐标轴，使其退出极限位置。8.滚珠丝杠副的预紧力主要是为了消除________，提高传动________和________。9.数控系统的“回参考点”操作，其目的是建立机床各坐标轴的________。二、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列数控系统中，属于国产数控系统的是（）。A.FANUCB.SIEMENSC.MITSUBISHID.华中数控2.数控机床加工精度下降，但系统无报警，首先应检查（）。A.数控系统参数B.伺服驱动器C.机械传动部件，如丝杠、导轨D.位置检测装置3.在半闭环控制的数控机床上，位置检测元件通常安装在（）。A.工作台上B.丝杠端部C.伺服电机轴端D.导轨上4.步进电机驱动器上的“细分”功能，其主要作用是（）。A.提高电机的输出扭矩B.降低电机的工作频率C.提高步距分辨率，使运行更平稳D.改变电机的旋转方向5.数控机床在执行加工程序时，主轴不转，但程序运行正常。最不可能的原因是（）。A.主轴使能信号未接通B.主轴驱动器故障C.主轴转速指令S代码错误D.进给轴伺服电机故障6.关于数控系统的“急停”功能，以下描述正确的是（）。A.按下急停按钮，仅切断主轴电源B.急停后，必须重新启动计算机C.急停按钮通常串联在系统的强电控制回路中D.急停复位后，机床可立即恢复加工7.数控车床的刀架换刀时不到位或过冲，故障原因通常不包括（）。A.刀架内部机械卡死B.刀架控制信号线接触不良C.主轴编码器故障D.刀架发信盘位置偏移或损坏8.在FANUC系统中，用于设定工件坐标系原点的指令是（）。A.G50B.G54C.G92D.G909.数控机床的直线导轨副，若润滑不良，最可能导致（）。A.加工尺寸不稳定B.导轨爬行或振动C.伺服电机过载报警D.以上所有情况均可能10.一台数控铣床的X轴在移动时产生异常振动与噪声，且随着移动速度提高而加剧。首先应怀疑（）。A.X轴伺服电机轴承损坏B.X轴滚珠丝杠支撑轴承损坏C.X轴导轨润滑不良D.X轴伺服驱动器参数设置不当11.数控系统的电池电压过低，可能导致（）。A.系统无法开机B.加工过程中突然断电C.系统参数和加工程序丢失D.伺服电机过载12.增量式光电编码器在数控机床中主要用做（）。A.绝对位置检测B.速度检测和相对位置检测C.温度检测D.压力检测13.数控机床的冷却系统压力不足，可能的原因是（）。A.冷却液箱液位过低B.冷却泵电机转向错误或损坏C.管路过滤器堵塞D.以上所有原因14.数控机床的电磁干扰可能导致（）。A.系统无故重启或死机B.位置检测信号异常，产生位置偏差C.屏幕显示乱码D.以上所有现象15.对于长期不使用的数控机床，最重要的维护工作是（）。A.每周通电一次，运行一段时间B.将电池取出，防止漏液C.用塑料布完全遮盖密封D.对导轨丝杠涂抹普通黄油防锈三、判断题（每题1分，共10分）1.（）全闭环数控系统的控制精度一定高于半闭环系统。2.（）数控机床的参考点与机床原点是同一个点。3.（）更换数控系统的伺服电机时，必须对电机进行磁极位置辨识（编码器初始化）。4.（）数控机床的日常维护主要包括清洁、润滑和防锈，不需要检查电气连接。5.（）伺服驱动器的“增益”参数调得越高，系统的响应速度越快，但过高容易引起振动。6.（）数控机床的液压系统油温过高，只会影响液压元件的寿命，不会影响加工精度。7.（）RS232接口是数控机床与外部计算机进行数据通讯的唯一标准接口。8.（）当数控机床出现“驱动器准备未就绪”报警时，一定是伺服驱动器硬件损坏。9.（）主轴准停功能（如M19指令）主要用于镗孔加工时的退刀以及自动换刀系统。10.（）数控系统的“空运行”功能主要用于验证程序路径，此时机床各轴以设定的空运行速度移动，但主轴不转。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述数控机床进给伺服系统出现“跟随误差过大”报警的可能原因及排查思路。2.数控机床的刀库换刀动作混乱（如抓错刀）可能由哪些因素引起？3.简述滚珠丝杠副定期维护的主要内容和注意事项。4.数控机床的接地系统分为哪几类？良好的接地对于数控机床稳定运行有何重要意义？五、综合分析与计算题（每题10分，共20分）1.某数控车床采用半闭环控制，X轴使用步距角为1.8°的步进电机驱动，电机与滚珠丝杠通过联轴器直连。丝杠导程为6mm。现系统发出1000个脉冲指令，试计算：（1）步进电机转过的角度（度）。（2）理论上工作台的移动距离（mm）。（3）若将该步进电机驱动器的细分数设置为4，计算此时系统一个脉冲对应工作台的移动量（脉冲当量，单位：mm/脉冲）。2.一台数控铣床在加工过程中，Y轴尺寸出现系统性偏差，即每次加工的实际尺寸都比程序设定值大0.05mm。操作人员检查了加工程序无误，刀具补偿也正确。请根据故障现象，分析可能导致此问题的机械和电气方面的原因（至少各列出两点），并提出相应的解决措施。答案与解析一、填空题1.伺服驱动器、伺服电机、检测反馈装置。解析：伺服系统是实现精确位置与速度控制的执行机构，这三部分是核心构成。2.S、F。解析：S代码指定主轴转速（r/min），F代码指定进给速度（mm/min或mm/r）。3.每接收一个脉冲信号，电机转子转过的角度、转子齿数、通电相数。解析：步距角α=4.振动声、摩擦声、冲击声。解析：通过听觉判断轴承、齿轮、导轨副等部件的异常。5.高精度位移（或直线位移）、90。解析：光栅尺通过莫尔条纹计数进行位移测量，两路相位差90°的信号用于辨向和细分。6.开关量（或顺序逻辑）。解析：PLC（PMC）负责机床侧辅助功能的逻辑控制，处理的是I/O信号。7.超程释放、相反。解析：超程后需手动解除报警，并沿与超程相反方向移动，避免损坏硬件。8.轴向间隙、刚度、定位精度。解析：预紧可消除反向间隙，提高传动刚度和重复定位精度。9.测量基准点（或坐标原点）。解析：回参考点是确定机床坐标系原点的必要操作，是后续所有坐标运动的基准。二、单项选择题1.D。解析：华中数控是中国主要的数控系统供应商之一。2.C。解析：无报警的精度问题，机械磨损（如丝杠间隙、导轨磨损）是首要怀疑对象。3.C。解析：半闭环系统检测元件安装在电机轴端，间接测量工作台位置，无法补偿丝杠等机械误差。4.C。解析：细分是通过改变驱动器电流波形，将一个步距角分成若干小步，主要目的是提高运行平稳性和分辨率。5.D。解析：进给轴电机故障不影响主轴旋转。A、B、C均直接导致主轴不转。6.C。解析：急停按钮直接切断伺服、主轴等主要动力电源，属于硬件安全回路。复位后需重新回参考点等操作。7.C。解析：主轴编码器用于螺纹切削或主轴定向，与刀架换刀定位无直接关系。A、B、D均为刀架常见故障源。8.B。解析：G54~G59为设定工件坐标系偏置（原点）的指令。G50（车床）或G92（铣床）是编程中设定坐标系，但G54系列更常用且稳定。9.D。解析：导轨润滑不良导致摩擦力增大且不稳定，会引起爬行（尺寸不稳）、振动（噪声）、电机负载增大（可能过载）。10.B。解析：高速移动时振动噪声加剧，典型特征为丝杠支撑轴承损坏。电机轴承损坏通常在任何速度下都有异响。11.C。解析：系统电池用于在断电时保持CMOS存储器（存储参数、程序）供电，电压低会导致数据丢失。12.B。解析：增量式编码器输出脉冲序列，通过计数脉冲得到相对位移和速度，断电后位置信息丢失。13.D。解析：冷却系统压力不足是一个综合现象，可能由液源、动力源、管路堵塞等多方面造成。14.D。解析：电磁干扰对数控系统的数字电路、模拟信号、通讯线路均可造成影响，表现形式多样。15.A。解析：定期通电可使电器元件驱潮，给电池充电，防止润滑油凝固，是防止长期停机故障的最佳方法。三、判断题1.×。解析：理论上全闭环精度更高，但系统稳定性受机械结构影响大，若机械环节刚性差、间隙大，反而容易产生振荡，控制性能可能不如半闭环。2.×。解析：机床原点是机床制造商设定的固定机械点，而参考点是机床开机后通过寻找的固定位置点（如行程开关或编码器零脉冲点），两者通常不重合。3.√。解析：交流伺服电机（尤其是带绝对编码器的）更换后，必须进行编码器零位调整或参数初始化，否则会导致位置控制混乱。4.×。解析：电气连接（如端子松动、电缆破损）的检查是日常和定期维护的重要内容，关乎安全与稳定性。5.√。解析：增益参数影响系统响应速度和刚度。提高增益可加快响应、减小跟随误差，但超过临界值会引起系统振荡。6.×。解析：油温过高会导致液压油粘度下降，系统压力不稳，进而影响液压卡盘、刀架等执行机构的夹紧力，直接影响加工精度和安全。7.×。解析：RS232是传统常用接口，现代数控机床还普遍使用以太网（TCP/IP）、USB、存储卡等多种通讯方式。8.×。解析：该报警可能由驱动器硬件故障、电源异常、使能信号线路问题、或驱动器参数设置错误等多种原因引起。9.√。解析：主轴准停（定向）使主轴停止在固定圆周位置，是自动换刀和精镗退刀的必要功能。10.√。解析：空运行时机床按程序轨迹快速移动（忽略F指令），用于检查程序路径是否正确，防止碰撞。四、简答题1.可能原因及排查思路：原因：①进给速度设定过高；②伺服驱动器增益参数设置过低；③机械负载过重（如导轨锈蚀、丝杠预紧过紧、导轨镶条过紧）；④伺服电机或驱动器故障；⑤检测反馈信号异常（编码器故障或连接不良）。排查思路：首先降低进给速度（F值）试运行。若故障依旧，检查机械传动部分是否顺畅，手动转动丝杠感受阻力。然后进入伺服参数界面，适当提高位置环增益或速度环增益（需谨慎）。检查电机与驱动器连接电缆、反馈电缆。最后利用驱动器诊断功能或更换法判断电机/驱动器是否损坏。2.刀库换刀混乱因素：电气方面：①刀位检测元件（如霍尔开关、接近开关）故障或信号干扰，导致计数错误；②PLC换刀控制程序出错或数据寄存器紊乱；③换刀原点信号（或基准点信号）丢失或偏移。机械方面：①刀库传动机构（如链条、蜗轮蜗杆）磨损、打滑，造成定位不准；②刀套或刀爪磨损、松动；③刀库原点位置因机械振动发生偏移。参数方面：刀库容量、换刀点等参数被意外修改。3.滚珠丝杠副定期维护内容与注意事项：主要内容：①清洁：清除丝杠表面的切屑、油污等杂质，防止磨损。②润滑：定期加注指定的润滑脂或润滑油，确保润滑充分均匀。③检查：检查丝杠有无磨损、压痕、锈蚀；检查螺母有无松动、异响；检查支撑轴承的运转情况。④防护：检查并确保丝杠防护罩完好，密封有效，防止异物进入。注意事项：①使用专用工具和指定牌号的润滑剂。②润滑时需使丝杠全程运行，确保润滑均匀。③严禁用硬物敲击丝杠或螺母。④拆卸和安装时需使用专用套筒，避免滚珠脱落。⑤预紧力调整需由专业人员进行。4.接地系统分类与意义：分类：①保护接地（安全接地）：将机床外壳、电器柜体等与大地连接，防止漏电触电。②工作接地（系统接地）：为数控系统、伺服驱动器、PLC等提供稳定的零电位参考点。③屏蔽接地：将信号电缆的屏蔽层、变压器屏蔽罩等接地，用于抑制电磁干扰。重要意义：①保障人身安全：防止因绝缘损坏导致的触电事故。②保证系统稳定：良好的工作接地为弱电电路提供稳定基准，减少信号波动和误动作。③抑制电磁干扰：有效的屏蔽接地能将外部干扰和内部干扰导入大地，提高系统的抗干扰能力和可靠性，减少无故报警、程序错误、加工精度下降等问题。五、综合分析与计算题1.计算：（1）步进电机转过的角度：1000（2）工作台移动距离：电机转数=。移动距离=5（3）细分数为4后，等效脉冲当量计算：细分后，驱动器接收4×1000=4000个内部脉冲才能使电机转完原来的1000个脉冲所对应的角度（即脉或理解为：细分后，电机步距角等效为/4=。电机每转脉冲数=/2.故障分析与解决措施：机械方面原因：①反向间隙过大：Y轴丝杠传动副存在间隙，在反向运动时丢失脉冲。措施：检查并调整丝杠螺母副的预紧力，或在数控系统中测量并补偿反向间隙参数。②导轨磨损或润滑不