数控机床即数控技术试卷

数控技术及数控机床试卷

学生姓名：,班级：,学号：,成绩：

填空题（每题4分，共36分）

1.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诃形状和

的J原始数据及其指令，通过对应的插补运算。按一定日勺关系向各个坐标轴的J驱动控制器分派，从而使得驱动

工作台相对主轴的运动轨迹，以一定的精度规定迫近于所加工打勺零件的外形轮廓尺寸。

2.按加工批量和零件的复杂程度，试在卜图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的合用位置。

3.功率步进电机一般用于一般机床的数控改造，以及对精度规定较低的场所等系统。步进电机的步距角是

指0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Q=。

4.为了保证数控机床总是能在最有利RJ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一般在其调速

范围内。因此，现代数控机床常采用

作为主运动H勺动力源。

5.数控机床口勺最小设定单位是,标制着数控机床精度的辨别率，其值一般为,在编程时，所

有叼编程单位都应转换成与最小设定单位对应的数据。

6.一般把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其和o提高机床的静刚度。

7.数控技术是向技术；计算机数控（CNC）是指；数控机床具

有、、、、等长处。

8.插补器就实现的措施而言，可用或:按其实现的功能来分类，它可分为、、

等类型。

9.刀具半径赔偿是指o

左偏刀具半径赔偿指令和右偏刀具半径赔偿指令分别为一和u

二.简答题（每题6分，共18分）

I.何谓二轴半坐标数控机床？

2.试论述数控机床的进给伺服系统是由哪儿部分构成，它们分别的作用怎样？伺服系统常用H勺驱动元件是什么？

3.简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。

三.计算题(10分)

若加_L第一象限直线OE,起点为0(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。

四.论述题(每题9分，共36分)

1,试推导Y图内的脉冲当量$与步距角。的关系式，假设已知各齿轮齿数和丝杠的导程。由于脉冲当量是规定的，步进电机一

2.试讨论运用光栅的摩尔条纹特点怎样来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？

3.试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。

4.谈谈你对现代数控机床发展趋势的见解和学习体会。

数控技术及数控机床试卷原则答案

填空题（每题4分，共36分）

1.轮廓尺寸，进给脉冲，伺服电机

2.

360360,

a=-----=------------=1.5c0

mzk3x40x2

3.开环，步进电机每步的转角

4.持续无级可调，直流或交流调速主轴电机

5.数控机床能实现的最小位移量，0.0001-0.01mm

6.排屑条件，受力状态

7.以数字量编程实现机械或其他设备自动工作，用计算机通过数字信息来自动控制机床，加工精度高，生产效率高，减轻

工人劳动强度，改善了劳动条件，有助于生产管理，有助于向高级计算机控制和管理方面发展。

8.硬件逻辑电路，执行软件程序，直线插补，二次圆，抛物线等

9.具有这种功能口勺数控装置能使刀具中心自动地从零件实际轮廓上偏寓一种指定的刀具半径值（赔偿量），并使刀具中心在

这一被赔偿的轨■迹上运动，从而把关键加工成图纸上规定的轮廓形状。

二.简答题（每题6分，共18分）

1.二轴半坐标数控机床化构造上有二个坐标，可同步控制两个坐标，而第二个坐标作等间距运动。重要用于二轴以上控制的机

床，其中两个轴互为联动，而另•种轴作周期进给，如在数控铳床上用球头铳刀采用行切法加工三维空间曲面。

2.由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械芍动机构及执行部件四部分构成。它的作用是：接受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，驱动机床向工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和迅速运动。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。

3.采用钢板焊接床身构造可采用最有助于梃高刚度的筋板布置形式，能充足发挥壁板和筋板口勺承裁及抵御变形口勺作用；焊接构

造还无需铸造构造所需的出砂口，有也许将基础件做成完全封闭的I箱形构造：钢板I为弹性模量E比铸铁的弹性模量E大几乎相差

•倍。因此，在构造相似时，E值大H勺材料刚度则高。

三.计算题（1（）分）

1.解：将Xe=7及Yc=4化成二进制数Xe=111B及Ye=lOOB寄存在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，插补轨迹见图3-24所示。

图3-24直线插补实例

累加次数J/a+Jvx溢出JfCf+JvY溢出

1c*x)+m=in0000+100=1000

2in+in=-no11004-100-0001

3110+in--1011000+100-1000

4101+111==1001100+100=0001

5100+in==on1000+100=1000

6Oil+111==01011004-100=0001

7010+in«=0011000+100=1000

8001+111=n0001100+100-0001

计算对的（6分），绘图（4分）

四.论述题（每题9分，共36分）

1.解

脉冲当量8与步距角a的关系式为:（6分）

可通过配算齿轮降速比来满足它们中间的关系（3分）

2.按摩尔务纹特点，可在摩尔条纹移动方向上开设四个窗口Pl、P2、P4和P4,切使得它们两两相距1/4摩尔条纹宽度，可以从

四个观测窗口得到如卜.结论：

1）机床移动部件的位移检测：标尺光栅装在机床移动部件工作台上，赶上读数头装在床身上，当标尺光栅移动一种栅距

时，摩尔条纹也移动一种摩尔条纹宽度。即透过任一窗口的光强度变化一种周期。因此可观测窗口透过时光强变化的

周期数来确定标尺光栅移动了匚种栅距，从而测得机床工作台的位移。（3分）

2）确定移动部件的方向：从Pl、P2、Pj和P4四个窗口可得到在相位上依次超前或滞后1/4周期的近似余弦函数的光强度

变化过程。当标尺光栅沿一种方向移动时，可得到四个光强信号，Pl滞后P2n/2,P2滞后P3兀⑵P3滞后P4n/2,则

摩尔条纹反向移动时四个光强变化为P1超前P2n/2,P2超前P3丸2P3超前P4n/2,我们就可断定标尺光标沿反向移

动。即按四个观测窗口得到光强度变化H勺互相超前或滞后关系夹确定机床移动部件的移动方向,（3分）

3）确定移动的速度：根据摩尔条坡的特点，标尺光栅日勺移动位移与摩尔条纹位移成正比，因此标尺光栅的移动速度与摩

尔条纹H勺移动速度一致，也与观测窗口的光强度变化频率向对应。根据透过观测窗口的光强度变化H勺频率来确定标尺

光栅的移动速度，即得到机床移动部件口勺移动速度。（3分）

3.开环控制方式一般是以步进电机或电液间服马达为驱动元件，输入的数据通过数控系统的运算分派指令脉冲，每一种脉冲送

给环形分派器驱动步进电机或电液伺服马达，使其转动一种角度带动传动机构，从而使被控制对象移动。这种方式对实际传动机

构的动作完毕与否不进行检查，驱动控制指令发出后不反馈会数控系统，这种控制方式轻易掌握，调试以便，维修简朴，但精度

不高。（3分）

在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速度信息及时反馈给伺服系统，伺服系统将指令位置，速度信

息与实际信息进行比较并及时发出赔偿控制指令，假如测量元件装在机械传动链末端部件上，如机床