機床數(shù)控技術(shù)復(fù)習(xí)與考試試題及答案大全(已修改)

　

【正文】 機床數(shù)控技術(shù)期末考試試題一、填空題（每小題 2 分，共20分） 軟件插補和硬件插補的原理相同，其作用都是根據(jù)給定的信息進行計算，在計算的過程中不斷向各坐標(biāo)軸發(fā)出相互協(xié)調(diào)的進給脈沖，使數(shù)控機床按指定的軌跡運動。 數(shù)據(jù)采樣插補的特點是插補運算分兩步進行。第一步進行粗插補，第二步進行精插補。，采用變頻調(diào)速的方法時，基頻以下調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上調(diào)速稱為恒功率調(diào)速?！罢{(diào)制”理論，產(chǎn)生SPWM波形的方法是，以控制正弦波為調(diào)制波，對等腰三角形波為載波的信號進行調(diào)制。 。；后加減速控制是對各運動軸分別進行加減速控制。，它與給定的直線或圓弧之間的最大誤差不超過一個脈沖當(dāng)量。 編程人員以工件圖樣上的某一點為原點建立的坐標(biāo)系，稱為編程坐標(biāo)系，編程坐標(biāo)系的原點稱為編程零點。 伺服系統(tǒng)被看作一個獨立部分，與數(shù)控系統(tǒng)和機床本體并列為數(shù)控機床的三大組成部分。 機床數(shù)控系統(tǒng)中常使用的位置檢測裝置，按運動方式可分為直線型和回轉(zhuǎn)型兩類。二、選擇題（每小題 2 分，共20分） 一般而言，數(shù)據(jù)采樣的插補周期T必須A插補運算時間。A：大于；B：小于；C：等于 數(shù)據(jù)采樣插補又稱為數(shù)字增量插補，適用于數(shù)控機床C驅(qū)動的閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)。A：步進電機； B：直流伺服電機；C：交流或直流伺服電機 雙螺母齒差調(diào)隙式滾珠絲杠，兩齒輪的齒數(shù)分別為Z1=9Z2=100，絲杠導(dǎo)程t=10mm，則相應(yīng)的螺母應(yīng)轉(zhuǎn)過B 個齒即可消除間隙，達到預(yù)緊的目的。A：3；B：4；C：5；D：6 機床數(shù)控系統(tǒng)中的PLC經(jīng)常被用作A 控制。A：邏輯順序；B：智能；C：進給伺服； 目前數(shù)控機床高速主軸電機使用最多的是C 。A：步進電機； B直流伺服電機：C交流伺服電機：D：直線電機 步進電機A通電方式?jīng)]有帶負(fù)載的能力，不能實際應(yīng)用。 A：三相單三拍；B：三相六拍；C：三項雙三拍 數(shù)控機床在加工零件時，刀具相對于工件運動的A 稱為對刀點。A：起點；B：基點；C：原點28 伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)。不僅能控制執(zhí)行件的C ，而且能控制幾個執(zhí)行件按一定運動規(guī)律合成的軌跡。A: 速度；B：速度、位置； C：速度、方向、位置 旋轉(zhuǎn)變壓器是利用電磁感應(yīng)原理的A 式角位移檢測傳感器。A：模擬式；B；數(shù)字式；C：脈沖式 在D 系統(tǒng)中，進給速度的計算方法是采用數(shù)據(jù)采樣方法進行插補加工，進給速度的計算是根據(jù)編程速度F值，將被加工零件輪廓曲線分割為采樣周期的輪廓步長。A：閉環(huán)；B：半閉環(huán)；C：開環(huán)；D：閉環(huán)和半閉環(huán)三、簡答題（每小題5分，共20分） 什么是進給伺服系統(tǒng)的調(diào)速范圍?答：調(diào)速范圍是指最高進給速度與最低進給速度之比。 數(shù)控機床的工作流程包括哪些內(nèi)容？答：工作流程包括：①數(shù)據(jù)加工程序的編制；②輸入；③譯碼；④刀具補償；⑤插補；⑥位置控制和機床加工。 后置處理程序的作用是什么？答：后置處理的目的是生成數(shù)據(jù)加工程序。由于各種機床使用的控制系統(tǒng)不同，所用的數(shù)據(jù)加工程序的指令代碼及格式也有所不同。為解決這個問題，自動編程軟件通常設(shè)置一個后置處理程序，在后置處理前，編程人員應(yīng)根據(jù)具體數(shù)控機床指令代碼及程序的格式，事先編輯好這個文件，這樣才能輸出符合數(shù)控加工格式要求的數(shù)控加工程序。？答：1）選擇并確定進行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容。2）對被加工零件的圖樣進行工藝分析，明確加工內(nèi)容和技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件的加工方案、劃分和安排加工工序。3）設(shè)計數(shù)控加工工序。如工步的劃分，零件的定位，夾具與刀具的選擇，切削用量的確定等。4）選擇對刀點、換刀點的位置，確定加工路線，考慮刀具的補償。5）分配數(shù)控加工中的容差。6）數(shù)控加工工藝技術(shù)零件的定型與歸檔。四、論述題（每小題 10 分，共40分） 答：在一個程序段中，根據(jù)被加工零件的圖樣標(biāo)注尺寸，從編程方便出發(fā)，可以采用絕對值編程、增量值編程或二者混合編程。(1) 由于車削零件的圖紙尺寸和測量尺寸在X方向上都時直徑值，所有在用絕對值編程時，X通常以直徑值表示。用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值編程。同時附上方向符號，正向可省略。(3) 車削加工的毛坯常用棒料或鍛料，加工余量較大，所以數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)功能，可進行多次重復(fù)循環(huán)切削。（4）為了提高刀具耐用度并提高加工光潔度，車刀刀尖常磨成半徑不大的圓弧。在編程時必須對刀具半徑進行補償。對具有刀具半徑自動補償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)，可直接按輪廓尺寸編程。而對于不具備半徑自動補償?shù)墓δ艿木幊?，需要人工求出假想刀尖或刀具中心的運動軌跡，這種計算有時是相當(dāng)繁瑣的。答：在CNC機床中，加工過程的人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)所代替，CNC裝置在硬件和系統(tǒng)軟件的支持下，執(zhí)行輸入的加工程序。具體的工作過程如下：(1)輸入 首先將被加工零件圖上的幾何信息和工藝參數(shù)數(shù)字化，即將刀具與工件的相對運動軌跡，用按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將這些具有零件特征、控制參數(shù)和刀具補償數(shù)據(jù)的程序輸入CNC裝置中。(2)譯碼 經(jīng)過校驗和轉(zhuǎn)換后的代碼，含有零件的輪廓信息（線型、起點和終點坐標(biāo)等）、加工速度（F代碼）和其它的一些輔助信息（），全部存放在CNC裝置的內(nèi)部存儲器中，CNC裝置按一個程序段為單位，根據(jù)一定的語言規(guī)則將其解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式，這一過程稱為譯碼。(3)數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理包括刀具補償、進給方向判斷、進給速度計算和機床輔助功能處理等。處理后的數(shù)據(jù)以最直接、最方便的形式送入到工作寄存器，供插補運算使用。(4)插補運算 插補運算是根據(jù)數(shù)控語言G代碼提供的軌跡類型（直線、順圓或逆圓）及所在的象限等選擇合適的插補運算公式，通過相應(yīng)的插補計算程序，在所提供的已知起點和終點的軌跡上進行“數(shù)據(jù)點的密化”。(5)位置控制 位置控制是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，它可由軟件來實現(xiàn)，也可由硬件來完成。在閉環(huán)系統(tǒng)中，通過位置檢測裝置檢測位移量，同時發(fā)出反饋信號，將實際反饋的位置與經(jīng)計算機插補計算得出的理論位置進行比較，其差值經(jīng)放大后去控制執(zhí)行部件，使其朝著消除偏差的方向運動。(6)I/O處理 I/。(7)顯示 CNC系統(tǒng)的顯示裝置有顯示器、報警器等，主要功能是為操作者提供方便，顯示的內(nèi)容通常有：零件程序、刀具位置、機床狀態(tài)、報警等多種參數(shù)。(8)診斷 數(shù)控系統(tǒng)中的診斷程序都具有聯(lián)機和脫機診斷的功能。，其厚度為10mm，需進行外輪廓的銑削精加工。選擇的立銑刀直徑為φ20。試列表寫出該零件輪廓的精加工程序，并加以注釋。 加工程序程序注釋 O0001程序代號N01 G00 G90 X120 Y60 Z50絕對值輸入，快速進給到X120 Y60 Z50N02 X100 Y40 M13 S500快速進給到X100 Y40切削液開，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500r/minN03 Z11快速向下進給到Z11N04 G01 G41 X70 Y10 H012 F100直線插補到X70 Y10，刀具半徑左補償H012=10mm,進給速度100mm/sN05 Y10直線插補到X70 Y10N06 G02 X40 Y40 R30順圓插補到X40 Y40，半徑為30mmN07 G01 X70直線插補到X70 Y40N08 Y40直線插補到X70 Y40N09 X40直線插補到X40 Y40N10 G03 X70 Y10 R30逆圓插補到X70 Y10, 半徑為30mmN11 G01 X85直線插補到X85 Y10N12 G00 G40 X100 Y40快速進給到X100 Y40，取消刀具半徑補償N13 X120 Y60 Z50快速進給到X120 Y60 Z50N14 M30程序結(jié)束，系統(tǒng)復(fù)位 設(shè)在第一象限插補直線段OA，起點為坐標(biāo)原點O(0,0)，終點為A（6，4）。試用逐點比較法進行插補，要求：①列表填寫插補計算過程；②畫出插補軌跡圖。圖插補軌跡解：刀具沿x、y軸應(yīng)走的總步數(shù)為，插補運算過程 見下表，插補軌跡如下圖。（1分）圖插補軌跡（4分）表：逐點比較插補運算過程（5分）偏差判別進給方向新偏差計算終點判別F0=0+XF1=F0Ye=04= 4N=101=9F1=40+YF2=F1+Xe=4+6=2N=91=8F2=20+XF3=F2Ye=24= 2N=81=7F3=20+YF4=F3+Xe=2+6=4N=71=6F4=40+XF5=F4Ye=44= 0N=61=5F5=0+XF6=F5Ye=04=4N=51=4F6=40+YF7=F8+Xe=4+6=2N=41=3F7=2+XF8=F7Ye=24= 2N=31=2F8=20+YF9=F8+Xe=2+6=4N=21=1F9=40+XF10=F9Ye=44= 0N=11=0機床數(shù)控技術(shù)期末考試試題一、填空題（每小題 2 分，共20分） 所謂插補，就是數(shù)據(jù)密化的過程。在實際加工過程中，常采用小段直線或圓弧來逼近零件的輪廓曲線。 DDA直線插補的物理意義是使動點沿速度矢量的方向前進，這種方法同樣適用于DDA圓弧插補。，額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)速稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，通過調(diào)整電樞電壓實現(xiàn)；額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)速稱為恒功率調(diào)速，通過調(diào)整勵磁電流實現(xiàn)。，其各個脈沖的面積與控制正弦波下面相應(yīng)的面積成比例，等距、等幅而不等寬，中間寬兩邊窄 。，對于數(shù)控裝置發(fā)來的一個進給脈沖經(jīng)驅(qū)動線路放大后驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)過一個步距角，經(jīng)過機械傳動系統(tǒng)帶動工作臺移動一個脈沖當(dāng)量的位移。，它與給定的直線或圓弧之間的最大誤差不超過一個脈沖當(dāng)量。 準(zhǔn)備功能指令分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。模態(tài)代碼表示該代碼一經(jīng)在一個程序段中應(yīng)用，直到出現(xiàn)同組的另一個G代碼時才失效。 數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)通常包括兩種：進給伺服系統(tǒng)和主軸伺服系統(tǒng)。 直線式感應(yīng)同步器由作相對平行移動的定尺和滑尺（動尺）組成。二、選擇題（每小題 2 分，共20分） 插補周期與位置反饋采樣周期C。A：相同；B：不相同；C：可以相同，也可以不相同 在圓弧插補時，一般用切線、內(nèi)接弧線和內(nèi)外均差弦線逼近圓弧，其中C具有較大的輪廓誤差而不宜采用。A：切線； B：、內(nèi)接弧線；C：內(nèi)外均差弦線 雙螺母齒差調(diào)隙式滾珠絲杠，兩齒輪的齒數(shù)分別為Z1=9Z2=100，絲杠導(dǎo)程t=10mm，則相應(yīng)的螺母應(yīng)轉(zhuǎn)過B 個齒即可消除間隙，達到預(yù)緊的目的。A：3；B：4；C：5；D：6 機床數(shù)控系統(tǒng)中的PLC經(jīng)常被用作D 控制。A：邏輯順序；B：智能；C：進給伺服； 脈沖增量插補法適用于以A 為驅(qū)動裝置的開環(huán)伺服系統(tǒng)。A：步進電機； B直流伺服電機：C交流伺服電機：D：直線電機 步進電機B通電方式?jīng)]有帶負(fù)載的能力，不能實際應(yīng)用。 A：三相單三拍；B：三相六拍；C：三項雙三拍 一個零件的輪廓曲線一般是由許多不同的幾何元素組成的，把各幾何元素間的連接點稱為B 。A：起點；B：基點；C：原點 閉環(huán)位置控制系統(tǒng)又稱為位置伺服系統(tǒng)，是基于B 原理工作的。A：正反饋控制；B；負(fù)反饋控制；C：邏輯順序控制 檢測裝置的功能是對C 進行檢測與信號變換，與指令信號進行比較，達到反饋控制的目的。A：輸入變量；B；隨機變量；C：被控變量 進給速度的計數(shù)方法因系統(tǒng)不同有很大差別。在C 系統(tǒng)中，坐標(biāo)軸運動速度是通過控制向步進電機輸出脈沖頻率來實現(xiàn)的。該頻率的計數(shù)方法是根據(jù)編程速度的F值來確定的。A：閉環(huán)B：半閉環(huán)C：開環(huán)D：閉環(huán)和半閉環(huán)三、簡答題（每小題5分，共20分） 固定循環(huán)指令有什么作用？答：數(shù)控加工中，一般一個動作就要編制一條加工程序，但在許多情況下，常需要重復(fù)一組固定的動作。例如，鉆孔時，往往需要快速接近工件、慢速鉆孔、鉆完后快速退回三個固定的動作。又如，車螺紋時，需要切入、車螺紋、刀具徑向（或斜向）推出、再快速返回四個動作。對這些典型的、固定的幾個動作，如能用一個固定循環(huán)指令去執(zhí)行，則程序段數(shù)就會大為減少，而對于多次重復(fù)的固定循環(huán)指令（如車螺紋）再程序段中加入“循環(huán)次數(shù)”指令和每次循環(huán)時刀具的推進量，則程序段數(shù)更為減少。這種固定循環(huán)程序既可使程序編制簡短，方便又能提高編程質(zhì)量。 數(shù)控機床編制程序的一般步驟是什么？答：分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值分析、編寫零件加工程序、制作控制介質(zhì)、程序校驗和試切削。 何謂插補？常用的插補算法有幾種？答：插補就是在已知曲線的種類、起點、終點和進給速度的條件下，在曲線的起點、終點之間進行“數(shù)據(jù)點的密化”，即數(shù)控裝置在輪廓的起點和終點之間計算出若干個中間點的坐標(biāo)值。目前，常用的插補算法有脈沖增量插補和數(shù)據(jù)采樣插補。 進給伺服系統(tǒng)的作用是什么？進給伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求有哪些?答：進給伺服系統(tǒng)的作用：進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)主要的子系統(tǒng)。它忠實地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)來的運動命令，精確控制執(zhí)行部件的運動方向，進給速度與位移量。進給伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求：調(diào)速范圍要寬且要有良好的穩(wěn)定性(在調(diào)速范圍內(nèi))；位移精度高；穩(wěn)定性好；動態(tài)響應(yīng)快；還要求反向死區(qū)小，能頻繁啟、停和正反運動。四、論述題（每小題 10 分，共40分）答：目前CNC系統(tǒng)的軟件一般采用兩種典型的結(jié)構(gòu)：一是前后臺型結(jié)構(gòu)；二是中斷型結(jié)構(gòu)； (1)前后臺型軟件結(jié)構(gòu) 前后臺型軟件結(jié)構(gòu)將CNC系統(tǒng)整個控制軟件分為前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個實時中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)插補、位置控制及機床開關(guān)邏輯控制等實時功能；后臺程序又稱背景程序，是一個循環(huán)運行程序，實現(xiàn)數(shù)控加工程序的輸入和預(yù)處理（即譯碼、刀補計算和速度計算等數(shù)據(jù)處理）以及管理的各項任務(wù)。前臺程序和后臺程序相互配合完成整個控制任務(wù)。工作過程大致是，系統(tǒng)啟動后，經(jīng)過系統(tǒng)初始化，進入背景程序循環(huán)中。在背景程序的循環(huán)過程中，實時中斷程序不斷插入完成各項實時控制任務(wù)。 (2)多重中斷型軟件結(jié)構(gòu) 多重中斷型軟件結(jié)構(gòu)沒有前后臺之分，除了初始化程序外，把控制程序安排成不同級別的中斷服務(wù)程序，整個軟件是一個大的多重中斷系統(tǒng)。系統(tǒng)的管理功能主要通過各級中斷服務(wù)程序之間的通信來實現(xiàn)。答：數(shù)控機床作為一種高速、高效和高精度的自動化加工設(shè)備，由于其控制系統(tǒng)功能強大，使機床的性能得到大大提高。部分機械結(jié)構(gòu)日趨簡化，新的結(jié)構(gòu)、功能部件不斷涌現(xiàn)，使得其機械結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的機床相比，有了明顯的改進和變化，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、自動化程度高數(shù)控機床需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，自動完成對進給速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具運動軌跡以及其他機床輔助功能(如自動換刀、自動冷卻等)的控制。（2）高的靜、動剛度及良好的抗振性能（3）采用高效、高精度無間隙傳動裝置數(shù)控機床進行的是高速、高精度加工，在簡化機械結(jié)構(gòu)的同時，對于機械傳動裝置和元件也提出了更高的要求（4）具有適應(yīng)無人化、柔性化加工的功能部件“工藝復(fù)合化”和“功能集成化”是無人化、柔性化加工的基本要求，也是數(shù)控機床最顯著的特點和當(dāng)前的發(fā)展方向?！肮δ芗苫笔钱?dāng)前數(shù)控機床的另一重要