数控技术复习题含答案版.docx

1、1) 速度增益 : 速度环中进行速度调节的参数，其等于速度比上速度误差。 2) 预紧 : 在配置轴承时，通过一定的调整方法使轴承获得一定的内部载荷，以负游隙状态使用，这种使用方法称为预紧 。 3) 伺服系统 : 伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。 4) 自动换刀装置 : 能自动更换加工中所用工具的装置 5) FMS: 柔性制造系统简称 FMS(Flexible Manufacture System)，是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。 6) CAPP: 指借助于 计算机 软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行 数值 计

2、算、逻辑判断和推理等的功能来制定 零件 机械加工工艺过程。 7) 中断型结构 : 除了初始化程序之外，整个系统软件的各种功能模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，整个软件就是一个大的中断系统。 8) 相对坐标编程 : 刀具运动的位置坐标是指刀具从当前位置到下一个位置的增量，在程序中用 G91 指定。 9) 刀位点 : 指刀具的定位 基准点 10) 自动编程 : 相对与手动编程而言的 。它是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。 11) 手动编程 :指编制零件加工的各个步骤均由人工完成，称为“手工程序编制” 12) 宏程序 ： 由用户编写的专用程序，它类似于子程序，可用规定的指令作为代号，以便

3、调用。 13) LSI:大规模集成电路 14) 点位控制系统： 指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格 控制的系统 15) CIMS： 计算机集成制造系统 16) 机床坐标系： 以机床原点 O 为坐标系原点建立的由 Z 轴和 X 轴组成的直角坐标系 XOZ。机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。 17) 脉冲当量： 对于每一 脉冲信号 的 机床 运动部件的 位移 量称为脉冲当量 18) 插补： 根据给定的进给速度和轮廓线性，在轮廓上已知点之间确定一些中间点。 19) 并行处理： 软件 系统

4、中 在同一时刻或同一时间段内 能同时执行两个或更多个处理机的一种计算 方法 。 20) 数字式测量： 是将 被测量 以数字的形式来表示， 测量信号 一般为 电脉冲 ，可以将它直接送到 数控装置 进行比较处理和显示。 21) 重复精度 ： 一般指 电子测量仪器 ，在重复测量某一点的值时，各次测量结果所显示的测量值与实际值的偏差 22) 机床结构静刚度 ： 机床在 切削力和其他作用力 下抵抗变形的能力 23) CNC： CNC 系统是一种位置（轨迹）控制系统，其本质上是以多执行部件 (各运动轴 )的位移量为控制对象并使其协调运动的自动控制系统，是一种配有专用操作系统的计算机控制系统。 24) 闭环

5、控制系统： 由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。 25) 机床原点： 指 机床坐标系 的原点 ,是机床上的一个固定点 .它不仅是在机床上建立工件坐标系的基准点 ,而且还是机床调试和加工时的基 准点 . 26) 步进电机矩频特性： 当电机带 有 一定的负载运行时，运行频率与负载转矩大小有关，两者的关系称为运行矩频特性 27) 刀具半径补偿： 根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。 1) 简述辅助功能 M00 与 M01 的区别。 M00 为程序无条件暂停指令 ;M01 程序选择 性暂停指令 2

6、) 什么是数控加工程序中的程序嵌套。 子程序可以被主程序所调用。被调用的子程序还可以调用其它子程序。 3) 简述运行一个数控加工程序的过程。 运行 -主轴转动 -回参 -x、 z、 y 轴按程序加工零件（如果是车床就不用写 Y） -退刀回参 -主轴停止 -程序结束 4) 工件坐标系选择原则？ (1)工件坐标系原点选择时应尽量与零件图样的设计基准或工艺基准重合。 (2)工件坐标系原点应尽量选在尺寸精度高、表而粗糙度值低的工件表面上。 (3)便于进行加工点坐标值的计算，并尽可能避免由此而产生的误差。 (4)在机床上容易确定工件坐标系在机床坐标系中的位置，并便于加工和测量检验。 根据上述原则，数控车

7、床加工中一般将工件坐标系原点设定在零件右端面或左端面中心上 5) 数控机床加工的特点？ 效率高 精度高 柔性高 改善劳动强度 利于生产管理现代化 加工质量稳定可靠 6) 简述数 控系统的插补概念？ 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化。插补的任务就是根据进给速度的要求，在一段零件轮廓的起点和终点之间，计算出若干个中间点的坐标值。 7) 简述刀具补偿功能 . 包括刀具长度补偿和半径补偿。作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。 8) 简述一次有效 G 代码和模态代码的区别 ? 模态的就是只用一次，下面不用在用，可以直接写程序 非模态的就不可以了 ,每次前面都要加上 9)

8、 步进电机的工作原理： 当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度。转子也随着该磁场转一个角度。每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。改变绕组通电的顺序，电机就会反转。所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动 10) 逐点比较法的插补原理是什么： 被控制对象在数控装置的控制下，按要求的轨迹运动时，每走一步都要和规定的轨迹比较，根据比较的结果 决定下一步的移动方向 11) 滚珠丝杠消隙的方法及消隙

9、的注意事项是什么？ 为双螺母垫片调隙式，改变垫片的厚度，使内外两个螺母产生轴向相对位移。 弹簧自动调整式：用弹簧使两螺母间产生轴向位移。 为齿差调隙式，通过调整螺母端头上的外齿相对内齿的啮合角度来消除间隙。 为螺纹调隙式，转动调整螺母 1，使螺母 2 产生轴向位移。 12) 数控系统对伺服电动机有哪些要求？ (1)控制性能高，有控制电压信号时，电动机在转向和转速上应能做出正确的反应，控制电压信号消失时，电动机应能立即可靠停转，即无“自转”现象； (2)动态响应快，电动 机转速的高低和方向随控制电压信号改变而快速变化，反应灵敏，启动转矩大； (3)机械特性和调节特性线性度好，调速范围大； (4)

10、控制功率小，空载启动电压低。 13) 数控系统检测装置的性能指标及要求是什么 ? 答： 1）性能指标：数控机床检测装置的分辨率一般为 0.00010.01mm/m，测量精度为士0.0010.01mm/m，能满足机床工作台以 110m/min 的速度运行。不同类型机床对于检测装置的的精度和速度要求是不同的，一般地，对于大型机床一满足速度为主，中小型机床和高精度机床以满足精度为主。 2）检测装置的要 求有：准确性好，满足精度要求，工作可靠，能长期保持精度；满足快速，精确和机床工作行程的要求； 14) 为什么要对工件廓形进行拟合？ 由于大多数数控机床上只具备直线和圆弧插补，所以在连续控制系统的数控机

11、床上加工成形轮廓的工件时，都先要对工件廓形曲线进行拟合，代替原来的轮廓曲线，然后才能使用数控机床的 G 功能加工出所需的廓形曲线 15) 数控机床对导轨有什么要求 ? 高速进给时不振动、摇臂钻床低速进给时不爬行、具有高的灵敏度、能在重载下长期连续地工作、耐磨性高、精度保持性 16) 某数控机床采用滚动导轨，由伺股电动机通过一对齿轮带动滚珠丝杠驱动工作台移动，其脉冲当量为 0.005mm，现 CNC 发出正向指令脉冲，工作台移动了 100mm 后，电动机又接到同样数量反向指令脉冲，而工作台反向只移动了 99.975mm，未能复位到原点。试分析该系统有何问题 ?应采取什么措施以提高定位精度。 答：

12、 齿轮有间隙 ,修改参数进行反向间隙补偿。 17) 试阐述数控铣床坐标轴的方向及命名规则。 1）伸出右手的大拇指、食指和中指，并互为 90。则大拇指代表 X 坐标，食指代表 Y 坐标，中指代表 Z 坐标。 2)大拇指的指向为 X 坐标的正方向，食指的指向为 Y坐标的正方向，中指的指向为 Z 坐标的正方向。 3)围绕 X、 Y、 Z坐标旋转的旋转坐标分别用 A、 B、 C表示，根据右手螺旋定则，大拇指的指向为 X、 Y、 Z坐标中任意轴的正向，则其余四指的旋转方向即为旋转坐标 A、 B、 C 的正向 18) 加减速控制的目的是什么，有哪些实现方法？ 为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超

13、程或振荡，必须对送到伺服驱动装置的进给脉冲频率或电压进行加减速控制。 加减速有：线性加减速，指数加减速和 sin 加减速。 19) B 功能刀具补偿与 C 功能刀具补偿的特点和 区别 ? 由于刀具有一定的半径，在加工外轮廓时，刀具中心偏移零件的外轮廓一个刀具半径，在加工内轮廓时，刀具中心偏移零件的内轮廓一个刀具半径； B 功能刀具半径补偿只能计算出直线或圆弧终点的刀具中心值，而对于两个程序段之间在刀补后出现的一些特殊情况没有给予考虑。它的工作流程通常是读一段。算一段，再走一段的控制方法； C 功能刀具补偿改进了 B 功能刀具补偿的缺陷，它可以实现直线或圆弧的过度，直接求出刀具中心的轨迹焦点 2

14、0) 什么是前加减速，什么是后加减速，各有何优缺点？ 把加减速控制放在插补之前进行的，称为前加减速控制。优点 是：仅对合成速度有影响，不影响实际插补输出的位置精度。缺点是 ： 需根据实际刀具位置和程序段终点之间的距离来确定减速点，计算工作量大。 把加减速控制放在插补之后分别对各坐标轴进行的，称为后加减速控制。优点是：不需要专门预先确定减速点，而是在插补输出为零时开始减速，通过一定的时间延时逐渐靠近程序终点。缺点是 ： 由于是对各坐标分别进行控制，所以在加减速控制实际的各运动轴合成位置可能不准确。但这种影响只存在于加速或减速过程中。 21) 数控装置的功能有哪些？ 控制功能；准备功能（ G 功能

15、）；插补功能和固定循环功能；进给功能；主 轴功能；辅助功能（ M 功能）；刀具管理功能；补偿功能；人机对话功能；自诊断功能；通讯功能 22) 多微处理器 CNC 装置的两种典型结构是什么？各有什么特点？ 答： 1）、共享总线结构：分为带 CPU 的主模块和不带 CPU 的从模块，共享系统的标准总线。由于有多个模块共享总线，容易引起冲突，使数据传输效率降低，总线一旦出现故障会影响整个 CNC 装置的性能。但结构简单、系统配置灵活，实现容易。 2）、共享存储器结构：各个主模块都有权控制使用系统存储器，引起冲突的可能较小，数据传输效率高，结构不复杂 23) 以处理程序段 G01 X30 Y40 F1

16、00 为例说明 CNC 系统中数据转换过程。 答：该程序段在 CNC 中的处理过程为： 1）零件程序的输入：通过 CNC 面板或通讯接口将程序输入到零件程序存储器内； 2）零件程序的预处理：（ 1）编辑一段程序，按标准格式存放在 BS 缓冲区；（ 2）译码，识别程序段中的各种具体功能指令及坐标尺寸字，进行“十翻二”，以一定的格式存放在指定的内存区，即缓冲器 DS；（ 3）刀具补偿处理，将处理结果放入刀具处理缓冲器 CS 中，本程序段没有刀具补偿，跳过此程序处理；（ 4）速度预处理，根据插补方式不同（基准脉冲法、数据采样法）计算得到相 应的速度，存入工作缓冲器 AS。 3）插补：从工作寄存器 A

17、S 中读取坐标值送入输出寄存器 OS 中，进行插补运算，其结果送入伺服系统予以执行 24) 数控系统软件主要完成哪些功能？ 答： 1、数据输入处理：输入、译码、数据处理； 2、插补运算； 3、速度控制； 4、系统管理诊断； 25) 中断型结构模式的结构特点？ 中断型结构模式是将除了初始化程序之外，整个系统软件的各个任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，然后由中断管理系统（由硬件和软件组成）对各级中断服务程序实施调度管理。 实时性好。由于中断级别较多，强实时性任务可安排在优先级较高的中断服务程序中。模块间的关系复杂，耦合度大，不利于对系统的维护和扩充。 26) 简述光栅测量装置的工作原理及

18、莫尔条纹的特点。 答：光栅位移检测装置由光源、两块光栅（长、短光栅）和光电元件组成，是利用光栅的莫尔条纹测量位移。莫尔条纹的移动量、移动方向和光栅相对应，莫尔条纹的间距对光栅栅距有放大作用和误差平均作用。当两块光栅有相对移动时，可以观察到莫尔条纹光强的变化，其变化规律为一正弦曲线，通过感光传感器输出该正弦变化的电压，经整形处理变成数字量输出以实现位移 测量。区别正反向位移的原理是在相距四分之一莫尔条纹的间距的位置上设置两个光敏传感器，这样就得到两个相位差 90 度的正弦电压信号，将两个信号输入到辩向电路中就可区别正反向位移。 27) 光栅尺有哪些部件组成，莫尔条纹的作用。 答：由光源、长光栅、

19、短光栅、光电元件等组成。 1）、光栅移动一个栅距时，莫尔条纹就相应准确的移动一个节距，两者一一对应； 2）、莫尔条纹具有放大机构的作用； 3）、莫尔条纹具有平均效应。 28) 试讨论利用光栅的摩尔条纹特点如何来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？ 按摩尔条纹特点，可在摩尔条纹移动方 向上开设四个窗口 P1、 P2、 P3 和 P4，切使得它们两两相距 1/4 摩尔条纹宽度，可以从四个观察窗口得到如下结论： 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，当标尺光栅移动一个栅距时，摩尔条纹也移动一个摩尔条纹宽度。即透过任一窗口的光强度变化一个周期。所

20、以可观察窗口透过的光强变化的周期数来确定标尺光栅移动了几个栅距，从而测得机床工作台的位移。 2）确定移动部件的方向：从 P1、 P2、 P3 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 标尺光栅沿一个方向移动时，可得到四个光强信号， P1 滞后 P2 /2， P2 滞后 P3 /2, P3 滞后 P4 /2，则摩尔条纹反向移动时四个光强变化为 P1 超前 P2 /2， P2 超前 P3 /2, P3 超前 P4 /2，我们就可断定标尺光标沿反向移动。即按四个观察窗口得到光强度变化的相互超前或滞后关系来确定机床移动部件的移动方向。 3）确定移

21、动的速度：根据摩尔条纹的特点，标尺光栅的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的移动速度一致，也与观察窗口的光强度变化频率向对应。根据透过观察窗口的光强度变化的频 率来确定标尺光栅的移动速度，即得到机床移动部件的移动速度。 29) 什么是步进电机的步距角和脉冲当量？一个三相步进电机，转子有 40 个齿，采用双拍通电方式，其步距角是多少？若该进给系统的齿轮传动比是 0.6，滚珠丝杆的导程是4mm，则该进给系统的脉冲当量是多少？ 解： （ 1）当数控系统发出一个指令脉冲信号时，步进电机的转子所转的角度，称为步距角；而机床工作台在坐标轴上相应移动的距离，称为脉冲当量。 （ 2

22、） 步距角 =360 /(m K z)= 360 /(3X2X40)=1.5 . （ 3） 脉冲当量 = i t/360 =1.5 X0.6X4/360 =0.01mm. 30) 绘制全闭环数控机床的结构框图，并简述其工作原理；（要求从数据输入开始，到工作台输出结束） 数控机床闭环进给系统的一般结构上图，这是一个双闭环系统，内环为速度环，外环为位置环。速度环由速度控制单元、速度检测装置等构成。速度控制单元是一个独立的单元部件，它是用来控制电机转速的，是速度控制系统的核心。速度检测装置有测速发电机、脉冲编码器等。位置环是由 CNC 装置中的位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等部分组成

23、 31) 旋转变压器的工作原理； 旋转变压器根据互感原理工 作的，它的结构设计保证了定子与转子之间的空气隙内的磁通分布呈正弦规律。当定子绕组上加交流激磁电压时，通过互感在转子绕组中产生感应电动势，其输出电压的大小取决于定子与转子两个绕组轴线在空间的相对位置角。 32) 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？ 由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四部分组成。它的作用是：接收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

24、构，驱动机床 的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。 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。 33) 数控机床的机械结构包含那些，在机械结构方面有哪些主要特点？ 答：有：床身、立柱、导轨、主轴部件、进给系统、工作台、刀库和刀架、辅助 装置等。 支撑件的高刚度化； 传动机构的简约化： 传动元件精密化： 辅助操作自动化 34) 机床加工时可能产生的振动有那些？如何提高机床的抗振性能？ 答：有两种：强迫振动和自激振动。提高抗振性能的措施有：（ 1）基础件内充填泥芯、混凝土等阻尼材料；（ 2）表面采用阻尼涂层；（ 3）采用聚合物等新材料制造基础件；（ 4）充分利

25、用结合面之间的阻尼。 35) 主传动的常见形式有哪些，各种传动形式的分别适用于什么场合？ 答：主传动形式有：变速齿轮传动、皮带轮传动、调速电机直接驱动。变速齿轮传动： 1）、降速增扭； 2）、变速，扩大调速范围。满足机床转矩功率特性。皮带轮传动：适用于低扭矩特性要求的主轴，调速范围比受电机调速范围约束。调速电机直接驱动：电机与主轴直联，结果紧凑，传动效率高。但主轴扭矩特性完全取决于电机特性，应用受到限制。但主轴 性能提高以后，这种驱动形式可能被广泛使用 36) 直线导轨的特点是什么？ （ 1）具有自调整能力，安装基面许用误差大； （ 2）制造精度高； （ 3）可高速运行，运行速度可大于 60m

26、/min； （ 4）能长时间保持高精度； （ 5）可预加负载，提高刚度。 37) 简述同步带传动的优缺点； (1)传动效率高，可达 98% (2) (3) (4) 使用范围较广，速度可达 50m s，速比可达 10 (5)维(6)安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。 38) 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。 开环控制方式通常是以步进电机或电液伺服马达为驱动元件，输入的数据经过数控系统的运算分配指令脉冲，每一个脉冲送给环形分配器驱动步进电机或电液伺服马达，使其转动一个角度带动传动机构，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成与

27、否不进行检查，驱动控制指令发出后不反馈会数控系统，这种控制方式容易掌握，调试方便，维修简单，但精度不高 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补偿控制指令，如果测量元件装在机械传动链末端部件上，如机床工作台上，则该系统为全闭环系统，或闭环系统，这种控制方式精度高，速度快，但维修和调试较困难 如果测量元件装在机械传动链的中间部件上，如滚珠丝杠上，则该系统为半闭环系统，这种控制方式的精度比闭环的低 简述数控加工工序的划分原则。 工序集中原则和工序分散原则 工序集中原则。指每道工序包括尽可能多的加工

28、内容，从而使工序的总数减少 工序分散原则。工序分散就是将工件的 加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少 试说明基准脉冲插补法和数据采样法的特点？ 基准脉冲插补法在插补计算过程中不断地向各个坐标轴发出相互协调的进给脉冲，驱动各坐标轴进给电动机的运动。实现方法比较简单，既可以用硬件来实现，也可以用软件来实现。数据采样插补法采用软件插补法，其输出的插补结果不是脉冲，而是数据。数控系统定时地对位置检测进行采样，采样数据与插补程序所产生的指令数据相比较以后，得到位置偏差，经伺服驱动控制伺服电动机 39) 数 控机床对进给伺服系统的要求有哪些 ? 进给速度范围要大，能满足低速切削和高速切削的需

29、要； 位移精度要高； 跟随误差要小，即响应速度要快； 工作稳定性要好，具有抗干扰能力，运行平稳，加工精度较高 40) 步进电机的主要性能指标有哪些？试比较驱动步进电机的三种功率放大器特点。 主要性能指标：步距角、静态步距误差、输出扭矩、最高启动、停止脉冲频率、连续运行的最高工作频率、步进运行和低频振荡等。 单电压功率放大电路：功耗大，一般只用于小功率步进电机驱动； 双电 压功率放大电路：采用高、低电压两种供电电源以降低能耗，高频工作时有较大的转动力，多用于中、大功率步进电机驱动； 斩波恒流功放电路：利用斩波方法使电流恒定在额定值附近，不需外接电阻来限流和减少时间常数；能耗小，电源效率高；能提高

30、高频工作频率，是目前使用最普及的一种驱动电路。 41) 试推导出逐点比较法插补第二象限逆圆时的偏差函数递推公式，并画出插补程序流程图)0(12)0(12,1,1, FxFF FyFFjijijiji N Y N Y x = X a y = Y a F = 0 = X b- X a + Y b- Y a F 0 - X 向进给 + Y 向进给 F F - 2 X + 1 X X - 1 0 开始 F F + 2 Y+ 1 Y Y+ 1 - 1 结束 （此图仅供参考，需要根据题目修改） 42) 数控机床的主传动系统有哪几种传动方式？各有何特点？ 有如下四种方式： （ 1）带有变速齿轮的主传动，通过

31、少数几对齿轮降速，增大输出扭矩，可以满足主轴低速时有足够的扭矩输出。 （ 2）通过带传动的主传动， 电动机 与主轴通过形带或同步齿形带传动，不用齿轮传动，可避免振动和噪声。 （ 3）用两 个电动机分别驱动主轴，高速时，通过皮带直接驱动主轴旋转；低速时，另一个电动机通过齿轮传动驱动主轴旋转。 （ 4）内装电动机主轴传动结构，简化结构，提高刚度。 43) 若加工第一象限直线 OE，起点为 O(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。 44) 根据下面的框图原理推导指数加减速控制算法。 误 差 寄 存 器 E t- 45) 开环进给系统中，如何补偿机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差？ 其中机械补偿方法：传动间隙的补偿有偏心轴套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮调整等 滚珠丝杆螺距误差常采用双螺母调整软件或硬件补偿法。