1、数控原理与系统试题 1一、选择题（每题 2 分，共 20 分）1、数控机床的组成部分包括( B )A输入输出装置、光电阅读机、PLC 装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库B输入输出装置、CNC 装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件C输入输出装置、PLC 装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件D输入输出装置、CNC 装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库2、计算机数控系统的优点不包括( C )A利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高B充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能C数控系统功能靠硬件实现，可靠性高D系统性能价格比高，经济性好3、机床数控系统是一种( C )A速度控制系统 B
2、电流控制系统 C位置控制系统 D 压力控制系统 4、半闭环控制系统的传感器装在( A ) A电机轴或丝杠轴端 B机床工作台上 C刀具主轴上 D 工件主轴上 5、步进电动机多相通电可以( A ) A减小步距角 B增大步距角 C提高电动机转速 D往往能提高输出转矩 6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为 0.01mm，莫尔条纹移动数为 1000 个，若不采用细分技术则机床位移量为( C )A0.1mm B1mm C10mm D100mm 7、所谓开环的数控伺服系统是指只有( B ) A测量实际位置输出的反馈通道 B从指令位置输入到位置输出的前向通道 C开放的数控指令 D位置检测元件8、FA
3、NUC 0i 系列数控系统操作面板上用来显示图形的功能键为（ C ） 。A PRGRM B OPR/ALARM C AUX/GRAPH D OFFSET9 数控系统所规定的最小设定单位就是（ C ） 。A 数控机床的运动精度 B 机床的加工精度 C 脉冲当量 D 数控机床的传动精度10、通常数控系统除了直线插补外，还有（ B ） 。A 正弦插补 B 圆弧插补 C 抛物线插补 D 多义线插补二、填空题（每空 2 分，共 20 分）1、计算机数控系统的软件结构特点（1） 多任务性 （2） 实时性 。2、数控机床伺服系统，按其功能和用途可分为进给驱动和主轴驱动，相应的对进给伺服电机要求恒 转矩 ，宽
4、调速范围，主轴伺服电机要求恒 功率 范围宽 ，宽调速范围，以满足伺服需求。 3、步进电机通过控制 脉冲频率 控制速度；通过控制 脉冲数量 控制位移量；通过改变步进电机输入脉冲信号的循环方向，实现步进电机的正反转。4、主轴准停又称为主轴定向功能，即当主轴停止时，控制其停于固定位置，它主要可应用于加工中心自动换刀、加工阶梯孔或精镗孔后退刀时。三、判断题（每题 2 分，共 10 分）1、( ) 如果在数控车床上车削螺纹，该数控车床必须有主轴脉冲编码器，并处于工作状态。2、( ) 数控车床加工中，若刀具需移动一个准确的尺寸，则这个尺寸的正确性是依靠进给伺服系统来保证的。 3、( ) 加工端面或直径变化
5、较大的工件时，若数控车床的主轴可伺服（即能无级变速） ，通常采用恒转速车削。4( ) 数控机床伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。5、( ) 数控机床适于单件、小批生产形状复杂的工件，不适合大批量加工。四、简答题（每题 8 分，共 40 分）1、试述脉冲增量法和数据采样法在插补方法上的区别。答：1、按插补算法不同，有多种不同复杂程度的插补处理。一般按照插补结果，插补算法被分为脉冲增量插补法和数字采样插补法两大类。前者的插补结果是分配给各个轴的进给脉冲序列；后者的插补结果是分配给各个轴的插补数据序列。2、简述数控系统的插补概念。答：机床数控系统的核心技术是插补技术。
6、在数控加工中，数控系统要解决控制刀具与工件运动轨迹的问题。在所需的路径或轮廓上的两个已知点间，根据某一数学函数确定其中多个中间点位置坐标值的运动过程称为插补。数控系统根据这些坐标值控制刀具或工件的运动，实现数控加工。插补的实质是根据有限的信息完成“数据密化”的工作。3、简述数控开环、半闭环、闭环系统的区别。答：开环伺服系统即无位置反馈的系统，其驱动元件主要是功率步进电机，其实质是数字脉冲到角度位移的变换，它不用位置检测元件实现定位，而是靠驱动装置本身，转过的角度正比于指令脉冲的个数，速度由进给脉冲的频率决定。开环系统的结构简答，易于控制，但精度差，低速不平稳，高速扭矩小。一般用于轻载负载变化不
7、大或经济型数控机床上。闭环伺服系统是误差控制随动系统，该装置测出实际位移量或实际所处位置，并将测量值反馈给 CNC 装置，与指令进行比较，求得误差，构成闭环位置控制。闭环伺服系统是反馈控制，测量装置精度很高，系统传动链的误差，环内各元件的误差以及运动中造成的误差可以得到补偿，大大提高了跟随精度和定位精度。半闭环系统指位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传动部件的位置转换，即坐标运动的传动链有一部分在位置闭环以外，在环外的传动误差没有得到系统的补偿，因而这种伺服系统的精度低于闭环系统。4、数据采样插补的原理是什么？试对其插补精度进行分析？答：插补采用的是软件插补法，
8、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后，得到位置偏差，经伺服驱动控制伺服电动机。从插补过程实现的方式上来说有粗插补和精插补。粗插补采用软件方法先将加工轨迹分割为线段，精插补采用硬件插补器将粗插补分割的线段进一步密化数据点。粗、精插补相结合的方法对数控系统运算速度要求不高，并可节省存储空间，且响应速度和分辨力都比较高。5、 数控系统由哪几个基本组成部分？各部分的基本功能是什么？答：数控系统一般由输入输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控
9、装置，输入内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。驱动控制装置位于数控装置和机床之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴驱动装置，进给轴伺服驱动装置由位置控制单元、速度控制单元、电动机和测量反馈单元等部分组成，它按照数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件(如：机床移动部件和主轴头等)机床电器逻辑控制装置也位于数控装置和机床之间，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、
10、润滑系统控制功能及其它机床辅助功能。其形式可以是继电器控制线路或可编程序控制器（PLC） 。五、计算题（每题 10，共 10 分）1、 一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有 80 个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，丝杠的导程为 5mm，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：(1)步进电机的步距角；(2)工作台的脉冲当量；(3)步进电机的最高工作频率解答：（1） ；75.028360cmZr（2） （mm/脉冲）14.57.36it（3） （Hz）28014.063f数控原理与系统试题 2一、选择（每题 2 分，共 20 分）1、数控机床进给系统减少摩擦阻力和动静摩擦之差，是为了提
11、高数控机床进给系统的（ C ） 。A 传动精度 B 运动精度和刚度 C 快速响应性能和运动精度 D 传动精度和刚度2、为了保证数控机床能满足不同的工艺要求，并能够获得最佳切削速度，主传动系统的要求是（ D ） 。A 无级调速 B 变速范围宽 C 分段无级变速 D 变速范围宽且能无级变速3、数控机床的核心是（ B ） 。A 伺服系统 B 数控系统 C 反馈系统 D 传动系统4、数控机床的主机（机械部件）包括：床身、主轴箱、刀架、尾座和（ A ） 。A 进给机构 B 液压系统 C 冷却系统5、数控机床加工零件时是由（ A ）来控制的。A 数控系统 B 操作者 C 伺服系统6、脉冲当量是指（ A ）
12、 。A 每发一个脉冲信号，机床相应移动部件产生的位移量 B 每发一个脉冲信号，伺服电机转过角度 C 进给速度大小 D 每发一个脉冲信号，相应丝杠产生转角大小。7、数控车床可以进行螺纹加工，是因为该车床安装了（ C ）A 光栅 B 磁栅 C 光电编码器8、半闭环数控机床是指( B )A 没有检测装置 B 对电机轴的转角进行检测C 对电机的电流进行检测 D 对坐标轴的位移进行检测9、闭环控制系统的位置检测装置装在：（C） 。A 传动丝杠上 B 伺服电动机轴上C 机床移动部件上 D 数控装置中10、测量与反馈装置的作用是为了（ C） 。A 提高机床的安全性； B 提高机床的使用寿命；C 提高机床的定
13、位精度、加工精度； D 提高机床的灵活性。二、填空题（每空 2 分，共 20 分）1数控机床主要由 I/O 装置、 数控装置、驱动控制装置 和 机床电器逻辑控制四个部分组成。2数控机床按运动方式分为 点位控制数控系统、 直线控制数控系统、轮廓控制数控系统等三类。3数控机床按伺服系统分 开环控制数控系统 、 闭环控制数控系统、半闭环伺服系统等三类三、判断题（每题 2 分，共 10 分）1 （）数控机床的优点众多，完全可以取代普通机床。2 （）软件插补的优点是速度快、精度高。 3 （）在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。4 （）旋转型检测元件有旋转变压器、脉冲编码器、测速发
14、电机。5 （）开环进给伺服系统的数控机床，其定位精度主要取决于伺服驱动元件和机床传动机构精度、刚度和动态特性。四、简答题（每题 8 分，共 40 分）1、数控加工中为什么要进行刀具半径补偿？ 有哪些方式？2、分析说明数控装置对加工程序的处理过程。3、简述光栅尺的工作原理4、简要分析直流电机的调速原理与方法5、简述数控系统的工作过程答：1、刀具半径补偿解决了编程轨迹与刀具中心轨迹之间的矛盾。特别是对轮廓控制，经过译码后得到的数据，还不能直接用于插补控制，要通过半径补偿计算，将编程轮廓数据转换成刀具中心轨迹的数据才能用于插补。刀具半径补偿方式有刀具长度补偿和刀具半径补偿。2、数控装置对加工控制信息
15、预处理完毕后，开始逐段运行数控加工程序。 根据所要产生的运动轨迹，数控装置中的插补器根据已知的几何数据进行插补处理。由插补器向各个轴发出的运动序列命令为各个轴位置调节器的命令值，位置调节器将其与机床上位置检测元件测得的实际位置相比较，经过调节，输出相应的位置和速度控制信号，控制各轴伺服系统驱动机床各个轴运动，使刀具相对工件正确运动，加工出要求的工件轮廓。由数控装置发出的开关命令在系统程序的控制下，在各加工程序段插补处理开始前或完成后，适时输出给机床可编程控制器(PLC)，由它实现开关量的控制。在机床的运行过程中，数控系统要随时监视数控机床的工作状态，通过显示部件及时向操作者提供系统工作状态和故
16、障情况等。3、光栅尺由光源、长光栅（标尺光栅） 、短光栅（指示光栅）和光电元件等组成，长光栅装在机床移动部件上，短光栅装在机床固定部件上，标尺光栅和指示光栅均由窄矩形不透明的线纹和与其等宽的透明间隔组成。当标尺光栅相对线纹垂直移动时，光源通过标尺光栅和指示光栅再由物镜聚焦射到光电元件上。若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最小。若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最大。因此，标尺光栅移动过程中，光电元件接收到的光通量忽大忽小，产生了近似正弦波的电流。再用电子线路转变为数字以显示位移量。为了辨别运动方向，指示光栅的线纹错开 1/4 栅距，并
17、通过鉴向线路进行判别。4、根据直流电动机的机械特性： eMeeTCRUn2改变电枢电压、励磁电流或电枢回路电阻即可改变电机的转速。调速方法：改变电枢供电电压；改变励磁磁通；改变电枢回路电阻调速。5、在接通电源后，微机数控装置和可编程序控制器都将对数控系统各组成部分的工作状态进行检查和诊断，并设置初态。对第一次使用的数控装置，进行机床参数设置，实际使用刀具的刀具参数及实际工件原点相对机床原点的坐标位置。加工控制信息输入后，可选择一种加工方式(手动方式或自动方式的单段方式和连续方式)，启动加工运行，此时，数控装置在系统控制程序的作用下，对输入的加工控制信息进行预处理，即进行译码和预计算(刀补计算、
18、坐标变换等)。数控装置对加工控制信息预处理完毕后，开始逐段运行数控加工程序。 根据所要产生的运动轨迹，数控装置中的插补器根据已知的几何数据进行插补处理。由插补器向各个轴发出的运动序列命令为各个轴位置调节器的命令值，位置调节器将其与机床上位置检测元件测得的实际位置相比较，经过调节，输出相应的位置和速度控制信号，控制各轴伺服系统驱动机床各个轴运动，使刀具相对工件正确运动，加工出要求的工件轮廓。由数控装置发出的开关命令在系统程序的控制下，在各加工程序段插补处理开始前或完成后，适时输出给机床控制器。在机床的运行过程中，数控系统要随时监视数控机床的工作状态，通过显示部件及时向操作者提供系统工作状态和故障
19、情况。此外，数控系统还要对机床操作面板进行监控，及时处理有关信号。五、计算题（每题 10，共 10 分）1、圆弧插补计算： 逆时针加工第象限圆弧 OA，起点坐标为 O（6，0 ） ，终点坐标为 A（0 ，6 ） ，试进行插补运算并画出运动轨迹图。解答：按两方向坐标应走总步数之和为 ，则12)06()(0起点在圆弧上（6，0） ，则偏差 ,00yxF序号偏差判别坐标进给计算 终点判别1 0F-X 0,51616201 yxF， 122 +Y 102， 03 +Y ,733， 94 07+Y 521744 yx， 85 2F+Y 1,25 F， 716 -X ,666 ， 67 04+Y 54,5
20、1477 yx， 58 5-X ,3125688 ， 419 2F+Y ,9279 F， 310 0-X 4136810yx， 211 41-X ,12， 112 01F-X 6,0101281 yxF， 01数控原理与系统试题 3一、选择（每题 2 分，共 20 分）1、数控系统的报警大体可以分为操作报警、程序错误报警、驱动报警及系统错误报警，某个程序在运行过程中出现“圆弧端点错误” ，这属于（ A ） 。（A）程序错误报警； （B）操作报警；（C）驱动报警； （D）系统错误报警2、在数控机床的闭环控制系统中，其检测环节具有两个作用，一个是检测出被测信号的大小，另一个作用是把被测信号转换成可
21、与（ A ）进行比较的物理量，从而构成反馈通道。a) 指令信号； （ B）反馈信号； （C）偏差信号； （ D）脉冲信号3、CNC 系统是指 ( D )。A适应控制系统 B群控系统C柔性制造系统 D计算机数控系统4、步进电机主要用于( A )。A经济型数控机床的进给驱动 B加工中心的进给驱动C大型数控机床的进给驱动 D数控机床的主轴驱动5、CNC 系统中的 PLC 是( A )。A可编程序逻辑控制器 B显示器 C多微处理器 D环形分配器6、对于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度主要取决于( B )。A机床机械结构的精度 B驱动装置的精度C位置检测元器件的精度 D计算机的
22、运算速度7、PWM 是脉冲宽度调制的缩写，PWM 调速单元是指( C )。A晶闸管相控整流器速度控制单元B直流伺服电机及其速度检测单元C大功率晶体管斩波器速度控制单元D感应电动机变频调速系统8、通常 CNC 系统通过输入装置输入的零件加工程序存放在( B )AEPROM 中 BRAM 中 CROM 中 DEEPROM 中9、现代中高档 CNC 系统中的计算机硬件结构多采用( D )A单 CPU、模块化结构 B单 CPU、大板结构C多 CPU、大板结构 D多 CPU、模块化结构10、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为 001mm，莫尔条纹移动数为 1000 个，若不采用细分技术则机床位移
23、量为( C )A01mm B1mm C10mm D100mm二、填空题（每空 2 分，共 20 分）1CNC 装置常用的通信接口有 串口 、 以太网 两种。2数控机床按插补算法分 脉冲增量插补 和 数据采样插补 。3CNC 装置的硬件结构可分为 大板式结构 和 模块式结构 两大类。4、为减少运动件的摩擦和消除传动间隙，数控机床广泛采用 滑动导轨和 滚动导轨，在进给系统中，目前数控机床几乎无例外的都采用 滚动代替滑动丝杆。5、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到 机床参考点 。三、判断题（每题 2 分，共 10 分）1、 （ ）数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成 CNC 控制装置。2、 （ ）插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。 3、 （ ）用数显技术改造后的机床就是数控机床。 4、 （ ）数控机床由主机、数控装置、驱动装置和辅助装置组成。6、 （ ）RS232 主要作用是用于程序的自动输入。四、简答题（每题 8 分，共 40 分）1、轮廓控制、点位控制和点位直线控制各有何特点？2、简述数控系统为什么要进行加/减速控制，有哪些实现方式？
