数控技术自测试题

数控技术期末试题（有答案）
一、填空题（30×1分）
1．伺服系统由和组成。

2．数控机床按控制运动的方式可分为、、。

3．数控技术中常用的插补算法有和插补法两类。

4．刀具补偿分为补偿，补偿。

5．程序编制可分为手工编程和。

6．数控设备主要由、、和受控设备组成。

7．G代码中，代码表示在程序中一经被应用，直到出现同组的任一G 代码时才失效；代码表示只在本程序段中有效。

8．典型的数控系统有：日本的、德国的、西班牙的FAGOR。

9．常用的位置检测装置有：、、等。

10．伺服系统的作用是。

11．影响电火化成形加工精度的主要因素：、、等。

12．光栅是用于数控机床的精密检测装置，是一种非接触式测量，按其形状分为和。

13．电火化线切割加工时，常用的工作液主要有：、。

14．插补是指：。

15．数控车削中的指令G71格式为：。

二、解释如下指令或字母含义（15×1分）
1、G50(车)
2、CNC
3、G02
4、ATC
5、G43
6、G17
7、G90（铣）
8、G54
9、G81 10、G41 11、M03 12、M05
13、M06 14、M30 15、T0305
三、简答题（10×2分）
1．简述数控线切割的加工原理？它与电火化成形加工有哪些不同？
2．简述电火化成形加工时减小电极损耗的吸附效应?
四、原理题（15分）
欲加工第一象限直线AB，起点A（0，0），终点B（4，3）。

试用逐点比较插补法，写出插补节拍并绘出插补轨迹。

五、编程题（10×2分）
1、已知某零件的程序如下，零件厚度10mm，用R5的立铣刀精铣外轮廓。

试回答：(1)用实线划出零件轮廓，并标明各交点、切点坐标；(2)用虚线划出刀具中心轨迹；(3)用箭头和文字标明刀具运行方向； (4)用箭头和文字标明刀具偏移方向、距离。

%O001
N001 G90G00G54X-20.Y0Z100.;
N002 S1000M03;
N003 G43Z-10.H01;
N004 G01G41X0Y0D02F300.;
N005 G01X0Y15.;
N006 G02X10.Y25.R10.;
N007 G01X58.775;
N008 G02X58.775Y-25.R-40.;
N009 G01X10.;
N010 G02X0Y-15.I0J10.;
N011 G01X0Y0;
N012 G01G40X-20.Y0;
N013 G00Z100.M05;
N014 M30;
%
2、已知零件(厚20mm)及钻孔数控加工程序，采用了循环加工指令；试将如下程
序说明填写完整。

%O002
N001 G90G54G00X0Y0; ( )
N002 Z100.;
N003 S600M03; ( )
N004 G99G81Y50.Z-23.R2.F50.; ( )
N005 X-43.3Y-25.; ( )
N006 X43.3Y-25.;
N007 G80X0Y0M05; ( )
N008 M02
%
参考答案
一、填空题（30×1分）
1、伺服驱动电路和伺服驱动装置
2、点位控制数控机床点位直线控制数控机床轮廓控制数控机床
3、脉冲增量插补法数据采样插补法
4、半径补偿、长度补偿
5、手工编程和自动编程
6、输入输出装置计算机数控装置伺服系统受控设备
7、模态代码非模态代码
8、FANUC、SINUMERIK
9、编码器、光栅、旋转变压器、磁栅
10、把来自数控装置的插补脉冲信号转换为机床移动部件的移动。

11、机床精度、电极精度、电极损耗、放电间隙、工装夹具精度等。

12、圆光栅、长光栅
13、乳化液去离子水
14、是在被加工轨迹上的已知点之间进行数值密化工作。

15、G71 P_Q_U_W_D_F_S_T_。

二、解释如下指令或字母含义（15×1分）
1、工件坐标系设置或最高限速
2、计算机数控
3、顺时针方向圆弧插补
4、自动换刀装置
5、刀具长度正补偿
6、指定xy平面
7、绝对尺寸
8、坐标原点偏置
9、钻孔固定循环
10、刀具半径左补偿
11、主轴顺时针方向旋转
12、主轴停止
13、换刀
14、程序结束并返回
15、3号刀具5号刀补
三、简答题（10×2分）
1、答题要点：数控线切割机床是利用金属线或各种镀层金属线作为负电极，
工件作为正电极，在其间加上脉冲电压，同时浇注工作液，不断地产生火花放电，使工件不断地被电蚀，满足工件的加工要求。

它与电火化成形加工的不同有：采用连续运动的丝电极；由工作台实现XY进给；始终采用正极性接法。

2、答题要点：在电火化成形加工中，采用的工作液是煤油，它含有碳氢化合物，在放电过程中将分解为一种带负电荷的碳胶粒，在电场的作用下吸附在正极表面，形成碳黑层，如采用负极性接法时，可以保护和补偿电极，这就是吸附效应。

四、原理题（15分）
五、编程题（2×10分）
1、2、
建立工件坐标系，绝对编程，快速移动刀X0，Y0。

主轴正转转速600r/min。

在X0Y50处钻孔循环，钻到Z-23，返回R=2平面，F50。

在X-43.3Y-25处循环钻孔。

取消钻孔循环，主轴停转。

一:填空题(28分,每空2分)
1.滚珠丝杠副的循环形式为( )和 ( )。

2.在ISO标准中规定X轴为( )。

3. 脉冲当量分为( )和( )两种形式。

3.逐点比较法直线插补中,计数方向的取法与( )有关。

5. 滚珠丝杠是把丝杠的（）运动变成执行元件的（）运动
的传动装置。

6. 按受力状况分,导轨分为( )和( )两类。

7. 因步进电机单电压驱动电路功耗比较( ),所以只应用于功率较
( )的数控机床伺服系统。

8. 在ISO代码中，G26用于( )。

二:选择题(每小题2分,共20分)
1. 步进电机的启动频率是( )。

①从静止开始起动能达到不丢步运行的最高通电频率.
②最高运行频率.
③达到最大力矩时的频率④带动额定负载时运行频率
2. 数控机床控制程序是 ( )。

①数控机床设计的重要组成部分,它是零件加工程序,如3B代码等
②它不是零件加工程序,但对零件加工程序进行处理,控制机床运行加工
③是计算机监控程序
3. 步进电机带负载启动频率比空载启动频率( )。

①高②低③无法确定
4. 在步进电机性能中,矩频特性( )。

①频率越高力矩越小
②力矩与频率无关
③频率越高力矩越大
④不同步进电机有不同的矩频特性,但频率与力矩无法确定其变化趋势
5. 数控机床ISO代码 ( )。

①是数控机床设计的重要组成部分,如3B代码一样也是零件加工用程序
②它不是零件加工程序,但对零件加工程序进行处理,控制机床运行加工
③是计算机监控程序
6. 数控机床在自动化程度上是( )。

①全自动机床②半自动机床
③手动机床④全自动机床或半自动机床
7. 数控机床加工零件在( )时更显示出优越性。

①大批大量生产②工件简单且大批大量生产
③生产批量小且工件简单④工件复杂,批量较小
8. 数控机床中的手动运行功能的作用是( )。

①对零件加工程序进行验证后再输入计算机,节约输入工作
②对已输入的零件加工程序进行插入、删除、修改、复制等工作
③对数控机床进行调整刀具或工作台位置
④把加工零件程序进行存储,以后加工再用
10.驱动步进电机的功率放大电路的作用是( )。

①电流放大至步进电机额定电流②电压放大至步进电机额定电压
③功率放大至步进电机额定功率④扭矩放大至步进电机额定扭矩
三:直线的起点坐标为(0,0),终点坐标为(5,-3),试用逐点比较法对该直线进行插补(写出计算过程,走的方向),并画出插补轨迹。

( 8分 )
四:某数控车床采用110BF003型步进电机, 步矩角α=0.75度,脉冲当量为
0.01mm,三相六拍工作方式,丝杠导程T=4mm, 求:
①步进电机齿数。

(4分)
②设计此传动系统,画出结构原理图。

(6分)
liu:用ISO代码编制图2所示零件加工程序。

(8分)
加工顺序：锥右端面→锥面→圆柱外圆→退刀，A点坐标（XA=70，ZA=245）单位：mm
七: 简述齿形带的传动特点？(8分)
八: 图3所示为用偏心套消除齿轮间隙结构简图,画出A方向偏心套示意图（只
画出A 方向偏心轮图，其他不画，简述消隙原理），简述其工作原理。

(8分)
齿轮
齿轮
图3
一、判断题（每小题2分，共20分）
1、数字控制技术是指利用数字或数字代码作为控制指令来控制机床运动
及其加工过程的一种技术。

（ ）
2、步进电机控制系统简单，工作可靠，成本低。

但其控制精度受到步距
角的限制，易产生步距累计误差。

（ ）
3、滚珠丝杠副传动的启动力矩较大，运动平稳，无爬行现象，传动精度
高，同步性好。

（ ）
4、在DDA 法插补中，不管给定累加寄存器的位数是多少，均需进行进给
速度均化处理。

（ ）
5、数控程序编制包括：分析零件图样；选定编程坐标系，计算基点与节
点坐标；根据加工条件及要求，编制加工程序；制作加工程序单或其它
的控制介质。

（ ）
6、若步进电机转子齿数为z = 40，三相三拍控制时，步距角为30，三相
六拍控制时，步距角为1.50。

（ ）
7、伺服电机是指转子的机械运动受输入信号控制作快速反应的一类电机。

（ ）
8、步进电机驱动控制电路将具有一定频率，一定数量和方向的进给脉冲
转换成控制步进电机各项定子绕组通断电的电平信号变化频率，变化次
数和通电顺序。

（ ）
9、光栅作为一种位置检测元件，长光栅称为标尺光栅，短光栅称为指示
光栅，一般都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。

（ ）
10、数控机床上齿轮传动设计的原则是在系统稳、准、快的基础上，综合
考虑与电机负载匹配，脉冲当量整量化等因素。

（ ）
二、（15分）编制图示零件的加工程序 说明 1） 使用G91，使用I 、K ，
工艺过程分粗车、精车；
）工艺路线为：车端面
）选用CK0630数控卧式
车床；
4）用三爪卡盘夹持工件；
对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点；
5）根据要求，选外圆粗车刀，外圆精车刀和切断刀各一把。

四、(已知，步进电机转子的
齿数为40，三相六拍工作方式。

丝杠的导程值为6mm，脉冲当量为0.01mm。

求：1.步进电机每转所需脉冲数。

2.总降速比i。

3.每转进给量x。

4.
每分进给量v。

六、(共20分) 画出光栅检测四倍频位移—数字变换电路原理图及波形图，并简述其工作过程。

一、填空题
1、数控机床由控制介质、数控系统、伺服系统、反馈装置、辅助装置和机床本体6部分组成。

2、CNC装置的功能包括基本功能和选择功能。

3、零件程序以零件轮廓轨迹来编程，刀具补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。

4、数控机床的主传动是指产生切削力的传动运动。

5、从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。

6、根据运动控制方式的不同，机床数控系统可分为点位/直线控制系统和轮廓控制系统。

7、CNC系统中一般都具有直线插补和圆弧插补功能。

8、数控机床常用的插补算法可归纳为脉冲增量插补法和数据采样插补法。

9、步进电机驱动器由脉冲分配器和功率放大器组成。

数控机床的编程方法有手工编程和自动编程。

二、选择题
1.开环控制系统中经常使用的伺服电动机是 C 。

A. 直流伺服电动机
B. 交流伺服电动机
C. 步进电动机
D. 力矩电动机
2.使用数控系统的刀具直径补偿功能时，刀具中心的运动轨迹是 B 。

A．工件的真实廊形 B．工件廓形的等距线
C．工件廊形的插补直线 D．工件廓形的插补圆弧
3.以最大进给速度移动到指定位置的点定位功能字是 A 。

A．G00 B．G01 C．G08 D．G09
4.根据所用进给伺服系统的类型，数控机床可分为 A 数控机床。

A．开环；半闭环；闭环 B．硬线；计算机
C．点位控制连续控制 D．多功能和经济型
5.计算机数控的英文缩写是 B 。

A. NC
B. CNC
C. DNC
D. FNC
三、问答题
1、试述点位控制、直线控制和轮廓控制的区别。

答：1、点位控制系统的特点是只控位移部件的终点位置，即控制移动部件由一个位置到令一位置的精确定位，二队它们运动过程中的轨迹没有严格要求，在位移的定位过程中不进行任何加工。

2、直线控制系统的特点是刀具相对于工件的运动不仅要控制两点之间的准确位置，还要保证来两点之间移动轨迹是一条直线。

3、轮廓控制系统不仅要控制起点的位置，而且还要控制加工过程中每一点的位置和速度。

2、简述逐点比较法插补的本质是什么？
答：在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，不断比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对位置，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减小偏差的方向进给。

3、简述CNC装置的组成及主要功能。

答：CNC装置由三部分组成，即计算机（硬件和软件）、可编程序控制器（PLC）和接口电路。

功能：根据输入的零件加工程序、数据和参数，完成数值计算和逻辑判断，进行输入、输出控制。

4、数控机床对机械结构有那些要求？
答：1、具有较高的静、动刚度和良好抗震性；2、具有较好的热稳定性； 3、具有较高的运动精度和良好的低速稳定性；4、具有良好的操作、安全防护性能。

5、数控编程的内容和步骤有那些？
答：内容：分析零件图纸，确定工艺过程，通过数值计算，计算出道具中心运动轨迹、获得刀位数据、编制零件加工程序单，制备控制介质，校对程序及试切。

步骤：1、分析零件图样和工艺要求；2、数值计算；3、编写加工程序单；4、制作控制介质，输入程序信息；5、程序检验。

四、计算题
1、用逐点比较法插补第一象限直线OA，起点原点，终点坐标（6,4），写出插补运算过程并绘出插补轨迹。

2、根据数控程序画出零件图。

(1#刀为外圆车刀，2#刀为3mm切槽刀)
OOO1
N010 T0101 S600 M03；
N020 G00 X27. Z5.;
N030 X16.;
N035 G01 z0
N040 X18. Z－1. F100.;
N050 Z－35.;
N060 X20.;
N070 X22. W－1.;
N080 Z－80.;
N090 G00 X100.Z100.;
N110 T0202
N120 G00 X25. Z－35.;
N130 GO1 X9.;
N140 X25.;
N150 G00 Z－70.;
N160 G01 X15.;
N170 X25.;
N180 G00 X100.Z100.;
N190 M05;
N200 N30;
3、试编制图示车削零件的加工程序。

老师点的题目：
1、CNC系统框图，CNC的组成及工作原理。

2、点位控制、直线控制及轮廓控制的区别。

3、开环、全闭环、半闭环。

4、逐点比较法的插补原理。

5、CNC的基本功能和选择功能。

6、什么叫主传动。

7、滚珠丝杆的预紧。

8、导轨有哪几种？
9、数控编程有哪几种步骤？
10、切削用量、坐标轴和运动方向怎么确定。

11、什么是数控技术。

12、G4：刀具补偿取消。

13、按数控装置类型进行分类，可分为
以上答案百度来的，可能不准确，请自己核对
山东科技大学2010--2011学年第二学期期末考试
数控技术及数控机床试卷
学生姓名：，班级：，学号：，成绩：
一．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何形状和
的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。

按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配，从而使得驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。

2．按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机
3
合等系统。

步进电机的步距角是指。

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α
＝。

4．为了保证数控机床总是能在最有利的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通常在其调速范围内。

因此，现
代数控机床常采用
作为主运动的动力源。

5．数控机床的最小设定单位是，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为，在编程时，所有的编程单位都应转换成
与最小设定单位相应的数据。

6．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其和。

提高机床的静刚度。

7．数控技术是的技术；计算机数控（CNC）是指；数控机床具有、、、、
等优点。

8．插补器就实现的方法而言，可用或；按其实现的功能来分类，它可分为、、等类型。

9．刀具半径补偿是指。

左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为和。

二．简答题（每题6分，共18分）
1．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？
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。

四．论述题（每题9分，共36分）
1．试推导下图内的脉冲当量δ与步距角α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，步进电机一经选定后，其步距角也是一定的，试回答如何满足脉冲当量与步距角中间的关系？
2．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？
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看法和学习体会。

数控技术及数控机床试卷标准答案
一．填空题（每题4分，共36分）
1．轮廓尺寸，进给脉冲，伺服电机
2．
3
4．连续无级可调，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，有利于生产管理，有利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．具有这种功能的数控装置能使刀具中心自动地从零件实际轮廓上偏离一个指定的刀具半径值（补偿量），并使刀具中心在这一被补偿的轨迹上运动，从而把关键加工成图纸上要求的轮廓形状。

二．简答题（每题6分，共18分）
1．二轴半坐标数控机床在结构上有三个坐标，可同时控制两个坐标，而第三个坐标作等间距运动。

主要用于三轴以上控制的机床，其中两个轴互为联动，而另一个轴作周期进给，如在数控铣床上用球头铣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。

3．采用钢板焊接床身结构可采用最有利于提高刚度的筋板布置形式，能充分发挥壁板和筋板的承裁及抵抗变形的作用； 焊接结构还无需铸造结构所需的出砂口，有可能将基础件做成完全封闭的箱形结构；钢板的弹性模量E 比铸铁的弹性模量E 大几乎相差一倍。

因此，在结构相同时，E 值大的材料刚度则高。

三．计算题（10分）
1．解： 将X e ＝7及Y e ＝4化成二进制数X e ＝111B 及Y e ＝100B 存放在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。

5.12
403360360=⨯⨯=mzk ＝α
计算正确（6分），绘图（4分）
四．论述题（每题9分，共36分）
1．解
脉冲当量δ与步距角α的关系式为： （6分）
δα=⨯⨯⨯0
4321360s z z z z
可通过配算齿轮降速比来满足它们中间的关系（3分）
2．按摩尔条纹特点，可在摩尔条纹移动方向上开设四个窗口P
1、P
2
、P
4
和P
4
，
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。

（3分）
2）确定移动部件的方向：从P
1、P
2
、P
4
和P
4
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，P
1滞后P
2
π/2，P
2
滞后
P 3π/2, P
3
滞后P
4
π/2，则摩尔条纹反向移动时四个光强变化为P
1
超
前P
2π/2，P
2
超前P
3
π/2, P
3
超前P
4
π/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分）
3）确定移动的速度：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。

（3分）
3．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。

（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。

（3分）
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。

（3分）
4．
运行高速化；（1分）加工高精化；（1分）功能复合化；（1分）控制智能化；（1分）体系开放化；（1分）驱动并联化；（1分）
交互网络化
自己谈学习体会（3分）。