数控技术习题

第一章概论1．什么是计算机数控技术？（CNC）计算机数控技术是利用计算机采用数字指令信号对机电产品或设备进行控制的一种自动控制技术2．与传统机床相比, 数控机床具有哪些特点? 自动化程度高，加工精度高，生产率高，对工件的适应性强，有利于生产管理信息化3．什么叫工件坐标系？在数控加工中，工件坐标系与机床坐标系有何关系？工件坐标系是为编程人为设定的坐标系. 工件坐标系各轴要与机床坐标系平行, 加工工件时, 通过对刀实现工件坐标系与机床坐标系重合.4．数控机床按伺服系统控制方式可分成哪几类?各有什么特点?分类: 开环控制数控机床特点：机床结构简单，成本低，但加工精度低；闭环控制数控机床机床加工精度高，但结构复杂，成本高；半闭环控制数控机床机床加工精度、结构复杂程度、成本适中。

5．数控机床按运动轨迹控制方式可分成哪几类?各有什么特点?分类：点位控制数控机床特点：CNC系统无插补器，可实现定位精度、定位时间、移动速度，对运动轨迹无精度要求；连续控制数控机床这类机床带有插补器，以精确实现各种曲线或曲面的加工。

6．如何确定立式数控铣床坐标系的各轴?Z 轴：平行于主轴，远离工件的运动方向为正方向；X轴：位于与主轴垂直的平面内，由刀具向立柱看，X轴的正向指向右边；Y轴：由确定的X轴、Z轴，按右手定则来确定。

7．如何确定立式数控车床坐标系的各轴?Z轴：平行于主轴，远离工件的运动方向为正方向；X轴：垂直主轴轴线且平行于横向滑板，使刀具远离工件的方向为X轴的正向；8什么是数控机床？它由哪些部分组成？答：数控机床是一种利用数控技术，准确按照事先安排的工艺流程，自动实现规定动作的金属加工机床。

它由输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统和机床等部分组成。

题型变换：数控机床的输入介质是指O①光电阅读机②穿孔机③穿孔带、磁带和软磁盘④零件图纸和加工程序单答：③9用框图说明一般数控机床的工作原理。

答：数控机床的工作原理如图1-1 所示。

首先将零件图纸的形状、尺寸和技术条件、加工工艺等按照规定的格式和代码，记录在输入介质上（例如穿孔带、磁带和软磁盘等）并输入数控装置。

数控装置由输入、信息处理和输出三部分构成。

输入介质通过输入单元（例如光电读带机）后，转换成可以识别的信息，由信息处理单元加以处理，再通过输出单元发出位置、速度等指令（脉冲信号）给伺服系统。

伺服系统的作用是将来自数控装置的各种指令，转换成机床移动部件运动。

反馈系统再将机床的实际位置、速度等参数检测出来，转换成电信号，输送到数控装置，使数控装置能够校核该机床实际位移情况是否与指令一致，并发出指令纠正所产生的误差。

对于一些高效率和加工精度较高的数控机床还有适应控制系统，以补偿加工环境参数的变化。

题型变换：数控机床的数控装置包括O。

①光电读带机和输入介质③输入、信息处理和输出单元答：③10.在数控机床的编程时，一般假定答：刀具、工件11.数控机床的机械结构与普通机床相比，有何特点？答：数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，与普通机床相比，应该具有更好的刚性和抗振性，相对运动面的摩擦系数要小，传动部件之间的间隙要小。

12简述机床数控系统的工作原理和组成部分。

答：机床数控系统在输入某种介质载有的、以规定格式记录的指令后，能自动译解指令，并使所控制的机床执行指令，有时还能监控其执行结果，以保证得到要求的精度和功能。

机床数控系统一般由输入介质、数控装置和伺服系统构成。

对于较高级的机床数控系统还包括反馈系统和适应控系统。

13.机床数控系统的类型很多，根据伺服系统来分类，可分为_______________________ 、_______ 和②步进电机和伺服系统④位移、速度传感器和反馈系统_相对于静止____________ 运动的原则。

根据运动方式来分类，可分为______ 和_______ 。

根据坐标值的表示方式可分为图1-1坐标控制系统和 _________ 坐标控制系统。

答：开环控制系统闭环控制系统 半闭环控制系统 点位控制系统点位/直线控制系统连续控制系统增量 绝对14.什么叫脉冲当量？它影响数控机床什么性能？它的值一般为多少？答：相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，又称作最小设定 单位。

它的大小视机床精度而定，一般为0.01〜0.0005cm 。

脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

题型变换一：数机床的最小设定单位又称作 ___________________ 。

答：脉冲当量题型变换二：脉冲当量是O 。

① 相对于每一脉冲信号，传动丝杠所转过的角度 ② 相对于每一脉冲信号，步进电机所回转的角度③ 脉冲当量乘以进给传动机构的传动比就是机床部件位移量 ④ 对于每一脉冲信号，机床运动部件的位移量 答：④③刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系④仅控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径 答：④18.DNC 系统是指C 。

①适应控制系统 ②群控系统③柔性制系统④计算机数控系统答：④题型变换二：AC 控制是指O 。

题型变换三：脉冲当量的值取得越 _ 答：小高15.开环控制系统中，多采用 __________ 答：步进电机16.5环控制系统的反馈装置 。

①装在电机轴上③装在传动丝杠上 答：④17. a 闭环系统比开环系统及半闭环系统①稳定性好 ②故障率低答：③10C 点位控制系统。

①必须采用增量坐标控制方式，加工精度越作为伺服电机。

②装在位移传感器上 ④装在机床移动部件上③精度高④精度低②必须采用绝对坐标控制方式①闭环控制②自动化工厂③群控系统④计算机集成制造系统答：③⑪.加工中心是指①柔性制造单元FMC ②分布式DNC系统③适应控制系统④自动换刀数控机床答：④20. 近年来数控系统发展很快，数控机床进给速度已从__________________ 增加到______ ，而最小设定单位已从减少到。

答：3 〜5m/min 15〜30m/min 0.001mm 0.0001mm第二章CNC系统的基本原理1.数控机床的CNC系统由哪几部分组成？输入/输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、强电控制部分、主轴调速驱动单元及主轴电机、进给伺服驱动单元及进给电机、辅助装置电动执行器、位移与速度检测装置。

2.在CNC中，何谓插补？有哪两大类插补算法？插补是根据给定的刀具运动轨迹和进给速度，采用适当的计算方法，在运动的起点和终点之间，计算出满足预定要求的中间点及其坐标.基准脉冲插补，数据采样插补3.工业控制计算机与通用计算机相比，有什么显著特点？答：根据数控机床的特殊要求，它具有两个显著特点：(1 )高可靠性：工业生产一般要求CNC系统具有很强的抗干扰能力，能在比较恶劣的环境中可靠地工作，要求CNC系统具有较高的平均无故障率和很短的修复时间。

(2 )编程简单，操作方便。

以方便用户使用。

4.机床I/O控制部分根据机床与微机之间传送信息形式的不同，I/O控制被划分为、______ 和_________ 三种。

答：数字量I/O 开关量I/O 模拟量I/O5.在数控加工中，何谓刀补？在编程时，将刀具简化为刀位点，用零件本身轮廓进行编程，但要将实际刀具的参数测量出来并输入给CNC装置，再在程序中适当位置调用补偿指令，CNC装置就会根据程序的刀补值自动调整刀位点的运动轨迹，使刀位点的运动轨迹相对编程轨迹产生偏移，这个偏移恰好能加工出要求的零件轮廓，这个过程称为刀补•6.刀具补偿功能包括_________________ 、 ___________ 和 _____________ 三个阶段。

答：刀补建立、刀补进行、刀补撤消7.数控铳床(车床)的刀具补偿功能分为哪两种& 数控机床对伺服驱动系统有哪些要求？答：有以下要求；(1)调速范围宽并有良好的稳定性，尤其是低速时的平稳性；(2)负载特性硬，即使在低速时也应有足够的负载能力；(3)动态响应速度快；(4)高的位移情度；(5)能够频繁地启动；9.三相步进电机为什么常采用三相六拍驱动方式，而很少采用三相三拍驱动方式？答：三相三拍驱动时，三相绕组是按LB T C-A…或 L3B T A T…的顺序通电，而三相六拍驱动方式是按A T AB^ B T BC T C T CA T A T…顺序通电(或相反方向)。

由于三相六拍制在转换时始终保持有一相线圈通电，故其工作稳定性好，而且步距角比三相三折驱动方式缩小了一半，可以提高位置精度。

10.步进电机的主要特点是什么？答：步进电机的主要特点是：(1)输出转角大小与输入脉冲数严格成比例，即每输入一个脉冲，电机转子相应转动一步，且在时间上与输入脉冲同步。

(2)电机转子转速随输入信号的脉冲频率而变化。

改变输入脉冲频率，即可实现平滑的无级调速，且调速范围相当宽。

(3)借助控制线路，易于获得正反转、间歇运动等特殊功能。

(4)转子的转动惯量小，启动、停止时间短。

一般在信号输入几毫秒或几十毫秒后，即能使电机转动或达到同步转速。

信号切断后，电机立即停止转动。

(5)输出转角精度高，无累积误差。

(6) 步进电机的工作状态对各种干扰因素不敏感。

由于步进电机具有上述特点，故在数控机床中得到广泛应用，而且是唯一能以开环 结构用于数控机床的电动机。

11.步进电动机驱动器电路由 、 构成。

答：环形脉冲分配器、功率放大器12. 步进电机转子有80个齿，采用三相六拍驱动方式，经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动，丝杠的导程为5mm 工作台移动最大速度为 6mm/s=求：(1) 步进电机的步距角 v=? (2) 工作点的脉冲当量：二? (3) 步进电机的最高工作频率 f = ?解：⑴八题二 3600.75mkz 3^2^80(2)二丝杠导程X 步距角 /360 °=5X 0.75 ° /360 ° =0.01(mm/脉冲 )(3)f 二 v/、=6/0.01 =600(Hz)13 .三相六拍运行的步进电机采用单双相轮流通电控制方式，即m=3, k = 2。

转子齿数Z =50，频率f = 500HZ 电机正转时的通电顺序：A T A4BS3d电机反转时的通电顺序：A T AC H C T CB^ B T BA T A 根据步距角计算公式:360360a == _________mZk 3^50 汉 2根据转速计算公式：60f 60 500n 二mZk 3 50 214. 对于一个设计合理，制造良好的带位置闭环控制系统的数迭机床，可达到的精 度由O 决定。

答：②题型变换：对于一个设计、制造良好的位置闭环控制系统，可达到的精度以 的精度为极限。

(转/分))①机床机械结构的精度③计算机的运算速度 ②检测元件的精度 ④驱动装置的精度答：系统所采用的检测元件15.数控机床常用的位置检测元件有光栅、感应同步器、磁栅等，这些传感器的特点是、和答：检测范围较大易于实现测量信号数字化测量精度高题型变换：举出2〜3种数控机床常用的位置传感器，并说明它们的主要特点？答：常用的位置传感有光栅、感应同步器、光电编码盘等等。