机电设备评估基础分类模拟题数控机床及工业机器人(三)(机电设备评估基础分类模拟题(二)

机电设备评估基础分类模拟题数控机床及工业机器人
(三)(机电设备评估基础分类模拟题(二)
一、单项选择题
每题的备选答案中，只有1个最符合题意
1. 伺服系统是一种以为控制对象的自动控制系统。

A.功率
B.机械位置或角度
C.速度
D.工作效率
答案：B
伺服驱动系统简称伺服系统(server system)，是一种以机械位置(或角度)作为控制对象的自动控制系统。

对于数控机床，如果说CNC装置是数控机床的“大脑”，是发布“命令”的“指挥机构”，那么伺服系统便是数控机床的“四肢”，是一种“执行机构”。

它忠实而准确的执行由CNC装置发出的运动命令。

二、多项选择题
每题的备选答案中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。

1. 按照控制对象和使用目的的不同，数控机床伺服系统可以分为。

A.刀具伺服系统
B.主轴伺服系统
C.切削伺服系统
D.进给伺服系统
E.辅助伺服系统
答案：BDE
按控制对象和使用目的的不同，数控机床伺服系统可分为进给伺服系统、主轴伺服系统和辅助伺服系统。

2. 按照伺服系统控制方式的不同，可将数控机床分为数控机床。

A.半闭环控制
B.开环控制
C.半开环控制
D.闭环控制
E.混合控制
答案：ABC
按照伺服驱动系统控制方式的不同，数控机床有三种基本类型：
(1)闭环控制数控机床。

(2)半闭环控制数控机床。

(3)开环控制数控机床。

3. 下列设备或装置中，有可能成为FMC的组成部分。

A.加工中心
B.机器人
C.刀具自动输送装置
D.托盘自动交换装置
E.加工过程的检测装置
答案：BCDE
解析参见多选27题相关解析。

4. 工业机器人一般由组成。

A.输入系统
B.操作机
C.控制系统
D.驱动系统
E.输出系统
答案：ACE
单微处理器CNC装置只有一个微处理器，或虽然有两个以上的微处理器，但其中只有一个微处理器能够控制总线，而其他微处理器不能控制系统总线，不能访问主存储器，各微处理器组成主从结构。

单微处理器结构的CNC装置几乎都采用以总线为中心的计算机结构，但不是全部采用总线结构。

5. 交流主轴电动机是经过专门设计的鼠笼式三相异步电动机，其结构特点是。

A.没有外壳
B.转动惯量较大
C.转子为细长型
D.定子铁心上有轴向通风孔
E.尾部装有脉冲发生器或脉冲编码器
答案：ACDE
6. 属于用户可根据需要加以选择的CNC装置功能是。

A.选刀及工作台分度功能
B.在线自动编程功能
C.诊断功能
D.字符及图形显示功能
E.刀具管理功能
答案：BCD
进给伺服系统用于控制机床各坐标轴的切削进给运动，是一种精密的位置跟踪、定位系统，包括速度控制和位置管理，是一般概念的伺服驱动系统。

7. 工业机器人按照坐标形式分为。

A.PPP
B.RRP
C.PRR
D.RPP
E.RRR
答案：ABDE
按坐标形式可将机器工业机器人分为直角坐标式(PPP)、圆柱坐标式(RPP)、球坐标式(RRP)、关节坐标式(RRR)。

8. 下列CNC的各项任务中，属于控制任务的是。

A.插补
B.译码
C.刀具补偿
D.位置控制
E.I/O控制
答案：ABCD
根据CNC装置所要完成的任务要求，属于控制任务的有刀具补偿、速度处理、插补、位置控制。

9. PLC的基本组成部分包括。

A.写入器
B.CPU及存储器
C.电源
D.输入接口
E.输出接口
答案：BCDE
PLC的基本组成部分包括CPU及存储器、输入接口、输出接口、电源等。

10. CNC系统的基本功能有。

A.输入
B.插补
C.显示
D.伺服控制
E.诊断
答案：ABD
CNC系统的基本功能包括输入、插补、伺服控制，此外还必须具有显示、输入输出处理及诊断功能。

其中C、E项为选择功能。

11. 下列可以采用点位控制的数控机床有。

A.数控车床
B.数控镗床
C.数控磨床
D.数控钻床
E.数控冲床
答案：BDE
可以采用点位控制的数控机床包括数控镗床、钻床和冲床等。

12. 按照刀具与工件的相对运动轨迹，可以将数控机床分为数控机床。

A.平面控制
B.点位控制
C.轮廓控制
D.特殊控制
E.立体控制
答案：BC
按照能够控制刀具与工件间相对运动的轨迹分类，可以把数控机床分为点位控制及轮廓控制数控机床。

13. 相对于开环控制方式，闭环控制具有等特点。

A.成本较高
B.可以获得很高的加工精度
C.结构复杂、所用元件较多
D.抗干扰能力强
E.可使用步进电动机或交、直流伺服电动机
答案：ABCD
闭环控制系统的优点是控制精度高、抗干扰能力强、适用范围宽。

其缺点是结构复杂，所用元件较多、成本高、系统稳定性要求高。

14. 数控机床由组成。

A.机床主机
B.传动系统
C.控制装置
C系统
E.辅助装置
答案：ADE
数控机床分为两大部分，即CNC系统和机床主机(包括辅助装置)。

15. 工业机器人按照坐标形式分为。

A.圆柱坐标式
B.直角坐标式
C.极坐标式
D.球坐标式
E.关节坐标式
答案：ABDE
柔性制造单元FMC是在加工中心的基础上发展起来的。

它增加了机器人或托盘自动交换装置、刀具和工件的自动测量装置、加工过程中的检测装置。

与加工中心相比．它具有更好的柔性，更高的生产率，可实现某些零件的多品种、小批量的加工。

柔性制造单元的构成常有两种形式。

16. 多微处理器结构的CNC装置的基本功能模块包括。

C译码模块
B.存储器模块
C管理模块
C插补模块
E.指令、数据的输入输出及显示模块
答案：ABCD
模块化结构的多微处理器结构CNC装置一般包括以下一些基本功能模块：①CNC 管理模块；②CNC插补模块；③位置控制模块；④存储器模块；⑤PLC模块；
⑥指令、数据的输入输出及显示模块。

进一步扩充功能，还可增加相应的模块。

17. 数控机床的优点有。

A.易于加工异型复杂零件
B.可以实现一机多用，多机看管
C.可实现程序误差补偿和升级优化控制
D.可以大大减少专用工装卡具?并有利于提高刀具的使用寿命
E.易于保证加工质量，一致性好
答案：ABDE
C项的正确说法是：可实现软件无差补偿和优化控制。

其他优点还有：工件加工周期短，效率高；可以大大减少在制品数量；具有广泛的使用性和较大的灵活性；可实现精确的成本计算和生产进度安排；可以大大减轻工人的劳动强度，减少所需工人数量；是实现柔性自动加工的重要设备，是发展柔性生产和计算机辅助制造(CAM)的基础。

18. 专用型CNC装置的特点是。

A.硬件采用模块化结构
B.不同厂家可进行模块级互换
C.结构紧凑，布局合理
D.采用专用型软件
E.采用封闭式体系结构
答案：CDE
当今占据大部分制造业市场的CNC装置为专用行CNC装置。

专用型CNC装置结构紧凑、布局合理、技术成熟。

专用型CNC装置采用封闭式的体系结构。

其系统硬件是专用的，组成系统的功能板及其之间的连接方式都是专门设计的，与其他系统的同类型功能板相互不能通用；其系统的软件结构也是专用的，系统软件的细节对外不公开，不能提供给用户。

另外，由于各CNC装置生产厂家选择的基础技术、技术策略、指导方针，以及厂发展史的不同，所生产的CNC装置虽然都是模块化的，但在具体的实现方法上却存在着很大的差别。

由于CNC装置的封闭性，机床制造厂家几乎不可能自主地组成、配备所需要的CNC装置，CNC 装置功能的增加和修改必须得有CNC装置开发人员介入，这就使他们大大降低了技术的保密性。

机床制造厂家更不能根据自身的需要开发适合自己的应用领域的部件或引入第三厂商生产的部件。

19. 步进电动机的主要性能指标有。

A.连续运行频率
B.步距精度
C.启动频率
D.最大静转矩
E.最大输出功率
答案：ABCD
步进电动机的主要性能指标有：步距精度、最大静转矩、启动频率、连续运行频率。

20. 永磁直流伺服电动机工作曲线中的间断工作区是由围成的区域。

A.转矩极限线
B.转速极限线
C.瞬时换向极限线
D.温度极限线
E.换向极限线
答案：ADE
永磁直流伺服电动机工作曲线中的间断工作区是由温度极限线、转矩极限线、换向极限线围咸的区域。

21. 单微处理机构的CNC装置在逻辑上是面向总线的。

按印刷电路板插接方式的不同，可将其结构分为。

A.大板结构
B.模块化结构
C.指令化结构
D.程序化结构
E.专用化结构
单微处理器结构的CNC装置在逻辑上是面向总线的。

按印制电路板插接的方式的不同，可将其分为两种结构：①大板结构；②模块化结构。

22. 关于数控机床的组成部分的使用寿命，下列叙述中，正确的是。

A.主要机械大件(如床身、立柱、主轴箱等)的使用寿命可达10年以上
B.数控系统的使用寿命可达10年
C.一些频繁运动的驱动部件(如滚动丝杆副)可保持运动精度约为5年
D.易损电器元件(如行程开关)的使用寿命可达5年
E.一个标准型的数控系统在制造厂生产出来，其寿命约为5～6年
答案：ABCE
数控机床各个组成部分的使用寿命差别很大。

一些主要机械大件(如床身、立柱、主轴箱等)的使用寿命可达10年以上．但一些频繁运动的驱动机械部件(如滚动丝杆副)可保持运动精度的寿命大约只有5年。

一套数控系统的使用寿命也可达10年，可易损电器元件(如行程开关)的使用寿命却只有2年左右。

23. CNC系统有组成。

A.I/O设备
B.程序
C装置及主轴
D.进给控制单元
E.辅助装置
CNC系统由程序、输入输出(I/O)设备．CNC装置及主轴、进给控制单元组成。

24. FMS由等子系统组成。

A.加工系统
B.物流系统
C.能源流系统
D.信息流系统
E.辅助系统
答案：ABD
FMS即柔性制造系统由加工、物流和信息流三个子系统组成。

25. PLC的基本技术指标包括。

A.CPU主频
B.存储器容量
C.I/O点数
D.扫描速度
E.编程语言
答案：BCDE
PLC的基本技术指标包括存储器容量、扫描速度、I/O点数、编程语言。

26. 下列CNC的各项任务中，属于管理任务的是。

A.插补
B.输出
C.诊断
D.显示
E.I/O处理
答案：BCDE
根据CNC装置所要完成的任务要求，属于管理任务的有诊断、显示、I/O处理、输出等。

27. 模块化的多微处理器结构CNC装置的基本功能模块一般包括。

C管理模块
B.存储器模块
C.速度控制模块
C译码模块
E.指令、数据的输入输出及显示模块
答案：ABE
模块化结构的多微处理器结构CNC装置中的基本功能模块一般有以下六种：
(1)CNC管理模块。

(2)CNC插补模块。

(3)位置控制模块。

(4)存储器模块。

(5)PLC模块。

(6)指令、数据的输入输出及显示模块。

28. 数控机床的特点是操作灵活方便，特别适用于多品种轴类、套类、盘类零件的加工。

A.小批量
B.中批量
C.大批量
D.大量
E.任何批量
答案：AB
本题考核点为数控机床的特点。

数控机床具有操作灵活方便，特别适用于多品种小批量、中批量轴类、套类、盘类零件的加工。

29. 下列可以采用轮廓控制的机床有。

A.数控机床
B.加工中心
C.数控磨床
D.数控冲床
E.数控铣床
答案：ABCE
属于轮廓控制数控机床的有数控车床、铣床、磨床、电加工机床和加工中心等。

30. 工业机器人的编程方式有。

A.自动控制方式
B.示教编程方式
C.语言编程方式
D.译码编程方式
E.自动编程方式
答案：BC
当前，工业机器人有两种编程方式。

对于重复操作型机器人，所面对的作业任务比较简单，一般采用示教编程方式编程。

对于动作复杂、操作精度要求高的工业机器人(如装配机器人)，由于其操作程序步数量大，条件语句多，一般不采用示教编程方式编程，而是采用工业机器人语言编程方式编程。

31. 工业机器人安装在末端执行器上的夹持器分为。

A.机械夹紧
B.液压胀紧
C.化学能吸附
D.磁力夹紧
E.真空抽吸
答案：ABDE
末端执行器又称手部，是操作机制性操作的装置。

其上可按照夹持器、工具、传感器等。

其中，夹持器可为机械夹紧、磁力夹紧、液压胀紧和真空抽吸四种。

32. 数控机床对进给伺服驱动系统的主要要求是。

A.快速响应
B.高精度
C.无超调
D.调速范围宽
E.宽调速范围内保持恒定功率输出
答案：ABCD
数控机床对进给伺服驱动系统的主要要求如下：高精度、快速响应、无级调调速范围宽，低速大转矩，可靠性高。

三、综合分析题
简要回答下列问题
1. 数控机床主机机械结构有哪些特点?
答案：为了满足数控机床高自动化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，其机械结构应具有以下一些特点：
(1)通过机床结构、筋板的合理布局来提高刚度。

如数控机床采用大的主轴支承轴径，短的主轴端部受力悬伸段，采用倾斜床身；铣、镗类数控机床主轴箱在框式立柱上采用嵌入式结构；数控机床的立柱构件采用加强筋布局设计；数控机床的床身采用钢板焊接结构等。

(2)通过新材料、特殊结构的采用来提高动刚度和抗震能力。

如采用聚合物混
凝土取代铸铁材料制作机床大件，大件中充填泥芯和混凝土等阻尼材料，在大件表面采用阻尼涂层等来改善构件的阻尼特性等。

(3)采用热对称结构及热平衡措施，控制机床发热部件温升(如主轴箱、静压导轨液压油等采取散热、风冷或液冷)，以及专门采用热位移补偿等措施来减少机床热变形。

(4)采用高效率、无间隙、低摩擦传动，如采用熟料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、滚珠丝杆副、预加载双齿轮一齿轮及静压蜗杆一蜗母条机构等。

(5)采用高性能、宽调速范围的交、直流主轴电动机和伺服电动机，以简化主轴箱、进给变速箱及其传动系统。

2. 数控机床对伺服机械结构有哪些要求?
答案：数控机床对进给伺服驱动系统的主要要求可归纳如下：
(1)高精度。

要求伺服系统定位准确，即定位误差特别是重复定位误差要小，并且伺服系统的跟随精度要高，即跟随误差要小。

一般定位精度可达m级，要求高的达到。

(2)快速响应，无超调。

加工过程中，为了提高生产率和保证加工质量，要求加(减)速度足够大，以便缩短伺服系统过渡过程时间。

(3)调速范围宽。

在各种数控机床中，由于加工所用刀具、被加工材料以及零件加工要求的不同，为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，要求进给驱动必须具有足够宽的调速范围(至少达到1:1000，有些高性能系统已能达到1:100000)，而且通常是无级调速。

(4)低速大转矩。

根据机床的加工特点，多在低速下进行重切削，即在低速时进给驱动要有大的转矩输出。

另外驱动系统应具有较强的过载能力，而且力矩波动要小，一般允许的波动系数在3%左右。

(5)可靠性高。

对环境(如温度、湿度、粉尘、油污、振动、电磁干扰等)的适应性强、性能稳定、使用寿命长，平均故障间隔时间(MBTF)长。

3. 数控机床有哪几种分类方法?
答案：数控机床有以下几种分类方法：
(1)按照刀具与工件的相对运动轨迹，可将数控机床分为点位控制数控机床和轮廓控制数控机床。

(2)按照伺服系统的控制方式，可将数控机床分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和变闭环控制数控机床。

(3)按照加工方式，可将数控机床分为金属切削类数控机床、金属成型类数控机床、特种加工类数控机床和其他类数控机床。

(4)按照CNC装置的功能水平，可将数控机床分为高、中、低档三类数控机床。

4. 要实现数控加工，数控机床必须包括哪些因素?
答案：要实现数控加工，数控机床必须包括：
(1)能够接受零件加工所需要的各种信息，并能进行插补运算和各种必要的处理，实时发出各种控制指令及坐标速度控制指令(或脉冲)的数控装置。

(2)能够快速响应并具有足够功率的伺服驱动装置。

(3)能够满足加工要求的机床主机、辅助装置及刀具等。

5. 请说出CNC装置中的必备功能和选择功能的名称。

答案：CNC装置的控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、选刀及工作台分度功能、主轴功能、辅助功能、字符显示功能、诊断功能等是数控必备的基本功能；补偿功能、固定循环功能、图形显示功能、通信功能、在线自动编程功能属于选择功能、用户可根据需要加以选用。

6. 试述步进电动机的主要性能指标。

答案：步进电动机的主要性能指标有：
(1)步距精度。

空载时，以单脉冲输入，步进电动机的实际步距角与理论步距角之差称为静态步距角误差，以偏差的角度或相对百分数来衡量。

(2)最大静转矩。

处于静态(即不改变通电状态，转子处于不动的状态)的步进电动机，在转子轴上加一负载转矩后，转子将转过一个角度，在新的位置上静止下来。

(3)起动频率。

使步进电动机能够由静止定位状态不失步地起动，并进akx～-常运行的控制脉冲最高频率，称为起动频率。

在空载情况下，称为空载启动频率。

在有负载情况下，不失步起动所允许的最高频率将大大降低。

(4)连续运行频率。

步进电动机启动后，其转速将跟随控制脉冲频率连续上升而不失步地控制脉冲的最高频率，称为连续运行频率的最高工作频率。

步进电动机的连续运行频率随负载的增大而下降，但步进电动机连续运行频率远高于其起动频率。

7. 按工作原理，可将步进电动机分为哪几种?
答案：(1)正确估计待改造的数控机床的价值。

不同部分的使用寿命相差很大。

所以在再生改造时，必须仔细分析哪些部分可以利用，哪些部分必须更新，剩余价值还有多少。

一般，可以利用的部分其剩余价值不应低于总价值的1/3。

剩余价值较大的通常是机械部分及配套附件，而数控系统一般都需要更新。

(2)设备技术改造应该力求投资不超过同类新设备购置费的40%～60%。

否则就不值得。

(3)再生改造应该全面配套，避免只进行局部改造。

否则影响改造后的综合效果。

在改造方案中，必须对机床各主要部件的工作寿命进行综合平衡，技术参数要相互匹配。

(4)设备改造要根据企业的生产需要、自身的经济能力，确定合理的科学的再生改造目标．而不要盲目追求一流水平。

8. 试述可编程控制器的基本技术指标。

答案：PLC的基本技术指标：
(1)存储器容量。

一般用K字节(KB)、K位来表示。

这里，1K＝1024。

在PLC中，程序指令按“步”存放。

一“步”占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节，因此，如果一个PLC内存容量为1000步，可以推知其内存约为2000字节。

(2)扫描速度。

一般以执行1000步指令所需要的时间来衡量，单位是ms/K；有时，也以执行一步指令的时间计，单位为us/步。

(3)I/O点数。

I/O点数是指PLC外部输入、输出端子总数。

这是PLC最重要的一项技术指标。

(4)编程语言。

不同的PLC其编程语言不同，互不兼容，但具有互相转换的可移植性。

编程语言的指令条数是衡量PLC软件功能强弱的主要指标，指令越多，编程功能越强。

9. 试述数控机床中闭环系统的组成、原理和应用特点。

答案：闭环控制数控机床带有位置检测反馈装置。

位置检测元件安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置，并与CNC装置的指令位置进行比较，用差值进行控制。

这类数控机床由于能够减小，乃至于消除由于传动部件制造、装配所带来的误差，因而可以获得很高的加工精度。

但是，环内包含的机械传动环节比较多，如丝杆螺母副工作台等。

丝杆与螺母间，工作台与导轨间的摩擦特性，各部件的刚性都是可变的，这些都直接影响伺服系统的调节参数，而且有一些参数是非线性的。

如果设计、调整得不好，将会造成系统的不稳定。

因此，这类数控机床伺服系统的设计和调试都有较大的难度，如果不是精度要求很高的数控机床，一般不采用这种控制方式。

10. 试述数控机床的组成部分。

答案：数控机床由CNC系统、机床主机和辅助装置组成。

其中，CNC系统由程序、输入输出(I/O)设备、CNC装置及主轴、速度控制单元组成。

数控机床是按照预先编好的零件加工程序进行自动加工的。

零件加工程序是
CNC系统的重要组成部分。

输入输出设备主要用于零件加工程序的编制、存储、打印、显示等。

简单的输入输出设备只包括键盘、米字管和数码管等。

一般的输入输出设备除了人机对话编程键盘和阴极射线管(CRT)显示器或液晶显示器(LCD)外；还包括纸带、磁带输入机或磁盘驱动器、穿孔机和点传机等。

高级的输入输出设备还包括自动编程及乃至CAl)/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)系统。

CNC装置是CNC系统的核心部件，它由三部分组成，即计算机(包括硬件和软件)、可编程序控制器(PLC)和接口电路。

主轴驱动单元与交、直流主轴电动机及其速度检测单元组成主轴驱动装置，用于控制主轴的旋转运动，实现在宽范围内速度可调?并在每种速度下都能提供切削所需要的功率。

进给驱动与进给伺服电动机及其检测元件组成进给驱动装置，用于控制机床坐标轴的切削进给运动，提供切削过程中所需要的扭矩，并可以任意调节运动速度。

再配以位置控制系统，可实现对工作台(或刀具)位置的精确控制，这就是进给伺服驱动系统。

进给伺服驱动系统中的伺服电动机可以是功率步进电机(多用于经济型数控机床)或交、直流伺服电动机部分。

辅助装置包括液压、气动装置交换工作台、数控转台、数控分度头、排屑装置、刀具及监控检测装置等。