機床數(shù)控系統(tǒng)試題

1、機床數(shù)控系統(tǒng)試題6一、選擇（每題2分，共20分）1下列不屬于旋轉(zhuǎn)型檢測裝置的是（ a ）。（a）磁柵 （b）測速發(fā)電機 （c）旋轉(zhuǎn)變壓器 （d）光電編碼器2fms系統(tǒng)是指（ c ）。（a）自適應控制 （b）計算機群控（c）柔性制造系統(tǒng) （d）計算機數(shù)控系統(tǒng)3各類數(shù)控銑床均不采用（ c ）電機作為主軸驅(qū)動電機。(a) 直流伺服 (b) 交流伺服 (c) 步進 (d)交流4數(shù)控機床用的滾珠絲杠的公稱直徑是指（ d ）。(a) 絲杠大徑 (b) 絲杠小徑 (c)滾珠直徑 (d) 滾珠圓心處所在的直徑5數(shù)控機床面板上jog是指（ b ）。(a)快進 (b)點動 (c)自動 (d)暫停6數(shù)控系統(tǒng)的（ d

2、 ）端口與外部計算機連接可以發(fā)送或接受程序。(a)sr-323 (b)rs-323 (c)sr-232 (d) rs-232 7閉環(huán)控制數(shù)控機床（ d ）。（a）是伺服電動機與傳動絲杠之間采用齒輪減速連接的數(shù)控機床（b）采用直流伺服電動機并在旋轉(zhuǎn)軸上裝有角位移位測裝置（c）采用步進電動機并有檢測位置的反饋裝置（d）采用交流或直流電動機并有檢測機床末端執(zhí)行部件位移的反饋裝置8報警信息顯示頁面功能鍵的英文縮寫是（ a ）。（a）alarm (b) ofset (c)reset (d)graph9坐標顯示頁面功能鍵的英文縮寫是（ a ）。（a）pos (b) progm (c)param (d) p

3、age10 從理論上講，數(shù)控機床刀具的運動軌跡是（ a ）。(a)直線 (b)圓弧 (c)折線 (d)曲線二、填空題（每空2分，共20分）1、刀具半徑補償?shù)倪^程： 建立刀具補償 、 進行刀具補償 、 撤銷刀具補償 。2、目前常采用的主軸控制方式大體上有兩種： 通用變頻器控制交流變頻電機、 采用伺服驅(qū)動控制交流伺服電動機 。3、數(shù)控裝置可通過三種方式控制主軸驅(qū)動轉(zhuǎn)速：模擬電壓指定， 12位二進制指定 、 2位bcd碼指定 。4、目前常用的主軸自動換檔的方法有兩種，分別是 液壓撥叉換擋 、 電磁離合器換擋 。三、判斷題（每題2分，共20分）1、（×）數(shù)控機床中mdi是機床診斷智能化的英文

4、縮寫。2、（×）數(shù)控機床中ccw代表順時針方向旋轉(zhuǎn)，cw代表逆時針方向旋轉(zhuǎn)。3、（×）直線型檢測裝置有感應同步器、光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器。4、（×）常用的間接測量元件有光電編碼器和感應同步器。5、（）直線型檢測元件有感應同步器、光柵、磁柵、激光干涉儀。四、簡答題（每題8分，共40分）1、簡述閉環(huán)位置控制的概念與實現(xiàn)方法。2、交流伺服電動機的主要特性參數(shù)有哪些，并簡要說明。3、有一和伺服電動機同軸安裝的光電編碼器，指標為1024脈沖/r，該伺服電動機與螺距為6mm滾珠絲杠通過聯(lián)軸器相連，在伺服中斷4ms內(nèi)，光電編碼器輸出脈沖信號經(jīng)4倍頻處理后，共計脈沖數(shù)5k（1k=102

5、4），問：（1） 倍頻的作用。（2） 工作臺移動了多少毫米？伺服電動機的轉(zhuǎn)速為多少r/min？4、絕對式測量和增量式測量在檢測機床參考點時有何差異？5、何謂絕對式測量和增量式測量，間接測量和直接測量？答：1、半閉環(huán)與全閉環(huán)位置控制的基本原理相同，控制是由數(shù)控系統(tǒng)中的計算機完成的。安裝在工作臺上的位置傳感器(半閉環(huán)中為安裝在電動機軸上的角度傳感器)將機械位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，該脈沖送至數(shù)控系統(tǒng)的位置測量接口，由計數(shù)器進行計數(shù)。計算機以固定的時間周期對該反饋值進行采樣，采樣值與插補程序輸出的結(jié)果進行比較，得到位置誤差。該誤差經(jīng)軟件增益放大，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(da)，從而為伺服裝置提供控制電壓，驅(qū)動工

6、作臺向減少誤差的方向移動。如果插補程序不斷產(chǎn)生進給量，工作臺就不斷地跟隨該進給量運動。只有在位置誤差為零時，工作臺才停止(停在要求的位置上)。當運動停止時，插補程序禁止執(zhí)行，每次中斷時插補程序輸出的值為零。但每次中斷過程中，位置閉環(huán)控制照常執(zhí)行一遍，此時x=xf，因此所輸出的模擬電壓為零。當進給軸需運動時，插補程序輸出的結(jié)果為x，x+x就是新的指令位置。此時計算機將x+x指令位置與計數(shù)器中反映的實際位置進行比較。當兩者不相等時，其差值e經(jīng)kc增益放大（由軟件完成），由數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出一定的模擬電壓，使電動機帶動工作臺向減小誤差的方向移動（使工作臺向指令位置處移動），直至指令值與實際值相等為止。2

7、、交流伺服電動機的主要特性參數(shù)有：1)額定功率 電動機長時間連續(xù)運行所能輸出的最大功率，數(shù)值上約為額定轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)速的乘積。2)額定轉(zhuǎn)矩 電動機在額定轉(zhuǎn)速以下所能輸出的長時間工作轉(zhuǎn)矩。3)額定轉(zhuǎn)速 由額定功率和額定轉(zhuǎn)矩決定，通常在額定轉(zhuǎn)速以上工作時，隨著轉(zhuǎn)速的升高，電動機所能輸出的長時間工作轉(zhuǎn)矩要下降。4)瞬時最大轉(zhuǎn)矩 電動機所能輸出的瞬時最大轉(zhuǎn)矩。5)最高轉(zhuǎn)速 電動機的最高工作轉(zhuǎn)速。6)電動機轉(zhuǎn)子慣量。3、倍頻的作用：進一步提高檢測裝置的分辨力。工作臺的位移=14096（rp）6（mmr）5l024（p）=7.5mm 。4、增量式測量的特點是只測位移增量，即工作臺每移動一個基本長度單位，檢測

8、裝置便發(fā)出一個測量信號，此信號通常是脈沖形式，這樣，一個脈沖所代表的基本長度單位就是分辨力，而通過對脈沖計數(shù)便可得到位移量。在采用相對位置編碼器、感應同步器或光柵作為位置反饋器件的數(shù)控機床中，數(shù)控系統(tǒng)一般將各進給軸的回零減速開關（或標記）之后由位置反饋器件產(chǎn)生的第一個零點標記信號作為基準點。這類機床在每次斷電或緊急停機后都必須重新作各進給軸的回零操作，否則，實際位置可能發(fā)生偏移，回零減速開關與其撞塊的相對位置調(diào)整不妥，也會引起機械原點位置的不穩(wěn)定。5、絕對式測量的特點是，被測的任一點的位置都從一個固定的零點算起，每一被測點都有一個對應的測量值，常以數(shù)據(jù)形式表示。在采用絕對位置編碼器作為位置反饋

9、器件的數(shù)控機床中，絕對位置編碼器能夠自動記憶各進給軸全行程內(nèi)的每一點位置，不需回零開關，每次斷電或緊急停機后，都不必重新作基準點的設定操作?；鶞庶c位置設定后永久不變，并由專供絕對位置編碼器使用的存儲器記憶，特別適用于鼠牙盤定位的旋轉(zhuǎn)工作臺零點位置的設定，不僅穩(wěn)定性好，而且給操作和調(diào)整帶來極大方便。五、計算題（每題10，共10分）1、直線插補計算： 逆時針加工第象限圓弧oa，起點坐標為o（6，0），終點坐標為a（0，6），試進行插補運算并畫出運動軌跡圖。解答：按兩方向坐標應走總步數(shù)之和為，則：起點在圓弧上（6，0），則偏差：序號偏差判別坐標進給計算終點判別1-x2+y3+y4+y5+y6-x7+

10、y8-x9+y10-x11-x12-x機床數(shù)控系統(tǒng)試題7一、選擇（每題2分，共20分）1. cims是指( b )。a 自動化工廠 b 計算機集成制造系統(tǒng) c 柔性制造系統(tǒng) d 數(shù)控加工中心2數(shù)控機床的“回零”操作是指回到（ c ）。a 對刀點 b 換刀點 c 機床的參考點 d編程原點3編寫程序的最小數(shù)值是由 （ c ）決定。a 加工精度 b 滾珠絲杠精度 c 脈沖當量 d 位置精度4 加工（ b ）零件，宜采用數(shù)控加工設備。a 大批量 b 多品種中小批量 c 單件5 通常數(shù)控系統(tǒng)除了直線插補外，還有（ b ）。a正弦插補 b 圓弧插補 c 拋物線插補6 數(shù)控機床進給系統(tǒng)減少摩擦阻力和動靜摩擦

11、之差，是為了提高數(shù)控機床進給系統(tǒng)的（ c ）。a傳動精度 b 運動精度和剛度 c快速響應性能和運動精度 d 傳動精度和剛度7 為了保證數(shù)控機床能滿足不同的工藝要求，并能夠獲得最佳切削速度，主傳動系統(tǒng)的要求是（ c ）。a無級調(diào)速 b變速范圍寬 c分段無級變速 d變速范圍寬且能無級變速8 數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的最小設定單位就是（ c ）。a 數(shù)控機床的運動精度 b 機床的加工精度 c 脈沖當量 d 數(shù)控機床的傳動精度9 步進電機的轉(zhuǎn)速是否通過改變電機的（ a ）而實現(xiàn)。a 脈沖頻率 b 脈沖速度 c 通電順序10 開環(huán)控制系統(tǒng)用于（ a ）數(shù)控機床上。a 經(jīng)濟型 b 中、高檔 c 精密二、填空題（每空

12、2分，共20分）1、數(shù)控機床的控制可分為二大部分：一部分是坐標軸運動的位置控制；另一部分是數(shù)控機床加工過程的順序控制。2、將反饋元件安裝在伺服電機軸上或滾珠絲杠上間接計算移動執(zhí)行元件位移進行反饋的伺服系統(tǒng)，稱為 半閉 環(huán)伺服系統(tǒng)。3、 數(shù)控機床主軸的變速形式有有級變速、 分段無級調(diào)速 、調(diào)速電動機直接驅(qū)動三種。4、主軸電氣準停的方法通常有：磁傳感器準停 、編碼器型主軸準停 和數(shù)控系統(tǒng)準停 三種。5、滾珠絲杠預緊的目的是 減小或消除反向間隙 。6、數(shù)控機床plc的形式有兩種：內(nèi)裝型plc 和 獨立型plc 。三、判斷題（每題2分，共20分）1、( )數(shù)控機床的速度和精度等技術(shù)指標主要由伺服系統(tǒng)的

13、性能決定。2、( )閉環(huán)控制系統(tǒng)比開環(huán)控制系統(tǒng)定位精度高，但調(diào)試困難。3、( × )nc和cnc的區(qū)別在于cnc采用計算機完全代替了硬件電子電路。4、( )脈沖當量標志著，數(shù)控機床位移精度的分辨率。5、( )在先進的數(shù)控系統(tǒng)中，顯示介面可以用windows。四、簡答題（每題8分，共40分）1位置檢測裝置有哪些種類？它們可分別安裝在機床的哪些部位？2試述步進電動機步距角、步距誤差、靜態(tài)矩角特性、啟動頻率、連續(xù)運轉(zhuǎn)頻率的概念。3數(shù)控機床對進給伺服的性能有何要求？4數(shù)控機床對主軸驅(qū)動的要求是什么？5二檔主軸分段無級變速是如何實現(xiàn)的答：1、1)旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，通常安裝在被測軸

14、上，隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，可將被測軸的角位移轉(zhuǎn)換成增量脈沖形式或絕對式的代碼形式。2)光柵尺或稱光柵，是一種高精度的直線位移傳感器，在數(shù)控機床上用于測量工作臺的位移，屬直接測量，并組成位置閉環(huán)伺服系統(tǒng)。3) 旋轉(zhuǎn)變壓器 旋轉(zhuǎn)變壓器屬于電磁式測量傳感器，可用于角位移測量。旋轉(zhuǎn)變壓器在數(shù)控機床上的應用幾乎已經(jīng)可以被新型旋轉(zhuǎn)編碼器所替代4）感應同步器是一種電磁式的檢測傳感器，主要部件包括定尺和滑尺，感應同步器在數(shù)控機床上的應用也已經(jīng)被新型光柵尺和圓光柵所替代。5）磁柵位置檢測裝置是由磁性標尺、磁頭和檢測電路組成，按其結(jié)構(gòu)可分為直線磁柵和圓型磁柵，分別用于直線位移和角度位移的測量。磁柵安裝調(diào)整方便，對使用

15、環(huán)境的條件要求較低，對周圍電磁場的抗干擾能力較強，在油污、粉塵較多的場合下使用有較好的穩(wěn)定性，但目前在數(shù)控機床上也很少使用。2、(1)步距誤差一轉(zhuǎn)內(nèi)各實際步距角與理論值之間誤差。誤差的最大值，稱為步距誤差。步進電動機的步距誤差通常在10以內(nèi)。(2)最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩當步進電動機不改變通電狀態(tài)時，轉(zhuǎn)子處在不動狀態(tài)。如果在電動機軸上外加一個負載轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按一定方向轉(zhuǎn)過一個角度，此時轉(zhuǎn)子所受的電磁轉(zhuǎn)矩t稱為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，角度q稱為失調(diào)角。描述靜態(tài)時t與q的關系稱矩角特性，如圖3-3a所示。該特性上的電磁轉(zhuǎn)矩最大值稱為最大靜轉(zhuǎn)矩。在靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，當外加轉(zhuǎn)矩除去時，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩作用下，仍能回到穩(wěn)定平衡點位置。

16、(3)啟動頻率空載時，步進電動機由靜止狀態(tài)突然啟動，并進入不丟步的正常運行的最高頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率。加給步進電動機的指令脈沖頻率如大于啟動頻率，就不能正常工作。步進電動機在負載（尤其是慣性負載）下的啟動頻率比空載要低，而且，隨著負載加大（在允許范圍內(nèi)），啟動頻率會進一步降低。(4)連續(xù)運行頻率步進電動機啟動以后，其運行速度能跟蹤指令脈沖頻率連續(xù)上升而不丟步的最高工作頻率，稱為連續(xù)運行頻率，其值遠大于起動頻率。它也隨電動機所帶負載的性質(zhì)和大小而異，與驅(qū)動電源也有很大關系。(5)矩頻特性與動態(tài)轉(zhuǎn)矩矩頻特性t=f（f）是描述步進電動機連續(xù)穩(wěn)定運行時輸出轉(zhuǎn)矩與連續(xù)運行頻率之間的關系的，如圖3

17、-3b所示。該特性上每一個頻率對應的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩。使用時要考慮動態(tài)轉(zhuǎn)矩隨連續(xù)運行頻率的上升而下降的特點。(6)加減速特性步進電動機的加減速特性是描述步進電動機由靜止到工作頻率或由工作頻率到靜止的加、減速過程中，定子繞組通電狀態(tài)的頻率變化與時間的關系。步進電動機的升速和降速特性用加速時間常數(shù)ta和減速時間常數(shù)td來描述3、(1)精度高。伺服系統(tǒng)要具有較好的靜態(tài)特性和較高的伺服剛度，從而達到較高的定位精度，以保證機床具有較小的定位誤差與重復定位誤差,同時伺服系統(tǒng)還要具有較好的動態(tài)性能，以保證機床具有較高的輪廓跟隨精度。(2)快速響應，無超調(diào)。為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，在啟、制動時，要求加、

18、減加速度足夠大，以縮短伺服系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。 (3)調(diào)速范圍寬。在數(shù)控機床中，由于所用刀具、被加工材料、主軸轉(zhuǎn)速以及進給速度等加工：工藝要求各有不同,為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，要求進給驅(qū)動系統(tǒng)必須具有足夠?qū)挼臒o級調(diào)速范圍.4、（1）數(shù)控機床主傳動要有較寬的調(diào)速范圍，以保證加工時選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對多道工序自動換刀的數(shù)控機床（數(shù)控加工中心），為適應各種刀具、工序和各種材料的要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高。 （2）要求主軸在整個范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速度范圍內(nèi)提供主軸電動機的最大功率，即恒功率范圍要

19、寬。由于主軸電動機與驅(qū)動的限制，其在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出，為滿足數(shù)控機床低速強力切削的需要常采用分段無級變速的方法，即在低速段采用機械減速裝置，以提高輸出轉(zhuǎn)矩。 （3）要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進行自動加減速控制，即要求具有四象限驅(qū)動能力，并且加、減速時間要短。 （4）為滿足加工中心自動換刀(atc)以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準停控制。（5）在車削中心上，還要求主軸具有旋轉(zhuǎn)進給軸(c軸)的控制功能。5、數(shù)控系統(tǒng)具有使用m41m42代碼進行齒輪自動變速的功能。首先需要在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)區(qū)設置m41-m42二檔對應的最高主軸轉(zhuǎn)速，這樣數(shù)控系統(tǒng)會根據(jù)當前s指令值，判斷應處的檔，并自動

20、輸出相應的m41m42指令給可編程控制器(plc)控制更換相應的齒輪檔，數(shù)控裝置輸出相應的模擬電壓。m41對應的主軸最高轉(zhuǎn)速為1000rmin，m42對應的主軸轉(zhuǎn)速為3500rmin，主軸電動機最高轉(zhuǎn)速為3500rmin。 當s指令在01000rmin范圍時，m41對應的齒輪應嚙合，s指令在10013500rmin范圍時，m42對應的齒輪應嚙合。不同機床主軸變速所用的方式不同，控制的具體實現(xiàn)可由可編程控制器來完成。目前常采用液壓撥叉或電磁離合器來帶動不同齒輪的嚙合。顯然，該例中m42對應的齒輪傳動比為1：1，而m41對應的傳動比為1：3.5，此時主軸輸出的最大轉(zhuǎn)矩為主軸電動機最大輸出力矩的3.

21、5倍。 五、計算題（每題10，共10分）1、一采用三相六拍驅(qū)動方式的步進電機，其轉(zhuǎn)子有80個齒，經(jīng)絲杠螺母副驅(qū)動工作臺作直線運動，絲杠的導程為5mm，工作臺移動的最大速度為30mm/s，求：(1)步進電機的步距角；(2)工作臺的脈沖當量；(3)步進電機的最高工作頻率解答： （1）；（2）（mm/脈沖）（3） （hz）機床數(shù)控系統(tǒng)試題8一、選擇（每題2分，共20分）1 數(shù)控機床中，不屬于plc控制的信號有（ b ）。a急?？刂?b軌跡插補 c主軸控制 d. 導軌潤滑2 數(shù)控機床自動選擇刀具中任意選擇的方法是采用（ c ）來選刀換刀。a刀具編碼 b刀座編碼 c計算機跟蹤記憶3 數(shù)控機床加工依賴于各

22、種（ d ）。a 位置數(shù)據(jù) b 模擬量信息 c 準備功能 d 數(shù)字化信息4 數(shù)控機床的核心是（ b ）。a伺服系統(tǒng) b 數(shù)控系統(tǒng) c 反饋系統(tǒng) d 傳動系統(tǒng)5 sinumerik 802s/c兩個系統(tǒng)的不同在于（ d ）。a 顯示器 b操作面板 c數(shù)控功能 d. 驅(qū)動系統(tǒng)6 數(shù)控機床加工零件時是由（ a ）來控制的。a數(shù)控系統(tǒng) b 操作者 c 伺服系統(tǒng)7 圓弧插補方向（順時針和逆時針）的規(guī)定與（ c ）有關。ax軸 b z軸 c 不在圓弧平面內(nèi)的坐標軸 8 sinumerik 802d 數(shù)控系統(tǒng)硬件構(gòu)成不包含（ d ）。a面板控制裝置(pcu) b鍵盤(kb) c機床控制面板(mcp) d步進

23、電機9 下列（ a ）數(shù)控裝置提供了串行接口、脈沖接口、模擬接口三類軸控制接口。ahnc-21f bhnc-21a chnc-21c dhnc-21d10通常數(shù)控系統(tǒng)除了直線插補外，還有（b）。a正弦插補 b 圓弧插補 c 拋物線插補二、填空題（每空2分，共20分）1、改變步進電機 脈沖頻率 就能改變步進電機的轉(zhuǎn)速。2、按進給機構(gòu)伺服系統(tǒng)的控制方式分類，加工精度最低的是 開 環(huán)伺服系統(tǒng)。3、進給系統(tǒng)中的 速度 反饋的主要作用是使移動執(zhí)行件進行勻速移動。4、fanuc 0i系列控制單元主要包括 主板 與 i/o板 兩部分。5、數(shù)控機床按控制運動軌跡可分為 點位控制 、 直線控制 和 輪廓控制 等

24、幾種。按控制方式又可分為 開環(huán) 、閉環(huán) 和半閉環(huán)控制等。 三、判斷題（每題2分，共20分）1、（ ×）采用滾珠絲杠作為x軸和z軸傳動的數(shù)控車床機械間隙一般可忽略不計。2、（ ×）一般閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個三環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，外環(huán)是位置環(huán)，中環(huán)是電流環(huán)，內(nèi)環(huán)為速度環(huán)。  3、（  ）伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)常采用直流或交流伺服電動機。4、（ ×）光柵通常由一長一短兩塊光柵尺配套使用，其中長的一塊稱為指示光柵，要求與行程等長，短的一塊稱為標尺光柵。5、（ ）主軸準停功能又稱為主軸定位功能，即當主軸停止時，控制

25、其停于固定位置。四、簡答題（每題8分，共40分）1、試述三位液壓撥叉的工作原理2、主軸電準停較機械準停有何優(yōu)點3、數(shù)控機床中plc控制的對象有哪些？4、在plc開關量輸入輸出的控制中，應注意哪些問題？5、數(shù)控系統(tǒng)中軟件所承擔的任務有哪些？答：1、液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機構(gòu)。右圖為三位液壓撥叉的原理圖，其具有液壓缸1與5、活塞2、撥叉3和套筒4，通過電磁閥改變不同的通油方式可獲得三個位置。1） 當液壓缸1通入液壓油而液壓缸5卸壓時，活塞桿2便帶動撥叉3向左移至極限位置。2）當液壓缸5通入液壓油而液壓缸1卸壓時，活塞桿2和套筒4一起移至右極限位置。3）當左右缸同時通入壓

26、力油時，由于活塞桿2兩端直徑不同使其向左移動，而由于套筒4和活塞桿2截面直徑不同，而使套筒4向右的推力大于活塞桿2向左的推力，因此套筒4壓向液壓缸的右端，而活塞桿2緊靠套筒4的右面，撥叉處于中間位置。2、采用電氣準?？刂朴腥缦聝?yōu)點： （1）簡化機械結(jié)構(gòu) 與機械準停相比，電氣準停只需在這種旋轉(zhuǎn)部件和固定部件上安裝傳感器即可。 （2）縮短準停時間 準停時間包括在換刀時間內(nèi)，而換刀時間是加工中心的一項重要指標。采用電氣準停，即使主軸在高速轉(zhuǎn)動時，也能快速定位于準停位置。 （3）可靠性增加 由于無需復雜的機械、開關、液壓缸等裝置，也沒有機械準停所形成的機械沖擊，因而準?？刂频膲勖c可靠性大大增加。 （

27、4）性能價格比提高 由于簡化了機械結(jié)構(gòu)和強電控制邏輯，這部分的成本大大降低。但電氣準停常作為選擇功能，訂購電氣準停附件需另加費用。但總體來看，性價比大大提高。3、數(shù)控機床的控制可分為二大部分：一部分是坐標軸運動的位置控制；另一部分是數(shù)控機床加工過程的順序控制。在討論plc、cnc和機床各機械部件、機床輔助裝置、強電線路之間的關系時，常把數(shù)控機床分為“nc側(cè)”和“mt側(cè)”（即機床側(cè)）兩大部分?！皀c側(cè)”包括cnc系統(tǒng)的硬件和軟件、以及與cnc系統(tǒng)連接的外部設備。“mt側(cè)”包括機床機械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置，機床操作面板，繼電器線路，機床強電線路等。plc處于cnc和mt之

28、間，對nc側(cè)和mt側(cè)的輸入、輸出信號進行處理。mt側(cè)順序控制的最終對象隨數(shù)控機床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大差別。機床機構(gòu)越復雜，輔助裝置越多，最終受控對象也越多。一般來說，最終受控對象的數(shù)量和順序控制程序的復雜程度從低到高依次為cnc車床、cnc銑床、加工中心、fmc、fms。4、1)開關量輸入電路中常使用觸點型行程開關，無觸點型感應開關或霍耳開關等，加之數(shù)控裝置的輸入電路有各種形式，所以要注意開關量信號檢測元件與cnc接口電路的配接。 2)在開關量輸出電路中，當被控對象是電磁閥、電磁離合器等交流負載，或雖是直流負載，但工作電壓或電流超過輸出信號的最大允許值，應首先驅(qū)動24v中間繼

29、電器，然后用其觸點控制強電線路中的功率接觸器或直接驅(qū)動負載。同時應注意，中間繼電器線圈一定要并聯(lián)保護二極管，并注意二極管的方向，以便當線圈切斷時，為電流提供釋放回路，否則極易損壞驅(qū)動電路。 3)為提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，弱電信號與強電驅(qū)動信號在走線槽中要盡量分別走線。并且無觸點型在交流接觸器線圈兩端要就近并聯(lián)rc滅弧器。交流電動機每相之間也要用一個滅弧器，每個交流電動機用三個。5、cnc裝置是一個機床計算機控制系統(tǒng)，其數(shù)控系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩種不同性質(zhì)的任務。 數(shù)控系統(tǒng)的基本任務（核心任務）是進行機床的自動加工控制，因此，數(shù)控系統(tǒng)的核心控制模塊主要有預處理模塊、插補計算模塊、位置控制

30、模塊和plc控制模塊等。 數(shù)控系統(tǒng)的管理系統(tǒng)是實現(xiàn)cnc系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體，它管理著數(shù)控加工程序從輸入，預處理，到插補計算，位置控制和輸入、輸出控制的全過程，并管理著系統(tǒng)參數(shù)設置，刀具參數(shù)設置，數(shù)控加工程序的編輯，數(shù)據(jù)的輸入、輸出及在各種機床運行方式下操作員的操作處理等各種人機交互過程。除此之外，先進的數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理程序還能適時運行診斷模塊以便及時判斷和消除故障，并能進行通信、聯(lián)網(wǎng)等功能的管理。cnc裝置的系統(tǒng)軟件具有多任務性和實時性兩大特點。cnc系統(tǒng)中要管理和控制的任務很多，如：當cnc裝置正處于加工控制狀態(tài)時，為了保證加工的連續(xù)性，在各程序段之間不能停頓，因此，各數(shù)控加工程序段的預處

31、理、插補計算、位置控制和各種輔助控制任務都要及時進行；為了使操作人員及時了解和干預cnc系統(tǒng)工作狀態(tài)，系統(tǒng)在執(zhí)行加工任務的同時還應該及時進行一些人機交互工作，即：顯示加工狀態(tài)，接受操作人員通過面板輸入的各種改變系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制信號等；為了及時檢查和預報硬、軟件的各種故障，系統(tǒng)在運行控制程序和人機交互程序的同時還要及時運行診斷程序；此外，系統(tǒng)還可能被要求及時完成通信等其它任務。可見，理想的管理程序，如前所述，應具有多任務實時處理能力。五、計算題（每題10，共10分）1.如圖所示，ab是要加工的圓弧，圓弧的圓心在坐標原點(0,0)，圓弧起點為a(7,1)，終點為b(5,5)，若脈沖當量為1，試用

32、逐點比較法對該段圓弧進行插補，計算出需要的插補循環(huán)數(shù)和刀具移動每一位置的坐標，并在圖上畫出刀具的運動軌跡。機床數(shù)控系統(tǒng)試題9一、選擇（每題2分，共20分）1 數(shù)控車床與普通車床相比在結(jié)構(gòu)上差別最大的部件是（ c ）。a主軸箱 b 床身 c進給傳動 d刀架 2 數(shù)控機床的誕生是在（ a ）年代。a50年代 b 60年代 c70年代 3 數(shù)控機床是在（ b ）誕生的。a日本 b 美國 c 英國4 fanuc 0i數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設置時，必須選擇在（ c ）方式下。aauto bjog cmdi d. inc 5“nc”的含義是（a）。a數(shù)字控制 b 計算機數(shù)字控制 c網(wǎng)絡控制 6“cnc”的含義是（

33、b ）。a數(shù)字控制 b 計算機數(shù)字控制 c網(wǎng)絡控制 7 下列數(shù)控系統(tǒng)中（ b ）是數(shù)控銑床應用的控制系統(tǒng)。afanuc-6t bfanuc-6m cfanuc-330d 8 下列數(shù)控系統(tǒng)中（ a ）是數(shù)控車床應用的控制系統(tǒng)。afanuc-0t bfanuc-0m csiemens 820g9 fanuc 0i數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)設置時，操作的功能鍵是（ b ）。apos bsystem cgraph d. prog10 數(shù)控機床的種類很多，如果按加工軌跡分則可分為（b）。a二軸控制、三軸控制和連續(xù)控制 b點位控制、直線控制和連續(xù)控制 c開環(huán)控制、閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制 二、填空題（每空2分，共20分）1

34、、sinumerik 802d數(shù)控系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)分為 通用機床數(shù)據(jù) 、 軸機床數(shù)據(jù) 、 plc機床數(shù)據(jù) 、伺服驅(qū)動數(shù)據(jù) 等。2、sinumerik 802d系統(tǒng)內(nèi)配備了32m靜態(tài)存儲器sram與16m高速閃存flash rom 兩種存儲器，靜態(tài)存儲器區(qū)存放 工作數(shù)據(jù) （可修改），高速閃存區(qū)存放 固定數(shù)據(jù) ，通常作為數(shù)據(jù)備份區(qū)，以及存放 系統(tǒng)程序 。3、 sinumerik 802d系統(tǒng)的調(diào)試只需普通的pc機，應用隨機提供的軟件工具盒，其中 simocom u用于 驅(qū)動器的調(diào)試及參數(shù)優(yōu)化 ，textmanager用于 用戶報警文本及在線幫助的生成 ， winpcin用于 數(shù)據(jù)通訊 等。4、將反饋元

35、件安裝在伺服電機軸上或滾珠絲杠上,間接計算移動執(zhí)行元件位移進行反饋的伺服系統(tǒng)，稱為 半閉 環(huán)伺服系統(tǒng)。三、判斷題（每題2分，共10分）1、（ × ）fanuc 0i-tc數(shù)控系統(tǒng)用于數(shù)控銑床。2、（ ）數(shù)控裝置是數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的控制中心。3、（ × ）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)所用位置檢測元件是光電脈沖編碼器。4、（ ）梯形圖不是數(shù)控加工編程語言。5、（ × ）siemens伺服驅(qū)動器simodrive 611a為數(shù)字交流伺服模塊。四、簡答題（每題8分，共40分）1、數(shù)控系統(tǒng)需要設定哪幾方面的系統(tǒng)參數(shù)?2、數(shù)控系統(tǒng)對報警是如何處理的?3、分別以micromaster 4

36、20型通用變頻器和安川yaskawa vs626mt驅(qū)動器為例說明數(shù)控系統(tǒng)是如何對其完成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向控制的。4、華中數(shù)控系統(tǒng)實驗臺怎樣實現(xiàn)急停與超程解除？5、有一和伺服電動機同軸安裝的光電編碼器，指標為1024脈沖/r，該伺服電動機與螺距為6mm滾珠絲杠通過聯(lián)軸器相連，在伺服中斷4ms內(nèi)，光電編碼器輸出脈沖信號經(jīng)4倍頻處理后，共計脈沖數(shù)5k（1k=1024），問：a) 倍頻的作用。b) 工作臺移動了多少毫米？c) 伺服電動機的轉(zhuǎn)速為多少r/min？答：1、需要設定的系統(tǒng)參數(shù)通常有下述幾個方面：1）關于系統(tǒng)配置方面的設定 系統(tǒng)中存儲器容量和地址范圍指定，i/o接口地址設置，系統(tǒng)配置的軸數(shù)和軸名、檢

37、測元件的種類指定，是否配置了plc的確認等。2）關于輸入、輸出信號的設定 輸入和輸出信號的有效跳變沿指定，串行通信時的波特率和幀格式指等定。 3）關于主軸和運動軸的設定 主軸轉(zhuǎn)速檔指定，最小移動單位和公英制選擇，軸加減速的時間常數(shù)，軸運動速度上限和低速指定，各移動軸參考點距機床原點的坐標值、各移動軸正負方向運動坐標極限指定，伺服電機的性能優(yōu)化等。 4）關于補償?shù)脑O定 各運動軸的螺距誤差補償曲線設定，反向間隙補償設定等。5）關于檢測信號的設定 反饋信號類型、分辨率等的設定等。2、一般來說，操作者應根據(jù)報警說明仔細檢查系統(tǒng)及機床的情況，然后排除故障出現(xiàn)的原因所在，并按照所說明的方法進行應答。所有的

38、“報警和信息”都是以符號來指出判據(jù)，并以文本的形式在數(shù)控系統(tǒng)的操作面板上顯示。報警文本儲存在數(shù)控系統(tǒng)中。機床的“報警和信息”可以通過可編程序控制器的程序以文本形式顯示，并可以按照狀態(tài)信息和故障信息進行區(qū)分。當相關的條件一被刪除，其對應的狀態(tài)就被清除。而故障信息總是首先要得到響應。3、micromaster 420型通用變頻器由微處理器控制，功率管為絕緣柵雙極型晶體管（igbt），主回路采用脈寬調(diào)制（pwm）控制。din1、din2和din3分別是電動機的啟動、正反轉(zhuǎn)和確認控制端，通過常開觸點與+24v端連接，這些常開觸點的閉合動作由cnc控制。cnc輸出0v+10v的模擬信號接到變頻器的模擬量

39、輸入ain+和ain-端，cnc輸出的模擬信號的大小決定了主軸電動機的轉(zhuǎn)速。日本安川yaskawa vs626mt驅(qū)動器，cnc對其轉(zhuǎn)速控制方案有四種：（1）模擬電壓指定數(shù)控裝置通過其主軸模擬電壓輸出接口輸出0土10v模擬電壓至ncom端，電壓正負控制電動機轉(zhuǎn)向，電壓大小控制電動機轉(zhuǎn)速。如果數(shù)控裝置輸出的電壓為單極性0+10v，則可通過forward run（正轉(zhuǎn)）與revers run（反轉(zhuǎn)）開關量指定正反轉(zhuǎn)。（2）12位二進制指定數(shù)控裝置通過輸出12位二進制代碼（共12根信號）至主軸驅(qū)動控制主軸轉(zhuǎn)速。（3）2位bcd碼指定數(shù)控裝置輸出0099二位bcd碼（共8根信號）至主軸驅(qū)動控制主軸轉(zhuǎn)速

40、。（4）3位bcd碼指定數(shù)控裝置通過輸出000999三位bcd碼（共12根信號）至主軸驅(qū)動控制主軸轉(zhuǎn)速。4、所有急停按鈕的常閉觸點以串聯(lián)方式連接到系統(tǒng)的急停回路中。在正常情況下，急停按鈕處于松開狀態(tài)，其觸點處于常閉狀態(tài)，按下急停按鈕后，其觸點斷開使得系統(tǒng)的急停回路所控制的中間繼電器ka斷電，而切斷移動裝置（如進給軸電機、主軸電機、刀庫/架電機等）的動力電源。同時，連接在plc輸入端的中間繼電器ka的一組常開觸點向系統(tǒng)發(fā)出急停報警。此信號在打開急停按鈕時則作為系統(tǒng)的復位信號。系統(tǒng)中各軸的正向、負向的超程限位開關的常閉觸點以串聯(lián)方式連接到系統(tǒng)的超程回路中。同時，每個超程限位開關另有一個常開觸點連接

41、plc輸入端，使系統(tǒng)能夠判斷各超程限位開關的狀態(tài)。在正常情況下，超程限位開關處于松開狀態(tài)。若用戶操作機床，不慎將某軸的超程限位開關壓下，其常閉觸點斷開，使得系統(tǒng)的超程回路斷開。同時，使急?；芈分械闹虚g繼電器ka斷電而自動切斷移動裝置的動力電源。超程限位開關連接在plc輸入端的常開觸點向系統(tǒng)發(fā)出超程報警信息（發(fā)生超程的坐標軸及超程方向），并使超程解除按鈕上的指示燈發(fā)光。5、（1）倍頻處理的作用是進一步提高分辨力。（2） （3） 五、計算題（每題10，共10分）1、圓弧插補計算： 逆時針加工第象限圓弧oa，起點坐標為o（6，0），終點坐標為a（0，6），試進行插補運算并畫出運動軌跡圖。解答：按兩方

42、向坐標應走總步數(shù)之和為，則起點在圓弧上（6，0），則偏差序號偏差判別坐標進給計算終點判別1-x2+y3+y4+y5+y6-x7+y8-x9+y10-x11-x12-x機床數(shù)控系統(tǒng)試題10一、選擇（每題2分，共20分）1 數(shù)控機床的檢測反饋裝置的作用是：將其準確測得的（ b ）數(shù)據(jù)迅速反饋給數(shù)控裝置，以便與加工程序給定的指令值進行比較和處理。a直線位移 b 角位移或直線位移 c角位移 d直線位移和角位移2 全閉環(huán)伺服系統(tǒng)與半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的區(qū)別取決于運動部件上的（ c ）。a執(zhí)行機構(gòu) b 反饋信號 c檢測元件 3 數(shù)控機床每次接通電源后在運行前首先應做的是（ c ）。a給機床各部分加潤滑油 b 檢

43、查刀具安裝是否正確 c 機床各坐標軸回參考點 d 工件是否安裝正確 4 數(shù)控銑床一般采用半閉環(huán)控制方式，它的位置檢測器是（ b ）。a光柵尺 b脈沖編碼器 c感應同步器 5 在crt/mdi面板的功能鍵中，顯示機床現(xiàn)在位置的鍵是（ a ）。apos bprgrm cofset d. system6下列關于世界第一臺數(shù)控機床的描述正確的是（ b ）。a 1946年在美國研制成功的 b 它是一臺3坐標數(shù)控銑床 c 用它來加工直升機葉片 d 它用晶閘管-直流電機驅(qū)動7數(shù)控機床半閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是（ c ）。a 結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、精度差 b 結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、精度不高c 調(diào)試與維修方便、精度高、

44、穩(wěn)定性好d 調(diào)試較困難、精度很高8數(shù)控機床的性能很大程度上取決于（ b ）的性能。 a 計算機運算 b 伺服系統(tǒng) c 位置檢測系統(tǒng) d 機械結(jié)構(gòu)9數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的負載不大，加工精度不高時，可采用（ c ）控制。 a 全閉環(huán) b 半閉環(huán) c 開環(huán)10數(shù)控機床進給控制的交流伺服電動機結(jié)構(gòu)是（ d ）。 a 轉(zhuǎn)子、定子都裝有永磁體和繞組 b 轉(zhuǎn)子、定子都是繞組 c 定子裝有永磁體，轉(zhuǎn)子是繞組 d 轉(zhuǎn)子裝有永磁體，定子是繞組 二、填空題（每空2分，共20分）1、數(shù)控機床電器控制系統(tǒng)由 數(shù)控裝置 、 進給伺服系統(tǒng) 、 主軸伺服系統(tǒng) 、 機床強電控制系統(tǒng) 等組成。2、數(shù)控機床常用的位置檢測裝置有 旋

45、轉(zhuǎn)編碼器 、 光柵尺 等。3、脈沖編碼器分為 光電式 、 接觸式 和 電磁感應式 三種。4、光電編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的一個脈沖信號可稱為 一轉(zhuǎn)信號 或 零標志脈沖 ，作為測量基準。三、判斷題（每題2分，共10分）1（）伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)常采用直流或交流伺服電動機。2（×）只有采用cnc技術(shù)的機床才叫數(shù)控機床。3（×）數(shù)控機床按控制坐標軸數(shù)分類，可分為兩坐標數(shù)控機床、三坐標數(shù)控機床、多坐標數(shù)控機床和五面加工數(shù)控機床等。4（×）數(shù)控機床中的plc用于位置閉環(huán)伺服控制。5（） siemens電源模塊一般為3相ac380v輸入，dc600v輸出，輸出電壓由直流母線傳送至驅(qū)動（功

46、率）單元。四、簡答題（每題8分，共40分）1、加減速控制的目的是什么？有哪些實現(xiàn)的方式？2、反向間隙和絲杠螺距誤差是怎樣產(chǎn)生的？如何進行補償？3、光電編碼器安裝在滾珠絲杠驅(qū)動前端和末端有何區(qū)別？4、光柵尺有哪些部件構(gòu)成，莫爾條紋的作用是什么?5、主軸電氣準停較機械準停有何優(yōu)點？試述編碼器準停的工作原理。答：1、在cnc系統(tǒng)中，為了保證機床在起動或停止時不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩，必須對送到伺服驅(qū)動裝置的進給脈沖頻率或電壓進行加減速控制。即在機床加速起動時，保證加在驅(qū)動電動機上的進給脈沖頻率或電壓逐漸增大；當機床減速停止時，保證加在驅(qū)動電動機上的進結(jié)脈沖頻率或電壓逐漸減小。 加減速實現(xiàn)的方式有線性加減速(勻加減速)、指數(shù)加減速和sin曲線(s)加減速。2、在進給傳動鏈中，齒輪傳動、滾珠絲杠螺母副等均存