“自學考試 數(shù)控技術(shù)”復習題答案(K)

1、2、用逐點比較法插補第一象限的直線,起點在坐標原點,終點坐標 Xa=5, Ya=3。寫出插補計算過程,并畫出刀 3、簡述 CNC 裝置的系統(tǒng)軟件的功能特點和結(jié)構(gòu)類型。(P107CNC 裝置的系統(tǒng)軟件是一個專用的實時多任務系統(tǒng),具有多任務并行處理和多重實時中斷的 特點。主要有兩種結(jié)構(gòu):前后臺軟件結(jié)構(gòu):前臺程序是一個中斷服務程序,完成全部的加工控制的實時功能。后臺程 序是一個循環(huán)運行程序,完成管理任務和插補準備工作。在后臺程序運行中,實時中斷程序不斷 插入,與后臺程序相配合,共同完成加工任務。多重中斷結(jié)構(gòu):除了初始化程序外,整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊分別安排在不通級別的中 斷服務程序中,整個軟件系

2、統(tǒng)就是一個大的中斷系統(tǒng),其管理功能主要通過各級中斷服務程序之 間的相互通訊來解決。 5、什么是交流電機的 SPWM 變頻調(diào)速 ? 繪出三相 SPWM 控制電路原理圖和三相交流電機的雙極性 SPWM 通用型 功率放大器主回路,并簡述各部分的功能。 d L 36、寫出 DDA 法直線插補和圓弧插補的積分表達式,并簡要分析其插補原理。 DDA 直線插補的積分表達式 如下:=mi e N m i e N Y X Y X 112121設置兩個 N 位積分累加器分別對直線的終點坐標 X e 和 Y e 進行累加,并分別對 X 和 Y 方向的進給進行控 制。一旦某個積分累加器有溢出,則在相應進給方向進給一步

3、。DDA 圓弧插補的積分表達式如下:=mi i N m i i N Y X X Y 112121與直線插補不同,圓弧插補用兩個 N 位積分累加器分別對動點坐標 X i 和 Y i 進行累加,并分別對 Y 和 X 方向的進給進行控制。一旦某個積分累加器有溢出,則在相應方向進給一步,同時要對動點坐標進行修改。7、繪出 CNC 裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖。 8、簡述絕對值式脈沖編碼器的工作原理。絕對值脈沖編碼器主要由光源,光電元件和隨被測對象一起旋轉(zhuǎn)的絕對值編碼盤構(gòu)成。其中 絕對值編碼盤是將圓盤用同心圓環(huán)和等分扇形進行分割,然后對被分割的區(qū)域形成透光和不透光兩種狀態(tài),形成編碼圖案,如 4位 2進制碼盤,有

4、 4 個圓環(huán)稱為碼道,由里向外,分別對應 22223210, , , ;每個扇區(qū)代表一個碼位,由 0000, 0001,直到 1111,共 16 個,光電元件讀出的碼 值、即二進制數(shù)便代表被測對象的一個位置。與增量式光電編碼器比較,其結(jié)構(gòu)復雜,大于一轉(zhuǎn)時,需要特別處理,要求制作精度高;但 能讀出絕對坐標值,不會產(chǎn)生累計誤差,斷電后,位置值還能直接讀出。主要有二進制編碼盤和葛萊編碼盤兩大類。9、與直流電機相比,交流電機的主要優(yōu)點是什么?數(shù)控機床上采用的交流電機有哪幾種類型? 作何種應用 ? 寫出它們的轉(zhuǎn)速表達式,并分析其變頻調(diào)速特性。與直流電機相比,交流電機無換向器和電刷,結(jié)構(gòu)簡單,維護簡單,轉(zhuǎn)

5、速不受限制,節(jié)省材 料,成本較低。數(shù)控機床上采用的交流電機類型為:1、永磁式交流伺服電機,用于進給伺服驅(qū)動, p n f 160=,式中 f1 供電頻率, p 定子繞組磁極對數(shù);采用基頻以下恒壓頻比變頻調(diào)速,輸出轉(zhuǎn)矩保持恒定; 2、交流感應式異步電機,用于機床主軸驅(qū)動, 1(601s pn f-=,式中 f1 供電頻率, p 定子繞組磁極對數(shù), s 轉(zhuǎn)差率;采用兩種變頻調(diào)速:基頻以下恒壓頻比變頻調(diào)速,輸出轉(zhuǎn)矩恒定;基 頻以上恒電壓變頻調(diào)速,隨著電機轉(zhuǎn)速升高輸出轉(zhuǎn)矩下降,但輸出可保持功率恒定。10、步進電機經(jīng)減速齒輪和滾珠絲杠驅(qū)動的機床工作臺,請回答下列問題:(1若步進電機的轉(zhuǎn)子齒數(shù) Z=100

6、,采用三相六拍工作方式,求該步進電機的步距角; (2若減速齒輪的齒數(shù) Z1=18, Z2=36,滾珠絲杠的導程 L=6mm,求工作臺的脈沖當量; (3若工作臺移動速度 4m/min,求輸入該步進電機的脈沖頻率; (4 若工作臺質(zhì)量為 800N ,求該質(zhì)量在電機軸上引起的轉(zhuǎn)動慣量。(5若作用在工作臺上的切削進給力為 500N, 求該力在電機軸上引起的轉(zhuǎn)矩。(1 步進電機步矩角 =360/(m Z k=360/(3×100×2=0.6(度 (2 脈沖當量 =L/(360i=0.6×6/360/(40/20=0.005(mm(3 脈沖頻率 f=1000v/(60=100

7、0×4/(60×0.005=13333.33(Hz (4 (電控教材 P12-P16(000182. 021416. 32006. 08002180, 360, 22222M N i L m f i L f f V V m J J m m = = = =(5 (電控教材P12-P16, , 3601800.0065000.2387(223.14162FFV L f FV f f i L F N M i T T=11、簡要系統(tǒng)分析數(shù)控機床的特點。(1柔性自動化,能適應不同零件的自動化加工;(2加工精度高,質(zhì)量穩(wěn)定;(3生產(chǎn)效率高;(4能完成復雜型面的加工;(5減輕勞動強度,改

8、善勞動條件;(6促進企業(yè)采用 CAD/CAM技術(shù)和實現(xiàn)計算機生產(chǎn)管理;(7機床價格高;(8對操作、維修和管理人員的技術(shù)水平要求高 .23、數(shù)控車床編程的特點是什么?1、 X 方向采用直徑編程;2、絕對坐標編程用 X 和 Z, 增量編程采用 U 和 W ,不采用 G90和 G91;3、為保證端面車削質(zhì)量,應采用恒切速編程;4、由于車加工余量較大,應采用粗加工固定循環(huán)功能;5、為提高刀具壽命和加工質(zhì)量,刀尖有小圓弧,對于圓錐和圓弧精加工,應采取刀尖圓弧半徑 補償加工功能或人工處理。數(shù)控車削固定循環(huán)功能類型很多,有單一加工固定循環(huán),如縱向車削固定循環(huán),端面車削固 定循環(huán),螺紋車削固定循環(huán)等;有粗加工

9、循環(huán)功能有縱向粗車循環(huán) G71,橫向粗車循環(huán) G72, 和平 行于零件輪廓的粗車循環(huán) G73等。13、繪簡圖并說明增量式編碼器的結(jié)構(gòu)和工作原理。 Q1,Q2為光源, DA 、 DB 、 DC 為光電 元件, DA,DB 錯開 90度相位角安裝。當圓盤旋轉(zhuǎn)時,在光源照射下,產(chǎn)生 A 、 B 、 C 三相脈沖信號。 A 相和 B 相 脈沖為檢測計數(shù)脈沖, A 、 B 信號有 90度相位差,還可用于辨別運轉(zhuǎn)方向, C 相信號為基準脈沖,又稱為零點脈 . 沖,只在圓盤旋轉(zhuǎn)一周時在固定位置處產(chǎn)生一個脈沖。15、什么是固定循環(huán)?寫出 FANUC 系統(tǒng)孔加工固定循環(huán)的一般格式,說明各功能子的含義。固定循環(huán)是

10、一種用于特定加工過程的子程序。 有些加工操作的工藝順序是固定不變的,變化 的只是坐標尺寸和切削用量等參數(shù),如孔加工,螺紋加工等,這些工藝過程可以用固定循環(huán)調(diào) 用,調(diào)用時要按規(guī)定指定若干參數(shù)。FANUC 系統(tǒng)孔加工固定循環(huán)的一般格式如下:G90/G91 G98/G99 G73G89 X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_ L_;(1 G90/G91:絕對坐標或增量坐標編程。(2 G98/G99:刀具返回初始平面或 R 點平面;(3 X_Y_:被加工孔的位置;(4 Z_:孔底平面位置:(5 R_:R 平面位置,一般位于工件表面以上 35mm 處;(6 Q_:深孔加工時每次加工的深度:(7P_:刀

11、具在孔底暫停時間,單位 ms;(8 F_:切削進給速度:(9 L_:指令孔的加工次數(shù), G90方式時,刀具在原來位置重復加工, G91方式時,可實現(xiàn)多個 等距孔加工 。16、什么是數(shù)據(jù)采樣插補?有哪些主要方法?其插補精度如何?數(shù)據(jù)采樣插補由粗插補和精插補兩個步驟組成,一般指粗插補,是采用時間分割思想,根據(jù)編 程規(guī)定的進給速度 F 和插補周期 T ,將廓形曲線分割成一段段的輪廓步長 l , l.=FT,然后計算出每 個插補周期的坐標增量 X 和 Y ,進而計算出插補點 (即動點 的位置坐標。數(shù)據(jù)采樣插補方法很多,如直線函數(shù)法、擴展數(shù)字積分法、遞歸函數(shù)法等。直線插補時,由于坐標軸的脈沖當量很小,再

12、加上位置檢測反饋的補償,可以認為輪廓步長 l 與被加工直線重合,不會造成軌跡誤差。圓弧插補時,一般輪廓步長 l 作為弦線對圓弧進行逼近,因此存在最大半徑 誤差 :r FT r e r 8 (822=,式中 r 被加工圓弧的半徑。17、簡述直線感應同步器的結(jié)構(gòu),分析其鑒相測量的工作原理。直線感應同步器由平行安裝的定尺和滑尺組成,滑尺上有相差四分之一節(jié)距的兩個繞組,稱 為正、余弦繞組,通以勵磁交流電壓,在定尺繞組中產(chǎn)生感生電壓,作為位移檢測信號。鑒相測量時,滑尺正、余弦繞組的勵磁信號分別為:t V V tV V m C m S cos sin =則滑尺二繞組在定尺繞組中分別產(chǎn)生的感應電動勢為:si

13、n cos 2cos cos sin t KV t KV E t KV E m m C m S -=+=根據(jù)疊加原理,定尺上輸出的感應電壓為:22sin( sin(xt KV t KV E E u m m SC d -=-=+=式中, K 為電磁耦合系數(shù),通常小于 1,隨定尺與滑尺繞組平面間的間隙減小而增大;m V -激磁電壓幅值;-滑尺相對定尺的空間相位角,與滑尺相對于定尺位移 x 的關(guān)系為 22=x。由此可見,只要檢測出定尺輸出電壓的相位,即可測量出滑尺相對于定尺的位移。18、繪圖并說明直流電機 H 型雙極模式 PWM 功率轉(zhuǎn)換電路。所謂 PWM 、即脈寬調(diào)速,是利用脈寬調(diào)制器對大功率晶體

14、管的開關(guān)時間進行控制,將直流 電壓轉(zhuǎn)換成某一頻率的方波電壓,加到直流電機電樞兩端,改變電樞兩端的平均電壓,達到調(diào)節(jié) 電機轉(zhuǎn)速的目的。 圖中的大功率晶體管可分為 T1,T4和 T2,T3兩組,它們的控制方波正好相反。以 T1,T4組為 例 , 當方波電壓的正負寬度相等時,電機不轉(zhuǎn),若正脈寬大于負脈寬,電機正轉(zhuǎn),反之,則 反之。19、數(shù)控機床對主軸驅(qū)動的要求是什么?為什么選用交流異步電機?其機構(gòu)特點如何?1、調(diào)速范圍寬,且盡可能寬的恒功率調(diào)速范圍;2、為實現(xiàn)螺紋加工,主軸驅(qū)動應與進給驅(qū)動實現(xiàn)同步控制;3、為保證端面車削質(zhì)量,主軸驅(qū)動應具有恒線速切削功能;4、為保證加工中心自動換刀,主軸驅(qū)動要實現(xiàn)主

15、軸的高精度準?？刂?5、高檔數(shù)控機床要求主軸驅(qū)動能實現(xiàn)角度分度,甚至伺服控制功能。數(shù)控機床主軸電機功率較大,若采用永磁式,會使成本急劇升高,而采用感應式異步電機加 矢量控制,能滿足要求。一般是專門設計的籠型異步電機,定子鐵心直接外露,且有軸向通風 孔,有利于冷卻,外形多為多邊形。1621、什么是工件坐標系?試分別分析數(shù)控銑床和數(shù)控車床的加工編程中選擇工件坐標系是的注意事項。繪出逐點比較法對第一象限逆時針圓弧插補的流程圖。機床坐標系是機床固有的坐標系,其原點由設計與制造廠家確定,不同機床的機床坐標原點 的位置不同,一般在啟動 機床時操縱機床返回參考點來建立。工件坐標系是為確定工件幾何形狀各要素的

16、位置、以方便編程而設置的坐標系,其原點由編 程人員根據(jù)零件特點選定:1對于對稱零件,其原點應設在對稱中心上; 2對于非對稱零件, 其原點應設在工件外輪廓的某一角上; 3 Z 軸原點一般設在工件表面上。在數(shù)控銑床上,一般有兩種方法建立工件坐標系:1 根據(jù)刀具位置,用 G92指令設定,格式為:G92 X_Y_Z_;2 事先用參數(shù)設定若干工件坐標系,編程時用 G54G59等進行選擇。1724、繪出逐點比較法對第一象限逆時針圓弧插補的流程圖。 18 23、繪出他勵式直流電動機的工作原理圖,分析其調(diào)速原理、特點和方法。電機電樞回路的電壓平衡方程式為:aaaaRIEU +=式中:a R -電動機電樞回路的

17、總電阻 ; aU -電動機電樞的端電壓, V ;aI -電動機電樞的電流, A ; a E -電樞繞組的感應電動勢, V 。當磁通 恒定時,電樞繞組的感應電動勢與轉(zhuǎn)速成正,則 nCEEa=式中:E C -電動勢常數(shù),表示單位轉(zhuǎn)速時 所產(chǎn)生的電動勢 V/r.min-1; n -電動機轉(zhuǎn)速, r/min。電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為:aTICT =m式中:m T -電動機電磁轉(zhuǎn)矩, Nm 。TC -轉(zhuǎn)矩常數(shù),表示單位電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距, N.m/A。因此有:m2TCCRCUCRCUnTEaEaEaaEa-=-=?？梢娪腥N調(diào)速方法:1.調(diào)節(jié)電樞電壓,由額定值向下調(diào),轉(zhuǎn)速下降,屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,能滿足機床伺服進給要

18、求;2.減少勵磁電流,降低磁通,轉(zhuǎn)速升高,輸出轉(zhuǎn)矩下降,但功率恒定,能滿足機床主軸恒功率驅(qū)動。3.改變電阻,但不能滿足機床驅(qū)動要求。i aL(a 工作原理 (b 等效電路圖 64 他勵直流電機工作原理圖19(編程題要點:建立并繪出工件坐標系 (不必與參考答案中一致 ! ,繪出刀具起始點和結(jié)束點,繪出刀具中心或 刀尖的運動軌跡,銑削加工要應用刀具半徑和長度補償!29、有板狀零件,零件厚度為 10mm ,形狀如下圖所示。編寫數(shù)控加工程序,繪出刀具中心軌跡,并說明對刀具 20N01 G92 X0 Y0 Z50; N03 G90 G00 G43 Z5 H01 S100 M03; N05 G01 Z-1

19、2 F80; N07 G42 X15 Y15 D01； N09 X45; N11 G03 X65 Y35 R20; N13 G01 Y50; N15 G02 X50 Y65 R15; N17 G01 X5; N19 X15 Y15; N20 Z50 N21 G00 G40 X0 Y0 M05; N23 M03; N25 M30; 刀具半徑 r<15mm 21 有槽形零件，槽深為 10mm ，形狀如下圖所示。編寫數(shù)控加工程序，繪出刀具中心軌跡，應用刀具半徑和長度補 償，正確確定加工路線。 N01 G92 X0 Y-25 Z50; N02 G90 G43 H01 Z5 S100 M03; N03 G01 Z-10; N05 G42 X25 D01 F100; N07 G02 X0 Y-50 R25; N09 G01 X-50; N11 X-70 Y50; N13 X20; N15 G03 X50 Y20 R3