數(shù)控機(jī)床即數(shù)控技術(shù)試卷-3

1、 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試卷 學(xué)生姓名： ，班級： ，學(xué)號： ，成績： 一 填空題（每題4分，共36分）1 數(shù)控加工中的最基本問題就是根據(jù)所輸入的零件加工程序中有關(guān)幾何形狀和 的原始數(shù)據(jù)及其指令，通過相應(yīng)的插補運算。按一定的關(guān)系向各個坐標(biāo)軸的驅(qū)動控制器分配 ，從而使得 驅(qū)動工作臺相對主軸的運動軌跡, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形輪廓尺寸。2 按加工批量和零件的復(fù)雜程度，試在下圖區(qū)域內(nèi)標(biāo)出通用機(jī)床、專用機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的適用位置。批量 大 小 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜程度 3 功率步進(jìn)電機(jī)一般用于普通機(jī)床的數(shù)控改造，以及對精度要求較低的場合等 系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)的步距角是指 。對于三相步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)以雙

2、相通電方式，齒數(shù)為40時。此時步距角 。4 為了保證數(shù)控機(jī)床總是能在最有利的切削速度下進(jìn)行加工，或?qū)崿F(xiàn)桓速切削的功能，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速通常在其調(diào)速范圍內(nèi) 。因此，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床常采用 作為主運動的動力源。5 數(shù)控機(jī)床的最小設(shè)定單位是 ，標(biāo)制著數(shù)控機(jī)床精度的分辨率，其值一般為 ，在編程時，所有的編程單位都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相應(yīng)的數(shù)據(jù)。6 通常把數(shù)控車床的床身導(dǎo)軌傾斜布置，可改善其 和 。提高機(jī)床的靜剛度。7 數(shù)控技術(shù)是 的技術(shù)；計算機(jī)數(shù)控（CNC）是指 ；數(shù)控機(jī)床具有 、 、 、 、 等優(yōu)點。8 插補器就實現(xiàn)的方法而言，可用 或 ；按其實現(xiàn)的功能來分類，它可分為 、 、 等類型。9 刀具半徑

3、補償是指 。 左偏刀具半徑補償指令和右偏刀具半徑補償指令分別為 和 。二 簡答題（每題6分，共18分）1 何謂二軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床？2 試論述數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是由哪幾部分組成，它們分別的作用如何？伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動元件是什么？ 3 簡述數(shù)控車床采用鋼板焊接床身的原因。三 計算題（10分） 若加工第一象限直線OE，起點為O(0，0)，終點為E(7，4)，設(shè)累加器為3位，試按DDA法進(jìn)行插補計算，并繪出插補軌跡圖。四 論述題（每題9分，共36分）1試推導(dǎo)下圖內(nèi)的脈沖當(dāng)量與步距角的關(guān)系式，假設(shè)已知各齒輪齒數(shù)和絲杠的導(dǎo)程。由于脈沖當(dāng)量是規(guī)定的，步進(jìn)電機(jī)一經(jīng)選定后，其步距角也是一定的，試回答如何滿足

4、脈沖當(dāng)量與步距角中間的關(guān)系？2 試討論利用光柵的摩爾條紋特點如何來檢測機(jī)床移動部件的位移、移動方向和移動的速度？3 試分別論述開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式和特點。4 談?wù)勀銓ΜF(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢的看法和學(xué)習(xí)體會。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試卷標(biāo)準(zhǔn)答案一填空題（每題4分，共36分）1輪廓尺寸，進(jìn)給脈沖，伺服電機(jī)2批量 大 專用機(jī)床 普通機(jī)床 數(shù)控機(jī)床 小 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜程度3開環(huán)，步進(jìn)電機(jī)每步的轉(zhuǎn)角4連續(xù)無級可調(diào)，直流或交流調(diào)速主軸電機(jī)5數(shù)控機(jī)床能實現(xiàn)的最小位移量，0.00010.01mm6排屑條件，受力狀態(tài)7以數(shù)字量編程實現(xiàn)機(jī)械或其他設(shè)備自動工作，用計算機(jī)通過數(shù)字信息來自動控

5、制機(jī)床，加工精度高，生產(chǎn)效率高，減輕工人勞動強度，改善了勞動條件，有利于生產(chǎn)管理，有利于向高級計算機(jī)控制和管理方面發(fā)展。8硬件邏輯電路，執(zhí)行軟件程序，直線插補, 二次圓，拋物線等9具有這種功能的數(shù)控裝置能使刀具中心自動地從零件實際輪廓上偏離一個指定的刀具半徑值（補償量），并使刀具中心在這一被補償?shù)能壽E上運動，從而把關(guān)鍵加工成圖紙上要求的輪廓形狀。二簡答題（每題6分，共18分）1二軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)上有三個坐標(biāo)，可同時控制兩個坐標(biāo)，而第三個坐標(biāo)作等間距運動。主要用于三軸以上控制的機(jī)床，其中兩個軸互為聯(lián)動，而另一個軸作周期進(jìn)給，如在數(shù)控銑床上用球頭銑刀采用行切法加工三維空間曲面。2由伺服驅(qū)動電

6、路、伺服驅(qū)動裝置、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件四部分組成。它的作用是：接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號，由伺服驅(qū)動電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置(直流、交流伺服電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)，電液脈沖馬達(dá)等)和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運動。伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動元件是步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。3采用鋼板焊接床身結(jié)構(gòu)可采用最有利于提高剛度的筋板布置形式，能充分發(fā)揮壁板和筋板的承裁及抵抗變形的作用； 焊接結(jié)構(gòu)還無需鑄造結(jié)構(gòu)所需的出砂口，有可能將基礎(chǔ)件做成完全封閉的箱形結(jié)構(gòu)；鋼板的彈性模量E比鑄鐵的彈性模量E大幾乎相差一倍。因此，在結(jié)構(gòu)相同時，E值大的材

7、料剛度則高。三計算題（10分）1解： 將Xe 7及Ye 4化成二進(jìn)制數(shù)Xe 111B及Ye100B存放在Jvx及Jvy 中，選寄存器容量為三位，則累加次數(shù)m238。插補運算過程如下表所示，插補軌跡見圖3-24所示。計算正確（6分），繪圖（4分）四論述題（每題9分，共36分）1解脈沖當(dāng)量與步距角的關(guān)系式為： （6分）可通過配算齒輪降速比來滿足它們中間的關(guān)系 （3分）2按摩爾條紋特點，可在摩爾條紋移動方向上開設(shè)四個窗口P1、P2、P4和P4，切使得它們兩兩相距1/4摩爾條紋寬度，可以從四個觀察窗口得到如下結(jié)論：1） 機(jī)床移動部件的位移檢測：標(biāo)尺光柵裝在機(jī)床移動部件工作臺上，趕上讀數(shù)頭裝在床身上，當(dāng)

8、標(biāo)尺光柵移動一個柵距時，摩爾條紋也移動一個摩爾條紋寬度。即透過任一窗口的光強度變化一個周期。所以可觀察窗口透過的光強變化的周期數(shù)來確定標(biāo)尺光柵移動了幾個柵距，從而測得機(jī)床工作臺的位移。（3分）2） 確定移動部件的方向：從P1、P2、P4和P4四個窗口可得到在相位上依次超前或滯后1/4周期的近似余弦函數(shù)的光強度變化過程。當(dāng)標(biāo)尺光柵沿一個方向移動時，可得到四個光強信號，P1滯后P2/2，P2滯后P3/2, P3滯后P4/2，則摩爾條紋反向移動時四個光強變化為P1超前P2/2，P2超前P3/2, P3超前P4/2，我們就可斷定標(biāo)尺光標(biāo)沿反向移動。即按四個觀察窗口得到光強度變化的相互超前或滯后關(guān)系來確

9、定機(jī)床移動部件的移動方向。（3分）3） 確定移動的速度：根據(jù)摩爾條紋的特點，標(biāo)尺光柵的移動位移與摩爾條紋位移成正比，因此標(biāo)尺光柵的移動速度與摩爾條紋的移動速度一致，也與觀察窗口的光強度變化頻率向?qū)?yīng)。根據(jù)透過觀察窗口的光強度變化的頻率來確定標(biāo)尺光柵的移動速度，即得到機(jī)床移動部件的移動速度。（3分）3開環(huán)控制方式通常是以步進(jìn)電機(jī)或電液伺服馬達(dá)為驅(qū)動元件，輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的運算分配指令脈沖，每一個脈沖送給環(huán)形分配器驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或電液伺服馬達(dá)，使其轉(zhuǎn)動一個角度帶動傳動機(jī)構(gòu)，從而使被控制對象移動。這種方式對實際傳動機(jī)構(gòu)的動作完成與否不進(jìn)行檢查，驅(qū)動控制指令發(fā)出后不反饋會數(shù)控系統(tǒng)，這種控制方式容易掌握，調(diào)試方便，維修簡單，但精度不高。（3分）在數(shù)控設(shè)備的運動部件上裝有測量元件，將運動部件的位置、速度信息及時反饋給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)將指令位置，速度信息與實際信息進(jìn)行比較并及時發(fā)出補償控制指令，如果測量元件裝在機(jī)械傳動鏈末端部件上，如機(jī)床工作臺上，則該系統(tǒng)為全閉環(huán)系統(tǒng)，或閉環(huán)系統(tǒng)，這種控制方式精度高，速度快