數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試題與參考答案

1、數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床試卷學(xué)生姓名: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(bǔ)運(yùn)算。按一定的關(guān)系向各個(gè)坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)控制器分配,從而使得驅(qū)動(dòng)工作臺相對主軸的運(yùn)動(dòng)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1/3 .功率步進(jìn)電冰般用于普通如的數(shù)控改造，以及對精度要求較低的場克。步進(jìn)電I勺步距角是指于三相步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)以雙相通電方式，齒嗷為40時(shí)。此時(shí)步距角a復(fù)雜復(fù)雜程4 .為了保證數(shù)控機(jī)床總是能在最有利的

2、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(yùn)動(dòng)的動(dòng)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(shí)，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(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）是指;數(shù)控機(jī)床具有、等優(yōu)點(diǎn)。8 .插補(bǔ)器就實(shí)現(xiàn)的方法而言，可用或;按其實(shí)現(xiàn)的功能來分類，它可分為、等類型。9 .刀具半徑補(bǔ)償是指0左偏刀具半徑補(bǔ)償指令和右偏刀具半徑補(bǔ)償指令分別為和02 .簡答題（每題6分，共18分）1 .何謂二軸半

3、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(dòng)元件是什么3 .簡述數(shù)控車床采用鋼板焊接床身的原因。3 .計(jì)算題（10分）若加工第一象限直線OE,起點(diǎn)為0（0,0）,終點(diǎn)為E（7,4）,設(shè)累加器為3位，試按DDA法進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并繪出插補(bǔ)軌跡圖。4 .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6與步距角a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(diǎn)如何來檢測機(jī)床移動(dòng)部件的位移、移動(dòng)方向和移動(dòng)的速度

4、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(shí)現(xiàn)方式和特點(diǎn)。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)2.3.4.5.6.批量開環(huán)，步進(jìn)電機(jī)每步的轉(zhuǎn)角大普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)冏最小露忌量，數(shù)控機(jī)床0.01mm小排屑條件，受力狀態(tài)連續(xù)無級可調(diào)，鼻流或交流調(diào)邈主軸電機(jī)7 .以數(shù)字量編程實(shí)現(xiàn)機(jī)械或其他設(shè)備自動(dòng)工作，用計(jì)算機(jī)通過數(shù)字信息來自動(dòng)控制機(jī)床，加工精度高，生產(chǎn)效率高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件,有利于生產(chǎn)管理，有利于向高級計(jì)算機(jī)控制和管理方面發(fā)展。8 .硬件邏輯電路，執(zhí)

5、行軟件程序，直線插補(bǔ)，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(dòng)地從零件實(shí)際輪廓上偏離一個(gè)指定的刀具半徑值（補(bǔ)償量），并使刀具中心在這一被補(bǔ)償?shù)能壽E上運(yùn)動(dòng)，從而把關(guān)鍵加工成圖紙上要求的輪廓形狀。2 .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(gè)坐標(biāo)，可同時(shí)控制兩個(gè)坐標(biāo)，而第三個(gè)坐標(biāo)作等間距運(yùn)動(dòng)。主要用于三軸以上控制的機(jī)床，其中兩個(gè)軸互為聯(lián)動(dòng)，而另一個(gè)軸作周期進(jìn)給，如在數(shù)控銃床上用球頭銃刀采用行切法加工三維空間曲面。2 .由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)電路作轉(zhuǎn)

6、換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動(dòng)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(shí)，E值大的材料剛度則高。3 .計(jì)算題（10分）1 .解：將Xe=7及Ye=4化成二進(jìn)制數(shù)Xe=111B及Ye=100B存放在Jvx及J

7、vy中，選寄存器容量為三位，則累加次數(shù)m=23=8。插補(bǔ)運(yùn)算過程如下表所小，插補(bǔ)軌跡見圖3-24所小。計(jì)算正確（6分），繪圖（4分）4 .論述題（每題9分，共36分）1 .解ZiZ3sz2z43600脈沖當(dāng)量6與步距角a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(diǎn)，可在摩爾條紋移動(dòng)方向上開設(shè)四個(gè)窗口Pi、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(gè)觀察窗口得到如下結(jié)論：1）機(jī)床移動(dòng)部件的位移檢測：標(biāo)尺光柵裝在機(jī)床移動(dòng)部件工作臺上，趕上讀數(shù)頭裝在床身上，當(dāng)標(biāo)尺光柵移動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，摩爾條紋也移動(dòng)一個(gè)摩爾條紋寬度。即透過任一窗口的光強(qiáng)

8、度變化一個(gè)周期。所以可觀察窗口透過的光強(qiáng)變化的周期數(shù)來確定標(biāo)尺光柵移動(dòng)了幾個(gè)柵距，從而測得機(jī)床工作臺的位移。（3分）2）確定移動(dòng)部件的方向：從Pi、P2、P4和P4四個(gè)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(qiáng)度變化過程。當(dāng)標(biāo)尺光柵沿一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，可得到四個(gè)光強(qiáng)信號，P1滯后P2冗/2,P2滯后P3冗/2,P3滯后P4冗/2,則摩爾條紋反向移動(dòng)時(shí)四個(gè)光強(qiáng)變化為P1超前P2冗/2,P2超前P3冗/2,P3超前P4冗/2,我們就可斷定標(biāo)尺光標(biāo)沿反向移動(dòng)。即按四個(gè)觀察窗口得到光強(qiáng)度變化的相互超前或滯后關(guān)系來確定機(jī)床移動(dòng)部件的移動(dòng)方向。（3分）3）確定移動(dòng)的速度：根據(jù)摩爾條紋的特

9、點(diǎn)，標(biāo)尺光柵的移動(dòng)位移與摩爾條紋位移成正比，因此標(biāo)尺光柵的移動(dòng)速度與摩爾條紋的移動(dòng)速度一致，也與觀察窗口的光強(qiáng)度變化頻率向?qū)?yīng)。根據(jù)透過觀察窗口的光強(qiáng)度變化的頻率來確定標(biāo)尺光柵的移動(dòng)速度，即得到機(jī)床移動(dòng)部件的移動(dòng)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(dòng)元件，輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算分配指令脈沖，每一個(gè)脈沖送給環(huán)形分配器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或電液伺服馬達(dá)，使其轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而使被控制對象移動(dòng)。這種方式對實(shí)際傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作完成與否不進(jìn)行檢查，驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)部件上裝有測量元件，將運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度信息及時(shí)反饋給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)將指令位置，速度信息與實(shí)際信息進(jìn)行比較并及時(shí)發(fā)出補(bǔ)償控制指令，如果測量元件裝在機(jī)械傳動(dòng)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，但維