數控系統(tǒng)維護與調試復習題

1、數控系統(tǒng)維護及調試復習提綱一、教材本課程教材為：王潤孝，現生編著，機床數控原理與系統(tǒng)第二版，西北工業(yè)大學。二、復習題（一）填空題1數控機床一般是由控制介質、數控裝置、伺服驅動裝置、機床本體等部分組成。2數控機床是用數字化代碼來控制刀具與工件的相對運動，從而完成零件的加工。3標準機床坐標系中X、Y、Z坐標軸的相互關系用右手直角笛卡爾坐標系決定，增大刀具與工件距離的方向即為各坐標軸的正方向。4從結構上看，柔性制造系統(tǒng)主要有兩部分組成：一是傳遞物質的設備，我們稱之為物質流；二是傳遞信息的網絡，我們稱之為信息流。5.FMS中文含義是柔性制造系統(tǒng)。6數控技術是指用數字化信號對機床運動及其加工過程進行自動

2、控制的一種方法。7在整個使用壽命期，根據數控機床的故障頻度，數控機床的故障發(fā)生規(guī)律大致分為三個階段：早期故障期、偶發(fā)故障期、耗損故障期。8確定數控機床坐標系時首先要確定Z軸，它是沿提供切削功率的主軸軸線方向。9數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。穿孔帶是數控機床的一種控制介質，國際上通用標準有EIA和SO兩種，我用的標準是！SO。當數控機床發(fā)生故障時，用于診斷出故障源所在圍或具體位置所使用的程序叫作診斷程序，它一般有三種類型：啟動診斷、在線診斷、離線診斷。從數控機床故障診斷的容看。故障診斷專家系統(tǒng)可以用于三個方面:故障監(jiān)測

3、、故障分析、決策處理。所謂“插補”就是指在一條已知起點和終點的曲線上進行數據密化的過程。對于以坐標原點為起點的第一象限直線OA,其偏差函數為：，若，刀具往+X進給；若，刀具往+Y進給。逐點比較法的直線插補過程為每走一步都要進行：偏差判別、坐標進給、偏差計算和終點判別四個節(jié)拍。CNC系統(tǒng)的插補計算一般采用軟件插補和硬件插補相結合的辦法，即由CNC軟件把刀具軌跡分割成若干小線段，再由硬件電路在各個小線段的起點和終點之間進行數據密化，使刀具軌跡在允許的誤差之。專家系統(tǒng)是一種應用大量的專家知識和推理方法求解復雜問題的一種方法，因此一般專家系統(tǒng)主要包括兩大部分，即知識庫和推理機。其中知識庫中存放著求解問

4、題所需的知識，推理機負責使用知識庫中的知識去解決實際問題。18第一象限的圓弧的起點坐標為A(x,y),終點坐標為B(xb,yj，用逐點比較法插補完這段圓弧所aabb需的插補循環(huán)數為IX,-X|+|Y,-Y|。baba光柵依不同制造方法有和反射光柵兩種。數控機床中常用透射光柵做位置傳感器。數控機床常用的位置檢測裝置有旋轉變壓器、同步感應器、光柵尺、磁柵、編碼盤等。21磁柵是一種錄有等節(jié)距磁化信號的磁性標尺或磁盤，可用于數控系統(tǒng)的位置測量。數控機床按插補算法分脈沖增量插補和數據采樣插補。數控系統(tǒng)的輪廓控制，主要問題是怎樣控制刀具或工件的運動軌跡。有關插補算法問題，除了要保證插補計算的精度之外，還要

5、求算法簡單。這對于硬件數控來說，可以簡化控制電路，采用較簡單的運算器。而對于計算機數控系統(tǒng)來說，則能提高運算速度，使控制系統(tǒng)較快且均勻地輸出進給脈沖。數字積分法又稱DDA法。采用數字積分法進行插補，脈沖分配均勻，易于實現多坐標直線插補聯(lián)動或描繪平面上各種函數曲線，精度也能滿足要求，所以數字積分法在輪廓控制數控系統(tǒng)方面獲得相當廣泛的應用。CPU是CNC裝置的核心，它由運算器和控制器兩個部分組成，運算器是對數據進行算術和邏輯運算的部件，控制器是統(tǒng)一指揮和控制數控系統(tǒng)各部件的中央機構。CNC系統(tǒng)中，實時性要求最高的任務是插補和位置控制。28旋轉變壓器是根據電磁感應原理工作的。在單CPU的CNC系統(tǒng)中

6、，主要采用分時共享的原則來解決多任務的同時運行。CNC系統(tǒng)控制軟件中兩個最突出的特征是：多任務并行處理和多重實時中斷。脈沖發(fā)生器有二種類型：增量式和絕對式。CNC系統(tǒng)中，軟件與硬件的分配比例是由性價比決定的。CNC系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩大任務。在CNC軟件中資源分時共享要解決的問題是各任務何時占用CPU以及占用時間的長短，解決的辦法是循環(huán)輪流和中斷優(yōu)先相結合。CNC系統(tǒng)常用外設包括輸入設備和輸出設備兩種?？偩€是數控系統(tǒng)的硬件之一，它包括數據總線、地址總線和控制總線。從CNC系統(tǒng)使用的微機及結構來分，CNC系統(tǒng)的硬件結構一般分為：多微處理機和單微處理機結構兩大類。38對單CPU的CNC系統(tǒng)

7、而言，其軟件結構通常有兩種類型,即前后臺型和中斷型。39數據傳送時，接收方和發(fā)送方對數據的傳送要遵守一定的格式，這種約定叫作通信協(xié)議。在CNC系統(tǒng)中，刀具補償的作用是把工件輪廓軌跡轉換成刀具中心軌跡。在實際加工過程中，刀具半徑補償過程一般分為三步:刀具補償建立、刀具補償進行和刀具補償撤消。刀具半徑補償中程序段轉接的類型有伸長型、縮短型、插入型。在閉環(huán)數控系統(tǒng)中，機床的定位精度主要取決于檢測裝置的精度。單微處理器結構CNC裝置的微處理器由控制器和運算器組成。步進式伺服驅動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中執(zhí)行元件是步進電機。光柵讀數頭主要由光源、透鏡、標尺光柵、光敏元件驅動電路組成。當直線感應

8、同步器只有正弦繞阻勵磁，在正弦繞組和定尺上的繞組位置重合時開始移動，滑尺移動2個節(jié)距時，感應電動勢的值變?yōu)榱阌?處。步進電機的“失步”現象有兩種表現形式,即丟步和越步。數控機床伺服驅動系統(tǒng)是指以機床移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)，又稱為拖動系統(tǒng)。直線式感應同步器主要用于測量線位移；旋轉式感應同步器主要用于測量角位移。四極繞組式旋轉變壓器有兩種工作方式,即鑒相式和鑒幅式。步進電動機的相數和齒數越多，在一定的脈沖頻率下，轉速越低。步進電動機的起動頻率是指它在一定的負載轉矩下能夠不失步地起動的最高頻率。改變步進電機脈沖頻率就能改變步進電機的轉速。將反饋元件安裝在伺服電機軸上或滾珠絲杠上

9、，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)。56三相步進電機的轉子上有40個齒，若采用三相六拍通電方式，貝I步進電機的步距角為15。57對步進電機施加一個電脈沖信號時，步進電機就回轉一個固定的角度，叫做步距角，電機的總回轉角和輸入脈沖數成正比，而電機的轉速則正比于輸入脈沖的頻率。58伺服系統(tǒng)的輸入是插補器發(fā)出的指令脈沖，輸出是直線或轉角位移。59.旋轉變壓器是一種常用的角位移檢測元件，從其結構來看，它由定子和轉子兩個部分組成。二）選擇題下列正確表示坐標系的是（A）C、A、B、XD、Y世界上第一臺數控機床是（B）年試制成功的。1951B.1952C.1954D.19583下

10、面哪個部分是數控機床的核心部分？（B）控制介質B.數控裝置C.伺服系統(tǒng)D.測量裝置4我國從（B）年開始研究數控機械加工技術，并于當年研制成功我國第一臺電子管數控系統(tǒng)樣機。A、1952B、1958C、1954D、19595將數控系統(tǒng)分為一般數控機床、數控加工中心機床、多坐標數控機床，是按照下面哪種分類方法進行分類的？（B）A、工藝用途B、工藝路線C、有無檢測裝置D、是否計算機控制6數控機床的組成部分包括（B）輸入裝置、光電閱讀機、PLC裝置、伺服系統(tǒng)、多級齒輪變速系統(tǒng)、刀庫輸入裝置、CNC裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機械部件輸入裝置、PLC裝置、伺服系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)、機械部件輸入裝置、CNC

11、裝置、多級齒輪變速系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、刀庫7計算機數控系統(tǒng)的優(yōu)點不包括（C）利用軟件靈活改變數控系統(tǒng)功能，柔性高充分利用計算機技術及其外圍設備增強數控系統(tǒng)功能數控系統(tǒng)功能靠硬件實現，可靠性高系統(tǒng)性能價格比高，經濟性好8在確定數控機床坐標系時，首先要指定的是（C）A、X軸B、Y軸C、Z軸D、回轉運動的軸9（C）能對兩個或兩個以上的坐標方向的運動同時進行嚴格的連續(xù)控制，不僅控制每個坐標的行程位置，還要控制每個坐標的運動速度。A、點位控制系統(tǒng)B、點位直線控制系統(tǒng)C、輪廓控制系統(tǒng)D、直線控制系統(tǒng)10下列關于世界第一臺數控機床的描述正確的是（B）。C、適合于任意兩坐標成線性關系的曲線D、適合于二次曲線A

12、、1946年在美國研制成功的B、它是一臺3坐標數控銑床C、用它來加工直升機葉片D、它用晶閘管-直流電機驅動數控機床的旋轉軸之一B軸是繞(B)直線軸旋轉的軸。A、X軸B、Y軸C、Z軸D、W軸數控機床誕生于(A)。A、美國B、日本C、英國D、德國脈沖當量的大小決定了加工精度，下面哪種脈沖當量對應的加工精度更高？(A)A、1ym/脈沖B、5ym/脈沖C、10ym/脈沖D、0.01mm/脈沖用逐點比較法插補直線OA,其起點坐標為O(0,0),終點坐標A(5,8),若采用插補的總步數作為終點減法計數器JE的初始值，則JE=(C)EEA、5B、8C、13D、以上都不對數控系統(tǒng)常用的兩種插補功能是(C)A、

13、直線插補和螺旋線插補B、螺旋線插補和拋物線插補C、直線插補和圓弧插補D、圓弧插補和螺旋線插補采用逐點比較法插補第一象限的直線時,直線起點在坐標原點處,終點坐標是(5,7),刀具從其起點開始插補,則當加工完畢時進行的插補循環(huán)數是(C)A、10B、11C、12D、13通常數控系統(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D、多義線插補18逐點比較法插補第二象限一條直線時，當P點在直線下側(F03+XF=Fy=35=243eN=61=55FV04+YF=F+x=2+4=254eN=51=46F05+XF=Fy=25=365eN=41=37F07+XF=Fy=15=487eN=

14、21=29F08+YF=F+x=4+4=098eN=11=0插補結束插補軌跡如下圖所示：3欲用逐點比較法插補直線OA,其起點坐標為O(0,0),終點坐標為A(x,y),其值為x=5,eeey=4,試寫出其直線插補計算過程，并繪出其插補軌跡。e解：_lK步數工作節(jié)拍偏差判別坐標進給偏差計算終點判別0F=0,x=5,y=40eeN=5+4=91F=00+XF=Fy=04=410eN=91=82F02+XF=Fy=14=332eN=71=64F04+XF=Fy=24=254eN=51=46F06+XF=Fy=34=176eN=31=28F08+XF=Fy=44=098eN=11=0插補結束插補軌跡如

15、下圖所示：4圓弧插補計算：用逐點比較法加工第I象限逆時針圓弧AB,起點坐標為A(6,0),終點坐標為B(0,6),試寫出其直線插補計算過程，并繪出其插補軌跡。解：_lK步數工作節(jié)拍偏差判別坐標進給偏差計算坐標計算終點判別0F=00 x=6,y=0N=6+6=121F=00-XF=1F-2x+1=0-12+1=-1100 x=6-1=5,y=01，丿1N=12-1=112F01+YF=2F+2y+1=-11+0+1=-1011x=6-1=5,y=0+1=1N=11-1=103F02+YF=3F+2y+1=-10+2+1=-722x=5,y=1+1=233N=10-1=94F03+YF=F+2y+

16、1=-7+4+1=-2433x=5,y=2+1=3N=9-1=85F05-XF=F-2x+1=5-10+1=-4655x=5-1=4,y=466N=7-1=67F07-XF=F-2x+1=5-8+1=-2877x=4-1=3,y=5N=5-1=49F09-XF=F-2x+1=9-6+1=41099x=3-1=2,y=610丿10N=3-1=211F010-XF=F-2x+1=4-4+1=1111010 x=2-1=1,y=611丿10N=2-1=212F011-XF=F-2x+1=1-2+1=0121111x=1-1=0,y=612910N=1-1=0插補結束插補軌跡如下圖所示：5若加工第一象

17、限直線OE,起點為0(0,0),終點為E(7,4),設累加器為3位，試按DDA法進行插補計算，并繪出插補軌跡圖。解：將X=7及Y=4化成二進制數X=111B及Y=100B存放在Jvx及Jvy中，選寄存器eeee容量為三位，貝I摞加次數m=23=8。插補運算過程如下表所示，插補軌跡如圖所示。J&X+JvxJry+JpY溢出ATCO+111-Ill00Q0十10G-10002111+111A1101100+E00AOQQ13110+111=1011ODO+100=1G00101+HI=1001100+100=00011DQ+111-OilI000+100I0o0GOil-b111*0101lOfl

18、+10000017DIO+Lil=0013000丄100=1000800)-i-111=00Q1100+1001-DOO6利用數控機床加工第一象限逆圓弧SE,起點為S（5,0），終點為E（3,4），圓心在原點（0,0）,用逐點比較法插補此圓弧，請寫出插補運算過程并畫出運動軌跡圖（脈沖當量為1）。解：如圖3,插補完這段圓弧，刀具沿x和y軸應走的總步數為Y=|x-x|+|y-y|=2+4=6,故可ESES設置一計數器G=6,x或y坐標方向進給時均在計數器中減去1,當E=0時，停止插補。插補運算過程見表1，刀具的運動軌跡如圖1所示。圖3表1逐點比較法圓弧插補運算過程循環(huán)序號偏差判別坐標進給偏差計算坐

19、標計算終點判別F0 xF=F2x+1i+1iiJ=xx+1yyES1ESFvO+yF=F+2y+1i+1ii0F0=0 x=5,y=000J=61F0=0 xF=02x5+1=91x=4,y=011J=52F=-901+yF=9+2x0+1=82x=4,y=122J=43F=-802+yF=8+2x1+1=53x=4,y=233J=34F=-503+yF=5+2x2+1=04x=4,y=344J=25F=04xF=02x4+1=75x=3,y=355J=16F=705+yF=7+2x3+1=06x=3,y=466J=0臺三相六拍運行的步進電機，轉子齒數Z=48，測得脈沖頻率為600Hz，求:（

20、1）通電順序；（2）步距角和轉速。解：三相六拍運行的步進電機采用單雙相輪流通電控制方式，即m=3,k二2。轉子齒數Z二48，頻率f=600HZ。電機正轉時的通電順序：AfABfBfBCfCfCAfA電機反轉時的通電順序：AfACfCfCBfBfBAfA根據步距角計算公式：360。mZk360。3x48x2=1.25根據轉速計算公式：60fmZk60 x6003x48x2=125轉/分）臺五相十拍運行的步進電機，轉子齒數Z=48，測得脈沖頻率為600Hz，求:1）通電順序；（2）步距角和轉速。解:五相十拍運行的步進電機采用單雙相輪流通電控制方式，即m=5,k=2。轉子齒數Z=48。電機正轉時的通電順序AfABfBfBCfCfCDfDfDEfEfEAfA電機反轉時的通電順序AfAEfEfEDfDfDCfCfCBfBfBAfA根據步距角計算公式：360。mZk360。5x48x2=0.75根據轉速計算公式：轉/分）_60f_60 x600_75mZk5x48x