機床數(shù)控原理大綱及歷年真題

高綱1078

江蘇省高等教育自學(xué)考試大綱

05661機床數(shù)控原理

南京工程學(xué)院編

江蘇省高等教育自學(xué)考試委員會辦公室

一、課程性質(zhì)及其設(shè)置目的與要求

（一）課程性質(zhì)和特點

《機床數(shù)控原理》課程是我省高等教育自學(xué)考試數(shù)控加工與模具設(shè)計專業(yè)

（本科段）的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。其任務(wù)是培養(yǎng)應(yīng)考者系統(tǒng)地學(xué)習(xí)機床數(shù)控系統(tǒng)的

基本概念和基本原理，了解機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，深刻認識機床數(shù)控系統(tǒng)在模具

設(shè)計與制造技術(shù)中的地位和作用，掌握機床數(shù)控系統(tǒng)使用和維護的基本方法，為

模具設(shè)計與制造行業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用人才。

（二）本課程的基本要求

本課程共分七章。在對機床數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進行簡要介紹的基礎(chǔ)上，

重點闡述了機床數(shù)控系統(tǒng)的基本原理、數(shù)控機床的組成及功能、控制原理、伺服

系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。通過對本課程的學(xué)習(xí)，要求應(yīng)考者對機床數(shù)控系統(tǒng)有一個全面

的了解，具體應(yīng)達到以下要求：

1.了解機床數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展過程，機床數(shù)控系統(tǒng)在模具設(shè)計與制造

中的作用；

2.理解機床數(shù)控系統(tǒng)的組成、功能、特點及類型；

3.掌握機床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用和維護的基本方法。

（三）本課程與相關(guān)課程的聯(lián)系

機床數(shù)控原理課程涉及到機械基礎(chǔ)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制、檢

測技術(shù)，覆蓋的學(xué)科領(lǐng)域廣泛，緊密結(jié)合生產(chǎn)實際。本課程的前修課程主要包括

《機械制造基礎(chǔ)》、《電子技術(shù)基礎(chǔ)》、《微機原理與接口技術(shù)》、《自動控制原理》

和《傳感器與檢測技術(shù)》等課程。這些課程幫助應(yīng)考者理解和掌握機床數(shù)控系統(tǒng)

的基本原理和使用。

二、課程內(nèi)容和考核目標(biāo)

第一章緒論

（-）課程內(nèi)容

本章簡要介紹了數(shù)控機床的組成與分類、數(shù)控機床的功能和機床數(shù)控技術(shù)的

發(fā)展過程。

（二）學(xué)習(xí)要求

了解機床數(shù)控系統(tǒng)的基本原理，理解機床數(shù)控系統(tǒng)的組成、功能、特點及類

型。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：機床數(shù)控系統(tǒng)的學(xué)科基礎(chǔ)，機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過程；

2.掌握：計算機數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控裝置、數(shù)控機床的含義；機床數(shù)控系統(tǒng)的

組成、功能、特點及類型；機床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系；準(zhǔn)備功能、刀具功

能、進給功能、主軸功能的含義。

第二章插補與刀補計算原理

（…）課程內(nèi)容

本章介紹了軸運動插補軟件算法和刀具半徑補償?shù)幕驹怼?/p>

（二）學(xué)習(xí)要求

通過本章的學(xué)習(xí)，要求理解逐點比較插補法、數(shù)字積分插補法和數(shù)據(jù)采樣插

補法的基本概念；掌握刀具半徑補償?shù)幕驹怼?/p>

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：插補的含義和插補算法的類型、刀具半徑補償?shù)淖饔?、刀補與插

補的關(guān)系；

2.掌握：第1象限逐點比較法直線插補和逆圓弧插補的偏差判別、坐標(biāo)進

給、偏差計算、坐標(biāo)計算及終點判別，列表寫出插補計算過程，畫出插補軌跡即

走刀軌跡。逐點比較法4個象限坐標(biāo)變換與終點判別，逐點比較法的合成進給速

度分析；第1象限數(shù)字積分法直線插補和逆圓弧插補的積分運算、坐標(biāo)進給、積

分余數(shù)、坐標(biāo)計算及終點判別，列表寫出插補計算過程，畫出插補軌跡即走刀軌

跡。數(shù)字積分法4個象限坐標(biāo)變換與終點判別；數(shù)據(jù)采樣插補的插補周期與被插

補的線型、插補誤差、進給速度的關(guān)系；C功能刀補直線過渡的轉(zhuǎn)接類型判別。

第三章CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法

（-）課程內(nèi)容

本章介紹了CNC系統(tǒng)的組成及特點、計算機數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、CNC系統(tǒng)

軟件結(jié)構(gòu)及控制、CNC系統(tǒng)常用外設(shè)及結(jié)構(gòu)等基本概念。

（二）學(xué)習(xí)要求

通過本章的學(xué)習(xí)，要求理解CNC系統(tǒng)的定義與結(jié)構(gòu)，計算機數(shù)控系統(tǒng)硬件

模塊及安裝方式，控制軟件的結(jié)構(gòu)特點及其工作過程，掌握CNC系統(tǒng)的輸入輸

出裝置的工作過程。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：CNC系統(tǒng)的定義與結(jié)構(gòu)、CNC系統(tǒng)軟件的組成、多微處理機結(jié)

構(gòu)的特點、CNC系統(tǒng)的多任務(wù)并行處理特性；

2.掌握：CNC系統(tǒng)控制軟件的輸入、存儲、譯碼、預(yù)計算、插補計算、輸

出等模塊的工作過程；CNC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信接口及協(xié)議。

第四章檢測裝置

（一）課程內(nèi)容

本章介紹了數(shù)控機床常用的旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵和編碼盤

等位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理、信息處理和應(yīng)用。

（二）學(xué)習(xí)要求

通過本章的學(xué)習(xí)，要求理解直線型檢測裝置的結(jié)構(gòu)特點、用于直線位移測量

的工作原理、信息處理的電路分析和方法；理解旋轉(zhuǎn)型檢測裝置的結(jié)構(gòu)特點、用

于角度位移測量的工作原理、信息處理的電路分析和方法。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)和類型、感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)特點和類型、

光柵尺的構(gòu)造與種類、編碼盤的種類和特點；

2.掌握：旋轉(zhuǎn)變壓器的鑒相式和鑒幅式工作方式；感應(yīng)同步器鑒相式和鑒

幅式工作方式；莫爾條紋形成的原理和特點、鑒向倍頻的原理；磁柵的鑒相式和

振幅式工作方式。

3.熟練掌握：旋轉(zhuǎn)變壓器在數(shù)控機床中的應(yīng)用；感應(yīng)同步器在數(shù)控機床中

的應(yīng)用；圓光柵和直線光柵在數(shù)控機床中的應(yīng)用；編碼盤的工作原理以及在數(shù)控

機床中的應(yīng)用。

第五章數(shù)控機床的伺服驅(qū)動系統(tǒng)

（一）課程內(nèi)容

本章介紹了開環(huán)步進式驅(qū)動系統(tǒng)、閉環(huán)伺服控制原理與系統(tǒng)、機床數(shù)控系統(tǒng)

中的伺服系統(tǒng)工作原理。

（二）學(xué)習(xí)要求

通過本章的學(xué)習(xí)，要求了解數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的基本組成、分類和性能；

理解鑒相式和鑒幅式伺服系統(tǒng)的工作原理、數(shù)字比較式伺服系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原

理。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)和閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)的

特點與區(qū)別、直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的特點、主軸驅(qū)動系統(tǒng)和進

給驅(qū)動系統(tǒng)的特點；步進電動機的種類、結(jié)構(gòu)及工作原理，步進電動機的步距角、

轉(zhuǎn)矩特性和加減速特性、環(huán)形分配器和細分電路。

2.掌握：直流伺服電動機脈寬調(diào)制調(diào)速即PWM調(diào)速原理，脈寬調(diào)制器的

組成及功用；交流伺服電動機的幅值控制、相位控制和幅值相位混合控制的原理；

鑒相式伺服系統(tǒng)的基本組成、工作原理、類別和主控電路；鑒幅式伺服系統(tǒng)的基

本組成、工作原理和主控電路；數(shù)字比較式伺服系統(tǒng)的構(gòu)成和主要功能部件；閉

環(huán)伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、動態(tài)特性分析，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施。

3.熟練掌握：機床數(shù)控系統(tǒng)中的伺服系統(tǒng)組成和工作原理，軟、硬件特點，

穩(wěn)態(tài)誤差、跟隨誤差特性分析。

第六章數(shù)控機床的故障診斷

（一）課程內(nèi)容

本章簡要介紹了數(shù)控機床故障診斷的步驟和方法。

（二）學(xué)習(xí)要求

通過本章的學(xué)習(xí)，要求了解數(shù)控機床常見故障診斷的方法即報警號診斷、

LED或數(shù)碼管顯示診斷、PLC狀態(tài)或梯形圖診斷、機床參數(shù)診斷和利用診斷程

序診斷等方法。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：數(shù)控機床的早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期的含義；數(shù)控

機床故障診斷的一般步驟；數(shù)控機床的啟動診斷、在線診斷（自診斷）和離線診

斷的含義。

2.掌握：報警號或錯誤代碼一般包括的故障信息、根據(jù)LED或數(shù)碼管顯示

的診斷方法、根據(jù)PLC輸入和輸出狀態(tài)或梯形圖狀態(tài)的診斷方法、數(shù)控機床參

數(shù)的一般類型；故障診斷專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

第七章柔性制造系統(tǒng)

（一）課程內(nèi)容

本章簡要介紹了柔性制造系統(tǒng)的基本概念、組成和工作過程。

（二）學(xué)習(xí)要求

通過本章的學(xué)習(xí)，要求了解柔性制造系統(tǒng)的三個基本組成即加工系統(tǒng)、物料

運儲系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。

（三）考核知識點和考核要求

1.領(lǐng)會：柔性制造系統(tǒng)的定義、加工系統(tǒng)、物料運儲系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的含

義、

2.掌握：柔性制造系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工業(yè)機器人的基本結(jié)構(gòu)與分類、加工

單元的結(jié)構(gòu)與主要功能、物料運儲系統(tǒng)的組成、控制系統(tǒng)的組成。

三、有關(guān)說明和實施要求

（-）關(guān)于“課程內(nèi)容與考核目標(biāo)”中有關(guān)提法的說明

在大綱的考核要求中，提出了“領(lǐng)會”、“掌握”、“熟練掌握”等三個能力層

次的要求，它們的含義是：

1.領(lǐng)會：要求應(yīng)考者能夠記憶規(guī)定的有關(guān)知識點的主要內(nèi)容，能夠理解規(guī)

定的有關(guān)知識點的內(nèi)涵，熟悉其內(nèi)容要點和它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，根據(jù)考核的

不同要求，作出正確的解釋、說明和闡述。

2.掌握：要求應(yīng)考者掌握有關(guān)的知識點，正確理解和記憶相關(guān)內(nèi)容的原理、

方法步驟等。

3.重點掌握：要求應(yīng)考者必須掌握的課程中的核心內(nèi)容和重要知識點。

（-）自學(xué)教材

本課程使用教材為：《機床數(shù)控原理與系統(tǒng)》，王潤孝、秦現(xiàn)生編著，西北工

業(yè)大學(xué)出版社，1997年版。

（三）自學(xué)方法的指導(dǎo)

本課程作為-門的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其涉及學(xué)科知識面廣、內(nèi)容多、難度較大,

應(yīng)考者在自學(xué)過程中應(yīng)該注意以下幾個方面：

1.應(yīng)考者學(xué)習(xí)前，應(yīng)仔細閱讀課程大綱的第一部分，了解課程的性質(zhì)、地

位和任務(wù)，熟悉課程的基本要求以及本課程與有關(guān)課程的聯(lián)系，在學(xué)習(xí)中緊緊圍

繞課程的基本要求。

2.在閱讀某一章教材內(nèi)容前，應(yīng)先認真閱讀大綱中該章的考核知識點、自

學(xué)要求和考核要求，注意對各知識點的能力層次要求，以便在閱讀教材時做到心

中有數(shù)。

3.閱讀教材時，應(yīng)根據(jù)大綱要求，要逐段細讀，逐句推敲，吃透每個知識

點。對基本概念必須深刻理解，基本原理必須牢固掌握。在閱讀中遇到個別細節(jié)

問題不清楚，在不影響繼續(xù)學(xué)習(xí)的前提下，可暫時擱置。

4.學(xué)完教材的每一章節(jié)內(nèi)容后，應(yīng)認真完成教材中的習(xí)題和思考題，這一

過程可有效地幫助自學(xué)者理解、消化和鞏固所學(xué)的知識，提高分析問題、解決問

題的能力。

（四）對社會助學(xué)的要求

1.應(yīng)熟知考試大綱對課程所提出的總的要求和各章的知識點。

2.應(yīng)掌握各知識點要求達到的層次，并深刻理解各知識點的考核要求。

3.對應(yīng)考者進行輔導(dǎo)時一，應(yīng)以指定的教材為基礎(chǔ)，以考試大綱為依據(jù)，不

要隨意增刪內(nèi)容，一面與考試大綱脫節(jié)。

4.對應(yīng)考者進行輔導(dǎo)時一，應(yīng)對應(yīng)考者進行學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，提倡應(yīng)考者“認

真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動提出問題，依靠自己學(xué)懂”的學(xué)習(xí)方法。

5.對應(yīng)考者進行輔導(dǎo)時，要注意基礎(chǔ)、突出重點，幫助應(yīng)考者對課程內(nèi)容

建立一個整體的概念，對應(yīng)考者提出的問題，應(yīng)以啟發(fā)引導(dǎo)為主。

6.注意對應(yīng)考者能力的培養(yǎng)，特別是自學(xué)能力的培養(yǎng)。要引導(dǎo)應(yīng)考者逐步

學(xué)會獨立學(xué)習(xí)，在自學(xué)過程中善于提出問題、分析問題、作出判斷和解決問題。

7.要使應(yīng)考者了解試題難易與能力層次高低兩者之間不完全是一回事，在

各個能力層次中都存在著不同難度的試題。

（五）關(guān)于命題和考試的若干規(guī)定

1.本大綱各章所提到的考核要求中，各條細目都是考試的內(nèi)容，試題覆蓋

到章，適當(dāng)突出重點章節(jié)，加大重點內(nèi)容的覆蓋密度。

2.試卷對不同能力層次要求的試題所占的比例大致是：“領(lǐng)會”20%,掌

握”40%,“熟練掌握”為40%。

3.試題難易程度要合理，可分為四檔：易、較易、較難、難，這四檔在各

份試卷中分值所占的比例約為2：3：3：2o

4.本課程考試試卷可能采用的題型有：單項選擇題、名詞解釋、簡答題、

作圖題和問答題（包括論述題）等類型（見附錄題型示例）。

5.考試方式為閉卷筆試，考試時間為150分鐘。評分采用百分制，60分為

及格。

附錄題型舉例

一、單項選擇題（16題16分）

如：接收輸入介質(zhì)的信息，并將其代碼加以識別、存儲、運算，輸

出相應(yīng)的指令脈沖以驅(qū)動伺服系統(tǒng)。

A.數(shù)控機床B.PLCC.光柵尺D.數(shù)控裝置

二、名詞解釋（12分）

如：FMS

三、簡答題（24分）

如：簡述C功能刀具補償。

四、作圖題（18分）

如：如圖所示，設(shè)AB為第一象限逆圓弧，圓心為原點，起點為（5,0）,終點

為（0,5）,設(shè)寄存器位數(shù)為3。試用DDA法分析逆圓弧插補的運算過程，并在

圖中畫A3圓弧插補軌跡。（18分）

五、問答題（30分）

如：數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的基本要求有哪些?

復(fù)核總分2011年4月江蘇省高等教育自學(xué)考試

05661機床數(shù)控原理

復(fù)核人

題號—?二三四五

總分

題分1612241830

合分人得分

單項選擇題（每小題分，共分）

得分評卷人復(fù)查人116

在下列每小題的四個備選答案中選出一個正確的答

案，并將其字母標(biāo)號填入題干的括號內(nèi)。

1.表示計算機輔助制造的英文縮寫是（）

A.CNCB.FMSC.CADD.CAM

2.在IS01056標(biāo)準(zhǔn)中，逆時針圓弧插補指令的規(guī)定代碼是（）

A.GOOB.G01C.G02D.G03

3.進給速度為1728mm/mim,使用三位數(shù)代碼法應(yīng)指定為（）

A.F727B.F617C.F717D.627

4.IS01056的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定M05代碼的功能是（）

A.主軸停止B.主軸準(zhǔn)停C.程序停止D.程序結(jié)束

5.在逐點比較法中，對于SR3,當(dāng)Fi」20時的選擇判別式（）

=—

A.Fi+i=Fij+2xi+lB.Fj+iFij2x,+lC.Fitl=Fij+2yi+lD.Fi”=R廠2%+l

6.在逐點比較法中，對于NR4,當(dāng)FijVO時的選擇判別式（）

_

A.Fi+1=Fij+2xi+lB.Fiti=Fij2xi+lC.Fi+產(chǎn)F“+2yi+lD.Fi+i=F「2yi+l

7.數(shù)字式直線形位置檢測的裝置是（）

A.圓形磁柵B.旋轉(zhuǎn)變壓器C.長光柵D.編碼盤

8.主要關(guān)心是否具有足夠的功率，寬的恒功率調(diào)節(jié)范圍及速度調(diào)節(jié)范圍的系統(tǒng)是

（）

A.伺服驅(qū)動B.電機驅(qū)動C.主軸驅(qū)動D.進給驅(qū)動

9.當(dāng)數(shù)控機床工作臺作等速運動時，系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)角W與機床絲杠的實際轉(zhuǎn)角0

之差稱為（）

A.反向誤差B.穩(wěn)態(tài)誤差C.螺距誤差D.齒隙誤差

10.保持電壓和勵磁電壓之間的相位差B為90。，僅僅改變控制電壓的調(diào)速方法

是（）

A.相位控制法B.幅值控制法C.幅值相位混合控制法D.電壓控制法

11.脈沖調(diào)相器的作用是將脈沖信號轉(zhuǎn)換為（）

A.反饋信號B.輸出信號C.相位變化信號D.電壓信號

12.設(shè)備故障發(fā)生的頻率高，但隨著使用時間的增加迅速下降的故障期是（）

A.早期故障期B.偶發(fā)故障期C.中期故障期D.耗損故障期

13.利用專用的檢測診斷程序進行的數(shù)控機床的故障診斷是（）

A.在線診斷B.離線診斷C.自動診斷D.啟動診斷

14.能根據(jù)感覺功能以及認識功能來決定行為的機器人是（）

A.數(shù)字控制機器人B.記憶再生機器人C.工業(yè)機器人D.智能機器人

15.NC系統(tǒng)中常用的r2法、極坐標(biāo)輸入法等一般的刀具半徑補償成為（）

A.A刀補B.B刀補C.C刀補D.D刀補

16.利用光的投射和衍射現(xiàn)象制成的光電檢測元件是（）

A.光柵B.磁柵C.編碼盤D.旋轉(zhuǎn)變壓器

得分評卷人復(fù)查人

名詞解釋（每小題2分，共12分）

17.FRN

得分

18.插補

得分

19.CNC系統(tǒng)軟件

得分

20.莫爾條紋

得分

21.螺距誤差補償

得分

22.專家系統(tǒng)

得分

得分評卷人復(fù)查人

簡答題（每小題4分，共24分）

23.簡述半閉環(huán)數(shù)控機床的組成原理和特點。

得分

24.簡述提高插補精度的措施。

得分

25.簡述CNC系統(tǒng)的硬件構(gòu)成特點。

得分

26.簡述脈沖調(diào)相器的作用。