數(shù)控機(jī)床技術(shù)考試試卷

三、單項(xiàng)選擇題：CNC系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩大任務(wù)，下面任務(wù)中哪個(gè)不屬于控制任務(wù)?A、診斷B、插補(bǔ)C、位控D、譯碼下列正確表示機(jī)床坐標(biāo)系的是（）A、C、脈沖當(dāng)量的大小決定了加工精度，下面哪種脈沖當(dāng)量對應(yīng)的加工精度最高？（）A、C、A、1um/脈沖B、5um/脈沖C、10um/脈沖D、0.01mm/脈沖設(shè)編程原點(diǎn)在工件的上表面，執(zhí)行下列程序后，鉆孔深度是（）。G90G01G43Z-50H01F100（H01補(bǔ)償值-2.00mm）A.48mm；B.52mm；C.50mm。一直線的起點(diǎn)坐標(biāo)在坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)坐標(biāo)為A（氣、七），刀具的坐標(biāo)為P危、y）。用逐點(diǎn)比較法對該直線進(jìn)行插補(bǔ)時(shí)的偏差函數(shù)是（）。33A.F=x,y—x,y；B.F=x,y—y,x；C.F=x,x—y,y；D.F=x+y—x—yaaaaaaaa加工中心與其他數(shù)控機(jī)床的主要區(qū)別是（）。A.有刀庫和自動換刀裝置；B.機(jī)床轉(zhuǎn)速高；C.機(jī)床剛性好；D.進(jìn)刀速度高數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置包括（）。A.光電讀帶機(jī)和輸入程序載體；B.步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)仁輸入、信息處理和輸出單元；D.位移、速度傳感器和反饋系統(tǒng)G00的指令移動速度值是（）。A.機(jī)床參數(shù)指定；B數(shù)控程序指定；C操作面板指定。編程坐標(biāo)系一般指的是（）A.機(jī)床坐標(biāo)系；B.工件坐標(biāo)系；下面哪項(xiàng)任務(wù)不是數(shù)據(jù)預(yù)處理（預(yù)計(jì)算）要完成的工作？（）A、位置控制B、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算C、刀具長度補(bǔ)償計(jì)算D、象限及進(jìn)給方向判斷A步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否通過改變電機(jī)的（）而實(shí)現(xiàn)。A.脈沖頻率B.脈沖速度C.通電順序。程序編制中首件試切的作用是（）。A.檢驗(yàn)零件圖樣設(shè)計(jì)的正確性；B.檢驗(yàn)零件工藝方案的正確性；測試數(shù)控程序的效率；檢驗(yàn)程序單及控制介質(zhì)的正確性，綜合檢驗(yàn)所加工的零件是否符合圖樣要求。在開環(huán)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，下列電機(jī)唯一可用的是（）。A.直流伺服電機(jī)B.交流伺服電機(jī)C.步進(jìn)電機(jī)D.大慣量電機(jī)。用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)起點(diǎn)為（0,0）,終點(diǎn)坐標(biāo)為A（60,20）的一條直線，若當(dāng)前偏差函數(shù)值為40,則刀具進(jìn)給方向?yàn)椋ǎ?。A.+X；B.X；C.+Y；D.-Y。數(shù)控機(jī)床上直流電動機(jī)最常用的調(diào)速方法是（）A.調(diào)壓調(diào)速法；B.調(diào)勵(lì)磁磁場調(diào)速法；C.電樞電路串電阻法；D.電樞電路串電感法用光電盤測量角位移時(shí)，為判別角位移方向，采用兩套光電轉(zhuǎn)換裝置，使它們產(chǎn)生的電信號在相位上相差（）。A.1/4周期；B.1/2周期；C.一周期；D.3/4周期。下面哪項(xiàng)任務(wù)不是數(shù)據(jù)預(yù)處理（預(yù)計(jì)算）要完成的工作？（）A、位置控制B、刀具半徑補(bǔ)償計(jì)算C、刀具長度補(bǔ)償計(jì)算D、象限及進(jìn)給方向判斷CNC系統(tǒng)的中斷管理主要靠（）完成，而系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)。A、軟件B、硬件C、CPUD、總線步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與下面哪些因素?zé)o關(guān)？（）A、脈沖信號的頻率fB、轉(zhuǎn)子齒數(shù)zC、通電方式kD、定子繞組中的電流大小四、簡答題：開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中，如何補(bǔ)償機(jī)械傳動間隙和滾珠絲桿螺距誤差？數(shù)控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求有哪些？開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的區(qū)別是什么？各有什么特點(diǎn)？步進(jìn)電機(jī)的主要性能指標(biāo)有哪些？試比較驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的三種功率放大器特點(diǎn)。編程軌跡幾何要素的連接關(guān)系如圖所示，刀補(bǔ)方向?yàn)樽蟮堆a(bǔ)，試確定A、B、C、D各處的轉(zhuǎn)接類型，并說明判別依據(jù)是什么？6.數(shù)控機(jī)床一般由哪幾個(gè)部分組成？各部分起什么作用？五、計(jì)算題：欲用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)直線OA，其起點(diǎn)坐標(biāo)為0（0，0），終點(diǎn)坐標(biāo)為A壬,ye），其值為七=5,七=6,試寫出其直線插補(bǔ)運(yùn)算過程，并繪出其插補(bǔ)軌跡。用數(shù)字積分（DDA）插補(bǔ)法對圖示直線進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，并在圖中畫出插補(bǔ)軌跡。

某CNC機(jī)床采用絲桿螺母副驅(qū)動工作臺的直線進(jìn)機(jī)直接相連，絲桿導(dǎo)程為10mm，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)400步，給速度為2.4m/min，求：1）系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量S。2）最高速進(jìn)給時(shí)的進(jìn)給脈沖頻率。給運(yùn)動，絲桿與電工作臺的最高進(jìn)六、插補(bǔ)題：給運(yùn)動，絲桿與電工作臺的最高進(jìn)試推導(dǎo)出逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)第二象限逆圓時(shí)的偏差函數(shù)遞推公式，并畫出插補(bǔ)程序流程圖。七、編程題：1.編寫車削加工程序，加工ABCDEFG部位的外輪廓，直徑設(shè)定。加工尺寸如圖，其它參數(shù)合理自定。2.各程序段要求注釋。2.3.用刀具半徑補(bǔ)償?shù)姆椒ň帉懲廨喞娤骷庸こ绦?，工件形狀如圖所示，工件厚度5mm。刀具路線等其它參數(shù)、坐標(biāo)系合理自定。要求考慮刀具半徑補(bǔ)償。各程序段要求注釋。參考答案三、單項(xiàng)選擇題：A2.A3.A4.C5.B6.A7.C8.A9.B10.A11.A12.D13.C14.C15.A16.A17.A18.B19.D四、簡答題：機(jī)械傳動間隙和滾珠絲桿螺距誤差可采用機(jī)械、硬件、軟件補(bǔ)償方法。其中機(jī)械補(bǔ)償方法：傳動間隙的補(bǔ)償有偏心軸套調(diào)整、軸向墊片調(diào)整、雙片薄齒輪調(diào)整等滾珠絲桿螺距誤差常采用雙螺母調(diào)整軟件或硬件補(bǔ)償法：預(yù)先測得傳動間隙，每次在進(jìn)給反向時(shí)通過軟件或硬件電路額外發(fā)出對應(yīng)于間隙值的指令位移，以進(jìn)行補(bǔ)償。一般來說，對數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的主要性能要求有以下幾點(diǎn)：進(jìn)給速度范圍要大，能滿足低速切削和高速切削的需要；位移精度要高；跟隨誤差要小，即響應(yīng)速度要快；工作穩(wěn)定性要好，具有抗干擾能力，運(yùn)行平穩(wěn)，加工精度較高。開環(huán)系統(tǒng)中沒有位置檢測和反饋。半閉環(huán)系統(tǒng)中的位置檢測和反饋信號不是取自最終的進(jìn)給部件，而是取的電動機(jī)軸或絲桿等中間環(huán)節(jié)，閉環(huán)系統(tǒng)中的位置檢測和反饋信號是取自最終的進(jìn)給部件(如工作臺)。所以閉環(huán)系統(tǒng)的精度最高，但穩(wěn)定性稍差。開環(huán)系統(tǒng)的精度最低，但成本也最低主要性能指標(biāo)：步距角、靜態(tài)步距誤差、輸出扭矩、最高啟動、停止脈沖頻率、邊續(xù)運(yùn)行的最高工作頻率、步進(jìn)運(yùn)行和低頻振蕩等。其驅(qū)動電路有三種功率放大器：單電壓功率放大電路、雙電壓功率放大電路和斬波恒流功放電路，區(qū)別如下：單電壓功率放大電路：功耗大，一般只用于小功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動；雙電壓功率放大電路：采用高、低電壓兩種供電電源以降低能耗，高頻工作時(shí)有較大的轉(zhuǎn)動力，多用于中、大功率步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動；斬波恒流功放電路：利用斬波方法使電流恒定在額定值附近，不需外接電阻來限流和減少時(shí)間常數(shù)；能耗小，電源效率高；能提高高頻工作頻率，是目前使用最普及的一種驅(qū)動電路。A、B、D均為縮短型，因?yàn)閵A角都為0?180度。C為伸長型，因?yàn)閵A角為180?270度。數(shù)控機(jī)床一般包括五部分，各部分的作用如下：控制介質(zhì)：存儲程序、參數(shù)。數(shù)控裝置：將加工程序譯碼軌跡計(jì)算(速度計(jì)算)、插補(bǔ)計(jì)算、補(bǔ)償計(jì)算，向各坐標(biāo)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)分配速度、位移命令。這一部分是數(shù)控機(jī)床的核心伺服系統(tǒng)：接受數(shù)控裝置來的指令，將信號進(jìn)行調(diào)解、轉(zhuǎn)換、放大后驅(qū)動伺服電機(jī)，帶動機(jī)床執(zhí)行部件運(yùn)動。測量裝置：電流、速度、位置等檢測反饋裝置。機(jī)床本體：包括主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)動部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件，最終實(shí)現(xiàn)刀具和工件的相對運(yùn)動。五、計(jì)算題：

由于待插補(bǔ)直線的起點(diǎn)坐標(biāo)為O(0,0),終點(diǎn)坐標(biāo)為A(5,6),采用總步數(shù)終點(diǎn)判別方法，總步數(shù)N=5+6=11。從坐標(biāo)原點(diǎn)開始插補(bǔ)，故此時(shí)偏差七二0，加工過程的運(yùn)算節(jié)拍如下表所示:序號0工作節(jié)拍第1拍：偏差判別第2拍:坐標(biāo)進(jìn)給第3拍：新偏差計(jì)算第4拍：終點(diǎn)判別1F=0+XF=F—y=0—6=—6——10eN—11—1—102F0<0+YF=F+x=—6+5=—121eN—10—1—93F2<0+YF=F+x-—1+5=432eN—9—1—84F>0+XF—F—y=4—6=—243eN—8—1—75F<0+YF=F+x——2+5—3——54eN—7—1—66F>0+XF=F—y=3—6——3N—6—1—57——5F<0+Y——65eF=F+x——3+5—2N—5—1—48——6F>0+X76eF=F—y=2—6——487eN—4—1—39F<0Q+YF=F+x——4+5—1——98eN—3—1—210F>0+XF=F—y=1—6——5——109eN—2—1—111F0<0+YF11—1+y=-5+5—0N—1—1—0插補(bǔ)軌跡如下圖所示:A(5,6)54324上A(5,6)54324上(Xe)JX溢出L(Ye)Jry—Y溢出“終點(diǎn)計(jì)數(shù)器100000011000000100100011011001100000101111001010010001100110111000001011100100100100011111101100000101101011102.總步數(shù)為4+3=7步°插補(bǔ)軌跡圖:360。400=插補(bǔ)軌跡圖:360。400=0.9。10010001110111110000010110001000(1)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為：TOC\o"1-5"\h\z8=-^—?i?t=^^~?1?10=0.025(mm)360360（2）設(shè)工作臺最高進(jìn)給速度V時(shí)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為n轉(zhuǎn)每分鐘，對應(yīng)的進(jìn)給脈沖頻率為f.貝腫V=n?i?tf?a—n36060由以上兩式得：f=-?工=戛?'七103=1600(HZ)ai?t0.910六、插補(bǔ)題：如圖，第二象限逆圓弧，起點(diǎn)為A（x0,y0），終點(diǎn)為B（xe，ye），圓心再原點(diǎn)，半徑為R，AY進(jìn)給方向?yàn)橐粁或一y方向。取偏差函數(shù)F=x2+y2-R2.--X瞬時(shí)加工點(diǎn)P（xi，yj）對應(yīng)的偏差函數(shù)值為/\F=X2+y.2—R2b/\（1）當(dāng)Fi，j>0時(shí)，。XX2+y^2>R2，點(diǎn)P（xi，yj）在圓弧以外，應(yīng)向一y方向進(jìn)給一步。則新的加工點(diǎn)為（xi，yj+1），其中：y.=y.-1新偏差為F=x2+y2—R2=x2+（y—1）2—R2=x2+y2—R2—2y+1i,j+1ij+1ijijj即偏差函數(shù)遞推公式為F,j+1=F,j-2y,+1（2）當(dāng)Fi，j<0時(shí)，x2+y2<R2，點(diǎn)P（xi，yj）在圓弧以內(nèi)，應(yīng)向一x方向進(jìn)給一步。則新的加工點(diǎn)為（xi+1，yj），其中：x=x—1i+1i

新偏差為F=x2+y2=(x—1)2+y2=x2+y2—R2—2x+1i+1,ji+1jijiji即偏差函數(shù)遞推公式為Fj+1=Fj-2x,+1(3)當(dāng)Fi,j=0時(shí)(如起點(diǎn))，y2=2px，點(diǎn)P(xi，yj)在直線上，可規(guī)定向一y方向進(jìn)七、編程題:1.N01G92X120Z90N02S300M03N03G90G00X30Z-2_AN04G01Z-15F20_BN05G03X60Z-41R30-CN06G01Z-56-DN07X80Z-86-EN08Z-101-FN09G02X114Z-131R35-GN10G00X120Z90M022.N01G92X0Y0Z0N02S300M03M07N03G99G81X30Y-60Z-43R-27F20-1孔TOC\o"1-5"\h\zN04G98Y-802孔N05G99G81X50Y-60Z-43R-27F203孔N06G98Y-604孔N07G99G81X70Y-60Z-43R-27F205孔N08G98Y-806孔N09G99G81X90Y-60Z-43R-27F207孔N10G98Y-608孔N11G99G81X110Y-60Z-43R-27F209孔N12G98Y-8010孔N13G00X0Y0Z0M05M09N14M023.設(shè)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)位于工件上表面的R50圓心處。選擇刀具半徑小于或等于8mmN01G92X-150Y-200Z200N02G00Z-5S300M03N03G01G41X-50Y-100D01F150N04Y0N05G02X50R50N06G01Y-100N07G01X30N08G01Y-83N09G03X22Y-75R8N10G01X-22N11G03X-30Y-83R8N12G01Y-100N13G01X-50N14G00G40X-150Y-200M05N15G00Z200M02簡答題(每題6分，共18分)何謂二軸半坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床試論述數(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？簡述數(shù)控車床采用鋼板焊接床身的原因。一.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。四.論述題（每題9分，共36分）試推導(dǎo)下圖內(nèi)的脈沖當(dāng)量0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？步進(jìn)電機(jī)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)。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。簡答題（每題6分，共18分）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。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，而另一個(gè)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。由伺服驅(qū)動電路、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(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運(yùn)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)。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。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Jvy中，選寄存器容量為三位，則累加次數(shù)m=23=8。插補(bǔ)運(yùn)算過程如下表所示，插補(bǔ)軌跡見圖3-24

所示。所示。圖3-24直線插補(bǔ)實(shí)例累加次數(shù)Jrx+Jvx溢出AXJRY+JvT溢出1000+111=1110000+100=10002111+111==1101100+100=00013110+111=1011000+100=10004101+111=10011004-100=00015100+11.1=Oil1000+100=10006Oil+111=0101100+100=00017010+111=0011000+100=10008001+111=0001100+100=0001計(jì)算正確（6分），繪圖（4分）論述題（每題9分，共36分）1.解步進(jìn)電機(jī)/脈沖當(dāng)量0與步距角a的關(guān)系式為：（6分）S^axtxtx=ozz3600可通過配算齒輪降速比來滿足它們中間的關(guān)系（3分）按摩爾條紋特點(diǎn)，可在摩爾條紋移動方向上開設(shè)四個(gè)窗口P1、P2、PJWP4，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：步進(jìn)電機(jī)/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)標(biāo)尺光柵移動一個(gè)柵距時(shí)，摩爾條紋也移動一個(gè)摩爾條紋寬度。即透過任一窗口的光強(qiáng)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）確定移動部件的方向：從P「P2、？4和？4四個(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)方向移動時(shí)，可得到四個(gè)光強(qiáng)信號，P1滯后P2n/2,P2滯后P3n/2