數(shù)控技術考前復習

數(shù)控技術考前復習考試題型： 一、填空題 二、單選題 三、多選題 四、簡答題 五、綜合題：計算、分析、編程復習重點：數(shù)控系統(tǒng)的定義、分類開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)的特點數(shù)控機床的組成及各部分的作用第一章概述小結數(shù)控技術:采用數(shù)字控制的方法對某一工作過程實現(xiàn)自動控制的技術。數(shù)控裝備:是采用數(shù)控技術對機械的工作過程進行自動控制的一類裝備。其中數(shù)控機床是數(shù)控技術應用的經(jīng)典例子。數(shù)控系統(tǒng):實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置第一章概述小結典型例題：一、名詞解釋二、簡答題從數(shù)控系統(tǒng)控制、聯(lián)動軸數(shù)、伺服系統(tǒng)來看，數(shù)控系統(tǒng)各分為幾類，它們各用于什么場合？答：（1）從數(shù)控系統(tǒng)控制功能來看，數(shù)控系統(tǒng)分為：點位控制數(shù)控系統(tǒng)、直線控制數(shù)控系統(tǒng)以及輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)。其中點位控制數(shù)控系統(tǒng)適用于：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機； 直線控制數(shù)控系統(tǒng)適用于：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控組合機床等；輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)適用于：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機床?，F(xiàn)代的數(shù)控機床基本上都是裝備的這種數(shù)控系統(tǒng)。第一章概述小結（2）從聯(lián)動軸數(shù)來看，數(shù)控系統(tǒng)分為：2軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，適用于平面曲線類零件的加工。3軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，適用于具有沿機床主軸方向單調特性的空間曲面類零件的加工。4軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，適用于具有復雜形狀特性的空間曲面類零件的加工。5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，適用于具有任意復雜形狀特性的空間曲面類零件的加工。第一章概述小結（3）從伺服系統(tǒng)來看，數(shù)控系統(tǒng)分為：開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，是指進給伺服子系統(tǒng)沒有位置測量裝置的數(shù)控系統(tǒng)，在精度和速度要求不高、驅動力矩不大的場合得到廣泛應用，一般也稱為經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，是指進給伺服子系統(tǒng)有位置測量裝置，而且位置測量裝置安裝在機械執(zhí)行部件上，直接對運動部件的實際位置進行檢測的數(shù)控系統(tǒng)。主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型的數(shù)控機床等，一般也稱為高檔數(shù)控系統(tǒng)。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，是指進給伺服子系統(tǒng)有位置測量裝置，而且位置測量裝置安裝在驅動裝置（常用伺服電機）或絲杠上，通過采樣旋轉角度進行檢測，不是直接檢測運動部件的實際位置的數(shù)控系統(tǒng)。半閉環(huán)數(shù)控機床性價比介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間，結構也較為簡單、調試比較方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機床中得到了廣泛應用。一般也稱為中檔數(shù)控系統(tǒng)。第一章概述小結NC機床由哪兒部分組成，試用框圖表示各部分之間的關系，并簡述各部分的基本功能。答：NC機床的組成圖示如下：第一章概述小結（1）操作面板，操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工具。（2）控制介質與輸入輸出設備，控制介質是記錄零件加工程序的媒介，輸入輸出設備是CNC系統(tǒng)與外部設備進行交互裝置。（3）CNC裝置（CNC單元），根據(jù)輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理、機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件（伺服單元、驅動裝置和PLC等）。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心。（4）伺服單元、驅動裝置和測量裝置，保證靈敏、準確地跟蹤CNC裝置指令，包括進給運動指令和主軸運動指令等。（5）PLC、裝備I/O電路和裝置，接受CNC的M、S、T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成裝備相應的開關動作；接受操作面板和裝備側的I/O信號，送給CNC裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和裝備的動作。（6）機械裝備，數(shù)控裝備的主體，是實現(xiàn)制造加工的執(zhí)行部件。第一章概述小結第二章數(shù)控加工程序的編制小結數(shù)控加工程序編制概念數(shù)控加工工藝分析基礎數(shù)控機床的坐標系程序編制的代碼及格式內容：數(shù)控編程的內容、編程方式、步驟數(shù)控編程工藝基礎：刀具、夾具、走刀路線、對刀點選擇原理機床坐標系坐標軸判斷方法機床坐標系、工件坐標系及關系G代碼程序的組成及格式G代碼指令及功能(坐標，尺寸，運動，速度等)模態(tài)非模態(tài)指令的含義零件加工程序的編制復習重點：第二章數(shù)控加工程序的編制小結典型例題：第二章數(shù)控加工程序的編制小結一、名詞解釋對刀點：確定刀具與工件相對位置的點。刀位點：用于確定刀具在機床坐標系中位置的刀具上的特定點行切法：三坐標加工曲面時，以X、Y、Z軸中任意兩軸作插補運動，另一軸（軸）作周期性進給。對刀：使“對刀點”與“刀位點”重合的操作。脈沖當量:對應于每一個指令脈沖（最小位移指令）機床位移部件的運動量分辨率（對控制系統(tǒng)），可以控制的最小位移量。數(shù)控機床的最小位移量（最小設定單位，最小編程單位，最小指令增量，脈沖當量（步進電機））是指數(shù)控機床的最小移動單位，它是數(shù)控機床的一個重要技術指標。一般為0.0001~0.01mm，視具體機床而定。模態(tài)指令：經(jīng)執(zhí)行后持續(xù)生效，直到遇到同組指令

第二章數(shù)控加工程序的編制小結1、簡述選擇對刀點的原則。答：選擇對刀點的原則：1)選在零件的設計基準或工藝基準上，或與之相關的位置上。2)選在對刀方便，便于測量的地方。3)選在便于坐標計算的地方二、簡答題第二章數(shù)控加工程序的編制小結2、簡述加工線路的選擇應遵從的原則。答:加工線路的選擇應遵從的原則：盡量縮短走刀路線，減少空走刀行程以提高生產(chǎn)率。保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。保證零件的工藝要求。利于簡化數(shù)值計算，減少程序段的數(shù)目和程序編制的工作量。第二章數(shù)控加工程序的編制小結3、試說明要坐標系與工件坐標系各自的功用，以及它們的相互關系和如何確定它們的相互關系。以機床原點為坐標系原點的坐標系，是機床固有的坐標系，它具有唯一性。機床坐標系是數(shù)控機床中所建立的工件坐標系的參考坐標系。工件坐標系是以工件原點為零點建立的一個坐標系，編程時，所有的尺寸都基于此坐標系計算。該坐標系也稱為編程坐標系。通過對刀確定兩者之間的關系第二章數(shù)控加工程序的編制小結答:4、請按ISO標準，判別數(shù)控機床的坐標系，并說明各坐標軸運動方向的確定原則（即說明所確定的方向是刀具還是工件的運動方向）首先判斷類別判斷Z軸判斷X軸判斷Y軸第二章數(shù)控加工程序的編制小結5、典型零件程序的編制第二章數(shù)控加工程序的編制小結被加工零件如圖所示，本工序為精加工，銑刀直徑為20mm，進給速度120mm/min，主軸轉速為420r/min，不考慮Z軸運動，編程單位為mm，試編制該零件的加工程序。要求：(1)選擇合適的起刀點，建立工件坐標系，并從O點開始進入切削，按順時針方向加工，加工完成后刀具回到起刀點；(2)采用絕對坐標編程，畫出刀具中心的軌跡，并指出零件上各段所對應的程序段號；(3)程序中有相應的M指令、S指令和刀補指令。第二章數(shù)控加工程序的編制小結150250o%455G54G0X-10Y50G42D01S420M03G01X0Y0F120Y150X250Y0X-10M05G0G41X-10Y50M30（-10，50）本章將詳細討論CNC裝置的軟件硬件結構；CNC裝置基本功能的原理及實現(xiàn)方法。第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結硬件結構軟件結構插補原理刀償原理功能：滿足用戶操作和機床控制要求的方法和手段控制準備功能。。。主要用途常用方法（B刀補，C刀補）基本概念概念方法內容：數(shù)控原理常用數(shù)控功能的含義：插補功能、進給功能、輔助功能、主軸功能、補償功能等CNC裝置的體系結構及特點：單機、多機(單主、多主、分布)CNC裝置的組成：計算機基本系統(tǒng)+接口板()CNC軟件特點：實時、多任務流水、并行處理CNC數(shù)據(jù)處理流程常用結構模式及特點:前后臺、中斷、實時操作系統(tǒng)復習重點：第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結插補定義：根據(jù)速度和線形要求，在已知點間確定中間點的方法插補作用：是實現(xiàn)輪廓加工系統(tǒng)的本質常用插補方法、特點及評價標準：脈沖增量、數(shù)字增量逐點比較插補算法思路，從插補速度、精度等角度分析特點時間分割法算法的思路，從插補速度、精度等角度分析特點時間分割法算法關于插補速度、插補周期、插補精度與曲線形狀的關系第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結刀補定義：根據(jù)編程軌跡及參數(shù)產(chǎn)生刀具軌跡的功能刀補作用：簡化編程、補償磨損、預留加工余量兩種刀補方式及特點：B刀補，C刀補刀補建立過程：建立，進行，取消C刀補過渡方式及判斷方法：縮短、伸長、插入過切判斷原理：典型例題：第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結一、名詞解釋插補功能：數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)零件輪廓（平面或空間）加工軌跡運算的功能。恒線速度控制：刀具切削點的切削速度為恒速的控制功能。主軸定向控制：主軸周向定位于特定的位置。單機系統(tǒng)：整個CNC裝置只有一個CPU，它集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種NC功能。多主結構：系統(tǒng)中有兩個或兩個以上帶CPU的模塊部件對系統(tǒng)資源有控制或使用權。流水處理：流水處理技術是利用重復的資源（CPU），將一個大的任務分成若干個子任務（任務的分法與資源重復的多少有關），這些小任務是彼此關系的，然后按一定的順序安排每個資源執(zhí)行一個任務，就象在一條生產(chǎn)線上分不同工序加工零件的流水作業(yè)一樣。并行處理：系統(tǒng)在同一時間間隔或同一時刻內完成兩個或兩個以上任務處理的方法。實時周期性任務：任務是精確地按一定時間間隔發(fā)生的。主要包括插補運算、位置控制等任務。為保證加工精度和加工過程的連續(xù)性，這類任務處理的實時性是關鍵。在任務的執(zhí)行過程中，除系統(tǒng)故障外，不允許被其它任何任務中斷。插補算法：對應于每種插補方法（原理）的各種實現(xiàn)算法。第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結二、簡答題第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結1.試用框圖方式表示數(shù)控裝置的硬件體系結構，并說明主要組成模塊的名稱及其主要作用。I/O設備計算機主板顯示卡功能模板m功能模板1電子盤多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模塊主軸控制模板機床I/O控制面板速度控制單元1速度控制單元n功能驅動1功能驅動m…………系統(tǒng)總線（BUS）標準PC計算機CNC裝置CNC系統(tǒng)答：第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結2.試從實時性，任務調度及任務間信息交換等角度分析前后臺型結構模型的特點。答:前臺程序主要完成插補運算、位置控制、故障診斷等實時性很強的任務，它是實時中斷服務程序。后臺程序完成顯示、零件加工程序的編輯管理等弱實時性任務，是一個循環(huán)運行的程序，在運行過程中，不斷地被前臺程序定時打斷，前后臺相互配合來完成零件的加工任務。任務調度機制:優(yōu)先搶占調度和循環(huán)調度。前臺程序的調度是優(yōu)先搶占式的；前臺和后臺程序內部各子任務采用的是順序調度。信息交換:緩沖區(qū)。前臺和后臺程序之間以及內部各子任務之間的。實時性：實時性有限。在后臺程序內無優(yōu)先級等級、也無搶占機制。3.試比較脈沖增量插補算法與數(shù)字增量插補算法的優(yōu)缺點。答：脈沖增量插補算法插補速度與進給速度密切相關。因而進給速度指標難以提高，但容易用硬件來實現(xiàn)。該法主要用早期的采用步進電機驅動的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)字增量插補算法插補運算速度與進給速度無嚴格的關系。因而采用這類插補算法時，可達到較高的進給速度（一般可達到10m/min以上）。主要用于交、直流伺服電機為伺服驅動系統(tǒng)的閉環(huán)，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，也可用于以步進電機為伺服驅動系統(tǒng)的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng).第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結4、試用圖示表示刀具半徑補償?shù)墓ぷ鬟^程。答：刀具半徑補償?shù)墓ぷ鬟^程為：刀補建立，刀補進行，刀補撤銷。起刀點刀補建立刀補進行刀補撤銷編程軌跡刀具中心軌跡5、結合圖示，簡述C刀補中兩段程序軌跡的過渡方式及其判斷準則。答：根據(jù)兩段程序軌跡的矢量夾角α和刀補方向的不同，過渡方式有以下幾種：縮短型：矢量夾角α≥180度刀具中心軌跡短于編程軌跡的過渡方式伸長型：矢量夾角90度≤α＜180度刀具中心軌跡長于編程軌跡的過渡方式插入型：矢量夾角α＜90度在兩段刀具中心軌跡之間插入一段直線的過渡方式。第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結6、數(shù)控機床在加工中，能否控制刀具嚴格按零件的輪廓運動，為什么？答：因為對于銑削加工來說，工件的輪廓是刀具上切削刃的包絡線或包絡面形成的，而刀具的切削刃到刀具的回轉中心（刀位點）有一定的距離，即切削接觸點同刀位點不是同一個點；如果刀具（刀位點）嚴格按零件的輪廓運動，則切削刃將偏離零件的輪廓，從而產(chǎn)生輪廓誤差。所以，數(shù)控機床在加工中，不能控制刀具嚴格按零件的輪廓運動。第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結7、試分析B刀補和C刀補的加工工藝特點答: B刀補加工尖角好，C刀補尖角加工工藝好第三章計算機數(shù)控裝置（CNC）小結第4章進給伺服系統(tǒng)小結主要內容：位置檢測裝置伺服驅動系統(tǒng)伺服性能分析組成復習重點：進給伺服系統(tǒng)定義、組成、要求分類開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)在組成，性能，應用等方面的特點開環(huán)系統(tǒng)設計位置檢測裝置的作用，分類常用裝置原理(感應同步器/脈沖碼盤)，選用依據(jù)跟隨誤差概念及與輪廓精度的關系低速平穩(wěn)性的概念及加工的影響增益、定位精度、阻尼第4章進給伺服系統(tǒng)小結典型例題：第4章進給伺服系統(tǒng)小結一、名詞解釋進給伺服系統(tǒng)：以移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)。由位置控制單元；速度控制單元；驅動元件（電機）；檢測與反饋單元；機械執(zhí)行部件組成。跟隨誤差：指令位置與實際位置之差稱為跟隨誤差二、簡答題第4章進給伺服系統(tǒng)小結1、閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)由哪兒部分組成，試用框圖表示各部分之間的關系，并簡述各部分的基本功能。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動位置檢測單元位置控制單元速度控制單元++-－電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令UgUpUθmθDXD速度檢測裝置XAXCXD△D第4章進給伺服系統(tǒng)小結2、簡述感應同步器的工作原理。感應同步器是利用勵磁繞組與感應繞組間發(fā)生相對位移時，由于電磁耦合的變化，感應繞組中的感應電壓隨位移的變化而變化，借以進行位移量的檢測。感應同步器滑尺上的繞組是勵磁繞組，定尺上的繞組是感應繞組。感應同步器的信號處理原理： 滑尺與定尺相對位移量x的求?。骸?τ：2π=x：θ1∴x=τθ1／π結論：相對位移量x與相位角θ1呈線性關系，只要能測出相位角θ1，就可求得位移量x。3、簡述增量脈沖編碼盤中A、B、Z三相輸出信號的作用。A、B兩相的作用根據(jù)脈沖的數(shù)目可得出被測軸的角位移；根據(jù)脈沖的頻率可得被測軸的轉速；根據(jù)A、B兩相的相位超前滯后關系可判斷被測軸旋轉方向。Z相的作用被測軸的周向定位基準信號；被測軸的旋轉圈數(shù)記數(shù)信號。第4章進給伺服系統(tǒng)小結規(guī)格增量式碼盤的規(guī)格是指碼盤每轉一圈發(fā)出的脈沖數(shù)；現(xiàn)在市場上提供的規(guī)格從36線/轉到10萬線

/轉都有；選擇：①伺服系統(tǒng)要求的分辨率；②考慮機械傳動系統(tǒng)的參數(shù)。分辨率（分辨角）α設增量式碼盤的規(guī)格為n線/轉：4、簡述增量式碼盤的規(guī)格及分辨率第4章進給伺服系統(tǒng)小結第4章進給伺服系統(tǒng)小結5.已知步進電機的步距角為0.9，直接驅動的絲杠螺距為2mm，試求出該系統(tǒng)的脈沖當量，當步進電機的脈沖頻率為1000HZ時，求對應的軸的移動速度F，若要使脈沖當量達到0.0025，請問可以采取什么措施？采取措施后，對軸的最高移動速度有無影響？答：由于電機直連絲桿，則有：360/步距角=螺距/脈沖當量，所以脈沖當量為： 脈沖當量=螺距*步距角/360=2×0.9/360=0.005 當頻率為1000HZ時，對應的軸移動速度為：F=0.005*1000=5mm/s即F=300mm/min 若要使脈沖當量達到0.0025則可采取以下措施：增加減速裝置、減小螺距、減小步距角采取措施后，分辨率提高了一倍，但最高速度降低一半。6、簡述系統(tǒng)增益KS對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響答：KS與輸出速度的關系：當KS

↑時，到達F所需的時間越短，系統(tǒng)的響應加快，靈敏度增高。KS與系統(tǒng)的加速度的關系：當KS

↑時，系統(tǒng)的加速度增大，尤其是在剛啟動時，它使系統(tǒng)的響應加快，但對系統(tǒng)的沖擊也大，尤其對慣性較大的系統(tǒng)，將產(chǎn)生很大的沖擊力，另外，加速度太大也可能系統(tǒng)超調，引起系統(tǒng)失穩(wěn)。

KS與跟隨誤差△D的關系：KS↑→△D↓即：有利于提高系統(tǒng)的跟隨精度。第4章進給伺服系統(tǒng)小結7、簡述減小定位誤差可采用的措施。答：減小定位誤差可采用下列措施：減小傳動間的摩擦力Fcr，如采用滾動傳動取代滑動。增大KN、KA，其實質增大KS（在系統(tǒng)穩(wěn)定的范圍內）。減小KR（=Ra/KT），即選擇KT在的伺服電機。在半閉環(huán)系統(tǒng)中，要盡可能增大傳動機構的剛度K，這是因為當K較小時，將產(chǎn)生較大的彈性變形，從而加大定位誤差。第4章進給伺服系統(tǒng)小結8、在X-Y平面上銑削工件的一個平面，該面與X軸成45°角，進給速度為：F=450mm/min，KS為15±2%（1/s），計算最大輪廓誤差εmax。解：第4章進給伺服系統(tǒng)小結第4章進給伺服系統(tǒng)小結9、某一工件加工結果如圖所示，在過象限的地方產(chǎn)生了毛刺，試分析原因并提出改進方法XY答：由于在過象限時，其中一個軸的速度很低，由于摩擦阻尼的作用，發(fā)生了低速爬行。改進措施：改善導軌面間和摩擦特性滾動——靜壓——滑動（塑料）提高傳動剛度減輕運動件的重量增加系統(tǒng)的阻尼數(shù)控機床的主運動系統(tǒng)、進給系統(tǒng)機械結構、運動傳動機構以及典型部件等的功能、實現(xiàn)方法和安裝調試方法