數(shù)控原理與系統(tǒng)試題自測題全解

《數(shù)控原理與系統(tǒng)》自測題一、填空題數(shù)控機床是用數(shù)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。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(shù)據(jù)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(shù)控系統(tǒng)各部件的中央機構。所謂“插補”就是指在一條已知起點和終點的曲線上進行數(shù)據(jù)點的密化的過程。數(shù)控系統(tǒng)按照有無檢測反饋裝置分為開環(huán)控制機床，閉環(huán)控制機床和半閉環(huán)控制機床種類型。對于以坐標原點為起點的第一象限直線OA，其偏差函數(shù)為：F=yxe~xiye，若F20，刀具往-X進給；若F<0，刀具往 +Y進給。6、CNC6、CNC系統(tǒng)中，實時性要求最高的任務是增大位控旋轉變壓器是一種常用的 轉角_檢測元件，從其結構來看，它由定子和轉子兩個部分組成。— — —步進式伺服驅(qū)動系統(tǒng)是典型的開環(huán)控制系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中執(zhí)行元件是步進電機步進電機通過控制脈沖頻率控制速度；通過控制脈沖個數(shù) 控制位移量；通過改變步進電機輸入的脈沖信號的循環(huán)信號，夜現(xiàn)步進電機的正反轉。10、數(shù)控機床按運動方式分為直線插補機床、圓弧插補機床、曲線插補機床等三類。 — 一— 一11、為減少運動件的摩擦和消除傳動間隙，數(shù)控機床廣泛采用滑動導軌和滾動導軌，在進給系統(tǒng)中，目前數(shù)控機床幾乎無例外的都采用滾動一代替滑動絲杯。12、機床接通電源后的回零操作是使刀具或工作臺退回到 機床13、步進電動機的最大缺點是容易—13、步進電動機的最大缺點是容易—失步__，特別是在大負載和速度較高的情況下，更容易發(fā)生。14、在閉環(huán)系統(tǒng)中，定位精度主要取決于_位置檢測系統(tǒng)的精度_。15、PLC采用掃描 工作方式，數(shù)控機床上采用的PLC有內(nèi)裝型和獨立型兩種類型— — —16、數(shù)控機床是用數(shù)字化代碼來控制機床刀具與工件 的相對運動，從而完成零件的加工。17、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。 一18、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(shù)作為終點減法計數(shù)器JE的初始值，即JE=13 。在插補過程中，每進給一步，計數(shù)器JE減1,當JE= 0時，前達終點停止插補。19、在單CPU的CNC系統(tǒng)中，主要采用CPU分時共享 的原則來解決多任務的同時運行。 一20、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21、旋轉變壓器是一種常用的角位移檢測元件。22、如果直線式感應同步器的定尺繞組的節(jié)距為4mm,那么滑尺繞組的節(jié)距應該為4mm才能保證檢測精度。23、三相步進電機的轉子齒數(shù)為40,則單三拍通電方式運行時的步距角3° 。24、光柵是利用光電24、光柵是利用光電原理進行工作的位置反饋檢測元件。若光柵柵距0.01mm，光柵指示光柵與標尺光柵夾角 3=0.01rad，則可得莫爾條紋寬度=1mm25、步進電機的“失步”現(xiàn)象有兩種表現(xiàn)形式，即 丟步和越步

二、解答題.和普通機床相比，用數(shù)控機床結構上有哪些區(qū)別，有哪些特點?答：采用數(shù)控機床進行零件加工具有以下優(yōu)點1）提高加工精度高，尤其是提高了同批零件加工的一致性2）有利于生產(chǎn)效率的提高3）可加工形狀復雜的零件4）減輕了工人的勞動隅度，改善了勞動條件5）有利于生產(chǎn)管理和機械加工綜合力動化的發(fā)展（或者：提高「機械加工和生產(chǎn)管理的力動化程度）.CNC的插補可以由軟件或硬件完成，根據(jù)這一原則CNC系統(tǒng)的軟硬件組合有哪幾種類型？?秘軟怖補患完金由臥觸的就系維?秘軟怖補患完金由臥觸的就系維中d++$+ ?+d+中,中++d+d中+?,下+②由前懶行隨補，演悔摘翻的氯系綠艙由域趟翩、的匐系能 .對數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的主要性能要求有哪些?以及對電動機的要求…7分"…7分"■『分 /分Z分進給速度范圍要大,皓的足低速切削和高速切削的需要q 位移精度要福 跟隨誤差要小，即響應速度要快； 工作穩(wěn)定性要好r具有抗干擾能力T運行平穩(wěn)，加工精度較高.簡述數(shù)控系統(tǒng)的插補概念。答：數(shù)控年庶裝置一般都是輪廓控制系統(tǒng),在輪廓控制系統(tǒng)中，型標軸運動軌跡是齊精補計算得出的，所謂插科計算就是對加工程序段輸入的上:件輪廓上的某起始點和終點的坐標進行計算，將起始點和終點之間進行'數(shù)據(jù)密把二井將卷化數(shù)據(jù)送給個坐標軸位置控制器.插部可分為之先捅補和圓弧插補等■;?

簡述數(shù)控開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別。簡述數(shù)控開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別。答：根據(jù)測世裝置的有無及位置可將數(shù)控系統(tǒng)分為開環(huán)系虢、半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)n開環(huán)系統(tǒng)的結構比較簡單『容易調(diào)試、造價低廉，所以精度不麻，一般精度為。?fEE-半閉師系統(tǒng)利用裝在電動機上或絲桿匕或絲桿的測量旋轉⑨度的到量元件獲得反饋量,其測量元件比直紈位移測量元件簡小1所以箕可獲得較席的精度」成本比較適中，安裝和調(diào)整也不困嫌1測世裝置一股為光電肱沖編碼器等口全閉邱系統(tǒng)利用測量元件撿測出制板的實際位移起反饋給數(shù)控系統(tǒng),所以其可得到很高的精度F但其造價較高、安裝和促整校復雜、維護皆用也較舟.測量裝置一般光柵.磁尺等..數(shù)控加工中為什么要進行刀具半徑補償?在銃床上進行輪廓加工時，因為銃刀具有一定的半徑，所以刀具中心軌跡和工件輪廓不重合。若數(shù)控裝置不具備刀具半徑自動補償功能，則只能按刀心軌跡進行編程，其數(shù)值計算有時相當復雜，尤其當?shù)毒吣p、重磨、換新刀等導致刀具直徑變化時，必須重新計算刀心軌跡，修改程序，這樣既繁瑣，又不易保證加工精度。當數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能時，編程只需按工件輪廓線進行，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡坐標，使刀具偏離工件輪廓一個半徑值，即進行半徑補償。.分析說明數(shù)控裝置對加工程序的處理過程。9.數(shù)控機床加工不同于普通機床加工,在數(shù)控機床上加工零件,是將加工過程所需要的各種操作（如主軸的起停、換向及變速,工件或刀具的送進,刀具選擇,冷卻液供給等）以及零件的形狀、尺寸按規(guī)定的編碼方式寫成數(shù)控加工程序,輸入到數(shù)控裝置中。9.簡述光柵尺的工作原理以及辨向和提高分辨率的方法①P140,②③P142②在光柵檢測裝置中，將光源來的平行光調(diào)制后作用于光電元件上，從而得到與位移成比例的電信號。③為了提高分辨率，光柵測量路線常采用4倍頻的方案。即在一個莫爾條紋節(jié)距內(nèi)安裝了4只光電元件(如硅光電池)，每相鄰兩只的距離均為1/4個節(jié)距。旋轉變壓器工作原理旋轉變壓器，是一種輸出電壓與轉子轉角保持一定函數(shù)關系的感應式微電機。它是一種將角位移轉換為電信號的位移傳感器，也是能進行坐標換算和函數(shù)運算的解算元件。在同步隨動系統(tǒng)及數(shù)字隨動系統(tǒng)中可用于傳遞轉角或電信號。簡要分析直流電機的調(diào)速原理與方法,17. 根據(jù)直流電動機的機械特性：改變電樞電壓，勵磁電流或電樞回路電阻即可改變電機的轉速。調(diào)速方法：改變電樞供電電壓；改變勵磁磁通；改變電樞回路電阻調(diào)速。^8.a簡述數(shù)控系統(tǒng)的工作過程答:(1)輸入：零件加工程序輸入到數(shù)控.系統(tǒng)。(2)譯碼：嬋碼程序?qū)⒘慵覶程序翻譯成計算機內(nèi)部能識利的語言=數(shù)據(jù)處理：包括刀具半徑補償、速度計算以及輔助功能的處理「(4)插補,在已知一條曲線的種類、起點-算點以及進給速度后r在起點和終點之間進行數(shù)據(jù)點的密化.(5)向服輸出：伺服控制程序的功能是完成本次插補周期的位置伺服計算，并將結果發(fā)送到伺服驅(qū)動接口中去,22.22.輪廓控制、點位控制和點位直線控制各有何特點?點位控制；點位控制數(shù)控機床的特點是機床的運動部件只能夠?qū)崿F(xiàn)從一個位置到另一個位置的精確運動，在運動和定位過程中不進行任何加工工序。如數(shù)控鉆床、數(shù)按坐標鏜床、數(shù)控焊機和數(shù)控彎管機等。直線控制；點位直線控制的特點是機床的運動部件不僅要實現(xiàn)一個坐標位置到另一個位置的精確移動和定位，而且能實現(xiàn)平行于坐標軸的直線進給運動或控制兩個坐標軸實現(xiàn)斜線進給運動。輪廓控制；輪廓控制數(shù)控機床的特點是機床的運動部件能夠?qū)崿F(xiàn)兩個坐標軸同時進行聯(lián)動控制。它不僅要求控制機床運動部件的起點與終點坐標位置，而且要求控制整個加工過程每一點的速度和位移量，即要求控制運動軌跡，將零件加工成在平面內(nèi)的直線、曲線或在空間的曲面。23.簡述數(shù)控系統(tǒng)為什么要進行加/減速控制，有哪些實現(xiàn)方式?在CNC系統(tǒng)中，為了保證機床在起動或停止時不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩，必須對數(shù)控系統(tǒng)進行加減速控制。加減速實現(xiàn)的方式有線性加減速(勻加減速)、指數(shù)加減速和sin曲線(S)加減速。24.產(chǎn)1反向間隙誤差是怎樣產(chǎn)生的，如何進行補償？26.在數(shù)控機床加工過程中，傳動鏈的運轉存在很多的間隙，而其中的反向間隙可能會導致機床反向時，伺服電機處于運轉狀態(tài)而機床并沒有產(chǎn)生運動，這也直接使得數(shù)控機床產(chǎn)生一定的誤差或者發(fā)生機床震蕩現(xiàn)象。因此在進行數(shù)控機床的設計時，應該充分考慮反向間隙，但是無論采取什么樣的改進措施，都不可避免的會存在一定的間隙。在半閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機床中，通過上述的螺距誤差補償技術，對機床運轉過程中的各點反向間隙進行記錄，并將其錄入到控制系統(tǒng)中去，這樣在產(chǎn)生反向運動時，系統(tǒng)會自動進行補償誤差操作。對于全閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機床而言，其反向間隙的補償可以利用參數(shù)的設置來實現(xiàn)?？傊?，在數(shù)控機床加工過程中，影響其加工精度的因素有很多，除了上述所講的這些因素外，工藝設計、刀具、操作人員技術水平等都會對競速產(chǎn)生一定的影響，因此在實際的數(shù)控機床加工過程中，應該綜合考慮各種方面的影響，才能真正實現(xiàn)加工精度的有效提升。.步進電動機的選用要考慮哪幾個方面？（1）考慮系統(tǒng)的精度和速度的要求。為了提高精度，希望脈沖當量小，但脈沖當量越小，系統(tǒng)的運行速度越低，應兼顧精度和速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當量，當脈沖當量確定的選擇步進電機的步距角和傳動機構的傳動比。（2）考慮負鞭矩引起的定位誤差傳動機構的誤差以及步進電機的步進誤差，使總的誤差小于數(shù)控機床允許的定位誤差.數(shù)控機床對進給伺服的性能有何要求?⑴精度高。伺服系統(tǒng)要具有較好的靜態(tài)特性和較高的伺服剛度，從而達到較高的定位精度，以保證機床具有較小的定位誤差與重復定位誤差；同時伺服系統(tǒng)還要具有較好的動態(tài)性能，以保證機床具有較高的輪廓跟隨精度。（2）快速響應，無超調(diào)。為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，在啟、制動時，要求加、減加速度足夠大，以縮短伺服系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。一般電動機的速度從零變到最高轉速，或從最高轉速降至零的時間小于200ms。這就要求伺服系統(tǒng)要快速響應，但又不能超調(diào)，否則將形成過切，影響加工質(zhì)量。同時，當負載突變時，要求速度的恢復時間也要短，且不能有振蕩，這樣才能得到光滑的加工表面。⑶調(diào)速范圍寬。在數(shù)控機床中，由于所用刀具、被加工材料、主軸轉速以及進給速度等加工：工藝要求各有不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件,要求進給驅(qū)動系統(tǒng)必須具有足夠?qū)挼臒o級調(diào)速范（通常要大于1:10000）。尤其在低速（如＜0.01m/min）時，要仍能平滑運動而無爬行現(xiàn)象。而高速的范圍要求可達20~100m/min。度從零變到最高轉速，或從最高轉速降至零的時間小于200ms。這就要求伺服系統(tǒng)要快速響應，但又不能超調(diào)，否則將形成過切，影響加工質(zhì)量。同時，當負載突變時，要求速度的恢復時間也要短，且不能有振蕩，這樣才能得到光滑的加工表面。⑶調(diào)速范圍寬。在數(shù)控機床中，由于所用刀具、被加工材料、主軸轉速以及進給速度等加工：工藝要求各有不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件,要求進給驅(qū)動系統(tǒng)必須具有足夠?qū)挼臒o級調(diào)速范（通常要大于1:10000）。尤其在低速（如＜0.01m/min）時，要仍能平滑運動而無爬行現(xiàn)象。而高速的范圍要求可達20~100m/min。27728.29.30.畫出主軸電動機的特性曲線，并說明如何進行調(diào)速?典型主軸電動機工作特性曲線如圖：基數(shù)n0以下勵磁電流If不變，改變電樞電壓U調(diào)速，其輸出的最大轉矩Mmax取決于電樞電流最大值，而對一臺主軸電動機來說，最大電流為恒定，因此所能輸出最大轉矩是恒定的，而輸出功率轉速升高而增加，因此基速n0以下稱為恒轉矩調(diào)速M=CM①Imax基速n0以上采用弱磁升速的方法調(diào)速，即采用調(diào)節(jié)激磁電流If的方法，在弱磁升速中，If減少k倍，相應的轉數(shù)增加k倍，電動機所輸最大轉矩則因為磁通中的減小而減小k倍，所能輸出的最大功率不變，因此稱為恒功率調(diào)速Pmax=Mmaxn31.18.什么是主軸分段無級調(diào)速，為什么要采用主軸分段無級變速？不論采用哪一種方法，均可實現(xiàn)主軸電動機的無級調(diào)速。采用無級調(diào)速主軸機構，主軸箱雖然得到大大簡化，但其低速段輸出轉矩常常無法滿足機床切削轉矩的要求。如單純追求無級調(diào)速，勢必要增大主軸電動機的功率,從而使主軸電動機與驅(qū)動裝置的體積、重量及成本大大增加。因此數(shù)控機床機床切削轉矩的要求。如單純追求無級調(diào)速，勢必要增大主軸電動機的功率,從而使主軸電動機與驅(qū)動裝置的體積、重量及成本大大增加。因此數(shù)控機床常采用1~4檔齒輪變速與無級調(diào)速相結合的方式，即分段無級變速。采用與不采用齒輪減速主軸的輸出特性， 采用齒輪減速雖然低速的輸出4檔變轉矩增大，但降低了最高主軸轉速。因此通常均采用齒輪自動變速，達到同時滿足低速轉矩和最高主軸轉速的要求。一般來說，數(shù)控系統(tǒng)均提供4檔變2..19.簡述數(shù)控機床主要由哪幾部分組成？各部分的基本功能是什么？數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動控制裝置、機床電器邏輯控制裝置四部分組成，機床本體為被控對象答：數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動控制裝置、機床電器邏輯控制裝置四部分組成,機床本體為被控對象。輸入裝置將數(shù)控加工程序等各種信息輸入數(shù)控裝嵬1輸入內(nèi)容及數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以通過輸出裝置觀察.數(shù)控裝置是數(shù)控惠統(tǒng)的核心口它的主要功能是：正確識別和解釋數(shù)控加工程序,對解釋結.果進行各種數(shù)據(jù)計茸和邏輯判斷處理,完成各種輸入、輸出任務.驅(qū)動控制裝置位于數(shù)控裝置和機床之間,包括進給軸伺服馳動裝置和主軸驅(qū)動裝宣『進給軸伺服驅(qū)動裝置由位置控制單兀、速度控制醺兀、電動機制測罡反鐐單兀等部分組成I它技照數(shù)控裝置發(fā)出的位置控制命令和速度控制命令正確驅(qū)動機床受控部件（:如：機床移動部件利主軸頭等）機床電器邏輯控制裝置也位于數(shù)控裝置和機床之間『接受數(shù)控裝置發(fā)出的開美命令,主要完成機床上軸逸速. 起殍制方向控制功能，賴刀功能,工件裝夾功能，冷卻、液壓.氣動、潤滑系統(tǒng)控制功能及其它機床輔助功能口其形式可以是密電器控制線路或可編程序控制器（PLC）.33.20撅沖編碼器的作用是什么?脈沖編碼器是一種光學式位置檢測元件，其采用圓光柵通過光電轉換將軸轉角位移轉化為電脈沖信號，又稱為光電脈沖編碼器。般是編碼盤直接裝在電機的旋轉軸上，以測出軸電脈沖信號，又稱為光電脈沖編碼器。般是編碼盤直接裝在電機的旋轉軸上，以測出軸的旋轉角度位置和速度變化。廣泛用于數(shù)控設備。34.PLC34.PLC和NC在數(shù)控機床里各自作用以及相互關系看下課本86頁，這是最難的一道題，很難組織語言。百