数控系统维护与调试复习题

1、数控系统维护及调试复习提纲一、教材本课程教材为：王润孝，现生编著，机床数控原理与系统第二版，西北工业大学。二、复习题（一）填空题1数控机床一般是由控制介质、数控装置、伺服驱动装置、机床本体等部分组成。2数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。3标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。4从结构上看，柔性制造系统主要有两部分组成：一是传递物质的设备，我们称之为物质流；二是传递信息的网络，我们称之为信息流。5.FMS中文含义是柔性制造系统。6数控技术是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动

2、控制的一种方法。7在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度，数控机床的故障发生规律大致分为三个阶段：早期故障期、偶发故障期、耗损故障期。8确定数控机床坐标系时首先要确定Z轴，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。9数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、直线控制和轮廓控制等几种。按控制方式又可分为开环、闭环和半闭环控制等。穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准有EIA和SO两种，我用的标准是！SO。当数控机床发生故障时，用于诊断出故障源所在围或具体位置所使用的程序叫作诊断程序，它一般有三种类型：启动诊断、在线诊断、离线诊断。从数控机床故障诊断的容看。故障诊断专家系统可以用于三个方面:故障监测

3、、故障分析、决策处理。所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据密化的过程。对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA,其偏差函数为：，若，刀具往+X进给；若，刀具往+Y进给。逐点比较法的直线插补过程为每走一步都要进行：偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别四个节拍。CNC系统的插补计算一般采用软件插补和硬件插补相结合的办法，即由CNC软件把刀具轨迹分割成若干小线段，再由硬件电路在各个小线段的起点和终点之间进行数据密化，使刀具轨迹在允许的误差之。专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和推理机。其中知识库中存放着求解问

4、题所需的知识，推理机负责使用知识库中的知识去解决实际问题。18第一象限的圆弧的起点坐标为A(x,y),终点坐标为B(xb,yj，用逐点比较法插补完这段圆弧所aabb需的插补循环数为IX,-X|+|Y,-Y|。baba光栅依不同制造方法有和反射光栅两种。数控机床中常用透射光栅做位置传感器。数控机床常用的位置检测装置有旋转变压器、同步感应器、光栅尺、磁栅、编码盘等。21磁栅是一种录有等节距磁化信号的磁性标尺或磁盘，可用于数控系统的位置测量。数控机床按插补算法分脉冲增量插补和数据采样插补。数控系统的轮廓控制，主要问题是怎样控制刀具或工件的运动轨迹。有关插补算法问题，除了要保证插补计算的精度之外，还要

5、求算法简单。这对于硬件数控来说，可以简化控制电路，采用较简单的运算器。而对于计算机数控系统来说，则能提高运算速度，使控制系统较快且均匀地输出进给脉冲。数字积分法又称DDA法。采用数字积分法进行插补，脉冲分配均匀，易于实现多坐标直线插补联动或描绘平面上各种函数曲线，精度也能满足要求，所以数字积分法在轮廓控制数控系统方面获得相当广泛的应用。CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控系统各部件的中央机构。CNC系统中，实时性要求最高的任务是插补和位置控制。28旋转变压器是根据电磁感应原理工作的。在单CPU的CNC系统中

6、，主要采用分时共享的原则来解决多任务的同时运行。CNC系统控制软件中两个最突出的特征是：多任务并行处理和多重实时中断。脉冲发生器有二种类型：增量式和绝对式。CNC系统中，软件与硬件的分配比例是由性价比决定的。CNC系统软件必须完成管理和控制两大任务。在CNC软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以及占用时间的长短，解决的办法是循环轮流和中断优先相结合。CNC系统常用外设包括输入设备和输出设备两种。总线是数控系统的硬件之一，它包括数据总线、地址总线和控制总线。从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为：多微处理机和单微处理机结构两大类。38对单CPU的CNC系统

7、而言，其软件结构通常有两种类型,即前后台型和中断型。39数据传送时，接收方和发送方对数据的传送要遵守一定的格式，这种约定叫作通信协议。在CNC系统中，刀具补偿的作用是把工件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。在实际加工过程中，刀具半径补偿过程一般分为三步:刀具补偿建立、刀具补偿进行和刀具补偿撤消。刀具半径补偿中程序段转接的类型有伸长型、缩短型、插入型。在闭环数控系统中，机床的定位精度主要取决于检测装置的精度。单微处理器结构CNC装置的微处理器由控制器和运算器组成。步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。光栅读数头主要由光源、透镜、标尺光栅、光敏元件驱动电路组成。当直线感应

8、同步器只有正弦绕阻励磁，在正弦绕组和定尺上的绕组位置重合时开始移动，滑尺移动2个节距时，感应电动势的值变为零有4处。步进电机的“失步”现象有两种表现形式,即丢步和越步。数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。直线式感应同步器主要用于测量线位移；旋转式感应同步器主要用于测量角位移。四极绕组式旋转变压器有两种工作方式,即鉴相式和鉴幅式。步进电动机的相数和齿数越多，在一定的脉冲频率下，转速越低。步进电动机的起动频率是指它在一定的负载转矩下能够不失步地起动的最高频率。改变步进电机脉冲频率就能改变步进电机的转速。将反馈元件安装在伺服电机轴上或滚珠丝杠上

9、，间接计算移动执行元件位移进行反馈的伺服系统，称为半闭环伺服系统。56三相步进电机的转子上有40个齿，若采用三相六拍通电方式，贝I步进电机的步距角为15。57对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做步距角，电机的总回转角和输入脉冲数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。58伺服系统的输入是插补器发出的指令脉冲，输出是直线或转角位移。59.旋转变压器是一种常用的角位移检测元件，从其结构来看，它由定子和转子两个部分组成。二）选择题下列正确表示坐标系的是（A）C、A、B、XD、Y世界上第一台数控机床是（B）年试制成功的。1951B.1952C.1954D.19583下

10、面哪个部分是数控机床的核心部分？（B）控制介质B.数控装置C.伺服系统D.测量装置4我国从（B）年开始研究数控机械加工技术，并于当年研制成功我国第一台电子管数控系统样机。A、1952B、1958C、1954D、19595将数控系统分为一般数控机床、数控加工中心机床、多坐标数控机床，是按照下面哪种分类方法进行分类的？（B）A、工艺用途B、工艺路线C、有无检测装置D、是否计算机控制6数控机床的组成部分包括（B）输入装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库输入装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件输入装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件输入装置、CNC

11、装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库7计算机数控系统的优点不包括（C）利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能数控系统功能靠硬件实现，可靠性高系统性能价格比高，经济性好8在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是（C）A、X轴B、Y轴C、Z轴D、回转运动的轴9（C）能对两个或两个以上的坐标方向的运动同时进行严格的连续控制，不仅控制每个坐标的行程位置，还要控制每个坐标的运动速度。A、点位控制系统B、点位直线控制系统C、轮廓控制系统D、直线控制系统10下列关于世界第一台数控机床的描述正确的是（B）。C、适合于任意两坐标成线性关系的曲线D、适合于二次曲线A

12、、1946年在美国研制成功的B、它是一台3坐标数控铣床C、用它来加工直升机叶片D、它用晶闸管-直流电机驱动数控机床的旋转轴之一B轴是绕(B)直线轴旋转的轴。A、X轴B、Y轴C、Z轴D、W轴数控机床诞生于(A)。A、美国B、日本C、英国D、德国脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲当量对应的加工精度更高？(A)A、1ym/脉冲B、5ym/脉冲C、10ym/脉冲D、0.01mm/脉冲用逐点比较法插补直线OA,其起点坐标为O(0,0),终点坐标A(5,8),若采用插补的总步数作为终点减法计数器JE的初始值，则JE=(C)EEA、5B、8C、13D、以上都不对数控系统常用的两种插补功能是(C)A、

13、直线插补和螺旋线插补B、螺旋线插补和抛物线插补C、直线插补和圆弧插补D、圆弧插补和螺旋线插补采用逐点比较法插补第一象限的直线时,直线起点在坐标原点处,终点坐标是(5,7),刀具从其起点开始插补,则当加工完毕时进行的插补循环数是(C)A、10B、11C、12D、13通常数控系统除了直线插补外,还有(B)。A、正弦插补B、圆弧插补C、抛物线插补D、多义线插补18逐点比较法插补第二象限一条直线时，当P点在直线下侧(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插补结束插补轨迹如下图所示：3欲用逐点比较法插补直线OA,其起点坐标为O(0,0),终点坐标为A(x,y),其值为x=5,eeey=4,试写出其直线插补计算过程，并绘出其插补轨迹。e解：_lK步数工作节拍偏差判别坐标进给偏差计算终点判别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插补结束插补轨迹如

15、下图所示：4圆弧插补计算：用逐点比较法加工第I象限逆时针圆弧AB,起点坐标为A(6,0),终点坐标为B(0,6),试写出其直线插补计算过程，并绘出其插补轨迹。解：_lK步数工作节拍偏差判别坐标进给偏差计算坐标计算终点判别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插补结束插补轨迹如下图所示：5若加工第一象

17、限直线OE,起点为0(0,0),终点为E(7,4),设累加器为3位，试按DDA法进行插补计算，并绘出插补轨迹图。解：将X=7及Y=4化成二进制数X=111B及Y=100B存放在Jvx及Jvy中，选寄存器eeee容量为三位，贝I摞加次数m=23=8。插补运算过程如下表所示，插补轨迹如图所示。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利用数控机床加工第一象限逆圆弧SE,起点为S（5,0），终点为E（3,4），圆心在原点（0,0）,用逐点比较法插补此圆弧，请写出插补运算过程并画出运动轨迹图（脉冲当量为1）。解：如图3,插补完这段圆弧，刀具沿x和y轴应走的总步数为Y=|x-x|+|y-y|=2+4=6,故可ESES设置一计数器G=6,x或y坐标方向进给时均在计数器中减去1,当E=0时，停止插补。插补运算过程见表1，刀具的运动轨迹如图1所示。图3表1逐点比较法圆弧插补运算过程循环序号偏差判别坐标进给偏差计算坐

19、标计算终点判别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台三相六拍运行的步进电机，转子齿数Z=48，测得脉冲频率为600Hz，求:（

20、1）通电顺序；（2）步距角和转速。解：三相六拍运行的步进电机采用单双相轮流通电控制方式，即m=3,k二2。转子齿数Z二48，频率f=600HZ。电机正转时的通电顺序：AfABfBfBCfCfCAfA电机反转时的通电顺序：AfACfCfCBfBfBAfA根据步距角计算公式：360。mZk360。3x48x2=1.25根据转速计算公式：60fmZk60 x6003x48x2=125转/分）台五相十拍运行的步进电机，转子齿数Z=48，测得脉冲频率为600Hz，求:1）通电顺序；（2）步距角和转速。解:五相十拍运行的步进电机采用单双相轮流通电控制方式，即m=5,k=2。转子齿数Z=48。电机正转时的通电顺序AfABfBfBCfCfCDfDfDEfEfEAfA电机反转时的通电顺序AfAEfEfEDfDfDCfCfCBfBfBAfA根据步距角计算公式：360。mZk360。5x48x2=0.75根据转速计算公式：转/分）_60f_60 x600_75mZk5x48x