数控技术考前复习

《数控技术》考前复习考试题型： 一、填空题 二、单选题 三、多选题 四、简答题 五、综合题：计算、分析、编程复习重点：数控系统的定义、分类开环、闭环、半闭环系统的特点数控机床的组成及各部分的作用第一章概述小结数控技术:采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。数控装备:是采用数控技术对机械的工作过程进行自动控制的一类装备。其中数控机床是数控技术应用的经典例子。数控系统:实现数字控制的装置第一章概述小结典型例题：一、名词解释二、简答题从数控系统控制、联动轴数、伺服系统来看，数控系统各分为几类，它们各用于什么场合？答：（1）从数控系统控制功能来看，数控系统分为：点位控制数控系统、直线控制数控系统以及轮廓控制数控系统。其中点位控制数控系统适用于：数控钻床、数控镗床、数控冲床和数控测量机； 直线控制数控系统适用于：数控镗铣床、数控组合机床等；轮廓控制数控系统适用于：数控车床、数控铣床、加工中心等用于加工曲线和曲面的机床。现代的数控机床基本上都是装备的这种数控系统。第一章概述小结（2）从联动轴数来看，数控系统分为：

2轴联动数控系统，适用于平面曲线类零件的加工。

3轴联动数控系统，适用于具有沿机床主轴方向单调特性的空间曲面类零件的加工。

4轴联动数控系统，适用于具有复杂形状特性的空间曲面类零件的加工。

5轴联动及6轴联动数控系统，适用于具有任意复杂形状特性的空间曲面类零件的加工。第一章概述小结（3）从伺服系统来看，数控系统分为：开环数控系统，是指进给伺服子系统没有位置测量装置的数控系统，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用，一般也称为经济型数控系统。闭环数控系统，是指进给伺服子系统有位置测量装置，而且位置测量装置安装在机械执行部件上，直接对运动部件的实际位置进行检测的数控系统。主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等，一般也称为高档数控系统。半闭环数控系统，是指进给伺服子系统有位置测量装置，而且位置测量装置安装在驱动装置（常用伺服电机）或丝杠上，通过采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置的数控系统。半闭环数控机床性价比介于开环系统和闭环系统之间，结构也较为简单、调试比较方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。一般也称为中档数控系统。第一章概述小结NC机床由哪儿部分组成，试用框图表示各部分之间的关系，并简述各部分的基本功能。答：NC机床的组成图示如下：第一章概述小结（1）操作面板，操作人员与数控装置进行信息交流的工具。（2）控制介质与输入输出设备，控制介质是记录零件加工程序的媒介，输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。（3）CNC装置（CNC单元），根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等）。CNC装置是CNC系统的核心。（4）伺服单元、驱动装置和测量装置，保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令，包括进给运动指令和主轴运动指令等。（5）PLC、装备I/O电路和装置，接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成装备相应的开关动作；接受操作面板和装备侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和装备的动作。（6）机械装备，数控装备的主体，是实现制造加工的执行部件。第一章概述小结第二章数控加工程序的编制小结数控加工程序编制概念数控加工工艺分析基础数控机床的坐标系程序编制的代码及格式内容：数控编程的内内容、编程方方式、步骤数控编程工艺艺基础：刀具具、夹具、走走刀路线、对对刀点选择原原理机床坐标系坐坐标轴判断方方法机床坐标系、、工件坐标系系及关系G代码程序的的组成及格式式G代码指令及及功能(坐标标，尺寸，运运动，速度等等)模态非模态指指令的含义零件加工程序序的编制复习重点：第二章数控控加工程序的的编制小结典型例题：第二章数控控加工程序的的编制小结一、名词解释释对刀点：确定刀具与工工件相对位置置的点。刀位点：用于确定刀具具在机床坐标标系中位置的的刀具上的特特定点行切法：三坐标加工曲曲面时，以X、Y、Z轴轴中任意两轴轴作插补运动动，另一轴（（轴）作周期期性进给。对刀：使“对刀点””与“刀位点点”重合的操操作。脉冲当量:对应于每一个个指令脉冲（（最小位移指指令）机床位位移部件的运运动量分辨率（对控制系统）），可以控制制的最小位移移量。数控机床的最最小位移量（最小设定单单位，最小编编程单位，最最小指令增量量，脉冲当量量（步进电机机））是指数数控机床的最最小移动单位位，它是数控控机床的一个个重要技术指指标。一般为为0.0001~0.01mm，视视具体机床而而定。模态指令：经执行后持续续生效，直到到遇到同组指指令第二章数控控加工程序的的编制小结1、简述选择对对刀点的原则则。答：选择对刀刀点的原则：：1)选在零零件的设计基基准或工艺基基准上，或与与之相关的位位置上。2)选在对对刀方便，便便于测量的地地方。3)选在便便于坐标计算算的地方二、简答题第二章数控控加工程序的的编制小结2、简述加工工线路的选择择应遵从的原原则。答:加工线线路的选择应应遵从的原则则：尽量缩短走刀刀路线，减少少空走刀行程程以提高生产产率。保证零件的加加工精度和表表面粗糙度要要求。保证零件的工工艺要求。利于简化数值值计算，减少少程序段的数数目和程序编编制的工作量量。第二章数控控加工程序的的编制小结3、试说明要坐坐标系与工件件坐标系各自自的功用，以以及它们的相相互关系和如如何确定它们们的相互关系系。以机床原点为为坐标系原点点的坐标系，，是机床固有有的坐标系，，它具有唯一一性。机床坐坐标系是数控控机床中所建建立的工件坐坐标系的参考考坐标系。工件坐标系是是以工件原点点为零点建立立的一个坐标标系，编程时时，所有的尺尺寸都基于此此坐标系计算算。该坐标系系也称为编程程坐标系。通过对刀确定定两者之间的的关系第二章数控控加工程序的的编制小结答:4、请按ISO标准，判判别数控机床床的坐标系，，并说明各坐坐标轴运动方方向的确定原原则（即说明明所确定的方方向是刀具还还是工件的运运动方向）首先判断类别别判断Z轴判断X轴判断Y轴第二章数控控加工程序的的编制小结5、典型零件程序序的编制第二章数控控加工程序的的编制小结被加工零件如如图所示，本本工序为精加加工，铣刀直直径为20mm，进给速速度120mm/min，主轴转速速为420r/min，，不考虑Z轴轴运动，编程程单位为mm，试编制该该零件的加工工程序。要求：(1)选择择合适的起刀刀点，建立工工件坐标系，，并从O点开开始进入切削削，按顺时针针方向加工，，加工完成后后刀具回到起起刀点；(2)采用用绝对坐标编编程，画出刀刀具中心的轨轨迹，并指出出零件上各段段所对应的程程序段号；(3)程序序中有相应的的M指令、S指令和刀补补指令。第二章数控控加工程序的的编制小结150250o%455G54G0X-10Y50G42D01S420M03G01X0Y0F120Y150X250Y0X-10M05G0G41X-10Y50M30（-10，50）本章将详细讨讨论CNC装装置的软件硬硬件结构；CNC装置基基本功能的原原理及实现方方法。第三章计算算机数控装置置（CNC））小结硬件结构软件结构插补原理刀偿原理功能：满足用户操作作和机床控制制要求的方法法和手段控制准备功能。。。主要用途常用方法（B刀补，C刀刀补）基本概念概念方法内容：数控原理常用数控功能能的含义：插插补功能、进进给功能、辅辅助功能、主主轴功能、补补偿功能等CNC装置的的体系结构及及特点：单机机、多机(单单主、多主、、分布)CNC装置的的组成：计算算机基本系统统+接口板()CNC软件特特点：实时、、多任务流水、并行处处理CNC数据处处理流程常用结构模式式及特点:前前后台、中断断、实时操作作系统复习重点：第三章计算算机数控装置置（CNC））小结插补定义：根根据速度和线线形要求，在在已知点间确确定中间点的的方法插补作用：是是实现轮廓加加工系统的本本质常用插补方法法、特点及评评价标准：脉脉冲增量量、数字增量量逐点比较插补补算法思路，，从插补速度度、精度等角角度分析特点点时间分割法算算法的思路，，从插补速度度、精度等角角度分析特点点时间分割法算算法关于插补补速度、插补补周期、插补补精度与曲线线形状的关系系第三章计算算机数控装置置（CNC））小结刀补定义：根根据编程轨迹迹及参数产生生刀具轨迹的的功能刀补作用：简简化编程、补补偿磨损、预预留加工余量量两种刀补方式式及特点：B刀补，C刀刀补刀补建立过程程：建立，进进行，取消C刀补过渡方方式及判断方方法：缩短、、伸长、插入入过切判断原理理：典型例题：第三章计算算机数控装置置（CNC））小结一、名词解释释插补功能：数控系统实现现零件轮廓（（平面或空间间）加工轨迹迹运算的功能能。恒线速度控制制：刀具切削点的的切削速度为为恒速的控制制功能。主轴定向控制制：主轴周向定位位于特定的位位置。单机系统：整个CNC装装置只有一个个CPU，它它集中控制和和管理整个系系统资源，通通过分时处理理的方式来实实现各种NC功能。多主结构：系统中有两个个或两个以上上带CPU的的模块部件对对系统资源有有控制或使用用权。流水处理：流水处理技术术是利用重复复的资源（CPU），将将一个大的任任务分成若干干个子任务（（任务的分法法与资源重复复的多少有关关），这些小小任务是彼此此关系的，然然后按一定的的顺序安排每每个资源执行行一个任务，，就象在一条条生产线上分分不同工序加加工零件的流流水作业一样样。并行处理：系统在同一时时间间隔或同同一时刻内完完成两个或两两个以上任务务处理的方法法。实时周期性任任务：任务是精确地地按一定时间间间隔发生的的。主要包括括插补运算、、位置控制等等任务。为保保证加工精度度和加工过程程的连续性，，这类任务处处理的实时性性是关键。在在任务的执行行过程中，除除系统故障外外，不允许被被其它任何任任务中断。插补算法：对应于每种插插补方法（原原理）的各种种实现算法。。第三章计算算机数控装置置（CNC））小结二、简答题第三章计算算机数控装置置（CNC））小结1.试用用框图方式表表示数控装置置的硬件体系系结构，并说说明主要组成成模块的名称称及其主要作作用。I/O设备计算机主板显示卡功能模板m功能模板1电子盘多功能卡位置控制板n位置控制板1PLC模块主轴控制模板机床I/O控制面板速度控制单元1速度控制单元n功能驱动1功能驱动m…………系统总线（BUS）标准PC计算机CNC装置CNC系统答：第三章计算算机数控装置置（CNC））小结2.试从从实时性，任任务调度及任任务间信息交交换等角度分分析前后台型型结构模型的的特点。答:前前台程序主要要完成插补运运算、位置控控制、故障诊诊断等实时性性很强的任务务，它是实时时中断服务程程序。后台程程序完成显示示、零件加工工程序的编辑辑管理等弱实实时性任务，，是一个循环环运行的程序序，在运行过过程中，不断断地被前台程程序定时打断断，前后台相相互配合来完完成零件的加加工任务。任务调度机制制:优先抢占调度度和循环调度度。前台程序序的调度是优优先抢占式的的；前台和后后台程序内部部各子任务采采用的是顺序序调度。信息交换:缓冲区。前台台和后台程序序之间以及内内部各子任务务之间的。实时性：实时性有限。。在后台程序序内无优先级级等级、也无无抢占机制。。3.试比较较脉冲增量插插补算法与数数字增量插补补算法的优缺缺点。答：脉冲增增量插补算法法插补速度与与进给速度密密切相关。因因而进给速度度指标难以提提高，但容易易用硬件来实实现。该法主主要用早期的的采用步进电电机驱动的数数控系统。数字增量插补补算法插补运运算速度与进进给速度无严严格的关系。。因而采用这这类插补算法法时，可达到到较高的进给给速度（一般般可达到10m/min以上）。。主要用于交交、直流伺服服电机为伺服服驱动系统的的闭环，半闭闭环数控系统统，也可用于于以步进电机机为伺服驱动动系统的开环环数控系统.第三章计算算机数控装置置（CNC））小结第三章计算算机数控装置置（CNC））小结4、试用图示示表示刀具半半径补偿的工工作过程。答：刀具半径补偿偿的工作过程程为：刀补补建立，刀刀补进行，刀刀补撤销。。起刀点刀补建立刀补进行刀补撤销编程轨迹刀具中心轨迹5、结合图示示，简述C刀刀补中两段程程序轨迹的过过渡方式及其其判断准则。。答：根据两段段程序轨迹的的矢量夹角αα和刀补方向向的不同，过过渡方式有以以下几种：缩短型：矢量夹角α≥≥180度刀具中心轨迹迹短于编程轨轨迹的过渡方方式伸长型：矢量夹角90度≤α＜180度刀具中心轨迹迹长于编程轨轨迹的过渡方方式插入型：矢量夹角α＜＜90度在两段刀具中中心轨迹之间间插入一段直直线的过渡方方式。第三章计算算机数控装置置（CNC））小结6、数控机床床在加工中，，能否控制刀刀具严格按零零件的轮廓运运动，为什么么？答：因为对于于铣削加工来来说，工件的的轮廓是刀具具上切削刃的的包络线或包包络面形成的的，而刀具的的切削刃到刀刀具的回转中中心（刀位点点）有一定的的距离，即切切削接触点同同刀位点不是是同一个点；；如果刀具（（刀位点）严严格按零件的的轮廓运动，，则切削刃将将偏离零件的的轮廓，从而而产生轮廓误误差。所以，，数控机床在在加工中，不不能控制刀具具严格按零件件的轮廓运动动。第三章计算算机数控装置置（CNC））小结7、试分析B刀补和C刀刀补的加工工工艺特点答:B刀补加工尖尖角好，C刀刀补尖角加工工工艺好第三章计算算机数控装置置（CNC））小结第4章进给给伺服系统小小结主要内容：位置检测装置置伺服驱动系统统伺服性能分析析组成复习重点：进给伺服系统统定义、组成成、要求分类类开环、闭环、、半闭环在组组成，性能，，应用等方面面的特点开环系统设计计位置检测装置置的作用，分分类常用装置原理理(感应同步步器/脉冲码码盘)，选用用依据跟随误差概念念及与轮廓精精度的关系低速平稳性的的概念及加工工的影响增益、定位精精度、阻尼第4章进给给伺服系统小小结典型例题：第4章进给给伺服系统小小结一、名词解释释进给伺服系统统：以移动部件的的位置和速度度作为控制量量的自动控制制系统。由位位置控制单元元；速度控制制单元；驱动动元件（电机机）；检测与与反馈单元；；机械执行部部件组成。跟随误差：指令位置与实实际位置之之差称为跟随随误差二、简答题第4章进给给伺服系统小小结1、闭环进给给伺服系统由由哪儿部分组组成，试用框框图表示各各部分之间的的关系，并简简述各部分的的基本功能。。位置控制调节器速度控制调节与驱动位置检测单元位置控制单元速度控制单元++-－电机机械执行部件CNC插补指令UgUpUθmθDXD速度检测装置XAXCXD△D第4章进给给伺服系统小小结2、简述感应应同步器的工工作原理。感应同步器是是利用励磁绕绕组与感应绕绕组间发生相相对位移时，，由于电磁耦耦合的变化，，感应绕组中中的感应电压压随位移的变变化而变化，，借以进行位位移量的检测测。感应同步步器滑尺上的的绕组是励磁磁绕组，定尺尺上的绕组是是感应绕组。。感应同步器的的信号处理原原理：滑尺与定尺相相对位移量量x的的求取：∵2τ：2π=x：θ1∴x=τθ1／／π结论：相对位位移量x与与相位角角θ1呈线线性关系，只只要能测出相相位角θ1，，就可求得得位移量x。3、简述增量量脉冲编码盘盘中A、B、、Z三相输出出信号的作用用。A、B两相的的作用根据脉冲的数数目可得出被被测轴的角位位移；根据脉冲的频频率可得被测测轴的转速；；根据A、B两两相的相位超超前滞后关系系可判断被测测轴旋转方向向。Z相的作用被测轴的周向向定位基准信信号；被测轴的旋转转圈数记数信信号。第4章进给给伺服系统小小结规格增量式码盘的的规格是指码码盘每转一圈圈发出的脉冲冲数；现在市场上提提供的规格从从36线/转转到10万线/转都有；选择：①伺服服系统要求的的分辨率；②考虑机械传传动系统的参参数。分辨率（分辨辨角）α设增量式码盘盘的规格为n线/转：：4、简述增量量式码盘的规规格及分辨率率第4章进给给伺服系统小小结第4章进给给伺服系统小小结5.已知步进进电机的步距距角为0.9，直接驱动的的丝杠螺距为为2mm，试求求出该系统的的脉冲当量，，当步进电机机的脉冲频率率为1000HZ时，求求对应的轴的的移动速度F，若要使脉脉冲当量达到到0.0025，请问可可以采取什么么措施？采取取措施后，对对轴的最高移移动速度有无无影响？答：由于电机机直连丝杆，，则有：360/步距角角=螺距/脉脉冲当量，所所以脉冲当量量为：脉冲当量=螺螺距*步距角角/360=2×0.9/360=0.005当频率为1000HZ时时，对应的轴轴移动速度为为：F=0.005*1000=5mm/s即F=300mm/min若要使脉冲当当量达到0.0025则则可采取以下下措施：增加减速装置置、减小螺距距、减小步距距角采取措施后，，分辨率提高高了一倍，但但最高速度降降低一半。6、简述系统统增益KS对系统动态性性能的影响答：KS与输出速度的的关系：当当KS↑时，到达F所需的时间越越短，系统的的响应加快，，灵敏度增高高。KS与系统的加速速度的关系：：当KS↑时，系统的加加速度增大，，尤其是在刚刚启动时，它它使系统的响响应加快，但但对系统的冲冲击也大，尤尤其对惯性较较大的系统，，将产生很大大的冲击力，，另外，加速速度太大也可可能系统超调调，引起系统统失稳。KS与跟跟随随误误差差△D的关关系系：：KS↑→→△△D↓↓即：：有有利利于于提提高高系系统统的的跟跟随随精精度度。。第4章章进进给给伺伺服服系系统统小小结结7、、简简述述减减小小定定位位误误差差可可采采用用的的措措施施。。答：：减小小定定位位误误差差可可采采用用下下列列措措施施：：减小小传传动动间间的的摩摩擦擦力力Fcr，如如采采用用滚滚动动传传动动取取代代滑滑动动。。增大大KN、KA，其实实质质增增大大KS（在在系系统统稳稳定定的的范范围围内内））。。减小小KR（=Ra/KT），，即即选选择择KT在的的伺伺服服电电机机。。在半半闭闭环环系系统统中中，，要要尽尽可可能能增增大大传传动动机机构构的的刚刚度度K，这这是是因因为为当当K较小小时时，，将将产产生生较较大大的的弹弹性性变变形形，，从从而而加加大大定定位位误误差差。。第4章章进进给给伺伺服服系系统统小小结结8、、在在X-Y平面面上上铣铣削削工工件件的的一一个个平平面面，，该该面面与与X轴成成45°°角角，，进进给给速速度度为为：：F=450mm/min，KS为15±±2%（（1/s），，计计算算最最大大轮轮廓廓误误差差εεmax。解：：第4章章进进给给伺伺服服系系统统小小结结第4章章进进给给伺伺服服系系统统小小结结9、、某某一一工工件件加加工工结结果果如如图图所所示示，，在在过过象象限限的的地地方方产产生生了了毛毛刺刺，，试分分析析原原因因并并提提出出改改进进方方法法XY答：：由于于在在过过象象限限时时，，其其中中一一个个轴轴的的速速度度很低低，，由由于于摩摩擦擦阻阻尼尼的的作作用用，，发发生生了了低速速爬爬行行。。改进进措措施施：：改善善导导轨轨面面间间和和摩摩擦擦特特性性滚动动————静静压压————滑滑动动（（塑塑料料））提高高传传动动刚刚度度减轻轻运运动动件件的的重重量量增加加系系统统的的阻阻尼尼数控控机机床床的的主主运运动动系系统统、、进进给给系系统统机机械械结结构构、、运运动动传传动动机机构构以以及及典典型型部部件件等等的的功功能能、、实实现现方方法法和和安安装装调调试试方方法法。。第5章章数数控控机机床床的的机机械械结结构构小小结结数控控机机床床的的主主运运动动结结构构进给给系系统统的的机机械械传传动动结结构构数控控机机床床的的刀刀具具交交换换装装置置数控控机机床床的的布布局局主要要内内容容：：复习习重重点点：：第5章章数数控控机机床床的的机机械械结结构构小小结结主运运动动系系统统定定义义（（驱驱动动主主轴轴））主运运动动系系统统功功用用(力力，，运运动动，，运运动动控控制制)主运运动动系系统统组组成成（（动动力力源源，，传传动动系系统统，，运运动动控控制制装装置置，，执执行行件件（（主主轴轴））））对主主传传动动系系统统的的要要求求（（力力，，调调速速能能力力，，性性能能（（过过载载/响响应应/振振动动/温温升升/速速度度波波动动））））主运运动动常常用用的的四四种种配配置置形形式式()进给给系系统统机机械械部部分分的的组组成成（（传传动动+运运动动变变换换+导导向向+执执行行件件（（工工作作台台））））对进进给给系系统统机机械械部部分分的的要要求求:小小摩摩擦擦力力,高高刚刚度度精精度度，，小小的的运运动动惯惯量量导轨轨的的作作用用(支支撑撑，，导导向向)常用用形形式式(滑滑动动、、滚滚动动、、静静压压)及及特特点点对导导轨轨的的要要求求(导导向向,摩摩擦擦,阻阻尼尼,刚刚度度，，精精度度和和精精度度保保持持)第5章章数数控控机机床床的的机机械械结结构构小小结结刀具具交交换换装装置置的的作作用用(储储备备，，交交换换)、、意意义义常见见形形式式(回回转转刀