东北大学自考数控技术学位复习题2

/数控技术复习题一、填空题CNC是计算机数控的缩写。CIMS是计算机集成制造系统的缩写。FMS是柔性制造系统的缩写。FMC是柔性制造单元的缩写。APT是自动编程系统的缩写。PLC是可编程控制器的缩写。MTBF是平均无故障工作时间的缩写。RISC是精简指令计算机的缩写。数控机床又称数字控制机床，是相对模拟控制而言的。数控机床主要由数控加工程序、输入装置、计算机数控系统和强电控制装置、伺服驱动系统和位置检测装置、机械部分组成。数控机床按运动方式分为:点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床等三类。数控机床按伺服系统分开环数控机床、闭环数控机床、半闭环数控机床等三类。将反馈元件安装在伺服电机轴上或滚珠丝杠上,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。按输入方式的不同，自动编程有语言程序自动编程系统、图形交互自动编程系统和语言自动编程系统。数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序数控机床的运动主要是由程序控制的，准备功能和辅助功能是数控程序段的基本组成部分。穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准是ISO和EIA两种，我国根据ISO标准制定了JB/T3208-1999《数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M的代码》。在数控机床上，为了描述机床的运动过程，确定机床的运动方向和距离，必须建立机床坐标系。用绝对值编程时，必须设定工件坐标系。工件安装在机床上后，须确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置，以建立工件的加工坐标系。现代数控机床一般既可用预置寄存的方法设定加工坐标系，也可以用G54~G59方法设置加工坐标系。数控机床坐标轴中，绕Y轴旋转的坐标轴称为B轴。加工圆弧时，要选择园弧所在的平面，其中G17是XY平面选择的指令。数控机床一般具有刀具半径补偿功能，在进行半径补偿前必须用工作平面选择指令指定补偿是在哪个平面上进行。G41和G42是一组指令，它们主要用于刀具半径补偿。G96代码为恒线速切削控制。系统执行G96指令后。S后面的数值表示切削速度。刀具长度补偿又称长度偏置。当数控装置具有长度补偿功能时，在程序编制中，就可以不必考虑刀具的实际长度。一个零件的轮廓曲线是由不同的几何元素所组成时，各几何元素之间的连接点称为基点。对大多数只具有直线插补与圆弧插补功能的数控系统，常用多个微小的直线段或圆弧段去逼近一函数方程已知的曲线，逼近线段的交点为节点。在数控编程时，使用刀具半径补偿指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按照刀具的中心线运动轨迹来编程。圆弧顺逆的判断方法是：顺着垂直于圆弧平面的坐标轴负方向看，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。现代数控车床一般都具有各种不同类型的循环功能。循环功能适用于加工余量较大的零件表面。在固定循环中由G98、G99决定刀具返回时到达的平面。在返回动作中，用G98指定刀具返回到初始平面；用G99指定刀具返回参考平面。插补运算所采用的原理和方法一般可以归纳为基本脉冲插补和数据采样插补两大类型。在数控机床中，刀具或工件的最小位移量是机床坐标轴的一个分辨单位，称为分辨率或脉冲当量，也叫最小设定单位，由检测装置辨识。一般计算机数控装置都有直线和圆弧插补，高档的数控装置还有抛物线插补、螺旋线插补、极坐标插补、正弦插补、样条插补等。逐点比较法又称代数运算法或醉步法，早期数控机床中广泛采用该方法。逐点比较法的四个步骤：偏差判别、进给、偏差计算和终点判别数字积分法又称DDA法最大优点就是易于实现坐标扩展，每个坐标是一个模块，几个相同的模块组合就可以实现多坐标的联动控制。CNC装置的数据转换包括输入、译码、刀具补偿、速度处理、插补以及位置控制等几个过程。数据处理就是根据被加工零件的图样，按照已经确定的加工路线和允许的误差，刀具补偿，速度以及辅助功能，计算数控系统所需要输入的数据。数据采样插补由粗插补和精插补两个步骤组成，一般数据采样插补都是指粗插补。数据采样插补其运算是采用时间分割思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期的进给直线段，以此来逼近轮廓曲线。刀具半径补偿的执行过程分为刀补的建立、刀补进行和刀补撤销三个步骤。ISO对数控系统的定义：“数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床移动和加工零件”。计算机数控系统是一种用计算机通过执行其存储器内的程序来实现部分或全部功能，并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。对于计算机数控系统来说，所谓的单微处理器结构，即采用一个处理器来集中控制，分时处理数控的各个任务。现代数控机床使用PLC代替传统的继电器逻辑，利用其逻辑运算功能实现各种开关量的控制，其已经成为CNC装置的一个部件。多微处理器CNC装置有两个或两个以上的CPU,按照这些CPU之间相互关系的不同，可以将其分为主从结构、多主结构和分布式结构。CNC装置除硬件外还有软件，软件包括管理软件和控制软件两大类，管理软件由零件的输入、输出程序、显示程序和诊断程序等组成。在闭环系统中，检测装置决定了机床的定位精度和加工精度。为了提高数控机床的加工精度，必须提高检测元件和测量系统的精度。感应同步器是利用电磁耦合原理，将位移或转角转变为电信号，借以进行位置检测和反馈控制。旋转变压器是一种控制用的微电机或小型交流电动机，其用途是测量转角，它在工业上是一种常用的角度测量元件。增量式编码器每转产生的一个脉冲信号可称为基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲。脉冲编码器的作用原理分为接触式、光电式和电磁式等几种。其编码类型有二进制编码、二-十进制计数码、葛莱码等。为了提高光栅的位置检测精度，可以提高刻线精度和增加刻线密度，但这样成本高，通常采用倍频的方法提高光栅的分辨精度。光栅读数头是位置信号的检出装置，读数头的结构形式很多，但可以归纳为如下几种：分光读数头、垂直入射读数头、反射读数头、镜像读数头和相位调制读数头。步进电机通过控制脉冲频率控制速度；通过控制脉冲数量控制位移量；通过改变步进电机输入脉冲信号的循环方向，实现步进电机的正反转。步进电动机的最大缺点是容易失步，特别是在大负载和速度较高的情况下，更容易发生。数控机床伺服系统，按其功能和用途可分为进给驱动和主轴驱动，相应的对进给伺服电机要求恒转矩调速范围宽，主轴伺服电机要求恒恒功率调速范围宽，以满足伺服需求。数控加工的工序卡片是产品零件重复生产的必要工艺技术资料，是数控加工、产品验收的依据，也是操作者要遵守、执行的规程。。。二、选择题加工（B）零件，宜采用数控加工设备。A．大批量B多品种中小批量C单件D.大批大量（C）年美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了世界第一台数控机床――三坐标铣床。A．1948B．1950C．1952D.数控机床半闭环控制系统的特点是（C）。A结构简单、价格低廉、精度差B结构简单、维修方便、精度不高C调试与维修方便、精度高、稳定性好D调试较困难、精度很高在孔加工固定循环中，G98和G99决定了在返回时到达的平面，下面说明正确的是(A)。A.如果用G98则自该程序段开始，刀具返回时返回到初始平面B.如果用G98则自该程序段开始，刀具返回时返回到R点平面C.如果用G99则自该程序段开始，刀具返回时返回到初始平面D.如果用G99则自该程序段开始，刀具返回时返回到系统治定平面数控机床开机时一般要进行回参考点操作，其目的是（B）。A.建立工件坐标系B.建立机床坐标系C.建立局部坐标系D.建立相对坐标系数控机床的“回零”操作是指回到（C）。A.对刀点B.换刀点C.机床的参考点D.编程原点确定数控机床坐标轴时，一般应先确定（C）。A.X轴B.Y轴C.Z轴D.A轴G02X20Y20R-10F100；所加工的一般是（C）。A.整圆B.90°〈夹角〈=180°的圆弧C.180°〈夹角〈360°的圆弧D.0°〈夹角〈=90°的圆弧程序中指定了（A）时，刀具半径补偿被撤消。A.G40B.G41C.G42D.G43在（A）时，当刀具的刀尖圆弧半径不等于零，不使用刀具半径补偿功能会造成过切或欠切。A.车圆弧B.车外圆C.车端面D.切槽绕X轴旋转的回转运动坐标轴是（A）。A．A轴B.B轴C.Z轴D.C轴车床上，刀尖圆弧只有在加工（C）时才产生加工误差。A.端面B.外圆柱C.圆弧D.内圆柱刀尖半径右补偿方向的规定是（D）。A.沿刀具运动方向看，工件位于刀具右侧B.沿工件运动方向看，工件位于刀具右侧C.沿工件运动方向看，刀具位于工件右侧D.沿刀具运动方向看，刀具位于工件右侧用Φ12的刀具进行轮廓的粗、精加工，要求精加工余量为0.4，则粗加工偏移量为（C）。A.12.4B.11.6C.6.4D.12.8在数控机床坐标系中平行机床主轴的直线运动为（C）。A.X轴B.Y轴C.Z轴D.A轴圆弧插补指令G02XYR中，X、Y后的值表示圆弧的（B）。A.起点坐标值B.终点坐标值C.圆心坐标相对于起点的值D.圆心坐标值辅助功能中与主轴有关的M指令是（D）。A．M06B.M09C.M08D.M05设H01=6mm，则G91G43G01Z15.0；执行后的实际移动量为（BA.9mmB.21mmC.15mmD.18mm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多义线插补数控机床的核心是（B）。A伺服系统B数控系统C反馈系统D传动系统现代中高档CNC系统中的计算机硬件结构多采用(D)A．单CPU、模块化结构B．单CPU、大板结构C．多CPU、大板结构D．多CPU、模块化结构下列不属于直线型检测装置的是（D）。A.感应同步器B.光栅C.磁栅D.旋转变压器下列不属于旋转型检测装置的是（B）。A.测速发电机B.磁栅C.旋转变压器D.光电编码器逐点比较法插补第二象限一条直线时,当P点在直线下侧(F<0)时,应向(C)向发生一脉冲。A.+XB.-XC.+YD.-Y通常CNC系统通过输入装置输入的零件加工程序存放在(B)A.EPROM中B.RAM中C.ROM中D.EEPROM中电源切断后位置信息不会丢失的位移测量装置是（C）。A.感应同步器B.光栅尺C.绝对编码盘D.增量式编码器光栅尺是（A）。A一种能准确的直接测量位移的元件B一种数控系统的功能模块C一种能够间接检测直线位移或角位移的伺服系统反馈元件D一种能够间接检测直线位移的伺服系统反馈元件闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于（B）。A.位置控制器B.检测单元C.伺服单元D.控制对象数控系统所规定的最小设定单位就是（C）。A.数控机床的运动精度B.机床的加工精度C.脉冲当量D.数控机床的传动精度步进电机的转速是通过改变电机的（A）而实现。A．脉冲频率B．脉冲速度C．通电顺序D.脉冲电流数控机床加工零件时是由（A）来控制的。A数控系统B操作者C伺服系统D.检测系统用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为100个，若不采用细分技术则机床位移量为(B)A.0.1mmC.10mmD.100mm数控车床可以进行螺纹加工，是因为该车床安装了（C）A光栅B磁栅C光电编码器D.直线感应同步器数控铣床一般采用半闭环控制方式，它的位置检测器是（B）。A．光栅尺B.脉冲编码器C.感应同步器D磁栅步进电动机多相通电可以(A)A．减小步距角B．提高电动机转速C．增大步距角D．往往能提高输出转矩步进电机主要用于(A)。A．经济型数控机床的进给驱动B．加工中心的进给驱动C进给速度大小D每发一个脉冲信号，相应丝杠产生转角大小。可用于开环伺服控制的电动机是(D)A．交流主轴电动机B．永磁宽调速直流电动机C．无刷直流电动机D．功率步进电动机数控机床加工依赖于各种（D）。A．位置数据B．模拟量信息C．准备功能D．数字化信息半闭环控制系统的传感器装在(A)A．电机轴或丝杠轴端B．机床工作台上C．刀具上D．工件上数控机床的诞生是在（A）年代。A．20世纪50年代B．20世纪60年代C．20世纪70年代D.20世纪80年代数控机床进给系统不能采用（D）电机驱动。A直流伺服B步进C交流伺服D笼式三相交流机床数控系统是一种(C) A．电流控制系统B．速度控制系统C．位置控制系统D．压力控制系统（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点位直线控制系统B点位控制系统C轮廓控制系统D直线控制系统数控机床半闭环控制系统的特点是（C）。A结构简单、价格低廉、精度差B调试较困难、精度很高C调试与维修方便、精度高、稳定性好D结构简单、维修方便、精度不高脉冲当量是指（A）。A每发一个脉冲信号，机床相应移动部件产生的位移量B每发一个脉冲信号，伺服电机转过角度C进给速度大小D每发一个脉冲信号，相应丝杠产生转角大小。三、简答题简要说明数控技术的发展趋势。P7简要说明相对于通用机床及自动化专用机床来说，数控机床的特点。P1-2数控机床有哪些分类方法。各类数控机床有哪些特点。P4-5简要说明孔加工固定循环的的组成。P37-38工件坐标系、编程坐标系、机床坐标系三者间有什么联系。P36刀具半径补偿的指令有哪些。P23简要说明图形交互自动编程及其主要过程。P56说明用直线逼近曲线y=f（x)的等误差法的节点计算方法。P52-说明用直线逼近曲线y=f(x)的等间距法节点计算过程和逼近误差验算方法。P50简要说明用圆弧分割法逼近曲线y=f(x)的节点计算过程。P53什么是数控机床的机床坐标系如何建立？什么是工件坐标系？有哪几种建立方法？p13-解释零件加工程序输入数据处理，简要说明数据处理主要包括什么内容？-见填空40题简要说明计算机数控（CNC）系统及其基本组成部分。P91简要说明CNC装置的主要功能。P92多微处理器CNC装置有哪几种典型结构？简要说明其原理。P99简要说明数控机床对位置检测装置的要求。P113数字式测量装置的特点是什么。P113增量式测量和绝对式测量的特点是什么。P114简述旋转变压器的工作原理。P123绘简图说明粗光栅的莫尔条纹形成原理和主要特点。P127-对于直线型感应同步器，请解释其如何工作在鉴相工作方式下。P118-简述绝对值式光电脉冲编码器的组成、工作原理、主要特点和主要类型。P125简要说明数控机床对伺服系统的要求。P140简要分析他励直流电机的调速原理与方法？p147各章后的习题与思考题重点“逐点比较法和DDA法直线插补和圆弧插补”另外，逐点比较法：书例3-1p63，直线。例3-2p66圆弧。DDA法：例3-3p71直线。例3-4p72-73圆弧。内径粗加工复合循环编制图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(46，3)，切削深度为1.5mm（半径量）。退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.4mm，Z方向精加工余量为0.1mm，其中点划线部分为工件毛坯。G71内径复合循环编程改为：8=805=503=35循环起始点应改为A(6，3)程序：T0101M03S1000G00X6.Z3.N01G00G41X44.X34W-12.W-8.G03X20.W-7.R7.G01W-10.G02X10.W-5.R5.G01W-18.X8.W-2.N10X6.G70P01Q10G00Z3.G40G00X100.Z100.M30用外径粗加工复合循环编制下图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(56，5)，切削深度为1.5mm（半径量）。退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.4mm，Z方向精加工余量为0.1mm，其中点划线部分为工件毛坯。G71外径复合循环编程程序：T0101M03S1000G00X56.Z5.N01G00G42X6.G01Z0F0.2X10.Z2.W-18.G02X20.W-5.R5.G01Z-35.G03X34.W-7.R7.G01Z-52.X44.Z-62.Z-82.N10X56.G70P01Q10G40G00X100.Z100.M30车床编程：编制下图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(80，1)，切削深度为1.2mm。退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.2mm，Z方向精加工余量为0.5mm，其中点划线部分为工件毛坯图外径粗切复合循环编程程序：T0101M03S800G00X80.X1.N01G00X80.Z-60.W10.X54.Z-50.W10.G02X46.W4.R4.G01X30.W11.X14.G03X10.W2.R2.W11.X6.W2.N10G00X80.Z1.G71P01Q10G40G00X100.Z100.M30编制下图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(6，3)，切削深度为1.2mm。退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.2mm，Z方向精加工余量为0.5mm，其中点划线部分为工件毛坯内径粗切复合循环编程程序：T0101M03S800G00X6.Z3.N01G00Z-60.X10.W2.W11.G03X14.Z-45.R2.G01X30.Z-34.X46.G02X54.W4.R4.G01Z-20.X74.Z-10.Z1.N10X6.G70P01Q10G00X100.Z100.M30车床编程：编制下图所示零件的加工程序：设切削起始点在A(60，5)；X、Z方向粗加工余量分别为3mm、0.9mm；粗加工次数为3；X、Z方向精加工余量分别为0.6mm、0.