数控技术及数控机床作业

数控技术及数控机床课程作业1（共4次作业）学习层次：专升本涉及章节：第1章——第2章一、选择题1.数控机床的组成部分包括(B)A.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B.输入装置、程序载体、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件C.输入装置、程序载体、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件D.输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库2.计算机数控系统的优点不包括(C)A.利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高C.数控系统功能靠硬件实现，可靠性高D.系统性能价格比高，经济性好3.准备功能G代码中，能使机床作某种运动的一组代码是(A)A.G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42B.G00、G01、G02、G03、G90、G91、G92C.G00、G04、G18、G19、G40、G41、G421、G02、G03、G17、G40、G41、G424．对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是（A）A．从此基准点沿床身远离工件的方向B．从此基准点沿床身接近工件的方向C．从此基准点垂直向上的方向D．从此基准点垂直向下的方向二、填空题1.能够自动改变机床切削用量，以便实时的适应机床加工状态的控制系统称为_自适应控制系统。2．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。3．自动编程计算机中的系统软件将程序员编写的源程序处理成计算机可以识别的形式，该系统软件称为编译（或前置处理）程序。三、编程题1.在图示零件上钻孔。请采用教材中给定的代码格式(JB3208—83)编制加工程序。

要求：

(1)在给定工件坐标系内用增量尺寸编程，图示钻尖位置为坐标原点；(2)坐标原点为程序的起点和终点，钻孔顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ；(3)进给速度50mm/min，主轴转速600r/min；(4)钻通孔时，要求钻头钻出工件表面4mm。答:NGXYZFSMEOBN010G91G00X50Y90LFN020Z-11S600M03M08LFN030G01Z-28F50LFN040G00Z28LFN050X60LFN060G01Z-28LFN070G00Z28LFN080X-30Y-50LFN090G01Z-19LFN100G00Z30M05M09LFN110X-80Y-40M02LF中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床课程作业2（共4次作业）学习层次：专升本涉及章节：第3章——第4章一、选择题1.数控系统常用的两种插补功能是(C)2.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3.数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会(D)4.滚珠导轨承受的载荷一定，结构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是(B)A.增大滚珠直径，适当增加滚珠数目B.增大滚珠直径，适当减少滚珠数目C.减小滚珠直径，适当增加滚珠数目D.减小滚珠直径，适当减少滚珠数目二、填空题1.插补运算的任务是以最简单的数学计算方法用微小的直线段去逼近工件的成型轮廓。中断驱动型。3.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。三、分析题1.用逐点比较法插补图示的第四象限直线，直线终点坐标取绝对值，图中T(Xi，Yi)表示刀具位置，若刀具T位于直线上方或直线上时，偏差函数F≥0；若刀具T位于直线下方时，偏差函数F<0。插补前，刀具位于直线的起点0，某时刻刀具原点到动点T(Xi,Yi)，其偏差函数为Fi=XaYi-YaXi，试推导简化的偏差计算公式。解.：（1）若F≥0时，刀具沿X轴正方向走一步，则Fi+1=Xa∣Yi+1∣-∣Ya∣Xi+1=Xa∣Yi∣-∣Ya∣Xi-∣Ya∣=Fi-∣Ya∣（2）若F<0时，刀具沿Y轴负方向走一步，即则Fi+1=Xa∣Yi+1∣-∣Ya∣Xi+1=Xa(∣Yi∣+1)-∣Ya∣Xi+1=Xa∣Yi∣-∣Ya∣Xi+Xa=Fi+xa故得出第四象限直线的逐点比较法插补偏差计算公式为：F≥0时，进给：+X，Fi+1=Fi-∣Ya∣F<0时，进给:-Y，Fi+1=Fi-Xa中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床课程作业3（共4次作业）学习层次：专升本涉及章节：第5章——第6章一、选择题1.直线感应同步器定尺上是(C)2.用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.A.mmB.1mmC.10mmD3.用直线感应同步器和数字显示系统测量位移，要求最大测量速度Vmax=9m/min，脉冲当量q=，顾磁频率f(D)A.≥15HzB.≥90HzC.≥900HzD.≥15KHz4.可用于开环伺服控制的电动机是(D)5．经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用（B）A．交流感应电动机B．步进电动机C．交流伺服电动机D．直流伺服电动机二、填空题1.考虑到电缆线的固定，为保证传感器的稳定工作，一般将直线光栅的主光栅安装在机床或设备的动板(工作台)上。2.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。三、简答题1.试述选用直流伺服电动机应遵循的原则。答：选用直流伺服电动机应遵循以下原则：(1)当机床在无切削运行时，在整个速度范围内，其负载转矩应在电动机的载荷特性额定转矩范围内；(2)最大切削转矩的倍数设定应在电动机载荷特性规定的范围内；(3)加减速时，应当工作在加减速区内。加减速时，总的转矩为负载转矩与惯性转矩之和，惯性转矩取决于加速度和负载惯量，而加速度取决于希望的加速时间。(4)负载惯量对电动机灵敏度及快速移动时间有很大影响。一般情况下，负载惯量不应超过电动机转子惯量的三倍。中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床课程作业4（共4次作业）学习层次：专升本涉及章节：第7章——第9章一、选择题1.数控机床移动部件某点的定位误差A的表示公式为(C)A.A=±σB.A=±2σC.A=±3σD.A=±4σ2．数控机床的伺服系统的开环增益为K，移动部件的速度为V，则跟随误差E可表示为（D）A．E=KVB．E=1/(KV)C．E=K/VD．E=V/K3．数控机床在某位置的定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律，其均方根误差σ反映了机床在该位置的（A）A．重复定位精度B．反向差值C．系统性误差D．失动量二、填空题1．在数控机床上以某一进给速度加工圆弧时，当伺服系统两轴的增益相同时，进给速度愈大，则轮廓误差越大。三、简答题1.试述数控机床的定位精度检测一般有哪些检测工具仪器?现有一台三坐标联动的高精度数控铣床，试问应选用哪种仪器测量其定位精度。答：(1)数控机床的定位精度一般采用刻线基准尺和读数显微镜、激光干涉仪、光栅、感应同步器等测量工具进行测量。(2)高精度的数控铣床应选用双频激光干涉仪测量其定位精度。2．试述提高步进系统精度的措施及基本原理。答：措施：细分线路、反向间隙补偿、混合伺服系统。基本原理：细分线路就是把步进电机的一步再分得细一些，来减小步距角；反向间隙补偿就是根据实际测得的传动间隙的大小，每当出现反向时，用补充固定的脉冲来克服；混合伺服系统就是在开环系统的基础上，在工作台上装有反馈元件如感应同步器进行检测，校正机械误差。3.数控机床的常用故障诊断方法有哪些？答：(1)根据报警号进行故障诊断；(2)根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断；(3)根据PC状态或梯形图惊醒故障诊断；(4)根据机床参数进行故障诊断；(5)用诊断程序进行故障诊断；(6)经验法；(7)换板法；中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床课程综合测试1学习层次：专升本时间：90分钟一．选择题1.当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会(D)。2.数控机床伺服系统是以(B)为直接控制目标的自动控制系统。3.数控机床坐标轴的重复定位误差应为各测点重复定位误差中的(B)。4.8位计算机是指(C)5.光栅利用(C)，使得它能测得比栅距还小的位移量。6．采用“高压建流，低压定流”工作方式的步进电动机驱动电源是（B）A.高压单电源型驱动电源 B.高低压双电源驱动电源C.恒流斩波驱动电源 D.调频调压型驱动电源7．增量式脉冲发生器，其单个（又称单次）脉冲的典型脉冲周期（又称宽度）为，现要求其最高允许测量转速为4000r/min，请选择每转脉冲数（B）A.2000 B.3000C.4000 D.50008．滚动导轨的摩擦系数是（C）A.B.C.D.9.数控机床的组成部分包括(B)A.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B.输入装置、程序载体、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件C.输入装置、程序载体、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件D.输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库10．对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是（A）A．从此基准点沿床身远离工件的方向B．从此基准点沿床身接近工件的方向C．从此基准点垂直向上的方向D．从此基准点垂直向下的方向二．填空题1.数控加工的编程方法主要有手工编程和自动编程两大类。2.用逐点比较法插补第一象限的斜线，若偏差函数等于零，刀具应沿X轴的正向方向进给一步。3.刀具补偿指令可分为两大类，分别是刀具半径补偿指令和刀具长度补偿指令。4.数控机床按照控制原理的不同，分为开环控制的数控机床，闭环控制的数控机床，和半闭环控制的数控机床。5.插补运算的任务是以最简单的数学计算方法用微小的直线段去逼近工件的成型轮廓。三．简答题1.滚珠丝杠螺母副的预紧是怎么实现的，目的是什么？常用的预紧方式有哪三种？答：滚珠丝杠螺母副的预紧是通过改变两个螺母的相对位置，使每个螺母中的滚珠分别接触丝杠滚道的左、右两侧面来实现的。通过预紧可以消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙和提高轴向刚度。常用的预紧方式有双螺母垫片式预紧、双螺母螺纹式预紧和单螺母变导程式预紧。2．简述DDA法与逐点比较法插补运动轨迹有何不同？答：DDA法在某个插补迭代脉冲到来的时候可能不驱动伺服系统进给，可能沿某一个坐标方向发生进给，也可能沿两个坐标方向都发生进给；而逐点比较法在某个插补迭代脉冲到来的时候只能沿某一个坐标方向发生进给。四．编程题1．在数控车床上精加工图示零件的外轮廓（不含端面）。请采用教材中给定的代码格式（JB3208-83）编制加工程序。要求：（1）数控车床的分辨率为；（2）在给定工件坐标系内采用绝对尺寸编程；（3）图示刀尖位置为程序的起点和终点。切入点为锥面的延长线上，其Z坐标值为152。（4）进给速度50mm/min，主轴转速700r/min。五．计算题利用数控机床加工第一象限逆圆弧，起点为，终点为，圆心在原点，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1，插补完这段圆弧，刀具沿和轴应走的总步数为＝2+4＝6，故可设置一计数器=6，或坐标方向进给时均在计数器中减去1，当时，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1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标计算终点判别≥0＜00123456中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床课程综合测试2学习层次：专升本时间：90分钟一．选择题1．位置控制器输出的是数字量，要去控制调速单元，必须经过（B）A．F/V变换B．D/A变换C．电流/电压变换D．电压/电流变换2．感应同步器采用鉴幅型工作时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（B）A．Umsinωt和UmcosωtB．U1sinωt和U2cosωt(U1≠U2)C．U1sinωt和U2cosωt(U1≠U2) D．Umsinω1t和Umcosω2t(ω1≠ω2)3．直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为（C）A．π/6B．π/3C．π/2D．π4．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．135．经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用（B）A．交流感应电动机B．步进电动机C．交流伺服电动机D．直流伺服电动机6.(A)是无法用准备功能字G来规定或指定的。A.主轴旋转方向B.直线插补7.在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是(C)8.欲加工第一象限的斜线(起始点在坐标原点)，用逐点比较法直线插补，若偏差函数大于零，说明加工点在(B)。9.(A)主要用于经济型数控机床的进给驱动。10.数控系统常用的两种插补功能是(C)二．填空题1．一个典型CNC系统一般由数控计算机、程序输入/输出装置和_机床控制装置_三部分组成。2．在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具半径和长度补偿功能。3.CNC系统中常用的插补方法中，脉冲插补法适用于以_步进_电机作为驱动元件的数据系统；数字增量插补法(数据采样插补法)一般用于直流伺服和交流伺服电机作为驱动元件的数控系统。内循环和外循环两种。5.与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴，远离工件的刀具运动方向为Z轴正方向。三．简答题1.机床坐标系与工件坐标系的含义是什么？请阐述它们之间的关系。答：机床坐标系指数控机床安装调试时便设定好的固定坐标系，并设有固定的坐标原点（机械原点）；工件坐标系指以确定的工件原点为基准所建立的坐标系。机床坐标系与工件坐标系的相应坐标轴一般相平行，方向也相同，但原点不同。工件原点与机床原点间的距离称为工件原点偏置，加工时，这个偏置值需预先输入到数控系统中。2.什么叫逐点比较插补法，一个插补循环包括哪几个节拍?答：刀具在按照要求的轨迹运动时，每走一步都要和规定的轨迹比较一下，根据比较结果，决定下一步的移动方向，使刀具更接近规定的轨迹。一个插补循环包括：偏差判别、进给方向、偏差计算、终点判别四个节拍。四．编程题数控车编程，精加工如下图所示的零件（粗线为零件轮廓），按照下列要求完成本题：（1）建立工件坐标系，标明工件原点、起刀点；答：建立工件坐标系，标明工件原点、起刀点见图3图3（2）确定加工路线和工艺，选择刀具；答：确定加工路线和工艺，选择刀具首先车削外形，再切槽，最后车螺纹。车外圆：主轴转速为S600r/min，进给速度为F150㎜/min；切槽：主轴转速为S300r/min，进给速度为F100㎜/min；㎜/r。×÷4≈×1.5=0.974；螺纹内径≈螺纹外径-2××0.974=27.8。选用三把刀：T01—车外圆；T02—切槽，刀刃宽3㎜；T03—车螺纹。（3）编制程序（写出程序说明）。答：O0010N0010G92X200.0Z100.0；（建立工件坐标系）N0020G00X0Z1.0S600T0101M03M08；（快进到接近N0030G01Z0.0F150；（工进到）N0040X29.7；（车端面）；（车螺纹外表面）；（车端面）N0070G03X40.0W-2.0I0K-2.0；（圆弧倒角）；（车外圆）N0090G02X44.0W-2.0I-2.0K0；（圆弧倒角）N0100X60.0；（车端面）N0110Z-65.0；（车外圆）N0120G00X200.0Z100.0T0100M05MN0130X45.0Z-23.0S300T0202M03MN0140G01X24.0F100；（切槽）N0150G04P5.0；（延时5s）N0160G00X200.0；（径向退刀）N0170Z100.0T0200M05MN0180X34.0Z4.0S200T0303M03MN0190G92X28.8Z-21.5F1.5；（分三刀切削螺纹）N0200X28.2；N0210X27.8；N0220G00X200.0Z100.0T0300M05MN0230X62.0Z-66.0S300T0202M03MN0240G01X0.0F100；（切断）N0250G00X200.0Z100.0T0200M02；（结束）五．计算题利用数控机床加工第一象限直线，原点为，为终点，坐标为，用法插补此直线，请写出插补运算过程并画出运动轨迹图（脉冲当量为1）。解：因终点最大坐标值为6，取累加器、被积函数寄存器、终点计数器均为三位二进制寄存器，N=3，则累加次数。插补运算过程见表1，插补轨迹见图2。表1逐点比较法圆弧插补运算过程累加次数（）X积分器Y积分器终点计数器（）X被积函数寄存器X累加器X累加器溢出脉冲Y被积函数寄存器Y累加器Y累加器溢出脉冲06004000166+0=6044+0=401266+6=8+4144+4=8+012366+4=8+2144+0=403466+2=8+0144+4=8+014566+0=6044+0=405666+6=8+4144+4=8+016766+4=8+2144+0=407866+2=8+0144+4=8+010图2中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院数控技术及数控机床课程综合测试3学习层次：专升本时间：90分钟一．选择题1．为了综合性地判断数控机床在实际切削加工条件下所能达到的精度，应做的检测试验项目是（D）A.几何精度 B.插补精度C.定位精度 D.工作精度2．数控机床移动部件的位置偏差反映了移动部件在该点的（B）A.定位误差 B.系统性误差C.运动误差 D.随机性误差3．数控机床的伺服系统的开环增益为K，移动部件的运动速度为V，则跟随误差E可表示为（D）A.E=KV B.E=C.E=D.E=4．普通的旋转变压器测量精度（C）A.很高 B.较高C.较低 D.很低5．感应同步器信号处理采用鉴幅型时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（B）msinwt和um1sinwt和u2sinwt(u1u2)msinwt和um1sinwt和u2coswt(u1u2)6．PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指（C）A．晶闸管相控整流器速度控制单元B．直流伺服电机及其速度检测单元C．大功率晶体管斩波器速度控制单元D．感应电动机变频调速系统7．闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于（D）A．采用的伺服电动机不同B．采用的传感器不同C．伺服电动机安装位置不同D．传感器安装位置不同8．对于数控机床闭环控制系统的伺服驱动元件，为了维护方便起见，最好采用（B）A．直流伺服电动机 B．交流伺服电动机C．液压步进马达 D．功率步进电动机9．某加工程序中的一个程序段为（B）N003G90G19G94G02X30.0Y35.0该程序段的错误在于A．不应该用G90B．不应该用G19C．不应该用G94D．不应该用