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1、 机 床 数 控 系 统 试 题 6一、选 择（每 题 2 分，共 2 0分）1.下 列 不 属 于 旋 转 型 检 测 装 置 的 是（A）o（A）磁 栅（B）测 速 发 电 机（C）旋 转 变 压 器（D）光 电 编 码 器 2.FM S系 统 是 指（C）。（A）自 适 应 控 制（B）计 算 机 群 控（C）柔 性 制 造 系 统（D）计 算 机 数 控 系 统 3.各 类 数 控 铳 床 均 不 采 用（C）电 机 作 为 主 轴 驱 动 电 机。（A）直 流 伺 服（B）交 流 伺 服（C）步 进（D）交 流 4.数 控 机 床 用 的 滚 珠 丝 杠 的 公 称 直 径 是 指（
2、D）。（A）丝 杠 大 径（B）丝 杠 小 径（C）滚 珠 直 径（D）滚 珠 圆 心 处 所 在 的 直 径 5.数 控 机 床 面 板 上 JO G是 指（B）o（A）快 进（B）点 动（C）自 动（D）暂 停 6.数 控 系 统 的（D）端 口 与 外 部 计 算 机 连 接 可 以 发 送 或 接 受 程 序。（A）SR-323（B）RS-323（C）SR-232（D）RS-2327.闭 环 控 制 数 控 机 床（D）。（A）是 伺 服 电 动 机 与 传 动 丝 杠 之 间 采 用 齿 轮 减 速 连 接 的 数 控 机 床（B）采 用 直 流 伺 服 电 动 机 并 在 旋 转
3、轴 上 装 有 角 位 移 位 测 装 置（C）采 用 步 进 电 动 机 并 有 检 测 位 置 的 反 馈 装 置（D）采 用 交 流 或 直 流 电 动 机 并 有 检 测 机 床 末 端 执 行 部 件 位 移 的 反 馈 装 置 8.报 警 信 息 显 示 页 面 功 能 键 的 英 文 缩 写 是（A）0（A）ALARM（B）OFSET（C）RESET（D）GRAPH9.坐 标 显 示 页 面 功 能 键 的 英 文 缩 写 是（A）o（A）POS（B）PROGM（C）PARAM（D）PAGE10.从 理 论 上 讲，数 控 机 床 刀 具 的 运 动 轨 迹 是（A）o（A）直
4、线（B）圆 弧（C）折 线（D泄 线 二、填 空 题（每 空 2 分，共 2 0分）1、刀 具 半 径 补 偿 的 过 程：建 立 刀 具 补 偿、进 行 刀 具 补 偿、撤 销 刀 具 补 偿。2、目 前 常 采 用 的 主 轴 控 制 方 式 大 体 上 有 两 种：通 用 变 频 器 控 制 交 流 变 频 电 机、采 用 伺 服 驱 动 控 制 交 流 伺 服 电 动 机。3、数 控 装 置 可 通 过 三 种 方 式 控 制 主 轴 驱 动 转 速：模 拟 电 压 指 定,12位 二 进 制 指 定、2 位 BCD码 指 定。4、目 前 常 用 的 主 轴 自 动 换 档 的 方 法
5、 有 两 种，分 别 是 液 压 拨 叉 换 挡、电 磁 离 合 器 换 挡。三、判 断 题（每 题 2 分，共 20分）1、（X）数 控 机 床 中 MDI 是 机 床 诊 断 智 能 化 的 英 文 缩 写。2、（X）数 控 机 床 中 C C W 代 表 顺 时 针 方 向 旋 转，C W 代 表 逆 时 针 方 向 旋 转。3、（X）直 线 型 检 测 装 置 有 感 应 同 步 器、光 栅、旋 转 变 压 器。4、（义）常 用 的 间 接 测 量 元 件 有 光 电 编 码 器 和 感 应 同 步 器。5、（J）直 线 型 检 测 元 件 有 感 应 同 步 器、光 栅、磁 栅、激
6、光 干 涉 仪。四、简 答 题（每 题 8 分，共 40分）1、简 述 闭 环 位 置 控 制 的 概 念 与 实 现 方 法。2、交 流 伺 服 电 动 机 的 主 要 特 性 参 数 有 哪 些，并 简 要 说 明。3、有 一 和 伺 服 电 动 机 同 轴 安 装 的 光 电 编 码 器，指 标 为 1024脉 冲/r,该 伺 服 电 动 机 与 螺 距 为 6 m m 滚 珠 丝 杠 通 过 联 轴 器 相 连，在 伺 服 中 断 4ms内，光 电 编 码 器 输 出 脉 冲 信 号 经 4 倍 频 处 理 后，共 计 脉 冲 数 5K（1K=1024）,问：（1）倍 频 的 作 用。
7、（2）工 作 台 移 动 了 多 少 毫 米？伺 服 电 动 机 的 转 速 为 多 少 r/min?4、绝 对 式 测 量 和 增 量 式 测 量 在 检 测 机 床 参 考 点 时 有 何 差 异？5、何 谓 绝 对 式 测 量 和 增 量 式 测 量，间 接 测 量 和 直 接 测 量？答：1、半 闭 环 与 全 闭 环 位 置 控 制 的 基 本 原 理 相 同，控 制 是 由 数 控 系 统 中 的 计 算 机 完 成 的。安 装 在 工 作 台 上 的 位 置 传 感 器（半 闭 环 中 为 安 装 在 电 动 机 轴 上 的 角 度 传 感 器）将 机 械 位 移 转 换 为 数
8、 字 脉 冲，该 脉 冲 送 至 数 控 系 统 的 位 置 测 量 接 口，由 计 数 器 进 行 计 数。计 算 机 以 固 定 的 时 间 周 期 对 该 反 馈 值 进 行 采 样，采 样 值 与 插 补 程 序 输 出 的 结 果 进 行 比 较，得 到 位 置 误 差。该 误 差 经 软 件 增 益 放 大，输 出 给 数 模 转 换 器（D/A）,从 而 为 伺 服 装 置 提 供 控 制 电 压，驱 动 工 作 台 向 减 少 误 差 的 方 向 移 动。如 果 插 补 程 序 不 断 产 生 进 给 量，工 作 台 就 不 断 地 跟 随 该 进 给 量 运 动。只 有 在
9、位 置 误 差 为 零 时，工 作 台 才 停 止（停 在 要 求 的 位 置 上）。当 运 动 停 止 时，插 补 程 序 禁 止 执 行，每 次 中 断 时 插 补 程 序 输 出 的 值 为 零。但每 次 中 断 过 程 中，位 置 闭 环 控 制 照 常 执 行 一 遍，此 时 X=X F,因 此 所 输 出 的 模 拟 电 压 为 零。当 进 给 轴 需 运 动 时，插 补 程 序 输 出 的 结 果 为 AX,X+A X就 是 新 的 指 令 位 置。此 时 计 算 机 将 X+A X指 令 位 置 与 计 数 器 中 反 映 的 实 际 位 置 进 行 比 较。当 两 者 不 相
10、 等 时，其 差 值 E 经 K c增 益 放 大（由 软 件 完 成），由 数 模 转 换 器 输 出 一 定 的 模 拟 电 压，使 电 动 机 带 动 工 作 台 向 减 小 误 差 的 方 向 移 动（使 工 作 台 向 指 令 位 置 处 移 动），直 至 指 令 值 与 实 际 值 相 等 为 止。2、交 流 伺 服 电 动 机 的 主 要 特 性 参 数 有：1）额 定 功 率 电 动 机 长 时 间 连 续 运 行 所 能 输 出 的 最 大 功 率，数 值 上 约 为 额 定 转 矩 与 额 定 转 速 的 乘 积。2）额 定 转 矩 电 动 机 在 额 定 转 速 以 下
11、所 能 输 出 的 长 时 间 工 作 转 矩。3）额 定 转 速 由 额 定 功 率 和 额 定 转 矩 决 定，通 常 在 额 定 转 速 以 上 工 作 时，随 着 转 速 的 升 高，电 动 机 所 能 输 出 的 长 时 间 工 作 转 矩 要 下 降。4）瞬 时 最 大 转 矩 电 动 机 所 能 输 出 的 瞬 时 最 大 转 矩。5）最 高 转 速 电 动 机 的 最 高 工 作 转 速。6）电 动 机 转 子 惯 量。3、倍 频 的 作 用：进 一 步 提 高 检 测 装 置 的 分 辨 力。工 作 台 的 位 移=1/4096（r/p）*6（m m/r）*5*1024（p）
12、=7.5 m m o4、增 量 式 测 量 的 特 点 是 只 测 位 移 增 量，即 工 作 台 每 移 动 一 个 基 本 长 度 单 位，检 测 装 置 便 发 出 一 个 测 量 信 号，此 信 号 通 常 是 脉 冲 形 式，这 样，一 个 脉 冲 所 代 表 的 基 本 长 度 单 位 就 是 分 辨 力，而 通 过 对 脉 冲 计 数 便 可 得 到 位 移 量。在 采 用 相 对 位 置 编 码 器、感 应 同 步 器 或 光 栅 作 为 位 置 反 馈 器 件 的 数 控 机 床 中，数 控 系 统 一 般 将 各 进 给 轴 的 回 零 减 速 开 关（或 标 记）之 后
13、由 位 置 反 馈 器 件 产 生 的 第 一 个 零 点 标 记 信 号 作 为 基 准 点。这 类 机 床 在 每 次 断 电 或 紧 急 停 机 后 都 必 须 重 新 作 各 进 给 轴 的 回 零 操 作，否 则，实 际 位 置 可 能 发 生 偏 移，回 零 减 速 开 关 与 其 撞 块 的 相 对 位 置 调 整 不 妥，也 会 引 起 机 械 原 点 位 置 的 不 稳 定。5、绝 对 式 测 量 的 特 点 是，被 测 的 任 一 点 的 位 置 都 从 一 个 固 定 的 零 点 算 起，每 一 被 测 点 都 有 一 个 对 应 的 测 量 值，常 以 数 据 形 式
14、表 示。在 采 用 绝 对 位 置 编 码 器 作 为 位 置 反 馈 器 件 的 数 控 机 床 中，绝 对 位 置 编 码 器 能 够 自 动 记 忆 各 进 给 轴 全 行 程 内 的 每 一 点 位 置，不 需 回 零 开 关，每 次 断 电 或 紧 急 停 机 后，都 不 必 重 新 作 基 准 点 的 设 定 操 作。基 准 点 位 置 设 定 后 永 久 不 变，并 由 专 供 绝 对 位 置 编 码 器 使 用 的 存 储 器 记 忆，特 别 适 用 于 鼠 牙 盘 定 位 的 旋 转 工 作 台 零 点 位置 的 设 定，不 仅 稳 定 性 好，而 且 给 操 作 和 调 整
15、 带 来 极 大 方 便。五、计 算 题(每 题 10,共 10分)1、直 线 插 补 计 算：逆 时 针 加 工 第 I象 限 圆 弧 O A,起 点 坐 标 为 O(6,0),终 点 坐 标 为 A(0,6),试 进 行 插 补 运 算 并 画 出 运 动 轨 迹 图。解 答：按 两 方 向 坐 标 应 走 总 步 数 之 和 为 Z，则：工=(6-0)+(6-0)=12起 点 在 圆 弧 上(6,0),则 偏 差：F。=,尤 0=6,凡=0序 号 偏 差 判 别 坐 标 进 给 计 算 终 点 判 别 1F0=0-X F1=0 2x6+1 11,X=6 1=5,弘=0 2=12-1=11
16、2 F,=-11 0+Y F2=-11+2x0+1=-10,x2=5,y2=0+1=12=11 一 1=103 F2=-100+Y F3=-10+2x 1+1=7,x3=5,y3=2+1=2 X=10-l=94 6=-7 0+Y F4=-7+2 x 2+1=2,x4=5,y4=2+1=3 Z=9-l=85 F4=-2 0+Y F5=-2+2 x 3+1=5,x5=5,y5=3+1=4 2=8-1=76 工=5 0-X F6=5-2 x 5+1=-4,x6=5-1=4,y6=4 Z=7-1=67/6=4 0-X 居=5-2 x 4+1=-2,=4-1=3,y6=5 Z=5-1=49 F8=-2
17、0-X F()=9 2 x 3+1=4,x8=31=2,y6=6 Z=3-1=21 1%=4 0-X Fn=4 2 x 2+l=L x8=211,y6=6 X=2 1=112&=1 0-X F|2=1 2 x 1+1=0,x8=110,九=6 Z=1-1=o 机 床 数 控 系 统 试 题 7一、选 择（每 题 2 分，共 2 0分）1.CIMS 是 指（B）0A 自 动 化 工 厂 B 计 算 机 集 成 制 造 系 统 C 柔 性 制 造 系 统 D 数 控 加 工 中 心 2.数 控 机 床 的“回 零”操 作 是 指 回 到（C）oA 对 刀 点 B 换 刀 点 C 机 床 的 参 考
18、 点 D 编 程 原 点 3.编 写 程 序 的 最 小 数 值 是 由（C）决 定。A 加 工 精 度 B 滚 珠 丝 杠 精 度 C 脉 冲 当 量 D 位 置 精 度 4 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 5 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 6 数 控 机 床 进 给 系 统 减 少 摩 擦 阻 力 和 动 静 摩 擦 之 差，是 为 了 提 高 数 控 机 床 进 给 系 统 的（C）。A.传 动 精 度 B
19、.运 动 精 度 和 刚 度 C.快 速 响 应 性 能 和 运 动 精 度 D.传 动 精 度 和 刚 度 7 为 了 保 证 数 控 机 床 能 满 足 不 同 的 工 艺 要 求，并 能 够 获 得 最 佳 切 削 速 度，主 传 动 系 统 的 要 求 是（CA.无 级 调 速 B.变 速 范 围 宽 C.分 段 无 级 变 速 D.变 速 范 围 宽 且 能 无 级 变 速 8 数 控 系 统 所 规 定 的 最 小 设 定 单 位 就 是（C）oA.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 9 步
20、 进 电 机 的 转 速 是 否 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 1 0开 环 控 制 系 统 用 于（A）数 控 机 床 上。A.经 济 型 B.中、高 档 C.精 密 二、填 空 题（每 空 2 分，共 2 0分）1、数 控 机 床 的 控 制 可 分 为 二 大 部 分：一 部 分 是 坐 标 轴 运 动 的 位 置 控 制:另 一 部分 是 数 捽 机 床 加 工 过 程 的 顺 序 捽 制。2、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
21、位 移 进 行 反 馈 的 伺 服 系 统，称 为 半 闭 环 伺 服 系 统。3、数 控 机 床 主 轴 的 变 速 形 式 有 有 级 变 速、分 段 无 级 调 速、调 速 电 动 机 直 接 驱 动 三 种。4、主 轴 电 气 准 停 的 方 法 通 常 有：磁 传 感 器 准 停、编 码 器 型 主 轴 准 停 和 数 控 系 统 准 停 三 种。5、滚 珠 丝 杠 预 紧 的 目 的 是 减 小 或 消 除 反 向 间 隙。6、数 控 机 床 PLC的 形 式 有 两 种：内 装 型 PLC和 独 立 型 PLC。三、判 断 题（每 题 2 分，共 2 0分）1、（J）数 控 机
22、床 的 速 度 和 精 度 等 技 术 指 标 主 要 由 伺 服 系 统 的 性 能 决 定。2、（V）闭 环 控 制 系 统 比 开 环 控 制 系 统 定 位 精 度 高，但 调 试 困 难。3、（X）N C和 C N C的 区 别 在 于 CNC采 用 计 算 机 完 全 代 替 了 硬 件 电 子 电 路。4、（V）脉 冲 当 量 标 志 着，数 控 机 床 位 移 精 度 的 分 辨 率。5、（V）在 先 进 的 数 控 系 统 中，显 示 介 面 可 以 用 WINDOWS。四、简 答 题（每 题 8 分，共 4 0分）1.位 置 检 测 装 置 有 哪 些 种 类？它 们 可
23、分 别 安 装 在 机 床 的 哪 些 部 位？2.试 述 步 进 电 动 机 步 距 角、步 距 误 差、静 态 矩 角 特 性、启 动 频 率、连 续 运 转 频 率 的 概 念。3.数 控 机 床 对 进 给 伺 服 的 性 能 有 何 要 求？4.数 控 机 床 对 主 轴 驱 动 的 要 求 是 什 么？5.二 档 主 轴 分 段 无 级 变 速 是 如 何 实 现 的 答：1、1）旋 转 编 码 器 是 一 种 旋 转 式 测 量 装 置，通 常 安 装 在 被 测 轴 上，随 被 测 轴 一 起 转 动，可 将 被 测 轴 的 角 位 移 转 换 成 增 量 脉 冲 形 式 或
24、绝 对 式 的 代 码 形 式。2）光 栅 尺 或 称 光 栅，是 一 种 高 精 度 的 直 线 位 移 传 感 器，在 数 控 机 床 上 用 于 测 量 工 作 台 的 位 移，属 直 接 测 量，并 组 成 位 置 闭 环 伺 服 系 统。3）旋 转 变 压 器 旋 转 变 压 器 属 于 电 磁 式 测 量 传 感 器，可 用 于 角 位 移 测 量。旋 转 变 压 器 在 数 控 机 床 上 的 应 用 几 乎 已 经 可 以 被 新 型 旋 转 编 码 器 所 替 代 4）感 应 同 步 器 是 一 种 电 磁 式 的 检 测 传 感 器，主 要 部 件 包 括 定 尺 和 滑
25、尺，感 应 同 步 器 在 数 控 机 床 上 的 应 用 也 已 经 被 新 型 光 栅 尺 和 圆 光 栅 所 替 代。5）磁 栅 位 置 检 测 装 置 是 由 磁 性 标 尺、磁 头 和 检 测 电 路 组 成，按 其 结 构 可 分 为 直线 磁 栅 和 圆 型 磁 栅，分 别 用 于 直 线 位 移 和 角 度 位 移 的 测 量。磁 栅 安 装 调 整 方 便，对 使 用 环 境 的 条 件 要 求 较 低，对 周 围 电 磁 场 的 抗 干 扰 能 力 较 强，在 油 污、粉 尘 较 多 的 场 合 下 使 用 有 较 好 的 稳 定 性，但 目 前 在 数 控 机 床 上 也
26、 很 少 使 用。2、步 距 误 差 一 转 内 各 实 际 步 距 角 与 理 论 值 之 间 误 差。误 差 的 最 大 值，称 为 步 距 误 差。步 进 电 动 机 的 步 距 误 差 通 常 在 10以 内。最 大 静 态 转 矩 当 步 进 电 动 机 不 改 变 通 电 状 态 时，转 子 处 在 不 动 状 态。如 果 在 电 动 机 轴 上 外 加 一 个 负 载 转 矩，使 转 子 按 一 定 方 向 转 过 一 个 角 度，此 时 转 子 所 受 的 电 磁 转 矩 T称 为 静 态 转 矩，角 度 0称 为 失 调 角。描 述 静 态 时 T 与。的 关 系 称 矩 角
27、 特 性，如 图 3-3a所 示。该 特 性 上 的 电 磁 转 矩 最 大 值 称 为 最 大 静 转 矩。在 静 态 稳 定 区 内，当 外 加 转 矩 除 去 时，转 子 在 电 磁 转 矩 作 用 下，仍 能 回 到 稳 定 平 衡 点 位 置。(3)启 动 频 率 空 载 时，步 进 电 动 机 由 静 止 状 态 突 然 启 动，并 进 入 不 丢 步 的 正 常 运 行 的 最 高 频 率，称 为 启 动 频 率 或 突 跳 频 率。加 给 步 进 电 动 机 的 指 令 脉 冲 频 率 如 大 于 启 动 频 率，就 不 能 正 常 工 作。步 进 电 动 机 在 负 载(尤
28、其 是 惯 性 负 载)下 的 启 动 频 率 比 空 载 要 低，而 且，随 着 负 载 加 大(在 允 许 范 围 内)，启 动 频 率 会 进 一 步 降 低。(4)连 续 运 行 频 率 步 进 电 动 机 启 动 以 后，其 运 行 速 度 能 跟 踪 指 令 脉 冲 频 率 连 续 上 升 而 不 丢 步 的 最 高 工 作 频 率，称 为 连 续 运 行 频 率，其 值 远 大 于 起 动 频 率。它 也 随 电 动 机 所 带 负 载 的 性 质 和 大 小 而 异，与 驱 动 电 源 也 有 很 大 关 系。(5)矩 频 特 性 与 动 态 转 矩 矩 频 特 性 T=F(f
29、)是 描 述 步 进 电 动 机 连 续 稳 定 运 行 时 输 出 转 矩 与 连 续 运 行 频 率 之 间 的 关 系 的，如 图 3-3b所 示。该 特 性 上 每 一 个 频 率 对 应 的 转 矩 称 为 动 态 转 矩。使 用 时 要 考 虑 动 态 转 矩 随 连 续 运 行 频 率 的 上 升 而 下 降 的 特 点。(6)加 减 速 特 性 步 进 电 动 机 的 加 减 速 特 性 是 描 述 步 进 电 动 机 由 静 止 到 工 作 频 率 或 由 工 作 频 率 到 静 止 的 加、减 速 过 程 中，定 子 绕 组 通 电 状 态 的 频 率 变 化 与 时 间
30、的 关 系。步 进 电 动 机 的 升 速 和 降 速 特 性 用 加 速 时 间 常 数 Ta和 减 速 时 间 常 数 Td来 描 述 3、(1)精 度 高。伺 服 系 统 要 具 有 较 好 的 静 态 特 性 和 较 高 的 伺 服 刚 度，从 而 达 到 较 高 的 定 位 精 度，以 保 证 机 床 具 有 较 小 的 定 位 误 差 与 重 复 定 位 误 差，同 时 伺 服系 统 还 要 具 有 较 好 的 动 态 性 能，以 保 证 机 床 具 有 较 高 的 轮 廓 跟 随 精 度。（2）快 速 响 应，无 超 调。为 了 提 高 生 产 率 和 保 证 加 工 质 量，在
31、 启、制 动 时，要 求 加、减 加 速 度 足 够 大，以 缩 短 伺 服 系 统 的 过 渡 过 程 时 间，减 小 轮 廓 过 渡 误 差。（3）调 速 范 围 宽。在 数 控 机 床 中，由 于 所 用 刀 具、被 加 工 材 料、主 轴 转 速 以 及 进 给 速 度 等 加 工：工 艺 要 求 各 有 不 同，为 保 证 在 任 何 情 况 下 都 能 得 到 最 佳 切 削 条 件，要 求 进 给 驱 动 系 统 必 须 具 有 足 够 宽 的 无 级 调 速 范 围.4、（1）数 控 机 床 主 传 动 要 有 较 宽 的 调 速 范 围，以 保 证 加 工 时 选 用 合 理
32、 的 切 削 用 量，从 而 获 得 最 佳 的 生 产 率、加 工 精 度 和 表 面 质 量。特 别 对 多 道 工 序 自 动 换 刀 的 数 控 机 床（数 控 加 工 中 心），为 适 应 各 种 刀 具、工 序 和 各 种 材 料 的 要 求，对 主 轴 的 调 速 范 围 要 求 更 高。（2）要 求 主 轴 在 整 个 范 围 内 均 能 提 供 切 削 所 需 功 率，并 尽 可 能 在 全 速 度 范 围 内 提 供 主 轴 电 动 机 的 最 大 功 率，即 恒 功 率 范 围 要 宽。由 于 主 轴 电 动 机 与 驱 动 的 限 制，其 在 低 速 段 均 为 恒 转
33、 矩 输 出，为 满 足 数 控 机 床 低 速 强 力 切 削 的 需 要 常 采 用 分 段 无 级 变 速 的 方 法，即 在 低 速 段 采 用 机 械 减 速 装 置，以 提 高 输 出 转 矩。（3）要 求 主 轴 在 正、反 向 转 动 时 均 可 进 行 自 动 加 减 速 控 制，即 要 求 具 有 四 象 限 驱 动 能 力，并 且 加、减 速 时 间 要 短。（4）为 满 足 加 工 中 心 自 动 换 刀（ATC）以 及 某 些 加 工 工 艺 的 需 要，要 求 主 轴 具 有 高 精 度 的 准 停 控 制。（5）在 车 削 中 心 上，还 要 求 主 轴 具 有
34、旋 转 进 给 轴（C 轴）的 控 制 功 能。5、数 控 系 统 具 有 使 用 M4LM42代 码 进 行 齿 轮 自 动 变 速 的 功 能。首 先 需 要 在 数 控 系 统 参 数 区 设 置 M41-M42二 档 对 应 的 最 高 主 轴 转 速，这 样 数 控 系 统 会 根 据 当 前 S指 令 值，判 断 应 处 的 档，并 自 动 输 出 相 应 的 M41M42指 令 给 可 编 程 控 制 器（PLC）控 制 更 换 相 应 的 齿 轮 档，数 控 装 置 输 出 相 应 的 模 拟 电 压。M41对 应 的 主 轴 最 高 转 速 为 1000r/min,M42对
35、应 的 主 轴 转 速 为 3500r/min,主 轴 电 动 机 最 高 转 速 为 3500r/min0当 S 指 令 在 01000r/min范 围 时，M41对 应 的 齿 轮 应 啮 合，S 指 令 在 10013500r/min范 围 时，M42对 应 的 齿 轮 应 啮 合。不 同 机 床 主 轴 变 速 所 用 的 方 式 不 同，控 制 的 具 体 实 现 可 由 可 编 程 控 制 器 来 完 成。目 前 常 采 用 液 压 拨 叉 或 电 磁 离 合 器 来 带 动 不 同 齿 轮 的 啮 合。显 然，该 例 中 M42对 应 的 齿 轮 传 动 比 为 1：1,而 M4
36、1对 应 的 传 动 比 为 1：3.5,此 时 主 轴 输 出 的 最 大 转 矩 为 主 轴 电 动 机 最 大 输 出 力 矩 的 3.5 倍。五、计 算 题(每 题 1 0,共 10分)1、一 采 用 三 相 六 拍 驱 动 方 式 的 步 进 电 机，其 转 子 有 8 0 个 齿，经 丝 杠 螺 母 副 驱 动 工 作 台 作 直 线 运 动，丝 杠 的 导 程 为 5 m m,工 作 台 移 动 的 最 大 速 度 为 30mm/s,求：步 进 电 机 的 步 距 角；(2)工 作 台 的 脉 冲 当 量；(3)步 进 电 机 的 最 高 工 作 频 率 解 答:(1)(3=36
37、0mZrc3603x80 x2=0.75；(2)3=4 二 360/(3)于 二 工 二 606=0.7 5 x 5=0 004(mm/脉 冲)360 x1=3 0 x 6 0=288。(加)60 x0.0104 机 床 数 控 系 统 试 题 8一、选 择（每 题 2 分，共 20分）1 数 控 机 床 中，不 属 于 PLC控 制 的 信 号 有（B）0A.急 停 控 制 B.轨 迹 插 补 C.主 轴 控 制 D.导 轨 润 滑 2 数 控 机 床 自 动 选 择 刀 具 中 任 意 选 择 的 方 法 是 采 用（C）来 选 刀 换 刀。A.刀 具 编 码 B.刀 座 编 码 C.计
38、算 机 跟 踪 记 忆 3 数 控 机 床 加 工 依 赖 于 各 种（D）0A.位 置 数 据 B.模 拟 量 信 息 C.准 备 功 能 D.数 字 化 信 息 4 数 控 机 床 的 核 心 是（BA.伺 服 系 统 B.数 控 系 统 C.反 馈 系 统 D.传 动 系 统 5 SINUMERIK 802S/C两 个 系 统 的 不 同 在 于（D）。A.显 示 器 B.操 作 面 板 C.数 控 功 能 D.驱 动 系 统 6 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 7 圆 弧 插 补 方 向（顺 时 针
39、 和 逆 时 针）的 规 定 与（C）有 关。A.X 轴 B.Z 轴 C.不 在 圆 弧 平 面 内 的 坐 标 轴 8 SINUMERIK 802D数 控 系 统 硬 件 构 成 不 包 含（D）。A.面 板 控 制 装 置（PCU）B.键 盘（KB）C.机 床 控 制 面 板（MCP）D.步 进 电 机 9 下 列（A）数 控 装 置 提 供 了 串 行 接 口、脉 冲 接 口、模 拟 接 口 三 类 轴 控 制 接 口。A.HNC-21OF B.HNC-21OA C.HNC-21DC D.HNC-21OD10通 常 数 控 系 统 除 了 直 线 插 补 外，还 有（B）。A.正 弦 插
40、 补 B 圆 弧 插 补 C 抛 物 线 插 补 二、填 空 题（每 空 2 分，共 20分）1、改 变 步 进 电 机 脉 冲 频 率 就 能 改 变 步 进 电 机 的 转 速。2、按 进 给 机 构 伺 服 系 统 的 控 制 方 式 分 类，加 工 精 度 最 低 的 是 开 环 伺 服 系 统。3、进 给 系 统 中 的 速 度 反 馈 的 主 要 作 用 是 使 移 动 执 行 件 进 行 匀 速 移 动。4、FANUC Oi系 列 控 制 单 元 主 要 包 括 主 板 与 I/O板 两 部 分。5、数 控 机 床 按 控 制 运 动 轨 迹 可 分 为 点 位 控 制、宜 线
41、控 制 和 轮 廓 控 制 等 儿 种。按 控 制 方 式 又 可 分 为、闭 环 和 半 闭 环 控 制 等。三、判 断 题（每 题 2 分，共 20分）1、（X）采 用 滚 珠 丝 杠 作 为 X 轴 和 Z 轴 传 动 的 数 控 车 床 机 械 间 隙 一 般 可 忽 略 不 计。2、（X）一 般 闭 环 伺 服 系 统 的 结 构 是 一 个 三 环 结 构 系 统，外 环 是 位 置 环，中 环 是 电 流 环，内 环 为 速 度 环。3、（J）伺 服 系 统 的 执 行 机 构 常 采 用 直 流 或 交 流 伺 服 电 动 机。4、（X）光 栅 通 常 由 一 长 一 短 两
42、块 光 栅 尺 配 套 使 用，其 中 长 的 一 块 称 为 指 示 光 栅，要 求 与 行 程 等 长，短 的 一 块 称 为 标 尺 光 栅。5、（J）主 轴 准 停 功 能 乂 称 为 主 轴 定 位 功 能，即 当 主 轴 停 止 时，控 制 其 停 于 固 定 位 置。四、简 答 题（每 题 8 分，共 40分）1、试 述 三 位 液 压 拨 叉 的 工 作 原 理 2、主 轴 电 准 停 较 机 械 准 停 有 何 优 点 3、数 控 机 床 中 PLC控 制 的 对 象 有 哪 些？4、在 PLC开 关 量 输 入 输 出 的 控 制 中，应 注 意 哪 些 问 题？5、数 控
43、 系 统 中 软 件 所 承 担 的 任 务 有 哪 些？答：1、液 压 拨 叉 是 一 种 用 一 只 或 几 只 液 压 缸 带 动 齿 轮 移 动 的 变 速 机 构。右 图 为 三 位 液 压 拨 叉 的 原 理 图，其 具 有 液 压 缸 1与 5、活 塞 2、拨 叉 3 和 套 筒 4,通 过 电 磁 阀 改 变 不 同 的 通 油 方 式 可 获 得 三 个 位 置。1）当 液 压 缸 1通 入 液 压 油 而 液 压 缸 5 卸 压 时，活 塞 杆 2 便 带 动 拨 叉 3 向 左 移 至 极 限 位 置。2）当 液 压 缸 5 通 入 液 压 油 而 液 压 缸 1卸 压
44、时，活 塞 杆 2 和 套 筒 4 一 起 移 至 右 极 限 位 置。3）当 左 右 缸 同 时 通 入 压 力 油 时，由 于 活 塞 杆 2 两 端 直 径 不 同 使 其 向 左 移 动，而 由 于 套 筒 4 和 活 塞 杆 2截 面 直 径 不 同，而 使 套 筒 4 向 右 的 推 力 大 于 活 塞 杆 2向 左 的 推 力，因 此 套 筒 4压 向 液 压 缸 的 右 端，而 活 塞 杆 2 紧 靠 套 筒 4 的 右 面，拨 叉 处 于 中 间 位 置。2、采 用 电 气 准 停 控 制 有 如 下 优 点：（1）简 化 机 械 结 构 与 机 械 准 停 相 比，电 气
45、准 停 只 需 在 这 种 旋 转 部 件 和 固 定 部 件 上 安 装 传 感 器 即 可。（2）缩 短 准 停 时 间 准 停 时 间 包 括 在 换 刀 时 间 内，而 换 刀 时 间 是 加 工 中 心 的 一 项 重 要 指 标。采 用 电 气 准 停，即 使 主 轴 在 高 速 转 动 时，也 能 快 速 定 位 于 准 停 位 置。（3）可 靠 性 增 加 由 于 无 需 复 杂 的 机 械、开 关、液 压 缸 等 装 置，也 没 有 机 械 准 停 所 形 成 的 机 械 冲 击，因 而 准 停 控 制 的 寿 命 与 可 靠 性 大 大 增 加。（4）性 能 价 格 比 提
46、 高 由 于 简 化 了 机 械 结 构 和 强 电 控 制 逻 辑，这 部 分 的 成 本 大 大 降 低。但 电 气 准 停 常 作 为 选 择 功 能，订 购 电 气 准 停 附 件 需 另 加 费 用。但 总 体 来 看，性 价 比 大 大 提 高。3、数 控 机 床 的 控 制 可 分 为 二 大 部 分：一 部 分 是 坐 标 轴 运 动 的 位 置 控 制；另 一 部 分 是 数 控 机 床 加 工 过 程 的 顺 序 控 制。在 讨 论 PLC、CNC和 机 床 各 机 械 部 件、机 床 辅 助 装 置、强 电 线 路 之 间 的 关 系 时，常 把 数 控 机 床 分 为“
47、NC侧”和“MT侧”（即 机 床 侧）两 大 部 分。“NC侧”包 括 CNC系 统 的 硬 件 和 软 件、以 及 与 CNC系 统 连 接 的 外 部 设 备。“MT侧”包 括 机 床 机 械 部 分 及 其 液 压、气 压、冷 却、润 滑、排 屑 等 辅 助 装 置，机 床 操 作 面 板，继 电 器 线 路，机 床 强 电 线 路 等。PLC处 于 CNC和 MT之 间，对 NC侧 和 MT侧 的 输 入、输 出 信 号 进 行 处 理。M T 侧 顺 序 控 制 的 最 终 对 象 随 数 控 机 床 的 类 型、结 构、辅 助 装 置 等 的 不 同 而 有 很 大 差 别。机 床
48、 机 构 越 复 杂，辅 助 装 置 越 多，最 终 受 控 对 象 也 越 多。-一 般 来 说，最 终 受 控 对 象 的 数 量 和 顺 序 控 制 程 序 的 复 杂 程 度 从 低 到 高 依 次 为 CNC车 床、CNC铳 床、加 工 中 心、FMC、FMSo4、1）开 关 量 输 入 电 路 中 常 使 用 触 点 型 行 程 开 关，无 触 点 型 感 应 开 关 或 霍 耳 开 关 等，加 之 数 控 装 置 的 输 入 电 路 有 各 种 形 式，所 以 要 注 意 开 关 量 信 号 检 测 元 件 与 CNC接 口 电 路 的 配 接。2）在 开 关 量 输 出 电 路
49、 中，当 被 控 对 象 是 电 磁 阀、电 磁 离 合 器 等 交 流 负 载，或 虽 是 直 流 负 载，但 工 作 电 压 或 电 流 超 过 输 出 信 号 的 最 大 允 许 值，应 首 先 驱 动 24V中 间 继 电 器，然 后 用 其 触 点 控 制 强 电 线 路 中 的 功 率 接 触 器 或 直 接 驱 动 负 载。同 时 应 注 意，中 间 继 电 器 线 圈 一 定 要 并 联 保 护 二 极 管，并 注 意 二 极 管 的 方 向，以 便 当 线 圈 切 断 时，为 电 流 提 供 释 放 叵 I 路，否 则 极 易 损 坏 驱 动 电 路。3）为 提 高 整 个
50、系 统 的 抗 干 扰 能 力，弱 电 信 号 与 强 电 驱 动 信 号 在 走 线 槽 中 要 尽 量 分 别 走 线。并 且 无 触 点 型 在 交 流 接 触 器 线 圈 两 端 要 就 近 并 联 RC灭 弧 器。交 流 电 动 机 每 相 之 间 也 要 用 一 个 灭 弧 器，每 个 交 流 电 动 机 用 三 个。5、CNC装 置 是 一 个 机 床 计 算 机 控 制 系 统，其 数 控 系 统 软 件 必 须 完 成 管 理 和 控 制两 种 不 同 性 质 的 任 务。数 控 系 统 的 基 本 任 务(核 心 任 务)是 进 行 机 床 的 自 动 加 工 控 制，因