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1、 数控原理与系统习题集习题一1. 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。2. 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。3. 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点的密化（或数据密化）的过程。4数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种类型。5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。习题二1. 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
2、刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。2. CNC系统中，实时性要求最高的任务是插补和位置控制。3. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文字地址送到相应的缓冲寄存器。假设当前需要译码的程序段如下：N1 G01 X132 Y200 Z300如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是01，此时应该把该数据送入代码 G 的缓冲寄存器中。4. 旋转变压器是一种常用的转角（或角位移检测元件，从其结构来看，它由定子和转子两个部分组成。 5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。 6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
3、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。习题三1. 经济型数控系统一般采用（A ）CPU，而且一般是单微处理器系统。A、8或16位 B、32位 C、64位 D、以上都不正确2. 下面哪种设备不是CNC系统的输入设备？（C ）A、MDI键盘 B、纸带阅读机 C、CRT显示器 D、磁带机3在单CPU的CNC系统中，主要采用（B ）的原则来解决多任务的同时运行。A、CPU同时共享 B、CPU分时共享 C、共享存储器 D、中断4下面哪种方法不属于并行处理技术？（D ）A、资源重复 B、时间重叠 C、资源共享 D、中断执行5. 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
4、加工精度更高？ （A ）A、1um/脉冲 B、5um/脉冲 C、10um/脉冲 D、0.01mm/脉冲习题四1. 单微处理机CNC装置中，微处理机通过（A ）与存储器、输入输出控制等各种接口相连。A、总线 B、输入/输出接口电路 C、主板 D、专用逻辑电路2. 下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？（C ） A、感应同步器 B、旋转变压器 C、光栅 D、电磁式编码盘3如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节距应该为多少才能保证检测精度？（B ） A、2mm B、4mm C、6mm D、8mm4. 下面哪个内容不是故障诊断专家系统要完成的工作？（D ） A、故障监测 B、故
5、障分析 C、决策处理 D、故障预防5下列正确表示坐标系的是（A ） A、ZYX B、YZX C、XYZ D、ZXY习题五1. 和普通机床相比，用数控机床进行零件加工有什么好处？答：采用数控机床进行零件加工具有以下优点（答案仅供参考，只要言之有理即可）：1） 提高加工精度高，尤其是提高了同批零件加工的一致性2） 有利于生产效率的提高3） 可加工形状复杂的零件4） 减轻了工人的劳动强度，改善了劳动条件5） 有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展（或者：提高了机械加工和生产管理的自动化程度）2CNC的插补可以由软件或硬件完成，根据这一原则CNC系统的软硬件组合有哪几种类型？答：根据CNC系统的插补
6、功能由软件还是软件来实现，CNC系统的软硬件组合有以下三种类型： 不用软件插补器，完全由硬件完成的CNC系统； 由软件进行粗插补，硬件进行精插补的CNC系统； 完全由软件实施插补的CNC系统。 3对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有哪些？答：一般来说，对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有以下几点： 进给速度范围要大，能满足低速切削和高速切削的需要； 位移精度要高； 跟随误差要小，即响应速度要快； 工作稳定性要好，具有抗干扰能力，运行平稳，加工精度较高。习题六1. 一台三相六拍运行的步进电机，转子齿数Z48，测得脉冲频率为600Hz，求： 通电顺序； 步距角和转速。（10分）解：三相六拍运行
7、的步进电机采用单双相轮流通电控制方式，即m=3,。转子齿数，频率600HZ。分 电机正转时的通电顺序：AABBBCCCAA电机反转时的通电顺序：AACCCBBBAA 根据步距角计算公式： 根据转速计算公式： （转/分）2、 一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：(1)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）；（2）（mm/脉冲）（3） （Hz）2. 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（，），其值为5，6，试写出其直
8、线插补运算过程，并绘出其轨迹。解：由于待插补直线的起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（5，6），采用总步数终点判别方法，总步数。从坐标原点开始插补，故此时偏差，加工过程的运算节拍如下表所示：序号工作节拍第1拍：偏差判别第2拍：坐标进给第3拍：新偏差计算第4拍：终点判别1+X2+Y3+Y4+X5+Y6+X7+Y8+X9+Y10+X11+Y插补轨迹如下图所示：（绘制且标注正确）四、分析题 1增量式光电编码器原理示意如图所示，试分析其进行角度测量的原理。并回答为什么要用两个光电管进行光信号检测？答：当光电盘随被测工作轴一起转动时，每转过一个缝隙，光电管就会感受到一次光线的明暗变化，使光电管的电阻值
9、改变，这样就把光线的明暗变化转变成电信号的强弱变化，而这个电信号的强弱变化近似于正弦波的信号，经过整形和放大等处理，变换成脉冲信号。通过计数器计量脉冲的数目，即可测定旋转运动的角位移。 用两个光电管进行光信号检测，是为了使光敏元件产生两组电信号，该信号彼此相差90相位，用于辨向。习题七1. 简述用数控机床进行零件加工的一般过程。答：1）用数控机床加工工件时，首先由编程人员按照零件的几何形状和加工工艺要求将加工过程编成NC程序；2）数控系统读入NC程序后，将其翻译成机器能够理解的控制指令；3）再由伺服系统将其变换和放大后驱动机床上的主轴电机和进给伺服电机转动，并带动机床的工作台移动，从而完成零件
10、的加工。（或配以框图并加以适当说明也可）：数控装置伺服系统加工程序 零件图 数控系统 机床2简述开环步进式伺服驱动系统的工作原理。答：驱动控制线路接收来自机床数控系统发出的进给脉冲信号（指令信号）并把此信号转换为控制步进电机各项绕组依此通电、断电的信号，使步进电机运转步进电机的转子与机床丝杠连在一起，转子带动丝杠转动，丝杠再带动工作台移动。3、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为001mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( ) A01mm B1mm C10mm D100mm习题八1、简述光栅尺的工作原理光栅尺由光源、长光栅（标尺光栅）、短光栅（指示光栅）和光电
11、元件等组成，长光栅装在机床移动部件上，短光栅装在机床固定部件上，标尺光栅和指示光栅均由窄矩形不透明的线纹和与其等宽的透明间隔组成。当标尺光栅相对线纹垂直移动时，光源通过标尺光栅和指示光栅再由物镜聚焦射到光电元件上。若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最小。若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最大。因此，标尺光栅移动过程中，光电元件接收到的光通量忽大忽小，产生了近似正弦波的电流。再用电子线路转变为数字以显示位移量。为了辨别运动方向，指示光栅的线纹错开1/4栅距，并通过鉴向线路进行判别。2、位置检测装置有哪些种类？它们可分别安装在机床的哪些部
12、位？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
13、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很少使用。3、（ ）光栅通常由一长一短两块光栅尺配套使用，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。习题九1、 数控系统由哪几个基本组成部分？各部分的基本功能是什么？答：数控系统一般由输入输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。数控装置是数控系统的核心。它的
14、主要功能是：正确识别和解释数控加工程序，对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。驱动控制装置位于数控装置和机床之间，包括进给轴伺服驱动装置和主轴驱动装置，进给轴伺服驱动装置由位置控制单元、速度控制单元、电动机和测量反馈单元等部分组成，它按照数控装置发出的位置控制命令和速度控制命令正确驱动机床受控部件(如：机床移动部件和主轴头等)机床电器逻辑控制装置也位于数控装置和机床之间，接受数控装置发出的开关命令，主要完成机床主轴选速、起停和方向控制功能，换刀功能，工件装夹功能，冷却、液压、气动、润滑系统控制功能及其它机床辅助功能。其形式可以是继电器控制线路或可编程序控制器（PLC）。2、步进电动机的基本结构和工作原理 步进电动机是一种将电脉冲信号转换为机械
