數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用

課程代碼：02195 

一．課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)

   數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用是機(jī)電工程及自動化專業(yè)的主要專業(yè)課程之一，它主要研究應(yīng)用數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)自動化加工的原理、方法。它是一門涉及機(jī)械設(shè)計理論、機(jī)械制造工藝?yán)碚摗⒖刂普?、信息論、傳感理論、信號處理理論、電子設(shè)計理論、計算機(jī)應(yīng)用理論的綜合課程。開設(shè)本課程的目的和任務(wù)在于通過向?qū)W生介紹數(shù)控技術(shù)的基本摡念、基本原理和設(shè)計計算方法以及數(shù)控機(jī)床的常見結(jié)構(gòu)，使學(xué)生掌握數(shù)控技術(shù)的基本原理、方法與應(yīng)用。

第一章 緒論

考核要求

（一） 1、 識記：數(shù)控技術(shù)產(chǎn)生的必然性；數(shù)控設(shè)備的優(yōu)越性。

2、 領(lǐng)會：計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點。

（二） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床各組成部分的名稱。

2、 領(lǐng)會：數(shù)控機(jī)床各組成部分的功用。

（三） 1、 識記：數(shù)控系統(tǒng)的組成；數(shù)控系統(tǒng)的類型；開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的框圖；適應(yīng)控制機(jī)床的框圖。

2、 領(lǐng)會：開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理以及兩者的區(qū)別和應(yīng)用場合。點位控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)的區(qū)別；連續(xù)控制系統(tǒng)的工作原理；經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的特點及其應(yīng)用場合；適應(yīng)控制系統(tǒng)的優(yōu)點及其工作過程；直接控制系統(tǒng)的優(yōu)點和應(yīng)用場合。

（四） 1、 識記：數(shù)控技術(shù)在電加工機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、三坐標(biāo)測量機(jī)中如何應(yīng)用，比較它們與金屬切削機(jī)床中應(yīng)用的異同之處；柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的概念以及它們與數(shù)控技術(shù)的關(guān)系。

2、 領(lǐng)會：數(shù)控機(jī)床的高速高精度化對數(shù)控系統(tǒng)提出的要求；開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點及其出現(xiàn)的重要性；數(shù)控系統(tǒng)智能化的優(yōu)點。Internet的出現(xiàn)對數(shù)控系統(tǒng)的影響。

（一）數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生及其應(yīng)用領(lǐng)域

開環(huán)控制系統(tǒng)用于經(jīng)濟(jì)型 數(shù)控機(jī)床上。

數(shù)控機(jī)床加工依賴于各種 數(shù)字化信息 。

繞X軸旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)運動坐標(biāo)軸是 A軸 。

（二）數(shù)控機(jī)床的分類、組成、及各部分的作用

數(shù)控機(jī)床按工藝用途分類，可分為數(shù)控切削機(jī)床、數(shù)控電加工機(jī)床、數(shù)控測量機(jī)等。

四坐標(biāo)數(shù)控銑床是在三坐標(biāo)數(shù)控銑床上增加一個數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。

（三）數(shù)字控制系統(tǒng)的分類、組成其工作原理

對步進(jìn)電機(jī)施加一個電脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就回轉(zhuǎn)一個固定的角度，這個角度叫做 步距角 ，電機(jī)的總角位移和輸入脈沖的 數(shù)量 成正比，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速則正比于輸入脈沖的 頻率 。

數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的最小設(shè)定單位就是脈沖當(dāng)量。

數(shù)控機(jī)床的種類很多，如果按加工軌跡分則可分為點位控制、直線控制和連續(xù)控制。

根據(jù)控制運動方式的不同，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可分為 點位數(shù)控系統(tǒng) 和 連續(xù)數(shù)控系統(tǒng) 。

點位控制的特點是，可以以任意途徑達(dá)到要計算的點，因為在定位過程中不進(jìn)行加工。

（四）數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢及其與現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關(guān)系

第二章 數(shù)控加工程序的編制

考核要求

（一） 1、 識記：程序編制的目的和方法；手工編程與自動編程的運用場合。

2、 領(lǐng)會：手工編程與自動編程的比較；編程步驟和每個步驟中進(jìn)行的工作。

（二） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床工件加工程序載體的種類；數(shù)控帶的代碼有幾種？它與CNC系統(tǒng)之間信息傳遞的方法。

2、 識記：程序段格式的表示方法，地址符A、B、C、F、G、M、N、S、T、X、Y、Z的意義；尺寸字表示的方法。

3、 簡單應(yīng)用：程序段中個字符的意義及其應(yīng)用場合。

4、 綜合應(yīng)用：機(jī)床運動的要求，用字符寫出程序段。

（三） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的表示方法；機(jī)床坐標(biāo)軸與工件坐標(biāo)軸之間的關(guān)系。

1.數(shù)控機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的含義是什么?

答：機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床上固有的坐標(biāo)系。一般利用機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)來確定，在說明書中均有規(guī)定。

工件坐標(biāo)系是在編程時使用，由編程人員在工件上指定某一個點作為原點，并在其上建立工件坐標(biāo)系。

工件坐標(biāo)系的原點在機(jī)床坐標(biāo)系中稱為調(diào)整點 ，它的選擇應(yīng)使工件上最大尺寸能加工出來。

數(shù)控機(jī)床上有一個機(jī)械原點，該點到機(jī)床坐標(biāo)零點在進(jìn)給坐標(biāo)軸方向上的距離可以在機(jī)床出廠時設(shè)定，該點稱機(jī)床參考點 。

2、 領(lǐng)會：主要的G代碼和M代碼的意義。

3、 簡單應(yīng)用：讀懂已有的工件加工程序單。

4、 綜合應(yīng)用：確定工件數(shù)控加工的工藝方案、填寫程序單；掌握點位加工、銑削加工和車加工的編程方法。

（四） 1、 識記：自動編程系統(tǒng)的種類及應(yīng)用場合；自動編程系統(tǒng)的組成和工作原理及其發(fā)展趨勢。

2、 領(lǐng)會：APT自動編程系統(tǒng)的基本概念及其數(shù)控語句的表達(dá)方式；后置處理程序的功用；APT自動編程系統(tǒng)的優(yōu)缺點。

（一）數(shù)控機(jī)床程序編制的目的、步驟和方法

數(shù)控加工程序的編制方法主要有手工編程 和自動編程 兩類。

（二）工件加工程序的格式和代碼

G代碼可以分為模態(tài)G代碼和非模態(tài)G代碼，非模態(tài)指令只能在本程序段內(nèi)有效。

數(shù)控編程中，主軸功能字S指定的是主軸每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min）。進(jìn)給功能字F常用mm/min或 mm/r單位。

（三）手工編程方法

根據(jù)加工零件圖樣選定的編制零件程序的原點是           。

通常在命名或編程時，不論何種機(jī)床，都一律假定工件靜止刀具移動。

確定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸時，一般應(yīng)先確定Z軸。數(shù)控銑床的默認(rèn)加工平面是XY平面。

程序段的順序號，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的不同，在某些系統(tǒng)中可以省略的。

在數(shù)控銑床上銑一個正方形零件(外輪廓),如果使用的銑刀直徑比原來小1mm,則計算加工后的正方形尺寸差小1mm。

數(shù)控機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系是以右手直角笛卡爾坐標(biāo)系來確定的。

設(shè)G01 X30 Z6執(zhí)行G91 G01 Z15后,正方向?qū)嶋H移動量15mm。因為G91是增量尺寸。

數(shù)控機(jī)床加工零件的程序編制不僅包括零件工藝過程，而且還包括切削用量、走刀路線和刀具尺寸。

（四）自動編程系統(tǒng)的工作過程及APT自動編程系統(tǒng)

APT系統(tǒng)中使用三個表面導(dǎo)動面、工件面和停止面來確定刀具運動軌跡。

APT中的工件源程序是假設(shè)工件靜止、刀具移動而求出的一般解。

第三章 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

考核要求

（一）1、 識記：按照框圖說明CNC系統(tǒng)的組成及各部分的功用；CNC系統(tǒng)中的I/O設(shè)備與普通微機(jī)的外圍設(shè)備有何異同之處。

（二）1、 識記：CNC系統(tǒng)中的計算機(jī)的作用與普通微機(jī)的區(qū)別。

2、 領(lǐng)會：計算機(jī)在機(jī)床數(shù)控中的工作過程；PLC在數(shù)控機(jī)床中的功用、工作原理和它與CNC系統(tǒng)的連接方式；光電隔離電路的作用和工作原理；提高數(shù)控計算機(jī)可靠性的措施。

為了防止機(jī)床強(qiáng)電系統(tǒng)干擾和其他類型外界干擾通過I/O控制回路進(jìn)入計算機(jī)，在控制計算機(jī)中，經(jīng)常采用 光電隔離 的輸入和輸出電路。

（三）1、 識記：數(shù)控系統(tǒng)模塊化設(shè)計的好處；比較各種總線規(guī)格和各自的適用場合。

總線中數(shù)據(jù)線所包括的信號線根數(shù)決定了數(shù)據(jù)傳送通道的寬度。如16根數(shù)據(jù)線表示能一次傳送16位的數(shù)據(jù)。

      2、 領(lǐng)會：總線功能模塊的種類及其功能。

      3、 簡單應(yīng)用：初步根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的要求來選用功能模塊。

（四）1、 識記：數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行插補(bǔ)的必要性。

      2、 領(lǐng)會：逐點比較插補(bǔ)法中直線與圓弧插補(bǔ)的原理；數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法的特點和適用場合。

      3、 簡單應(yīng)用：掌握逐點比較插補(bǔ)法直線和圓弧插補(bǔ)的計算過程。

（五）1、 識記：CNC系統(tǒng)控制軟件的組成以及各部分的功能；控制軟件的結(jié)構(gòu)特點。

系統(tǒng)控制程序放在只讀存儲器EPROM中。

工件加工程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)存放在有后備電池的CMOS RAM中。

手動數(shù)據(jù)輸入MDI的輸入信息經(jīng)位移寄存器存放在RAM中。

2、 領(lǐng)會：前后臺型控制軟件的工作過程；中斷驅(qū)動型控制軟件的工作過程；這兩種類型控制軟件的比較。

（一）CNC系統(tǒng)的組成及各部分的功用

CNC系統(tǒng)由數(shù)控計算機(jī)、程序輸入/輸出裝置 和機(jī)床控制裝置 三部分組成。

機(jī)床控制裝置包括位置控制裝置 和機(jī)床狀態(tài)檢測控制裝置 兩部分。

位置控制裝置由伺服機(jī)構(gòu) 和執(zhí)行元件組成。

伺服機(jī)構(gòu)包括速度控制和 位置控制兩部分。

（二）CNC系統(tǒng)中計算機(jī)的工作過程

機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)主要是一種位置控制系統(tǒng) 。

用于CNC系統(tǒng)的PLC有兩種：通用型PLC和 內(nèi)置式（集成式）PLC 。

（三）數(shù)控系統(tǒng)的模塊化設(shè)計方法

（四）插補(bǔ)計算

通常CNC裝置的工件加工程序是以工件輪廓軌跡來編程，刀具補(bǔ)償?shù)淖饔檬前压ぜ喞壽E轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡 。

插補(bǔ)算法主要有脈沖增量插補(bǔ)法 和數(shù)字增量（數(shù)據(jù)采樣）插補(bǔ)法兩種。數(shù)字增量插補(bǔ)是用直線逼近被插補(bǔ)曲線的過程。

數(shù)字增量圓弧插補(bǔ)法是在滿足精度的要求下，用弦 進(jìn)給代替圓弧進(jìn)給，即用直線逼近圓弧。

圓弧插補(bǔ)中，對于整圓，其起點和終點相重合，用R編程無法定義，所以只能用圓心坐標(biāo)編程。

圓弧插補(bǔ)用半徑編程時，當(dāng)圓弧所對應(yīng)的圓心角大于180o時半徑取負(fù)值。如G02 X20 Y20 R-10 F100；所加工的一般是180°〈夾角〈360°的圓弧。

圓弧插補(bǔ)指令G03 X   Y    R   中，X、Y后的值表示圓弧的終點坐標(biāo)值。

圓弧插補(bǔ)方向（順時針和逆時針）的規(guī)定與不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸有關(guān)。

數(shù)控機(jī)床利用插補(bǔ)功能加工的零件的表面粗糙度要比普通機(jī)床加工同樣零件表面粗糙度差 。

（五）刀具補(bǔ)償

刀具補(bǔ)償包括刀具長度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償 。

刀具半徑補(bǔ)償是一種平面補(bǔ)償，而不是軸的補(bǔ)償。數(shù)控車床的刀具補(bǔ)償功能有刀尖半徑補(bǔ)償與刀具位置補(bǔ)償。刀具補(bǔ)償功能包括刀補(bǔ)的建立、刀補(bǔ)的執(zhí)行和刀補(bǔ)的取消三個階段。

G17、G18、G19指令可用來選擇刀具半徑補(bǔ)償?shù)钠矫妗?/p>

刀尖半徑左補(bǔ)償方向的規(guī)定是沿刀具運動方向看，刀具位于工件左側(cè)。

用Φ12的刀具進(jìn)行輪廓的粗、精加工，要求精加工余量為0.4，則粗加工偏移量為6.4。

（六）控制軟件的組成和結(jié)構(gòu)

CNC控制軟件的結(jié)構(gòu)主要有 前后臺型 和 中斷驅(qū)動型 兩種。

第四章 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)

考核要求

（一） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點。

     2、 領(lǐng)會：對數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)提出的要求。

（二） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床各主要組成部分的名稱及其功能。

     2、 領(lǐng)會：主軸部件的結(jié)構(gòu)特點及對其功能要求。進(jìn)給傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及對其性能的要求。自動換刀裝置的工作原理及其實現(xiàn)方法。

什么是加工中心的順序選刀方式和任意選刀方式?各有什么特點?

答：順序選刀是按工藝要求依次將所用的刀具插入刀庫的刀座中，順序不能錯。優(yōu)點是刀庫的驅(qū)動控制比較簡單，缺點是加工工件變動時，換刀很不方便且容易出錯。

        任意選刀是刀具在刀庫中任意存放，不必按工件的加工順序排列，靠程序換刀。優(yōu)點是刀具可重復(fù)使用，減少刀具存儲量。

（三） 1、 識記：對導(dǎo)軌的基本要求及其分類。

     2、 領(lǐng)會：每類導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點、使用場合及其優(yōu)缺點。

     3、 簡單應(yīng)用：掌握滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)及其選用原則和主要參數(shù)計算。

（四） 1、 識記：對進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動的要求。滾珠絲杠和齒輪傳動的消隙方法及其結(jié)構(gòu)。

數(shù)控機(jī)床上蝸桿蝸輪傳動為消除傳動側(cè)隙可采用雙導(dǎo)程蝸桿結(jié)構(gòu)。利用軸向移動蝸桿的方法，即可消除蝸桿蝸輪副的嚙合間隙。

雙導(dǎo)程蝸桿可分為阿基米德蝸桿 和法向直廓蝸桿 。

     2、 領(lǐng)會：滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式、支承方式及其應(yīng)用場合。滾珠絲杠的選用原則。

機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，滾珠絲杠副典型的支承方式有：兩端簡支；一端固定、一端簡支； 兩端固定 ； 一端固定、一端自由 。

     3、 簡單應(yīng)用：能根據(jù)要求選擇滾珠絲杠副的參數(shù)及精度等級。

數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)常通過偏心軸套定位在齒輪減速器上，簡述用偏心軸套調(diào)整法消除齒輪傳動副齒側(cè)間隙的工作原理。

（五） 1、 識記：計算轉(zhuǎn)動慣量的目的。

對于伺服進(jìn)給系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，必須使機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)在保證剛度的前提下盡量減少慣量。

     2、 領(lǐng)會：等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩的計算過程。

     3、 簡單應(yīng)用：計算等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩。

     4、 綜合應(yīng)用：對給定的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩的計算。

（一）數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點及對它的要求

數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點是高剛度、高抗振性、減少機(jī)床熱變形 和提高進(jìn)給運動的動態(tài)性能和定位精度。

常用 動剛度 作為衡量抗振性的指標(biāo)。

數(shù)控機(jī)床振動有受迫振動和自激振動兩種。自激振動是有切削過程本身引起的。

加工中心在自動換刀過程中，必須自動選擇所需刀具，并轉(zhuǎn)動到換刀位置上，自動選刀的方式有 順序選刀 和 任意選刀 兩種方式。

數(shù)控機(jī)床自動選擇刀具中任意選擇的方法是采用計算機(jī)跟蹤記憶 來選刀換刀。

（二）數(shù)控機(jī)床的主要組成部分及其結(jié)構(gòu)

（三）數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式及其選用原則和主要參數(shù)計算

數(shù)控機(jī)床常用的導(dǎo)軌按其接觸面間的摩擦性質(zhì)的不同，可分為滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌 和靜壓導(dǎo)軌。

靜壓導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)極低約為μ=0.0005。

（四）滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式及其選用原則

采用滾珠絲杠作為X軸和Z軸傳動的數(shù)控車床機(jī)械間隙一般可忽略不計。

數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的主機(jī)最大不同是數(shù)控機(jī)床的主機(jī)采用滾珠絲杠。數(shù)控車床與普通車床相比在結(jié)構(gòu)上差別最大的部件是進(jìn)給傳動。

目前機(jī)床導(dǎo)軌中應(yīng)用最普遍的導(dǎo)軌型式是滑動導(dǎo)軌 。

（五）機(jī)械部件等效轉(zhuǎn)動慣量和等效轉(zhuǎn)矩的計算方法

第五章 數(shù)控機(jī)床位置傳感器件

考核要求

（一） 1、 識記：位置檢測器件在伺服系統(tǒng)中的功用。位置檢測器件的分類。

精度和分辨率是描述傳感器件性能的重要指標(biāo)。

2、 領(lǐng)會：位置檢測器件的精度和分辨率兩個概念的區(qū)別。

（二） 1、 識記：光柵傳感器的分類，優(yōu)缺點及其適用場合。

2、 領(lǐng)會：光柵傳感器的結(jié)構(gòu)及其光柵原理，特別要理解其辨向原理和細(xì)分技術(shù)、摩爾條紋如何用來測量直線位移的。

光柵位移傳感器基于莫爾條紋和光電效應(yīng)將位移信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?/p>

3、 簡單應(yīng)用：光柵傳感器在機(jī)床上的安裝方法。

     4、 綜合應(yīng)用：根據(jù)機(jī)床要求，選擇光柵傳感器。

（三） 1、 識記：脈沖發(fā)生器的類型和適用場合。脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及其主要參數(shù)。

脈沖發(fā)生器有兩種類型：增量式 和絕對式。是常用的角位移數(shù)字式檢測元件。

2、 領(lǐng)會：增量式脈沖發(fā)生器的辨向和細(xì)分原則。

3、 簡單應(yīng)用：選擇脈沖發(fā)生器的主要參數(shù)。

     4、 綜合應(yīng)用：根據(jù)機(jī)床工作要求，選擇脈沖發(fā)生器的類型、規(guī)格和主要參數(shù)。

（四） 1、 識記：感應(yīng)同步器的類型、結(jié)構(gòu)和及其應(yīng)用場合。感應(yīng)同步器的接長方法。

感應(yīng)同步器可測量直線位移和角位移。根據(jù)測量對象的不同，可分為直線感應(yīng)同步器和圓感應(yīng)同步器，都是基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象工作的。

直線感應(yīng)同步器有標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型以及三重型等不同的尺寸、形狀和種類。

2、 領(lǐng)會：感應(yīng)同步器的工作原理及信號處理方式。

3、 簡單應(yīng)用：正確確定感應(yīng)同步器的主要指標(biāo)。

感應(yīng)同步器數(shù)字檢測系統(tǒng)的主要指標(biāo)有精度 、分辨率 和跟蹤速度。

根據(jù)工作要求和精度不同，感應(yīng)同步器的信號處理有鑒相型、鑒幅型、幅-相型等方法。

     4、 綜合應(yīng)用：根據(jù)機(jī)床工作條件，正確選用和安裝感應(yīng)同步器。

（五） 1、 識記：旋轉(zhuǎn)變壓器和磁柵的特點和應(yīng)用場合。

旋轉(zhuǎn)變壓器是常用于數(shù)控機(jī)床中角位移的檢測，是根據(jù)互感原理工作的。

磁柵是測量直線位移的一種數(shù)字式傳感器。

2、 領(lǐng)會：旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理。

（一）伺服系統(tǒng)中位置檢測器件的重要性

（二）光柵傳感器的光柵原理和選用

（三）脈沖發(fā)生器的工作原理和選用

（四）感應(yīng)同步器的工作原理和選用

（五）旋轉(zhuǎn)變壓器及磁柵的特點和適用場合

第六章 數(shù)控機(jī)床的電氣驅(qū)動

考核要求

（一） 1、識記：數(shù)控機(jī)床動力源的類型和各自的特點。

（二） 1、識記：步進(jìn)電動機(jī)的類型和主要技術(shù)指標(biāo)。

2、領(lǐng)會：步進(jìn)電動機(jī)的工作原理及其性能；各種特性曲線的應(yīng)用。

步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)動的角位移量和轉(zhuǎn)速分別與電脈沖數(shù)和電脈沖頻率成正比。

步進(jìn)電動機(jī)分為反應(yīng)式和混合式。反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量低，可更快地加減速。

用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動的步進(jìn)電動機(jī)主要有兩類： 反應(yīng)式 式步進(jìn)電動機(jī)和 混合式 式步進(jìn)電動機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過改變電機(jī)的脈沖頻率而實現(xiàn)。

3、簡單應(yīng)用：根據(jù)機(jī)床工作要求，計算步進(jìn)電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)。

4、綜合應(yīng)用：根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)要求，準(zhǔn)確選擇步進(jìn)電動機(jī)的型號、參數(shù)和規(guī)格。

（三） 1、識記：進(jìn)給伺服系統(tǒng)負(fù)載的計算和它與伺服電動機(jī)的匹配。

2、領(lǐng)會：選擇伺服電動機(jī)應(yīng)滿足的條件。

3、簡單應(yīng)用：學(xué)會使用伺服電動機(jī)的特性曲線。

4、綜合應(yīng)用：正確選用伺服電動機(jī)的類型及其技術(shù)參數(shù)。

（四） 1、識記：直流伺服電動機(jī)的特點。

2、領(lǐng)會：直流伺服電動機(jī)速度控制單元的工作原理。交流伺服電動機(jī)的類型、及其結(jié)構(gòu)；速度控制單元的基本原理。

速度控制單元的性能直接決定了直流伺服電動機(jī)的運行性能。

交流伺服電動機(jī)按氣隙磁場的分布方式的不同，可分為無刷直流電動機(jī)（方波）和永磁同步電動機(jī)（正弦波）。無刷直流電動機(jī)是采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）的方式來調(diào)速的。

PWM是脈沖寬度調(diào)制的縮寫，PWM調(diào)速單元是指大功率晶體管斬波器速度控制單元。

3、簡單應(yīng)用：運用直流伺服電動機(jī)的原則。

（五） 1、識記：對機(jī)床主軸電動機(jī)提出的要求，以及滿足這些要求時主軸電動機(jī)應(yīng)具備的性能。

2、領(lǐng)會：主軸電動機(jī)幾其速度控制單元的特點。

（一） 機(jī)床動力源的類型

（二）步進(jìn)電動機(jī)的工作原理與選用

（三）數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)電動機(jī)的選取準(zhǔn)則

（四）伺服電動機(jī)及其速度控制單元的工作原理

（五）主軸電動機(jī)的特點

在直流主軸電動機(jī)中，電樞磁場對其主磁場會有影響，該影響稱為 電樞反應(yīng) 。

伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分。常用的位移執(zhí)行機(jī)構(gòu)有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)常采用直流或交流伺服電動機(jī)。

電流控制的方法主要有兩種：滯環(huán)法和同步開關(guān)法。

改變電動電樞端電壓的調(diào)速方式稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，改變勵磁電流的調(diào)速方式稱為恒功率調(diào)速。直流主軸電動機(jī)的調(diào)速方法是恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速與恒功率調(diào)速的結(jié)合。

第七章 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的控制原理

考核要求

（一） 1、識記：數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的分類、特點及其使用場合。

2、領(lǐng)會：進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的典型指令信號及其修正方法。

位置指令是通過插補(bǔ)得到的。

（二） 1、識記：開環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。

2、領(lǐng)會：提高步進(jìn)系統(tǒng)的精度措施。

步進(jìn)系統(tǒng)是一個開環(huán)系統(tǒng)。提高步進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)度的措施有細(xì)分線路、反向間隙補(bǔ)償 和混合伺服系統(tǒng)三種常見方法。

所謂細(xì)分線路，就是把步進(jìn)電動機(jī)的一步再分得細(xì)一些，來減小步距角。

減小傳動鏈中的間隙，可采用間隙補(bǔ)償線路。

       3、簡單應(yīng)用：根據(jù)機(jī)床要求，提出開環(huán)系統(tǒng)方案。

（三） 1、識記：閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

2、領(lǐng)會：閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和性能分析方法。

（四） 1、識記：常用的閉環(huán)伺服系統(tǒng)的類型和使用場合。

閉環(huán)伺服系統(tǒng)是一個典型的二階系統(tǒng)。常用的閉環(huán)伺服系統(tǒng)有脈沖、相位和數(shù)據(jù)采樣式進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)。

2、領(lǐng)會：脈沖比較式、相位比較式和數(shù)據(jù)采樣式位置伺服系統(tǒng)的工作原理。

（一）進(jìn)給統(tǒng)的分類和特點

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)（半閉環(huán)）系統(tǒng)。在開環(huán)系統(tǒng)中，不進(jìn)行位置和速度的檢測。與開環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)相比，閉環(huán)（半閉環(huán)）系統(tǒng)要使用位置檢測元器件和比較器。

（二）開環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理和提高精度的措施

（三）閉環(huán)（半閉環(huán)）伺服系統(tǒng)的工作原理及性能分析方法

（四）各典型的閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理和運用場合

第八章 數(shù)控機(jī)床的精度

考核要求

（一） 1、 識記：評定數(shù)控機(jī)床精度的意義；數(shù)控機(jī)床精度檢測項目。

2、 領(lǐng)會：這些項目對數(shù)控機(jī)床工作的影響。

（二） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床位置精度評定項目的定義——軸線的重復(fù)定位精度R 、 軸線的定位精度A 和 軸線的反向差值B及它們的評定方法。

按國家標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評定方法”(GB10931-89)規(guī)定，數(shù)控坐標(biāo)軸定位精度的評定項目有以下三項：軸線的重復(fù)定位精度R、軸線的定位精度A 和軸線的反向差值B。

2、 領(lǐng)會：定位精度的基本概念；確定定位誤差的統(tǒng)計分析方法；定位誤差的檢測方法；系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的區(qū)別。

數(shù)控機(jī)床精度主要從幾何精度、定位精度以及工作精度等項進(jìn)行評價。

定位精度的高低用定位誤差的大小來衡量。

在閉環(huán)系統(tǒng)中，定位精度主要取決于位置檢測系統(tǒng)的誤差。

在開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床上，定位精度主要取決于進(jìn)給絲杠的精度。

一般的數(shù)控機(jī)床常采用電氣補(bǔ)償法進(jìn)行反向間隙和螺距積累誤差的補(bǔ)償，以提高定位精度。

3、 簡單應(yīng)用：某一測點的定位誤差計算。

4、 綜合應(yīng)用：坐標(biāo)軸的定位精度評定方法。

（三） 1、 識記：開環(huán)系統(tǒng)定位精度的影響因素；閉環(huán)系統(tǒng)定位精度的影響因素。

2、 領(lǐng)會：開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)定位誤差的補(bǔ)償方法。

（四） 1、 識記：數(shù)控機(jī)床工作精度的試驗項目；輪廓跟隨精度的意義。

輪廓誤差是指實際軌跡與要求軌跡之間的最短距離。

降低進(jìn)給速度、增大系統(tǒng)增益，將大大提高輪廓的加工精度。同時加工的圓弧半徑愈大，則加工誤差愈小。

2、 領(lǐng)會：機(jī)床伺服系統(tǒng)特征與加工精度的關(guān)系；跟隨誤差的計算；在加工直線和圓弧時跟隨誤差的分析。

第九章 典型的數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)過程

考核要求

（一） 1、 識記：對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的要求及其實現(xiàn)方法。

答：為了提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床向高速、高精度方向發(fā)展，在高速加工的同時實現(xiàn)高精度化。

    現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床集合了計算機(jī)技術(shù)、伺服控制技術(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的新技術(shù)、新成就。如高速數(shù)控運算技術(shù)、高精密伺服技術(shù)等。

舊機(jī)床改造的數(shù)控車床，常采用梯形螺紋絲杠作為傳動副，其反向間隙需事先測量出來進(jìn)行補(bǔ)償。

（二） 1、 識記：FANUC 15系統(tǒng)的主要功能、結(jié)構(gòu)組成及其作用。

2、 領(lǐng)會：FANUC 15系統(tǒng)在高速化、高精度化和高效率化方面所采取的主要措施。

（三） 1、 識記：機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計原則和開發(fā)路線。

       2、 領(lǐng)會：機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計實例中軟、硬件結(jié)構(gòu)和配置。

       3、 簡單應(yīng)用：能根據(jù)機(jī)床工作要求，提出機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計方案。

一、填空題(每空2分，共30分)

1.NC機(jī)床的含義是數(shù)控機(jī)床，CNC機(jī)床的含義是 計算機(jī)數(shù)控機(jī)床 ，F(xiàn)MS的含義是 柔性制造系統(tǒng) ，

 CIMS 的含義是計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

2.在數(shù)控編程時，使用 刀具半徑補(bǔ)償 指令后，就可以按工件的輪廓尺寸進(jìn)行編程，而不需按照刀具的中心線運動軌跡來編程。

3.圓弧插補(bǔ)時，通常把與時鐘走向一致的圓弧叫 順圓 ，反之稱為 逆圓 。

4.為了防止機(jī)床強(qiáng)電系統(tǒng)干擾和其他類型外界干擾通過I/O控制回路進(jìn)入計算機(jī)，在控制計算機(jī)中，經(jīng)常采用 光電隔離 的輸入和輸出電路。

5.通過預(yù)緊可以消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙和提高軸向剛度，通常預(yù)緊力應(yīng)為最大軸向負(fù)載的 1/3 。

6.當(dāng)滾珠絲杠在靜態(tài)或低速(n≤10r/min)情況下工作時，滾珠絲杠副的破壞形式主要是在滾珠接觸面上產(chǎn)生

 塑性變形 。

7.光柵柵距為0.01mm，兩塊光柵之間的夾角為0.057°，則莫爾條紋寬度約為 0.175 mm。

8.對步進(jìn)電機(jī)施加一個電脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就回轉(zhuǎn)一個固定的角度，這個角度叫做 步距角 ，電機(jī)的總角位移和輸入脈沖的 數(shù)量 成正比，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速則正比于輸入脈沖的 頻率 。

9.為了提高輪廓加工精度，在設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)時應(yīng) 增大 系統(tǒng)增益，在加工中應(yīng) 降低 進(jìn)給速度。

二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題2分，共24分)

1.數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置包括( D )。

A.光電讀帶機(jī)和輸入程序載體

B.步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)

C.輸入、信息處理和輸出單元

D.位移、速度傳感器和反饋系統(tǒng)

2.程序編制中首件試切的作用是(C )。

A.檢驗零件圖樣設(shè)計的正確性

B.檢驗零件工藝方案的正確性

C.檢驗程序單及控制介質(zhì)的正確性，綜合檢驗所加工的零件是否符合圖樣要求

D.測試數(shù)控程序的效率

3.數(shù)字增量圓弧插補(bǔ)法是用( B )逼近被插補(bǔ)的曲線。

A.切線 B.弦線 C.圓弧 D.雙曲線

4.CNC系統(tǒng)中的PLC是( A )。

A.可編程序邏輯控制器 B.顯示器

C.多微處理器 D.環(huán)形分配器

5.靜壓導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)約為(C )。

A.0.05 B.0.005 C.0.0005 D.0.5

6.( A )不是滾動導(dǎo)軌的缺點。

A.動、靜摩擦系數(shù)很接近 B.結(jié)構(gòu)復(fù)雜

C.對臟物較敏感 D.成本較高

7.對于配有設(shè)計完善的位置伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其定位精度和加工精度主要取決于( )。

A.機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的精度   B.驅(qū)動裝置的精度

C.位置檢測元器件的精度 D.計算機(jī)的運算速度

8.感應(yīng)同步器定尺繞組中感應(yīng)的總電動勢是滑尺上正弦繞組和余弦繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的( )。

A.代數(shù)和 B.代數(shù)差 C.矢量和 D.矢量差

9.PWM是脈沖寬度調(diào)制的縮寫，PWM調(diào)速單元是指 ( C )。

A.晶閘管相控整流器速度控制單元

B.直流伺服電機(jī)及其速度檢測單元

C.大功率晶體管斬波器速度控制單元

D.感應(yīng)電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

10.在進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)中，UDC是指( C )，是用來計算位置跟隨誤差的。

A.脈沖/相位變換器 B.鑒相器

C.可逆計數(shù)器 D.同步電路

11.按國家標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評定方法”(GB10931-89)規(guī)定，數(shù)控坐標(biāo)

軸定位精度的評定項目有三項，( A )不是標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的。

A.坐標(biāo)軸的原點復(fù)歸精度 B.軸線的定位精度

C.軸線的反向差值 D.軸線的重復(fù)定位精度

12.在開環(huán)系統(tǒng)中，以下因素中的(  )不會影響重復(fù)定位精度。

A.絲杠副的配合間隙 B.絲杠副的接觸變形

C.軸承游隙變化 D.各摩擦副中摩擦力的變化

三、編程題(14分) 

用30的立銑刀銑削工件輪廓，已知工作原點0(90，60)，機(jī)床原點M(0，0)，工件尺寸及加工路線如圖所示，試按絕對坐標(biāo)完成數(shù)控銑削手工編程，I、J、K為圓弧起點相對其圓心(圓心指向起點的矢量)的X、Y、Z坐標(biāo)值的地址符。(主軸轉(zhuǎn)速為300rpm，進(jìn)給速度為150mm/min，機(jī)床具有刀具半徑補(bǔ)償功能)

四、簡答題(每小題10分，共20分)

1.數(shù)控機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的含義是什么?

2.什么是加工中心的順序選刀方式和任意選刀方式?各有什么特點?

五、計算題(12分)

有一采用三相六拍驅(qū)動方式的步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子有80個齒，經(jīng)絲杠螺母副驅(qū)動工作臺作直線運動，絲杠的導(dǎo)程為5mm，工作臺移動的最大速度為30mm/s，求：

(1)步進(jìn)電機(jī)的步距角；

(2)工作臺的脈沖當(dāng)量；

(3)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率。

一、填空題(每空2分，共30分)

1.根據(jù)控制運動方式的不同，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可分為 點位數(shù)控系統(tǒng) 和 連續(xù)數(shù)控系統(tǒng) 。

2.偏差函數(shù)F(x，y)反映了刀具偏離工件廓形曲線的情況。若刀具在曲線上方，則

F(x，y) 大于零 ;若刀具在曲線上，則F(x，y)=0；若刀具在曲線下方，則

F(x，y) 小于零 。

3.CNC系統(tǒng)中，一般都具有 直線 和 圓弧 插補(bǔ)功能。

4.機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，滾珠絲杠副典型的支承方式有：兩端簡支；一端固定、一端簡支； 兩端固定 ； 一端固定、一端自由 。

5.機(jī)床工作時發(fā)生的振動有 受迫 振動和 自激 振動兩種。由主軸、帶輪、齒輪等的不平衡引起的離心力，往復(fù)運動件的換向沖擊力等引起的振動稱為 受迫 振動，自激振動則由 切削過程 本身引起。

6.為了消除數(shù)控機(jī)床蝸桿蝸輪傳動副的傳動側(cè)隙，通常采用 雙導(dǎo)程蝸桿 結(jié)構(gòu)。

7.步進(jìn)電動機(jī)的最大缺點是容易 失步 ，特別是在大負(fù)載和速度較高的情況下，更容易發(fā)生。

8.在閉環(huán)系統(tǒng)中，定位精度主要取決于 位置檢測系統(tǒng) 。

9.加工中心在自動換刀過程中，必須自動選擇所需刀具，并轉(zhuǎn)動到換刀位置上，自動選刀的方式有 順序選刀 和 任意選刀 兩種方式。

二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題2分，共24分)

1.CNC系統(tǒng)是指( D )。

A.適應(yīng)控制系統(tǒng)                              B.群控系統(tǒng)

C.柔性制造系統(tǒng)                              D.計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

2.在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，( A )，往往在一次裝夾中就能完成全部工序。

A.工序十分集中                              B.工序十分分散

C.加工效率很高                              D.切削效率很高

3.車削加工中心上，主軸除旋轉(zhuǎn)作為車削主運動外，還要對主軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行伺服控制，這個坐標(biāo)軸稱為( C )。

A.A軸                                       B.B軸

C.C軸                                       D.Z軸

4.一個存儲器的存儲量為64K，表示它包含了( A )個字節(jié)。

A.64000                                     B.6400

C.65536                                     D.64

5.滾動導(dǎo)軌的動摩擦系數(shù)約為( C  )。

A.0.18～0.2                               B.0.05～0.25

C.0.0025～0.005                           D.0.0001～0.00025

6.滾珠絲杠副預(yù)緊時，預(yù)緊力應(yīng)為最大軸向負(fù)載的(  B  )。

A.1/2                                       B.1/3

C.1/4                                       D.1/5

7.光柵柵距為0.02mm，兩塊光柵之間的夾角為0.057°，則莫爾條紋寬度約為( C )。

A.20mm                                      B.10mm

C.0.35mm                                    D.2.85mm

8.根據(jù)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB3162.2-91的規(guī)定，滾珠絲杠副的精度分為( B )個等級。

A.四                                        B.七

C.八                                        D.十

9.相位比較伺服系統(tǒng)中，“脈沖/相位變換器”輸出的信號反映了( C  )。

A.伺服電機(jī)的實際轉(zhuǎn)角                        B.伺服系統(tǒng)實際跟隨誤差

C.指令脈沖個數(shù)                              D.位置檢測元件的輸出信號

10.用閉環(huán)系統(tǒng)X、Y兩軸聯(lián)動加工工件的圓弧面，盡管兩軸增益相同，但均存在跟隨誤差，則加工后的工件( C )。

A.不產(chǎn)生任何誤差                            B.產(chǎn)生形狀誤差

C.產(chǎn)生尺寸誤差                              D.無法判斷是否產(chǎn)生誤差

11.在數(shù)控編程時，使用( A )指令后，就可以按工件的輪廓尺寸進(jìn)行編程，而不需按刀具的中心線運動軌跡來編程。

A.刀具半徑補(bǔ)償                              B.刀具偏置

C.圓弧插補(bǔ)                                  D.預(yù)置寄存

12.步進(jìn)電機(jī)主要用于( A )。

A.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動                  B.加工中心的進(jìn)給驅(qū)動

C.大型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動                    D.數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動

三、編程題(14分)

用Ø5mm的立銑刀銑削工件輪廓，起刀點為(0，0)，工件尺寸及加工路線如圖所示，試按相對坐標(biāo)完成數(shù)控銑削手工編程，I、J、K為圓弧起點相對其圓心(由圓心指向起點的矢量)的X、Y、Z坐標(biāo)值的地址符。(主軸轉(zhuǎn)速為600rpm，進(jìn)給速度為150mm/min，機(jī)床具有刀具半徑補(bǔ)償功能)

四、簡答題(每小題10分，共20分)

1.試確定JCS-018型立式加工中心的坐標(biāo)軸，在圖中將各坐標(biāo)軸標(biāo)注在可移動部件上 (不需確定坐標(biāo)軸的正負(fù)方向)。

2.數(shù)控進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)常通過偏心軸套定位在齒輪減速器上，簡述用偏心軸套調(diào)整法消除齒輪傳動副齒側(cè)間隙的工作原理。

五、計算題(每小題6分，共12分)

1.某步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.75°，通過一對齒輪副(主動齒輪的齒數(shù)為18，被動齒輪的齒數(shù)為30)傳動一導(dǎo)程為4mm的滾動絲杠，由絲杠螺母副驅(qū)動工作臺移動，工作臺移動的最大速度為30mm/s，求：

(1)工作臺的脈沖當(dāng)量；

(2)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率。

2.如圖所示，AB是要加工的圓弧，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(0,0)，圓弧起點為A(7,1)，終點為B(5,5)，若脈沖當(dāng)量為1，試用逐點比較法對該段圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，計算出需要的插補(bǔ)循環(huán)數(shù)和刀具移動每一位置的坐標(biāo)，并在圖上畫出刀具的運動軌跡。

一、單項選擇題（本大題共20小題，每小題2分，共40分）

在每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。

1.對步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，輸入一個脈沖后，通過機(jī)床傳動部件使工作臺相應(yīng)地移動一個

（ A ）

A.步距角        B.導(dǎo)程

C.螺距        D.脈沖當(dāng)量

2.基于JB3208 – 83標(biāo)準(zhǔn)，一般表示逆圓弧插補(bǔ)的G功能代碼是（ C ）

A.G01        B.G02

C.G03        D.G04

3.通常CNC機(jī)床的工件加工程序是以工件輪廓軌跡來編程。而使用刀具半徑補(bǔ)償功能時，則其作用是把工件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成（ D ）

A.工件廓形的等距線    

B.工件的真實廓形

C.工件廓形加工時的插補(bǔ)逼近直線  

D.刀具的中心軌跡

4.現(xiàn)代中高檔CNC系統(tǒng)中的計算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)多采用（　D　）

A.單CPU、模塊化結(jié)構(gòu)    B.單CPU、大板結(jié)構(gòu)

C.多CPU、大板結(jié)構(gòu)     D.多CPU、模塊化結(jié)構(gòu)

5.CNC系統(tǒng)在伺服電機(jī)的控制中，要將其輸出的數(shù)字形式的控制命令，轉(zhuǎn)換成伺服元件所要求的電壓或電流形式的模擬量，這時所采用的器件是（　C?。?/p>

A.光電耦合器       B.A/D轉(zhuǎn)換器

C.D/A轉(zhuǎn)換器       D.功率放大器

6.現(xiàn)在加工中心廣泛采用的刀具識別方式是（　D ）

A.刀具編碼       B.刀座編碼

C.刀具編碼+刀座編碼     D.PLC記憶

7.滾動導(dǎo)軌預(yù)緊的目的是（　C）

A.增加阻尼比，提高抗振性    B.減少機(jī)床的熱變形

C.提高接觸剛度      D.加大摩擦力，使?fàn)恳υ黾?/p>

8.兩端簡支的絲杠支承方式適用于（　B?。?/p>

A.絲杠較短或絲杠垂直安裝的場合

B.剛度和位移精度要求不高的場合

C.剛度和位移精度要求較高的場合

D.以上三種場合

9.若數(shù)控機(jī)床的頻率比λ，靜剛度為K，阻尼比為D，則動剛度為Kd為（　A?。?/p>

A.

B.

C.

D.

10.在下列進(jìn)給伺服系統(tǒng)的四個環(huán)節(jié)中，可以等效為慣性環(huán)節(jié)的是（　C?。?/p>

A.位置控制器       B.位置檢測單元

C.調(diào)速單元       D.D/A轉(zhuǎn)換器

11.在脈沖比較式進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)中，AM是指（　B?。?/p>

A.脈沖/相位變換器     B.偏差補(bǔ)償寄存器

C.可逆計數(shù)器       D.位置控制器

12.采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，主要缺點是（　C　）

A.主軸轉(zhuǎn)速低       B.CPU采用單片機(jī)

C.會產(chǎn)生積累誤差      D.滾珠絲杠精度低

13.當(dāng)感應(yīng)同步器采用鑒相型工作方式時，滑尺上的兩相激磁信號分別為（　　　）

A.

B.

C.

D.

14.為了辨別磁尺與磁頭的移動方向，通常利用兩組磁頭，它們彼此相距（其中m為正整數(shù)，p為磁尺節(jié)距）（　A?。?/p>

A.(m+1/4)p      B.(m+1/2)p

C.(m+1)p       D.(m+1/3)p

15.直線感應(yīng)同步器定尺上是（　C　），滑尺上是分段繞組。

A.正弦繞組      B.余弦繞組

C.連續(xù)繞組      D.分段繞組

16.對于數(shù)控機(jī)床，最具有該類機(jī)床精度特征的一項指標(biāo)是（　C?。?/p>

A.機(jī)床的運動精度     B.機(jī)床的傳動精度

C.機(jī)床的定位精度    D.機(jī)床的幾何精度

17.數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位誤差呈正態(tài)分布時，誤差離散帶寬反映了該機(jī)床的（　D　）

A.平均誤差      B.輪廓誤差

C.系統(tǒng)性誤差      D.隨機(jī)性誤差

18.對于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)控制系統(tǒng)，機(jī)械傳動鏈中各傳動元件的間隙和彈性變形對失動量的影響是不同的。下面說法正確的是（　　?。?/p>

A.靠近步進(jìn)電機(jī)一端的傳動元件比靠近工作臺的影響大

B.靠近工作臺一端的傳動元件比靠近步進(jìn)電機(jī)的影響大

C.傳動鏈中轉(zhuǎn)速越高的傳動元件影響越大

D.傳動鏈中轉(zhuǎn)速越低的傳動元件影響越大

19.數(shù)控機(jī)床某軸從正、反兩個方向多次趨近某一位置時，測得的平均位置偏差分別為

則反向差值為（　　?。?br/>

A.0.002mm       B.0.008mm

C.0.005mm       D.0.003mm

20.在FANUC15數(shù)控系統(tǒng)中，對進(jìn)給電機(jī)實現(xiàn)全閉環(huán)或半閉環(huán)控制的功能模塊是（　A?。?/p>

A.數(shù)字伺服功能模塊     B.CNC功能模塊

C.主軸控制功能模塊     D.PLC功能模塊

二、填空題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）將正確的答案寫在每小題的空格內(nèi)。錯填或不填均無分。

21.對于工序多，需要在加工過程中多次換刀的工件，適合于在 加工中心 上加工。

22.自動編程系統(tǒng)對工件源程序的處理可分為主信息處理和 后置信息處理 兩個階段。

23.數(shù)控機(jī)床加工一定形狀的工件時，只能沿坐標(biāo)軸按 最小設(shè)定單位（脈沖當(dāng)量） 一步步地移動。

24.在CNC系統(tǒng)中，控制軟件的結(jié)構(gòu)主要有 前后臺型 和中斷驅(qū)動型兩種。

25.細(xì)分電路就是把步進(jìn)電動機(jī)的一步再分得細(xì)一些，來減小 步距角 。

26.由單個碼盤組成的絕對編碼器所測的角位移范圍為 0-360 度。

27.為減小伺服系統(tǒng)的跟隨誤差，應(yīng)增大位置控制器的增益KP，但KP的增大受___________的限制。

28.傳感器的測量精度是其可以一致的、重復(fù)測出的___________。

29.數(shù)控機(jī)床主要運動部件沿某一坐標(biāo)軸方向，向預(yù)定的目標(biāo)位置運動時所達(dá)到的實際位置精度稱為 定位精度 。

30.FANUC15系統(tǒng)是為適應(yīng)高速、高精度和高效率加工而發(fā)展起來的 32 位CNC數(shù)控系統(tǒng)。

三、分析題（本大題共4小題，每小題5分，共20分）

31.試述數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運動伺服系統(tǒng)的分類及特點。

32.試比較高低壓雙電源型、恒流斬波型、調(diào)頻調(diào)壓型三種步進(jìn)電機(jī)脈沖功率放大器的性能。

33.常用滾珠絲杠副的預(yù)緊方式有哪些？各有什么特點？

34.在光柵位移測量傳感器中，利用莫爾條紋實現(xiàn)了位移信號的轉(zhuǎn)換，試簡述這一轉(zhuǎn)換過程有何特點。

四、編程題（本大題共10分）

35.被加工工件實際輪廓如圖所示，刀具初始位置為（0,0,200），工件坐標(biāo)系原點在工件上表面上，用

的立銑刀精銑厚為4mm的工件。試按照教材中所學(xué)的代碼格式（JB3208 – 83）編制加工程序。要求：

 （1）用絕對坐標(biāo)方式編寫加工程序；

 （2）刀具初始位置為起刀點也為刀具終點，由起刀點快速移動到下刀點（50，-40，2）處，然后慢速（50mm/min）下至切削深度Z – 5處再以150mm/min的進(jìn)給速度切削，主軸轉(zhuǎn)速800r/min，加工路徑按圖示箭頭。（提示：考慮刀補(bǔ)指令G40、41或42，刀具補(bǔ)償量用D01設(shè)定）

五、計算題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）

36.AB是第一象限要加工的圓弧，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點（0，0），圓弧起點為A（4，0），終點為B（0，4），若脈沖當(dāng)量為1，用逐點比較法對該段圓弧進(jìn)行逆圓插補(bǔ)。試完成下列問題：

 （1）求出需要的插補(bǔ)循環(huán)數(shù)總數(shù)；

 （2）按下面給定表格形式表述完成插補(bǔ)計算過程，同時把刀具進(jìn)給位置各點的坐標(biāo)值求出列入；

 （3）在圖上畫出刀具運動的軌跡。

37.圖示為某數(shù)控工作臺X方向的傳動系統(tǒng)簡圖，已知電機(jī)為三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為80，采用三相六拍的工作方式，最高運行頻率為6500Hz，絲杠螺距P=12mm，齒輪的齒數(shù)Z1=20，Z2=50，試求該系統(tǒng)能否滿足vmax=3.5m/min的快移要求？

一、填空題(每空2分，共30分)

1.數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)可以分為 開環(huán)控制系統(tǒng) 、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和 閉環(huán)控制系統(tǒng) 。

2.在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中，繞平行于X、Y和Z軸的回轉(zhuǎn)運動的軸，分別稱為A軸、B 軸和C 軸。

3.逐點比較法插補(bǔ)直線時，可以根據(jù) 插補(bǔ)循環(huán)數(shù) 與刀具應(yīng)走的總步數(shù)是否相等來判斷直線是否加工完畢。

4.JSC-018型加工中心的主軸端部常用 任意選刀 使刀具夾頭定位，并通過端部的兩個凸鍵傳遞扭矩，當(dāng)自動更換刀具時，應(yīng)使主軸端面上的兩個鍵停在一個固定方位上，以使刀夾上的槽恰好對準(zhǔn)端面鍵的位置，因此在主軸上應(yīng)設(shè)有 可編程控制器（PLC） 。

5.用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動的步進(jìn)電動機(jī)主要有兩類：反應(yīng)式 步進(jìn)電動機(jī)和混合式 步進(jìn)電動機(jī)。

6.CNC系統(tǒng)中，一般都具有 直線 和 圓弧 插補(bǔ)功能。

7.按國家標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評定方法”(GB10931-89)規(guī)定，數(shù)控坐標(biāo)軸定位精度的評定項目有以下三項：軸線的 重復(fù)定位誤差R、軸線的定位誤差A(yù) 和軸線的反向差值B 。

二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題2分，共24分)

1.FMS是指( A )。

  A.柔性制造系統(tǒng)               B.柔性制造單元

  C.計算機(jī)集成制造系統(tǒng)         D.加工中心

2.在刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床上，如果Z軸是垂直的，則從主軸向立柱看，對于單立柱機(jī)床，(    )。

  A.X軸的正向指向右邊            B.X軸的正向指向左邊

  C.Y軸的正向指向右邊            D.Y軸的正向指向左邊

3.( A )是編程人員在編程時使用的，由編程人員在工件上指定某一固定點為原點，所建立的坐標(biāo)系。

  A.工件坐標(biāo)系               B.機(jī)床坐標(biāo)系

  C.右手直角笛卡兒坐標(biāo)系     D.標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系

4.在數(shù)控機(jī)床的插補(bǔ)計算中，DDA是指( B )。

  A.逐點比較插補(bǔ)法            B.數(shù)字積分插補(bǔ)法

  C.數(shù)字增量插補(bǔ)法            D.最小偏差插補(bǔ)法

5.滾珠絲杠副預(yù)緊時，預(yù)緊力應(yīng)為最大軸向負(fù)載的( C  )。

  A.1/5            B.1/4

  C.1/3            D.1/2

6.根據(jù)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)JB3162.2-91的規(guī)定，滾珠絲杠副的精度分為( A )個等級。

  A.七            B.四

  C.八            D.十

7.設(shè)有一光柵的條紋密度是100條/mm，要利用它測定1

的位移，至少應(yīng)采用(     )細(xì)分電路。

  A.四倍頻            B.十倍頻     C.十二倍頻          D.二十倍頻

8.步進(jìn)電機(jī)的工作頻率最高的是(    )。

  A.連續(xù)工作頻率            B.正向起動頻率

  C.反向起動頻率            D.制動頻率

9.影響開環(huán)伺服系統(tǒng)定位精度的主要因素是( B )。

  A.插補(bǔ)誤差              B.傳動元件的傳動誤差

  C.檢測元件的檢測精度    D.機(jī)構(gòu)熱變形

10.脈沖比較伺服系統(tǒng)中，同步電路的作用是( B )。

  A.將插補(bǔ)指令脈沖和反饋脈沖分開

  B.保證加、減脈沖同時到來時，使可逆計數(shù)器不會產(chǎn)生誤動作

  C.使加、減脈沖同步

  D.邏輯電路保證可逆計數(shù)器先加后減

11.數(shù)控機(jī)床移動部件沿某一坐標(biāo)多次重復(fù)移動至某一點定位時，其定位誤差反映了系統(tǒng)存在( C )。

  A.系統(tǒng)性誤差                B.隨機(jī)性誤差

  C.系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差    D.跟隨誤差

12.在CNC系統(tǒng)的以下各項誤差中，( A )是不可以用軟件進(jìn)行誤差補(bǔ)償，提高定位精度的。

  A.由摩擦力變動引起的誤差      B.螺距累積誤差

  C.機(jī)械傳動間隙         D.機(jī)械傳動元件的制造誤差

三、編程題(14分)

在數(shù)控銑床上加工泵體內(nèi)腔輪廓曲線，該曲線由兩段直線和兩段圓弧組成，起刀點在0點上方，如圖所示。銑削時要求銑刀下移50mm，立銑刀直徑φ24，機(jī)床具有刀具半徑補(bǔ)償功能，試按相對坐標(biāo)完成數(shù)控銑削手工編程，I、J、K為圓弧起點相對其圓心(由圓心指向起點的矢量)的X、Y、Z坐標(biāo)值的地址符。(主軸轉(zhuǎn)速為300rpm，進(jìn)給速度為150mm/min，機(jī)床具有刀具半徑補(bǔ)償功能)

四、簡答題(每小題10分，共20分)

1.數(shù)控編程中為什么要進(jìn)行一些數(shù)學(xué)計算?

2.CNC系統(tǒng)中光電隔離電路的主要作用是什么?

五、計算題(每小題6分，共12分)

1.某步進(jìn)電機(jī)的步距角為0.75°，通過一對齒輪副(主動齒輪的齒數(shù)為24，被動齒輪的齒數(shù)為20)傳動一導(dǎo)程為4mm的滾動絲杠，由絲杠螺母副驅(qū)動工作臺移動，工作臺移動的最大速度為30mm/s，求：

(1)工作臺的脈沖當(dāng)量；

(2)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率。

2.如圖所示，AB是要加工的圓弧，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(0，0)，圓弧起點為A(5，0)，終點為B(0，5)，若脈沖當(dāng)量為1，試用逐點比較法對該段圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，計算出需要的插補(bǔ)循環(huán)數(shù)和刀具移動每一位置的坐標(biāo)，并在圖上畫出刀具的運動軌跡。

一、單項選擇題(本大題共20小題，每小題2分，共40分)在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題干后的括號內(nèi)。

1．在車削加工中心上不可以（ A  ）

A.進(jìn)行銑削加工      B.進(jìn)行鉆孔

C.進(jìn)行螺紋加工      D.進(jìn)行磨削加工

2．某加工程序中的一個程序段為

N003  G91G18G94G02  X30.0  Y35.0  I30.0  F100  LF

該程序段的錯誤在于（  A  ）

A.不應(yīng)該用G91      B.不應(yīng)該用G18

C.不應(yīng)該用G94      D.不應(yīng)該用G02

3．為了綜合性地判斷數(shù)控機(jī)床所能達(dá)到的精度，應(yīng)做的檢測試驗項目是（ D  ）

A.幾何精度       B.插補(bǔ)精度

C.定位精度       D.工作精度

4．?dāng)?shù)控機(jī)床移動部件的位置偏差

反映了移動部件在該點的（ A  ）

A.定位誤差       B.系統(tǒng)性誤差

C.運動誤差       D.隨機(jī)性誤差

5．?dāng)?shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)的開環(huán)增益為K，移動部件的運動速度為V，則跟隨誤差E可表示為（  D ）

A.E=KV       B.E=

C.E=

      D.E=

6．普通的旋轉(zhuǎn)變壓器測量精度（  C   ）

A.很高        B.較高

C.較低        D.很低

7．光柵傳感器安裝時，油液濺落方向應(yīng)向著（ A  ）

A.光柵主尺       B.光柵讀數(shù)頭

C.光源        D.指示光柵

8．感應(yīng)同步器信號處理采用鑒幅型時，滑尺上正弦繞組和余弦繞組的勵磁信號分別是（     ）

A.umsinwt和umcoswt    B.u1sinwt和u2sinwt(u1

u2)

C.umsinwt和umsinwt    D.u1sinwt和u2coswt(u1

u2)

9．采用“高壓建流，低壓定流”工作方式的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動電源是（ B ）

A.高壓單電源型驅(qū)動電源    B.高低壓雙電源驅(qū)動電源

C.恒流斬波驅(qū)動電源     D.調(diào)頻調(diào)壓型驅(qū)動電源

10．對于加工中心，一般不需要（     ）

A.主軸連續(xù)調(diào)速功能     B.主軸定向準(zhǔn)停功能

C.主軸恒速切削控制     D.主軸電動機(jī)四象限驅(qū)動功能

11．下列有關(guān)永磁調(diào)速直流電動機(jī)性能的敘述中，正確的說法是（     ）

A.可以直接與機(jī)床進(jìn)給絲杠連接

B.由于換向極和補(bǔ)償繞組的存在而具有良好的換向性能

C.電動機(jī)在反復(fù)過載的情況下會大大縮短其壽命

D.具有較差的快速響應(yīng)特性

12．在下列相位比較式進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)的四個環(huán)節(jié)中，用來計算位置跟隨誤差的是（     ）

A.脈沖/相位變換器     B.鑒相器

C.正、余弦函數(shù)發(fā)生器    D.位置控制器

13．下列各項中，不影響加速轉(zhuǎn)矩的是（     ）

A.負(fù)載慣量       B.速度

C.電動機(jī)慣量      D.加速度

14．一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，轉(zhuǎn)子有40個齒。當(dāng)采用雙三拍通電運行時，其步距角為（     ）

A.

      B.

C.

       D.

15．增量式脈沖發(fā)生器，其單個（又稱單次）脈沖的典型脈沖周期（又稱寬度）為

，現(xiàn)要求其最高允許測量轉(zhuǎn)速為4000r/min，請選擇每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（     ）

A.2000        B.3000

C.4000        D.5000

16．STD總線基于IEEE961標(biāo)準(zhǔn)，是一個只有56根信號數(shù)的總線標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)前總線標(biāo)準(zhǔn)中（ B ）

A.最好的一種      B.較好的、體積最小的一種

C.最差的一種      D.較好的、體積最大的一種

17．滾動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)是（  C  ）

A.

     B.

C.

    D.

18．滾珠絲杠預(yù)緊的目的是（  C ）

A.增加阻尼比，提高抗振性   B.提高運動平穩(wěn)性

C.消除軸向間隙和提高傳動剛度  D.加大摩擦力，使系統(tǒng)能自鎖

19．在下列進(jìn)給伺服系統(tǒng)的四個環(huán)節(jié)中，不屬于比例環(huán)節(jié)的是（ C  ）

A.位置控制器      B.位置檢測單元

C.調(diào)速單元       D.D/A轉(zhuǎn)換器

20．FANUC15系統(tǒng)的主軸控制系統(tǒng)中，在主軸上裝有一個回轉(zhuǎn)編碼器，可檢測（ C ）

A.0.01度       B.0.001度

C.0.0001度       D.0.00001度

第二部分  非選擇題（共60分）

二、填空題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）不寫解答過程，將正確的答案寫在每小題的空格內(nèi)。錯填或不填均無分。

21．確定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系時首先要確定 Z軸 ，它是沿提供切削功率的主軸軸線方向。

22．自動編程計算機(jī)中的系統(tǒng)軟件將程序員編寫的源程序處理成計算機(jī)可以識別的形式，該系統(tǒng)軟件稱為 

 后置處理 程序。

23．光柵傳感器如果需要按如題23圖所示安裝，則必須增加 輔助密封裝置 。

24．為減小伺服系統(tǒng)跟隨誤差，應(yīng)增大位置控制器增益Kp，但Kp的增大受      的限制。

25．主軸最高轉(zhuǎn)速受 主軸電動機(jī) 、所采用的軸承以及潤滑系統(tǒng)等幾個方面的限制。

26．用于CNC系統(tǒng)的PLC有兩種：通用型PLC和 內(nèi)置型PLC 。

27．帶有自動換刀系統(tǒng)，并能一次裝夾工作后，自動連續(xù)完成銑、鉆、鏜、攻螺紋等加工的數(shù)控機(jī)床稱為

加工中心 。

28．機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計過程，主要包括系統(tǒng)總體設(shè)計、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計、

功能 設(shè)計等幾個方面。

29．連續(xù)切削控制系統(tǒng)中，若兩軸增益特性稍有差別，則加工圓時，將會形成 橢圓 。

30．傳感器的測量精度是其可以一致的、重復(fù)測出的      。

三、分析題（本大題共4小題，每小題5分，共20分）

31．試述選擇數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服電動機(jī)應(yīng)滿足的條件。

32．提高CNC系統(tǒng)的可靠性應(yīng)采用哪些主要措施？

33．試述數(shù)據(jù)采樣式進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)位置控制功能是如何實現(xiàn)的。

34．試述定位誤差補(bǔ)償?shù)幕驹?，并說明常采用的補(bǔ)償方法及補(bǔ)償何種誤差。

四、編程題（本大題共10分）

35．在數(shù)控車床上精加工圖示零件的外輪廓（不含端面）。請采用教材中給定的代碼格式（JB3208-83）編制加工程序。要求：

（1）數(shù)控車床的分辯率為0.01mm；

（2）在給定工件坐標(biāo)系內(nèi)采用絕對尺寸編程；

（3）圖示刀尖位置為程序的起點和終點。切入點為錐面的延長線上，其Z坐標(biāo)值為152。

（4）進(jìn)給速度50mm/min，主軸轉(zhuǎn)速700r/min。

五、計算題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）

36．某數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，已知齒輪分度園直徑d1=64mm，d2=80mm，齒輪寬度B=20mm，絲杠直徑d3=40mm，長度l=1500mm，工作臺質(zhì)量m=150kg。在某一時刻，齒輪轉(zhuǎn)速n1=500r/min，n2=400r/min，工作臺移動速度v=2m/min，試求此系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量。

提示：（1）鋼材密度

     （2）642=4096；644=10777216

37．逐點比較法插補(bǔ)第一象限的直線，起點在坐標(biāo)原點，終點坐標(biāo)輸入數(shù)控計算機(jī)后xa=10，ya=4，并按如下格式寫出插補(bǔ)計算過程，并畫出軌跡圖。

一、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中選出一個正確答案，并將其號碼填在題干的括號內(nèi)。每小題2分，共40分)

1.采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床不具有的特點是( D )

  A.采用步進(jìn)電動機(jī)伺服系統(tǒng)                    B.CPU可采用單片機(jī)

  C.只配備必要的數(shù)控功能                      D.必須采用閉環(huán)控制系統(tǒng)

2.根據(jù)控制運動方式的不同，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可分為( B )

  A.開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)

  B.點位控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)

  C.多功能數(shù)控系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

  D.NC系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)

3.數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點是( A )

  A.加工精度高、生產(chǎn)效率高、工人勞動強(qiáng)度低、可加工復(fù)雜型面、減少工裝費用

  B.加工精度高、生產(chǎn)效率高、工人勞動強(qiáng)度低、可加工復(fù)雜型面、工時費用低

  C.加工精度高、專用于大批量生產(chǎn)、工人勞動強(qiáng)度低、可加工復(fù)雜型面、減少工裝費用

  D.加工精度高、生產(chǎn)效率高、對操作人員的技術(shù)水平要求較高、可加工復(fù)雜型面、減少工裝費用

4.CNC系統(tǒng)一般可用幾種方式得到工件加工程序，其中MDI是( C )

  A.利用磁盤機(jī)讀入程序                   B.從串行通信接口接收程序

  C.利用鍵盤以手動方式輸入程序           D.從網(wǎng)絡(luò)通過Modem接收程序

5.所謂聯(lián)機(jī)診斷，是指數(shù)控計算機(jī)中的( B )

  A.遠(yuǎn)程診斷能力                         B.自診斷能力

  C.脫機(jī)診斷能力                         D.通信診斷能力

6.有四種CNC系統(tǒng)或者數(shù)控機(jī)床，根據(jù)MTBF指標(biāo)，它們中可靠性最好的是( D )

  A.MTBF=1000h                           B.MTBF=2500h

  C.MTBF=5000h                           D.MTBF=70000h

7.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動副時，應(yīng)該有消隙措施，其消除的是( C )

  A.齒輪軸向間隙                         B.齒頂間隙

  C.齒側(cè)間隙                             D.齒根間隙

8.某數(shù)控機(jī)床工作臺采用滾珠導(dǎo)軌，其支承導(dǎo)軌長度L=500mm，動導(dǎo)軌長度Ld=200mm，動導(dǎo)軌行程長度l=300mm，若要求動導(dǎo)軌在全長上始終與滾動體相接觸，則滾動體與保持架的長度LG應(yīng)為( D )

  A.200mm               B.250mm          C.300mm           D.350mm

9.直線感應(yīng)同步器類型有( D )

  A.標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型和長型             B.非標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型和三重型

  C.非標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型和寬型           D.標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型和三重型

10.旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)特點是( D )

  A.很復(fù)雜              B.復(fù)雜           C.較復(fù)雜          D.簡單

11.用光柵傳感器測直線位移時，為了辨別移動方向，在莫爾條紋間距B內(nèi)，相距

設(shè)置兩個光電元件，兩光電元件輸出電壓信號的相位差是( C )

  A.30°                B.60°           C.90°            D.180°

12.絕對式脈沖發(fā)生器的單個碼盤上有8條碼道，則其分辨率約為( D )

  A.1.10°              B.1.21°         C.1.30°          D.180°

13.永磁同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測多用( C )

  A.光電式轉(zhuǎn)子位置檢測器                 B.磁電式轉(zhuǎn)子位置檢測器

  C.絕對式脈沖編碼器                     D.相對式脈沖編碼器

14.反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)與混合式步進(jìn)電動機(jī)相比，其優(yōu)點是( D )

  A.轉(zhuǎn)矩體積比大                         B.停電后有自鎖能力

  C.步距角容易做得比較小                 D.轉(zhuǎn)子慣量低，可更快加減速

15.氣隙磁場按正弦波分布的電動機(jī)是( C )

  A.無刷直流電動機(jī)                       B.永磁寬調(diào)速直流電動機(jī)

  C.永磁同步電動機(jī)                       D.直流主軸電動機(jī)

16.一臺三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子有40個齒；采用單、雙六拍通電方式。若控制脈沖頻率f=1000Hz，則該步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min)為( B )

  A.125               B.250              C.500             D.750

17.對于數(shù)控機(jī)床最具機(jī)床精度特征的一項指標(biāo)是( C )

  A.機(jī)床的運動精度                       B.機(jī)床的傳動精度

  C.機(jī)床的定位精度                       D.機(jī)床的幾何精度

18.一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中的點位控制系統(tǒng)的失動量應(yīng)控制在( C )

  A.0.05～0.06mm                         B.0.03～0.04mm

  C.0.01～0.02mm                         D.0.001～0.05mm

19.閉環(huán)控制系統(tǒng)的定位誤差主要取決于( C )

  A.機(jī)械傳動副的間隙及制造誤差

  B.機(jī)械傳動副彈性變形產(chǎn)生的誤差

  C.檢測元件本身的誤差及安裝引起的阿貝誤差

  D.滾珠絲杠副熱變形所產(chǎn)生的誤差

20.加工圓弧時，若兩軸的系統(tǒng)增益相同，進(jìn)給速度v=常數(shù)，但由于刀具實際位置對指令位置有跟隨誤差，則會產(chǎn)生圓弧半徑誤差△R，其誤差關(guān)系式為( D )

  A.

             B.

C.

           D.

二、填空題(每空1分，共10分)

    不寫解答過程，將正確的答案寫在每小題的空格內(nèi)。錯填或不填均無分。

21.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的輔助動作，如刀具的更換和切削液的啟停等是用 可編程控制器（PLC） 進(jìn)行控制的。

22.在自動編程中，根據(jù)不同數(shù)控系統(tǒng)的要求，對編譯和數(shù)學(xué)處理后的信息進(jìn)行處理，使其成為數(shù)控系統(tǒng)可以識別的代碼，這一過程稱為 后置處理 。

23.總線的技術(shù)指標(biāo)中，帶寬是指總線在傳遞信息時 每秒鐘能傳送的字節(jié)數(shù) 。

24.數(shù)字增量插補(bǔ)法在每個插補(bǔ)周期輸出一個數(shù)字量(或稱為指令位移增量)，數(shù)字增量插補(bǔ)是用 直線逼近

被插補(bǔ)曲線的過程。

25.某數(shù)控機(jī)床平均切削進(jìn)給速度Vs=0.3m/min，絲杠導(dǎo)程L0=6mm，此時絲杠的轉(zhuǎn)數(shù)n=  50  r/min。

26.當(dāng)直線感應(yīng)同步器只有余弦線組勵磁時，若正弦繞組和定尺上的繞組位置重合時，在定尺上感應(yīng)出的電動勢的值為 零 。

27.光柵尺安裝完畢后，一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝 限位裝置 ，防止破壞讀數(shù)頭。

28.在直流主軸電動機(jī)中，電樞磁場對其主磁場會有影響，該影響稱為 電樞反應(yīng) 。

29.數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成方式一般有兩種，采用專用芯片的大板結(jié)構(gòu)和 總線式體系結(jié)構(gòu) 。

30.數(shù)控機(jī)床移動部件沿某一坐標(biāo)軸重復(fù)移動至某一點定位時，其定位誤差反映系統(tǒng)存在系統(tǒng)性誤差和 隨機(jī)性誤差 。

三、分析題(每小題5分，共20分)

31.圖示為逐點比較法第一象限直線的插補(bǔ)程序流程框圖，填上空框中的內(nèi)容，并對符號加以說明。

32.簡述圖示接口電路的工作原理，它是CNC裝置的輸入還是輸出接口?光電耦合器的主要作用是什么?

33.試述開環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別及適用場合。

34.某數(shù)控機(jī)床采用滾動導(dǎo)軌，由伺股電動機(jī)通過一對齒輪帶動滾珠絲杠驅(qū)動工作臺移動，其脈沖當(dāng)量為0.005mm，現(xiàn)CNC發(fā)出正向指令脈沖，工作臺移動了100mm后，電動機(jī)又接到同樣數(shù)量反向指令脈沖，而工作臺反向只移動了99.975mm，未能復(fù)位到原點。試分析該系統(tǒng)有何問題?應(yīng)采取什么措施以提高定位精度。

四、編程題(10分)

35.在雙點劃線所示毛坯上，采用數(shù)控電火花線切割機(jī)(分辨率為0.01mm)切出圖示粗實線型腔。請求出加工軌跡上各直線、圓弧交點坐標(biāo)，并采用教材中給定的代碼格式(JB3208-83)編制加工程序。要求在給定工件坐標(biāo)系內(nèi)采用增量尺寸編程，坐標(biāo)原點為程序的起點和終點，切割前電極絲位于坐標(biāo)原點，切割路徑為A→B→C→D→E→F→G→H，進(jìn)給速度15mm/min，編程時不考慮切縫寬度，數(shù)控系統(tǒng)具有跨象限圓弧插補(bǔ)功能。

五、計算題(每小題10分，共20分)

36.某數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，各傳動軸的轉(zhuǎn)速：n1=600r/min,n2=480r/min,n3=384r/min。各傳動軸的負(fù)載力矩：

T1=1N·m,T2=2N·m,T3=5N·m。工作臺移動速度v=2.3m/min，工作臺所受的力FL=2000N。

試求此系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到電動機(jī)軸上的等效力矩。

37.一臺具有二個磁極的國產(chǎn)交流主軸電動機(jī)，額定運行時的轉(zhuǎn)差率S=0.03，恒轉(zhuǎn)距調(diào)速范圍與恒功率調(diào)速范圍之比為1∶3，試計算該電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速并估計其最高工作轉(zhuǎn)速。

一、填空題(每空2分，共30分)

1.數(shù)控加工的編程方法主要有 手工編程 和 自動編程 兩大類。

2.用逐點比較法插補(bǔ)第一象限的斜線，若偏差函數(shù)等于零，刀具應(yīng)沿 X 軸的正向方向進(jìn)給一步。

3.CNC系統(tǒng)中常用的插補(bǔ)方法中，脈沖插補(bǔ)法適用于以 步進(jìn) 電機(jī)作為驅(qū)動元件的數(shù)據(jù)系統(tǒng)；數(shù)字增量插補(bǔ)法(數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法)一般用于 直流伺服 和 交流伺服 電機(jī)作為驅(qū)動元件的數(shù)控系統(tǒng)。

4.滾珠絲杠螺母副按其中的滾珠循環(huán)方式可分為 外循環(huán) 和 內(nèi)循環(huán) 兩種。

5.直流主軸電動機(jī)的控制系統(tǒng)可分為兩部分： 電樞電壓 控制部分和 勵磁電流 控制部分。

6.進(jìn)給伺服系統(tǒng)若僅采用比例型位置控制，跟隨誤差是 不能 完全消除的。

7.按國家標(biāo)準(zhǔn)“數(shù)字控制機(jī)床位置精度的評定方法”(GB10931-89)規(guī)定，數(shù)控坐標(biāo)軸定位精度的評定項目有以下三項： 軸線的重復(fù)定位精度R 、 軸線的定位精度A 和 軸線的反向差值B 。

8.步進(jìn)電動機(jī)的 起動頻率 是指它在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下能夠不失步地起動的最高頻率。

二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題2分，共24分)

1.CAM是指(  B  )

  A.計算機(jī)輔助設(shè)計           B.計算機(jī)輔助制造

  C.計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃       D.計算機(jī)集成制造

2.(  A  )是無法用準(zhǔn)備功能字G來規(guī)定或指定的。

  A.主軸旋轉(zhuǎn)方向             B.直線插補(bǔ)        

  C.刀具補(bǔ)償                 D.增量尺寸

3.在確定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系時，首先要指定的是( C )

  A.X軸            B.Y軸            C.Z軸          D.回轉(zhuǎn)運動的軸

4.欲加工第一象限的斜線(起始點在坐標(biāo)原點)，用逐點比較法直線插補(bǔ)，若偏差函數(shù)大于零，說明加工點在(  B   )。

  A.坐標(biāo)原點       B.斜線上方       C.斜線下方     D.斜線上

5.8位計算機(jī)是指(  C  )

  A.存儲器的字由8個字節(jié)組成

  B.存儲器有8K

  C.微處理器數(shù)據(jù)的寬度為8位

  D.數(shù)據(jù)存儲器能存儲的數(shù)字為8位

6.滾珠絲杠副的設(shè)計計算和驗算，一般不包括(  D  )方面。

  A.強(qiáng)度           B.剛度            C.穩(wěn)定性       D.抗振性

7.光柵利用(  C  )，使得它能測得比柵距還小的位移量。

  A.莫爾條紋的作用                   B.數(shù)顯表

  C.細(xì)分技術(shù)                         D.高分辨指示光柵

8.當(dāng)交流伺服電機(jī)正在旋轉(zhuǎn)時，如果控制信號消失，則電機(jī)將會(  D  )。

  A.以原轉(zhuǎn)速繼續(xù)轉(zhuǎn)動                 B.轉(zhuǎn)速逐漸加大

  C.轉(zhuǎn)速逐漸減小                     D.立即停止轉(zhuǎn)動

9.數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)是以(  B  )為直接控制目標(biāo)的自動控制系統(tǒng)。

  A.機(jī)械運動速度                     B.機(jī)械位移

  C.切削力                           D.機(jī)械運動精度

10.脈沖比較伺服系統(tǒng)中，可逆計數(shù)器的作用是(  C  )。

   A.計算位置指令脈沖個數(shù)

   B.計算位置反饋脈沖個數(shù)

   C.計算位置指令脈沖個數(shù)與位置反饋脈沖個數(shù)之差

   D.計算位置指令脈沖個數(shù)與位置反饋脈沖個數(shù)之和

11.數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的重復(fù)定位誤差應(yīng)為各測點重復(fù)定位誤差中的(  B  )。

   A.平均值         B.最大值

   C.最大絕對值     D.最大值和最小值之差

12.(   A   )主要用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動。

   A.步進(jìn)電機(jī)        B.直流伺服電機(jī)

   C.交流伺服電機(jī)    D.直流進(jìn)給伺服電機(jī)

三、編程題(14分)

   用ф10mm的立銑刀銑削工件輪廓，起刀點為(0，0)，工件尺寸及加工路線如圖所示，試按相對坐標(biāo)完成數(shù)控銑削手工編程，I、J、K為圓弧起點相對其圓心(圓心指向起點的矢量)的X、Y、Z坐標(biāo)值的地址符。(主軸轉(zhuǎn)速為600rpm，進(jìn)給速度為150mm/min，機(jī)床具有刀具半徑補(bǔ)償功能)

N01  G91  G17  G00  G42  D01  X40  Y40  S600  LF

    N02  G01  X60  F150  LF

    N03  GO3  X20  Y20  I0  J-20  LF

    N04  X-40  Y40  I40  J0  LF

    N05  G01  X-40  Y-20  LF

    N06  Y-40  LF

    N07  G00  G40  X-40  Y-40  LF

    N08  M02  LF

四、簡答題(每小題10分，共20分)

1.什么叫逐點比較插補(bǔ)法，一個插補(bǔ)循環(huán)包括哪幾個節(jié)拍?

2.滾珠絲杠副進(jìn)行預(yù)緊的目的是什么?簡述“雙螺母墊片式”預(yù)緊方法的工作原理。

五、計算題(每小題6分，共12分)

1.一臺五相十拍運行的步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)z=48，在A相繞組中測得電流頻率為600Hz，求：

  (1)電機(jī)的步距角

  (2)電機(jī)的轉(zhuǎn)速

2.光柵柵距為0.01mm,兩塊光柵之間的夾角為0.057°，求莫爾條紋寬度。

一、填空題(每空2分，共30分)

1.手工編程    自動編程    (順序不分先后)

2.X

3.步進(jìn)    直流伺服    交流伺服  (后兩空順序不分先后)

4.內(nèi)循環(huán)  外循環(huán)  (順序不分先后)

5.電樞電壓    勵磁電流  (順序不分先后)

6.不能

7.軸線的重復(fù)定位精度    軸線的定位精度    軸線的反向差值  (順序不分先后)

8.起動頻率

二、單項選擇題(每小題2分，共24分)

   1.B       2.A       3.C        4.B       5.C         6.D

   7.C       8.D       9.B       10.C       11.B       12.A

三、編程題(14分)

    N01  G91  G17  G00  G42  D01  X40  Y40  S600  LF

    N02  G01  X60  F150  LF

    N03  GO3  X20  Y20  I0  J-20  LF

    N04  X-40  Y40  I40  J0  LF

    N05  G01  X-40  Y-20  LF

    N06  Y-40  LF

    N07  G00  G40  X-40  Y-40  LF

    N08  M02  LF

四、簡答題(每小題10分，共20分)

    1.逐點比較插補(bǔ)法是通過逐點比較刀具與所加工曲線的相對位置，確定刀具的進(jìn)給方向，以加工出所需的零件廓形。

      一個插補(bǔ)循環(huán)包括：偏差判斷、進(jìn)給、偏差計算、終點判斷四個節(jié)拍。

    2.滾珠絲桿副進(jìn)行預(yù)緊的目的是消除滾珠絲杠副傳動的反向間隙和提高滾珠絲杠副傳動的軸向剛度。“雙螺母墊片式”即在兩個螺母之間加入墊片，把左、右兩個螺母撐開，使左、右兩個螺母與絲杠的接觸方向相反，從而實現(xiàn)滾珠絲杠副的預(yù)緊。

五、計算題(12分)

    1.(1)θ=

      (2)n=

=75r/min  

    2.θ=3.14×0.057°/180°=0.001

      B≈W/θ=0.01/0.001=10mm  

一、單項選擇題(本大題共20小題，每小題2分，共40分)在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將其代碼填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分。

1.數(shù)控機(jī)床的組成部分包括(  B  )

  A.輸入裝置、光電閱讀機(jī)、PLC裝置、伺服系統(tǒng)、多級齒輪變速系統(tǒng)、刀庫

  B.輸入裝置、CNC裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機(jī)械部件

  C.輸入裝置、PLC裝置、伺服系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)、機(jī)械部件

  D.輸入裝置、CNC裝置、多級齒輪變速系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、刀庫

2.計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點不包括(  C  )

  A.利用軟件靈活改變數(shù)控系統(tǒng)功能，柔性高

  B.充分利用計算機(jī)技術(shù)及其外圍設(shè)備增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)功能

  C.數(shù)控系統(tǒng)功能靠硬件實現(xiàn)，可靠性高

  D.系統(tǒng)性能價格比高，經(jīng)濟(jì)性好

3.準(zhǔn)備功能G代碼中，能使機(jī)床作某種運動的一組代碼是(  A  )

  A.G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42

  B.G00、G01、G02、G03、G90、G91、G92

  C.G00、G04、G18、G19、G40、G41、G42

  D.G01、G02、G03、G17、G40、G41、G42

4.數(shù)控系統(tǒng)常用的兩種插補(bǔ)功能是(  C  )

  A.直線插補(bǔ)和螺旋線插補(bǔ)            B.螺旋線插補(bǔ)和拋物線插補(bǔ)

  C.直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)              D.圓弧插補(bǔ)和螺旋線插補(bǔ)

5.通常CNC系統(tǒng)通過輸入裝置輸入的零件加工程序存放在(  B  )

  A.EPROM中         B.RAM中          C.ROM中          D.EEPROM中

6.現(xiàn)代中高檔CNC系統(tǒng)中的計算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)多采用(  D  )

  A.單CPU、模塊化結(jié)構(gòu)                B.單CPU、大板結(jié)構(gòu)

  C.多CPU、大板結(jié)構(gòu)                  D.多CPU、模塊化結(jié)構(gòu)

7.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中采用齒輪傳動副時，如果不采用消隙措施，將會(  D  )

  A.增大驅(qū)動功率                     B.降低傳動效率

  C.增大摩擦力                       D.造成反向失動量

8.滾珠導(dǎo)軌承受的載荷一定，結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下，為提高剛度并降低成本，應(yīng)采用的最為有利的方案是(  B  )

  A.增大滾珠直徑，適當(dāng)增加滾珠數(shù)目   B.增大滾珠直徑，適當(dāng)減少滾珠數(shù)目

  C.減小滾珠直徑，適當(dāng)增加滾珠數(shù)目   D.減小滾珠直徑，適當(dāng)減少滾珠數(shù)目

9.由單個碼盤組成的絕對脈沖發(fā)生器所測的角位移范圍為(  D  )

  A.0～90°         B. 0～180°      C.0～270°       D.0～360°

10.直線感應(yīng)同步器定尺上是(  C  )

  A.正弦繞組        B.余弦繞組       C.連續(xù)繞組       D.分段繞組

11.用光柵位置傳感器測量機(jī)床位移，若光柵柵距為0.01mm，莫爾條紋移動數(shù)為1000個，若不采用細(xì)分技術(shù)則機(jī)床位移量為( C )

  A.0.1mm          B.1mm            C.10mm           D.100mm

12.用直線感應(yīng)同步器和數(shù)字顯示系統(tǒng)測量位移，要求最大測量速度Vmax=9m/min，脈沖當(dāng)量q=0.01mm，顧磁頻率f(  D  )

  A.≥15Hz          B.≥90Hz         C.≥900Hz        D.≥15KHz

13.可用于開環(huán)伺服控制的電動機(jī)是(  D  )

  A.交流主軸電動機(jī)                   B.永磁寬調(diào)速直流電動機(jī)

  C.無刷直流電動機(jī)                   D.功率步進(jìn)電動機(jī)

14.下列伺服電動機(jī)中，帶有換向器的電動機(jī)是(  A  )

  A.永磁寬調(diào)速直流電動機(jī)             B.永磁同步電動機(jī)

  C.反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)                 D.混合式步進(jìn)電動機(jī)

15.在下列進(jìn)給伺服系統(tǒng)的四個環(huán)節(jié)中，可等效為慣性環(huán)節(jié)的是(  B  )

  A.位置控制器      B.調(diào)速單元       C.位置檢測單元   D.D/A轉(zhuǎn)換器

16.一臺具有二對磁極，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min的交流主軸電動機(jī)，當(dāng)電源頻率50Hz時，其正常運行的轉(zhuǎn)差率為(  A  )

  A.0.04           B.0.042         C.0.52          D.1.08

17.數(shù)控機(jī)床移動部件某點的定位誤差A(yù)的表示公式為(  C  )

  A. A=

±σ         B.A=

±2σ       C.A=

±3σ        D.A=

±4σ

18.FANUC15系統(tǒng)中的AC伺服電動機(jī)帶有高分辨率的回轉(zhuǎn)編碼器，其最小檢測單位為(  C  )

  A.10μm          B.1μm            C.0.1μm         D.0.01μm

19.數(shù)控機(jī)床軸線的重復(fù)定位誤差為各測點重復(fù)定位誤差中的(  B  )

  A.平均值                           B.最大值

  C.最大值與最小值之差               D.最大值與最小值之和

20.為了提高輪廓加工精度，在設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)及加工中應(yīng)(  C  )

  A.增大系統(tǒng)增益，提高進(jìn)給速度       B.減小系統(tǒng)增益，降低進(jìn)給速度

  C.增大系統(tǒng)增益，降低進(jìn)給速度       D.減小系統(tǒng)增益，提高進(jìn)給速度

第二部分  非選擇題  (共60分)

二、填空題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)

不寫解答過程，將正確的答案寫在每小題的空格內(nèi)。錯填或不填均無分。

21.能夠自動改變機(jī)床切削用量，以便實時的適應(yīng)機(jī)床加工狀態(tài)的控制系統(tǒng)稱為 自適應(yīng)控制系統(tǒng) 。

22.數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)一定計算方法，將脈沖分配給各坐標(biāo)軸，完成給定運動軌跡的過程稱為 插補(bǔ) 。

23.CNC系統(tǒng)控制軟件的典型結(jié)構(gòu)有前后臺型和 中斷驅(qū)動型 。

24.第一象限的圓弧

的起點坐標(biāo)為A(xa,ya)，終點坐標(biāo)為B(xb,yb)，用逐點比較法插補(bǔ)完這段圓弧所需的插補(bǔ)循環(huán)數(shù)為 |Xb-Xa|+|Yb-Ya|。

25.計算機(jī)床的動剛度時，需考慮頻率比(λ=

)對動剛度的影響，應(yīng)絕對避免λ的值 約等于1 。

26.當(dāng)直線感應(yīng)同步器只有正弦繞阻勵磁，在正弦繞組和定尺上的繞組位置重合時開始移動，滑尺移動2個節(jié)距時，感應(yīng)電動勢的值變?yōu)榱阌?nbsp;4  處。

27.考慮到電纜線的固定，為保證傳感器的穩(wěn)定工作，一般將直線光柵的 主光柵 安裝在機(jī)床或設(shè)備的動板(工作臺)上。

28.步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)和齒數(shù)越多，在一定的脈沖頻率下，轉(zhuǎn)速 越低 。

29.FANUC15系統(tǒng)中，在交流主軸電動機(jī)上裝有 回轉(zhuǎn)編碼器 作為速度檢測之用。

30.在閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，機(jī)床的定位精度主要取決于 檢測裝置  的精度。

三、分析題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)

31.常用的光電耦合器有幾種類型及特點如何?

   光電耦合器在I/O接口中的主要作用是什么?

    32.用逐點比較法插補(bǔ)圖示的第四象限直線，直線終點坐標(biāo)取絕對值，圖中T(Xi，Yi)表示刀具位置，若刀具T位于直線上方或直線上時，偏差函數(shù)F≥0；

       若刀具T位于直線下方時，偏差函數(shù)F<0。插補(bǔ)前，刀具位于直線的起點0，某時刻刀具原點到動點T(Xi,Yi)，其偏差函數(shù)為Fi=XaYi-YaXi，

       試推導(dǎo)簡化的偏差計算公式。

    33.試述選用直流伺服電動機(jī)應(yīng)遵循的原則。

    34.試述數(shù)控機(jī)床的定位精度檢測一般有哪些檢測工具儀器?現(xiàn)有一臺三坐標(biāo)聯(lián)動的高精度數(shù)控銑床，試問應(yīng)選用哪種儀器測量其定位精度。

四、編程題(10分)

    35.在圖示零件上鉆孔。請采用教材中給定的代碼格式(JB3208—83)編制加工程序。       要求：       (1)在給定工件坐標(biāo)系內(nèi)用增量尺寸編程，圖示鉆尖位置為坐標(biāo)原點；

       (2)坐標(biāo)原點為程序的起點和終點，鉆孔順序為Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ；

       (3)進(jìn)給速度50mm/min，主軸轉(zhuǎn)速600r/min；

       (4)鉆通孔時，要求鉆頭鉆出工件表面4mm。

五、計算題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)

    36.已知某數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)平均負(fù)載Pm=2500N，絲杠轉(zhuǎn)數(shù)n=50r/min，使用壽命T=15000h，運轉(zhuǎn)狀態(tài)為一般運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)系數(shù)fw可取為1.2，試求該滾珠絲杠所能承受的最大動負(fù)載為多少?(提示：

 =3.42, 

=3.56, 

=3.68)

    37.如圖示，一臺反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，通過一對減速齒輪，滾珠絲杠副帶動工作臺移動。步進(jìn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子有48個齒，采用五相十拍通電方式；并設(shè)定步進(jìn)電動機(jī)每走一步，工作臺移動5μm。當(dāng)絲杠導(dǎo)程L0=4mm，齒輪1的齒數(shù)選定為Z1=21時，試求齒輪2的齒數(shù)Z2。

一、單項選擇題(本大題共20小題，每小題2分，共40分)

    1.B            2.C          3.A        4.C          5.B    6.D            7.D          8.B        9.D         10.C

   11.C           12.D         13.D       14.A         15.B

   16.A           17.C         18.C       19.B         20.C

二、填空題(本大題共10小題，每小題1分，共10分)

    21.自適應(yīng)控制系統(tǒng)               22.插補(bǔ)

    23.中斷驅(qū)動型(或中斷型)          24.|Xb-Xa|+|Yb-Ya|    25.約等于1                     26.4

    27.主光柵                       28.越低

    29.脈沖編碼器(或回轉(zhuǎn)編碼器)      30.檢測裝置

三、分析題(本大題共4小題，每小題5分，共20分)    31.(1)常用光電耦合器有4種類型：

          普通型——應(yīng)用廣泛

          高速型——采用光敏二極管和高速開關(guān)管復(fù)合結(jié)構(gòu)，既有高響應(yīng)速度，又保持較高的電流傳輸比。

          達(dá)林頓輸出型——電流傳輸比大，可直接驅(qū)動數(shù)十毫安的負(fù)載。

          晶閘管輸出型——輸出部分為光控晶閘管，常用于交流大功率電路的隔離驅(qū)動場合。

       (2)光電耦合器在I/O接口中的主要作用：

          隔離光電耦合器輸入輸出兩側(cè)電路的電氣聯(lián)系；

          方便地完成信號電平轉(zhuǎn)換。

    32.(1)若F≥0時，刀具沿X軸正方向走一步，

則Fi+1= Xa∣Yi+1∣ -∣Ya∣Xi+1

= Xa∣Yi∣- ∣Ya∣Xi-∣Ya∣

=Fi-∣Ya∣

 （2）若F<0時，刀具沿Y軸負(fù)方向走一步，

 即     

則Fi+1= Xa∣Y i+1∣-∣Ya∣X i+1

= Xa(∣Y i∣+1)-∣Ya∣X i+1

= Xa∣Y i∣-∣Ya∣X i+Xa

=Fi+xa

故得出第四象限直線的逐點比較法插補(bǔ)偏差計算公式為：

F≥0時，進(jìn)給：+X，F(xiàn)i+1=Fi-∣Y a∣

F<0時， 進(jìn)給:-Y，F(xiàn)i+1=Fi-X a

    33.選用直流伺服電動機(jī)應(yīng)遵循以下原則：

       (1)機(jī)床在無切削運行時，在整個速度范圍內(nèi)，電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于其連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩；

       (2)最大切削轉(zhuǎn)矩的倍數(shù)設(shè)定，應(yīng)在電動機(jī)載荷特性規(guī)定的范圍內(nèi)；

       (3)加減速時應(yīng)當(dāng)工作在加減速區(qū)內(nèi)。加減速時，總的轉(zhuǎn)矩為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與慣性轉(zhuǎn)矩之和，慣性轉(zhuǎn)矩取決于加速度和負(fù)載慣量，而加速度取決于希望的加速時間。

       (4)負(fù)載慣量對電動機(jī)靈敏度及快速移動時間有很大影響。一般情況下，負(fù)載慣量不應(yīng)超過電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的三倍。

    34.(1)數(shù)控機(jī)床的定位精度一般采用刻線基準(zhǔn)尺和讀數(shù)顯微鏡、激光干涉儀、光柵、感應(yīng)同步器等測量工具進(jìn)行測量。

       (2)高精度的數(shù)控銑床應(yīng)選用雙頻激光干涉儀測量其定位精度。

四、編程題(10分)

    35.

五、計算題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)

36.解：（1）L=

=

=45

      （2）C=

fw·Pm=

×1.2×2500=10680(N)

37．依步進(jìn)電動機(jī)的步距角公式

θs =

依脈沖當(dāng)量定義

δ=

·θs·

Z2=

·θs·Z1·

=

·=

=

=35