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数控技术学习指南

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数控技术学习指南
一、填空题(每空1分
1．数控是数字操纵的简称，是用 对机床的运动及加工过程进行操纵的自动操纵技术。
2．只在写有该代码的程序段中才有效的代码为 代码。 3．数控编程一样分为 和 两种。 4. 常用的坐标平面选择指令为 、 、 。
5．刀具补偿功能是数控系统所具有的为方便用户精确编程而设置的功能，它可分为 补偿和 补偿。
6．M代码是操纵数控机床 功能的指令，要紧用于完成加工操作时的一些辅助动作。
7.在一个程序段中差不多指定，直到显现同组另一个代码才失效的代码称为_ 。
8.数控机床坐标系统规定中,与主轴重合或平行于主轴的轴为 轴, 轴通常是水平的，且平行于工件装夹表面。数控机床某一移动坐标的正方向是指增大_ 和_ 之间距离的方向。
9．数控机床按照操纵系统功能分类，能够分为 数控机床、 直线操纵数控机床、 数控机床。
10. 在数控编程时，使用_ _指令后，就能够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。
11. 数控机床一样是由 、 、 、机床本体和测量反馈装置组成。
12. 是第一要确定的坐标轴，是沿提供切削功率的主轴轴线方向。 13. 数控机床按照伺服操纵方式分类，能够分为 数控机床、 数控机床和 数控机床。

14. 指令是使数控机床预备好某种运动方式的指令； 指令要紧用于数控机床的开关量操纵。
15.数控机床坐标系，以平行于机床主轴的刀具运动坐标轴为 轴，以刀具远离工件方向为该坐标 方向。


16．数控技术中常用的插补算法有 和 插补法两大类。 17．程序编制可分为手工编程和 。
18．G代码中， 代码表示在程序中一经被应用，直到显现同组的任一G代码时才失效； 代码表示只在本程序段中有效。
19．数控机床常用的位置检测装置有： 、 、 等。 20.左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为 和 。 21．三相步进电机的转子上有40个齿，若采纳三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为 。
22.数控机床由 、 、 、 和机床本体组成。 23.刀补过程分为 、 、 。
24. CNC系统软件按照功能分为 软件和 软件。
25. 数控机床坐标系的确定：X、Y、Z的正向是工件尺寸增加的方向，通常平行于主轴的轴线为Z坐标，而 坐标方向是水平的，同时平行于工件装卡面，而Y向坐标是按照 来确定的。
26. 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的 和 为操纵量的自动操纵系统。
27.数控机床有着不同的运动方式，编写程序时，我们总是一律 ，并规定 为正。
28.数控机床由操纵介质、 和 、 等部分组成。 29．数控机床按操纵运动轨迹可分为 、点位直线操纵和 等几种。 30. 在轮廓操纵中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具 和刀具 补偿功能。
31. 编程时的数值运算，要紧是运算零件的 和 的坐标。
32．与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为 轴，远离工件的刀具运动方向为 。
33．在数控编程时，使用 指令后，就能够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。
34. 数控机床中的标准坐标系采纳 ，并规定 刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。

35．对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，那个角度叫作 ，电机的总角位移和输入脉冲的 成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的 。
36.实现数控系统并行处理的方式包括 、 。
37.直线式感应同步器由作相对平行移动的 和 组成。
38.目前CNC系统的软件一样采纳 结构和 结构两种典型的结构。 39. 数控编程的步骤有 、 、 、 、 。 40.光栅作为位移传感器，其高精度源于的莫尔条纹的 和 。 41. 微处理器结构的CNC装置多为模块化结构，通常采纳 和 两种典型结构实现模块间的互联与通信。
42. 若三相步进电机（三相绕组分别为A、B、C），请写出三相六拍工作方式的通电顺序： 。
43.从CNC系统使用的印刷电路板的插接结构来分，CNC系统的硬件结构一样分为： 和 结构两大类。
44. 数控系统中常用的两种加减速形式是 和 。
45. 感应同步器依照输出信号的处理方式能够分为 和 两种工作方式。
46． 数控机床上用 完成开关量的顺序操纵任务。 47. 他励直流电机的调速方法有 、 和 。
48．依照检测元件及其工作方式的不同，进给伺服系统的位置操纵有 、 和 三种方式。
49．数控机床进给伺服系统是位置随动系统，需要对 和 进行精确操纵，通过对位置环、速度环、电流环的调剂来实现。

二、选择题：（每小题1分，共10分）

1. 按照机床运动的操纵轨迹分类，加工中心属于（ ）。
A．轮廓操纵 B．直线操纵 C．点位操纵 D．远程操纵 2. 数控系统所规定的最小设定单位确实是（ ）。
A． 数控机床的运动精度 B．数控机床的加工精度 C．数控机床的脉冲当量 D．数控机床的传动精度 3. 闭环操纵系统的位置检测装置装在（ ）。 A．传动丝杠上 B．伺服电动机轴上 C．机床移动部件上 D．数控装置中 4．程序校验与首件试切的作用是（ ）。
A．检查机床是否正常； B．提高加工质量； C．检验程序是否正确及零件的加工精度是否满足图纸要求； D．检验参数是否正确。 5. 选择“ZX”平面指令是 ：（ ） A．G17； B．G18； C．G19； D．G20 6. 在数控机床上，确定坐标轴的先后顺序为：（ ）。 A．X轴—Y轴—Z轴 B．X轴—Z轴—Y轴 C．Z轴—Y轴—X轴 D．Z轴—X轴—Y轴 7．G00指令与下列的（ ）指令不是同一组的。
A．G01 B． G02 C.G03 D．G04 8. 在下列加工中心预备功能指令中，（ ）表示选择在XZ 平面内进行圆弧插补。
A．G16 B．G17 C．G18 D．G19 9. G02 X20 Y20 R-10 F100；所加工的一样是（ ）。
A．整圆 B．夹角〈=180°的顺时针圆弧 C．180o〈夹角〈360°的逆时针圆弧 D．180o〈夹角〈360°的顺时针圆弧 10. 刀尖半径左补偿方向的规定是（ ）。
A．沿刀具运动方向看，工件位于刀具左侧 B．沿工件运动方向看，工件位于刀具左侧 C．沿工件运动方向看，刀具位于工件左侧 D．沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧 11．程序中指定了（ ）时，刀具半径补偿被撤消。 A. G40 B. G41 C. G42 DG43 12．（ ）使刀具以点操纵方式，从刀具所在点快速移动到目标点，而移动速度与程序段中的进给速度无关。
A. G00 B. G01 C. G28 D.G29 13．步进电机的角位移与（ ）成正比。
A. 步距角 B.通电频率 C.脉冲当量 D.脉冲数量
14．用光电盘测量角位移时，为判别角位移方向，采纳两套光电转换装置，使它
们产生的电信号在相位上相差（ ）。
A. 1/4周期； B. 1/2周期； C. 一周期； D. 3/4周期。 15．采纳逐点比较法加工第一象限的斜线，若偏差函数值大于零，规定刀具向（ ）方向移动
 A.+X B.-X C.+Y D.-Y 16．数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采纳（ ）的原则。 A． 刀具固定不动，工件移动 B． 铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工刀具移动，工件固定 ； C． 分析机床运动关系后再依照实际情形两者的固定和移动关系； D．工件固定不动，刀具移动。 17. 下述能对操纵介质上的程序进行译码的装置是（ ）。
A.数控装置 B.伺服系统 C.机床 D.测量装置 18．下面哪个部分是数控机床的核心部分？（ ）
A. 操纵介质 B. 数控装置 C. 伺服系统 D. 测量装置 19. 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加工精度更高？ （ ）
A.1um/脉冲 B.5um/脉冲 C.10um/脉冲 D.0.01mm/脉冲 20. 下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？（ ）
A.感应同步器 B.旋转变压器 C.光栅 D.电磁式编码盘 21．以下指令代码中，辅助性工艺指令代码是 ：（ ）
A．G01 B. T0101 C. F100 D. M03 22．圆弧编程格式中，X Y Z 表示为：（ ）
A．圆弧的起点坐标 B. 圆弧的终点坐标 C. 圆心坐标 D. 圆弧的半径 23．下列指令中属于非模态代码指令是：（ ）
A. G90 B. G91 C. G04 D. G54 24．在G43 G01 Z15.0 H15语句中，H15表示：（ ）
A. Z轴的位置是15 B. 刀具补偿储备的地址是15 C. 长度补偿值是15 D. 长度半径值是15 25．数控机床开机时，一样要进行回参考点操作，其目的是：（ ） A.建立机床坐标系 B.换刀 C.建立工件坐标系 D. 预备开始工作 26．开环伺服系统的要紧特点是系统内（ ）位置检测反馈装置。 A. 有 B. 没有 C. 某一部分 D. 可能有 27．数控机床中常用的测量角度的测量元件是：（ ）
A．磁栅 B.感应同步器 C.光栅 D. 编码器 28．步进电机的转速与（ ）成正比。
A．脉冲数目 B. 脉冲频率 C. 脉冲当量 D. 和以上都无关 29．用逐点比较法加工第一象限的斜线，若偏差函数小于零，刀具应沿（ ）
向进给一步。 A. +X B. +Y C. -X D. -Y 30．闭环操纵系统的反馈装置是装在( 。
A.传动丝杠上 B.电机轴上 C.机床工作台上 D.装在减速器上 31．数控系统中常用的两种插补功能是：（ ）
A. 直线插补和抛物线插补 B. 抛物线插补和圆弧插补 C. 直线插补和圆弧插补 D. 抛物线插补和螺旋线插补 32.指令G40的含义是：（ ）
A.刀具左补偿 B. 刀具右补偿 C.取消刀具补偿 D.刀具长度补偿 33. 在G54中设置的数值是：（ ） A. 工件坐标系的原点相对机床坐标系原点偏移量 B.刀具的长度偏差值 C. 工件坐标系原点 D. 工件坐标系的原点相对对刀点的偏移量 34．数控机床中常用的测量直线位移的测量元件是：（ ） A．光电编码盘 B.旋转变压器 C.光栅 D.接触编码器 35．能对两个或两个以上坐标方向的位移量和速度进行操纵，完成轮廓加工的系统是： （ ）
A．点位操纵系统 B. 点位/直线操纵系统 C．连续操纵系统 D. 直线操纵系统
36.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（ ）。 A.坐标原点 B.斜线上方 C.斜线下方 D.斜线上 37．关于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度要紧取决于( 。
A.机床机械结构的精度 B.驱动装置的精度 C.位置检测元器件的精度 D.运算机的运算速度 38．在数控铣床上的XY平面内加工曲线外形工件，应选择（ ）指令。
A.G17； B.G18； C.G19； D.G20 39．闭环操纵系统的位置检测装置装在（ ）。
Ａ.传动丝杠上；Ｂ.伺服电动机轴上；Ｃ.机床移动部件上；Ｄ.数控装置中 40．刀具半径左补偿方向的规定是（ ）。
A.沿刀具运动方向看，工件位于刀具左侧； B.沿工件运动方向看，工件位于刀具左侧； C.沿工件运动方向看，刀具位于工件左侧； D.沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧
41．由直线和圆弧组成的平面轮廓，编程时数值运算的要紧任务是求各（ ）坐标。
A.节点； B.基点； C.交点； D.切点

42．步进电机的转速是通过改变电机的（ ）而实现。
A.脉冲频率； B.脉冲速度； C.通电顺序 D.电压大小 43．闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统要紧区别在于（ ）。
A.位置操纵器； B.检测单元； C.伺服驱动器； D.操纵对象。 44．在确定数控机床坐标系时，第一要指定的是( A.X轴 B.Y轴 C.Z轴 D.回转运动的轴 45．光栅利用( ，使得它能测得比栅距还小的位移量。 A.莫尔条纹的作用 B.数显表
C.倍频细分技术 D.高辨论指示光栅 46．有关数控机床坐标系的说法，其中（ ）是错误的。 A．刀具相对静止的工件而运动的原则。
B．标准的坐标系是一个右手直角笛卡尔坐标系。
C．主轴旋转的顺时针方向是按右旋螺纹进入工件的方向。 D．Z轴的正方向是使工件远离刀具的方向。
47．在逐点比较法圆弧插补中，若偏差函数大于零，则刀具位于( A.圆上 B.圆外 C.圆内 D.圆心 48．脉冲增量插补法适用于( A.以步进电机作为驱动元件的开环数控系统 B.以直流电机作为驱动元件的闭环数控系统 C.以交流电机作为驱动元件的闭环数控系统
D.以直线或交流电机作为驱动元件的闭环数控系统
49．一五相混合式步进电动机，转子齿数为100，当五相十拍运行时，其步距角为( A.0.36° B.0.72° C.0.75° D.1.5°
50．在光栅位移传感器中，为了得到两个相位相差90°的正弦信号，一样在相距______莫尔条纹间距的位置上设置两个光电元件。( A.1／4个 B.1／3个 C.1／2个 D.1个 51.CNC系统软件必须完成治理和操纵两大任务，下面任务中哪个不属于操纵任务？（ ）
A.诊断 B.插补 C.位控 D.译码
52．数控机床上直流电动机最常用的调速方法是（ ）
A. 电枢电路串电感法； B. 调励磁磁场调速法； C. 电枢电路串电阻法； D. 调压调速法


三、简答题：
1. 简述数控编程的内容与方法。

2. 简述数控机床的工作流程。

3．简述开环操纵数控机床、闭环操纵数控机床、半闭环操纵数控机床的特点。

4．试述CNC系统两种典型的软件结构

5．数控机床I/O接口电路的功能

6．数控机床中PLC功能是什么？有哪两大类型？

7．多微处理机CNC装置结构的特点：

8．光电编码器如何实现轴的正负方向的鉴别的？

9．简述直流伺服电机脉宽调制（PWM）调速原理。

10．光栅是基于摩尔条纹进行工作的，莫尔条纹有何特点？

11．数控机床对伺服驱动系统有哪些要求？

12．步进电机环形分配器的功能是什么？

13．现代CNC系统软件要完成的两大差不多任务是什么？CNC系统操纵软件两大突出的特点是什么？CNC软件广泛采纳哪两大方法实现并行处理？

四、插补运算题
1. AB是第一象限要加工的圆弧，圆弧的圆心在坐标原点(0，0，圆弧起点为A(0，3，终点为B(3，0，若脉冲当量为1，用逐点比较法对该段圆弧进行顺圆插补。试完成下列问题：
(1求出需要的插补循环数总数；
(2列表写出插补运算过程，同时把刀具进给位置各点的坐标值求出列入； (3画出刀具运动的轨迹图。


2. 设在第一象限插补直线段OA，起点为坐标原点O(0,0，终点为A（6，4）。试用逐点比较法进行插补，要求：①列表填写插补运算过程；②画出插补轨迹图。


图插补轨迹
3. 采纳逐点比较法，对以圆心为原点、起点为A（0，5）、终点为B（4，3）的顺圆弧进行插补，写出插补运算过程，并画出插补轨迹。



Y A（0，5）
B（4，3）
X 4. 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（5，6），试列表写出其直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。


5. 欲用数字积分法插补第一象限直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标为A（4，3），试列表写出该直线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。

6、 插补第一象限直线OE，起点为O（0，0），终点为E（5，3），写出插补过程并画出轨迹运动图。

五、编程题 1．某零件图如下图所示，其中R20、R9差不多上1/4圆弧。已知毛胚余量为5mm，分粗精加工该零件，留给精加工余量为1.5mm。采纳Φ8刀具，起刀点在坐标原点上方50mm处，零件厚度8mm，主轴转速为300rpm，进给速度为150mm/min。

（1） 试编写该零件加工程序；
（2） 该机床采纳C功能刀具补偿功能，试用点划线画出精加工该零件时，刀具中心实际走刀轨迹。
（3） 关于图中B、C、E、F、I点，试判定其转接类型，刀补建立与撤销转接类型。


I H G C A B D E F 2．用具有C刀补功能的数控机床完成图示零件外轮廓的加工，零件板厚10mm。选用的刀具半径为10mm，主轴转速为1200 r/min，进给速度为200mm/min。 （1）建立工件坐标系，编写数控加工程序。
（2）从起刀点P开始，画出精加工时刀具中心实际走刀轨迹，并指出刀补进行中转接处的转接类型。


3．用具有C刀补功能的数控机床完成图示零件外轮廓的加工，板厚15mm。选用的刀具半径为10mm，主轴转速为600 r/min，进给速度为100mm/min，加工余量为1mm。 （25分）
（1）建立工件坐标系，编写数控加工程序。
（2）从起刀点P开始，画出精加工时刀具中心实际走刀轨迹，并指出刀补进行中转接处的转接类型。




R20 F R20 E O2


30
D





C 15
A 10 60 100 B OP 4.用具有C刀补功能的数控机床加工图示厚度为10mm的板型零件外轮廓。选用的刀具为Φ8mm，主轴转速为300 r/min，进给速度为150mm/min，分粗、精两次加工，且留给的精加工余量为0.5mm。起刀点在O处,距离零件上表面20mm。 （1）编写加工该零件外轮廓的数控加工程序。
（2）从起刀点O开始，画出精加工时刀具中心实际走刀轨迹，并指出刀补进行中转接处的转接类型。


5. 图示为板型零件，其中圆弧O1、O2为四分之一圆弧，板厚4mm，P为起刀点，在距该零件上表面10mm的安全高度。已知选用的刀具直径为10mm，主轴转速60

500r/min，进给速度120mm/min。 （1）在图中标出工件坐标系、运算出各点坐标，编写该零件的精加工数控程序； （2）假设该系统采纳C功能刀补，试画出从起刀点P开始，精加工该零件外轮廓的刀具中心实际走刀轨迹，并指出各转接处的转接类型。

20
R20
O2



40

50 R20 O2
P

参考答案
20
15 100 1．数控是数字操纵的简称，是用 数字化信号 对机床的运动及加工过程进行操纵的自动操纵技术。
2．只在写有该代码的程序段中才有效的代码为 非模态 代码。 3．数控编程一样分为 手工编程 和自动编程两种。
4. 常用的坐标平面选择指令为 G17 、 G18 、 G19 。
5．刀具补偿功能是数控系统所具有的为方便用户精确编程而设置的功能，它可分为刀具半径补偿和刀具长度补偿。
6．M代码是操纵数控机床 辅助 功能的指令，要紧用于完成加工操作时的一些80
92

辅助动作。
7.在一个程序段中差不多指定，直到显现同组另一个代码才失效的代码称为_模态代码_。
8. 数控机床坐标系统规定中,与主轴重合或平行于主轴的轴为 Z 轴, X 轴通常是水平的，且平行于工件装夹表面。数控机床某一移动坐标的正方向是指增大_ 刀具 和_ 工件 之间距离的方向。
9．数控机床按照操纵系统功能分类，能够分为 点位操纵 数控机床、 直线操纵数控机床、 轮廓操纵 数控机床。
10. 在数控编程时，使用_刀具半径补偿_指令后，就能够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。
11．数控机床一样是由 操纵介质 、 数控装置 、 伺服系统 、机床本体和测量反馈装置组成。
12. Z轴是第一要确定的坐标轴，是沿提供切削功率的主轴轴线方向。
13. 数控机床按照伺服操纵方式分类，能够分为 开环 数控机床、 半闭环 数控机床和 闭环 数控机床。
14. 预备功能指令是使数控机床预备好某种运动方式的指令；辅助功能指令要紧用于数控机床的开关量操纵。
15.数控机床坐标系，以平行于机床主轴的刀具运动坐标轴为 Z轴，以刀具远离工件方向为该坐标正 方向。
16．数控技术中常用的插补算法有 脉冲增量插补 和 数据采样 插补法两大类。 17．程序编制可分为手工编程和 自动编程 。
18．G代码中， 模态 代码表示在程序中一经被应用，直到显现同组的任一G代码时才失效； 非模态 代码表示只在本程序段中有效。
19．数控机床常用的位置检测装置有： 光栅 、 编码器 、 感应同步器 等。 20.左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为G41和 G42。 21．三相步进电机的转子上有40个齿，若采纳三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为 1.5o 。
22.数控机床由操纵介质、数控装置、伺服系统、位置测量装置和机床本体组成。 23.刀补过程分为刀补建立、刀补运行、刀补取消

24. CNC系统软件按照功能分为 治理软件和 操纵软件。
25. 数控机床坐标系的确定：X、Y、Z的正向是工件尺寸增加的方向，通常平行于主轴的轴线为Z坐标，而 X 坐标方向是水平的，同时平行于工件装卡面，而Y向坐标是按照 右手螺旋规则 来确定的。
26. 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的 速度 和 位置 为操纵量的自动操纵系统。
27.数控机床有着不同的运动方式，编写程序时，我们总是一律假定工件不动刀具运动，并规定刀具远离工件的方向为正。
28.数控机床由操纵介质、 数控装置 和 伺服系统 、 机床本体 等部分组成。
29．数控机床按操纵运动轨迹可分为点位操纵、点位直线操纵和 轮廓操纵 等几种。
30. 在轮廓操纵中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具 长度 和刀具 半径 补偿功能。
31. 编程时的数值运算，要紧是运算零件的 基点 和节点 的坐标。 32．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正方向。
33．在数控编程时，使用刀具补偿指令后，就能够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。
34. 数控机床中的标准坐标系采纳笛卡尔直角坐标系，并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。
35．对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，那个角度叫作步距角，电机的总角位移和输入脉冲的个数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。
36.实现数控系统并行处理的方式包括资源分时共享、并发处理。 37.直线式感应同步器由作相对平行移动的定尺和滑尺（动尺）组成。 38.目前CNC系统的软件一样采纳前后台型结构和中断型结构两种典型的结构。 39. 数控编程的步骤有 工艺分析、数值运算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。

40.光栅作为位移传感器，其高精度源于的莫尔条纹的放大和 均化误差 41. 微处理器结构的CNC装置多为模块化结构，通常采纳共享总线和共享储备器两种典型结构实现模块间的互联与通信。
42. 若三相步进电机（三相绕组分别为A、B、C），请写出三相六拍工作方式的通电顺序： A-AB-B-BC-C-CA 。
43.从CNC系统使用的印刷电路板的插接结构来分，CNC系统的硬件结构一样分为：大板结构和功能模块 结构两大类。
44. 数控系统中常用的两种加减速形式是 前加减速操纵 和后加减速操纵 。 45. 感应同步器依照输出信号的处理方式能够分为鉴相式和鉴幅式两种工作方式。
46．数控机床上用可编程操纵器（PLC）完成开关量的顺序操纵任务。
47. 他励直流电机的调速方法有 调剂电阻 、调剂电枢电压 和 调剂磁通 。 48． 依照检测元件及其工作方式的不同，进给伺服系统的位置操纵有 脉冲比较 、 相位比较 和 幅值比较 三种方式。
49．数控机床进给伺服系统是位置随动系统，需要对位置和速度进行精确操纵，通过对位置环、速度环、电流环的调剂来实现。

二、选择题：
1. A 2. C 3. C 4. C 5. B 6. D 7. D 8. C 9.D 10.D 11. A 12. A 13. D 14. A 15. A 16. D 17. A 18. B 19. A 20.C 21.D 22. B 23. C 24. B 25. A 26.B 27.D 28.B 29.B 30.C 31.C 32.C 33.A 34.C 35.C 36.B 37.C 38.A 39.C 40. D 41.B 42.A 43.B 44.C 45.C 46.D 47.B 48.A 49.A 50.A 51.A 52.D



三、简答题：
6. 简述数控编程的内容与方法。
答：数控编程的内容包括：
（1） 加工工艺分析； （2） 数值运算；
（3） 编写零件加工程序单； （4） 制备操纵介质； （5） 程序校对与首件试切。 方法有：手工编程和自动编程

7. 简述数控机床的工作流程。 答：数控机床的工作流程包括：
①数据加工程序的编制；②输入；③译码；④刀具补偿；⑤插补；⑥位置操纵和机床加工。

3．简述开环操纵数控机床、闭环操纵数控机床、半闭环操纵数控机床的特点。 答：开环操纵机床不带位置检测反馈装置，因此它工作比较稳固，反应快，调试修理方便，结构简单，但操纵精度低。
闭环操纵机床的工作台上安装了位置检测反馈系统，因此它价格精度高，但结构复杂，造价高，调试修理困难。
半闭环操纵机床的检测元件安装在电动机或主轴丝杠上，因此它具有比较高的操纵性，调试比较方便。

4．试述CNC系统两种典型的软件结构
答：目前CNC系统的软件一样采纳两种典型的结构：一是前后台型结构；二是中断型结构； (1前后台型软件结构 前后台型软件结构将CNC系统整个操纵软件分为前台程序和后台程序。前台程序是一个实时中断服务程序，实现插补、位置操纵及机床
开关逻辑操纵等实时功能；后台程序又称背景程序，是一个循环运行程序，实现数控加工程序的输入和预处理（即译码、刀补运算和速度运算等数据处理）以及治理的各项任务。前台程序和后台程序相互配合完成整个操纵任务。工作过程大致是，系统启动后，通过系统初始化，进入背景程序循环中。在背景程序的循环过程中，实时中断程序不断插入完成各项实时操纵任务。 (2多重中断型软件结构 多重中断型软件结构没有前后台之分，除了初始化程序外，把操纵程序安排成不同级别的中断服务程序，整个软件是一个大的多重中断系统。系统的治理功能要紧通过各级中断服务程序之间的通信来实现。

5．简述数控机床I/O接口电路的功能。 答：数控机床I/O接口电路的功能包括：
1） 进行电平转换和功率放大：把外设送往CNC的信息转换成CPU能同意的格式；把数控系统送往外设的信息转换成外设能同意的格式，进行电平转换和功率放大；进行模拟量和数字量的转换；
2） 在CNC与外设间起缓冲作用：平稳信号电平和传输速率；防止噪声引起的误动作，用光电隔离器、继电器将CNC系统和机床之间的信号在电气上加以隔离。

6．数控机床中PLC功能是什么？有哪两大类型？
答：数控机床中PLC功能是用以代替传统的机床强电继电器逻辑，利用逻辑运算实现各种开关量的操纵，实现M、S、T的译码与操纵。数控装置中的PLC有两种类型：内装型PLC和独立型PLC。

7．多微处理机CNC装置结构的特点：
（1）运算速度快，性能价格比高。多微处理机结构中每一微处理机完成某一特定功能，相互独立，同时并行工作，因此运算速度快。它适应多轴操纵，高进给速度、高精度、高效率的数控要求，由于系统共享资源，故性能价格比高。 （2）适应性强、扩展容易。多微处理机结构CNC装置大都采纳模块化结构。可将微处理器、储备器、输入输出操纵分别作成插件板，或将其组成独立的硬件模
块，相应的软件也是模块结构，固化在硬件模块中，如此能够积木式组成CNC装置，具有良好的适应性和扩展性，修理也方便。
（3）可靠性高。由于多微处理机功能模块独立完成某一任务，因此某一功能模块出故障，其它模块照常工作，不至于整个系统瘫痪，只要换上正常模块就解决问题，提高系统可靠性。
（4）硬件易于组织规模生产 。一样硬件是通用的，易于配置，只要开发新的软件就能够构成不同的CNC装置，便于组织规模生产，保证质量，形成批量。

8．光电编码器如何实现轴的正负方向的鉴别的？
答：判别旋向： 在编码盘两侧安装A组与B组两组狭缝，彼此错开1/4节距，两组狭缝相对应的光敏元件，产生两组近似正弦波的电流信号A、 B，彼此相差90o相位，经放大整形电路后变成方波，用于辨相。依照其超前或滞后关系，实现对旋转轴正转或反转转向的判定。

9．简述直流伺服电机脉宽调制（PWM）调速原理。
答：利用脉宽调制器对大功率晶体管开关放大器的开关时刻进行操纵，将直流电压转换成一定频率的方波电压，加到直流电动机的电枢上；通过调整操纵方波脉冲宽度来改变电枢的平均电压，从而调剂电机的转速。

10．光栅是基于摩尔条纹进行工作的，莫尔条纹有何特点？
答：（1）莫尔条纹的移动量、移动方向与光栅尺的位移量、位移方向具有对应的关系；
（2）莫尔条纹的间距对光栅栅距有放大作用； （3）莫尔条纹对光栅栅距局部误差具有误差平均作用。



11．数控机床对伺服驱动系统有哪些要求？
答：数控机床对伺服驱动系统要求包括：⑴ 精度高；⑵ 稳固性好；⑶ 快速响应好，无超调；⑷调速范畴宽；⑸低速大转矩；(6 可靠性高。

12．步进电机环形分配器的功能是什么？
答：步进电机环形分配器的功能是：将数控装置送来的一串指令脉冲，按步进电机所要求的通电顺序分配给步进电机驱动电源的各相输入端，以操纵励磁绕组的通断，实现步进电机的运行及换向。

13．现代CNC系统软件要完成的两大差不多任务是什么？CNC系统操纵软件两大突出的特点是什么？CNC软件广泛采纳哪两大方法实现并行处理？
答：CNC系统软件要完成的两大差不多任务是治理和操纵。CNC系统操纵软件两大突出的特点是多任务并行处理和多重实时中断。CNC软件广泛采纳资源分时共享和资源重叠的流水线处理技术实现并行处理。

四、插补运算题
1.
解：（1）求需要的插补循环数总数：N＝｜Xe－Xs｜＋｜Ye－Ys｜＝3＋3＝6 （2）插补运算过程
步数 起点
偏差判别
坐标进给

偏差计算 坐标计算 终点判别
F0=0 F1=-5 F2=-4 F3=-1 F4=4 F5=1 F00
X0=0,Y0=3 X1=0,,Y1=2 X2=1,Y2=2 X3=2,Y3=2 X4=3,Y4=2 X5=3,Y5=1 X6=3,Y6=0 ∑N=6 ∑N=5 ∑N=4 ∑N=3 ∑N=2 ∑N=1 ∑N=0 1 2 3 4 5 6
-Y +X +X +X -Y -Y F1=F0-2Y0+1=-5 F2=F1+2X1+1=-4 F3=F2+2X2+1=-1 F4=F3+2X3+1=4 F5=F4-2Y4+1=1 F6=F5-2Y5+1=0
Y 3 2 1 插补走刀轨迹如下图:
2.

解：刀具沿x、y轴应走的总步数为表：逐点比较插补运算过程
步数 起点
偏差判别
坐标进给

，插补运算过程 见下表。
偏差运算 终点判别
F0=0 F1=-4<0 F2=2>0 F3=-2<0 F4=4>0 F5=0 F6=-4<0 F7=2 F8=-2<0 F9=4>0 +X +Y +X +Y +X +X +Y +X +Y +X F00
N=10 N=10-1=9 N=9-1=8 N=8-1=7 N=7-1=6 N=6-1=5 N=5-1=4 N=4-1=3 N=3-1=2 N=2-1=1 N=1-1=0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F1=F0-Ye=0-4= -4 F2=F1+Xe=-4+6=2 F3=F2-Ye=2-4= -2 F4=F3+Xe=-2+6=4 F5=F4-Ye=4-4= 0 F6=F5-Ye=0-4=-4 F7=F8+Xe=-4+6=2 F8=F7-Ye=2-4= -2 F9=F8+Xe=-2+6=4 F10=F9-Ye=4-4= 0 插补轨迹如下图：


插补轨迹



3．解：
40356
逐点比较法插补过程
步数 起点
偏差判别
坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判别
F0=0 F1<0 F2<0 F3<0 F4=0 F3<0 -Y X X X -Y X F00
X0=0,Y0=5 X1=0,Y1=4 X2=1,Y2=4 X3=2,Y3=4 X4=3,Y4=4 X5=3,Y5=3 X6=4,Y6=3 ∑=6 ∑=5 ∑=4 ∑=3 ∑=2 ∑=1 ∑=0 1 2 3 4 5 6
F1F02Y019 F2F12X118 F3F22X215 F4F32X310
F5F42Y417
F6F52X510

Y A（0，5）
插补轨迹如下图所示：

X B（4，3）


4．解: 采纳总步数终点判别方法，总步数N=5+6=11。
从坐标原点开始插补，故现在偏差F00，加工过程的运算节拍如下表所示
步数 起点
偏差判别
坐标进给

偏差运算 终点判别

F00
N=11 N=11-1=10 N=10-1=9 N=9-1=8 N=8-1=7 N=7-1=6 N=6-1=5 N=5-1=4 N=4-1=3 N=3-1=2 N=2-1=1 N=1-1=0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 F00
+X +Y +Y +X +Y +X +Y +X +Y +X +Y F1F0ye066
F2F1xe651
F10 F20
F30
F3F2xe154
F4F3ye462
F40
F50 F60 F70 F80 F90 F100
F5F4xe253
F6F5ye363
F7F6xe352
F8F7ye264
F9F8xe451
F10F9ye165
F11F10ye550
插补轨迹如下图所示：




5． 3解：被积函数寄存器及累加器的位数都取为3位，插补总步数为2-1=7步， 插补运算过程如下表所示： JVX（Xe） JRX 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 100 000 100 000 100 000 100 000 X溢出 1 1 1
1 JVY（Ye） JRY 011 011 011 011 011 011 011 011 011 000 011 110 001 100 111 010 101 000 Y溢出 1 1
1 终点计数器 000 001 010 011 100 101 110 111 000 插补轨迹如下图所示：


6、

解：因终点最大坐标值为5，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，即N=3。则累加次数n238。插补运算过程如下表所示： 累加次X被积函数（△t）
数寄存器
0 5 1 2 3 4 5 6 7 8 5 5 5 5 5 5 5 5 X积分器 X累加器
0 5+0=5 5+5=8+2 5+2=7 5+7=8+4 5+4=8+1 5+1=6 5+6=8+3 5+3=8+0 X累加器Y被积函溢出脉冲 数寄存器
0 3 0 1 0 1 1 0 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 Y积分器
终点计Y累加器数器（JE） Y累加器
溢出脉冲
0 0 0 3+0=3 3+3=6 3+6=8+1 3+1=4 3+4=7 3+7=8+2 3+2=5 3+5=8+0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 2 3 4 5 6 7 0
插补轨迹如下图所示：




五、编程题
1． 答：（1）数控加工程序如下：
%1000 N10 G92 X0 YO Z50；

N20 G90 G01 G42 D01 X24 Y30； N30 G00 Z-8 F150 S800 T0101 M03； N40 G01 X50； N50 X85 Y45； N60 X110；
N70 G02 X119 Y36 I0 J-9； N80 G01 X140； N90 Y60；
N100 G03 X120 Y80 I-20 J0； N110 G01 X-30； N120 Y24；
N130 G00 Z50；
N140 G40 X0 Y0 M05； N150 M30；
粗加工时，D01中储备值为5.5mm，精加工时D01中储备值为4.0mm. （2）加工中刀具实际走刀如右图点划线所示。 （3）图中B：伸长型；C：缩短型；E：伸长型； F：伸长型；I：伸长型
刀补建立与刀补撤销均为缩短型。 2．
I H G C D A B E F
（1）设留给精加工余量为1mm。
工件坐标系和起刀点如图所示，O点坐标原点，P（-20, -20）点为起刀点。 零件加工程序如下： %100；
N10 T01 M06；
N20 G90 G54 G00 X-20 Y-20 S500 M03 M08； N30 G17 Z-11； N40 G01 G41 D01 X0 Y0 F200； N50 Y100； N60 X25；
N70 G03 X50 Y125 J25； N80 G02 X150 Y125 I50；
N90 G03 X175 Y100 I25； N100 G01 X200； N120 Y0；
N130 X100 Y25； N140 X0 Y0； N150 G00 G40 X-20 Y-20； N160 Z20 M05 M09； N170 M02；
粗加工时， D01中储备值为6mm， 精加工时D01中储备值改为5mmm，则用上述同样一段程序可实现对零件粗精加工。
（2）刀具中心轨迹及相邻轨迹的转接过渡类型如图所示。 A、O 点进刀和退刀均为缩短型 B为插入型
C、D、E、F、G、H为伸长型。
Y F E H G D C A B O X P


3．

（1）工件坐标系如图所示，O点坐标原点，P（10, -15）点为起刀点。
A（20,0）、B（80,0）、O1（100,0）、C（100,20）、D（100,40）、O2（100,60）、E（80,60）、F（0,30） 零件加工程序如下：： %003；

N10 G90 G00 X10 Y-15 S600 M03； N20 G17 Z-21；
N30 G01 G42 D10 X20 Y0 F100； N40 X80；
N50 G02 X100 Y20 I20； N60 Y40；
N70 G02 X80 Y60 J20； N80 G01 X0 Y30； N90 X20 Y0；
N100 G00 G40 X10 Y-15； N110 Z0 M05 M09； N120 M02；
（2） 刀具中心轨迹及相邻轨迹的转接过渡类型如图所示。 A 点进刀和退刀均为缩短型 B、C、D为伸长型 E、F为插入型




F R20 R20 D E O2
30
C Y O X A 10 60 100 B O1
4.
解：（1）数控加工参考程序如下：
%100 N10 G92 X0 Y0 Z20； N20 G90 G00 Z-12 S300 M03； N30 G41 X20 Y20 D01；
15
P 60

N40 G01 Y50 F150; N50 X 50; N60 X60 Y40; N70 X70；
N80 G02 X80 Y30 I0 J-10； N90 G01 Y20； N100 X20； N110 G40 G00 X0 Y0； N120 Z20； N130 M30；
其中粗加工时，D01中储备值为4.5mm；
精加工时， D01中储备值为4mm。 （2）零件精加工时刀具走刀轨迹如右图所示。 各转接处的转接类型分别为： B、C、E、F、G为伸长型； D为缩短型；
刀补建立及撤销均为缩短型。

5.
（1） 工件坐标系如图所示，其中Z方向坐标零点在工件下表面处。
在上述坐标系统，工件上各点的XY坐标如下：
P(-15,-20, O(0,0, A(80,0, O1(100,0, B(100,20, C(100,80, D(60,80, E(50,92, F(40,80, G(20,80, H(0,60, O2(20,60。



Y G R20 H O2
F E D 20 C 40 50 B O1
80
92
20
O P 15 100 A X


刀具半径补偿值存放在D10寄存器中，该零件的精加工数控程序如下： %100；
N10 G54 G90 G00 Z2 S500 M03 M08； N20 G17 G01 G42 D10 X0 Y0 F120； N30 X80；
N40 G02 X100 Y20 I20； N50 G01 Y80； N60 X60； N70 X50 Y92； N80 X40 Y80； N90 X20；
N100 G03 X60 Y0 J-20； N110 G01 X0；
N120 G00 G40 X-15 Y-20； N130 Z10； N140 M30；

2. 从起刀点P开始，精加工该零件外轮廓的刀具中心实际走刀轨迹如图上虚线所示为POABCDEFGHOP。各转接处的转接类型如下： O起刀、D、F、O退刀：缩短型 A、B、C、G、H：伸长型 E：插入型


本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b07d86071b5f312b3169a45177232f60dccce762.html

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