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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．数控是数字控制的简称，是用对机床的运动及加工过程进行控制的自动
控制技术。
2．只在写有该代码的程序段中才有效的代码为代码。3．数控编程一般分为和两种。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代码是控制数控机床功能的指令，主要用于完成加工操作时的一些辅助动作。
7.在一个程序段中已经指定，直到出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．数控机床按照控制系统功能分类，可以分为数控机床、直线控制数控机床、数控机床。
10.在数控编程时，使用__指令后，就可以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.数控机床一般是由、、、机床本体和测量反馈装置组成。
12.是首先要确定的坐标轴，是沿提供切削功率的主轴轴线方向。13.数控机床按照伺服控制方式分类，可以分为数控机床、数控机床和数控机床。
14.指令是使数控机床准备好某种运动方式的指令；指令主要用于数控机床的开关量控制。
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，直到出现同组的任一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，若采用三相六拍通电方式，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，并且平行于工件装卡面，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控制量的自动控制系统。
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.数控机床由控制介质、和、等部分组成。29．数控机床按控制运动轨迹可分为、点位直线控制和等几种。30.在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具和刀具补偿功能。
31.编程时的数值计算，主要是计算零件的和的坐标。
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，就可以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用，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，这个角度叫作，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系统的软件一般采用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，通常采用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系统的硬件结构一般分为：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.感应同步器根据输出信号的处理方式可以分为和两种工作方式。
46．数控机床上用完成开关量的顺序控制任务。47.他励直流电机的调速方法有、和。
48．根据检测元件及其工作方式的不同，进给伺服系统的位置控制有、和三种方式。
49．数控机床进给伺服系统是位置随动系统，需要对和进行精确控制，通过对位置环、速度环、电流环的调节来实现。
二、选择题：（每小题1分，共10分）

1.按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于（）。
A．轮廓控制B．直线控制C．点位控制D．远程控制2.数控系统所规定的最小设定单位就是（）。
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.闭环控制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．G01B．G02C.G03D．G048.在下列加工中心准备功能指令中，（）表示选择在XZ平面内进行圆弧插补。
A．G16B．G17C．G18D．G199.G02X20Y20R-10F100；所加工的一般是（）。
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.G40B.G41C.G42DG4312．（）使刀具以点控制方式，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.G00B.G01C.G28D.G2913．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，采用两套光电转换装置，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．采用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.+XB.-XC.+YD.-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，采用（）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根据实际情况两者的固定和移动关系；D．工件固定不动，刀具移动。17.下述能对控制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.控制介质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．G01B.T0101C.F100D.M0322．圆弧编程格式中，XYZ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.G90B.G91C.G04D.G5424．在G43G01Z15.0H15语句中，H15表示：（）
A.Z轴的位置是15B.刀具补偿存储的地址是15C.长度补偿值是15D.长度半径值是1525．数控机床开机时，一般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.准备开始工作26．开环伺服系统的主要特征是系统内（）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.+XB.+YC.-XD.-Y30．闭环控制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控制，完成轮廓加工的系统是：（）
A．点位控制系统B.点位/直线控制系统C．连续控制系统D.直线控制系统
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．对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主要取决于(。
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.计算机的运算速度
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.G2039．闭环控制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，编程时数值计算的主要任务是求各（）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主要区别在于（）。
A.位置控制器；B.检测单元；C.伺服驱动器；D.控制对象。44．在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是(
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.高分辨指示光栅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，一般在相距______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系统软件必须完成管理和控制两大任务，下面任务中哪个不属于控制任务？（）
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．简述开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床的特点。
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基本任务是什么？CNC系统控制软件两大突出的特点是什么？CNC软件广泛采用哪两大方法实现并行处理？
四、插补计算题
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列表写出插补计算过程，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列表填写插补计算过程；②画出插补轨迹图。


图插补轨迹
3.采用逐点比较法，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，写出插补计算过程，并画出插补轨迹。

YA（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都是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。采用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）该机床采用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）对于图中B、C、E、F、I点，试判断其转接类型，刀补建立与撤销转接类
型。

I
H
G
C
A
B
DE
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1200r/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600r/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
A10
60100
B
O
P
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300r/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、计算出各点坐标，编写该零件的精加工数控程序；（2）假设该系统采用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。
20R20

O2

40
50
R20
O2
R
P
参考答案
20
15
100
1．数控是数字控制的简称，是用数字化信号对机床的运动及加工过程进行
控制的自动控制技术。
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．数控编程一般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代码是控制数控机床辅助功能的指令，主要用于完成加工操作时的一些
80
92

辅助动作。
7.在一个程序段中已经指定，直到出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．数控机床按照控制系统功能分类，可以分为点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床。
10.在数控编程时，使用_刀具半径补偿_指令后，就可以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．数控机床一般是由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体和测量反馈装置组成。
12.Z轴是首先要确定的坐标轴，是沿提供切削功率的主轴轴线方向。
13.数控机床按照伺服控制方式分类，可以分为开环数控机床、半闭环数控机床和闭环数控机床。
14.准备功能指令是使数控机床准备好某种运动方式的指令；辅助功能指令主要用于数控机床的开关量控制。
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，直到出现同组的任一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，若采用三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为1.5o。
22.数控机床由控制介质、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管理软件和控制软件。
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，并且平行于工件装卡面，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控制量的自动控制系统。
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.数控机床由控制介质、数控装置和伺服系统、机床本体等部分组成。
29．数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制等几种。
30.在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具长度和刀具半径补偿功能。
31.编程时的数值计算，主要是计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，就可以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用笛卡尔直角坐标系，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，这个角度叫作步距角，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系统的软件一般采用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、数值计算、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，通常采用共享总线和共享存储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系统的硬件结构一般分为：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控制和后加减速控制。45.感应同步器根据输出信号的处理方式可以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控制器（PLC）完成开关量的顺序控制任务。
47.他励直流电机的调速方法有调节电阻、调节电枢电压和调节磁通。48．根据检测元件及其工作方式的不同，进给伺服系统的位置控制有脉冲比较、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控制，通过对位置环、速度环、电流环的调节来实现。
二、选择题：
1.A2.C3.C4.C5.B6.D7.D8.C9.D10.D11.A12.A13.D14.A15.A16.D17.A18.B19.A20.C21.D22.B23.C24.B25.A26.B27.D28.B29.B30.C31.C32.C33.A34.C35.C36.B37.C38.A39.C40.D41.B42.A43.B44.C45.C46.D47.B48.A49.A50.A51.A52.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）数值计算；
（3）编写零件加工程序单；（4）制备控制介质；（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位置控制和机床加工。
3．简述开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床的特点。答：开环控制机床不带位置检测反馈装置，因此它工作比较稳定，反应快，调试维修方便，结构简单，但控制精度低。
闭环控制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，调试维修困难。
半闭环控制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控制性，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系统的软件一般采用两种典型的结构：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系统整个控制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、位置控制及机床

开关逻辑控制等实时功能；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、刀补计算和速度计算等数据处理）以及管理的各项任务。前台程序和后台程序相互配合完成整个控制任务。工作过程大致是，系统启动后，经过系统初始化，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控制任务。
(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，把控制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。系统的管理功能主要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能接受的格式；把数控系统送往外设的信息转换成外设能接受的格式，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：平衡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控制，实现M、S、T的译码与控制。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，并且并行工作，所以运算速度快。它适应多轴控制，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装置大都采用模块化结构。可将微处理器、存储器、输入输出控制分别作成插件板，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，这样可以积木式组成CNC装置，具有良好的适应性和扩展性，维修也方便。
（3）可靠性高。由于多微处理机功能模块独立完成某一任务，所以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。一般硬件是通用的，易于配置，只要开发新的软件就可以构成不同的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。根据其超前或滞后关系，
实现对旋转轴正转或反转转向的判断。
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间进行控制，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；通过调整控制方波脉冲宽度来改变电枢的平均电压，从而调节电机的转速。
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稳定性好；⑶快速响应好，无超调；⑷调速范围宽；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，以控制励磁绕组的通断，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基本任务是什么？CNC系统控制软件两大突出的特点是什么？CNC软件广泛采用哪两大方法实现并行处理？
答：CNC系统软件要完成的两大基本任务是管理和控制。CNC系统控制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软件广泛采用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、插补计算题
1.
解：（1）求需要的插补循环数总数：N＝｜Xe－Xs｜＋｜Ye－Ys｜＝3＋3＝6（2）插补计算过程
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=0F1=-5F2=-4F3=-1F4=4F5=1
F00
X0=0,Y0=3X1=0,,Y1=2X2=1,Y2=2X3=2,Y3=2X4=3,Y4=2X5=3,Y5=1X6=3,Y6=0
∑N=6∑N=5∑N=4∑N=3∑N=2∑N=1∑N=0
123456
-Y+X+X+X-Y-Y
F1=F0-2Y0+1=-5F2=F1+2X1+1=-4F3=F2+2X2+1=-1F4=F3+2X3+1=4F5=F4-2Y4+1=1F6=F5-2Y5+1=0

Y321
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。
偏差计算终点判别
F0=0F1=-4<0F2=2>0F3=-2<0F4=4>0F5=0F6=-4<0F7=2F8=-2<0F9=4>0
+X+Y+X+Y+X+X+Y+X+Y+X
F00
N=10N=10-1=9N=9-1=8N=8-1=7N=7-1=6N=6-1=5N=5-1=4N=4-1=3N=3-1=2N=2-1=1N=1-1=0
12345678910
F1=F0-Ye=0-4=-4F2=F1+Xe=-4+6=2F3=F2-Ye=2-4=-2F4=F3+Xe=-2+6=4F5=F4-Ye=4-4=0F6=F5-Ye=0-4=-4F7=F8+Xe=-4+6=2F8=F7-Ye=2-4=-2F9=F8+Xe=-2+6=4F10=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=0F1<0F2<0F3<0F4=0F3<0
-YXXX-YX
F00
X0=0,Y0=5X1=0,Y1=4X2=1,Y2=4X3=2,Y3=4X4=3,Y4=4X5=3,Y5=3X6=4,Y6=3
∑=6∑=5∑=4∑=3∑=2∑=1∑=0
123456
F1F02Y019F2F12X118F3F22X215F4F32X310
F5F42Y417

F6F52X510

Y
A（0，5）
插补轨迹如下图所示：

X
B（4，3）
4．解:采用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，故此时偏差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

偏差计算终点判别

F00
N=11

1234567891011
F00
+X+Y+Y+X+Y+X+Y+X+Y+X+Y
F1F0ye066
F2F1xe651
N=11-1=10N=10-1=9N=9-1=8N=8-1=7N=7-1=6N=6-1=5N=5-1=4N=4-1=3N=3-1=2N=2-1=1N=1-1=0
F10F20
F30
F3F2xe154

F4F3ye462

F40
F50F60F70F80F90F100
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，插补计算过程如下表所示：JVX（Xe）JRX100100100100100
0100000100000
X溢出11
JVY（Ye）JRY011011011011011
000011110001100
Y溢出1
终点计数器000001010011100

100100100100
100000100000
11
011011011011
111010101000
11101110111000
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
012345678
插补轨迹如下图所示：

555555555
X积分器X累加器
05+0=55+5=8+25+2=75+7=8+45+4=8+15+1=65+6=8+35+3=8+0
X累加器Y被积函溢出脉冲数寄存器
001011011
333333333
Y积分器
终点计
Y累加器
数器（JE）Y累加器
溢出脉冲
03+0=33+3=63+6=8+13+1=43+4=73+7=8+23+2=53+5=8+0
000100101
012345670


五、编程题
1．答：（1）数控加工程序如下：%1000
N10G92X0YOZ50；
N20G90G01G42D01X24Y30；N30G00Z-8F150S800T0101M03；N40G01X50；N50X85Y45；N60X110；
N70G02X119Y36I0J-9；N80G01X140；N90Y60；
N100G03X120Y80I-20J0；N110G01X-30；N120Y24；
N130G00Z50；
N140G40X0Y0M05；N150M30；
粗加工时，D01中存储值为5.5mm，精加工时D01中存储值为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
HD
G
C
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；
N10T01M06；
N20G90G54G00X-20Y-20S500M03M08；N30G17Z-11；
N40G01G41D01X0Y0F200；N50Y100；N60X25；

N70G03X50Y125J25；N80G02X150Y125I50；
N90G03X175Y100I25；N100G01X200；N120Y0；
N130X100Y25；N140X0Y0；
N150G00G40X-20Y-20；N160Z20M05M09；N170M02；
粗加工时，D01中存储值为6mm，精加工时D01中存储值改为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。
YF
EHG
DC
A
B
OX
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；
N10G90G00X10Y-15S600M03；N20G17Z-21；
N30G01G42D10X20Y0F100；N40X80；
N50G02X100Y20I20；N60Y40；
N70G02X80Y60J20；N80G01X0Y30；N90X20Y0；
N100G00G40X10Y-15；

N110Z0M05M09；N120M02；
（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
R20R20
D
E
O2
30
C
YO
XA10
60100
B
O1
4.
解：（1）数控加工参考程序如下：%100
N10G92X0Y0Z20；N20G90G00Z-12S300M03；N30G41X20Y20D01；N40G01Y50F150;N50X50;N60X60Y40;N70X70；
N80G02X80Y30I0J-10；N90G01Y20；N100X20；N110G40G00X0Y0；
15
P
60

N120Z20；N130M30；
其中粗加工时，D01中存储值为4.5mm；
精加工时，D01中存储值为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
R20H
O2
F
E
D20
C
4050
B

O1XOA

100
15P
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；
N10G54G90G00Z2S500M03M08；N20G17G01G42D10X0Y0F120；
R
20
80
92

N30X80；
N40G02X100Y20I20；N50G01Y80；N60X60；N70X50Y92；N80X40Y80；N90X20；
N100G03X60Y0J-20；N110G01X0；
N120G00G40X-15Y-20；N130Z10；N140M30；
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/e685a9b84493daef5ef7ba0d4a7302768e996f2b.html

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