哈尔滨理工大学成人教育学院数控复习题及答案.docx
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哈尔滨理工大学成人教育学院数控复习题及答案
1、若三相步进电动机三相三拍运行时步距角为1.5，则三相六拍运行时步距角为（A）
A．0.75B．1.5C．3D．6
2、ISO标准中，刀具半径左补偿对应的指令是（B）
A.G40B.G41C.G42D.G43
3、对于立式数控铣床，垂直布置的坐标轴是（C）
A．X轴B．Y轴C．Z轴D．A轴
4、ISO标准规定，Z坐标为（A）
A、平行于主轴轴线的坐标B、平行与共件装夹面的方向
C、制造厂规定的方向D、编程者认定的任意方向
5、目前，绝大多数进给伺服系统采用的是（B）
A．功率步进电动机B．交流伺服电动机
C．直流伺服电动机D．直线电动机
6、在相位伺服系统中，将指令信号的相位与实际位置的相位之差输出为电信号的是（B）。
A.脉冲调相器B.鉴相器C.分频器D.滤波器
7、一般情况下，编程人员在数控编程时，所建立的坐标系称为（C）
A：
机床坐标系B：
机床参考坐标系C：
编程坐标系D：
工件坐标系
8、在立式加工中心上加工一段轮廓，如图示。
正确的指令是（B）
A：
G90G03X22Y58I8J-18F100
B：
G90G03X22Y58I-18J8F100
C：
G90G03X22Y58I30J40F100
D：
G90G03X22Y58I18J－8F100
9、丝杆螺母副是可将（C）
A、直线运动转换为旋转运动B、旋转运动转换为旋转运动
C、旋转运动转换为直线运动D、直线运动转换为直线运动
10、闭环控制系统的位置反馈元件应（B）
A、装在电机轴上B、装在执行部件上
C、装在传动丝杆上D、不需要位置反馈原件
11、CNC系统是指（C）
A、自适应控制系统B、直接数字控制系统
C、计算机数控系统D、硬线数控系统
12、逐点比较法的工作顺序是（B）
A、坐标进给、偏差判别、新偏差计算、终点判别；
B、偏差判别、坐标进给、新偏差计算、终点判别；
C、终点判别、新偏差计算、偏差判别、坐标进给；
D、终点判别、偏差判别、坐标进给、新偏差计算；
13、点位、直线和轮廓控制NC机床的分类标准是（A）
A、控制的运动轨迹B、伺服系统类型C、装置的构成方式D、工艺方法
15逆时针圆弧插补的指令是（D）。
A.G00B.G01C.G02D.G03
16、在一个程序段中一经指定，便保持到后续的程序段中出现同组的另一代码才失效的代码是（A）
A、模态码B、G代码C、非模态码D、M代码
17世界上第一台数控机床是一台（C）。
A.数控车床B.两坐标数控铣床C.三坐标数控铣床D.数控钻床
18、数控机床中导轨的作用是（A）
A、导向和支承B、传递动力C、实现切削运动D、实现主运动
19、滚珠丝杠转动过程中，滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触的为（A）。
A.外循环B.内循环C.开环循环D.闭环循环
20、CNC系统的核心是（A）。
A.数控装置B.主轴控制单元C.可编程控制器D.速度控制单元
21、在用直接指定法表示进给速度时，F后所跟的数字的单位是（B）
A、m/minB、mm/minC、r/minD、mm/s
22、感应同步器在以鉴幅方式工作时，其正弦和余弦两绕组的激磁电压特点为（C）
A、幅值、相位相同频率不同B、幅值、频率相同相位不同
C、幅值不同、相位相同频率相同D、幅值、相位、频率均不同
23、数控铣削加工时，选择XY平面的指令为（A）。
A.G17B.G18C.G19D.G16
24、闭环控制系统的位置反馈元件应（B）
A、装在电机轴上B、装在执行部件上
C、装在传动丝杆上D、不需要位置反馈原件
25CNC系统中完成逻辑开关量控制的是（C）。
A.数控装置B.主轴控制单元C.可编程控制器D.速度控制单元
26步进电机启动以后，其运行速度能跟踪指令脉冲上升而不丢步的最高工作频率，称为（A）。
A.连续运行频率B.最高工作频率C.启动频率D.突跳频率
29、ISO标准中，刀具半径右补偿对应的指令是（C）。
A.G40B.G41C.G42D.G43
30、下列辅助功能指令中，功能为“计划停止”的是（B）
A.M00B.M01C.M02D.M30
1、数控机床的程序编制有两种方式：
（手工编程）和（自动编程）。
2、数控机床中常见的反应式步进电机步距角的大小一般为（0.50～0.30）。
通常，步距角越（小），加工精度越高。
3、数控机床按控制方式可分为（开环控制）、（闭环控制）和（半闭环控制）三类。
4、常见光栅的工作原理都是基于物理上的（莫尔条纹的形成）原理。
5、数控机床刀库按其形式可分为（鼓盘式刀库）、（链式刀库）和（格子箱式刀库）。
6、数控机床中，数控装置是依靠（指令值）与位置检测装置的（反馈值）进行比较，来控制工作台运动的。
7、感应同步器是利用（感应电压）的变化进行位置检测的。
8、加工中心是一种带刀库和（自动换刀装置）的数控机床。
9、导轨按接触面的摩擦性质可以分为（滑动导轨）、（滚动导轨）和静压导轨三种。
10、数控系统目前常使用的补偿功能有（刀具长度补偿）和（刀具半径补偿）。
11、滚珠丝杠螺母副回珠滚道的结构形式称为滚珠循环方式，循环方式有（外循环）和（内循环）两种。
12、编程时规定，坐标轴的正方向总是指向（增大）工件和刀具之间距离的方向。
13、CNC装置由软件和硬件两大部分组成，其中，软件部分又包括（管理软件）和（控制软件）两大类。
14、滚珠丝杠滚珠的循环方式有两种：
（外循环）和（内循环）。
15、刀具补偿功能是数控机床的主要功能之一，刀具补偿通常分为（刀具长度补偿）和（刀具半径补偿）两种。
16、CNC系统的软件结构特点是（多任务并行处理）和（实时中断处理）。
17、感应同步器是由（定尺）和（滑尺）两部分组成。
18、伺服系统中经常采用的驱动元件有（步进电动机）、（直流伺服电动机）、（交流伺服电动机）和（直线电动机）。
19、数控机床的刀库选刀方式有两种：
（顺序选刀）和（任意选刀）。
20、数控技术的主要发展趋势为（柔性制造系统）、（直接数字控制）和（计算机集成制造系统）。
1、CNC机床由几部分组成，简述各组成部分的功能？
答：
CNC机床由信息输入、数控装置、伺服驱动及检测装置、机床本体、机电接口等五大部分组成。
信息输入：
是将加工零件的程序和各种参数、数据通过输入设备送到数控装置，输入方式有穿孔纸带、磁盘、键盘（MDI）、手摇脉冲发生器等。
数控装置：
是一种专用计算机，一般由中央处理器（CPU）、存储器、总线和输入输出接口等构成。
为了完成各种形状的零件加工，该部分必须具备多种主要功能，如多轴联动、多坐标控制功能、多种函数插补功能、刀具补偿功能、故障诊断功能、通信和联网功能等等。
数控装置是整个数控机床数控系统的核心，决定了机床数控系统功能的强弱。
伺服驱动及检测反馈：
是数控机床的关键部分，它影响数控机床的动态特性和轮廓加工精度。
伺服驱动部分接受计算机运算处理后分配来的信号，经过调节、转换、放大以后去驱动伺服电动机，带动机床的执行部件运动，并且随时检测伺服电动机或工作台的实际运动情况，进行严格的速度和位置反馈控制。
机床本体：
包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和底座、立柱、刀架、工作台等基础部件。
高精度、高刚度的机床本体结构是保证数控机床高效、高精度、高度自动化加工的基础。
机电接口：
数控机床除了实现加工零件轮廓轨迹的数字控制外，还有许多功能由可编程控制器（简称PLC）来完成的逻辑顺序控制，如自动换刀，冷却液开、关，离合器的开、合，电磁铁的通、断，电磁阀的开、闭等等。
这些逻辑开关量的动力是由强电线路提供的，必须经过接口电路转换成PLC可接收的信号。
2、简述CNC装置的主要功能。
答：
CNC装置的功能通常包括基本功能和选择功能，基本功能包括控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、刀具功能、主轴功能、辅助功能、字符显示功能、自诊断功能，是数控必备的基本功能。
选择功能包括补偿功能、固定循环功能图形显示功能、通信功能、人机对话编程功能。
3、简述光栅的构成和工作原理。
答：
光栅检测装置主要由光源、聚光镜、标尺光栅、指示光栅和光敏元件等组成。
工作原理：
当指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一小角度放置时，两光栅尺上线纹相互交叉。
在光源的照射下，交叉点附近的区域内黑线重叠，透明区域变大，挡光效应最弱，透光的累积使该区域出现亮带；而距交叉点越远的区域，两光栅不透明黑线的重叠部分越少，黑线的挡光效应增强，该区域出现暗带。
这种明暗相间与光栅线纹几乎垂直的条纹称为莫尔条纹。
4、试简述CNC系统的工作过程。
答：
输入、译码、刀具补偿、进给速度处理、插补、位置控制、显示、诊断
5、什么叫步距角？
步进式伺服系统数控机床，步进电机为三相六拍工作方式，转子齿数为120，系统脉冲频率为125Hz，机床滚珠丝杠螺距为8mm，试计算：
A）步进电机的步距角；B）该机床的理论脉冲当量；C）该机床的理论最大进给速度。
答：
步进电机的步距角是指步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。
步进电机的步距角：
该机床的理论脉冲当量：
该机床的理论最大进给速度：
6、什么叫步距角？
步进式伺服系统数控机床，步进电机为三相六拍工作方式，转子齿数为80，系统脉冲频率为120Hz，机床滚珠丝杠螺距为8mm，试计算：
A）步进电机的步距角；B）该机床的理论脉冲当量；C）该机床的理论最大进给速度。
答：
步进电机的步距角是指步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。
步进电机的步距角：
该电机的理论脉冲当量：
该机床的理论最大进给速度：
7、步进式伺服系统是如何实现对机床工作台的位移、速度和进给方向进行控制的？
答：
数控系统发出的N个进给脉冲，变成控制步进电机定子绕组通电状态的变化次数N，决定了步进电机的角位移，经过丝杠螺母副之后转变为工作台的位移量。
数控系统发出的进给脉冲的频率决定了步进电机转子的转速，再经过丝杠螺母副之后，变为工作台的进给速度。
数控系统发出的脉冲的方向决定了转子的转向，即工作台运动的方向。
8、数控机床对主传动系统的基本要求是什么？
答：
数控机床和普通机床一样，主传动系统也必须通过变速，才能使主轴获得不同的转速，以适应不同的加工要求。
在变速的同时，还要求传递一定的功率和足够的扭矩，满足切削的需要。
数控机床作为高度自动化的设备，它对主传动系统的基本要求如下：
⑴为了达到最佳切削效果，一般都应在最佳切削条件下工作，因此，主轴一般都要求能自动实现无级变速。
⑵要求机床主轴系统必须具有足够高的转速和足够大的功率，以适应高速、高效的加工需要。
⑶为了降低噪声、减轻发热、减少振动，主传动系统应简化结构，减少传动件。
⑷在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置，以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。
⑸为了扩大机床的功能，实现对C轴位置（主轴回转角度）的控制，主轴还需要安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。
9、提高数控机床性能的措施主要有哪些？
答：
⑴合理选择数控机床的总体布局
⑵提高结构件的刚度
⑶提高机床抗振性
⑷改善机床的热变形
⑸保证运动的精度和稳定性
10、数控机床由哪几部分组成？
答：
数控机床由控制介质，数控装置，伺服驱动系统，辅助控制装置，反馈装置，适应控制装置，机床组成。
11、试简述旋转变压器的组成和工作原理。
答：
旋转变压器是根据互感原理工作的。
它的结构设计与制造保证了定子与转子之间的空气隙内的磁通分布呈正（余）弦规律，当定子绕组上加交流励磁电压（交变电压，频率为2～4kHz）时，通过互感在转子绕组中产生感应电动势。
12、什么叫步距角？
步进电机的步距角大小取决于哪些因素？
答：
步进电机的步距角是指步进电机定子绕组的通电状态每改变一次，转子转过的角度。
13、数控机床对机械结构的要求是什么？
其主传动系统的特点是什么？
答：
刚度高、抗振性好、灵敏性高、热稳定性好、操作安全方便。
主传动系统的特性：
变速范围宽、主轴变速迅速可靠、主轴组件的耐磨性高、转速高、功率大。
14、什么是脉冲增量插补和数字增量插补
答：
脉冲增量插补又称基准脉冲插补，其特点是每次插补结束在一个轴上仅产生单个的行程增量，以一个脉冲的方式输出，实现一个脉冲当量的位移。
数字增量插补又称数据采样插补，其特点是插补运算分两步完成。
第一步粗插补，即在给定起点和终点之间插入若干个点，用若干条微小直线段来逼近给定曲线；第二步是精插补，它是在粗插补时算出的每一条微小直线段上在做“数据点密化”工作，这一步相当于对直线的脉冲增量插补。
1、利用逐点比较法插补第一象限逆时针圆弧AB，起点A为（5，0），终点B为（0，5），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。
2、利用逐点比较法插补第一象限逆时针圆弧AB，起点A为（6，0），终点B为（0，6），试写出插补计算过程并绘制插补轨迹。
序号
偏差判别
坐标进给
计算
终点判别
F0=0，x0=6，y0=0
Σ=6+6=12
1
F0=0
-x
F1=0-2×6+1=-11，x1=6-1=5，y1=0
Σ=12-1=11
2
F1=-11<0
+y
F2=-11+2×0+1=-10，x2=5，y2=0+1=1
Σ=11-1=10
3
F2=-10<0
+y
F3=-10+2×1+1=-7，x3=5，y3=1+1=2
Σ=10-1=9
4
F3=-7<0
+y
F4=-7+2×2+1=-2，x4=5，y4=2+1=3
Σ=9-1=8
5
F4=-2<0
+y
F5=-2+2×3+1=5，x5=5，y5=3+1=4
Σ=8-1=7
6
F5=5>0
-x
F6=5-2×5+1=-4，x6=5-1=4，y6=4
Σ=7-1=6
7
F6=-4<0
+y
F7=-4+2×4+1=5，x7=4，y7=4+1=5
Σ=6-1=5
8
F7=5>0
-x
F8=5-2×4+1=-2，x8=4-1=3，y8=5
Σ=5-1=4
9
F8=-2<0
+y
F9=-2+2×5+1=9，x9=3，y9=5+1=6
Σ=4-1=3
10
F9=9>0
-x
F10=9-2×3+1=4，x10=3-1=2，y10=6
Σ=3-1=2
11
F10=4>0
-x
F11=4-2×2+1=1，x11=2-1=1，y11=6
Σ=2-1=1
12
F11=1>0
-x
F12=1-2×1+1=0，x12=1-1=0，y12=6
Σ=1-1=0
3、设欲加工直线OE，起点坐标为O（0，0），终点坐标为E（5，3），脉冲当量δ＝1，试用逐点比较法插补，试写出插补运算步骤并画出插补轨迹。
4、设要加工直线OA，起点坐标O（0，0），终点坐标A（7，4），采用逐点比较法进行直线插补，写出插补计算过程并绘制插补轨迹。
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
终点判别
F0=0
Σ=11
1
F0=0
+Δx
F1=F0-ye=0-4=-4
Σ=11-1=10
2
F1<0
+Δy
F2=F1+xe=-4+7=3
Σ=10-1=9
3
F2>0
+Δx
F3=F2-ye=3-4=-1
Σ=9-1=8
4
F3<0
+Δy
F4=F3+xe=-1+7=6
Σ=8-1=7
5
F4>0
+Δx
F5=F4-ye=6-4=2
Σ=7-1=6
6
F5>0
+Δx
F6=F5-ye=2-4=-2
Σ=6-1=5
7
F6<0
+Δy
F7=F6+xe=-2+7=5
Σ=5-1=4
8
F7>0
+Δx
F8=F7-ye=5-4=1
Σ=4-1=3
9
F8>0
+Δx
F9=F8-ye=1-4=-3
Σ=3-1=2
10
F9<0
+Δy
F10=F9+xe=-3+7=4
Σ=2-1=1
11
F10>0
+Δx
F11=F10-ye=4-4=0
Σ=1-1=0
数控车床加工零件如图所示。
设一号刀为外圆刀，三号刀为切断刀，毛坯为Φ73mm×100mm的棒料。
选取工件轴线与右端面的交点O为坐标原点，其加工程序为：
N01G50X150.0Z200.0;
N02M03S800T0101;
N03G00X75.0Z0;
N04G01X0F0.4;（车端面）
N05G00Z2.0;
N06X70.0;
N07G01Z－53.0F0.4;（车外圆）
N08G00X72.0Z2.0;
N09X50.0;
N10G01Z－25.0F0.3;（车外圆）
N11G02X60.0Z－30.0R5.0;（车圆弧）
N12G03X70.0Z－35.0R5.0;（车圆弧）
N13G00X75.0Z1.0;
N14X44.0;
N15G01X50.0Z－2.0F0.3;（倒角）
N16G00X150.0Z200.0T0100;
N17G00X72.0Z－50.0S500T0303;
N18G01X0F0.15;（切断）
N19G00X75.0;
N20X150.0Z200.0;
N21M09;
N22M30;
如图所示，毛坯为120㎜×60㎜×10㎜板材，5㎜深的外轮廓已粗加工过，周边留2㎜余量，要求加工出如图所示的外轮廓。
工件材料为铝。
（图中BC=EF=10，坐标D（55,40））
铣轮廓程序（手工安装好ф5㎜立铣刀,不考虑刀具长度补偿）
%1337
N0010G92X5Y5Z5；设置对刀点
N0020G91；相对坐标编程
N0030G17G00X40Y30；在XOY平面内加工
N0040G98G81X40Y30Z-5R15F150；钻孔循环
N0050G00X5Y5Z50
N0060M05
N0070M02
2）铣轮廓程序（手工安装好ф5㎜立铣刀,不考虑刀具长度补偿）
%1338
N0010G92X5Y5Z50（设定工件坐标系）
N0020G90G41G00X-20Y-10Z-5D01（建立刀补）
N0030G01X5Y-10F150
N0040G01Y35F150（加工O’A段）
N0050G91
N0060G01X10Y10F150（加工AB段）
N0070G01X11.8Y0（加工BC段）
N0080G02X30.5Y-5R20（加工CD段）
N0090G03X17.3Y-10R20（加工DE段）
N0100G01X10.4Y0（加工EF段）
N0110G03X0Y-25（加工FG段）
N0120G01X-90Y0（加工GO’段）
N0130G90G00X5Y5Z10（抬刀）
N0140G40（取消刀补）
N0150M05
N0160M30
对图所示零件进行周边精铣加工，且加工程序启动时刀具在参考点位置，参考点位置如图所示。
选择Φ20立铣刀，并以零件的中心孔作为定位孔，加工时的走刀路线如图。
加工程序如下：
O0001;
N0010G00G90X120.0Y60.0Z50.0;快进到（120，60，50）
N0020X100.0Y40.0M13S500;快进到（100，40），切削液开，主轴正转
N0030Z－11.0;向下快进到Z－11
N0040G01G41X60.0Y10.0H012F100;直线插补到（60，10），刀具左补偿H012=10mm
N0050Y－10.0;直线插补到（60，－10）
N0060G02X30.0Y－40.0R30.0;顺圆插补到（30，－40），半径为30mm
N0070G01X－60.0;直线插补到（－60，－40）
N0080Y40.0;直线插补到（－60，40）
N0090X30.0;直线插补到（30，40）
N0100G03X60.0Y10.0R30.0;逆圆插补到（60，10），半径为30mm
N0110G01X75.0;直线插补到（75，10）
N0120G00G40X100.0Y40.0;快进到（100，40），取消刀具半径补偿
N0130X120.0Y60.0Z50.0;快进到（120，60，50）
N0140M30;程序结束
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