数控原理简答题.docx

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数控原理简答题

1、加工中心有什么结构特点？

答：

加工中心除了机床床身较大，刚性好、精度高等优点外，在结

构上特点是有了刀库和自动换刀机构，从而把保证其工艺特点：

工

序高度集中。

2、简述数控车床的结构特点和应用特点？

答：

数控车床的结构特点：

与普通车床相比，除具有数控系统外，

数控车床的结构还具有运动传动链短；总体结构刚性好，抗震性好：

运动副的耐磨性好，摩擦损失小，润滑条件好：

冷却效果好于普通

车床；配有自动排屑装置；装有半封闭式或全封闭式的防护装置。

数控车床的应用特点：

（1）适于分期（不定期或周期）进行轮番生

产。

（2）最宜应用与多品种，中、小批量的生产。

（3）应用于大批

量生产的趋势已逐步形成。

（4）适于对新工人的培养。

（5）有利于

生产和技术等管理水平的提高。

3、伺服系统的作用是什么？

答、伺服系的作用是，将从数控装置输出线路接受到的微弱电信号

（脉冲电压约 5V 左右，脉冲电流为毫安级），经功率放大等电路放

大为较强是电信号（驱动电压约几十伏至几百伏，电流可达几十安

培），然后将接受到的上述数字量信息转换成模拟量（执行电机轴的

角位移和角速度）信息，从而驱动执行电机带动机床运动部件按约

定的速度和轨迹进行运动。

4、在编写加工程序时，利用子程序有什么优点？

答：

在一个加工程序的若干位置上，如果存在某一固定顺序且重

复出现的内容，为了简化程序可以把这些重复的内容抽出，按一

定格式编成子程序，然后像主程序一样将它们输入到程序存储器

中。

主程序在执行过程中如果需要某一子程序，可以通过调用指

令来调用子程序，执行完子程序又可返回到主程序，继续执行后

面的程序段。

为了进一步简化程序，子程序还可调用另一个子程序，这称为子程

序的嵌套。

编程中使用较多的二重嵌套。

5、简述柔性制造系统的作用。

答：

柔性制造系统（FMS）是用于高效率地制造多于一个品种零件的中

小批生产的、计算机控制的、具有多个半独立工作工位和一个物料

运贮系统的体系。

或者 FMS 是由多台单机组成的，没有固定加工顺

序和节拍的、在加工某种工件一定批量后，能在不停机调整的条件

下，自动向加工另一种工件转换的制造系统。

所以，FMS 特别适用

于多品种、小批或中批复杂零件的加工。

6、闭环伺服系统的主要特征是什么？

答：

闭环伺服系统的主要特征是：

在其系统中有包括位置检测元件

在内的测量反馈装置，并与数控装置、伺服电机及机床工作台等，

形成全部或部分位置随动控制环路。

这类系统与开环伺服系统相比，

其调试、维修均较困难；价格也较高，故适用于中、高档数控机床。

7、某一数控机床的 x 轴，y 轴滚珠丝杠的螺距为 6mm，步进电机与

滚珠丝杠间的齿轮减速传动比为 5/6，步进电机的步距角为 0.36°，

其最高转速为 1200r/min，试计算：

（1）坐标分辨率

（2）滚珠丝

杠每转步进电机的脉冲数。

（3）步进电机最高速时的脉冲数。

⨯

1、坐标分辨率=

0.36 ⨯ 6 5

360 6

= 0.005 （mm）

⨯

滚珠丝杠每转步进电机的脉冲数=

360  6

0.36 5

= 1200

步进电机最高速时的脉冲数=

360

0.36

⨯

1200

60

= 20000 /S

8、简述数控机床伺服驱动系统的作用。

答：

 数控系统接受输入装置送来的脉冲信息，经过数控系统的逻辑

电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信息和指

令伺服系统接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按

照指令信息的要求驱动机床的移动部件。

9、CNC 装置有哪些特点？

对伺服系统的基本要求是什么？

答：

CNC 装置特点：

灵活性大、通用性强、可靠性高、可以实现复

杂的功能、使用维修方便、易于实现机电一体化。

对伺服系统的基本要求有：

精度高、稳定性好、快速响应、调速范

围

10、数控检测装置的性能指标有那些？

答：

数控检测装置的性能指标包括静态特性和动态特性。

主要有：

精度、分辨率、灵敏度、迟滞、测量范围和量程、零漂与温漂。

11、什么是闭环系统？

试简述其特点及应用，并给出其原理框图。

答：

闭环控制数控机床是指在机床移动部件上直接安装直线位移检

测装置，用于测量和反馈移动部件实际位移，从而实现移动部件的

精确运动和定位。

它对机床的结构以及传动链提出比较严格的要求，

调试困难，但精度高。

12、简述机床原点、机床参考点与编程原点之间的关系？

机床原点：

现代数控机床都有一个基准位置，称为机床原点或机床

绝对原点，是机床制造商设置在机床上的一个物理位置，其作用是

使机床与控制系统同步，建立测量机床运动坐标的起始点。

机床参

考点：

在 CNC 机床上，设有特定的机械位置，它是机床制造商在机

床上用行程开关设置的一个物理位置，与机床原点的相对位置是固

定，在这个位置上交换刀具及设定坐标系。

编程原点：

是编程人员

在数控编程过程中定义在工件上的几何基准点。

13、数控机床具有那些特点？

加工精度高，质量稳定加工适应性强，能完成复杂形面的加工

生产率高减少了操作者的劳动强度有利于现代化管理

14、刀具半径补偿功能的特点？

可直接用零件轮廓尺寸进行编程，而不必计算刀具中心轨迹

刀具因磨损、重磨、更换新刀而引起半径改变后，不必修改程序，

只需在刀具参数设置界面中修改刀具半径补偿量。

在同一程序中，利用同一尺寸的刀具，可分别进行粗精加工

利用同一程序，加工同一个公称尺寸的内外两个型面

利用刀具补偿量控制轮廓尺寸精度

15、在数控车床编程指令中 M00、M01、M02、M30 四条指令的区别是

什么？

16、简述交流伺服电机和直流伺服电机的基本结构。

答：

交流伺服电动机实际上就是两相异步电动机，它的定子结构与

普通异步电动机相似，定子上装有两个绕组，一个是励磁绕组，一

个是控制绕组，它们在空间相差 90°。

直流伺服电机的结构与一般

直流电机基本相同，只是体积较小，也是由装有磁极的定子、可以

旋转的电枢和换向器等组成。

按励磁方式通常分为他励式（电枢和磁

极分别由独立的直流电源供电）和永磁式（磁极为永久磁铁制成，不

需要励磁绕组和励磁电源）。

17、数控铣床与加工中心的主要区别是什么？

答：

所谓加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控镗、铣床，使

工件在一次装夹后，可以连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、

铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多工序的加工，工序高度集中，因而可

以大大减少工件装夹、测量和机床的调整时间，在加工形状比较复

杂、精度要求比较高、产品更换频繁时，更具有良好的经济性。

所

以尤其是在模具制造工业中应用十分广泛。

而数控铣床一般不能自

动换刀。

18、数控车床对进给伺服系统有哪些要求？

为了提高数控车床的性能，对车床进给伺服系统提出了很高的要求。

由于各种数控车床所完成的加工任务不同，所以对进给伺服系统的

要求也不尽相同，但大致可概括为以下几个方面：

高精度，快速响

应，宽调速范围，低速大转矩，好的稳定性。

19、数控车床常用的对刀方式有几种？

各有何特点？

答：

对刀是数控加工中的主要操作，在加工程序执行前，调整每把

刀的刀位点，使其尽量重合于某一理想基准点，这一过程称为对刀。

（1）一般对刀（手动对刀）。

手动对刀是基本对刀方法，但它还是

没跳出传统车床的“试切—测量—调整”的对刀模式，占用较多在

机床上的时间。

目前大多数经济型数控车床采用手动对刀其基本方

法有以下几种：

① 定位对刀法。

② 光学对刀法。

③ 试切对刀法。

（2）机外对刀仪对刀。

机外对刀的本质是测量出刀具假想刀尖点到

刀具台基准之间 X 及 Z 方向的距离。

（3）自动对刀。

自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定

的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数

控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。

20、数控机床进给伺服系统的故障有哪些？

答：

进给伺服系统的故障比较常见，约占整个系统故障的三分之一。

故障报警现象一般有三种：

一是系统具有软件诊断程序在 CRT 上显

示报警信息；二是设置在伺服系统上的硬件（如发光二极管、保险

丝熔断等）显示报警；三是出现故障时没有任何报警指示。

21、步进电机有什么用途？

答：

步进电机的用途是将输入的脉冲信号变换为阶跃式的角位移

或直线位移，即每输入一个脉冲信号，电动机就相应转过一个角度，

即向前进一步。

步进电机能够快速起动、制动和反转，在数字控制系统中，步进电

机被广泛用作执行元件。

22、简述数控机床进给导轨的形式类型和各自特点。

答：

（1）塑料滑动导轨。

可进一步降低一般滑动导轨的摩擦系数，防

止低速爬行，提高定位精度。

（2）滚动导轨可使两导轨面之间形成的摩擦为滚动摩擦。

动、静摩

擦系数相差极小，几乎不受运动速度变化的影响，运动轻便灵活，

灵敏度高，低速运动平稳性好，不会产生爬行现象，定位精度高，

耐磨性好，磨损小，精度保持性好。

（3）静压导轨。

静压导轨摩擦系数极小，功率消耗少，导轨的精度

保持性好，寿命长。

油膜厚度几乎不受速度的影响，油膜承载能力

大、刚度好、吸振性良好，导轨运行平稳，既无爬行，也不产生振

动。

23、叙述数控机床坐标轴手动移动的几种方式？

（1）连续移动。

例如按下机床操作面板上的+X键，X轴则朝正方向

连续移动，直至松开+X键，移动的速度由F指令和速度倍率开关控制；

（2）点动。

按一下机床操作面板上轴移动按钮，相应轴则移动一个

规定的点动量，一般为lum、1Oum、1OOum、10OOum（可选择）

（3）用手摇脉冲发生器移动。

首先选择要移动的轴，然后系统即可

根据手摇脉冲发生器的转动方向和发出的脉冲个数控制相应轴的移

动。

24、你知道哪些刀具半径补偿指令，其格式如何？

刀具半径补偿G4l、G4Z、G40

G41、G42分别为刀具半径证、负补偿，当刀具磨损后，可以通过改

变预置寄存器中刀具半径值，使用刀具半径补偿指令加工出合适的

工件，而不必重新计算刀位点的轨迹点坐标。

刀具半径补偿程序段

中，必须有G00或GO1功能才有效。

25、数控机床进给伺服系统的作用？

接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由驱动电路作一定

的转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的执

行部件实现工作进给和快速运动。

26、什么是数控机床？

有哪些特点？

数控机床是采用数字控制技术或装有数控系统的机床。

其特点有：

高精度，高柔性，高效率，减轻工人的劳动强度，改善了劳动条件，

有良好的经济效益，有利于生产的管理和现代化。

27、为什么要进行刀具补偿？

应注意哪些问题？

答：

为了保证加工精度和编程方便，经过译码后得到的数据，不能

直接用于插补控制，要通过半径补偿计算，将编程轮廓数据转换成

刀具中心轨迹的数据才能用于插补。

应用刀具半径补偿时，应在程

序中指明何处进行刀具补偿，指出是进行左刀补还是右刀补，并指

定刀具半径，以及补偿刀号。

建立和撤消刀具补偿程序段不能是圆

弧指令程序段，一定要用G00或G01指令进行建立或撤消。

28、简述数控机床的工作原理？

答：

数控机床加工零件，首先将加工零件所需要的所有机床动作以

程序的形式记录下来，存储到某存储介质上，输入到数控装置中，

由数控装置处理程序，发出控制信号指挥机床的伺服系统驱动机床，

协调指挥机床的动作，使其产生主运动和进给运动，完成零件的加

工。

当改变加工零件时，在数控机床只要改变加工程序，就可继续

加工新零件。

29、你知道哪些刀具长度补偿指令，其格式如何？

刀具长度补偿G43、G44、G49

格式：

G43/G44 ZH，Z为目标点坐标，H为刀具长度补偿值的

存储地址，G49为撤消刀具长度补偿指令。

当刀具在长度万向的尺寸

发生变化时，可以在不改变程序的情况"下，通过改变偏置量而加工

出所要求的零件尺寸。

30、数控机床进给伺服系统的作用？

接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由驱动电路作一定

的转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的执

行部件实现工作进给和快速运动。

31、什么是数控机床？

有哪些特点？

数控机床是采用数字控制技术或装有数控系统的机床。

其特点有：

高精度，高柔性，高效率，减轻工人的劳动强度，改善了劳动条件，

有良好的经济效益，有利于生产的管理和现代化。

32、什么叫基点、节点和对刀点？

基点：

构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点称为基点。

节点：

当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮

廓时，在加工程序的编制中，常常需要用多个直线段或圆弧段去近

似地代替非圆曲线，这称为拟合，拟合线段的交点或切点称为节点。

对刀点：

为了建立机床坐标系和工件坐标系之间的关系，需要建立

“对刀点”。

所谓“对刀点”就是用刀具加工零件时，刀具相对工

件运动的起点。

对刀点既可以选择在工件上，也可以选择工件外，

但基本条件是对刀点必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系，这

样才能确定机床坐标系与工件坐标系之间的关系。

33、在编写加工程序时，利用子程序有什么优点?

答：

在一个加工程序的若干位置上，如果存在某一固定顺序且重复

出现的内容，为了简化程序可以把这些重复的内容抽出，按一定格

式编成子程序，然后像主程序一样将它们输入到程序存储器中。

主

程序在执行过程中如果需要某一子程序，可以通过调用指令来调用

子程序，执行完子程序又可返回到主程序，继续执行后面的程序段。

为了进一步简化程序，子程序还可调用另一个子程序，这称为子程

序的嵌套。

34、数控机床的I/O部件中，为什么要进行D/A、A/D转换？

答：

机床中有些检测元件的输出信息不是数字量，而是模拟量。

由

于微机是以数字为基础工作的，所以这些模拟量在输入微机之前，

一定要进行A/D（模拟/数字量）转换。

对于采用直流伺服电动机的计

算机数控系统，由于电动机的控制信号是模拟电压量，所以也要将

微机输出的伺服控制信号进行D/A转换。

35、数控机床按加工路线分类可分为哪些类？

各有哪些特点？

答：

数控机床按加工路线分类可分为三类:

（1）点位控制系统。

其特点是刀具相对于工件移动过程中，不进行切

削加工，它对运动的轨迹没有严格的要求，只要实现从一点坐标到

另一点坐标位置的准确移动，几个坐标轴之间没有任何联系。

（2）直线控制系统。

其特点是刀具相对于工件的运动不仅要控制两点

之间的准确位置，还要控制两点之间移动的速度和轨迹。

（3）轮廓控制系统。

其特点是能对两个或三个以上的坐标轴进行严格

的连续控制，不仅要控制起点和终点位置，而且要控制两点之间每

一点的位置和速度，加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。

36、根据数控系统经过插补运算后输出到伺服驱动装置信号形式的

不同，可以将插补分为哪几种形式？

简述其特点及应用场合。

答：

 基准脉冲插补和数据采样插补两种。

特点及应用场合：

基准脉冲插补在插补计算过程中不断地向各个坐

标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动各坐标轴进给电动机的运动。

基准脉冲插补的实现方法比较简单，既可以用硬件实现，也可以用

软件来实现。

常用于开环位置控制。

数据采样插补采用的是软件插补法，其输出的插补结果不是脉冲，

而是数据。

常用于闭环或半闭环的位置控制。

37、与传统数控机床相比高速切削加工机床在结构上具有哪些要求？

答：

（1） 要有一个适合高速运转的主轴单元及其驱动系统；

（2） 要有一个快速反应的进给系统单元部件和数控伺服驱动系统；

（3） 要有高效、快速的冷却系统；

（4） 要有高刚性的床体结构；

（5） 要有安全装置和实时监控系统；

（6） 要有方便可靠的换刀装置；

（7） 要有优良的热态特性和静、动态特性。

38、简述脉宽调制型（PWM）变频器的主要特点。

答：

（1）主电路上只有一个可控的功率环节，开关元件少，控制

线路结构得以简化；

（2）整流侧使用了不可控整流器，电网功率因素与逆变器输出电

压无关而接近 1；

（3）调频调压在同一环节实现，与中间储能元件无关，变频器的

动态响应加快；

（4）能有效地抑制或消除低次谐波，实现接近正弦形的输出交流

电压电波。

39、简述计算机数控（CNC）装置多微处理器（CPU）结构的优点。

答：

（1） 运算速度快，性能价格比高；

（2） 适应性强，扩展容易；

（3） 可靠性高；

（4） 硬件易于组织规模生产。

40、简述开环、半闭环和闭环控制系统在结构上的主要区别及特点。

答：

（1） 开环控制系统不带反馈装置，系统精度低，低速不平稳，

高速扭矩小，结构简单，工作稳定，使用维修方便，成本低；

（2）半闭环控制系统在伺服机构中装有角位移检测装置，定位精

度比开环控制系统高，稳定性好，调试方便；

（3）闭环控制系统在机床的移动部件位置上直接装有直线位置检

测装置，系统精度高，结构比较复杂，稳定性相对较差，调试和维

修相对较困难。

41、刀具半径补偿的作用是什么？

使用刀具半径补偿有哪几步，在

什么移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？

42、与传统的 RS232 通信相比，工业以太网技术有何优点？

43、针对数控车床的特点，哪些零件最适合数控车削加工？

44、简述机床坐标系与编程坐标系的关系，解释对刀的意义

45、机床在哪些情况下需要回参考点。

（3 分）

46、简述数控机床对位置测量装置的要求。

47、主轴准停控制功能是什么？

答：

在自动换刀的数控加工中心上，切削扭矩通常是通过主轴上的

端面键来传递（2 分）。

因此在每一次自动装卸刀杆时，都必须使刀

柄上的键槽对准主轴的端面键（2 分），主要靠数控系统自动控制主

轴电动机，使主轴准确停在规定位置上（1 分）。

这就是主轴的准停

控制功能。

48、刀具半径补偿的作用是什么？

使用刀具半径补偿有哪几步？

在

什么移动指令下才能建立和取消刀具半径补偿功能？

？

答：

作用：

利用刀具半径补偿功能可以按照零件的轨迹进行编程，

可以省去计算刀具中心轨迹的坐标值的过程。

加工时，只需预先将

刀具半径值输入 NC 系统中，便会自动计算出刀具的中心轨迹。

刀具半径补偿过程分：

建立、执行、撤消三个阶段。

在 G01 或 G00 移动指令下建立和撤消刀补。

49、直线的起点为 O（0，0）终点为 P（4，3）。

试用逐点比较法对

它进行插补，并画出刀具运动轨迹。

（满分 10 分）

解：

插补完这段直线刀具沿 X、Y 轴应走的总步数为：

N=XA+YA=4+3=7（1 分）

逐点比较法直线插补

运算过程表（4 分）

插补

偏差判

进

偏差计算         终点判

循

环

别

给

方

断

向

0F0=0 XA=4 YA=3i=0，N=7

1F0=0+XF1= F0-YA=0-3=-3i=0+1=1< N

2F1= -3〈+YF2= F1+XA=-3+4=1i=1+1=2< N

0

3F2=1 〉0+XF3= F2-YA=1-3=-2i=2+1=3< N

4F3= -2〈

+Y   F4= F3+XA=-2+4=2 i=3+1=4< N

0

5F4=2〉0+XF5= F4-YA=2-3=-1i=4+1=5< N

6F5=-1〈 0+YF6= F5+XA=-1+4=3i=5+1=6< N

7F6 =3〉0+XF7= F6-YA=3-3=0i=6+1=7= N

50、数控铣床由哪些部分组成？

数控装置的作用是什么？

答：

数控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四

部分组成。

数控装置的作用是把控制介质、数控装置、伺服系统、

机床本体四部分组成。

数控装置的作用是把控制介质存储的代码通

过输入和读带，转换成代码信息，用来控制运算器和输出装置，由

输出装置输出放大的脉冲来驱动伺服系统，使机床按规定要求运行。

5．简述数控机床通讯、在线加工及联网的功能。

51、什么是刀具半径补偿？

人工编程预刀补和机床自动刀补各是怎

么一回事？

哪一种刀补方式用起来更方便？

52、什么是加工中心？

它和数控铣床相比，在编程上有什么不同？

53、什么是 PLC，它在数控机床中有哪些作用？

54、数控机床的 DNC 通信接口从功能角度分为哪三类，各有什么

特点？

55、机床坐标系和工件（作）坐标系的区别是什么？

答：

机床坐标系是机床上固有的坐标系，机床坐标系的方位是参考

机床上的一些基准确定的。

机床上有一些固定的基准线，如主轴中

心线，固定的基准面，如工作台面、主轴端面、工作台侧面、导轨

面等，不同的机床有不同的坐标系。

工件（作）坐标系是编程人员在编程和加工时使用的坐标系，是程

序的参考坐标系，工件（作）坐标系的位置以机床坐标系为参考点，

一般在一个机床中可以设定 6 个工作坐标系。

56、数控机床对检测装置有何要求？

检测装置分为哪几类？

答：

数控机床对检测装置的主要要求是：

（1）寿命长，可靠性高，抗干扰能力强；

（2）满足精度和速度要求；

（3）使用维护方便，适合机床运行环境；

（4）成本低，便于与电子计算机联接。

检测装置分类：

（1）按检测信号的类型分：

分为数字式与模拟式两大类。

（2）按检测方式分：

分为直接测量与间接测量。

57、简述数控铣床由哪 4 个部分组成及各组成部分的作用。

答：

1）控制介质数控加工程序的信息载体；

2）数控装置接受加工程序的指令，进行编译、运算和逻辑

处理，发出各种信号和指令，控制伺服系统或直接控制机床动作；

3）伺服系统接受数控装置的指令信息，进行信息转换，功

率放大，驱动执行机构动作；

4）机床本体机床的执行件和基础件。

58、为什么在刀补建立和撤消过程中不能进行零件的加工？

59、什么是机床原点，机床参考点，编程原点？

60、数控车床的坐标系统是怎样规定的？

什么是机床坐标系和工件

坐标系？

61、什么是机床原点，机床参考点，编程原点？

62、为什么在刀补建立和撤消过程中不能进行零件的加工？

63、什么是机床原点，机床参考点，编程原点？