数控原理简答题.docx
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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?
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