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13.对于四相八拍的步进电机来说,功率放大电路有
(1)路。
(1)4
(2)8(3)1(4)12
14.数控机床进给驱动系统(采用直流伺服电机)的调速常采用
(1)的调速方式。
(1)调节电枢电压
(2)调节磁通(3)调节电阻(4)变频调速
15.CIMS是
(1)的简称。
(1)现代集成制造系统
(2)柔性制造系统
(3)柔性制造单元(4)计算机数字控制系统
16.伺服系统是一种以(2?
4?
)为控制对象的自动控制系统。
(1)功率
(2)机械位置或角度(3)加速度(4)速度
17.步进电动机的转速主要取决于(3)
(1)电脉冲的总数
(2)电流的大小(3)电脉冲的频率(4)电压的高低
18.加工较大平面时,一般采用(3);
加工空间曲面、模具型腔时多采用(4)
(1)立铣刀
(2)键槽铣刀(3)面铣刀(4)模具铣刀
19.CNC装置的软件包括
(2)。
(1)译码、通信、诊断和显示功能
(2)管理软件和控制软件
(3)插补和刀具半径补偿功能(4)I/O处理、译码、位置控制功能
二、简答题(30分)
1.数控机床按伺服系统分类,分哪几类?
简答各类的特点。
(5分)
开环系统、半闭环系统、闭环系统(2分)
开环系统:
步进电机驱动,无位置检测装置,结构简单,成本低,精度低,易于维修(1分)
半闭环系统:
直、交流的伺服电机驱动,角位移检测装置,中等精度(1分)
闭环系统:
直、交流的伺服电机驱动,线位移检测装置,精度较高(1分)
2.何谓加工中心?
为什么数控加工中心上需要主轴准停装置?
带刀库、能自动换刀的数控机床(多为镗铣床)(2分)
每次自动装取刀具时,能保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键;
在加工精密的坐标孔时,由于每次都能在主轴的固定圆周位置换刀,故能保证刀尖与主轴相对位置的一致性,从而减少被加工孔的尺寸分散度。
(3分)
3.说明左移规格化的含义。
提高DDA插补法进给速度均匀化的措施。
(1分)
直线:
将被积函数寄存器中的数左移,直到其中有一个的最高位为1;
(2分)
圆弧:
将被积函数寄存器中的数左移,直到其中有一个的次高位为1。
4.简述光栅的组成,并简要说明莫尔条纹的作用。
若已知光栅栅距d=0.01mm及莫尔条纹的宽度w=5mm,则莫尔条纹的放大倍数是多少?
组成:
标尺光栅,指示光栅(1分)
莫尔条纹的作用:
放大作用、均化误差的作用、莫尔条纹的移动与光栅的移动成比例。
莫尔条纹的放大倍数:
5.采用弦线逼近非圆曲线时,主要有哪几种节点计算方法?
写出其中一种的计算步骤。
主要有等间距法、等步长法、等误差法。
等步长法计算步骤:
求最小曲率半径、计算允许步长、计算节点坐标。
或等误差法计算步骤:
以起点为圆心、以允许的误差为半径作圆,求圆方程;
求切点坐标;
求节点坐标。
6.什么是电主轴?
有哪几部分组成?
主轴电机与主轴为一体,主轴本身是电机转子,主轴箱体与电机定子相联。
空心轴转子(或主轴)、带绕组的定子、速度检测元件。
三、插补计算题(20分)
1.试推导第Ⅱ象限逆圆弧逐点比较法插补公式,并用其插补一段第Ⅱ象限逆圆弧:
起点A(-1,5),终点B(-5,1),画出插补后的实际轨迹图。
(插补计算过程以节拍表的形式给出)(10分)
插补公式:
序号
1、判别
2、进给
3、运算
4、比较
E=8
1
F=0
-Y
F=-9
X=-1,Y=4
E=7
2
F<0
-X
F=-6
X=-2,Y=4
E=6
3
F=-1
X=-3,Y=4
E=5
4
F=6
X=-4,Y=4
E=4
5
F>0
X=-4,Y=3
E=3
6
F=8
X=-5,Y=3
E=2
7
F=3
X=-5,Y=2
E=1
8
X=-5,Y=1
E=0
表格、表头(4个节拍)(2分);
表中计算(0.5×
8=4分);
图(2分)
2.用DDA法插补直线AO,起点A(7,6),终点O(0,0),设寄存器为四位二进制寄存器,以表格的形式给出插补计算过程,并画出插补轨迹图。
(10分)
图(2分);
初始化表头(3分);
计算(0.25×
16=4分);
累加次数m=16(1分)
累加次数m
X积分器
Y积分器
JVX
(存xe)
JRX
(∑xe)
△x
JVY
(存ye)
JRY
(∑ye)
△y
0111
0110
1110
1100
0101
0010
1000
0011
1010
0100
0001
0000
9
1111
10
11
1101
12
13
1011
14
15
1001
16
也可用左移规格化方法、余数寄存器预置数方法等(方案不唯一)。
四、编程题(30分)
1.(12分)有一采用三相六拍驱动方式的步进电机,其转子有80个齿,经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动,丝杠的导程为7.2mm,齿轮的传动比i=z1/z2=1/5。
求:
(1)步进电机的步距角;
(2)工作台的脉冲当量;
(3)设计用MCS-51单片机控制的x向反向走一步的环形分配器子程序,列出环形分配表。
已知输出信号从P1口的低四位输出,P1口的高四位全置“1”。
(6分)
(1)α=360°
/mzk=0.75°
(2)δ=iαt/360°
=0.2×
0.75°
×
7.2/360°
=0.0003(3分)
(3)
2100
MOVDPTR,#2200H
(0.25×
8=2分)
MOVR0,#00
LOOP:
MOVA,R0
MOVCA,@A+DPTR
MOVP1,A
LCALL1000
INCR0
CJNER0,#06H,LOOP
2200
DBF5H,F4H,F6H,F2H,F3H,F1H,
1000:
MOVR3,#FF
DT1:
MOVR4,#FF
DT2:
DJNZR4,DT2
DJNZR3,DT1
RET
C
B
A
F1H
F3H
F2H
F6H
F4H
F5H
2.(18分)在加工中心上加工如图所示的零件,毛坯材料为铝板,尺寸如图中所示,要求加工孔和外轮廓面。
(1)在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、外轮廓走刀路线;
(4分)
(2)编制完成该零件加工的数控加工程序。
(14分)
1)坐标系如图所示(1分);
刀具:
直径为20mm的立铣刀T01,直径为3mm和8mm的中心钻及钻头T02、T03(1分);
走刀路线:
铣直径为20mm的外圆凸台轮廓;
再铣菱形凸台外轮廓;
长方形外轮廓;
钻三小孔中心,钻三个小孔。
2)数控程序:
(仅作参考)
N1G92X0Y0Z10;
(以下2分)
N2T01M06;
N3S1000M03;
(圆凸台外轮廓2分)
N4G90G41G00X-10.0D31;
N5G01Z-4.0F100M08;
一、选择题(25分):
1.数控机床指的是(C)。
A、装有PLC的专用机床;
B、带有坐标轴位置显示的机床;
C、装备了CNC系统的机床;
D、加工中心。
2.下列关于数控机床组成的描述不正确的是(D)。
A、数控机床通常是由控制装置、数控系统、机床本体组成;
B、数控机床通常是由控制装置、数控装置、伺服系统、测量反馈装置、辅助控制装置和机床组成;
C、数控机床通常是由控制装置、数控系统、伺服系统、机床组成;
D、数控机床通常是由键盘、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床组成。
3.按照机床运动的控制轨迹分类,加工中心属于(A)的数控机床。
A、轮廓控制B、直线控制C、点位控制 D、远程控制
4.通常所说的数控系统是指(B)。
A、主轴驱动和进给驱动系统;
B、数控装置和驱动装置;
C、数控装置和主轴驱动装置;
D、数控装置和辅助装置。
5.下列哪项工作不属于数控编程的范畴(D)。
A、数值计算 B、制作控制介质 C、确定走刀路线D、对刀、设定刀具参数
6.下列指令属于准备功能字的是(A)。
A、G01B、M08C、T01D、S500
7.根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是(B)。
A、机床原点B、编程原点C、加工原点D、刀具原点
8.感应同步器滑尺上的正弦绕组和余弦绕组相距(C)。
A、1个节距B、1/2个节距C、1/4个节距D、2个节距
9.光栅栅距为0.02mm,指示光栅与标尺光栅间的夹角为0.001弧度,则莫尔条纹的宽度约为(A)。
A、20mmB、5mmC、8mmD、0.0002mm
10.CNC系统中的PLC是(A)。
A、可编程逻辑控制器B、显示器 C、多微处理器 D、环形分配器
11.在现代CNC系统中,插补功能的实现通常采用(A)。
A、粗插补由软件实现,精插补由硬件实现B、全部硬件实现
C、粗插补由硬件实现,精插补由软件实现D、无正确答案
12.“CIMS”的中文含义是(B)。
A、柔性制造系统B、计算机集成制造系统
C、计算机辅助制造系统D、自动化工厂
13.在下列指令中,具有非模态功能的指令是(C)。
A、G40B、G53C、G04D、G00
14.型腔类零件的粗加工,刀具通常选用(B)。
A、球头铣刀B、键槽铣刀C、立铣刀D、模具铣刀
15.车削中心与数控车床的主要区别是(B)。
A、刀库的刀具数多少B、有动力刀具和C轴
C、机床精度的高低D、机床速度的快慢
16.数控铣床加工轮廓时,一般最好沿着轮廓(B)进刀。
A、法向B、切向C、450方向D、任意方向
17.四轴数控机床三联动的含义是(B)。
A、四轴中只有三个轴可以运动B、有四个控制轴、其中任意三个轴可以联动
C、数控系统能控制机床四轴联动D、有四个控制轴、其中任意四个轴可以联动
18.铣削加工中应尽量采用(A),可以提高零件的表面质量。
A、顺铣B、逆铣C、顺、逆铣均可D、先顺铣、后逆铣
19.对于一个四位二进制接触式码盘来说,其码道数和分辨率分别为:
(B)
A、16和22.5°
B、4和22.5°
C、16和2π/16D、4和π/16
20.数控机床上加工零件时,刀具相对于零件运动的起始点,称为:
(A)
A、对刀点B、换刀点C、机械原点D、起点
21.数控机床进给驱动系统(采用直流伺服电机)的调速常采用(A)调速方式。
A、调节电枢电压
B、调节磁通
C、调节电阻
D、变频调速
22.步进电动机的转速主要取决于(C)。
A、电脉冲的总数
B、电流的大小
C、电脉冲的频率D、电压的高低
23.FMS由(D)组成。
A、制造工作站、清洗工作站、测量站
B、数控机床、工业机器人、中央刀库
C、制造工作站、自动化物料储运系统、加工中心
D、FMS管理与控制系统、自动化物料储运系统、制造工作站
24.采用数据采样插补(亦称时间分割法)时,插补周期和位置反馈采样周期的关系是(D)。
A、后者大于前者B、后者是前者的整数倍
C、两者必须相等D、前者是后者的整数倍
25.鉴相式伺服系统中采用(A),鉴别两个输入信号的相位差和相位超前、滞后的关系。
A、鉴相器B、基准脉冲发生器C、分频器D、伺服放大电路
二、简答题(25分)
开环系统、半闭环系统、闭环系统(1分)
步进电机驱动,无位置检测装置,精度低,易于维修等(1分)
直、交流的伺服电机驱动,角位移检测装置,中等精度等(1分)
直、交流的伺服电机驱动,线位移检测装置,精度较高等(1分)
2.简述在数控编程中采用刀具半径补偿功能的含义和作用?
刀具半径补偿功能是指编程时不按刀具中心轨迹编程,而直接按轮廓编程。
1)简化了编程工作;
2)可利用按照零件轮廓制作的同一程序分别进行粗、精加工。
3)能利用同一程序加工同一基本尺寸的内外两种型面,如凸、凹模的加工。
3.何谓加工中心?
4.列表曲面轮廓零件的数学处理主要完成什么工作?
写出两种常用的列表曲面的拟合方法。
主要完成曲面拟合、刀位点计算;
B样条曲面、NURBS曲面拟合。
5.DDA法提高插补精度的措施是什么?
具体含义是什么?
余数寄存器预置数;
在DDA插补之前,余数寄存器JRX、JRY预置某一数值(不是零),常用的是预置最大容量值2n-1(称为全加载)和预置2n-1(称为半加载)两种。
6.电主轴属于数控机床的哪种主传动方式?
简要说明电主轴的结构。
属于由主轴电机直接驱动的主传动方式。
空心轴转子(或主轴)、带绕组的定子、速度检测元件等。
1.试推导第Ⅲ象限逆圆弧逐点比较法插补公式,并用其插补一段第Ⅲ象限逆圆弧:
起点A(-6,0),终点B(0,-6),圆心O(0,0),画出插补后的实际轨迹图。
偏差判别式:
Fi≥0,+X一步,
Fi<
0,-Y一步,
步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判别
起点
F0=0
X0=-6,Y0=0
∑6+6=12
+X
F1=F0+2*X0+1
=0+2*(-6)+1=-11
X1=-5,Y1=0
∑=11
F1=-11<
-Y
F2=F1-2*Y1+1
=-11-2*0+1=-10
X2=-5,Y2=-1
∑=10
F2<
F3=-7
X3=-5,Y3=-2
∑=9
F3<
F4=-2
X4=-5,Y4=-3
∑=8
F4<
F5=5
X5=-5,Y5=-4
∑=7
F5>
F6=-4
X6=-4,Y6=-4
∑=6
F6<
F7=5
X7=-4,Y7=-5
∑=5
F7>
F8=-2
X8=-3,Y8=-5
∑=4
F8<
F9=9
X9=-3,Y9=-6
∑=3
F9>
F10=4
X10=-2,Y10=-6
∑=2
F10>
F11=1
X11=-1,Y11=-6
∑=1
F11>
F12=0
X12=0,Y12=-6
∑=0
2.用DDA法插补直线OA,起点O(0,0),终点A(7,6),设寄存器为三位二进制寄存器,以表格的形式给出插补计算过程,并画出插补轨迹图。
累
加
次
数
终点计数器JE
Jvx
JRx
⊿x
Jvy
JRy
⊿y
111
000
110
001
100
010
101
011
1.(12分)有一采用四相八拍驱动方式的步进电机,其转子有90个齿,经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动,丝杠的导程为7.2mm,齿轮的传动比i=z1/z2=1/5。
/mzk=0.5°
(2)δ=iαt/360°
0.5°
=0.002(3分)
MOVDPTR,#2200H
CJNER0,#08H,LOOP
DBF9H,F8H,FCH,F4H,F6H,F2H,F3H,F1H
MOVR3,#FF
程序(4分)
D
FCH
F8H
F9H
表(2分)
2.(18分)编制下图零件内槽轮廓和4个Φ8孔的数控精加工程序,要求在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、走刀路线。
T1为Φ8钻,长度为40mm;
T2为Φ8mm立铣刀。
O002
N10G92X-80Y-60Z80;
N15T01M06;
N20G90G00Z10S600M03;
N25G99G81X-50Y-40Z-4R3F50;
N30X50;
N35Y40;
N40G98X-50;
N45G0X0Y0Z80M05;
N47T02M06;
N50Z-3S150M03;
N55G0X-20Y0F150;
N60G42G01X-30Y0;
N65Y14.5;
N70G02X-24.5Y20R5.5F100;
N75G01X10F150;
N80G02X30Y0R20F100;
N85G01Y-14.5F150;
N90G02X24.5
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