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1)机床坐标系是机床上固定的坐标系。
工件坐标系是固定于工件上的笛卡尔坐标系。
2)①Z轴:
规定与机床主轴线平行的坐标轴为Z轴,刀具远离工件的方向为Z轴的正向。
②X轴:
对大部分铣床来讲,X轴为最长的运动轴,它垂直于轴,平行于工件装夹表面。
+X的方向位
于操作者观看工作台时的右方。
③Y轴:
对大部分铣床来讲,Y轴为较短的运动轴,它垂直于x轴。
在Z、X轴确定后,通过右手定则可以确定Y轴。
④回转轴:
绕X轴回转的坐标轴为A轴;
绕Y轴回转的坐标轴为B轴;
绕Z轴回转的坐标轴为C轴;
方向的确定采用右手螺旋原则,大拇指所指的方向是+X、+Y或+Z的方向。
⑤附加坐标轴:
平行于X轴的坐标轴为U;
平行于Y轴的坐标轴为V;
平行于Z轴的坐标系为W;
方
向和X、Y、Z轴的方向一致。
3.机床原点、机床参考点、工件坐标系(编程原点)的含义?
机床原点(也称机械原点):
是指机床坐标系的原点,是厂家或设计者给定的,是机床上的一个固定点,相对于编程原点,不能改变。
它不仅是在机床上建立工件坐标系的基准点,而且还是机床调试和加工时的基准点。
机床参考点:
是机床坐标系中的一个固定不变的位置点,是用于对机床运动进行检测和控制的点。
工件坐标系(也称编程原点、工件原点):
是编程人员为方便编程,在工件、工装夹具上或其他地方选定某一已知点为原点所建立的编程坐标系。
是编程时的工件原点,进行加工时需要事先进行对刀操作,确定加工原点相对机床原点的位置。
4.数控编程的指令代码,程序结构及格式、子程序及其调用。
1)和坐标系相关:
G90、G91;
G92、G54-G59;
G17、G18、G19。
G90:
绝对坐标编程
G91:
相对坐标编程
G92:
设定工件坐标系
G54~G59:
选择工件坐标系1~6
G17:
XY平面选择
G18:
XZ平面选择
G19:
YZ平面选择
2)与刀具运动相关的:
G00、G01、G02、G03。
G00:
快速定位运动
G01:
直线插补运动
G02:
顺时针圆弧插补
G03:
逆时针圆弧插补
3)与刀具补偿相关:
长度补偿G43、G44、G49,半径补偿G41、G42、G40。
G43:
刀具长度正向补偿
G44:
刀具长度负向补偿
G49:
取消G43/G44
G41:
刀具左补偿
G42:
刀具右补偿
G40:
取消G41/G42
4)固定循环指令的六个动作,三个平面,G98与G99的区别。
①六个动作
动作1:
X、Y平面快速定位。
动作2:
快速运动到R点平面。
动作3:
孔加工。
动作4:
孔底操作。
动作5:
回到R平面点。
动作6:
快速返回初始点。
②三个平面
初始平面、R点平面和孔底平面
③指令G98是指加工完成后,大局返回到初始平面。
指令G99是指加工完成后,刀具返回到R点平面。
5)辅助功能代码:
M00、M01、M02、M03、M04、M05、M06、M08、M09、M30、M98、M99。
M00:
程序停止
M01:
程序选择停止
M02:
程序结束
M03:
主轴顺时针旋转
M04:
主轴逆时针旋转
M05:
主轴停止
M06:
换刀
M08:
冷却液打开
M09:
冷却液关闭
M30:
程序结束并返回
M98:
子程序调用
M99:
子程序调用结束
6)进给速度F,主轴转速S、坐标地址字X、Y、Z、U、V、W等。
地址F代码:
进给率设定。
地址S代码:
主轴转速。
地址X代码:
X轴直线运动。
地址Y代码:
Y轴直线运动。
地址Z代码:
Z轴直线运动。
地址U代码:
辅助直线轴,平行于X轴。
地址V代码:
辅助直线轴,平行于Y轴。
地址W代码:
辅助直线轴,平行于Z轴。
5.手工编程:
要求熟练利用指令代码进行铣销加工的编程,并能解释各程序段
第4章数控机床的工作原理
1.插补的概念,基准脉冲插补的特点及其适用场合,数据采样插补的特点及其适用场合。
1)插补是机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。
目前使用的插补算法有两类:
一类是基准脉冲插补;
另一类是数据采样插补。
2)基准脉冲插补在插补计算过程中不断向各个坐标发出相互协调的进给脉冲,驱动各坐标轴的电动机
运动。
基准脉冲插补算法中较为成熟并得到广泛应用的有:
逐点比较法、数字积分法。
基准脉冲插补适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统、闭环系统中粗精度二级插补的精插补
以及特定的经济型数控系统。
3)数据采样插补法实际上是一种时间分割法,也就是根据编程的进给速度,将工件的轮廓曲线分割为
一定时间(一个插补周期)的进给量(一条微小直线)。
即用一系列微小直线段来逼近轮廓轨迹。
数据采样插补法适用于闭环和半闭环控制的直流或交流伺服电动机为驱动装置的位置采样控制系统。
2.逐点比较法和数字积分法进行直线和圆弧插补(要求列表计算、并能画出插补轨迹)。
3.数据采样插补的插补周期的选取应该考虑的各因缘:
与插补精度的关系、与插补运算时间的关系、与数据采样周期的关系、与位移寄存器容量的关系、与系统固有频率的关系。
第5章计算机数控装置
1.数控装置的作用,CNC系统的组成框图。
数控装置是数控系统的核心,其主要功能只正确识别和驾驶数控加工程序,对解释结果进行各种数据计算和逻辑判断处理,完成各种输入、输出任务。
2.单微处理器结构和多微处理器结构的特点。
单微处理器结构只有一个微处理器
多微处理器结构有两个或两个以上的微处理器
多微处理器的两种典型结构。
共享总线结构和共享存储器结构。
3.CNC系统软件的存放:
EPROM内存。
加工程序的存放:
带后备电池的RAM
4.常规CNC系统软件的结构模式:
中断型结构模式、前后台型结构模式。
第6章位置检测装置
1.位置检测装置的作用,数控机床对位置检测元件的主要要求
1)位置检测装置的作用是检测位移和速度,发送反馈信号,构成闭环控制。
2)数控机床对位置检测元件的主要要求:
①高可靠性和高抗干扰性。
②满足精度与速度要求。
③使用维护方便,适合机床运行环境。
④成本低。
2.了解旋转变压器的工作原理,鉴相型应用及鉴幅型应用
1)旋转变压器是根据互感原理工作的。
2)鉴相型应用:
在此状态下,旋转变压器的定子两相正交绕组即正序绕组S和余弦绕组C中分别加上幅值相等、频率相同而相位相差90°
的正弦交流电压。
鉴幅型应用:
这种应用中,定子两相绕组的激磁电压为频率相同、相位相同而幅值分别按正弦、余弦规律变化的交变电压。
3.脉冲编码器的两种类型:
增量式和绝对式。
绝对式编码器采用二进制编码盘时,其分辨率的计算。
4.光栅的工作原理。
莫尔条纹的特点:
1)光栅每移动一个栅距d,莫尔条纹移动一个节距W;
2)莫尔条纹的放大作用W/d=1/θ,式中θ单位为rad(弧度);
3)莫尔条纹的对光栅的局部误差具有误差平均作用。
直线光栅检测装置的线路:
利用细分技术提高分辨率。
第7章数控机床的伺服系统
1.伺服系统的组成及其作用
伺服系统由控制器、功率驱动装置、检测反馈装置和伺服电机(M)。
检测反馈装置用来检测与位置和速度有关的旋转轴的转角和转速。
2.数控机床对伺服系统有哪些要求:
(1)精度高;
(2)快速响应特性好;
(3)调速范围要大;
(4)系统可靠性要好;
3、数控机床伺服驱动系统的分类:
1)数控机床的伺服驱动系统按其用途和功能分为进给驱动系统和主轴驱动系统;
2)按其控制原理和有无位置检测反馈环节分为开环系统、闭环系统和半闭环系统;
3)按驱动执行元件的动作原理分为电液伺服系统和电气驱动系统。
电气伺服驱动系统又分为直流伺服驱动系统和交流伺服驱动系统。
4.反应式步进电机的工作原理:
基于电磁力的吸引和排斥而产生转矩。
步距角的计算、与机械传动装置一起构成的进行伺服系统中脉冲当量的计算,脉冲频率与进给速度的关系。
α=360°
/mkz
提高步进伺服系统精度的措施:
1)传动间隙补偿。
2)螺距误差补偿。
3)细分线路
第8章数控机床的机械结构
1.数控机床在机械结构方面有那些主要特点
2.主轴准停的意义是什么,如何实现主轴准停?
3.滚珠丝杠螺母副的滚珠有哪两类循环方式?
滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称外循环式,始终与丝杠保持接触的称内循环式。
4.数控回转工作台有哪两种?
(分度工作台和数控回转工作台)
5.数控机床对结构的要求:
(高的静、动刚度,良好的抗振性能,良好的热稳定性)
一、填空题
1.数控机床坐标系采用的是
右手笛卡尔直角
坐标系。
2.数控机床坐标系的正方向规定为
刀具远离工件的运动方向。
3.数控机床中旋转坐标有
A
轴、
B轴、
C
轴,其正方向的判断用
右手螺旋定则
。
4.数控车床中X轴的方向是
工件的径向
,其正方向是
远离工件的方向
5.数控机床坐标系一般可分为
机床坐标系
和
工件坐标系
两大类。
6.数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为
绝对坐标
相对坐标
7.在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以
坐标原点
为计算基准,而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对
前一位置
进行计算的。
8.大多数数控系统都具有的插补功能有
直线插补和圆弧插补
。
9.插补的精度是以
脉冲当量
的数值来衡量的。
10.所谓脉冲当量是指
数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的迁移量
11.数控机床插补过程中的四个节拍是:
偏差判别
、
坐标进给
偏差计算
终点判别
12.数控编程是从
零件图样
到获得
数控加工程序单
的全过程。
13.以下指令的含义:
G00
快速点定位
;
G01
直线插补
G02
顺时针圆弧插补
G03
逆时针圆弧插补
14.X坐标轴一般是水平线,与工件安装面平行,且垂直Z坐标轴。
15.在数控编程时,使用半径补偿指令后,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。
16.所谓加工路线是数控机床在加工过程中,刀具中心的运动轨迹和方向。
17.光栅栅距为0.01mm,两块光栅之间的夹角为0.02°
,则莫尔条纹宽度约为28.67mm
18.在指定固定循环之前,必须用辅助功能M03使主轴旋转。
19.切削用量包含切削深度、进给量和切削速度。
20.进给系统的驱动方式有液压伺服进给系统和电气伺服进给系统两类。
21.加工中心是一种带刀库和换刀装置的数控机床。
22.圆弧插补程序段中必须包含圆弧的终点坐标值和圆心相对于圆弧起点的坐标值或圆弧的半径,同时应包含圆弧插补所在平面。
23.使用返回参考点指令G27或G28时,应取消刀具长度和半径补偿,否则机床机无法返回参考点。
24.数控机床坐标系确定顺序:
Z-X-Y。
25.数控车床中X轴尺寸一般采用直径编程。
26.环形分配器的作用是将来自CNC的指令脉冲按一定的顺序送主动机绕组的控制电路。
27.确定数控机床坐标系时首先要确定Z轴,它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。
28.第一象限的圆弧AB的起点坐标为A(Xa,Ya),终点坐标为B(Xb,Yb),用逐点比较法插补完这段圆弧所需的插补循环数为_|Xa-Xb|+|Ya-Yb|____
29.一个数控加工程序由若干个_程序段_组成,它包含每一个操作工序所需的机械控制的各种信息。
30.加工中心主轴的准停是指主轴具有__准确轴向定位__功能。
31.数控机床目前应用的插补算法分为两类,即基准脉冲插补和数据采样插补。
32.大多数加工中心的换刀装置由______刀库_____和机械手两部分组成。
33.检测元件的作用是检测位移和速度的实际值,并发送反馈信号,从而构成全闭环控制。
34.一般的数控机床常采用电气补偿法进行反向间隙和螺距累积误差的补偿,以提高_步进伺服系统__精度。
35.在CNC系统中,数控计算机硬件结构一般分为_____单微处理器______结构和多微处理器结构两大类。
36.计算机数控系统的软件结构特点
(1)多任务并行处理
(2)
37.步进电机通过控制进给脉冲频率控制速度;
通过控制进给脉冲数目控制位移量。
二、选择题
1.数控机床的数控装置包括(C)。
A.光电读带机和输入程序载体 B.步进电机和伺服系统 C.输入、信息处理和输出单元 D.位移、速度传感器和反馈系统
2.程序编制中首件试切的作用是(C)。
A.检验零件图样设计的正确性 B.检验零件工艺方案的正确性
C.检验程序单及控制介质的正确性,综合检验所加工的零件是否符合图样要求 D.测试数控程序的效率
3.数字增量圆弧插补法是用(B)逼近被插补的曲线。
A.切线 B.弦线 C.圆弧 D.双曲线
4.CNC系统中的PLC是(A)。
A.可编程序逻辑控制器 B.显示器 C.多微处理器 D.环形分配器
7.感应同步器滑尺上的两个激磁绕组在长度方向相差(D)。
A.2个节距B.1/2个节距C.4个节距D.1/4个节距
8.在数控铣床FANUC系统中,准备功能G90代码的功能是(B
)。
A.增量尺寸 B.绝对尺寸 C.坐标尺寸预置寄存 D.固定循环
9.开环控制的数控机床,通常使用(B)为伺服执行机构。
A.交流同步电机
B.步进电机 C.交流笼型感应电机D.交流伺服电动
10.半闭环控制系统的传感器装在(A)
A.电机轴或丝杆轴端 B.机床工作台上 C.刀具主轴上 D.工件主轴上
11.在立式加工中心上加工一段轮廓,如图示。
正确的指令是(A)。
A.G90
G02
X48
Y32
I8
J-18
F100
B.G90
I-18
J8
F100
C.G90
I30
J40
D.G90
I18
J-8
12.Fanuc系统中,程序段G04P1000中,P指令是(C)
A.子程序号 B.缩放比例 C.暂停时间 D.循环参数
13.闭环控制系统比开环控制系统及半闭环控制系统(B)。
A.稳定性好 B.精度高 C.故障率低 D.价格低
14.逐点比较法直线插补第一象限一条直线上当P点在直线上或其上侧(F≥0)时,应向(A)方向发生一脉冲。
A.+X B.X C.+Y D.-Y
15.脉冲当量是(D)。
A.每个脉冲信号使伺服电动机转过的角度B.每个脉冲信号使传动丝杠转过的角度
C.数控装置输出脉冲数量D.每个脉冲信号使机床末端执行部件的位移量
17.使用光电盘测量角度时,为了判别旋转方向,在码盘两侧至少装(B)套光电转装置。
A.1B.2C.3D.4
18.下列G代码中,(C)不属于模态代码。
A.G01B.G90C.G29D.G40
19.球头铣刀的球半径通常(A)加工曲面的曲率半径。
A.小于B.大于C.等于D.大于或等于
20.数控铣床中常采用液压(或气压)传动的装置是(C)。
A.对刀器B.导轨锁紧C.刀具和主轴的夹紧与松开D.主轴锁
21.加工中心与数控铣床的主要区别是(C)。
A.数控系统复杂程度不同B.机床精度不同
C.有无自动换刀系统D.主轴转速不同
22.数控机床的标准坐标系是以(A)来确定的。
A.右手直角笛卡尔坐标系B.绝对坐标系
C.左手直角笛卡尔坐标系D.相对坐标系
23.在数控编程时,使用(A)指令后,就可以按工件的轮廓尺寸进行编程,而不需按刀具的中心线运动轨迹来编程。
A.刀具半径补偿B.刀具偏置
C.圆弧插补D.预置寄存
24.步进电机主要用于(A)。
A.开环控制系统的进给驱动B.加工中心的进给驱动
C.闭环控制系统的进给驱动D.数控机床的主轴驱动
25.数控机床的种类很多,如果按控制运动的方式分则可分为(D)。
A.二轴控制、三轴控制和连续控制
B.点位控制、直线控制和连续控制
C.二轴控制、三轴控制和多轴控制
D.开环控制、半闭环控制和闭环控制
26.影响开环伺服系统定位精度的主要因素是(B)。
A.插补误差B.传动元件的传动误差
C.检测元件的检测精度D.机构热变形
27.若某数控机床的快速进给速度v=15m/min,快进时步进电动机的工作频率f=5000Hz,则脉冲当量δ为(B)
A.0.01mmB.0.02mmC.0.05mmD.0.1mm
28.现代数控机床的各种信号处理中,一般由CNC装置中的PLC部分直接处理的信号是(C)。
A.闭环控制中传感器反馈的位移信号
B.伺服电机编码器反馈的角位移信号
C.机床的逻辑状态检测与控制等辅助功能信号
D.数控机床刀位控制信号
29.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.0.75°
B.1.5°
C.3°
D.6°
30.位置控制器输出的是数字量,要去控制调速单元,必须经过( )。
A.F/V变换B.D/A变换C.电流/电压变换D.电压/电流变换
31.全闭环控制系统的位置反馈元件应(B)。
A.装在电机轴上B.装在终端执行部件上
C.装在传动丝杆上D.装载中间传动齿轮轴上
32.光栅利用(A),使得它能得到比栅距还小的位移量。
A.摩尔条纹的作用B.倍频电路C.计算机处理数据D.电子放大电路
33.对于刀具旋转的机床(如铣床),如果Z轴是垂直的,则从主轴向立柱看,对于单立柱机床,(A)。
A.X轴的正向指向右边B.X轴的正向指向左边
C.Y轴的正向指向右边D.Y轴的正向指向左边
34.数控铣床在轮廓加工过程中,NC系统所控制的总是(B)。
A.零件轮廓的轨迹B.刀具中心的轨迹
C.工件运动的轨迹D.刀具切削刃的轨迹
35.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(D)。
A.幅值、相位相同,频率不同B.幅值、频率相同,相位不同
C.幅值相同,频率、相位不同D.相位、频率相同,幅值不同
36.立式加工中心垂直布置的是(C)。
A.X轴B.Y轴C.Z轴D.A轴
37.(A)是编程人员在编程时使用的,由编程人员在工件上指定某一固定点为原点,所建立的坐标系。
A.工件坐标系B.机床坐标系
C.右手直角笛卡儿坐标系D.标准坐标系
38.数控机床开环控制系统的伺服电动机多采用(D)。
A.直流伺服电机B.交流伺服电机
C.交流变频调速电机D.功率步进电动机
39.采用逐点比较法对第一象限的圆弧进行顺圆插补时,若偏差值是+2,那么刀具的下一步的进给方向为(D)
A.+xB.+yC.-xD.-y
40.一台步进电动机,当采用三相六拍通电方式运行时,其步距角为0.75°
,则转子的齿数为(C)
A.40B.60C.80D.120
41.直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为(C)。
A.π/6B.π/3C.π/2D.π
42.在数控编程时,使用(A)指令后,就可以按工件的轮廓尺寸进行编程,而不需按刀具的中心线运动轨迹来编程。
A.刀具半径补偿B.坐标系设定C.圆弧插补D.固定循环
43.有关数控机床坐标系的说法,其中(D)是正确的。
A.主轴旋转的正方向与Z轴的正方向无关。
B.Z轴的正方向是使刀具趋近工件的方向。
C.工件相对于静止的刀具而运动的原则。
D.刀具相对于静止的工件而运动的原则。
44.点位和轮廓控制数控机床是按(A)的不同分类的。
A.控制运动方式B.伺服系统类型
C.数控装置的构成方式D.伺服系统控制原理
45.逐点比较法逼近直线或圆弧时,其逼近误差(A)。
A.不大于一个脉冲当量B.与进给速度有关
C.与切削速度有关D.与插补周期有关
46.对于一个设计合理、制造良好的带位置闭环系统的数控机床,可达到的精度由(B)决定。
A.机床机械结构的精度B.检测元件的精度
C.计算机的运算速度D.插补精度
48.数控机床的伺服进给系统中的传动间隙在闭环系统中对(B)有影响。
A.传动精度B.系统的稳定性C.系统的固有频率④定位
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