数控系统试题.docx
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数控系统试题.docx
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数控系统试题
一、选择(每题2分,共20分)
1数控机床的检测反馈装置的作用是:
将其准确测得的(B)数据迅速反馈给数控装置,以便与加工程序给定的指令值进行比拟和处理。
A.直线位移B.角位移或直线位移C.角位移D.直线位移和角位移
2全闭环伺服系统与半闭环伺服系统的区别取决于运动部件上的(C)。
A.执行机构B.反馈信号C.检测元件
3数控机床每次接通电源后在运行前首先应做的是(C)。
A.给机床各部分加润滑油B.检查刀具安装是否正确C.机床各坐标轴回参考点D.工件是否安装正确
4数控铣床一般采用半闭环控制方式,它的位置检测器是(B)。
A.光栅尺B.脉冲编码器C.感应同步器
5在CRT/MDI面板的功能键中,显示机床现在位置的键是(A)。
A.POSB.PRGRMC.OFSETD.SYSTEM
6.以下关于世界第一台数控机床的描述正确的是(B)。
A1946年在美国研制成功的B它是一台3坐标数控铣床
C用它来加工直升机叶片D它用晶闸管-直流电机驱动
7.数控机床半闭环控制系统的特点是(C)。
A结构简单、价格低廉、精度差B结构简单、维修方便、精度不高
C调试与维修方便、精度高、稳定性好D调试较困难、精度很高
8.数控机床的性能很大程度上取决于(B)的性能。
A计算机运算B伺服系统C位置检测系统D机械结构
9.数控机床进给伺服系统的负载不大,加工精度不高时,可采用(C)控制。
A全闭环B半闭环C开环
10.数控机床进给控制的交流伺服电动机结构是(D)。
A转子、定子都装有永磁体和绕组
B转子、定子都是绕组
C定子装有永磁体,转子是绕组
D转子装有永磁体,定子是绕组
二、填空题(每空2分,共20分)
1、数控机床电器控制系统由数控装置、进给伺服系统、主轴伺服系统、机床强电控制系统等组成。
2、数控机床常用的位置检测装置有旋转编码器、光栅尺等。
3、脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。
4、光电编码器每转产生的一个脉冲信号可称为一转信号或零标志脉冲,作为测量基准。
三、判断题(每题2分,共10分)
1(√)伺服系统的执行机构常采用直流或交流伺服电动机。
2(×)只有采用CNC技术的机床才叫数控机床。
3(×)数控机床按控制坐标轴数分类,可分为两坐标数控机床、三坐标数控机床、多坐标数控机床和五面加工数控机床等。
4(×)数控机床中的PLC用于位置闭环伺服控制。
5(√)SIEMENS电源模块一般为3相AC380V输入,DC600V输出,输出电压由直流母线传送至驱动(功率)单元。
四、简答题(每题8分,共40分)
1、加减速控制的目的是什么?
有哪些实现的方式?
2、反向间隙和丝杠螺距误差是怎样产生的?
如何进行补偿?
3、光电编码器安装在滚珠丝杠驱动前端和末端有何区别?
4、光栅尺有哪些部件构成,莫尔条纹的作用是什么?
5、主轴电气准停较机械准停有何优点?
试述编码器准停的工作原理。
答:
1、在CNC系统中,为了保证机床在起动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡,必须对送到伺服驱动装置的进给脉冲频率或电压进行加减速控制。
即在机床加速起动时,保证加在驱动电动机上的进给脉冲频率或电压逐渐增大;当机床减速停止时,保证加在驱动电动机上的进结脉冲频率或电压逐渐减小。
加减速实现的方式有线性加减速(匀加减速)、指数加减速和sin曲线(S)加减速。
2、在进给传动链中,齿轮传动、滚珠丝杠螺母副等均存在反转间隙。
这种反转间隙会造成工作台反向时,电动机空转而工作台不动,使半闭环系统产生误差和全闭环系统位置环振荡不稳定。
为解决这一问题,可先采取调整和预紧的方法,减少间隙。
而对于剩余间隙,在半闭环系统中可将其值测出,作为参数输入数控系统,则此后每当坐标轴接收到反向指令时,数控系统便调用间隙补偿程序,自动将间隙补偿值加到由插补程序算出的位置增量命令中,以补偿间隙引起的失动。
这样控制电动机多走一段距离,这段距离等于间隙值,从而补偿了间隙误差。
需注意的是对全闭环数控系统不能采用以上补偿方法(通常数控系统要求将间隙值设为零),因此必须从机械上减小或消除这种间隙。
有些数控系统具有全闭环反转间隙附加脉冲补偿,以减小这种误差对全闭环稳定性的影响。
也就是说,当工作台反向运动时,对伺服系统施加一定宽度和高度的脉冲电压(可由参数设定),以补偿间隙误差。
螺距误差是指由螺距累积误差引起的常值系统性定位误差在半闭环系统中,定位精度很大程度上受滚珠丝杠精度的影响。
尽管滚珠丝杠的精度很高,但总存在着制造误差。
要得到超过滚珠丝杠精度的运动精度,必须采用螺距误差补偿功能,利用数控系统对误差进行补偿与修正。
采用该功能的另一个原因是,数控机床经长时间使用后,由于磨损其精度可能下降。
采用该功能进行定期测量与补偿,可在保持精度的前提下延长机床的使用寿命。
3、编码器在数控机床中用于工作台或刀架的直线位移测量有两种安装方式:
一是和伺服电动机同轴联接在一起(称为内装式编码器),伺服电动机再和滚珠丝杠连接,编码器在进给转动链的前端;二是编码器连接在滚珠丝杠末端(称为外装式编码器)。
由于后者包含的进给转动链误差比前者多,因此,在半闭环伺服系统中,后者的位置控制精度比前者高。
4、光栅尺或称光栅,是一种高精度的直线位移传感器,光栅有透射光栅和反射光栅两类,其结构由光源、透镜、指示光栅、标尺光栅、光电元件、窄缝等组成的。
当标尺光栅移动时,莫尔条纹就沿着垂直于光栅运动的方向移动,并且光栅每移动一个栅距ω,莫尔条纹就准确地移动一个纹距,只要通过测量出莫尔条纹的数目,就可以知道光栅移动了多少个栅距,而栅距是制造光栅时已确定的,因此工作台的移动距离就可以计算出来。
5、采用电气准停控制有如下优点:
(1)简化机械结构与机械准停相比,电气准停只需在这种旋转部件和固定部件上安装传感器即可。
(2)缩短准停时间准停时间包括在换刀时间内,而换刀时间是加工中心的一项重要指标。
采用电气准停,即使主轴在高速转动时,也能快速定位于准停位置。
(3)可靠性增加由于无需复杂的机械、开关、液压缸等装置,也没有机械准停所形成的机械冲击,因而准停控制的寿命与可靠性大大增加。
(4)性能价格比提高由于简化了机械结构和强电控制逻辑,这部分的本钱大大降低。
但电气准停常作为选择功能,订购电气准停附件需另加费用。
但总体来看,性价比大大提高。
可采用主轴电动机内部安装的编码器信号(来自于主轴驱动装置),也可以在主轴上直接安装另外一个编码器。
采用前一种方式要注意传动链对主轴准停精度的影响。
主轴驱动装置内部可自动转换,使主轴驱动处于速度控制或位置控制状态。
准停角度可由外部开关量(十二位)设定,这一点与磁准停不同,磁准停的角度无法随意设定,要想调整准停位置,只有调整磁发体与磁传感器的相对位置。
五、计算题(每题10,共10分)
直线插补计算:
逆时针加工第Ⅰ象限圆弧OA,起点坐标为O(6,0),终点坐标为A(0,6),试进行插补运算并画出运动轨迹图。
九
《机床数控系统》试题9(含答案)
中国数控信息网2021年11月4日来源:
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一、选择(每题2分,共20分)
1数控车床与普通车床相比在结构上差别最大的部件是(C)。
A.主轴箱B.床身C.进给传动D.刀架
2数控机床的诞生是在(A)年代。
A.50年代B.60年代C.70年代
3数控机床是在(B)诞生的。
A.日本B.美国C.英国
4FANUC0i数控系统参数设置时,必须选择在(C)方式下。
A.AUTOB.JOGC.MDID.INC
5“NC”的含义是(A)。
A.数字控制B.计算机数字控制C.网络控制
6“CNC”的含义是(B)。
A.数字控制B.计算机数字控制C.网络控制
7以下数控系统中(B)是数控铣床应用的控制系统。
A.FANUC-6TB.FANUC-6MC.FANUC-330D
8以下数控系统中(A)是数控车床应用的控制系统。
A.FANUC-0TB.FANUC-0MC.SIEMENS820G
9FANUC0i数控系统参数设置时,操作的功能键是(B)。
A.POSB.SYSTEMC.GRAPHD.PROG
10数控机床的种类很多,如果按加工轨迹分则可分为(B)。
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.开环控制、闭环控制和半闭环控制
二、填空题(每空2分,共20分)
1、SINUMERIK802D数控系统机床数据分为通用机床数据、轴机床数据、PLC机床数据、伺服驱动数据等。
2、SINUMERIK802D系统内配备了32M静态存储器SRAM与16M高速闪存FLASHROM两种存储器,静态存储器区存放工作数据(可修改),高速闪存区存放固定数据,通常作为数据备份区,以及存放系统程序。
3、SINUMERIK802D系统的调试只需普通的PC机,应用随机提供的软件工具盒,其中SIMOCOMU用于驱动器的调试及参数优化,TEXTMANAGER用于用户报警文本及在线帮助的生成,WinPCIN用于数据通讯等。
4、将反馈元件安装在伺服电机轴上或滚珠丝杠上,间接计算移动执行元件位移进行反馈的伺服系统,称为半闭环伺服系统。
三、判断题(每题2分,共10分)
1、(×)FANUC0i-TC数控系统用于数控铣床。
2、(√)数控装置是数控机床电气控制系统的控制中心。
3、(×)全闭环伺服系统所用位置检测元件是光电脉冲编码器。
4、(√)梯形图不是数控加工编程语言。
5、(×)SIEMENS伺服驱动器SIMODRIVE611A为数字交流伺服模块。
四、简答题(每题8分,共40分)
1、数控系统需要设定哪几方面的系统参数?
2、数控系统对报警是如何处理的?
3、分别以MICROMASTER420型通用变频器和安川YASKAWAVS—626MT驱动器为例说明数控系统是如何对其完成转速与转向控制的。
4、华中数控系统实验台怎样实现急停与超程解除?
5、有一和伺服电动机同轴安装的光电编码器,指标为1024脉冲/r,该伺服电动机与螺距为6mm滚珠丝杠通过联轴器相连,在伺服中断4ms内,光电编码器输出脉冲信号经4倍频处理后,共计脉冲数5K(1K=1024),问:
倍频的作用。
工作台移动了多少毫米?
伺服电动机的转速为多少r/min?
答:
1、需要设定的系统参数通常有下述几个方面:
1)关于系统配置方面的设定系统中存储器容量和地址范围指定,I/O接口地址设置,系统配置的轴数和轴名、检测元件的种类指定,是否配置了PLC的确认等。
2)关于输入、输出信号的设定输入和输出信号的有效跳变沿指定,串行通信时的波特率和帧格式指等定。
3)关于主轴和运动轴的设定主轴转速档指定,最小移动单位和公/英制选择,轴加减速的时间常数,轴运动速度上限和低速指定,各移动轴参考点距机床原点的坐标值、各移动轴正负方向运动坐标极限指定,伺服电机的性能优化等。
4)关于补偿的设定各运动轴的螺距误差补偿曲线设定,反向间隙补偿设定等。
5)关于检测信号的设定反馈信号类型、分辨率等的设定等。
2、一般来说,操作者应根据报警说明仔细检查系统及机床的情况,然后排除故障出现的原因所在,并按照所说明的方法进行应答。
所有的“报警和信息”都是以符号来指出判据,并以文本的形式在数控系统的操作面板上显示。
报警文本储存在数控系统中。
机床的“报警和信息”可以通过可编程序控制器的程序以文本形式显示,并可以按照状态信息和故障信息进行区分。
当相关的条件一被删除,其对应的状态就被清除。
而故障信息总是首先要得到响应。
3、MICROMASTER420型通用变频器由微处理器控制,功率管为绝缘栅双极型晶体管(IGBT),主回路采用脉宽调制(PWM)控制。
DIN1、DIN2和DIN3分别是电动机的启动、正反转和确认控制端,通过常开触点与+24V端连接,这些常开触点的闭合动作由CNC控制。
CNC输出0V~+10V的模拟信号接到变频器的模拟量输入AIN+和AIN-端,CNC输出的模拟信号的大小决定了主轴电动机的转速。
日本安川YASKAWAVS—626MT驱动器,CNC对其转速控制方案有四种:
(1)模拟电压指定
数控装置通过其主轴模拟电压输出接口输出0~土10V模拟电压至NCOM端,电压正负控制电动机转向,电压大小控制电动机转速。
如果数控装置输出的电压为单极性0~+10V,则可通过FORWARDRUN(正转)与REVERSRUN(反转)开关量指定正反转。
(2)12位二进制指定
数控装置通过输出12位二进制代码(共12根信号)至主轴驱动控制主轴转速。
(3)2位BCD码指定
数控装置输出00~99二位BCD码(共8根信号)至主轴驱动控制主轴转速。
(4)3位BCD码指定
数控装置通过输出000~999三位BCD码(共12根信号)至主轴驱动控制主轴转速。
4、所有急停按钮的常闭触点以串联方式连接到系统的急停回路中。
在正常情况下,急停按钮处于松开状态,其触点处于常闭状态,按下急停按钮后,其触点断开使得系统的急停回路所控制的中间继电器KA断电,而切断移动装置(如进给轴电机、主轴电机、刀库/架电机等)的动力电源。
同时,连接在PLC输入端的中间继电器KA的一组常开触点向系统发出急停报警。
此信号在打开急停按钮时则作为系统的复位信号。
系统中各轴的正向、负向的超程限位开关的常闭触点以串联方式连接到系统的超程回路中。
同时,每个超程限位开关另有一个常开触点连接PLC输入端,使系统能够判断各超程限位开关的状态。
在正常情况下,超程限位开关处于松开状态。
若用户操作机床,不慎将某轴的超程限位开关压下,其常闭触点断开,使得系统的超程回路断开。
同时,使急停回路中的中间继电器KA断电而自动切断移动装置的动力电源。
超程限位开关连接在PLC输入端的常开触点向系统发出超程报警信息(发生超程的坐标轴及超程方向),并使超程解除按钮上的指示灯发光。
5、
(1)倍频处理的作用是进一步提高分辨力。
《机床数控系统》试题8(含答案)
中国数控信息网2021年11月4日来源:
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一、选择(每题2分,共20分)
1数控机床中,不属于PLC控制的信号有(B)。
A.急停控制B.轨迹插补C.主轴控制D.导轨润滑
2数控机床自动选择刀具中任意选择的方法是采用(C)来选刀换刀。
A.刀具编码B.刀座编码C.计算机跟踪记忆
3数控机床加工依赖于各种(D)。
A.位置数据B.模拟量信息C.准备功能D.数字化信息
4数控机床的核心是(B)。
A.伺服系统B.数控系统C.反馈系统D.传动系统
5SINUMERIK802S/C两个系统的不同在于(D)。
A.显示器B.操作面板C.数控功能D.驱动系统
6数控机床加工零件时是由(A)来控制的。
A.数控系统B.操作者C.伺服系统
7圆弧插补方向(顺时针和逆时针)的规定与(C)有关。
A.X轴B.Z轴C.不在圆弧平面内的坐标轴
8SINUMERIK802D数控系统硬件构成不包含(D)。
A.面板控制装置(PCU)B.键盘(KB)C.机床控制面板(MCP)D.步进电机
9以下(A)数控装置提供了串行接口、脉冲接口、模拟接口三类轴控制接口。
A.HNC-21□FB.HNC-21□AC.HNC-21□CD.HNC-21□D
10通常数控系统除了直线插补外,还有(B)。
A.正弦插补B圆弧插补C抛物线插补
二、填空题(每空2分,共20分)
1、改变步进电机脉冲频率就能改变步进电机的转速。
2、按进给机构伺服系统的控制方式分类,加工精度最低的是开环伺服系统。
3、进给系统中的速度反馈的主要作用是使移动执行件进行匀速移动。
4、FANUC0i系列控制单元主要包括主板与I/O板两部分。
5、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、直线控制和轮廓控制等几种。
按控制方式又可分为开环、闭环和半闭环控制等。
三、判断题(每题2分,共20分)
1、( ×)采用滚珠丝杠作为X轴和Z轴传动的数控车床机械间隙一般可忽略不计。
2、(×)一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统,外环是位置环,中环是电流环,内环为速度环。
3、( √)伺服系统的执行机构常采用直流或交流伺服电动机。
4、( ×)光栅通常由一长一短两块光栅尺配套使用,其中长的一块称为指示光栅,要求与行程等长,短的一块称为标尺光栅。
5、( √)主轴准停功能又称为主轴定位功能,即当主轴停止时,控制其停于固定位置。
四、简答题(每题8分,共40分)
1、试述三位液压拨叉的工作原理
2、主轴电准停较机械准停有何优点
3、数控机床中PLC控制的对象有哪些?
4、在PLC开关量输入输出的控制中,应注意哪些问题?
5、数控系统中软件所承当的任务有哪些?
答:
1、液压拨叉是一种用一只或几只液压缸带动齿轮移动的变速机构。
右图为三位液压拨叉的原理图,其具有液压缸1与5、活塞2、拨叉3和套筒4,通过电磁阀改变不同的通油方式可获得三个位置。
当液压缸1通入液压油而液压缸5卸压时,活塞杆2便带动拨叉3向左移至极限位置。
2)当液压缸5通入液压油而液压缸1卸压时,活塞杆2和套筒4一起移至右极限位置。
3)当左右缸同时通入压力油时,由于活塞杆2两端直径不同使其向左移动,而由于套筒4和活塞杆2截面直径不同,而使套筒4向右的推力大于活塞杆2向左的推力,因此套筒4压向液压缸的右端,而活塞杆2紧靠套筒4的右面,拨叉处于中间位置。
2、采用电气准停控制有如下优点:
(1)简化机械结构与机械准停相比,电气准停只需在这种旋转部件和固定部件上安装传感器即可。
(2)缩短准停时间准停时间包括在换刀时间内,而换刀时间是加工中心的一项重要指标。
采用电气准停,即使主轴在高速转动时,也能快速定位于准停位置。
(3)可靠性增加由于无需复杂的机械、开关、液压缸等装置,也没有机械准停所形成的机械冲击,因而准停控制的寿命与可靠性大大增加。
(4)性能价格比提高由于简化了机械结构和强电控制逻辑,这部分的本钱大大降低。
但电气准停常作为选择功能,订购电气准停附件需另加费用。
但总体来看,性价比大大提高。
3、数控机床的控制可分为二大部分:
一部分是坐标轴运动的位置控制;另一部分是数控机床加工过程的顺序控制。
在讨论PLC、CNC和机床各机械部件、机床辅助装置、强电线路之间的关系时,常把数控机床分为“NC侧”和“MT侧”(即机床侧)两大部分。
“NC侧”包括CNC系统的硬件和软件、以及与CNC系统连接的外部设备。
“MT侧”包括机床机械部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置,机床操作面板,继电器线路,机床强电线路等。
PLC处于CNC和MT之间,对NC侧和MT侧的输入、输出信号进行处理。
MT侧顺序控制的最终对象随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大差别。
机床机构越复杂,辅助装置越多,最终受控对象也越多。
一般来说,最终受控对象的数量和顺序控制程序的复杂程度从低到高依次为CNC车床、CNC铣床、加工中心、FMC、FMS。
4、1)开关量输入电路中常使用触点型行程开关,无触点型感应开关或霍耳开关等,加之数控装置的输入电路有各种形式,所以要注意开关量信号检测元件与CNC接口电路的配接。
2)在开关量输出电路中,当被控对象是电磁阀、电磁离合器等交流负载,或虽是直流负载,但工作电压或电流超过输出信号的最大允许值,应首先驱动24V中间继电器,然后用其触点控制强电线路中的功率接触器或直接驱动负载。
同时应注意,中间继电器线圈一定要并联保护二极管,并注意二极管的方向,以便当线圈切断时,为电流提供释放回路,否则极易损坏驱动电路。
3)为提高整个系统的抗干扰能力,弱电信号与强电驱动信号在走线槽中要尽量分别走线。
并且无触点型在交流接触器线圈两端要就近并联RC灭弧器。
交流电动机每相之间也要用一个灭弧器,每个交流电动机用三个。
5、CNC装置是一个机床计算机控制系统,其数控系统软件必须完成管理和控制两种不同性质的任务。
数控系统的基本任务(核心任务)是进行机床的自动加工控制,因此,数控系统的核心控制模块主要有预处理模块、插补计算模块、位置控制模块和PLC控制模块等。
数控系统的管理系统是实现CNC系统协调工作的主体,它管理着数控加工程序从输入,预处理,到插补计算,位置控制和输入、输出控制的全过程,并管理着系统参数设置,刀具参数设置,数控加工程序的编辑,数据的输入、输出及在各种机床运行方式下操作员的操作处理等各种人机交互过程。
除此之外,先进的数控系统的系统管理程序还能适时运行诊断模块以便及时判断和消除故障,并能进行通信、联网等功能的管理。
CNC装置的系统软件具有多任务性和实时性两大特点。
CNC系统中要管理和控制的任务很多,如:
当CNC装置正处于加工控制状态时,为了保证加工的连续性,在各程序段之间不能停顿,因此,各数控加工程序段的预处理、插补计算、位置控制和各种辅助控制任务都要及时进行;为了使操作人员及时了解和干预CNC系统工作状态,系统在执行加工任务的同时还应该及时进行一些人机交互工作,即:
显示加工状态,接受操作人员通过面板输入的各种改变系统工作状态的控制信号等;为了及时检查和预报硬、软件的各种故障,系统在运行控制程序和人机交互程序的同时还要及时运行诊断程序;此外,系统还可能被要求及时完成通信等其它任务。
可见,理想的管理程序,如前所述,应具有多任务实时处理能力。
五、计算题(每题10,共10分)
1.如图所示,AB是要加工的圆弧,圆弧的圆心在坐标原点(0,0),圆弧起点为A(7,1),终点为B(5,5),若脉冲当量为1,试用逐点比拟法对该段圆弧进行插补,计算出需要的插补循环数和刀具移动每一位置的坐标,并在图上画出刀具的运动轨迹。
《机床数控系统》试题7(含答案)
中国数控信息网2021年11月4日来源:
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一、选择(每题2分,共20分)
1.CIMS是指 (B)。
A自动化工厂B计算机集成制造系统C柔性制造系统D数控加工中心
2.数控机床的“回零”操作是指回到(C)。
A对刀点B换刀点C机床的参考点D编程原点
3.编写程序的最小数值是由(C)决定。
A加工精度B滚珠丝杠精度C脉冲当量D位置精度
4加工(B)零件,宜采用数控加工设备。
A.大批量B多品种中小批量C单件
5通常数控系统除了直线插补外,还有(B)。
A.正弦插补B圆弧插补C抛物线插补
6数控机床进给系统减少摩擦阻力和动静摩擦之差,是为了提高数控机床进给系统的(C)。
A.传动精度B.运动精度和刚度C.快速响应性
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