数控系统与数控加工复习题.docx
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数控系统与数控加工复习题
一、填空题
1.机床数控技术由机床本体、数控系统和外围技术组成。
2.数控机床按功能水平进行分类有经济型数控机床、中档型数控机床、高档型数控机床。
3.数控机床按运动控制方式分类有点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床。
4.数控机床按伺服系统类型分类有开环数控机床、半闭环数控机床、闭环数控机床。
5.数控机床按工艺方法分类有金属切削数控机床、金属成型数控机床、特种加工数控机床。
6.数控系统由输入/输出装置、计算机数控装置(或CNC装置)、可编程逻辑控制器、主轴伺服驱动装置、进给伺服系统以及检测装置等组成。
7.外围技术主要包括工具系统、编程技术、管理技术。
8.标准规定,在加工过程中无论是刀具移动,工件静止,还是工件移动,刀具静止,一般都假定工件相对静止不动,而刀具在移动,并同时规定刀具远离工件的方向作为坐标轴的正方向。
9.在铣削加工中顺铣和逆铣得到的表面质量是不同的。
通常采用粗加工顺铣、精加工逆铣的走刀方向,以利于提高工件的表面质量。
10.确定数控机床坐标轴时,一般先定Z轴,再定X轴,最后定Y轴。
11.刀具长度正补偿指令是G43,负补偿指令是G44,取消补偿指令是G49。
12.数控机床每次接通上电后在运行前首先应做的是回参考点。
13.在数控编程时,使用刀具补偿指令后,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。
14.切削用量包括切削速度、进给量以及背吃刀量。
15.数控车床机床原点定义为:
主轴旋转中心线与车床端面的交点
16.直径方向按绝对坐标编程时常以__直径值_表示,按增量坐标编程时,以_径向实际位移量的2倍值_表示。
17.数控铣床数控系统一般都具有直线插补和圆弧插补。
18.宏程序编程的变量一般分为空变量、局部变量、全局变量和系统变量。
19.宏程序调用方式主要有非模态调用和模态调用。
20.自动编程方法主要有数控语言编程方法和图形交互编程方法。
21.加工仿真方法主要有刀位轨迹仿真方法和虚拟加工方法。
22.CNC系统从自动控制角度来看,其是一种位置、速度控制系统,其本质上是以多执行部件的位移量、速度为控制对象并使其协调运动的自动控制系统。
23.CNC装置的硬件结构按其中含有的CPU的多少可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。
24.单微处理器数控装置以一个CPU为核心,CPU通过总线与存储器和各种接口相连接,采取集中控制、分时处理的工作方式来完成数控加工各个任务。
25.多微处理器结构形式可分为:
分布式、主从式、总线式等。
26.开放式数控系统具有可移植性、可扩展性、可协同性、规模可变等特点。
27.DSP数字信号处理器因采用了哈弗结构,处理速度快,运算能力强,方便用户设计和调试。
28.CNC系统的速度控制是通过控制步进电机的输出脉冲频率来实现速度控制的。
29.CNC系统软件具有多任务性与并行处理的特点。
30.数控装置中完成插补运算工作的插补器分为软件插补器、硬件插补器、软硬件结合插补器。
31.主要插补算法有基准脉冲插补法、数据采样插补法。
32.基准脉冲插补法有:
逐点比较法、DDA法。
33.数据采样插补法有:
直线函数法、扩展DDA法。
34.软件插补和硬件插补的原理相同,其作用都是根据给定的信息进行计算,在计算的过程中不断向各坐标轴发出相互协调的进给脉冲,使数控机床按指定的轨迹运动。
35.数据采样插补的特点是插补运算分两步进行。
第一步进行粗插补,第二步进行精插补。
36.逐点比较法是以折线逼近直线或圆弧曲线,它与给定的直线或圆弧之间的最大误差不超过一个脉冲当量。
37.DDA直线插补的物理意义是使动点沿速度矢量的方向前进,这种方法同样适用于DDA圆弧插补
38.光栅传感器的信号处理方式可分为鉴相式和鉴幅式,它们的特征是用输出感应电动势的相位或幅值来进行处理。
39.直线式感应同步器的定尺和测定尺由基板、绝缘层和绕组构成
40.检测装置的信号转换原理有光电效应、光栅效应、电磁感应原理(压电效应、压阻效应、磁阻效应)等。
41.旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机,主泛用于半闭环控制的数控机床。
42.n位二进制编码盘最小分辨角为3600/2n。
43.某步进电机采用三相6拍的工作方式,转子上共有40个齿,此电机的通电系数K为2,步距角α为1.5°。
44.数控机床的伺服系统是以机床移动部件(如工作台,主轴或刀架)的位置和速度作为控制量的自动控制系统。
45.在直流伺服系统中,常用的调整系统除了晶闸管(SCR)直流调整系统外,还有晶体管脉冲调制(PWM)直流调速等系统
46.数控机床采用电主轴的缺点是:
电机运转产生的振动和热量将直接影响到主轴,因此,主轴组件的整机平衡、温度控制和冷却是内装式主轴电机的关键问题。
47.常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式:
垫片预紧方式、螺纹预紧方式、齿差预紧方式。
48.分布式数字控制技术简称DNC,其发展过程为:
由群控,分布式数控,发展为柔性DNC。
49.DNC系统由:
DNC控制计算机、数据通信系统、DNC接口、CNC装置和软件系统基本组成。
50.DNC系统的主要功能为:
NC程序的上载与下载;NC程序存储与管理;系统的简单控制与调度;系统状态信息的采集、处理和报告。
51.DNC系统的发展趋势:
1)新型网络通讯技术;以太网络和现场总线方式;2)无线通信技术;3)信息的高度集成。
二、是非题
1.顺时针圆弧插补(G02)和逆时针圆弧插补(G03)的判别方向是:
沿着不在圆弧平面内的坐标轴负方向向正方向看去,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03。
(×)
2.G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。
(√)
3.G00、G01指令都能使机床坐标轴准确到位,因此它们都是插补指令。
(×)
4.圆弧插补用半径编程时,当圆弧所对应的圆心角大于180º时半径取负值。
(√)
5.不同的数控机床可能选用不同的数控系统,但数控加工程序指令都是相同。
(×)
6.上旋转变压器按输出电压与转子转角之间的函数关系可以分为线性旋转变压器、比例式旋转变压器(√)
7.感应同步器是一种应用电磁感应原理把位移量转换成模拟量的传感器(×)
8.物理光栅和计量光栅都是利用光的衍射原理,来进行光谱分析和数控机床闭环检测系统。
(×)
9.在磁栅和磁头之间没有相对运动时,静态磁头是没有信号输出的。
(×)
10.编码器采用格雷码盘是为了尽可能消除误差。
(√)
11.闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置的精度决定的。
(√)
12.步进电机的最大静态转矩是电机承载能力的重要指标,最大静态转矩越大,电机带负载的能力越高.(√)
13.环形分配器的主要功能是将数控装置送来的一串指令脉冲,按步进电机所要求的通电顺序分配给驱动电源的各相输入端,以控制励磁绕组的通断,实现步进电机的运行及转向。
(√)
14.直流伺服电机在输入的电枢电压保持不变时,电机的转速随电磁转矩的变化而变化。
(√)
15.直线电机不需要转换装置就可以直接产生直线运动的推力,因而系统效率高。
(√)
16..DNC系统实施分级控制,CNC计算机直接控制数控机床并与DNC系统主机进行信息交互。
(√)
17.多级DNC结构中,下一级机床控制单元接受上一级的加工指令和控制信息,不可以向上一级反馈工况信息。
(×)
三、单项选择题
1.1.数控编程人员在数控编程和加工时使用的坐标系是(C)。
A.右手直角笛卡尔坐标系 B.机床坐标系
C.工件坐标系D.直角坐标系
2.(A)是指机床上一个固定不变的极限点。
A.机床原点B.工件原点C.换刀点D.对刀点
3.在编制加工中心的程序时应正确选择(D)的位置,要避免刀具交换时与工件或夹具产生干涉。
A.对刀点B.工件原点C.参考点D.换刀点
4.数控系统之所以能进行复杂的轮廓加工是因为它具有(C)。
A.位置检测功能B.PLC功能C.插补功能D.自动控制
5.数控机床的旋转轴之一B轴是绕(B)直线轴旋转的轴。
A.X轴 B.Y轴 C.Z轴 D.W轴
6.G00指令与下列的(D)指令不是同一组的。
A.G01 B.G02C.G03 D.G04
7.数控机床有不同的运动形式,需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标方向,编写程序时,采用(D)的原则编写程序。
A.刀具固定不动,工件移动
B.铣削加工刀具固定不动,工件移动;车削加工刀具移动,工件不动
C.分析机床运动关系后再根据实际情况
D.工件固定不动,刀具移动
8.G91G00X30.0Y-20.0表示(C)。
A.刀具按进给速度移至机床坐标系X=30mm,Y=-20mm点
B.刀具快速移至机床坐标系X=30mm,Y=-20mm点
C.刀具快速向X正方向移动30mm,Y负方向移动20mm
D.编程错误
9.数控车床指令中G94表示(B)
A.单一形状圆柱或圆锥切削循环指令
B.端面切削循环指令
C.螺纹切削循环指令
D.多重复合循环指令
10.加工中心编程中,孔加工固定循环的撤销有指令(A)完成。
A.G80B.G81C.G82D.G83
11.G04在车削加工中表示(D)。
A.快速定位指令B.插补指令C.进给模式指令D.暂停指令
12.数控车床上常用四位数字表示刀具功能,如:
T0101,则下列说法正确的是(A)。
A.前两位01表示刀具号
B.后两位01表示刀具号
C.前两位01表示刀具补偿号
D.以上都错了
13.下列不属于数控系统的好展趋势的是(A)
A.单通道控制B.高精度加工C.高速加工D.丰富的显示功能
14.PLC可编程控制器不包括以下哪一项(C)
A.输入部分B.存储器C.显示屏D.编程器
15.关于PLC可编程控制器,下列描述错误的是(D)
A.在输入采样阶段,处部的输入信号被写到输入映像寄存器中
B.输出锁存器中的数据由上一个刷新时间输出映像寄存器的状态决定
C.在输入采样阶段结束后,输入映像寄存器的内容可以改变
D.对输出继电器的扫描结果,先将其写入元件映像寄存器中的输出映像寄存器中
16.一般而言,数据采样的插补周期T必须(A)插补运算时间。
A.大于B.小于C.等于D.不确定
17.DDA插补法中起始坐标O(0,0),终点坐标(8,6)取N=5,则累加次数为(C)。
A)6B.8C)32D)14
18.下图为旋转变压器的结构,其中5为(C)
A.电刷B.定子C.转子D.转轴
19.大量程的编码器通常采用(A)。
A.增量编码器B.接触式编码器C.电池式编码器D.LC编码器
20.正常情况下步进电机的转速取决于(A)
A.指令脉冲的频率B.绕组的通电方式C.负载大小D.绕组的电流
21.下面关于数控机床对伺服系统的要求错误的是(C)
A.高精度B.稳定性好C.高速大转矩D.响应速度快
22.数控机床进给驱动系统中多数采用永磁式交流同步电机,其优势不包括(D)
A.与磁带式同步电机相比,效率高
B.反应式同步电机存在功率因数差的缺点
C.与异步交流伺服电机相比,效率高,体积小
D.体积大、启动性能欠佳
23.下列那一项不是直流电机的缺点(D)
A.电刷和换向有磨损,有时会产生火花;
B.换向器由多种材料制成,制作工艺复杂;
C.电机最高速度受限制;
D.结构简单,成本较低
24.数控机床对主要于内导容轨有着更高的要求,以下说法正确的有(C)
A.低速进给时不振动
B.高速进给时不爬行
C.能在重载下长期连续工作
D.以上全是
25.丝杆螺母副按丝杠与螺母的摩擦性质可以分为三种,其中主要应用于高精度数控机床、重型机床的是(C)
A.滑动丝杠螺母副;
B.滚珠丝杠螺母副;
C.静压丝杠螺母副;
D.以上都是
四、简答题
1.简述数控加工工艺的特点。
答:
(1)工序内容具体;
(2)工序内容复杂;
(3)工序内容严密;
(4)工序集中;
(5)加工精度不仅取决于加工过程,还取决于程编阶段。
2.简要叙述对刀点选择的原则。
答:
(1)对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上;
(2)便于对刀、观察和检测;
(3)简化坐标值的计算;
(4)精度高、粗糙度低的表面。
3.数控机床加工程序的编制方法有哪些?
它们分别适用什么场合?
答:
(1)手工编程和自动编程两种。
(2)对于几何形状不太复杂的零件,所需要的加工程序不长,计算比较简单,出错机会少,手工编程用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工;对于一些复杂零件,特别是具有非圆曲线的表面,或者数控系统不具备刀具半径自动补偿功能,采用自动编程。
4.什么是加工中心?
加工中心分为哪几类?
答:
加工中心是带有刀库和换刀装置,能进行铣、镗、钻、攻螺纹等多种工序的集中、自动加工的数控机床。
加工中心按主轴在空间的位置可以分为立式加工中心、卧式加工中心、立卧两用加工中心;根据加工中心数控控制系统控制功能的不同可以分为三轴联动、四坐标三轴联动、四轴联动、五轴联动等。
5.如何实现最短的空行程路线和最短的切削路线?
答:
(1)合理设置起刀点;
(2)合理设置换刀点;
(3)合理安排“回零”路线;
(4)确定最短走刀路线;
(5)合理选用切削用量。
6.简述CNC系统的工作过程。
答:
(1)输入:
输入CNC控制器的通常有零件加工程序、机床参数和刀具补偿参数;
(2)译码:
将零件程序编译成计算机能识别的代码;
(3)数据处理:
包括刀具补偿以及进给速度处理等;
(4)插补:
对加工的程序段进行起点到终点的“数据密化”;
(5)将各个坐标轴的分量送到各控制轴的驱动电路,以过转换、放大去驱动伺服电动机,带动各轴运动->实时位置反馈控制,使各个轴能精确地走到所要求的位置。
7.对比单微处理器结构和多微处理器结构的特点。
答:
单处理器:
一个微处理器完成所有的功能、采用总结结构、结构简单,易于实现、功能受限。
多处理器:
能实现真正意义上的并行处理,处理速度快,可以实现较复杂的系统功能,容错能力强,在某模块出了故障后,通过系统重组仍可断续工作。
8.插补周期T>插补运算时间,为什么?
答:
因为除完成插补运算外,还要执行显示、监控、位置采样及控制等实时任务。
9.何谓插补?
常用的插补算法有几种?
答:
插补就是在已知曲线的种类、起点、终点和进给速度的条件下,在曲线的起点、终点之间进行“数据点的密化”,即数控装置在轮廓的起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值。
目前,常用的插补算法有脉冲增量插补和数据采样插补。
10.DDA直线插补误差<1个脉冲当量,但圆弧插补误差可能>1个脉冲当量,为什么?
答:
一个积分器的被积函数寄存器中的值接近零——几乎没有溢出;另一积分器的被积函数寄存器中的值却接近最大值(圆弧半径)——可能连续溢出,两个积分器的溢出脉冲速率相差很大,致使插补轨迹偏离理论曲线。
11.简述数控机床对检测装置的主要求
答:
(1)受温度、湿度影响小,工作可靠,抗干扰能力强;
(2)在机床移动范围内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;
(5)易于实现高速的动态测量
12.数控机床机械结构的主要特点:
答:
(1)结构简单、操作方便、自动化程度高;
(2)广泛采用高效、无间隙传动装置;
(3)具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件;
(4)对机械结构、零部件要求高(刚度、功率、精度……)
13.提高静刚度的措施:
答:
(1)基础大件采用封闭整体箱形结构;
(2)合理布置加强筋;
(3)提高部件之间的接触刚度。
14.提高动刚度的措施:
答:
(1)改善机床的阻尼特性(如填充阻尼材料);
(2)床身表面喷涂阻尼涂层;
(3)充分利用结合面的摩擦阻尼;
(4)采用新材料,提高抗震性。
15.简述什么是柔性DNC系统?
答:
DNC系统不仅用计算机来管理、调度和控制多台数控机床,而且还与
CAD/CAPP/CAM、物料输送和存贮、生产计划与控制相结合,形成了柔性分布式数字控制(FlexibleDistributedNumericalControl:
FDNC)系统。
16.列举DNC系统在车间应用中的优点
答:
(1)消除程序读入装置维护所需费用;
(2)减少数据输入错误;
(3)简化NC程序管理;
(4)降低或消除越堆越多的纸带库存;
(5)便于生产管理;
(6)增加加工系统的柔性。
五、编程与分析题
1.如图所示轮廓加工工件各孔已加工完,各边都留有5mm的铣削留量。
铣削时以其底面和2-Φ10的孔定位,从Φ60mm孔对工件进行压紧,按要求编写外形铣削加工的加工程序。
(1)编程时,工件坐标系原点定在工件左下角A点,计算出图中A、B、C、D、E、F、G、H基点坐标值;
(2)列出所选用刀具,编制出加工程序。
答案:
1、A(0,0)B(0,40)C(30,70)D(43.54,70)E(102,64)F(150,40)G(170,40)H(170,0)
2、选择Φ10mm立铣刀
参考程序如下:
O0001
N10G54G90G41G00X-20.0Y-10.0Z-10.0D01M03S500M08
N20G01X0F150
N30Y40.0
N40X30.0Y70.0
N50X43.54
N60G02X102.0Y64.0I26.46J-30.0
N70G03X150.0Y40.0I48.0J36.0
N80G01X170.0
N90Y0
N100X-20.0
N110G00G40X0Y0Z100.0M09
N120M05
N130M30
2.设加工第一象限直线,起点为坐标原点O(0,0),终点A(6,9),用逐点比较法对其进行插补,并画出插补轨迹。
答:
终点判别寄存
=|xe|+|ye|=6+9=15,每进给一步减1,
=0时停
止插补。
xe=6,ye=9
偏差判断
进给方向
新偏差计算
终点判别
F0=0
+x
F1=F0-ye=-9
=15-1=14
F1=-9<0
+y
F2=F1+xe=-3
=14-1=13
F2=-3<0
+y
F3=F2+xe=3
=13-1=12
F3=3>0
+x
F4=F3-ye=-6
=12-1=11
F4=-6<0
+y
F5=F4+xe=0
=11-1=10
F5=0
+x
F6=F5-ye=-9
=10-1=9
F6=-9<0
+y
F7=F6+xe=-3
=9-1=8
F7=-3<0
+y
F8=F7+xe=3
=8-1=7
F8=3>0
+x
F9=F8-ye=-6
=7-1=6
F9=-6<0
+y
F10=F9+xe=0
=6-1=5
F10=0
+x
F11=F10-ye=-9
=5-1=4
F11=-9<0
+y
F12=F11+xe=-3
=4-1=3
F12=-3<0
+y
F13=F12+xe=3
=3-1=2
F13=3>0
+x
F14=F13-ye=-6
=2-1=1
F14=-6<0
+y
F15=F14+xe=0
=1-1=0
3.第一象限逆时针圆弧AB,起点A(7,0),终点为B(0,7),用逐点比较法对此圆弧进行插补,并画出插补轨迹图。
解:
用第一种终点判别方法插补完这段圆弧,刀具沿x轴和y轴所走的步数为:
NX=|xe-x0|=7,Ny=|ye-y0|=7
所以
NX+Ny=14
插补计算及插补轨迹图如下:
偏差判断
进给方向
新偏差计算
坐标计算
终点判别
F0=0
x0=7,y0=0
=14
F0=0
-x
F1=F0-2x0+1=-13
x1=6,y1=0
=13
F1=-13<0
+y
F2=F1+2y1+1=-12
x2=6,y2=1
=12
F2=-12<0
+y
F3=F2+2y2+1=-9
x3=6,y3=2
=11
F3=-9<0
+y
F4=F3+2y3+1=-4
x4=6,y4=3
=10
F4=-4<0
+y
F5=F4+2y4+1=3
x5=6,y5=4
=9
F5=3>0
-x
F6=F5-2x5+1=-8
x6=5,y6=4
=8
F6=-8<0
+y
F7=F6+2y6+1=1
x7=5,y7=5
=7
F7=1>0
-x
F8=F7-2x7+1=-8
x8=4,y8=5
=6
F8=-8<0
+y
F9=F8+2y8+1=3
x9=4,y9=6
=5
F9=3>0
-x
F10=F9-2x9+1=-4
x10=3,y10=6
=4
F10=-4<0
+y
F11=F10+2y10+1=9
x11=3,y11=7
=3
F11=9>0
-x
F12=F11-2x11+1=4
x12=2,y12=7
=2
F12=4>0
-x
F13=F12-2x12+1=1
x13=1,y13=7
=1
F13=1>0
-x
F14=F1-2x12+1=0
x14=0,y14=7
=0
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