數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床習(xí)題

PAGEPAGE１一、解釋下列概念（每小題3分，共12分）1.CNC2.插補(bǔ)3.脈沖當(dāng)量4.步距角二、選擇題（每小題2分，共40分）1．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床可以是（）。A．?dāng)?shù)控車(chē)床B．?dāng)?shù)控銑床C．?dāng)?shù)控沖床D．加工中心2．?dāng)?shù)控機(jī)床中把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)的組成部分稱為（）。A.控制介質(zhì)B.數(shù)控裝置C.伺服系統(tǒng)D.機(jī)床本體3．?dāng)?shù)控機(jī)床工作時(shí)，當(dāng)發(fā)生任何異常現(xiàn)象需要緊急處理時(shí)應(yīng)啟動(dòng)（）。A．程序停止功能B．暫停功能C．緊停功能D．故障檢測(cè)功能4、可以精確調(diào)整滾珠絲杠螺母副軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式是()。

A.雙螺母墊片式B.雙螺母齒差式C.雙螺母螺紋式5．對(duì)于數(shù)控機(jī)床閉環(huán)控制系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)元件，為了維護(hù)方便起見(jiàn)，最好采用()。A．直流伺服電動(dòng)機(jī)B．交流伺服電動(dòng)機(jī)C．液壓步進(jìn)馬達(dá)D．功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)6．CIMS是指（）。A．柔性制造單元B．柔性制造系統(tǒng)C．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)D．自適應(yīng)控制7．?dāng)?shù)控機(jī)床是在（）誕生的。A．日本B．中國(guó)C．德國(guó)D．美國(guó)8、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)減少摩擦阻力和動(dòng)靜摩擦之差，是為了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的()。A.傳動(dòng)精度B.運(yùn)動(dòng)精度和剛度C.低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)精度D.傳動(dòng)精度和剛度9.為了改善磁尺的輸出信號(hào)，常采用多間隙磁頭進(jìn)行測(cè)量，磁頭間的間隙()。A.1個(gè)節(jié)距B.1/2個(gè)節(jié)距C.1/4個(gè)節(jié)距10.閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于（）不同。A．采用的伺服電機(jī)B．采用的傳感器C．伺服電機(jī)安裝位置D．傳感器的安裝位置11.刀尖半徑左補(bǔ)償方向的規(guī)定是()。A.沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，工件位于刀具左側(cè)；B.沿工件運(yùn)動(dòng)方向看，工件位于刀具左側(cè)；C.沿刀具運(yùn)動(dòng)方向看，刀具位于工件左側(cè)；D.沿工件運(yùn)動(dòng)方向看，刀具位于工件左側(cè)12．若數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度為2.4m/min，快進(jìn)時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作頻率為4000Hz，則脈沖當(dāng)量δ為（）A．0.01mm/PB．0.02mm/PC．0.05mm/PD．0.1mm/P13．步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的（）而實(shí)現(xiàn)。A．脈沖頻率B．脈沖速度C．通電順序D．電壓14.光柵利用（），使得它能得到比柵距大的多的位移量。A.倍頻電路B.摩爾條紋的作用C.計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)15.加工外拐角的直角零件時(shí)，若系統(tǒng)是高增益系統(tǒng)，則在拐角處將()。A.切入工件B.多切去一個(gè)小圓弧C.留下一個(gè)鼓包16.葛萊碼的特點(diǎn)是()。A.相鄰兩個(gè)數(shù)碼之間只有一位變化B.編碼順序與數(shù)字的大小有關(guān)C.編碼直觀易于識(shí)別17.在刀庫(kù)中每把刀具在不同的工序中不能重復(fù)使用的選刀方式是()。A.順序選刀B.任意選刀C.軟件選刀18.目前在數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中，機(jī)械手夾持刀具的方法應(yīng)用最多的是()。A.軸向夾持B.徑向夾持C.法蘭盤(pán)式夾持19.加工中心與數(shù)控銑床的主要區(qū)別是()。A.數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度不同；B.機(jī)床精度不同；C.有無(wú)自動(dòng)換刀系統(tǒng)20.在采用ATC后，數(shù)控加工的輔助時(shí)間主要用于()。A.工件安裝及調(diào)整B.刀具裝夾及調(diào)整C.刀庫(kù)的調(diào)整三、判斷題（每小題2分，共18分,正確的在括號(hào)打，錯(cuò)誤的打）1．在開(kāi)環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床上，定位精度主要取決于進(jìn)給絲杠的精度。()2．?dāng)?shù)控機(jī)床工作時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出的控制信號(hào)可直接驅(qū)動(dòng)各軸的伺服電機(jī)。()3.FMC是柔性制造系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。()直線型檢測(cè)元件有感應(yīng)同步器、光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器、激光干涉儀。()5.反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低。但其控制精度受到步距角的限制，易產(chǎn)生步距角累積誤差。()6．?dāng)?shù)控機(jī)床適用于單品種，大批量的生產(chǎn)。()7.C刀補(bǔ)中，轉(zhuǎn)接過(guò)渡形式主要分為插入型、縮短型、伸長(zhǎng)型三種。()8.加工平面任意直線應(yīng)采用點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。()9.交流伺服電機(jī)因沒(méi)有電刷和換向器磨損問(wèn)題，使用可靠，基本上無(wú)需維修。()四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）1.NC機(jī)床對(duì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求2.數(shù)控機(jī)床如何提高其結(jié)構(gòu)剛度？五、計(jì)算題（每小題10分，共20分）1.直線的起點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0)，終點(diǎn)坐標(biāo)為(3，5)，試用逐點(diǎn)比較法對(duì)該直線進(jìn)行插補(bǔ)(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，進(jìn)給方向)，并畫(huà)出插補(bǔ)軌跡。2、有一采用三相六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子有80個(gè)齒，經(jīng)絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)作直線運(yùn)動(dòng)，絲杠的導(dǎo)程為5mm，工作臺(tái)移動(dòng)的最大速度為30mm/s，求：(1)步進(jìn)電機(jī)的步距角；(2)工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量；(3)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率。填空題（每題2分）數(shù)控機(jī)床是由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、輔助控制裝置、反饋裝置、適應(yīng)控制裝置和機(jī)床等部分組成。數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程的加工路線是指刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。三相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有40個(gè)齒，若采用三相六拍通電方式，則步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.50。數(shù)控機(jī)床的最小設(shè)定單位是數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)的最小位移量，標(biāo)制著數(shù)控機(jī)床精度的分辨率，其值一般為0.0001～0.01mm，在編程時(shí)，所有的編程單位都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相應(yīng)的數(shù)據(jù)。通常把數(shù)控車(chē)床的床身導(dǎo)軌傾斜布置，可改善其排屑條件和受力狀態(tài)。提高機(jī)床的靜剛度。數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)和刀架等部件的移動(dòng)，是由交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)滾珠絲杠傳動(dòng)，可減少進(jìn)給系統(tǒng)所需要的驅(qū)動(dòng)扭矩，提高定位精度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)就回轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，叫做步距角，電機(jī)的總回轉(zhuǎn)角和輸入脈沖數(shù)成正比，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速則正比于輸入脈沖的頻率。位置檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，在閉環(huán)系統(tǒng)中，它的主要作用是檢測(cè)位移量，并發(fā)出反饋信號(hào)與數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)進(jìn)行比較，如有偏差，經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件，使其向著消除偏差方向運(yùn)動(dòng)，直至偏差等于零為止。9．刀具半徑補(bǔ)償功能的作用就是要求數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)工件輪廓程序和刀具中心偏移量，自動(dòng)計(jì)算出刀具中心軌跡。10．伺服系統(tǒng)的輸入是插補(bǔ)器發(fā)出的指令脈沖，輸出是直線或轉(zhuǎn)角位移。11．?dāng)?shù)控機(jī)床工作臺(tái)和刀架等部件的移動(dòng)，由交流或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)滾珠絲杠傳動(dòng)，減少了進(jìn)給系統(tǒng)所需要的驅(qū)動(dòng)扭矩，提高了定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。12．光柵依不同制造方法有透射光柵和反射光柵兩種。數(shù)控機(jī)床中常用透射光柵做位置傳感器。13.數(shù)控加工中的最基本問(wèn)題就是根據(jù)所輸入的零件加工程序中有關(guān)幾何形狀和的原始數(shù)據(jù)及其指令，通過(guò)相應(yīng)的插補(bǔ)運(yùn)算。按一定的關(guān)系向各個(gè)坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)控制器分配，從而使得驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)相對(duì)主軸的運(yùn)動(dòng)軌跡,以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形輪廓尺寸。14.功率步進(jìn)電機(jī)一般用于普通機(jī)床的數(shù)控改造，以及對(duì)精度要求較低的場(chǎng)合等系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)的步距角是指。對(duì)于三相步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)以雙相通電方式，齒數(shù)為40時(shí)。此時(shí)步距角α＝。15.為了保證數(shù)控機(jī)床總是能在最有利的切削速度下進(jìn)行加工，或?qū)崿F(xiàn)桓速切削的功能，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速通常在其調(diào)速范圍內(nèi)。因此，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床常采用作為主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。16.數(shù)控機(jī)床的最小設(shè)定單位是，標(biāo)制著數(shù)控機(jī)床精度的分辨率，其值一般為，在編程時(shí)，所有的編程單位都應(yīng)轉(zhuǎn)換成與最小設(shè)定單位相應(yīng)的數(shù)據(jù)。17.通常把數(shù)控車(chē)床的床身導(dǎo)軌傾斜布置，可改善其和。提高機(jī)床的靜剛度。18數(shù)控技術(shù)是的技術(shù)；計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）是指；數(shù)控機(jī)床具有、、、、等優(yōu)點(diǎn)。19．補(bǔ)器就實(shí)現(xiàn)的方法而言，可用或；按其實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)分類，它可分為、、等類型。20.刀具半徑補(bǔ)償指。左偏刀具半徑補(bǔ)償指令和右偏刀具半徑補(bǔ)償指令分別為和。選擇題（每題2分）閉環(huán)伺服系統(tǒng)使用的執(zhí)行元件是（1，2）（1）支流伺服電機(jī)（2）交流伺服電機(jī)（3）步進(jìn)電機(jī)（4）電液脈沖馬達(dá)步進(jìn)電機(jī)的角位移與（4）成正比。（1）步距角（2）通電頻率（3）脈沖當(dāng)量（4）脈沖數(shù)量數(shù)控機(jī)床CNC系統(tǒng)是（3）輪廓控制系統(tǒng)（2）動(dòng)作順序控制系統(tǒng)（3）位置控制系統(tǒng)（4）速度控制系統(tǒng)采用DDA法加工第一象限的斜線，若偏差函數(shù)值大于零，規(guī)定刀具向（1）方向移動(dòng)。（1）+X（2）-X（3）+Y（4）-Y數(shù)控機(jī)床有不同的運(yùn)動(dòng)形式，需要考慮關(guān)鍵與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和坐標(biāo)系方向，編寫(xiě)程序時(shí)，采用（4）的原則。刀具固定不動(dòng)，工件移動(dòng)（2）銑削加工刀具固定不動(dòng)，工件移動(dòng)；車(chē)削加工刀具移動(dòng)，工件固定（3）分析機(jī)床運(yùn)動(dòng)關(guān)系后再根據(jù)實(shí)際情況兩者的固定和移動(dòng)關(guān)系（4）工件固定不動(dòng)，刀具移動(dòng)。選擇刀具起始點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮（1，2）防止與工件或夾具干涉碰撞（2）方便工件安裝測(cè)量（3）每把刀具刀尖在起始點(diǎn)重合（4）必須選在工件外側(cè)。7．?dāng)?shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)是以（2）為直接控制目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。（1）機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度（2）機(jī)械位移 （3）切削力（4）切削用量8．指出下列哪些誤差屬于系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差（1）。（1）定位誤差 （2）跟隨誤差（3）輪廓誤差（4）定位誤差和跟隨誤差簡(jiǎn)答題（每題5分）數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有何特點(diǎn)？數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)采用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)或直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速高，功率大，變速范圍大，變速迅速可靠，以適應(yīng)高速、大功率切削以及加工中采用合理的切削用量。試論述數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是由哪幾部分組成，它們分別的作用如何？伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動(dòng)元件是什么？由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件四部分組成。它的作用是：接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號(hào)，由伺服驅(qū)動(dòng)電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)裝置(直流、交流伺服電機(jī)，功率步進(jìn)電機(jī)，電液脈沖馬達(dá)等)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)、主軸頭架等執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給和快速運(yùn)動(dòng)。伺服系統(tǒng)常用的驅(qū)動(dòng)元件是步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。簡(jiǎn)述數(shù)控車(chē)床采用鋼板焊接床身的原因。采用鋼板焊接床身結(jié)構(gòu)可采用最有利于提高剛度的筋板布置形式，能充分發(fā)揮壁板和筋板的承裁及抵抗變形的作用；焊接結(jié)構(gòu)還無(wú)需鑄造結(jié)構(gòu)所需的出砂口，有可能將基礎(chǔ)件做成完全封閉的箱形結(jié)構(gòu)；鋼板的彈性模量E比鑄鐵的彈性模量E大幾乎相差一倍。因此，在結(jié)構(gòu)相同時(shí)，E值大的材料剛度則高。計(jì)算題（每題9分）1．若加工第一象限直線OE，起點(diǎn)為O(0，0)，終點(diǎn)為E(7，4)，設(shè)累加器為3位，試按DDA法進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算，并繪出插補(bǔ)軌跡圖。解：將Xe＝7及Ye＝4化成二進(jìn)制數(shù)Xe＝111B及Ye＝100B存放在Jvx及Jvy中，選寄存器容量為三位，則累加次數(shù)m＝23＝8。插補(bǔ)運(yùn)算過(guò)程如下表所示，插補(bǔ)軌跡見(jiàn)數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有哪些要求？答：有以下要求；(1)調(diào)速范圍寬并有良好的穩(wěn)定性，尤其是低速時(shí)的平穩(wěn)性；(2)負(fù)載特性硬，即使在低速時(shí)也應(yīng)有足夠的負(fù)載能力；(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快；(4)高的位移情度；(5)能夠頻繁地啟動(dòng)；試畫(huà)出框圖說(shuō)明數(shù)控機(jī)床的工作原理。答：數(shù)控機(jī)床的工作原理如圖所示。首先將零件圖紙的形狀、尺寸和技術(shù)條件、加工工藝等按照規(guī)定的格式和代碼，記錄在輸入介質(zhì)上（例如穿孔帶、磁帶和軟磁盤(pán)等），并輸入數(shù)控裝置。數(shù)控裝置由輸入、信息處理和輸出三部分構(gòu)成。輸入介質(zhì)通過(guò)輸入單元（例如光電讀帶機(jī)）后，轉(zhuǎn)換成可以識(shí)別的信息，由信息處理單元加以處理，再通過(guò)輸出單元發(fā)出位置、速度等指令（脈沖信號(hào)）給伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)的作用是將來(lái)自數(shù)控裝置的各種指令，轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。反饋系統(tǒng)再將機(jī)床的實(shí)際位置、速度等參數(shù)檢測(cè)出來(lái)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸送到數(shù)控裝置，使數(shù)控裝置能夠校核該機(jī)床實(shí)際位移情況是否與指令一致，并發(fā)出指令糾正所產(chǎn)生的誤差。對(duì)于一些高效率和加工精度較高的數(shù)控機(jī)床還有適應(yīng)控制系統(tǒng)，以補(bǔ)償加工環(huán)境參數(shù)的變化。位置指令位置指令速度指