《机床数控技术》复习题

一、填空

（1） CNC （MDI FMC FMS CIMS LCD DNC）是（ ）的缩写。

（3）零件轮廓的基点计算主要使用（计算法）和（CAD绘图查询法）

（4）数控机床加工程序的自动编制主要有（）和（）两种方法。

（5）采用直线段分割逼近曲线时，节点的计算方法主要有（）、（等步长法）和（）。

（6）数控车床的刀具补偿功能包括（刀具位置）补偿和（刀尖圆弧半径）补偿 。

（7）CNC系统具备多种补偿功能，除了（刀具尺寸补偿）外，一般还具备丝杠的（滚珠丝杠螺距误差）补偿、（滚珠丝杠反向间隙）补偿。

（8）从CNC使用的CPU及结构来分，一般分为 （）和（）两大类。

（9）多CPU结构的CNC系统的典型结构是（）和（）。

（10）CNC系统的软件结构的特点是（），（）和（）。

（11）目前CNC系统普遍采用的插补算法可分为两大类：（）和（）。

（12）常用的基准脉冲插补方法有（）和（）。

（13）常用的数据采样圆弧插补方法有（切线法（一阶DDA法），（弦线法（直接函数算法）），（割线法（二阶DDA算法）。

（14）数控机床的位置检测装置有（旋转变压器）、（ 磁栅）、（感应同步器）、（光栅尺）和（光电旋转编码器）。

（15）目前，大多数闭环数控机床采用的位置检测装置是（）、大多数半闭环数控机床采用的位置检测装置是（）。

（17）当光栅尺移动一个栅距d时，莫尔条纹的移动W是（）。

根据标尺光栅的材料，直线光栅有（玻璃投射光栅）和（金属反射光栅）两大类。

（18）绝对式旋转编码器的码盘有(二进制码盘)和（），后者可消除（）误差。

（19）旋转编码器可分为（绝对值式）和（脉冲增量式）两大类

*（20）SPWM变频器由（）、（滤波器）、（）和（SPWM控制电路）组成。

（21） 步进电动机环形分配方法有（）和（）两大类。

*（22）步进电机的驱动电源有（单电压驱动电源）、（双电压斩波恒流驱动电源）（）（细分驱动电源）等。

（23）数控机床采用的步进电机通常有（）和（）两大类。

*（24）数控机床的进给用三相交流永磁同步电机上一般都装有增量式光电编码器，其主要作用是（）（）（）和（回参考点控制时的零位标志脉冲）。

（25）机床有级变速主传动的主轴转速通常按（）排列。

（26）现代数控机床采用的导轨主要有（），（）和（）三种类型

（27）加工中心的选刀方式很多，目前绝大多数采用（记忆式选刀）。

（28）与普通带传动相比，同步齿形带传动的优点是（）。

（29）数控车床回转刀架的换刀动作包括（（）、（）和（））三个主要动作。

（30）现代数控机床的塑料导轨可分为（）（）

（31）现代数控机床采用的滚动导轨主要有（）（）两种。

（32）常见的现代数控机床自动换刀装置主要是（）（）两种。

（33）加工中心的刀库类型很多，主要是 (圆盘刀库)和(链式刀库)两种类型。

（34）数控机床常用的回转工作台有（数控回转工作台）和（分度工作台）两种。数控回转工作台除了（分度和转位功能）外，还能实现（圆周伺服进给）功能。

（35）机床主传动的（“零传动”）由（电主轴（即内置电动机主轴））实现；数控机床进给系统的(“零传动”)由（直线电机）实现。

（36）CNC系统的主要工作过程依次是（输入程序和数据），（译码），（），（进给速度处理），（），（）。

现代数控装置与PLC、驱动装置等的连接一般采用（现场总线网）实现通讯连接。 *（37）一般要求数控机床主轴转速在（）段为（），在（）段为（）。

（38）FANUC 0iT的G90/G92/G94/G70/G71/G72/G73的功能是（）

（39）FANUC 0iM的G80/G81/G82/G73/G83的功能是（）

*（40）现代CNC系统的插补功能实际上分为（）（）两个过程，前者采用（）法，每次插补一个（），后者采用（）法，输出（）。

二、名词解释（每题2~3分）

（1）数控机床的坐标系的原点和参考点

（2）计算机的中断处理

（3） 逐点比较法插补

*（4）数据采样插补

（5）晶体管脉宽调制（PWM ）

（6）正弦波脉宽调制（SPWM）

（7）多重中断型CNC系统软件结构

（8）矢量控制

（9）电主轴

（10）直线电机

（11）零件轮廓曲线的节点

（13）数控加工编程中的模态指令与非模态指令

（14）机床的静刚度和动刚度

(15) 步进电机，反应式或混合式步进电机

（16）加工中心的记忆式选刀方式

（17）分度工作台和数控回转工作台

（18）基于Linux的开放式结构数控系统

（19）现场总线

（20）步进电机的环形分配器及其类型

三、回答下列问题

（1）简述数控机床的特点是什么？

（2）绘出CNC系统的一般结构框图。

（3）当前用于交流电机调速的通用变频器的特点是什么？

（4）简述SPWM变频器的功能。

（5）绘出三相异步交流电动机矢量控制的原理框图、说明其工作原理。（《机床电气控制技术》p267）

（6）当前数控机床主轴的调速方法有哪几种类型。

（7）简述滚珠丝杠的类型、主要支承形式的特点及应用。

*（8）什么是数控机床主轴的分段无级调速？特点是什么？

（9）什么是滚珠丝杠螺母副的轴向间隙？有哪几种常用的消隙和预紧方法？

（10）什么是数控车床的刀具补偿？如何建立数控车床刀具补偿数据？

（11）什么是步进电机、步进电机的脉冲分配器？步进电机驱动器的作用和类型？

（12）写出三（五）相 步进的通电方式。

（13）CNC软件系统的特点和结构类型什么？什么是多重中断型CNC系统软件结构

（14）简述数控机床机械结构特点

（15）CNC位置控制的作用？

（16）简要说明三相永磁交流伺服电动机上安装的光电编码器的作用。

（17）数控车床上一般如何实现刀具补偿？

四、有三（五）相步进电机，直接通过滚珠丝杠驱动工作台运行。

① 已知步进电机转子齿数Z=100（80…..），采用三相六拍（三相三拍、五相五拍、五相十拍）通电方式，求该步进电机的步距角α；

② 已知电机轴上的带轮齿数Z1=20，丝杠导程S=6mm（。。。），丝杠上的带轮

齿数Z2=30，求该坐标轴的脉冲当量δ；

③ 若工作台的运行速度V=4M/min等，求步进电机脉冲的输入频率f；

五、有交流伺服电机，通过同步带和滚珠丝杠驱动工作台运行。

已知电机上的光电编码器的精度为20xxP/r，电机轴上的带轮齿数Z1=20，丝杠导程S=6mm，丝杠上的带轮齿数Z2=30，求该坐标轴的脉冲当量δ；

六、数控加工编程，作业题

（1）车加工，画出工件坐标系，编程用G50，刀具位置补偿，刀尖半径补偿，说明刀具类型，编号，刀具参数（如切断刀宽度）。

（2）铣加工，画出工件坐标系，编程使用G54，刀具半径补偿，长度补偿，说明刀具类型，编号，刀具参数（如铣刀直径等）。

第二篇：数控技术复习资料

第1章 绪论

1. 数控加工的特点及主要加工对象 数控加工的特点：

1）可以加工具有复杂型面的工件 2）加工精度高，质量稳定 3）生产率高

4）改善劳动条件

5）有利于生产管理现代化 数控加工的主要对象： 1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件

2）几何形状复杂的零件

3）精度及表面粗糙度要求高的零件 4）加工过程中需要进行多工序加工的零件

5）用普通机床加工时，需要昂贵的工装设备（如工具、夹具和模具）的零件 2. 数控系统由哪几部分组成

数控系统一般由介质、输入装置、数控装置、伺服系统、执行部件和测量反馈装置组成。

3. 数控系统的分类：

1）按数控装置分类可分为硬件式数控系统（NC）和软件式数控系统(CNC系统

2）按运动方式分类可分为点位控制系统、点位直线控制系统以及轮廓控制系统。要求了解概念，并能分辨各种具体加工的运动控制方式。

3）按控制方式分类可分为开环控制系统、半闭环控制系统和全闭环控制系统。要求掌握各自的特点。 4．重要的名词：NC、CNC、DNC、FMC、FMS、CIMS、MDI NC：数控技术 CNC：计算机数控 DNC：分布式数控 FMC：柔性制造单元 FMS：柔性制造系统

CIMS：计算机集成制造系统 MDI：手动输入方式 CAD：计算机辅助设计 CAE：计算机辅助工程 CAM：计算机辅助制造

第2章 数控加工工序 1．数控工艺的三个特点：

工艺详细、工序集中、多坐标联动自动控制加工。

2．切削用量三要素：切削速度、进给量、背吃刀量 3．对刀点、刀位点、换刀点、走刀路线。 1）被加工材料、切削刀具、切削用量。 2）对刀点是数控加工时道具相对零件运动的起点，又称起刀点。

刀位点是指刀具的定位基准点。对刀时，刀位点应与对刀点一致。

换刀点则是加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点，换刀点应设在工件的外部。

走刀路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹。确定走刀路线时应注意以

下几点： ①需求最短加工路线 ②最终轮廓一次走刀完成

3．数控加工对刀具材料的要求，常用的刀具材料。

1）刀具应具备如下的切削性能： ①高的硬度个耐磨性 ②足够的强度和韧性 ③良好的耐热性和导热性 ④良好的工艺性 ⑤良好的经济性 2）目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。

第3章 数控机床的程序的编制 1．数控编程的方法

常用的编程方法有手工编程、数控语言编程和交互式图形变成。

2．数控机床的机床坐标系和工件坐标系的概念，各坐标轴及其方向的规定。 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．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

1

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。

4．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，数据采用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却似哪个刀具轨迹的过程

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，也就是根据程编的进给速度，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系统。

2．逐点比较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）数控级船队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．了解光栅的工作原理。

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：利用细光技术提高分辨率。

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．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

3. 简单了解直流电机与交流电机的工作原理及调速方法。

1）直流电机调速方法： ①改变电枢外加电压U ②改变磁通量 Φ

③改变电枢电路的电阻R 2）交流电机调速方法： ①改变磁极对数p ②改变转差率s ③变频调速

2