《数控原理与数控机床》复习提纲.docx
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《数控原理与数控机床》复习提纲
课程《数控原理与数控机床》复习提纲2014年1
一、填空题
【第一章】
1.数字控制是用数字化的信息对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。
2.数控机床按伺服系统的控制原理可分为开环控制、半闭环控制和闭环控制数控机床,其中,精度最高的是闭环控制数控机床。
3.按机械加工的运动轨迹分类,数控机床可分为点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。
4.NC机床的含义是数控机床,CNC机床的含义是计算机数字控制机床。
5.数控机床大体由输入输出设备、数控装置、测量反馈装置、伺服系统和机床本体组成,其中,数控机床的核心是数控装置。
6.简单地说,是否采用数控机床进行加工,主要取决于零件的复杂程度;而是否采用专用机床进行加工,主要取决于零件的生产批量。
7.数控机床按功能水平可分为高级型、普及型和经济型数控机床。
【第二章】
8.对刀点就是在数控机床上加工零件时,刀具相对于工件运动的起点。
为了提高零件的加工精度,应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
9.数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用右手定则判定,X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用右手螺旋法则判断。
10.数控机床中的标准坐标系采用笛卡儿直角坐标系,并规定增大刀具与工件之间距离的方向为坐标正方向。
11.机床的最小设定单位,即数控系统能实现的最小位移量称为脉冲当量,它是数控机床的一个重要技术指标,一般为0.001~0.01mm。
12.与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为Z轴,并规定刀具远离工件的运动方向为正方向。
13.对于机床X坐标轴,规定其方向为水平方向,且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。
14.在轮廓控制中,为了保证一定的精度和编程方便,通常需要有刀具长度和半径补偿功能。
15.在铣削平面轮廓零件时,为减少刀具切入切出的刀痕,应采用外延法,即刀具应沿着零件轮廓延长线的切向方向切入切出。
16.机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台返回到机床参考点。
17.数控编程时的数值计算,主要是计算零件的基点和节点的坐标。
18.数控编程时可将重复出现的程序编成子程序,使用时可以由主程序多次重复调用。
19.数控机床程序编制可分为手工编程和自动编程两种,自动编程又分为语言式自动编程和图形交互式自动编程。
20.一个零件加工程序是由遵循一定结构、句法和格式规则的若干个程序段组成,其又是由若干个指令字组成。
21.一个完整的数控程序,通常由程序名、程序内容和程序结束三部分组成。
目前普遍采用的数控程序的程序段格式是字地址程序段格式。
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22.改变刀具半径补偿值的大小可以实现同一轮廓的粗、精加工,改变刀具半径补偿值的正负可以实现同一轮廓的凸模和凹模的加工。
23.刀具半径补偿的作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。
24.G代码中,模态代码表示在程序中一经被应用,直到出现同组的任一G代码时才失效;非模态代码表示只在本程序段中有效。
25.用直线段逼近非圆曲线,目前常用的节点计算方法有等间距法、等步长法和等误差法,其中程序段数目最少的方法是等误差法。
26.数控编程中数值计算的内容主要包括的:
基点和节点计算、刀位点轨迹计算和辅助计算。
【第三章】
27.数控车削加工时,为提高工件的径向尺寸精度,X方向的脉冲当量取Z向的1/2。
28.孔加工固定循环指令一般包括6个动作过程,3个相关平面,如孔底平面等。
29.在孔加工的返回动作中,用G98指定刀具返回初始平面;用G99指定刀具返回R平面。
【第四章】
30.数控装置具有计算机的一般特征,也是由硬件和软件组成,软件由管理软件和控制软件组成,后者包括译码程序、速度控制程序等,其核心是插补。
31.CNC装置按照微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构两种结构。
32.在单微处理机结构的CNC装置中,只有一个CPU,只能采用集中控制、分时处理数控的每一项任务。
33.由于CNC装置具有多任务性,因此必须采用并行处理技术,常用的并行处理方法有资源共享、资源重复和时间重叠。
CNC装置的软件设计常采用资源共享和时间重叠的并行处理方法;硬件设计普遍采用资源重复的并行处理方法。
34.CNC系统的控制软件采用了软件技术中的许多先进技术,其最突出的软件结构特点是多任务并行处理和多重实时中断两项技术的运用。
35.CNC装置具有多任务性和实时性,在单CPU的CNC装置中,资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以及占用时间的长短,解决的办法是将循环轮流和中断优先相结合。
36.多微处理机结构的CNC装置有多种互连方式,如环形互连,交叉开关互连等,但一般采用总线互连的方式,典型的结构有共享总线型和共享存储器型两类结构。
37.CNC装置中断的结构模式主要有两种,即中断型结构模式和前后台型结构模式。
38.数控系统根据转接角的大小将C刀补转接形式划分为插入型、缩短型和伸长型三类。
39.数控程序输入到零件程序存储器中,执行前必须译码,译码分为代码识别和功能码译码。
40.数控装置对输入的程序要进行译码等处理后才能执行,译码有解释和编译两种方式。
目前的数控系统大多采用解释方式译码。
【第五章】
41.在轮廓曲线的始终点之间按一定的算法进行数据点的密化,从而给出各坐标轴方向上的运动脉冲指令的过程叫做插补,实现这一运算的装置叫插补器。
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42.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,即用若干条长度△L=FTs的微小直线段来逼近给定曲线;第二步进行精插补,在上步完成的每一微小直线上再做“数据点的密化”工作。
43.数控技术中使用的插补算法有两大类:
脉冲增量插补法和数据采样插补法;前者用于开环数控系统,后者用于闭环和半闭环数控系统。
44.CNC系统中常用的插补方法中,脉冲增量插补法适用于以步进电机作为驱动元件的数控系统;数据采样插补法一般用于直流伺服电机和交流伺服电机作为驱动元件的数控系统。
【第六章】
45.数控机床伺服系统是以数控机床移动部件(如工作台、刀具等)的位置和速度作为控制对象的自动控制系统。
46.数控机床的伺服驱动系统按其用途和功能可分为进给驱动系统和主轴驱动系统。
47.若数控冲床的进给速度v=15m/min,步进电动机的工作频率f=5000Hz,则脉冲当量为0.05mm。
(注:
15m/min=15000/60s=250mm/s,脉冲当量=v/f=250/5000=0.05mm)48.常用的伺服系统执行元件有:
步进电机、直线电机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。
49.开环控制伺服系统一般采用步进电机作为执行元件;而闭环、半闭环控制伺服系统则采用交、直流伺服电机作为执行元件。
50.对步进电机施加一个电脉冲信号,步进电机就回转一个固定的角度,这个角度称为步距角。
51.步进电机的转角、转速、旋转方向取决于脉冲数目、脉冲频率、通电顺序。
52.步进电机的控制方式“五相双五拍”表示:
电机定子有五相绕组,每次有两相绕组通电,经过五次通电状态变换完成一个循环。
53.若三相步进电机(三相绕组分布为AA′、BB′、CC′),请写出三相六拍工作方式的通电顺序(只写一种):
A-AB-B-BC-C-CA-A。
54.数控机床上,直流伺服电动机一般采用调压调速;交流伺服电动机一般采用调频调速。
55.直线式感应同步器由定尺和滑尺组成,用于测量直线位移;旋转式感应同步器由定子和转子组成,用于测量角位移。
56.如果直线式感应同步器的定尺绕组和滑尺的正弦绕组对准,那么滑尺的余弦绕组正好和定尺绕组相差1/4节距,体现在定尺上产生的感应电势的相位上,则相差π/2。
57.光栅装置在结构上由标尺光栅和指示光栅两部分组成。
光栅依光线的走向分为反射光栅和透射光栅两种。
58.光栅是用于数控机床的精密检测装置,是一种非接触式测量,按其形状分为长光栅和圆光栅,前者用于检测直线位移,后者用于角度测量。
59.当标尺光栅与指示光栅相对运动一个栅距ω,莫尔条纹移动一个节距W。
60.光栅作为位移传感器,其高精度源于的莫尔条纹的放大和平均两大效应。
若光栅栅距为0.01mm,两块光栅之间的夹角为0.057°,则莫尔条纹节距W约为10mm。
(θ=3.14×0.057°/180°=0.001w≈ω/θ=0.01/0.001=10mm)61.感应同步器与旋转变压器都是利用电磁感应原理进行测量的,均有两种工作方式:
鉴相式和鉴幅式。
62.旋转变压器是一种常用的角位移(或转角)检测元件,从其结构来看,它由定子和转子两大部分组成。
一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。
63.感应同步器是一种电磁式位置检测元件,对于直线式感应同步器而言,励磁电压施加在滑尺的两绕组
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上,则定尺绕组上就会产生感应电动势。
64.已知步进电动机有80个齿,采用三相六拍工作方式,直接驱动丝杠螺母,再经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动,丝杠导程为5mm,工作台的最大移动速度为10mm/s,则电机的步距角α为0.75度,机床的脉冲当量δ约为0.01mm/P,步进电机最高工作频率f为1000Hz。
(α=360/(3*80*2)脉冲当量δ=α*h/360=0.75*5/360由v=fδ得f=v/δ)65.数控机床的伺服驱动系统通常包括两种:
进给伺服系统和主轴伺服系统。
66.在鉴幅式伺服系统中,进入比较器的信号有两路:
一路来自于数控装置的进给脉冲,它代表数控装置要求机床工作台移动的位移;另一路来自于检测元件,它代表工作台的实际移动的距离。
【第七章】
67.滚珠丝杠螺母副的滚珠的循环方式可分为:
内循环、外循环。
68.加工中心是一种带刀库和自动换刀装置的数控机床。
69.从刀库中挑选各工序所需要的刀具的操作称为自动选刀,目前刀具的选择方式三种:
顺序选刀方式,刀具编码方式和刀座编码方式。
70.刀库中刀具与主轴上刀具的交换方式有两种:
刀库与主轴相对运动直接换刀和机械手换刀。
71.数控机床常用丝杠螺母副是滚珠丝杠螺母副和静压丝杠螺母副。
72.数控机床的导轨按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。
摩擦系数最小的是静压导轨。
73.数控机床的自动换刀装置的结构形式取决于机床的型式、工艺范围以及刀具的种类和数量等。
主要有三种型式:
回转刀架换刀、更换主轴头换刀以及带刀库的自动换刀系统。
74.滚动导轨在数控机床上得到了广泛的应用,根据滚动体的类型,滚动导轨有三种形式:
滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨。
75.减小数控机床机械结构的热变形主要从两个方面着手:
一方面控制温升;另一方面改善机床结构。
二、判断题(正确的打√,错误的打×)
【第一章】
1.(×)点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位,还要控制从一点到另一点的路径。
2.(√)加工沿着与坐标轴成45°的斜线可采用直线控制数控机床。
3.(√)点位控制的特点是,对刀具的移动路径没有要求,只要求最终到达要计算的点,而且在定位过程中不进行加工。
4.(×)大批量生产的简单零件适于在数控铣床上进行加工。
5.(√)当零件的复杂程度较高,生产批量不是很大时,适合于用数控机床加工。
【第二章】
6.(×)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的。
7.(√)在数控机床编程中,为了编程方便,一律规定刀具运动,工件固定。
8.(×)G代码可以分为模态G代码和非模态G代码,非模态指令只能在下程序段内有效。
9.(√)程序段的顺序号,根据数控系统的不同,在某些系统中可以省略的。
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10.(×)程序G01X40Y20F100;刀具加工到(40,20)点,X、Y两轴均以每分钟100mm的进给率进给。
11.(√)模态指令一经程序段中指定,便一直有效,直到以后程序段中出现同组另一指令时才失效。
12.(×)数控车床的特点是Z轴进给1mm,零件的直径减小2mm。
13.(√)在编制一个整圆的圆弧插补程序时,不能使用R参数,只能使用I、J、K参数。
14.(×)用G92指令时,可使用绝对坐标系也可用增量坐标系。
15.(√)圆弧插补中,对于整圆,其起点和终点相重合,用R编程无法定义,所以只能用圆心坐标编程。
16.(×)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。
17.(√)数控车床加工球面工件可按照数控系统编程的格式要求,写出相应的圆弧插补程序段。
18.(√)数控机床的机床坐标系原点和机床参考点有可能是重合的,也有可能是不重合的。
19.(×)刀具位于坐标原点,执行G90G00X20Y30Z40程序段时,机床各坐标轴同时到达终点。
20.(√)不同的数控机床有不同的运动方式,但无论何种形式,编程时都认为刀具相对于工件运动。
21.(×)编制数控加工程序时一般以机床坐标系作为编程的坐标系。
22.(√)机床参考点是数控机床上固有的机械原点,该点到机床坐标原点在进给坐标轴方向上的距离在机床出厂时设定。
23.(√)数控机床的进给路线是编程轨迹计算的依据,而且还会影响工件的加工精度和表面粗糙度。
24.(×)零件的加工路线是指数控机床加工过程中刀具的刀尖或刀具中心相对于被加工零件的运动轨迹和方向。
25.(×)若H01=10,则执行N10G90G00X20Y20Z50;N20G43Z10H01后,刀位点处于Z10处。
26.(×)两轴联动数控机床只能加工平面零件轮廓,曲面轮廓零件必须是三轴坐标联动的数控机床。
27.(√)刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系的一个点。
对刀时,应使刀位点与对刀点重合。
28.(×)由直线和圆弧组成的平面轮廓,编程时数值计算的主要任务是求各节点坐标。
29.(×)在单微处理机结构的数控系统中,并行处理方法就是指在同一时刻,系统同时处理多个任务。
30.(√)G92指令一般放在程序第一段,该指令不引起机床动作。
31.(√)加工程序中不能设定G00快速运动速度。
32.(×)从A(X0,Z0)到B点(X38.6,Z-41.8),分别使用G00及G01指令运动,其刀具路径相同。
33.(×)G43指令为刀具长度正补偿,所以其补偿值必须为正值,而G44的补偿值必须为负值。
34.(×)圆弧插补用I、J、K来指定圆心时,I、J、K取值取决输入方式是绝对还是增量方式。
35.(√)在数控机床上加工零件,应尽量选用组合夹具和通用夹具装夹工件,避免采用专用夹具。
36.(×)数控机床坐标系中可用X、Y、Z坐标任意一个表示数控机床的主轴坐标。
37.(×)在数控编程代码中,由于G17和G02是不同组的模态代码,所以不可以在同一个程序段使用。
38.(√)FANUC系统中,M00与M01主要区别是M01要配合面板上“选择停止”使用,而M00则不用。
39.(×)数控机床的运动方向的规定,某一部件运动的正方向是工件远离刀具的方向。
40.(√)在编写车削加工程序时,同一程序段中,绝对值编程和增量值编程二者可混合使用。
41.(√)只需根据零件图样进行编程,而不必考虑是刀具运动还是工件运动。
42.(×)固定循环只能由G80撤消。
43.(×)机械原点是数控机床调试和加工时十分重要的基准点,由操作者设置。
44.(√)在进行刀具长度补偿时,设置H01=-10,用G43和设置H01=10,用G44是等效。
45.(√)在进行刀具半径补偿时,设置D01=8,用G41和设置D01=-8,用G42是等效。
46.(√)工件原点可人为随意设定,而机床原点则不能人为设定,随意变动。
47.(×)数控系统在执行G00指令时,刀具按照直线从起点快速移动到终点。
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48.(×)机床数控系统在控制刀具进行加工时,是按刀具的切削点的位置进行控制的。
49.(√)一般来说,工件坐标系的坐标轴与机床坐标系相对应的坐标轴相平行、方向也相同,但原点不同。
50.(×)用带圆弧的车刀车削回转体零件时,加工圆柱和圆锥面时不会产生加工误差,而加工圆弧和车断面时将会产生过切或少切误差。
51.(√)数控机床在铣削工件轮廓的过程中,要避免停顿,防止在工件表面留下刀痕。
52.(√)执行G00指令时,刀具的移动轨迹不一定是直线,也可能是折线。
53.(×)数控铣床和加工中心在进行铣削加工时需要对刀具进行半径补偿,而数控车床在进行加工时则不需要任何补偿。
54.(×)采用等间距法对非圆曲线进行拟合处理时,可使每段的拟合误差都相等。
55.(×)采用固定循环编程,可以加快切削速度,提高加工质量。
56.(√)数控加工程序就是按照程序段的书写顺序从头至尾执行,而与程序段序号的顺序无关。
57.(√)G54所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在位置无关,而G92所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在位置有关。
【第四章】
58.(×)脉冲当量决定了伺服系统的位移精度,因此脉冲当量越大,位移精度越高。
59.(√)在单微处理器结构的CNC系统中也可能有多个CPU。
60.(×)数控机床的控制轴数越多,则控制系统越复杂,可加工的零件也越复杂。
61.(×)数控程序由输入装置进入到NC装置后,立即进行运动轨迹的插补处理。
62.(√)CNC系统中,由硬件完成的功能原则上可以由软件完成。
63.(×)以系统总线为中心的多微处理机CNC装置中,主、从模块均有权控制使用系统总线。
64.(×)若CNC装置有两个或以上的微处理机,则其一定属于多微处理机结构。
65.(×)在单CPU的CNC装置中,流水处理就是在同一时刻CPU同时处理多个子程序。
66.(√)数控装置采用并行处理方法的主要目的是为了提高系统处理多任务速度。
【第五章】
67.(√)数据采样插补法插补精度比脉冲增量插补算法插补精度高。
68.(√)数据采样插补的结果是一个数字量,脉冲增量插补的结果是单个脉冲。
69.(×)插补运动的实际插补轨迹始终与目标轨迹完全相同。
70.(√)采用数据采样法进行直线插补时无插补误差。
71.(×)进行直线插补和圆弧插补时刀具沿各坐标轴都是同时到达终点的。
72.(√)对于某个给定的数控系统而言,插补周期和采样周期是两个固定不变的时间参数。
73.(×)对于一个采用脉冲增量插补算法的CNC系统来讲,要求的脉冲当量越小,即精度越高,则所能达到的最大进给速度越高。
74.(√)插补周期对数控系统的稳定性影响较大,应选择合理的插补周期,不能太大也不能太小。
75.(×)插补周期就是数控系统完成插补计算所需要的最少时间。
76.(√)逐点比较法插补运算的插补误差一定小于一个脉冲当量。
77.(×)在闭环数控系统中多采用脉冲增量插补算法。
78.(×)对于DDA插补来说,若寄存器位数为5,则对于直线插补和圆弧插补来说,其累加次数都为25。
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【第六章】
79.(×)位置检测装置安装在伺服电动机尾部的是闭环伺服系统。
/半闭环80.(√)脉冲编码器能把机械转角变成脉冲,可作为角速度检测装置。
81.(√)脉冲编码器是一种光学式的位置检测元件,编码盘直接装在旋转轴上,以测出轴的旋转角度位置和速度变化,其输出信号为电脉冲。
82.(×)光栅尺是一种能够间接检测直线位移或角位移的伺服系统反馈元件。
/直接测量83.(√)直线式感应同步器的定尺、滑尺绕组的工作原理是基于电磁感应的原理而工作的。
84.(√)光栅既可用于闭环系统中检测以直线位移量,也可用于半闭环伺服系统中检测以检测角位移量。
85.(×)脉冲编码器是一种角位移检测装置,属于直接测量元件。
/间接86.(√)光栅具有检测精度高等许多优点,但它的缺点是怕振动和油污。
87.(×)透射光栅由标尺光栅和指示光栅等组成,其中指示光栅一般固定在机床移动部件上。
88.(√)光栅和感应同步器能测量直线位移和角位移,而旋转变压器和脉冲编码器只能测量角位移。
89.(×)直线式感应同步器定尺上的绕组是励磁绕组,滑尺上的绕组是感应绕组。
90.(√)四极绕组式旋转变压器比两极绕组式旋转变压器检测精度更高。
91.(×)直线式感应同步器的定尺固定在机床移动部件上,滑尺安装在机床床身上。
92.(×)从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看,采用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。
93.(√)鉴相式伺服系统的鉴相器所比较的是相位信号,而在鉴幅式伺服系统中的比较器比较的是数字脉冲信号。
94.(×)为了满足高精度的要求,数控机床的进给运动传动链比普通机床要复杂得多。
95.(√)直流伺服电机的最大优点是调速特性好。
96.(×)闭环控制系统的定位误差主要取决于机械传动副的间隙及制造误差。
97.(√)交流伺服驱动系统是用交流异步电机作为伺服驱动装置,是近年来发展的趋势。
98.(√)交流伺服电机的调速性能不如直流伺服电机。
99.(×)步进电机的三相六拍控制指电机有三相定子绕组,每次有一相绕组通电,每六次通电为一个循环。
100.(×)数控机床要求伺服系统具有宽的调速范围,调速范围是指额定负载时电动机能提供的最高转速与最低转速之差。
101.(×)在开环步进式伺服驱动系统中,控制发往步进电机的指令脉冲的个数,即可控制机床工作台的移动速度。
102.(×)开环进给伺服系统的伺服驱动装置可使用步进电机,也可使用交流、直流伺服电动机。
【第七章】
103
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