数控机床的技术考试卷附答案

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1、三、单项选择题：1. C 系统软件必须完成管理和控制两大任务，下面任务中哪个不属于控制任务？ A、诊断 B、插补 C、位控 D、译码2. 以下正确表示机床坐标系的是 A、C、XB、D、3. 脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲当量对应的加工精度最高？ A、1um/脉冲 B、5um/脉冲C、10um/脉冲 D、0.01mm/脉冲4. 设编程原点在工件的上外表，执行以下程序后，钻孔深度是 。G90 G01 G43 Z-50 H01 F100H01 补偿值-2.00mm A48mm；B.52mm；C.50mm。5直线的起点坐标在坐标原点，终点坐标为Ax、y，刀具的坐标为Px、y。用逐点比拟法对

2、该直线aa 进展插补时的偏差函数是 。A.F = xy-x y ； B.F = x y-y x； C.F = x x-y y； D.F = x+y -x-ya a a a a a a a6. 加工中心与其他数控机床的主要区别是()。A.有刀库和自动换刀装置；B.机床转速高；C.机床刚性好；D.进刀速度高7. 数控机床的数控装置包括()。A.光电读带机和输人程序载体；B.步进电机和伺服系统C.输人、信息处理和输岀单元；D.位移、速度传感器和反应系统8. G00的指令移动速度值是。A机床参数指定；B数控程序指定； C操作面板指定。 9编程坐标系般指的是 A.机床坐标系； B. 工件坐标系； 10下

3、面哪项任务不是数据预处理预计算要完成的工作？ A、位置控制B、刀具半径补偿计算C、刀具长度补偿计算D、象限及进给方向判断11. A步进电机的转速是否通过改变电机的。而实现。A.脉冲频率B.脉冲速度C.通电顺序。12. 程序编制中首件试切的作用是( )。A.检验零件图样设计的正确性；B.检验零件工艺方案的正确性；C. 测试数控程序的效率；D. 检验程序单及控制介质的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图样要求。13. 在开环数控机床进给系统中，以下电机唯可用的是 。A.直流伺服电机B.交流伺服电机C 步进电机D.大惯量电机。14. 用逐点比拟法插补起点为0, 0终点坐标为A60, 20的一条直线

4、，假设当前偏差函数值为40, 那么刀具进给方向为 。A.+X； B. X； C.+Y； D.-Y。15. 数控机床上直流电动机最常用的调速方法是A.调压调速法；B.调励磁磁场调速法；C.电枢电路串电阻法；D.电枢电路串电感法16. 用光电盘测量角位移时,为判别角位移方向,采用两套光电转换装置,使它们产生的电信号在相位上 相差 。A.1/4周期；B.1/2周期；C.周期；D.3/4周期。17. 下面哪项任务不是数据预处理预计算要完成的工作？A、位置控制B、刀具半径补偿计算C、刀具长度补偿计算D、象限及进给方向判断18. C系统的中断管理主要靠丨完成，而系统的中断构造决定了系统软件的构造。A、软件

5、 B、硬件 C、CPU D、总线19步进电机的转速与下面哪些因素无关？ A、脉冲信号的频率fB、转子齿数zC、通电方式kD、定子绕组中的电流大小四、简答题：1开环进给系统中,如何补偿机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差？ 2数控机床对进给伺服系统的要求有哪些?3开环、闭环和半闭环进给系统的区别是什么？各有什么特点？ 4步进电机的主要性能指标有哪些？试比拟驱动步进电机的三种功率放大器特点。5编程轨迹几何要素的连接关系如下图，刀补方向为左刀补，试确定A、B、C、D各处的转接类型，并说 明判别依据是什么？6数控机床般由哪几个局部组成？各局部起什么作用？五、计算题：1欲用逐点比拟法插补直线OA,其起点坐标为

6、00,0，终点坐标为A x，y 其值为x =5,e e ey =6,试写岀其直线插补运算过程，并绘岀其插补轨迹。e2用数字积分DDA插补法对图示直线进展插补运算，并在图中画岀插补轨迹。1A(4,3)/Z/x运动，丝杆与电机 工作台的最高进y321Oru i=0-101 f Y呂2.用编选的X30i 一i 一十-1-i十十202020有关的循环加工指令或简单指令 程加工如下图零件的孔系，程序原点 与机床原点重合，所有孔均为二10 钻削加工。3某C机床采用丝杆螺母副驱开工作台的直线进给 直接相连，丝杆导程为10mm，步进电机每转400步， 给速度为2.4m/min,求:1 ）系统的脉冲当量2）最高

7、速进给时的进给脉冲频率。六、插补题：1试推导岀逐点比拟法捕补第二象限逆圆时的偏差函数递推公式，并画岀捕补程序流程图。七、编程题：1编写车削加工程序，加工ABCDEFG部位的外轮廓，直径设定。加工尺寸如图，其它参数合理自定。 各程序段要求注释。A退刀位置0ii1L 1iJb /21b 亠003用刀具半径补偿的方法编写外轮廓铣削加工程序，工件形状如下图，工件厚度5mm。刀具路线等 其它参数、坐标系合理自定。要求考虑刀具半径补偿。各程序段要求注释。参考答案三、单项选择题:1. A 2.A 3.A 4.C 5.B6.A 7.C 8.A 9.B10.A 11.A12.D 13.C 14.C 15.A 1

8、6.A17.A 18.B 19.D四、简答题:1.机械传动间隙和滚珠丝杆螺距误差可采用机械、硬件、软件补偿方法。其中机械补偿方法： 传动间隙的补偿有偏心轴套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮调整等 滚珠丝杆螺距误差常采用双螺母调整软件或硬件补偿法： 预先测得传动间隙，每次在进给反向时通过软件或硬件电路额外发出对应于间隙值的 指令位移，以进展补偿。2. 一般来说，对数控机床伺服驱动系统的主要性能要求有以下几点： 进给速度围要大，能满足低速切削和高速切削的需要； 位移精度要高； 跟随误差要小，即响应速度要快； 工作稳定性要好，具有抗干扰能力，运行平稳，加工精度较高。3. 开环系统中没有位置检测和反应。

9、半闭环系统中的位置检测和反应信号不是取自最终的进给部件，而是取的电动机轴或 丝杆等中间环节， 闭环系统中的位置检测和反应信号是取自最终的进给部件如工作台。 所以闭环系统的精度最高，但稳定性稍差。开环系统的精度最低，但本钱也最低4. 主要性能指标：步距角、静态步距误差、输出扭矩、最高启动、停顿脉冲频率、边续运行的最高工作频率、步进运行和低频振荡等。其驱动电路有三种功率放大器：单电压功率放大电路、双电压功率放大电路和斩波恒 流功放电路，区别如下： 单电压功率放大电路：功耗大，一般只用于小功率步进电机驱动； 双电压功率放大电路：采用高、低电压两种供电电源以降低能耗，高频工作时有较大 的转动力，多用于

10、中、大功率步进电机驱动； 斩波恒流功放电路：利用斩波方法使电流恒定在额定值附近，不需外接电阻来限流和 减少时间常数；能耗小，电源效率高；能提高高频工作频率，是目前使用最普及的一 种驱动电路。5. A、B、D均为缩短型，因为夹角都为0 18 0度。C为伸长型，因为夹角为180- 270度。6. 数控机床一般包括五局部，各局部的作用如下： 1控制介质：存储程序、参数。2数控装置：将加工程序译码轨迹计算速度计算、插补计算、补偿计算，向各 坐标的伺服驱动系统 分配速度、位 移命令 。这一局部是数控机床的核心 3伺服系统：承受数控装置来的指令，将信号进展调解、转换、放大后驱动伺服电 机，带动机床执行部件

11、运动。4测量装置：电流、速度、位置等检测反应装置。 5机床本体：包括主运动部件、进给运动部件、执行部件和根底部件，最终实现刀 具和工件的相对运动。五、计算题:1由于待插补直线的起点坐标为00, 0终点坐标为A5, 6采用总步数终点判别方法，总步数N = 5+6 =11。从坐标原点开场插补，故此时偏差F0二0，加工过程的运算节拍如下表所示:序号工作节拍第1拍：偏差判 别第2拍：坐标进给第3拍：新偏差计算第4拍：终点判别1F 二 0n+XF 二 F y 二 0 6 = 6N 二 11 1 二 1020F 0 1+Y10eF = F + x = 一6 + 5 = 一1C1-N 二 10 1 二 93

12、F 03+X厶eF = F y = 4 6 = 243-N 二 8 1 二 75JF 0+Xj畔eF 二 F y 二 3 6 = 3N 二 6 1 二 57F 07+X76eF = F y = 2 6 = 487eN 二 4 1 二 39F 0+X丿eF = F y = 1 6 = 5109“N 二 2 1 二 1119F 0 时,一 R 2 = x 2 + （y 一 1）2 一 R 2 = x 2 + y 2 一 R 2 一 2 y +1 j+li ji jj=F 2 y + 1i, j+1i, jjx2 + y 2r2，点pxi, yj在圆弧以外，应向y方向进给一步。那么新的加工点为 ij

13、Xi, yj+1，其中：y = y 1 j +1j新偏差为F = x2 + y2i, j+1i即偏差函数递推公式为 F2当 Fi，j0 时x 2 + y 2 0时。插补程序流程图：= x 一 1i= x2 + y2 = （x 一1）2 + y 2 = x2 + y2 一 R2 一 2x +1i +1jijijiF = F 一 2x +1i, j +1i, jiy2 = 2px ,点p xi , yj丨在直线上，可规定向一y方向进给 ji七、编程题：1N01 G92 X120 Z90N02 S300 M03N03 G90 G00 X30 Z-2 _AN04G01 Z-15F20 _BN05G03

14、 X60 Z-41R30 -CN06G01 Z-56-DN07 X80 Z-86-EN08 Z-101-FN09G02 X114 Z-131R35 -GN10 G00 X120 Z90 M022.N01 G92 X0 Y0 Z0N02 S300 M03 M07N03 G99 G81 X30 Y-60 Z-43 R-27 F20 -1孔N04 G98 Y-80 2孔N05 G99 G81 X50 Y-60 Z-43 R-27 F20 3孔N06 G98 Y-604孔N07 G99 G81 X70 Y-60 Z-43 R-27 F20 5孔N08 G98 Y-806孔N09 G99 G81 X90

15、 Y-60 Z-43 R-27 F20 7孔N10 G98 Y-608 孔N11 G99 G81 X110 Y-60 Z-43 R-27 F20 9孔N12 G98 Y-8010 孔N13 G00 X0 Y0 Z0 M05 M09N14 M023.设工件坐标系原点位于工件上外表的R50圆心处。 选择刀具半径小于或等于8mmN01 G92 X-150 Y-200 Z200N02 G00 Z-5 S300 M03N03 G01 G41 X-50 Y-100 D01 F150N04 Y0N05 G02 X50 R50N06 G01 Y-100N07 G01 X30N08 G01 Y-83N09 G0

16、3 X22 Y-75 R8N10 G01 X-22N11 G03 X-30 Y-83 R8N12 G01 Y-100N13 G01 X-50N14 G00 G40 X-150 Y-200 M05N15 G00 Z200 M02简答题每题6分，共18分1何谓二轴半坐标数控机床2. 试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几局部组成，它们分别的作用如何？伺服系 统常用的驱动元件是什么？3. 简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。计算题10分假设加工第一象限直线OE，起点为0 (0, 0)，终点为E(7,4),设累加器为3位，试按DDA法进展插补计算，并绘岀插补轨迹图。四论述题每题9分，共36分1试推导以下

17、图的脉冲当量与步距角a的关系式，假设各齿轮齿数和丝杠的导程。由于 脉冲当量是规定的，步进电机一经选定后，其步距角也是一定的，试答复如何满足脉冲当量步那电机J与步距角中间的关系？2. 试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。3. 谈谈你对现代数控机床开展趋势的看法和学习体会。二简答题每题6分，共18分 1二轴半坐标数控机床在构造上有三个坐标，可同时控制两个坐标，而第三个坐标作等间 距运动。主要用于三轴以上控制的机床，其中两个轴互为联动，而另一个轴作周期进给，如 在数控铣床上用球头铣刀采用行切法加工三维空间曲面。2由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件四

18、局部组成。它的作用是： 接收数控系统发岀的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱 动装置（直流、交流伺服电机，功率步进电机，电液脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床 的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。伺服系统常用的驱动元件是步进 电机、直流伺服电机和交流伺服电机。3采用钢板焊接床身构造可采用最有利于提高刚度的筋板布置形式，能充分发挥壁板和筋 板的承裁及抵抗变形的作用；焊接构造还无需铸造构造所需的岀砂口，有可能将根底件做 成完全封闭的箱形构造；钢板的弹性模量E比铸铁的弹性模量E大几乎相差一倍。因此，在 构造一样时，E值大的材料刚度那么高。三计算题10分1

19、解：将X =7及 Y =4 化成二 进制数X =111BS Y =100B 存放在 J vx 及 Jvy 中，eeee选存放器容量为三位，那么累加次数m = 23 = 8。插补运算过程如下表所示，插补轨迹见图 3-24所示。心4)01234567图3 24直线播补实例计算正确6分，绘图4分四论述题每题9分，共36分1解7 DDA雹哉桶补运算遠程累加庆数ax i x 年x= oz汽+令360。溢出axJjlY + J叶盅出心F124D+ 111 = 111a帅 0 十 100 = 10002in + 1）- no1100+100- 00013110+ IM = 101J000 + 100 = 1

20、0004101 + 11） * 10Q1JOO + 100 - QOO15100 + 11】=oil1000 4- 100 = 10006Dll + 111 = 0101100 + 100 - 00011oio + in = ooi000 亠 100= 1000aDD1 + m n 000100 + 100 A 0001脉冲当量与步距角a的关系式为：6分可通过配算齿轮降速比来满足它们中间的关系3分2.按摩尔条纹特点，可在摩尔条纹移动方向上开设四个窗口 P、P、P和P,切使得它们1244两两相距 1/4摩尔条纹宽度，可以从四个观察窗口得到如下结论：1 ）机床移动部件的位移检测：标尺光栅装在机床移

21、动部件工作台上，赶上读数头 装在床身上，当标尺光栅移动一个栅距时，摩尔条纹也移动一个摩尔条纹宽度。 即透过任一窗口的光强度变化一个周期。所以可观察窗口透过的光强变化的周 期数来确定标尺光栅移动了几个栅距，从而测得机床工作台的位移。3分2）确定移动部件的方向：从P、P、P和P四个窗口可得到在相位上依次超前或1244滞后1/4周期的近似余弦函数的光强度变化过程。当标尺光栅沿一个方向移动 时，可得到四个光强信号，P滞后Pn/2, P滞后Pn/2, P滞后 P n/2, 那么122334摩尔条纹反向移动时四个光强变化为P超前Pn/2, P超前Pn/2, P超前Pn122334/2,我们就可断定标尺光标

22、沿反向移动。即按四个观察窗口得到光强度变化的相 互超前或滞后关系来确定机床移动部件的移动方向。3分3）确定移动的速度：根据摩尔条纹的特点，标尺光栅的移动位移与摩尔条纹位移成正比，因此标尺光栅的移动速度与摩尔条纹的移动速度一致，也与观察窗口 的光强度变化频率向对应。根据透过观察窗口的光强度变化的频率来确定标尺 光栅的移动速度，即得到机床移动部件的移动速度。3 分3开环控制方式通常是以步进电机或电液伺服马达为驱动元件，输入的数据经过数控系统 的运算分配指令脉冲，每一个脉冲送给环形分配器驱动步进电机或电液伺服马达，使其转动 一个角度带动传动机构，从而使被控制对象移动。这种方式对实际传动机构的动作完成

23、与否 不进展检查，驱动控制指令发出后不反应会数控系统，这种控制方式容易掌握，调试方便 维修简单，但精度不高。3 分在数控设备的运动部件上装有测量元件，将运动部件的位置、速度信息及时反应给伺服 系统，伺服系统将指令位置，速度信息与实际信息进展比拟并及时发出补偿控制指令，如果 测量元件装在机械传动链末端部件上，如机床工作台上，那么该系统为全闭环系统，或闭环 系统，这种控制方式精度高，速度快，但维修和调试较困难。3 分如果测量元件装在机械传动链的中间部件上，如滚珠丝杠上，那么该系统为半闭环系统， 这种控制方式的精度比闭环的低。3 分4运行高速化；1分加工高精化；1分功能复合化；1分控制智能化；1 分体系开放化；1 分驱动并联化；1 分交互网络化自己谈学习体会3 分