数控机床电气控制

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1、一、单选题 （共10题 ，总共20分 ）数控机床电气控制1 采用星三角降压起动的电动机，正常工作时定子绕组接成（）。 （2 分） A 星形或角形B 定子绕组中间带抽头C 星形D 角形2 数控机床主轴用三相交流电动机驱动时采取（）方式最佳。 （2 分） A 调频和调压B 调频和变级C 变级和调压D 变级和变级3 数控机床进给控制的交流伺服电动机结构是（）。 （2 分） A 定子装有永磁体，转子是绕组B 转子装有永磁体，定子是绕组C 转子、定子都装有永磁体和绕组D 转子、定子都是绕组4 熔断器主要是用于电路的（）保护。 （2 分） A 过压B 漏电C 过载D 短路5 延时动作的继电器是（）。 （2

2、 分） A 电流继电器B 电压继电器C 速度继电器D 时间继电器6 数控系统的报警大体可以分为操作报警、程序错误报警、驱动报警及系统错误报警，某个程序在运行过程中出现?/span圆弧端点错误?/span，这属于（）。 （2 分） A 程序错误报警B 系统错误报警C 操作报警D 驱动报警7 数控机床的性能很大程度上取决于（）的性能。 （2 分） A 伺服系统B 位置检测系统C 机械结构D 计算机运算8 使用闭环测量与反馈装置的作用是为了（）。 （2 分） A 提高机床的定位精度、加工精度B 提高机床的灵活性C 提高机床的安全性D 提高机床的使用寿命9 在安装刀开关时，电源进线应接在_触点一边的进

3、线端上，负载应接在_触点一边的出线端上。（） （2 分） A 动；静B 动；动C 静；动D 静；静10 数控机床进给伺服系统的负载不大，加工精度不高时，可采用（）控制。 （2 分） A 全闭环B 闭环C 开环D 半闭环二、填空题 （共10题 ，总共30分 ） 1 数控机床按伺服系统的类型分类有，闭环伺服系统和半闭环伺服系统。 （3 分） 2 开环控制系统是指不带检测装置的控制系统；半闭环系统是在开环控制系统的伺服机构装有；闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有检测装置。 （3 分） 3 数控机床的控制分为两大部分，一部分是坐标轴运动的，另一部分是数控机床加工过。 （3 分） 4 脉冲编码器

4、分为、和三种。光电式、接触式和电磁感应式 （3 分） 5 数控机床低压电器包括控制电器 、保护电器 、执行电器、。 （3 分） 6 数字控制系统简称NC系统，计算机控制系统简称系统。 （3 分） 7 数控机床控制应用的接触器可分为直流)接触器和(交流)接触器接触器和接触器。 （3 分） 8 机床主要由程序输入设备，数控装置，伺服系统和。 （3 分） 9 现代机床采用的调速系统有调速系统、调速系统等。 （3 分） 10 机床电气控制的主要任务是实现对机床的主轴和进给和的控制，有时还要完成各种保护、冷却和照明等控制。 （3 分） 三、判断题 （共10题 ，总共30分 ） 1 全闭环伺服系统所用位置

5、检测元件是光电脉冲编码器。 （3 分） 错误 正确 2 数控装置是数控机床电气控制系统的控制中心. （3 分） 错误 正确 3 通断能力是指低压电器在规定的使用条件下，能可靠地接通和分断的额定电流。 （3 分） 错误 正确 4 自动开关的通断能力是指在一定的实验条件下，能够接通和分断的预期电流值。 （3 分） 错误 正确 5 数控机床电气控制系统的发展与数控系统、伺服系统、可编程序控制器发展密切相关。 （3 分） 错误 正确 6 数控机床的电气控制系统由驱动电路和伺服电动机两个部分组成。 （3 分） 错误 正确 7 可编程序控制器都是模块式结构。 （3 分） 错误 正确 8 可以用过电流继电器

6、来做电动机的过载保护。 （3 分） 错误 正确 9 M7130平面磨床工作台的往复运动是由电动机M3正反转来拖动的。 （3 分） 错误 正确 10 数控机床具有柔性，只需更换程序，就可适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。（） （3 分） 错误 正确 四、问答题 （共5题 ，总共20分 ） 1 试简述数控装置的组成。 （4 分） 答：目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能，所以称之为计算机数控（CNC）装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构，如中央处理单元（CPU）、总线、存储器、输入/输出接口等；另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能模块和接口单元，如手动数据输

7、入（MDI）接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作，两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。2 位置检测装置在数控机床控制中的主要作用是什么? （4 分） 答：位置检测装置是数控系统的重要组成部分，在闭环或半闭环控制的数控机床中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值(指令信号)进行比较，从而控制驱动元件正确运转，使工作台(或刀具)按规定的轨迹和坐标移动。3 什么是数控系统的干扰？ （4 分） 答：数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现

8、的一些不确定的有害的电气瞬变现象。这些瞬变现象会使数控系统中的数据在传输过程中发生变化，增大误差，使局部装置或整个系统出现异常情况，引起故障。4 简述直流伺服电动机的工作原理及其换向装置的作用。 （4 分） 答：直流电动机工作原理是建立在电磁力和电磁感应基础上的，是由于带电导体在磁场中受到电磁力的作用。如图题4所示直流电动机模型，它包括三个部分：固定的磁极、电枢、换向片与电刷。当将直流电压加到A、B两电刷之间，电流从A刷流人，从B刷流出，载流导体ab在磁场中受的作用力F按左手定则指向逆时针方向。同理，载流导体cd受到的作用力也是逆时针方向的。因此，转子在电磁转矩的作用下逆时针方向旋转起来。当电

9、枢恰好转过90时，电枢线圈处于中性面(此时线圈不切割磁力线)，电磁转矩为零。但由于惯性的作用，电枢将继续转动，当电刷与换向片再次接触时，导体ab和cd交换了位置。因此，导体ab和cd中的电流方向改变了，这就保证了电枢可以连续转动。从上面分析可知，要电磁转矩方向不变，导体从N极转到S极时，导体中的电流方向必须相应地改变，换向片与电刷即实现这一任务的机械式“换向装置”。5 简述伺服系统的发展状况。 （4 分）所谓的伺服系统就是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统， 其作用是使输出的机械

10、位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。 交流伺服系统包括基于异步电动机的交流伺服系统和基于同步电动机的交流伺服系统。目前机床主要采用的是永磁同步交流伺服系统。在交流伺服研究领域，日本、美国和欧洲的研究一直走在世界前列。日本的安川公司在20世纪80年代中期研制成功世界上第一台交流伺服驱动器。随后FANUC、三菱、松下等公司先后推出各自的交流伺服系统，国外的这些产品大多是基于异步电动机的。国内在基于异步电机交流伺服系统的研究比较晚，到目前为止还没有产品问世。国内很多学者把研究的重点放在永磁同步电机伺服系统上。我国的华中科技大学、北

11、京机床研究所、西安微电动机研究所、中科院沈阳自动化研究所、兰州电动机厂等单位开始研究并推出交流伺服系统。其中，由广州数控公司生产的DA98全数字式交流伺服驱动装置在我国的高精度数控伺服驱动行业已经打开局面，打破了外国公司垄断的格局，开创了民族品牌新纪元。 交流伺服的信号和数控系统接口有三种模式，也是它经历的三个阶段。以国内来说，广州数控的DA98属于第一代也是划时代的一种伺服驱动器，它是国内第一台全数字式交流伺服驱动装置，它接受方向命令脉冲。第二代是以埃斯顿为代表的EDB系列，它不仅能够接受脉冲命令信号，还能接受速度控制或是转矩控制的模拟量的输入。第三代是网络化交流伺服系统。网络化伺服系统是工

12、业现场总线技术和全数字化交流伺服的有机结合，全数字化交流伺服技术可以使用户根据负载状况调整参数，也省去了一些模拟回路所产生的漂移等不稳定因素。采用基于现场总线的网络控制技术，将微处理器和现场总线接口置入全数字型交流电机伺服驱动器，形成智能型独立的全数字伺服控制单元，将其直接连接到工业现场总线上，就形成了新型的基于现场总线的网络控制系统。减少了硬件数量和连线，各智能单元结构上独立自主，可与外界以及相互间实现数据共享，而且可以加挂其它现场控制设备，易于扩展。到目前为止网络化交流伺服器在国内还没有成熟产品。北京航空航天大学机器人研究所开发设计了一种基于DSPFPGA+ASIPM的网络化交流伺服控制系

13、统，原理样机已在三维雕刻机上得到了初步的验证。 目前的伺服器驱动器内部大多采用高速DSP处理器，推进了各种先进的运动控制算法在新型驱动器上的使用。在硬件结构上各大伺服系统供应商大多采用DSP+CPLD（FPGA）结构，由于DSP和CPLD（FPGA）的可重复编程性，可以实现交流伺服系统的模块化可重构。只要为系统配置相应不同的软件（包括控制算法）就可以控制和驱动异步电机、永磁同步伺服电机、无刷直流电机，而通过对FPGA的重新配置还可以驱动直流电机和三相感应式高压步进电机。这就为数控机床的升级以及革新留下了很多的空间。 数控切割机电机分为交流伺服和步进，目前国产运用步进电机驱动比较广泛，而伺服驱动系统在大型数控切割机上的应用成上升趋势，其驱动特性，表明伺服驱动系统在切割机上的应用将会更加广泛起来！ 随着交流伺服技术的发展，交流伺服系统将逐渐地全面取代直流伺服系统。作为数控机床主要组成部分的伺服系统，越来越多的选择停留在交流伺服上面，它具有其他几种伺服系统无可比拟的优势