1、第一章概論1-1什么是數(shù)控機(jī)床？它由哪些部分組成？答：數(shù)控機(jī)床是一種利用數(shù)控技術(shù)，準(zhǔn)確按照事先安排的工藝流程，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)規(guī)定動(dòng) 作的金屬加工機(jī)床。它由輸入介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)和機(jī)床等部分組成。題型變換：數(shù)控機(jī)床的輸入介質(zhì)是指O 光電閱讀機(jī)穿孔機(jī)穿孔帶、磁帶和軟磁盤(pán)零件圖紙和加工程序單答：1-2 用框圖說(shuō)明一般數(shù)控機(jī)床的工作原理。答：數(shù)控機(jī)床的工作原理如圖1-1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，

2、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。圖1-1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。題型變換：數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置包括O。光電讀帶機(jī)和輸入介質(zhì)步進(jìn)電機(jī)和伺服系統(tǒng)輸入、信息處理和輸出單元位移、速度傳感器和反饋系統(tǒng)答：1-6什么叫脈沖當(dāng)量？它影響數(shù)控機(jī)床什么性能？

3、它的值一般為多少?答：相對(duì)于每一脈沖信號(hào)的機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移量稱(chēng)為脈沖當(dāng)量，又稱(chēng)作最小設(shè)定單位。它的大小視機(jī)床精度而定，一般為0.010.0005cm。脈沖當(dāng)量影響數(shù)控機(jī)床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。題型變換一：數(shù)機(jī)床的最小設(shè)定單位又稱(chēng)作 。答：脈沖當(dāng)量題型變換二：脈沖當(dāng)量是O。 相對(duì)于每一脈沖信號(hào)，傳動(dòng)絲杠所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 相對(duì)于每一脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)所回轉(zhuǎn)的角度 脈沖當(dāng)量乘以進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比就是機(jī)床部件位移量 對(duì)于每一脈沖信號(hào)，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移量答：題型變換三：脈沖當(dāng)量的值取得越 ，加工精度越 。1-10 點(diǎn)位控制系統(tǒng)O。必須采用增量坐標(biāo)控制方式必須采用絕對(duì)坐標(biāo)控制方式 刀

4、具沿各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)之間有確定的函數(shù)關(guān)系 僅控制刀具相對(duì)于工件的定位，不規(guī)定刀具運(yùn)動(dòng)的途徑答：1-11加工如圖1-2所示的直線輪廓，應(yīng)該采用點(diǎn)位/直線控制系統(tǒng)，還是采用連續(xù)控制系統(tǒng)？答：應(yīng)該采用連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位/直線控制系統(tǒng)只能加工沿坐標(biāo)軸方向上的直線廓形。 答：小高1-12 DNC系統(tǒng)是指O。適應(yīng)控制系統(tǒng)群控系統(tǒng)柔性制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)答：題型變換二：閉環(huán)控制AC控制是指O。自動(dòng)化工廠群控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)答：第三章 CNC系統(tǒng)的基本原理3-3 CNC系統(tǒng)中微機(jī)的控制功能有哪些？ 答：主要包括以下幾方面：(1) 記憶功能。(2 )信息處理功能。(3 )內(nèi)部控制功能。(4) 輸入/輸出功能

5、。(5) 適應(yīng)環(huán)境的功能。3-9 CNC系統(tǒng)中的微機(jī)部分， 訂要由微處理器(CPU )、內(nèi)部存儲(chǔ)器(RAM和ROM ) 和I/O接口電路組成。由 、和三條信號(hào)線聯(lián)接。答：數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線題型變換：CNC系統(tǒng)中的微機(jī)部分，主要由 、和組成。由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三條信號(hào)線聯(lián)接。答：微處理器(CPU)內(nèi)部存儲(chǔ)器(RAM和ROM )I/O接口電路3-10機(jī)床I/O控制部分根據(jù)機(jī)床與微機(jī)之間傳送信息形式的不同，I/O控制被劃分為、和三種。答：數(shù)字量I/O開(kāi)關(guān)量I/O模擬量I/O3-14在微機(jī)，I/O接口電路常由哪幾部分組成？答：微機(jī)中I/O接口應(yīng)包括I/O接口硬件電路和軟件兩方面的內(nèi)容

6、。根據(jù)選用不同的I/O設(shè)備或接口芯片，I/O的操作方式不同，因而應(yīng)用程序亦不可。如入口地址、接口芯片 初始化狀態(tài)設(shè)備、工作方式選擇等。I/O硬件電路主要由地址譯碼、I/O讀寫(xiě)譯碼和I/O接口芯片(如數(shù)據(jù)緩沖器和數(shù)據(jù)鎖存器等)組成。3-22 CNC系統(tǒng)控制軟件主要由哪些部分組成？答：主要由以下七部分組成。(1 )系統(tǒng)管理程序；(2 )零件加工源程序的輸入、輸出設(shè)備的管理程序；(3) 機(jī)床手動(dòng)控制程序；(4) 系統(tǒng)的編譯程序；(5) 插補(bǔ)程序；(6) 伺服控制開(kāi)關(guān)量控制程序；(7 )系統(tǒng)自檢程序。3-24機(jī)床I/O控制回路中的接口軟件是O。插補(bǔ)程序系統(tǒng)管理程序系統(tǒng)的編譯程序伺服控制程序答：3-25

7、目前CNC系統(tǒng)控制軟件基本上有兩種常用的典型結(jié)構(gòu)，即 和一。答：前后臺(tái)型中斷型題型變換：在 CNC系統(tǒng)控制軟件的結(jié)構(gòu)上，將主要完成插補(bǔ)計(jì)算、伺服控制和機(jī)床邏輯控制等信息的實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序與另一部分主要完成程序的輸入、譯碼、數(shù)據(jù)處理及管理調(diào)度的程序，二者共同完成數(shù)控的全部功能的軟件稱(chēng)為 ;而將在軟件中除了初始化程序以外，各種功能程序均被安排成優(yōu)先級(jí)別不同的中斷服務(wù)程序稱(chēng)為。答：前后臺(tái)型中斷型3- 26在中斷型系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中，各種功能程序被安排成優(yōu)先級(jí)別不同的中斷服務(wù)程序，下列程序中被安排成最高級(jí)別的應(yīng)是O。 CRT顯示伺服系統(tǒng)位置控制 插補(bǔ)運(yùn)算及轉(zhuǎn)段處理譯碼、刀具中心軌跡計(jì)算答：第四章進(jìn)給伺服系

8、統(tǒng)4-1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)；4- 16步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子有 80個(gè)齒，采用三相六拍驅(qū)動(dòng)方式，經(jīng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)做直線運(yùn)動(dòng)，絲杠的導(dǎo)程為5mm，工作臺(tái)移動(dòng)最大速度為 6mm/s。求：(1)步進(jìn)電機(jī)的步距角=?工作點(diǎn)的脈沖當(dāng)量？步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率解: (1)f ?360360mkz 3 2 800.759絲杠導(dǎo)程X步距角/360=5 X 0.75° /360° =

9、0.01(mm/ 脈沖)f v/ 6/0.01600(Hz)4-17設(shè)有一采用步進(jìn)電機(jī)允動(dòng)的工作臺(tái)，其傳動(dòng)絲杠的導(dǎo)程為2.5mm，步進(jìn)電機(jī)的100Hz,此頻率下的啟步距角為1.5 ° ,驅(qū)動(dòng)方式為三相六拍。如果步進(jìn)電機(jī)折啟動(dòng)頻率是動(dòng)力矩是0.15N m。求工作臺(tái)的移動(dòng)速度是多少？工作臺(tái)的最大負(fù)載是多大?解：(1)工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量絲杠導(dǎo)程X步距角/360=2.5 X 1.5/360=0.01(mm/ 脈沖)工作臺(tái)移動(dòng)速度(2)步進(jìn)電機(jī)角速度f(wàn) 0.01 100010(mm/s)221000 1.5 -360360Mq0.15 26.181026.18(弧度 /s)0.39( N)4-1

10、8已知脈沖當(dāng)量0.005mm ,步進(jìn)電機(jī)步距角為0.75 ° ,滾珠絲杠基本導(dǎo)程為 4mm,求減速器的傳動(dòng)比。解：脈沖當(dāng)量絲杠導(dǎo)程360360導(dǎo)程步距角 傳動(dòng)比i0.005 36030.6 -4 0.755所以，減速器傳動(dòng)比為3:5。4-19已知齒輪減速器的傳動(dòng)比為1/16，步進(jìn)電機(jī)步距角為1.5°,滾珠絲杠的基本導(dǎo)程為4mm。冋：脈沖當(dāng)量是多少?解:導(dǎo)程3603601.5i1160.001(mm/脈沖)4-27對(duì)于單個(gè)碼盤(pán)為16位的光電編碼盤(pán)，它能測(cè)出的最小角位移為0。11.76' 11.25° 0.1960.0055 ° (33 '&

11、#39;)4-28旋轉(zhuǎn)變壓器工作時(shí)，加到勵(lì)磁繞組的電壓UL=Umsin sin t ,則此時(shí)加到補(bǔ)償繞組的電壓應(yīng)為0。Uk=Umcos sin tUk=Umsin sin t Uk=UmCOS cos t Uk=UmSi n cos t答：4-33數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測(cè)元件有光柵、感應(yīng)同步器、磁柵等，這些傳感器的特 點(diǎn)是、 禾廿。答：檢測(cè)范圍較大易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)數(shù)字化測(cè)量精度高題型變換：舉出23種數(shù)控機(jī)床常用的位置傳感器，并說(shuō)明它們的主要特點(diǎn)？答：常用的位置傳感有光柵、感應(yīng)同步器、光電編碼盤(pán)等等。它們的特點(diǎn)是：檢測(cè)范 圍較大，易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)數(shù)字化，測(cè)量精度高。4-34光柵依不同制造方法有 和

12、兩種。數(shù)控機(jī)床中常用 做位置傳感器。答：透射光柵反射光柵透射光柵4-35感應(yīng)同步器是一種 式的高精度位移檢測(cè)元件。它有 和兩種。答：電磁感應(yīng)直線式圓盤(pán)式4-36感應(yīng)同步器的工作方式有 和。答：鑒相法鑒幅法4-37 磁柵傳感器由 、和三部分組成。答：磁性標(biāo)尺磁頭檢測(cè)電器4-38旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出反映了 和的固定函數(shù)關(guān)系。答：電壓轉(zhuǎn)子角位移4-39當(dāng)采用磁柵做為位置傳感器進(jìn)行位移檢測(cè)時(shí)，由于磁柵使用的磁頭是，所以它在低速甚至靜止時(shí)仍能進(jìn)行位置檢測(cè)。答：磁通響應(yīng)型磁頭（調(diào)制式磁頭）4-40感應(yīng)同步器采用鑒幅法工作時(shí)，可用于檢測(cè)位移和 。答：定位控制4-43數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)是以O(shè)為直接控制目標(biāo)的自動(dòng)控制

13、系統(tǒng)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度機(jī)械位移切削力答：4-44 伺服系統(tǒng)的輸入是，輸出是。答：插補(bǔ)器發(fā)出的指令脈沖直線或轉(zhuǎn)角位移4-45數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求是OOOOOO。精確度高穩(wěn)定性好電機(jī)負(fù)載特性好 準(zhǔn)確的位置檢測(cè)具有快速響應(yīng)特性可靠性好答：4-46影響開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)定位精度的主要因素是O;影響閉環(huán)伺服系統(tǒng)定位精度的主 要因素是O。伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差傳動(dòng)元件的傳動(dòng)誤差伺服系統(tǒng)的跟隨誤差執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度答：題型變換：點(diǎn)位控制和輪廓控制系統(tǒng)對(duì)伺服系統(tǒng)的要求各有什么特點(diǎn)？答：點(diǎn)位控制系統(tǒng)的加工精度主要取決于伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，要求伺服系統(tǒng)有較高 的定位精度和快的定位效率。在輪廓控制系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)誤差上升

14、為影響加工精度的主要矛 盾，因此，要求驅(qū)動(dòng)軸的調(diào)速系統(tǒng)在很寬的范圍內(nèi)，有著更為優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)品質(zhì)。4-47 閉環(huán)控制伺服系統(tǒng)一般由 、等部分組成。答：位置檢測(cè)元件取得位置偏差的比較環(huán)節(jié)以位置偏關(guān)工業(yè)區(qū)輸入的伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)4-48 在脈沖比較伺服系統(tǒng)中，常采用的位置檢測(cè)元件是O;在相位比較和幅值比較 閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，常采用的位置檢測(cè)元件是O。光柵感應(yīng)同步器旋轉(zhuǎn)變壓器差動(dòng)變壓器 光電編碼器光柵和光電編碼器感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器答：4-49脈沖比較閉環(huán)伺服系統(tǒng)，脈沖比較電路由兩部分所組成。答：脈沖分離電路可逆計(jì)數(shù)器4-50脈沖比較伺服系統(tǒng)中，脈沖分離電路的作用是O。 將插補(bǔ)脂令脈沖和反饋脈沖分開(kāi)

15、 保證加、減脈沖同時(shí)到來(lái)時(shí)，使可逆計(jì)數(shù)器不會(huì)產(chǎn)生誤操作 使加、減脈沖不同步 邏輯電路保證可逆計(jì)數(shù)器先加后減答：4-51相位比較閉環(huán)伺服系統(tǒng)包括以下組成部分：000000。脈沖調(diào)相器脈沖加、減電路調(diào)寬脈沖發(fā)生器鑒相器 位置檢測(cè)元件伺服放大器和伺服電機(jī)答：4-52 在相位經(jīng)較環(huán)伺服系統(tǒng)中，指令位置和實(shí)際位置的偏差表現(xiàn)為。答：指令脈沖調(diào)相信號(hào)與反饋信號(hào)的相位差。4-53相位比較伺服系統(tǒng)中，鑒相器的作用是 ，它的輸入信號(hào)是 ，輸出信P.曰號(hào)是。答：檢測(cè)出指令脈沖調(diào)相信號(hào)與反饋信號(hào)的相位指令脈沖的調(diào)相信號(hào) PB()寬度與相位差絕對(duì)值大小成比例的矩形波信號(hào)S與反映相位差極性的信號(hào)NE4-54典型的伺服進(jìn)給系統(tǒng)包括 和兩大控制回路。答：速度閉環(huán)控制回路位置閉環(huán)控制回路4-55伺服系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益定義為O。系統(tǒng)輸出位移與指令位置之比系統(tǒng)輸出速度與位置偏差之比系統(tǒng)輸出位移與位置偏差之比答：4-56 在建立直流伺服電機(jī)的數(shù)學(xué)模型時(shí)，設(shè)系統(tǒng)的輸入量