(2025年)國(guó)開(kāi)電大?？啤稊?shù)控機(jī)床電氣控制》機(jī)考網(wǎng)考紙考題庫(kù)和答案一、單項(xiàng)選擇題1.數(shù)控機(jī)床中，實(shí)現(xiàn)刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的核心部件是（）。A.數(shù)控裝置B.伺服系統(tǒng)C.檢測(cè)裝置D.機(jī)床本體答案：B2.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是（）。A.無(wú)位置檢測(cè)裝置B.精度高C.成本高D.響應(yīng)速度慢答案：A3.步進(jìn)電機(jī)的步距角越小，說(shuō)明（）。A.控制精度越低B.控制精度越高C.輸出扭矩越大D.運(yùn)行速度越快答案：B4.數(shù)控系統(tǒng)中，PLC的主要作用是（）。A.實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)軸插補(bǔ)運(yùn)算B.處理位置反饋信號(hào)C.控制輔助動(dòng)作（如冷卻、潤(rùn)滑）D.執(zhí)行加工程序譯碼答案：C5.交流伺服電機(jī)與直流伺服電機(jī)相比，優(yōu)勢(shì)在于（）。A.調(diào)速范圍更寬B.無(wú)需電刷和換向器C.低速力矩更大D.控制更簡(jiǎn)單答案：B6.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中，常見(jiàn)的低壓電器不包括（）。A.接觸器B.熔斷器C.變壓器D.伺服驅(qū)動(dòng)器答案：D7.光柵尺作為位置檢測(cè)元件，其輸出信號(hào)類型為（）。A.模擬電壓B.數(shù)字脈沖C.電流信號(hào)D.頻率信號(hào)答案：B8.數(shù)控系統(tǒng)的硬件組成中，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入輸出的模塊是（）。A.CPU模塊B.存儲(chǔ)器模塊C.I/O接口模塊D.顯示模塊答案：C9.下列不屬于數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)基本要求的是（）。A.高精度B.寬調(diào)速范圍C.低過(guò)載能力D.快速響應(yīng)答案：C10.步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源稱為（）。A.變頻器B.伺服放大器C.環(huán)形分配器D.脈沖電源答案：C11.數(shù)控機(jī)床的“回參考點(diǎn)”操作，其本質(zhì)是（）。A.確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)B.建立機(jī)床坐標(biāo)系C.校準(zhǔn)刀具長(zhǎng)度D.檢測(cè)伺服系統(tǒng)誤差答案：B12.數(shù)控系統(tǒng)中，PLC的輸入信號(hào)不包括（）。A.操作面板按鈕信號(hào)B.限位開(kāi)關(guān)信號(hào)C.伺服電機(jī)編碼器信號(hào)D.急停按鈕信號(hào)答案：C13.交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用的調(diào)速方式是（）。A.變極調(diào)速B.調(diào)壓調(diào)速C.變頻調(diào)速D.串電阻調(diào)速答案：C14.數(shù)控機(jī)床電氣故障中，屬于“軟故障”的是（）。A.接觸器觸點(diǎn)燒蝕B.系統(tǒng)參數(shù)丟失C.伺服電機(jī)繞組短路D.熔斷器熔斷答案：B15.增量式編碼器與絕對(duì)式編碼器的主要區(qū)別是（）。A.輸出信號(hào)類型不同B.是否需要電池保持位置信息C.測(cè)量精度不同D.安裝方式不同答案：B16.數(shù)控系統(tǒng)的“插補(bǔ)”功能是指（）。A.計(jì)算刀具路徑的軌跡B.處理輸入的G代碼C.控制主軸轉(zhuǎn)速D.檢測(cè)機(jī)床振動(dòng)答案：A17.數(shù)控機(jī)床的電氣抗干擾措施中，不包括（）。A.屏蔽電纜B.接地保護(hù)C.增大電源容量D.安裝濾波器答案：C18.步進(jìn)電機(jī)的“失步”現(xiàn)象主要由（）引起。A.脈沖頻率過(guò)高B.負(fù)載力矩過(guò)小C.電源電壓穩(wěn)定D.驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大答案：A19.數(shù)控系統(tǒng)的I/O接口中，“輸出信號(hào)”通常用于控制（）。A.操作面板指示燈B.編碼器反饋C.手輪脈沖D.溫度傳感器答案：A20.下列關(guān)于數(shù)控機(jī)床電氣控制原理的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.數(shù)控裝置是系統(tǒng)的核心B.伺服系統(tǒng)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)C.檢測(cè)裝置僅用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)D.PLC負(fù)責(zé)邏輯控制答案：C二、判斷題（正確√，錯(cuò)誤×）1.開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由于無(wú)反饋，因此精度高于閉環(huán)系統(tǒng)。（×）2.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比。（√）3.數(shù)控系統(tǒng)的PLC程序只能由廠家編寫(xiě)，用戶無(wú)法修改。（×）4.交流伺服電機(jī)的調(diào)速范圍通常比直流伺服電機(jī)小。（×）5.光柵尺的分辨率越高，位置檢測(cè)精度越高。（√）6.數(shù)控機(jī)床的“急?！毙盘?hào)應(yīng)直接接入PLC輸入端。（√）7.步進(jìn)電機(jī)的步距角可以通過(guò)改變通電方式調(diào)整。（√）8.數(shù)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)加工程序和系統(tǒng)參數(shù)。（√）9.主軸變頻器的輸出頻率越高，主軸轉(zhuǎn)速一定越快。（×）10.電氣控制柜的接地應(yīng)與機(jī)床本體共地，以減少干擾。（√）11.絕對(duì)式編碼器斷電后重新上電，仍能保留當(dāng)前位置信息。（√）12.數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)僅控制進(jìn)給軸，主軸由變頻器單獨(dú)控制。（×）13.PLC的掃描周期越長(zhǎng)，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快。（×）14.熔斷器在電路中主要起過(guò)載保護(hù)作用。（×）15.數(shù)控系統(tǒng)的“回零”操作可以消除機(jī)床的累積誤差。（√）三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的基本組成及各部分作用。答案：基本組成包括數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)裝置、PLC（可編程序控制器）和輔助電氣裝置。數(shù)控裝置是核心，負(fù)責(zé)加工程序的譯碼、插補(bǔ)運(yùn)算和控制指令輸出；伺服系統(tǒng)將數(shù)控裝置的指令轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)軸的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（進(jìn)給伺服）或主軸轉(zhuǎn)速控制（主軸伺服）；檢測(cè)裝置用于反饋位置、速度等信息（閉環(huán)/半閉環(huán)系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償；PLC負(fù)責(zé)邏輯控制，處理輔助動(dòng)作（如換刀、冷卻、潤(rùn)滑）；輔助電氣裝置包括接觸器、繼電器、熔斷器等，保障電路安全與通斷。2.比較步進(jìn)電機(jī)與伺服電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景。答案：步進(jìn)電機(jī)：開(kāi)環(huán)控制，無(wú)位置反饋，精度較低（取決于步距角），成本低，低速力矩大，常用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床或?qū)纫蟛桓叩膱?chǎng)合（如小型雕刻機(jī)）；伺服電機(jī)：閉環(huán)/半閉環(huán)控制，精度高（通過(guò)編碼器反饋），調(diào)速范圍寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，適用于高精度、高速度的加工場(chǎng)景（如數(shù)控車床、加工中心的進(jìn)給軸）。3.說(shuō)明數(shù)控系統(tǒng)中PLC的輸入/輸出信號(hào)類型及典型信號(hào)舉例。答案：輸入（I）信號(hào)：開(kāi)關(guān)量信號(hào)，包括操作面板按鈕（如啟動(dòng)、停止）、限位開(kāi)關(guān)（超程保護(hù)）、接近開(kāi)關(guān)（刀位檢測(cè)）、急停按鈕等；輸出（O）信號(hào)：開(kāi)關(guān)量信號(hào)，用于控制接觸器（主軸啟動(dòng)）、繼電器（冷卻泵啟停）、指示燈（報(bào)警指示）、電磁閥（氣動(dòng)/液壓裝置）等。部分系統(tǒng)支持模擬量輸入/輸出（如主軸轉(zhuǎn)速模擬量控制），但以開(kāi)關(guān)量為主。4.簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床“回參考點(diǎn)”的操作流程及意義。答案：流程：機(jī)床通電后，手動(dòng)或自動(dòng)控制坐標(biāo)軸向參考點(diǎn)方向移動(dòng)，當(dāng)坐標(biāo)軸碰到參考點(diǎn)擋塊時(shí)，減速至低速繼續(xù)移動(dòng)，直至檢測(cè)到編碼器零位信號(hào)（或光柵尺基準(zhǔn)標(biāo)記），此時(shí)系統(tǒng)記錄該位置為機(jī)床原點(diǎn)，完成回零。意義：建立機(jī)床坐標(biāo)系，為后續(xù)加工提供絕對(duì)位置基準(zhǔn)；消除開(kāi)機(jī)后坐標(biāo)軸的位置不確定性，確保加工精度；部分系統(tǒng)通過(guò)回零操作初始化伺服驅(qū)動(dòng)參數(shù)。5.分析數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)“過(guò)載報(bào)警”的可能原因及排查方法。答案：可能原因：機(jī)械負(fù)載過(guò)大（如導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良、絲杠卡滯）；伺服電機(jī)故障（繞組短路、編碼器損壞）；伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤（如電流限制過(guò)?。浑娋W(wǎng)電壓波動(dòng)（導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器過(guò)流）；連接線路故障（電纜接觸不良、絕緣損壞）。排查方法：檢查機(jī)械部分運(yùn)行阻力（手動(dòng)盤動(dòng)絲杠，觀察是否順暢）；用萬(wàn)用表檢測(cè)電機(jī)繞組電阻及絕緣；核對(duì)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)（如電流環(huán)增益、過(guò)載閾值）；測(cè)量電網(wǎng)電壓是否穩(wěn)定；檢查電纜接頭是否牢固，有無(wú)破損。四、綜合分析題1.某數(shù)控車床出現(xiàn)“Z軸無(wú)法移動(dòng)”故障，操作面板無(wú)報(bào)警顯示。試分析可能的電氣原因，并列出排查步驟。答案：可能電氣原因：（1）Z軸伺服驅(qū)動(dòng)器未上電（斷路器跳閘、熔斷器熔斷）；（2）伺服電機(jī)動(dòng)力線或編碼器線斷路/短路；（3）數(shù)控裝置至驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)丟失（如脈沖指令線接觸不良）；（4）PLC輸出的“軸使能”信號(hào)未觸發(fā)（如使能繼電器損壞）；（5）伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部故障（如功率模塊損壞）。排查步驟：（1）檢查Z軸驅(qū)動(dòng)器電源指示燈，確認(rèn)是否上電（測(cè)量輸入電壓是否正常）；（2）用萬(wàn)用表檢測(cè)動(dòng)力線三相電阻是否平衡，編碼器線是否通斷；（3）在數(shù)控系統(tǒng)診斷界面查看Z軸“使能信號(hào)”狀態(tài)（應(yīng)為“ON”），若未觸發(fā)，檢查PLC輸出點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的繼電器；（4）用示波器檢測(cè)數(shù)控裝置輸出的Z軸脈沖/方向信號(hào)是否正常；（5）更換同型號(hào)驅(qū)動(dòng)器測(cè)試，判斷是否為驅(qū)動(dòng)器本身故障。2.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的PLC梯形圖，實(shí)現(xiàn)“主軸啟動(dòng)”控制邏輯：要求按下操作面板的“主軸啟動(dòng)”按鈕（SB1），主軸電機(jī)（M1）啟動(dòng)；若按下“急?！卑粹o（SB2）或主軸過(guò)載（FR1動(dòng)作），M1立即停止。（需標(biāo)注輸入/輸出地址及元件符號(hào)）答案：輸入地址：SB1（X0）、SB2（X1）、FR1（X2）；輸出地址：M1（Y0）。梯形圖邏輯：X0的常開(kāi)觸點(diǎn)與（X1的常閉觸點(diǎn)、X2的常閉觸點(diǎn)）串聯(lián)，驅(qū)動(dòng)Y0的線圈；Y0的常開(kāi)觸點(diǎn)與X0并聯(lián)（自鎖）。邏輯說(shuō)明：按下SB1（X0=ON），若急停未觸發(fā)（X1=ON）且未過(guò)載（X2=ON），則Y0=ON，M1啟動(dòng)并自鎖；當(dāng)SB2按下（X1=OFF）或FR1動(dòng)作（X2=OFF），Y0線圈斷電，M1停止。3.某數(shù)控銑床采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，加工時(shí)發(fā)現(xiàn)Y軸定位精度超差（實(shí)際位置與指令位置偏差0.05mm），試分析可能的機(jī)械與電氣原因，并提出改進(jìn)措施。答案：機(jī)械原因：絲杠螺母副間隙過(guò)大（反向間隙未補(bǔ)償）、導(dǎo)軌潤(rùn)滑不足導(dǎo)致摩擦阻力不均、軸承磨損引起傳動(dòng)誤差；電氣原因：伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（如位置環(huán)增益過(guò)低）、編碼器反饋信號(hào)干擾（脈沖丟失）、數(shù)控系統(tǒng)反向間隙補(bǔ)償值未正確輸入。改進(jìn)措施：（1）機(jī)械方面：檢測(cè)絲杠反向間隙，調(diào)整螺母預(yù)緊力或更換磨損部件；清理導(dǎo)軌并添加潤(rùn)滑脂；檢查軸承游隙，必要時(shí)更換；（2）電氣方面：在數(shù)控系統(tǒng)中輸入實(shí)測(cè)的反向間隙補(bǔ)償值；提高伺服驅(qū)動(dòng)器位置環(huán)增益（需避免振蕩）；檢查編碼器電纜屏蔽層，重新接地以減少干擾；校準(zhǔn)編碼器安裝，確保信號(hào)穩(wěn)定。4.分析交流伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)在控制方式上的差異，并說(shuō)明為何現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床更傾向于使用交流伺服系統(tǒng)。答案：控制方式差異：步進(jìn)電機(jī)通過(guò)脈沖信號(hào)（方向+脈沖數(shù)）控制轉(zhuǎn)角和速度，開(kāi)環(huán)控制（無(wú)反饋）；交流伺服電機(jī)通過(guò)模擬電壓（或數(shù)字指令）控制轉(zhuǎn)速，結(jié)合編碼器反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制（位置、速度、電流三閉環(huán)）?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床傾向于交流伺服的原因：（1）精度更高（閉環(huán)反饋可補(bǔ)償機(jī)械誤差）；（2）調(diào)速范圍更寬（可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩、高速穩(wěn)定運(yùn)行）；（3）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快（適應(yīng)復(fù)雜軌跡加工）；（4）抗過(guò)載能力強(qiáng)（短時(shí)間過(guò)載能力可達(dá)額定扭矩2-3倍）；（5）無(wú)失步現(xiàn)象（反饋確保位置準(zhǔn)確），適合高精度、高效率加工需求。5.某數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)“PLC程序丟失”故障，導(dǎo)致機(jī)床無(wú)法啟動(dòng)。試分析可能原因及修復(fù)方法。答案：可能原因：（1）系統(tǒng)電池電量不足（PLC程序存儲(chǔ)于帶電池的RAM中，電池失效導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失）；（