机电班数控试卷.docx

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1、_诚信应考,考试作弊将带来严峻后果！华南理工大学期末考试号位座机械设备数控技术试卷 A留意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚；2. 全部答案请直接答在试卷上；线3考试形式：开卷；题 号一二三四五总分得 分业评卷人1、插补：专2、脉冲当量：_)题答封3、NC：_院学不内线封密 (4、C 刀补：5、步距角：二、简答题共 36 分，每题 6 分号学密1、什么是开环、闭环、半闭环进给伺服系统？名姓 机械设备数控技术 试卷第 1 页 共 12 页4. 本试卷共 五 大题，总分值 100 分， 考试时间 120 分钟。一、名词解释共 20 分，每题 4 分2、解释所给程序段“N5G42G01X25000

2、Y56000F150S350”中各字的意义。3、数控机床为什么要有刀补功能？4、基准脉冲插补和数据采样插补的特点。 机械设备数控技术 试卷第 2 页 共 12 页5、试比较硬件插补与软件插补的不同点。6、何谓对刀点、刀位点？为何要对刀？三、原理与计算题共 21 分，每题 7 分1、试用框图说明第一象限逐点比较法直线插补的工作原理，并以如下直线为例说明。直线的起点坐标在原点 O(0,0)，终点为 A(2,3)，单位均为脉冲当量单位。 机械设备数控技术 试卷第 3 页 共 12 页2、现有一光栅，其栅距 P=0.016mm，指示光栅和标尺光栅上的光栅线纹夹角为=0.01 弧度，试求此光栅的摩尔条纹

3、宽度 W。3、CNC 系统的把握软件一般包括哪几局部？简述各局部的主要功能。 机械设备数控技术 试卷第 4 页 共 12 页四、程序编写题8 分 机械设备数控技术 试卷第 5 页 共 12 页五、应用题15 分，每题 5 分1、按 ISO 标准确定如以以下图数控机床的坐标系统各坐标轴正方向及命名，并在图上标示，要求所标方向为刀具运动的正方向。说明确定的方法和步骤，指出该机床为何种类型的机床NC 铣床、NC 车床？立式、卧式？。2、比照以以以下图说明：1M03 指令的实现过程；2按下机床面板中的“停顿工作” 按钮时系统的把握过程。NC功能PLC数据输入CNC零件加工程序M03.数据输入机床把握面

4、板数据交换区PLC程序数据输出数据输出电机等 机械设备数控技术 试卷第 6 页 共 12 页3、当用软件实现三相(A、B、C 相)步进电机的连续运行功能时，如用一个八位存放器的 D0 位对应于步进电机的 A 相、D1 位对应于 B 相、D2 位对应于 C 相，填写出三相六拍工作时，存放器输出状态的变化状况。x 表示未使用的位。D7D6D5D4D3D2D1D0xxxxxxx000xxxxxxxxxxx 机械设备数控技术 试卷第 7 页 共 12 页参考答案一、名词解释共 20 分，每题 4 分1、插补：数据密化的过程。在数控系统有限输入坐标点的状况下，计算机依据线段的特征，运用确定的算法，自动地

5、在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据。2、脉冲当量：相对于每个脉冲信号，机床移动部件的位移量叫做脉冲当量。3、NC：数字把握Numerical Control技术，简称为数控NC技术，它是承受数字代码的形式，按事先编好的程序将机床的轨迹和速度等信息记录在把握介质上，然后输入机床的数控系统进展把握，使机床进展自动加工的一种先进制造技术。4、C 刀补：依据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。它的主要特点是承受直线作为轮廓之间的过渡，因此，它的尖角性好，并且它可自动预报(在内轮廓加工时) 过切，以避开产生过切。5、步距角：步进电机定

6、子绕组的通电状态每转变一次，转子转过的角度。二、简答题共 36 分，每题 6 分1、什么是开环、闭环、半闭环进给伺服系统？按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量装置可分为开环数控系统和闭环数控系统，在闭环数控系统中依据位置测量装置安装的位置又可分为全闭环和半闭环两种。没有位置测量装置，信号流是单向的数控装置进给系统，故系统稳定性好。无位置反响，精度相对闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有构造简洁、工作稳定、调试便利、修理简洁、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型

7、数控机床。半闭环数控系统的位置采样点如以以下图，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进展检测，不是直接检测运动部件的实际位置。半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的把握性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消退。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进展补偿，因而仍可获得满足的精度。半闭环数控系统构造简洁、调试便利、精度也较高，因而在现代 CNC 机床中得到了广泛应用。全闭环数控系统的位置采样点从工作台引出，直接对运动部件的实际位置进展检测。从理论上讲，可以消退整个驱动和传动环节的误差、间隙

8、和失动量。具有很高的位置把握精度。由于位置环内的很多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，故很简洁造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。该系统主要用于精度要求很高的镗铣床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等。 机械设备数控技术 试卷第 8 页 共 12 页2、解释所给程序段“N5G42G01X25000Y56000F150S350”中各字的意义。 N5第五行程序；G42右刀补；G01直线插补；X25000x 方向进给到 25000；Y56000y 方向进给到 56000；F150进给速度为 150；S350主轴转速为 350。3、数控机床为什么要有刀补功能？

9、实现依据编程轨迹对刀具中心轨迹的把握。可避开在加工中由于刀具半径的变化(如由于刀具损坏而换刀等缘由)而重编程的麻烦。刀具半径误差补偿，由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径的变化，也不必重编程，只须修改相应的偏置参数即可。削减粗、精加工程序编制的工作量。由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，均要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。4、基准脉冲插补和数据采样插补的特点。基准脉冲插补又称为行程标量插补或脉冲增量插补。这种插补算法的特点是每次插补完毕时数控装置向每个运动坐标输出基准脉冲序列，每个脉冲代表了最小位移，脉冲序列的频率

10、代表了坐标运动速度，而脉冲的数量表示移动量。每次插补的结果仅产生一个单位的行程增量一个脉冲当量。以一个一个脉冲的方式输出给步进电机。其根本思想是：用折线来靠近曲线包括直线。插补速度与进给速度亲热相关。脉冲增量插补的实现方法较简洁。通常仅用加法和移位运算方法就可完成插补。因此简洁用硬件来实现，运算的速度很快。也可用软件来完成这类算法。主要用早期的承受步进电机驱动的数控系统。由于此算法的速度指标和精度指标都难以满足现在零件加工的要求，现在的数控系统已很少承受这类算法了。数据采样插补又称为时间标量插补或数字增量插补。这类插补算法的特点是数控装置产生的不是单个脉冲，而是标准二进制数字。插补运算分两步完

11、成。第一步为粗插补，它是在给定起点和终点的曲线之间插入假设干个点，即用假设干条微小直线段来靠近给定曲线，每一微小直线段的长度 L 都相等，且与给定进给速度有关。粗插补在每个插补运算周期中计算一次，因此，每一微小直线段的长度L 与进给速度 F 和插补周期 T 有关，即L= FT。其次步为精插补，它是在粗插补算出的每一微小直线段的根底上再作“数据点的密化”工作。这一步相当于对直线的脉冲增量插补。插补程序以确定的时间间隔定时(插补周期)运行，在每个周期内依据进给速度计算出各坐标轴在下一插补周期内的位移增量数字量。其根本思想是：用直线段内接弦线，内外均差弦线，切线来靠近曲线包括直线。插补运算速度与进给

12、速度无严格的关系。因而承受这类插补算法时，可到达较高的进给速度一般可达 10m/min 以上。数字增量插补的实现算法较脉冲增量插补简洁，它对计算机的运算速度有确定的要求，不过现在的计算机均能满足要求。这类插补算法主要用于交、直流伺服电机为伺服驱动系统的闭环，半闭环数控系统，也可用于以步进电机为伺服驱动系统的开环数控系统，而且，目前所使用的 CNC 系统中，大多数都承受这类插补方法。 机械设备数控技术 试卷第 9 页 共 12 页5、试比较硬件插补与软件插补的不同点。数控NC、CNC，MNC系统中完成插补工作的装置叫插补器。从产生的数学模型来分，有一次直线插补器，二次圆，抛物线等插补器，及高次曲

13、线插补器等。大多数数控机床的数控装置都具有直线插补器和圆弧插补器。NC 系统中插补器由数字电路组成，称为硬件插补。完全是硬件的插补器已渐渐被淘汰，只在特别应用场合或作为软件、硬件结合插补时的其次级插补使用。在 CNC 系统中，插补器功能由软件来实现，称为软件插补。软件插补器构造简洁CNC 装置的微处理器和程序，灵敏易变。现代数控系统都承受软件插补器。6、何谓对刀点、刀位点？为何要对刀？对刀点：确定刀具与工件相对位置的点起刀点。刀位点：用于确定刀具在机床坐标系中位置的刀具上的特定点。对刀：就是使“对刀点”与“刀位点”重合的操作。对刀点确定之后，机床坐标系与工件坐标系的相对关系就确定了。只有通过对

14、刀，才能确定工件坐标系和机床坐标系之间的位置关系，才能进展数控加工操作。三、原理与计算题共 21 分，每题 7 分1、试用框图说明第一象限逐点比较法直线插补的工作原理，并以如下直线为例说明。直线的起点坐标在原点 O(0,0)，终点为 A(2,3)，单位均为脉冲当量单位。逐点比较法又称代数运算法、醉步法。这种方法的根本原理是：计算机在把握加工过程中，能逐点地计算和判别加工误差，与规定的运动轨迹进展比较，由比较结果打算下一步的移动方向。逐点比较法既可以作直线插补，又可以作圆弧插补，这种算法的特点是，运算直观，插补 误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，而且输出脉冲的速度变化小，调整便利。框图示意图如

15、以以以下图所示：偏差判别 F进给方向偏差计算 F终点计算 IF0= 0+XF1=0-3= -3I=1F1= -3+YF2=-3+2=-1I=2F2= -1+ YF3=-1+2=1I=3F3= 1+ XF4=1-3=-2I=4F4=-2+YF5=-2+2=0I=5 机械设备数控技术 试卷第 10 页 共 12 页2、现有一光栅，其栅距 P=0.016mm，指示光栅和标尺光栅上的光栅线纹夹角为=0.01 弧度，试求此光栅的摩尔条纹宽度 W。w = p / sinq p / q = 0.016 / 0.01 = 1.6mm3、CNC 系统的把握软件一般包括哪几局部？简述各局部的主要功能。CNC 把握

16、软件包括：输入数据处理、插补运算及位置把握、速度输出把握、治理程序及诊断程序等。输入数据处理程序接收输入的零件程序，将其用标准代码表示的加工指令和数据进展翻译、整理，依据所规定的格式存放。有些系统还要进展刀具半径补偿计算，或为插补运算和速度把握等进展一些预处理，总之输入数据处理程序主要包括三项内容：输入、译码和数据处理；插补运算程序完成NC 系统中插补器的功能，实现坐标轴脉冲安排的功能，插补的输出，经过位置把握局部，去带动伺服系统运动，把握刀具依据预定的轨迹加工。位置把握的主要任务是：在每个采样周期内，将插补计算出的理论位置与实际反响位置相比较， 用其差值去把握进给电机。在位置把握中还要完成位

17、置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿；速度把握程序依据合成的速度来计算各运动坐标方向的分速度，此外用软件对速度把握数据进展预处理；系统治理程序对数据输入、处理及切削加工过程效劳的各个程序进展调度，是实现 CNC 系统协调工作的主体软件，治理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进展处理，有的治理程序还安排有自动编程工作；诊断程序在运行中能准时觉察系统的故障，并指示出故障的类型，也可在运行前或发生故障后，检查各种部件的功能是否正常，并指示出故障的部位，还可以在修理中查找有关部件的工作状态，推断其是否正常，对于不正常的部件赐予显示，便于修理人员准时处理。四、程序编写

18、题8 分G92 X0 Y0 Z0；设定确定坐标系，刀具位于开头位置X0，Y0，Z0； N1 G90 G17 G00 G41 D07 X250.0 Y550.0；建立刀具半径补偿；N2 G01 Y900.0 F150； N3 X450.0；N4 G03 X500.0 Y1150.0 R650.0； N5 G02 X900.0 R-250.0；N6 G03 X950.0 Y900.0 R650.0； N7 G01 X1150.0；N8 Y550.0；N9 X700.0 Y650.0； N10 X250.0 Y550.0； N11 G00 G40 X0 Y0；五、应用题15 分，每题 5 分1、按

19、ISO 标准确定如以以下图数控机床的坐标系统各坐标轴正方向及命名，并在图上标示，要求所标方向为刀具运动的正方向。说明确定的方法和步骤，指出该机床为何种类型的机床NC 铣床、NC 车床？立式、卧式？。NC 车床； 卧式； 机械设备数控技术 试卷第 11 页 共 12 页2、比照以以以下图说明：1M03 指令的实现过程；2按下机床面板中的“停顿工作” 按钮时系统的把握过程。CNC 系统把 M03 指令通过数据交换区传给 PLC，由 PLC 译码执行，执行后的结果再通过数据交换区返回给CNC 系统。按下机床的“停顿工作”按钮后，由PLC 译码执行，然后把执行的结果返回给CNC。3、当用软件实现三相(A、B、C 相)步进电机的连续运行功能时，如用一个八位存放器的 D0 位对应于步进电机的 A 相、D1 位对应于 B 相、D2 位对应于 C 相，填写出三相六拍工作时，存放器输出状态的变化状况。x 表示未使用的位。000-001-011-010-110-100-101 机械设备数控技术 试卷第 12 页 共 12 页