数控原理与系统

南京工程学院试卷第1页共8页/学年第学期课程名称：数控原理与系统试卷类型考试形式闭卷命题人年月日使用班级：审批人年月日班级学号姓名一、单项选择题（每题1分，共10分）1．计算机集成制造系统的英文缩写为①CIM②CAQ③CIMS④CAPP2．不允许数控机床操作人员随意更改的是①最大进给速度②位置增益③脉冲当量④齿隙补偿误差3．数控机床中的一般是由国家标准规定的。①行程大小②进给速度③主轴转速④坐标名称及运动方向4．机床零点的设定是最关心的。①机床结构设计人员②数控编程操作人员③机床用户④电气维修人员5．如果想加工抛物线形状轮廓零件，一般应当采用①点位控制系统②轮廓控制系统③直线控制系统④角度控制系统6．主轴分段无级变速一般通过来实现。①G代码②M代码③S代码④T代码7．数控加工程序中G代码的含义由①自由约定②个人规定③企业规定④国标规定8．能够减小数控加工过程中拐角误差的具体措施是①采用自动升降速功能②使用G02指令③采用多轴联动功能④提高伺服电动机功率9．闭环数控系统一般比开环数控系统的精度①低②相当③高④不确定南京工程学院试卷第2页10．数控机床中可编程序控制器(PLC)主要用于处理①G代码功能②M代码功能③N代码功能④F代码功能二、填空题（每空1分，共20分）1．请在下图两个方框中填入相应坐标轴名称。2．数控机床相对于同规格的普通机床，前者的刚性要些。3．对于SR4，圆心为O（0，0），起点为S（5，0），终点为E（0，-5），坐标值单位为BLU，累加器位数为N=8。如果采用DDA法进行插补，左移规格化处理时，要求左移位，进行半加载处理时初始化余数寄存器的值为。4．开环数控系统中步进电动机用驱动电路型式有、和等。5．为了防止步进驱动系统运行过程中出现和过冲现象，可以采取措施，相应的实现方法包括和定时法两种。6．数控机床中主轴电动机的功率一般，为了节能，主轴伺服系统一般可以工作于状态。7．机床数控系统中数控装置送给PLC的信息有、PLC返回数控装置的信息有PLC送给机床本体的信息有机床本体返回给PLC的信息有。8．目前，国内的开放式数控系统可以大致划分为四种类型，即PC连接CNC型、、和全软件CNC型。9．与并联机床相对应的传统数控机床结构属于联型。+X+A+Y+C南京工程学院试卷第3页三．请根据机械加工的柔性和生产率的变化趋势将“刚性自动生产线、普通数控机床、柔性制造系统、数控加工中心、柔性制造单元和柔性自动生产线”填入下图6个相应的空白方框，并说明柔性和生产率之间的关系。（8分）四．试简述数控装置位置控制器与伺服装置之间的接口关系。（8分）柔性生产率南京工程学院试卷第4页五．请简述数控装置输入输出信号连接调试应注意的问题有哪些？（8分）六．请简述数控机床主轴准停的作用和相应的实现方法（8分）南京工程学院试卷第5页七．（8分）零件加工程序输入与译码处理设某开环数控系统采用CPU为8位，脉冲当量BLU=0.01mm。设置缓冲器格式和G代码分组如下：GA组：G00、G01、G02、G03GB组：G90、G91零件加工程序段：N77G91G01X-43Y101F220S230T4M03↙请将该程序段进行输入、译码等预处理，并将结果填入表格（略去内码转换过程，直接用文字和数字表示，坐标值单位为BLU）。输入结果NGAGBFSTMXY译码结果南京工程学院试卷第6页八．刀补计算（10分）在一台经济型数控铣床上铣削下面零件，铣刀半径为4mm，选择加工路线为ABCDEFGHIJKLA，O为起刀点。要求作出直线过渡型刀补后刀具中心轨迹，并给出转接点坐标值（包括刀补建立、刀补进行和刀补撤消三种情况以及有关的计算过程）（图中坐标单位为mm）355050100XYOAD4010040GI40HJ3535BCEF40KL35南京工程学院试卷第7页九．对于NR1，圆心为O（0，0），起点为S（3，0），终点为E（0，3），坐标值单位为BLU。请用逐点比较法进行插补。要求给出插补过程和插补轨迹。（10分）工作节拍序第三拍号n第一拍偏差判别第二拍第四拍终点判别坐标进给偏差计算坐标修正0123456南京工程学院试卷第8页十．（10分）某闭环数控系统插补周期TS=4ms，程编进给速度F=800mm/min，进给倍率K=150%。求：1．稳定进给速度fs（mm/插补周期）;2．若在此条件下插补SR4，圆心为O（0，0），起点为S（5，0），终点为E（0，-5），且某稳定进给时刻动点坐标为Ni-1（4，-3）。请用二次近似法插补出下一个动点坐标（Xi，Yi）。（坐标值单位为mm，并且小数点后保留六位以上）公式：12150−−−=iiiXk.kYXΔ12150−−−−=iiiYk.kXYΔ南京工程学院试卷库参考答案/学年第学期课程名称：数控原理与系统试卷类型考试形式闭卷命题人年月日使用班级：审批人年月日一、单项选择题（每题1分，共10分）③③④①②②④①③②说明1：只有选择完全正确才给分，选择错误或不选不得分，并且也不倒扣分。二、填空题（每空1分，共20分）1．+B（上面方框）、+Z（下面方框）2．高3．4、1284．串电阻型基本驱动电路、高低电压双电源型驱动电路、单电源恒流斩波型驱动电路、高低压双电源恒流斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分控制驱动电路（只要求填入其中三种）5．丢步（失步）、自动升降速、定步6．较大、回馈制动7．功能代码M、S、T的信息，手动/自动方式信息，各种使能信息等M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等控制机床的执行元件、各种状态指示和故障报警等机床操作面板输入信息和其上各种开关、按钮信息等8．PC嵌入CNC型、CNC嵌入PC型9．串说明1：允许填入意义相近的名词术语。说明2：并列意义的术语允许填入顺序不一致。说明3：当填入术语不完全正确时，允许给0.5分，最后本题累积计分并取整。说明4：如果填写不正确或不填不给分，并且也不倒扣分。三、答案要点（共8分）刚性自动生产线生产柔性自动生产线率柔性制造系统数控加工中心普通数控机床柔性制造单元柔性在现代机械制造系统中，生产率和柔性是评价系统自动化程度的两个主要因素。一般情况下，它们是互相矛盾的，生产效率高的制造系统柔性差一些，柔性好的制系统生产效率低一些。因此，要求进行折衷处理。说明1：每个方框1分，互相关系叙述2分。说明2：如果叙述不完整，酌情给分。四、答案要点（共8分）数控系统位置控制的任务是准确控制数控机床各坐标轴的位置，半闭环与全闭环位置控制的基本原理相同，其控制是由数控系统中的计算机来完成的。安装在工作台上的位置传感器(在半闭环中为安装在电动机轴上的角度传感器)将机械位移转换为数字脉冲，该脉冲送至数控装置的位置测量接口，由计数器进行计数。计算机以固定的时间周期对该反馈值进行采样，该采样值与插补程序所输出的结果进行比较，得到位置误差。该误差经软件增益放大，输出给数模转换器(D/A)，从而为伺服装置提供控制电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。如果插补程序不断的有进给量产生，工作台就不断地跟随该进给量运动，只有在位置误差为零时，工作台才停止在要求的位置上。其间连接示意如下：说明1：文字叙述和示意图各占4分，如果只有其中一个部分扣2分。说明2：允许意义相近的叙述，但必须有相应含义。说明3：如果叙述不完整，酌情给分。五、答案要点（共8分）1．开关量信号连接(1)信号电平要求匹配。(2)如果负载较大要求增设中间继电器和泄流二极管。(3)弱电控制信号与强电驱动信号在线槽中要尽量分别走线(4)在交流接触器线圈两端要就近并联RC灭弧器2．模拟量输出信号连接(1)必须采用屏蔽电缆传输，并且屏蔽层一端接外壳（即接地）。(2)驱动单元的输入阻抗不能太小（一般大于10kΩ）。(3)控制进给驱动的模拟量输出应与驱动单元配合。(4)数控装置主轴控制电压的极性要求正确设置。3．位置反馈输入信号和手轮信号连接位置检测组件很多，较常用的有适用于半闭环的光电脉冲编码器、旋转变压器，适用于全闭环的直线光栅、直线感应同步器等，不同的检测组件与CNC装置的接口不同，因此一种数控系统通常只能接一种或两种位置传感器。如果数控装置已经选定，则位置传感器不能随意选择。4．硬件调试过程(1)仔细阅读外部设备和CNC装置的接口说明书，核对每一个信号和连线。(2)不同伺服驱动装置，速度环和位置环构成以及位置信号获取方式不同。(3)位置传感器选择与机械传动、分辨率以及CNC内部倍频数一起考虑。(4)CNC装置在连好所有接线后，还须经过如下调试步骤：①检查接地线是否符合说明书要求，特别注意安全地的连接。②检查各路交/直流电源是否有短路现象。③调查电路板上的短接棒、电位器等相应位置。④先手动，检查伺服系统跟随误差是否过大报警，正常后转入自动运行。⑤根据现场实测值调整零漂补偿值。⑥调整伺服系统最高运行速度值。⑦调整伺服系统位置环增益，一般设为变增益控制方式。⑧可利用CNC装置中开关量诊断画面来检查开关量输入/输出信号连接。总之，在CNC装置硬件连接和调试过程中一定要仔细，严格按使用说明书进行，“采用先检查后上电，先组件后整机，先手动后自动”的原则分步完成。说明1：信号连接部分4分，硬件调试部分4分。说明2：允许意义相近的叙述，但必须有相应含义。说明3：如果叙述不完整，酌情给分。六、答案要点（共8分）1．主轴准停的作用主轴准停功能又称为主轴定位功能，即要求当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必须的功能。2．主轴准停方法主轴准停方法分为机械准停和电气准停两大类。其中机械准停控制是通过V形槽轮定位盘实现。而电气准停方式又分磁传感器准停、编码器型主轴准停和数控系统主轴准停等三种形式。说明1：两部分内容各占4分。说明2：允许意义相近的叙述，但必须有相应含义。说明3：如果叙述不完整，酌情给分。七、答案要点（共8分）输入结果译码结果NN4DH7GA01D7GB91DG9FDCH1SE6HGT04D0M103DX说明1：输入部分3分，译码部分5分。说明2：进制转换不影响评分，但如果转换错了，酌情扣分。D5HFFH65HXY－43Y00H101F220S230T4M03↙八、答案要点（共10分）A(50,50)B(150,50)C(230,50)D(330,50)E(330,85)F(330,165)G(330,200)H(230,200)I(150,200)J(50,200)K(50,165)L(50,85)A1(50,46)B1(190-(442-42)0.5,46)=B1(146.182,46)C1(190+(442-42)0.5,46)=C1(233.818,46)D1(334,46)E1(334,89)，E2(330,89)F1(330,161)，F2(334,161)G1(334,204)H1(190+(442-42)0.5,204)=H1(233.818,204)I1(190-(442-42)0.5,204)=I1(146.182,204)J1(46,204)K1(46,161)，K2(50,161)L1(50,89)，L2(46,89)A2(46,50)说明1：绘制轨迹5分，坐标计算5分。说明2：刀补建立1分，刀补撤消1分，其他的坐标点原则上每点1分。说明3：刀具中心轨迹绘图不规范可以扣1分。YXODGHJBCEFKAI1H1IJ1K1L1A2LG1A1B1C1D1E1F1K2L2E2F2九、答案要点（共10分）工作节拍第三拍序号n第一拍偏差判别第二拍坐标进给偏差计算坐标修正第四拍终点判别0F0=0X0=3,Y0=0Σ0=6123456F0=0F1=-50F2=-40F3=-10F4=+40F5=+10-ΔX+ΔY+ΔY+ΔY-ΔX-ΔXF1=0-2×3+1=-5F2=-5+2×0+1=-4F3=-4+2×1+1=-1F4=-1+2×2+1=+4F5=4-2×2+1=+1F6=1-2×1+1=0X1=2,Y1=0X2=2,Y2=1X3=2,Y3=2X4=2,Y4=3X5=1,Y5=3X6=0,Y6