工控商务网：伺服系统技术特性在数控机床中的应用案例
文章来自：中国工控网
摘要：作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。笔者介绍了数控机床的进给伺服系统、主轴伺服系统的特性，并对其应用前景进行展望。
关键词：数控机床；伺服系统特性；应用
1 概述
作为数控机床的执行机构，伺服系统集电力电子器件、控制、驱动及保护为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多。
伺服系统是以机械运动的驱动设备一电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现机械的运动要求。数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户要求的复杂形状工件。
2 伺服系统的结构
从基本结构看，伺服系统主要由控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机组成。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机上，调节电动机转矩的大小；另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。
考虑伺服系统在数控机床中的应用，本文按机床中传动机械的不同将其分为进给伺服与主轴伺服。
3 进给伺服系统的特性
进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。为此，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。根据系统使用的电动机，进给伺服可细分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服[2]。
（1）步进伺服系统
步进伺服是一种用脉冲信号控制，并将脉冲信号转换成相应角位移的控制系统。其角位
移与脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，通过改变脉冲频率可调节电动机的转速。如果停机后某些绕组仍保持通电状态，则系统还具有自锁能力。步进电动机每转1周都有固定的步数，如500步、1000步、50000步等，理论上其步距误差不会累计。
步进伺服结构简单，符合系统数字化发展需要，但精度差、能耗高、速度低，且其功率越大移动速度越低。特别是步进伺服易于失步，使其主要用于速度与精度要求不高的经济型数控机床及旧设备改造。但近年发展起来的恒斩波驱动、PWM驱动、微步驱动、超微步驱动和混合伺服技术，使步进电动机的高、低频特性得到很大提高，特别是随着智能超微步驱动技术的发展，将把步进伺服的性能提高到新的水平。
（2）直流伺服系统
直流伺服的工作原理建立在电磁定律基础上。与电磁转矩相关的是互相独立的两个变量：主磁通与电枢电流，分别控制励磁电流与电枢电流，可方便地进行转矩与转速控制。另一方面，从控制角度看，直流伺服的控制是一个单输人单输出的单变量控制系统，经典控制理论完全适用于这种系统，因此，直流伺服系统控制简单，调速性能优异，在数控机床的进给驱动中曾占据主导地位。
然而，从实际运行考虑，直流伺服电动机引人了机械换向装置，其成本高、故障多、维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时，机械换向器的换向能力限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低、散热差。为改善换向能力、减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。
（3）交流伺服系统
针对直流电动机的缺陷，如果将其做“里翻外”的处理，即把电驱绕组装在定子、转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，就构成永磁无刷电动机，同时，矢量控制方法的实用化使交流伺服系统具有良好的伺服特性。其宽调速范围、高稳速精度、快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能，使其动、静态特性可与直流伺服系统相媲美。同时可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。
目前，在机床进给伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系统，有三种类型：模拟形式、数字形式和软件形式。模拟伺服用途单一，只接收模拟信号，位置控制通常由上位机实现；数字伺服可实现一机多用，如做速度、力矩、位置控制，可接收模拟指令和脉冲指令，各种参数均以数字方式设定，稳定性好，具有较丰富的自诊断、报警功能；软件伺服是基于微处理器的全数字伺服系统，其将各种控制方式和不同规格、功率的伺服电机的监控程序以软件实现。使用时可由用户设定代码与相关的数据即自动进人工作状态。配有数字接口，改变工作方式、更换电动机规格时，只需重设代码即可，故也称万能伺服。
交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三方面：①系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；②基于微处理器嵌人式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；
③网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。
（4）直线伺服系统
直线伺服系统采用一种直接驱动方式（direct drive），与传统的旋转传动方式相比，最大特点是取消了电动机到工作台间的一切机械中间传动环节，即把机床进给传动链的长度缩短为零。这种“零传动”方式带来了旋转驱动方式无法达到的性能指标，如加速度可达29．4m／s 以上，为传统驱动装置的lO一2O倍，进给速度是传统的4—5倍。从电动机的工作原理来讲，直线电动机有直流、交流、步进、永磁、电磁、同步和异步等多种方式；而从结构来讲，又有动圈式、动铁式、平板型和圆筒型等形式。目前应用到数控机床上的主要有高精度高频向小行程直线电动机与大推力长行程高精度直线电动机两类。
直线伺服是高速高精数控机床的理想驱动模式，受机床厂家重视，技术发展迅速。2001年欧洲机床展上，有几十家公司展出直线电动机驱动的高速机床，快移速度达100—120m／min，加速度14．7一19．6m／s ，其中尤以德国DMG公司与13本MAZAK公司最具代表性。2000年DMG公司已有28种机型采用直线电动机驱动，年产1500多台，约占总产量的1／3。而MAZAK公司最近也将推出基于直线伺服系统的超音速加工中心，切削速度8马赫，主轴最高转速80000r／min，快移速度500m／min，加速度58．8m／s 。所有这些，都标志着以直线电动机驱动为代表的第二代高速机床，将取代以高速滚珠丝杠驱动为代表的第一代高速机床，并在使用中逐步占据主导地位。
4 主轴伺服系统的特性
主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，因此，只需完成主轴调速及正反转功能。但当要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功能时，对主轴也提出了相应的位置控制要求，因此，要求其输出功率大，具有恒转矩段及恒功率段，有准停控制，主轴与进给联动。与进给伺服一样，主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动。随微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进人了交流主轴伺服系统的时代[3]。
（1）交流异步伺服系统
交流异步伺服通过在三相异步电动机的定子绕组中产生幅值、频率可变的正弦电流，该正弦电流产生的旋转磁场与电动机转子所产生的感应电流相互作用，产生电磁转矩，从而实现电动机的旋转。其中，正弦电流的幅值可分解为给定或可调的励磁电流与等效转子力矩电流的矢量和；正弦电流的频率可分解为转子转速与转差之和，以实现矢量化控制。
交流异步伺服通常有模拟式、数字式两种。与模拟式相比，数字式伺服加速特性近似直线，时间短，且可提高主轴定位控制时系统的刚性和精度，操作方便，是机床主轴驱动采用的主要形式。然而交流异步伺服存在两个主要问题：①转子发热，效率较低，转矩密度较小，体积较大；②功率因数较低，因此，要获得较宽的恒功率调速范围，要求较大的逆变器容量。
（2）交流同步伺服系统
近年来，随着高能低价永磁体的开发和性能的不断提高，使得采用永磁同步调速电动机的交流同步伺服系统的性能日益突出，为解决交流异步伺服存在的问题带来了希望。与采用矢量控制的异步伺服相比，永磁同步电动机转子温度低，轴向连接位置精度高，要求的冷却
条件不高，对机床环境的温度影响小，容易达到极小的低限速度。即使在低限速度下也可作恒转矩运行，特别适合强力切削加工。同时，其转矩密度商、转动惯量小、动态响应特性好，特别适合高生产率运行。较易达到很高的调速比，允许同一机床主轴具有多种加工能力，既可以加工像铝一样的低硬度材料，也可以加工很硬很脆的合金，为机床进行最优切削创造了条件[4]。
（3）电主轴
电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，它将主轴电动机的定子、转子直接装入主轴组件的内部，电动机的转子即为主轴的旋转部分，由于取消了齿轮变速箱的传动与电动机的连接，实现了主轴系统的一体化、“零传动”。因此，具有结构紧凑、质量轻、惯性小、动态特性好等优点，可改善机床的动平衡，避免振动和噪声，在超高速切削机床上得到广泛应用。
从理论上讲，电主轴作为高速电动机，既可使用异步交流感应电动机，也可使用永磁同步电动机。电主轴的驱动一般使用矢量控制的变频技术，通常内置一脉冲编码器来实现厢位控制及与进给的准确配合。由于电主轴的工作转速极高，对其散热、动平衡、润滑等提出了特殊的要求。在应用中必须妥善解决才能确保电主轴高速运转和精密加工。
5 伺服系统的发展趋势
作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可以预见，随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。
（1）交流化
伺服技术将继续迅速地由DC伺服系统转向AC伺服系统。从目前国际市场的情况看，几乎所有的新产品都是AC伺服系统。在工业发达国家，AC伺服电机的市场占有率已超过80％。国内生产AC伺服电机的厂家也越来越多，正逐步超过生产DC伺服电机的厂家。可以预见，在不远的将来，除了在某些微型电机领域之外，AC伺服电机将完全取代DC伺服电机。
（2）全数字化
采用新型高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的伺服控制单元将全面代替以模拟电子器件为主的伺服控制单元，从而实现完全数字化的伺服系统。全数字化的实现，将原有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法（如：最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等）成为可能。
（3）采用新型电力电子半导体器件
目前，伺服控制系统的输出器件多采用开关频率很高的新型功率半导体器件，主要有大功率晶体管（GTR）、功率场效应管（MOSFET）和绝缘门极晶体管（IGBT）等。这些先进器件
的应用显著降低了伺服单元输出回路的功耗，提高了系统的响应速度，降低了运行噪声。尤其是，最新型的伺服控制系统已开始使用一种把控制电路功能和大功率电子开关器件集成在一起的新型模块，称为智能控制功率模块（Intelligent Power Mod—ules，简称IPM）。这种器件将输人隔离、能耗制动、过温、过压、过流保护及故障诊断等功能全部集成于一个不大的模块中。其输入逻辑电平与TTL信号完全兼容，与微处理器的输出可直接接口。它的应用显著地简化了伺服单元的设计，并实现了伺服系统的小型化和微型化。
（4）高度集成化
新的伺服系统产品改变了将伺服系统划分为速度伺服单元与位置伺服单元2个模块的做法，代之以单一、高度集成化、多功能的控制单元。同一个控制单元，只要通过软件设置系统参数就可改变其性能，既可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环调节系统，又可以通过接口与外部的位置或速度或力矩传感器构成高精度的全闭环调节系统。高度的集成化还显著缩小了整个控制系统的体积，使伺服系统的安装与调试工作都得到简化。
（5）智能化
智能化是当前一切工业控制设备的流行趋势，伺服驱动系统作为一种高级的工业控制装置也不例外。最新数字化的伺服控制单元通常都设计为智能型产品，其智能化特点表现在：①都具有参数记忆功能。系统的所有运行参数都可通过人机对话的方式由软件来设置，保存在伺服单元内部，通过通信接口，这些参数甚至可以在运行途中由上位计算机加以修改，应用方便；②都具有故障自诊断与分析功能。无论什么时候，只要系统出现故障，就会将故障类型及可能引起故障的原因通过用户界面清楚地显示出来，这就简化了维修与调试的复杂性；③有的伺服系统还具有参数自整定的功能。众所周知，闭环调节系统的参数整定是保证系统性能指标的重要环节，也是需要耗费较多时间与精力的工作。带有自整定功能的伺服单元可通过几次试运行，自动将系统的参数整定出来，并自动实现其最优化。对于使用伺服单元的用户来说，这是新型伺服系统最具吸引力的特点之一。
（6）模块化和网络化
在国外，以工业局域网技术为基础的工厂自动化（Factory Automation，简称FA）工程技术在近lO年来得到了长足发展，并显示出良好的发展势头。为适应这一发展趋势，最新的伺服系统都配置了标准的串行通信接口（如RS一232C或RS一422接口等）和专用的局域网接口。这些接口的设置显著增强了伺服单元与其它控制设备问的互联能力，从而，与CNC系统问的连接也变得简单，只需1根电缆或光缆就可将数台，甚至数十台伺服单元与上位计算机连接为整个数控系统。也可通过串行接口与可编程控制器（PLC）的数控模块相连。
综上所述，伺服系统将向两个方向发展：一个是满足一般工业应用要求，对性能指标要求不高的应用场合，追求低成本、少维护、使用简单等特点的驱动产品，如变频电机、变频器等；另一个就是代表着伺服系统发展水平的主导产品——伺服电机、伺服控制器，追求高性能、高速度、数字化、智能型、网络化的驱动控制，以满足用户较高的应用要求。
转载请注明：工控网https://www.doczj.com/doc/3412957484.html,
填空题 1、数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系。 2、数控机床坐标系的正方向规定为增大刀刀具与工件距离的方向。 3、数控机床坐标系中Z轴的方向指的是与主轴平行的方向，其正方向是刀具远离工件的方向。 4、数控机床中旋转坐标有 A 轴、B 轴、C轴，其正方向的判断是用右手螺旋定则。 5、数控车床中X轴的方向是工件的径向，其正方向是远离工件的方向。 6、数控机床坐标系一般可分为机床坐标系和工件坐标系两大类。 7、数控机床坐标系按坐标值的读法不同可分为绝对坐标系和增量坐标系。 8、在绝对坐标系中所有刀具运动轨迹的坐标值都以坐标原点为计算基准，而增量坐标系中所有运动轨迹的坐标值都相对前一位置 进行计算的。 9、数控系统的插补是指根据给定的数学函数，在理想的轨迹和轮廓上的已知点之间进行数据密化处理的过程。 10、大多数数控系统都具有的插补功能有直线插补和圆弧插补。 11、插补的精度是以脉冲当量的数值来衡量的。 12、所谓脉冲当量是指数控装置发出一个脉冲信号机床执行部件的位移量。 13、数控机床插补过程中的四个节拍是：偏差差别、坐标进给、偏差计算、终点差别。 14、插补过程中终点判别的具体方法有：单向计数、双向计数、分别计数。 15、数控编程是从零件图样到获得数控机床所能识别的数控加工程序的全过程。 16、数控编程的步骤有工艺分析、数值计算、编写程序单、程序输入、程序检验和首件加工。 17、数控机床程序段的格式有固定程序段格式和可变程序段格式。 18、数控机床的编程方法有手动编程和自动编程。 19、以下指令的含义：G00快速点定位；G01直线插补；G02顺时针圆弧插补；G03逆时针圆弧插补。 20、准备功能G代码有模态代码和非模态代码两大类。 二、判断题 1、数控加工程序是由若干程序段组成，而且一般常采用可变程序进行编程。（√） 2、只需根据零件图样进行编程，而不必考虑是刀具运动还是工件运动。（×） 3、进给路线的确定一是要考虑加工精度，二是要实现最短的进给路线。（√） 4、刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系的一个点，对刀时，应使刀位点与对刀点重合。（√） 5、绝对值方式是指控制位置的坐标值均以机床某一固定点为原点来计算计数长度。（√） 6、增量值方式是指控制位置的坐标是以上一个控制点为原点的坐标值。（√） 7、编制程序时一般以机床坐标系作为编程依据。（×） 8、数控加工的插补过程，实际上是用微小的直线段来逼近曲线的过程。（√） 9、数控加工路线的选择，尽量使加工路线缩短，以减少程序段，又可减少空走刀时间。（√） 10、G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。（√） 11、一个主程序中只能有一个子程序。（×） 12、数控铣床规定Z轴正方向为刀具接近工件方向。（×） 13、非模态G04代码只在本程序段有效。（√） 14、用G04指令可达到提高加工表面粗糙度精度的目的。（×） 15确定机床坐标系时，一般先确定X轴，然后确定Y轴，再根据右手定则法确定Z轴。（×） 16、数控铣加工中，进退刀位置应选在合适的位置，以保证加工质量。（√） 17、工作坐标系是编程时使用的坐标系，故又称为编程坐标系。（√） 18、数控机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下不允许用户改动。（√） 19、机床参考点是数控机床上固有的机械原点，该点到机床坐标原点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设定。（√） 20、对于既有铣面，又有镗孔的工件，一般先铣面后镗孔。（√） 三、简答题
数控机床的伺服系统发展应用 20世纪50年代出现数控机床以来，作为数控机床重要组成部分的伺服系统，随着新材料、电子电力、控制理论等相关技术的发展，经历了从步进伺服系统到直流伺服系统再到今天的交流伺服系统的过程。交流伺服技术的日益发展，交流伺服系统将逐步全面取代直流伺服系统。 数控（Numerical Control）是数控技术的简称。它是利用数字化的信息对机床及加工过程进行控制的一种方法。数控系统是数控机床的重要部分，它随着计算机技术的发展而发展。现在的数控系统都是由计算机完成以前硬件数控所做的工作，为特别强调，有时也称为计算机数字控制系统。计算机数字控制CNC（Computer Numerical Control）系统是以微处理器技术为特征,并随着电子技术、计算机技术、数控技术、通讯技术以及精密测量技术的发展而不断发展完善的一种先进加工制造系统。CNC系统框图见图1所示，它由数控程序、输入输出设备、操作面板、CNC装备、可编程控制器（PLC）、主轴伺服系统、进给伺服系统、检测装备和一些电气辅助装置等组成。 伺服系统是以驱动装置—电机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统，它包括伺服驱动器和伺服电机。数控机床伺服系统的作用在于接受来自数控装置的指令信号，驱动机床移动部件跟随指令脉冲运动，并保证动作的快速和准确，这就要求高质量的速度和位置伺服。数控机床的精度和速度等技术指标往往主要取决于伺服系统。 数控机床的伺服系统发展与分类 数控机床的伺服系统应满足以下基本要求: 精度高 数控机床不可能像传统机床那样用手动操作来调整和补偿各种误差，因此它要求很高的定位精度和重复定位精度。 图1 CNC系统框图 快速响应特性好 快速响应是伺服系统动态品质的标志之一。它要求伺服系统跟随指令信号不仅跟随误差小，而且响应要快，稳定性要好。在系统给定输入后，能在短暂的调节之后达到新的平衡或是受到外界干扰作用下能迅速恢复原来的平衡状态。 调速范围大 由于工件材料、刀具以及加工要求不同，要保证数控机床在任何情况下都能得到最佳的切削条件，伺服系统就必须有足够的调速范围，既能满足高速加工要求，又能满足低速进给要求。调速范围一般大于1:10000。而且在低速切削时，还要求有较大稳定的转矩输出。
数控机床试题及答案 数控机床试题及答案 数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系 统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或 其他符号指令规定本文是小编精心编辑的，数控机床试题及答 案希望能帮助到你！ 数控机床试题及答案一、填空题1、在程序行中具有多个功能指令时可以按“ G 、 F 、 S、 T 和 M ”顺序排列。2、车削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度和进给速度或进给量 .3、车削用刀具材料主要包括高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和人造金刚石等。4、在完成该程序段其他指令后，M00指令使程序停在本段状态，不执行下段。5、按下控制面板上的循环启动键可取消 M00 状态。6、一般数控机床的控制面板上装有“任选停止”按钮，按下此按钮，程序执行到M01指令时，程序即暂停。7、 M02指令表示加工程序全部结束。8、 M03指令使主轴正转，M04指令使主轴反转，M05指令使主轴停转。9、 M08指令使切削液开启， M09 指令使切削液停止供给。10、 G00 指令使刀具从当 第 1页共4页
前点快速移动到程序段中指定位置。11、R 方式编程时，圆弧的圆心角不大于 180°时， R 值为正，大于 180°时， R 为负。12、沿刀具的运动方向看，刀具在工件的. 左侧使用 G41指令。在工件的右侧则使用G42指令数控机床编程与操作考试题及答案数控机床编程与操作考试题及答案。 二、判断题1、 G00指令的动作速度是由机床厂家设定 的，用户无法修改。 ( ×)2、使用单刀螺纹切削指令G33编制程序会导致程序段冗长。 ( √)3、涂层硬质合金车刀 比普通硬质合金车刀有更好的耐用性。( √)4、适当地使用增量方式编程可以简化编程时的坐标值计算。( √)5、在机夹刀片的型号中可以体现出刀片的形状。( √)6、 M03 指令使主轴运动、进给运动、切削液供给等都停止，机床复 位。 ( ×)7、M02指令必须编在最后一个程序段中 ( √) 8、 G90和 G91指令属于非模态指令。 ( ×)9、使用硬质合 金涂层刀片时，必须注意涂层并不能改善刀片基体的强度，应 防止编程不当导致的碰撞，以免引起刀片损坏。( √)10、进给速度的大小直接影响到表面粗糙度值和车削效率，因此应 在保证表面粗糙度值的前提下，选择较低的进给速度。( ×) 三、选择题1、下列程序段中， (C) 是正确的。 A G02 X50 Z100 F0.1 B G03 R5C G01 X20 Z10 F1002、数控车床是两轴联动控制的数控机床，它的编程坐标平面是(C) 第 2页共4页
《数控机床与编程》课程试卷1 一、填空题（本题共30空，每小空1分，共30分） 1、数控机床主要由机床本体、数控系统、驱动装置和辅助装置等四个部分组成。 2、数控机床按加工路线分类分为、和。 3、确定机床坐标轴时，一般是先确定Z ，再确定和。 4、对功能较强的数控装置，加工程序可分为和。 5、数控铣床中取消刀具长度补偿采用指令，取消刀具半径补偿采用指令或。 6、编程常用指令中绝对尺寸用指令，增量尺寸用指令。 7、G17、G18、G19三个指令分别为机床、、平面上的加工。 8、数控车床坐标系设定指令为，数控铣床坐标系设定指令为。 9、数控加工中心自动换刀装置的换刀过程由和两部分组成。 10、极坐标系指令采用，极坐标系指令取消采用。 11、数控线切割3B程序B x B y B J G Z中x、y代表坐标值，J代表计数长度，G代表计数方向，Z代表加工指令。 二、选择题（本题共15小题，每小题1分，共15分） 1、数控机床有不同的运动形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系及坐标方向，编写程序时，采用( )的原则编写程序。 A.刀具固定不动，工件移动 B.铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工刀具移动，工件不动 C.分析机床运动关系后再根据实际情况 D.工件固定不动，刀具移动 2、圆弧插补段程序中，若采用圆弧半径Ｒ编程时，从起始点到终点存在两条圆弧线段，当( )时，用―Ｒ表示圆弧半径。 A.0～180° B. 180°～360° C. 180°～270° D. 270°～360° 3、圆弧插补指令G03 X Y R 中，X、Y后的值表示圆弧的（）。 A．起点坐标值B. 终点坐标值C. 圆心坐标相对于起点的值 4、开环控制系统用于（）数控机床上。 A. 经济型 B. 中、高档 C. 精密 5、用于机床开关指令的辅助功能的指令代码是（）。 A．F代码B. S 代码C. M代码 6、“NC”的含义是（）。 A．数字控制B. 计算机数字控制C.网络控制 7、刀尖半径左补偿方向的规定是（）。 A. 沿刀具运动方向看，工件位于刀具左侧 B. 沿工件运动方向看，工件位于刀具左侧 C. 沿工件运动方向看，刀具位于工件左侧 D. 沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧 8、通常数控系统除了直线插补外，还有（）。 A．圆弧插补 B 正弦插补 C 抛物线插补 9、数控机床的标准坐标系是以（）来确定的。
数控机床中伺服系统的现状分析 一、概述 伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。 作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。数控机床中的伺服系统种类繁多，本文通过分析其结构及简单归分，对其技术现状及发展趋势作简要探讨。 二、伺服系统的结构及分类 从基本结构来看，伺服系统主要由三部分组成：控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机（图1）。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电；电动机则按供电大小拖动机械运转。 图1 伺服系统的结构 图1 伺服系统的结构 图1中的主要成分变化多样，其中任何部分的变化都可构成不同种类的伺服系统。如根据驱动电动机的类型，可将其分为直流伺服和交流伺服；根据控制器实现方法的不同，可将其分为模拟伺服和数字伺服；根据控制器中闭环的多少，可将其分为开环控制系统、单环控制系统、双环控制系统和多环控制系统。考虑伺服系统在数控机床中的应用，本文首先按机床中传动机械的不同将其分为进给伺服与主轴伺服，然后再根据其它要素来探讨不同伺服系统的技术特性。 三、进给伺服系统的现状与展望
数控机床 一．填空题（每题4分，共36分） 1．数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和 的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配，从而使得驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。 2．按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。 3．功率步进电机一般用于普通机床的数控改造，以及对精度要求较低的场合等系统。 步进电机的步距角是指。对于三相步进电机，当以双相通电方式，齿数为40时。此时步距角α＝。 4．为了保证数控机床总是能在最有利的切削速度下进行加工，或实现桓速切削的功能，数控机床的主轴转速通常在其调速范围内。因此，现代数控机床常采用 作为主运动的动力源。 5．数控机床的最小设定单位是，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。 6．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其和。提高机床的静刚度。 7．数控技术是的技术；计算机数控（CNC）是指；数控机床具有、、、、等优点。 8．插补器就实现的方法而言，可用或；按其实现的功能来分类，它可分为、、等类型。9．刀具半径补偿是指。 左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为和。 二．简答题（每题6分，共18分） 1．何谓二轴半坐标数控机床？ 2．试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何？伺服系统常用的驱动元件是什么？ 3．简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。 三．计算题（10分）
若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(7，4)，设累加器为3位，试按DDA法进行插补计算，并绘出插补轨迹图。 四．论述题（每题9分，共36分） 1．试推导下图内的脉冲当量δ与步距角α的关系式，假设已知各齿轮齿数和丝杠的导程。由于脉冲当量是规定的，步进电机一经选定后，其步距角也是一定的，试回答如何满足脉冲当量与步距角中间的关系？ 2．试讨论利用光栅的摩尔条纹特点如何来检测机床移动部件的位移、移动方向和移动的速度？ 3．试分别论述开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统的实现方式和特点。4．谈谈你对现代数控机床发展趋势的看法和学习体会。 数控机床 一．填空题（每题4分，共36分） 1．轮廓尺寸，进给脉冲，伺服电机 2．
数控车床试题与答案 选择题(选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题1分。) 1．数控机床适于 C 生产。 A 大型零件 B 小型高精密零件 C 中小批量复杂形体零件 2．粗加工时，为了提高生产效率，选用切削用量时，应首先选择较大的_ B_ 。 A 进给量 B 切削深度 C 切削速度 D 切削厚度 3．在刀具几何角度中, 影响切削力最大的角度是__B__。 A 主偏角 B 前角 C 后角 D 刃倾角 4．采用刀具半径补偿编程时，可按B编程。 A 位移控制 B 工件轮廓 C 刀具中心轨迹 5．用硬质合金刀具加工某零件发现有积屑时，请采取 A 措施以避免或减轻其影响。 A V↑ B V↓ C F↓ D F↑ 6. “CIMS”中文含义是 B 。 A 柔性制造系统 B 计算机集成制造系统 C 计算机辅助制造系统 7．在下列指令中，具有非模态功能的指令是 C。 A G40 B G53 C G04 D G00 8.数控系统中G54与下列哪一个G代码的用途相同 C 。 A G03 B G50 C G56 D G01 9.全闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统的主要区别在于B。 A 位置控制器 B 反馈单元的安装位置 C 伺服控制单元 D 数控系统性能优劣 10.限位开关在机床中起的作用是 D 。 A 短路开关 B 过载保护 C 欠压保护 D 行程控制 11．数控系统中CNC的中文含义是A。 A 计算机数字控制 B 工程自动化 C 硬件数控 D 计算机控制 12．数控系统的核心是B。 A 伺服装置 B 数控装置 C 反馈装置 D 检测装置 13．数控机床位置检测装置中A不属于旋转型检测装置。 A 光栅尺 B 旋转变压器 C 脉冲编码器 14．计算机辅助制造的英文缩写是 B 。 A CAD B CAM C CAPP D CAE 15．在工件自动循环加工中，若要跳过某一程序段，在所需跳过的程序段前加 D 且必
- 数控机床 一．填空题（每题4分，共36分） 1．数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和 的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配，从而使得驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。 2．按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。 ￥ 3．功率步进电机一般用于普通机床的数控改造，以及对精度要求较低的场合等系统。步进电机的步距角是指。对于三相步进电机，当以双相通电方式，齿数为40时。此时步距角α＝。 4．为了保证数控机床总是能在最有利的切削速度下进行加工，或实现桓速切削的功能，数控机床的主轴转速通常在其调速范围内。因此，现代数控机床常采用 作为主运动的动力源。 5．· 6．数控机床的最小设定单位是，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。 7．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其和。提高机床的静 刚度。
8．数控技术是的技术；计算机数控（CNC）是指；数控机床具有、、、、等优点。 9．插补器就实现的方法而言，可用或；按其实现的功能来分类，它可分为、、等类型。 10．刀具半径补偿是指。 左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为和。 二．简答题（每题6分，共18分） 1．何谓二轴半坐标数控机床 } 2．试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何伺服系统常用的驱动元件是什么 3．简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。 . 三．计算题（10分） 若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(7，4)，设累加器为3位，试按DDA法进行插补计算，并绘出插补轨迹图。 四．论述题（每题9分，共36分） @
1、采用经济型数系统的机床不具有的特点是( )D A、采用步进电动机伺服系统 B、CPU可采用单片机 C只配必要的数控功能D、必须采用闭环控制系统 2、根据控制运动方式不同，机床数控系统可分为( ) B A、开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统 B点位控制系统和连续控制系统 C多功能数控系统和经济型数控系统 D NC系统和CNC系统 3、数控机床的优点是( ) D A、加工精度高、生产效率高、工人劳动强度低、可加工复杂面、减少工装费用 B加工精度高、生产效率高、工人劳动强度低、可加工复杂面、工时费用低 C加工精度高、专用于大批量生产、工人劳动强度低、可加工复杂面、减少工装费用 D加工精度高、生产效率高、对操作人员的技术水平要求高、可加工复杂型面、减少工装费用 4、CNC系统一般可用几种方式得到工件加工程序，其中MDI是()C A、利用磁盘机读入程序 B、从串行通信接口接收程序 C利用键盘以手动方式输入程序D、从网络通过Modem接收程序
A. 远程诊断能力 B. 自诊断能力 C. 脱机诊断能力 D. 通信诊断能力 6、有四种CNC系统或者数控机床，根据MTBF指标，它们中可靠性最好的是()D A.MTBF=1000h B.MTBF=2500h C.MTBF=5000h D.MTBF=70000h 7、数控机床进给系统采用齿轮传动副时，应该有消隙措施，其消除的是( ) C A.齿轮轴向间隙 B.齿顶间隙 C.齿侧间隙 D.齿根间隙 8、数控机床进给系统的机械传动结构中，结构最筒单的导轨( ) C A. 静压导轨 B. 滚动导轨 C. 塑料导轨 D. 气动导轨 9、直线感应同步器类型有( ) D A. 标准型、窄型、带型和长型 B. 非标准型、窄型、带型和三重型 C.非标准型、窄型、带型和宽型 D.标准型、窄型、带型和三重型 10、旋转变压器的结构特点是( ) D A. 很复杂B 。复杂 C。较复杂D。筒单
机床数控技术试卷及答案（4份） 试卷一： ...... 二、填空题：（20分，每小题2分） 1、FANUC系统中指令G40、G41、G42含义分别是取消刀补、建立左刀补、建立右刀补。 2、G17、G18、G19三个指令分别为机床指定XY平面、XZ平面、YZ平面上的加工。 3、由于高速钢的红硬性性能较差，因此不能用于高速切削。 ...... 试卷二： ...... 二、填空题：（20分，每小题2分） 1、在G91 G00Ｘ100 Y50这条指令中，X100 Y50的含义是：相对刀具当前点，往X方向移动100，y方向移动50。 2、线切割3B格式程序，共有12条指令，其中直线有 4 条，圆弧有8 条，NR3表示：第三象限的逆圆。 3、在数控机床的操作中，方式选择主要有：手动、自动、快速、回零、手轮等。 ...... 试卷三： ...... 二、填空题：（20分，每小题2分） 1、步进电动机的相数和齿数越多，在一定的脉冲频率下，转速_越慢_。 2、考虑到电缆线的固定，为保证传感器的稳定工作，一般将直线光栅的___动尺___ 安装在机床或设备的动板（工作台）上。 3、滚珠丝杠螺母副按其中的滚珠循环方式可分为__内循环_和__外循环_两种。 4、在数控机床上设置限位开关起的作用是限位。 ...... 试卷四： ...... 二、填空题：（20分，每小题2分） 1、X坐标轴一般是水平的，与工件安装面平行，且垂直Z坐标轴。 2、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退回到机床原点。 3、在指定固定循环之前，必须用辅助功能M03 使主轴正转。
4、建立或取消刀具半径补偿的偏置是在运动指令的执行过程中完成的。
现代数控技术及数控机床试卷2标准答案 学生姓名：，班级：，学号：，成绩： 一．填空题（每题2分） 1．数控机床是由控制介质、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、反馈装置、适应控制装置和机床等部分组成。 2．数控机床加工过程的加工路线是指刀具中心的运动轨迹和方向。 3．三相步进电机的转子上有40个齿，若采用三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为 1.50。 4．数控机床的最小设定单位是数控机床能实现的最小位移量，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为0.0001～0.01mm，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。 5．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其排屑条件和受力状态。提高机床的静刚度。 6．数控机床的工作台和刀架等部件的移动，是由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，可减少进给系统所需要的驱动扭矩，提高定位精度、运动平稳性。7．对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做步距角，电机的总回转角和输入脉冲数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。8．位置检测装置是数控机床的重要组成部分，在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号进行比较，如有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差方向运动，直至偏差等于零为止。 9．刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统根据工件轮廓程序和刀具中心偏移量，自动计算出刀具中心轨迹。 10．伺服系统的输入是插补器发出的指令脉冲，输出是直线或转角位移。 11．数控机床工作台和刀架等部件的移动，由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，减少了进给系统所需要的驱动扭矩，提高了定位精度和运动平稳性。 12．光栅依不同制造方法有透射光栅和反射光栅两种。数控机床中常用透射光栅做位置传感器。 二．选择题（每题2分） 1．闭环伺服系统使用的执行元件是（1，2） （1）支流伺服电机（2）交流伺服电机（3）步进电机（4）电液脉冲马达2．步进电机的角位移与（4）成正比。 （1）步距角（2）通电频率（3）脉冲当量（4）脉冲数量 3．数控机床CNC系统是（3） （1）轮廓控制系统（2）动作顺序控制系统（3）位置控制系统（4）速度控制系统 4．采用DDA法加工第一象限的斜线，若偏差函数值大于零，规定刀具向（1）方向移动。 （1）+X （2）-X （3）+Y （4）-Y 5．数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采用（4）的原则。
现代数控技术及数控机床 一．填空题（每题2分） 1．数控机床是由控制介质、数控装置、伺服驱动装置、辅助控制装置、反馈装置、适应控制装置和机床等部分组成。 2．数控机床加工过程的加工路线是指刀具中心的运动轨迹和方向。 3．三相步进电机的转子上有40个齿，若采用三相六拍通电方式，则步进电机的步距角为 1.50。 4．数控机床的最小设定单位是数控机床能实现的最小位移量，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为0.0001～0.01mm，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。 5．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其排屑条件和受力状态。 提高机床的静刚度。 6．数控机床的工作台和刀架等部件的移动，是由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，可减少进给系统所需要的驱动扭矩，提高定位精度、运动平稳性。 7．对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做步距角，电机的总回转角和输入脉冲数成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的频率。 8．位置检测装置是数控机床的重要组成部分，在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号进行比较，如有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差方向运动，直至偏差等于零为止。
9．刀具半径补偿功能的作用就是要求数控系统根据工件轮廓程序和刀具中心偏移量，自动计算出刀具中心轨迹。 10．伺服系统的输入是插补器发出的指令脉冲，输出是直线或转角位移。11．数控机床工作台和刀架等部件的移动，由交流或直流伺服电机驱动，经过滚珠丝杠传动，减少了进给系统所需要的驱动扭矩，提高了定位精度和运动平稳性。 12．光栅依不同制造方法有透射光栅和反射光栅两种。数控机床中常用透射光栅做位置传感器。 二．选择题（每题2分） 1．闭环伺服系统使用的执行元件是（1，2） （1）支流伺服电机（2）交流伺服电机（3）步进电机（4）电液脉冲马达 2．步进电机的角位移与（4）成正比。 （1）步距角（2）通电频率（3）脉冲当量（4）脉冲数量 3．数控机床CNC系统是（3） （1）轮廓控制系统（2）动作顺序控制系统（3）位置控制系统（4）速度控制 系统 4．采用DDA法加工第一象限的斜线，若偏差函数值大于零，规定刀具向（1）方向移动。 （1）+X （2）-X （3）+Y （4）-Y 5．数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，采用（4）的原则。
数控技术试题 1.欲用逐点比较法插补直线OA ，其起点坐标为O （0，0），终点坐标为A （e x ，e y ），其值为e x ＝5，e y ＝6，试写出其直 线插补运算过程，并绘出其插补轨迹。 解：由于待插补直线的起点坐标为O （0，0），终点坐标为A （5，6），采用总步数终点判别方法，总步数N =5+6=11。 从坐标原点开始插补，故此时偏差 0=F ，加工过程的运算节拍如下表所示： 序号 工作节拍 第1拍：偏差判别 第2拍：坐标进给 第3拍：新偏差计算 第4拍：终点判别 1 0 0=F +X 6 6001-=-=-=e y F F 10111=-=N 2 01 1 填空题 1、数控机床程序编制的方法分为手工编程、自动编程两种。 2、数控系统只能接受数字信息，国际上广泛采用两种标准代码为G 、 M 。 3、在铣削零件的内外轮廓表面时，为防止在刀具切入、切出时产生刀痕，应沿轮廓___切向____方向切入、切出，而不应__法向_____方向切入、切出。 4、F指令用于指定进给速度，S指令用于指定主轴转速，T指令用于指定刀具；其中F100表示进给速度100mm/min ，S800表示主轴转速800r/min 。 5、编程常用指令中绝对尺寸用G90指令，增量尺寸用G91指令。 6、数控系统中指令G40、G41、G42含义分别是取消刀具补偿、左刀补、右刀补。 7、数控系统中指令顺圆插补指令是G02 ，逆圆插补指令是G03 。 8、数控机床程序编制的方法有手工编程、自动编程。 9、数控系统中M01、M02、M03指令的的功能分别是、主轴停止、主轴正转。 10、数控系统中G02、G03、G04指令的的功能分别是顺圆插补、逆圆插 补、。 11、程序段 G97 M03 S800的含义是主轴正转转速800r/min。 12、数控机床的三个原点是指机床、工件、参考。 13、在数控车床上,如刀具当前位置在点A（10，-20），执行程序段G98 G01 U20.0 W50.0 F100后刀具将位于点B，则B点的绝对坐标为（ 30， 30）；该程序段中F100表示的意义是：进给速度100mm/min 。 14、M98、M99的含义分别是调用子程序、子程序结束。 15、数控系统S1500、T0200指令含义分别是主轴转速1500r/min、0号刀具02号补偿。 16. 数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、直线控制和三维轮廓控制 几种。 17. 在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具长度和半径补偿功能。 18. 数控机床实现插补运算较为成熟并为大多机床所具有的是直线插补和圆弧 数控机床技术测试试卷A卷<附答案） 一、填空题<每空1分，共30分） 1、数控机床按伺服系统的控制方式可分为、、。 2、较常见的CNC软件结构形式有软件结构和软件结构。 3、数控技术中常用的插补算法可归纳为插补法和插补法，前者用于数控系统，后者用于数控系统。 4、数控机床上导轨型式主要有滑动导轨、导轨和导轨。 5、数控铣削加工需要增加一个回转坐标或准确分度时，可以使用配备或使用。 6、电火花加工一次放电后，在工件和电极表面各形成一个小凹坑，其过程可分为电离、、热膨胀、和消电离等几个连续阶段。 7、影响材料放电腐蚀的主要因素是、、。 8、影响电火花加工精度的主要因素是、、。 9、电火花成形加工极性的选择主要靠经验和实验确定，当采用短脉冲时，一般应选用极性加工。 10、数控车床X轴方向上的脉冲当量为Z方向上的脉冲当量的。 11、数控机床的日常维护与保养主要包括、、等三个方面内容。 12、3B格式的数控系统没有功能，确定切割路线时，必须先根据工件轮廓划出电极丝中心线轨迹，再按编程。 13、旋转变压器和感应同步器根据励磁绕组供电方式的不同，可分为工作方式和工作方式。 二、判断题<每题1分，共10分，正确打√错误打×） 1、更换电池一定要在数控系统通电的情况下进行。否则存储器中的数据就会丢失，造成数控系统的瘫痪。<） 2、数控机床几何精度的检测验收必须在机床精调后一次完成，不允许调整一项检测一项。<） 3、数控铣削螺纹加工，要求数控系统必须具有螺旋线插补功能。<） 4、电火花成形加工在粗加工时一般选择煤油加机油作为工作液。<） 5、当脉冲放电能量相同时，热导率愈小的金属，电蚀量会降低。<） 6、开环数控机床，进给速度受到很大限制，其主要原因是步进电机的转速慢。<） 7、当数控机床具有刀具半径补偿功能时，其程序编制与刀具半径补偿值无关。<） 数控机床试题库 工业071 一、填空 1、数控机床坐标系三坐标轴X、Y、Z及其正方向用（）判定，X、Y、Z各轴的回转运动及其正方向+A、+B、+C分别用（）判断。 2、与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为（）轴，远离工件的刀具运动方向为（）。 3、X坐标轴一般是（），与工件安装面（），且垂直Z坐标轴。 4、在数控铣床上加工整圆时，为避免工件表面产生刀痕，刀具从起始点沿圆弧表面的进入，进行圆弧铣削加工；整圆加工完毕退刀时，顺着圆弧表面的（）退出。 5、走刀路线是指加工过程中，（）相对于工件的运动轨迹和方向。 6、机床接通电源后的回零操作是使刀具或工作台退离到（）。 7、数控机床按控制系统功能特点分类分为：（）、（）和（）。 8、对刀点既是程序的（），也是程序的（）。为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量选在零件的（）基准或工艺基准上。 9、刀位点是刀具上的一点，车刀刀尖带圆弧时刀位点是（），球头铣刀刀位点为（）。 10、数控车床的混合编程是指（）。 11、编程时可将重复出现的程序编成（），使用时可以由（）多次重复调用。 12、在返回动作中，用G98指定刀具返回（）；用G99指定刀具返回（）。 二、选择填空 1、在数控铣床上的XY平面内加工曲线外形工件，应选择指令。 A.G17； B.G18； C.G19； D.G20 2、闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于。 A.位置控制器； B.检测单元； C.伺服单元； D.控制对象 3、G00的指令移动速度值是。 A.机床参数指定； B.数控程序指定； C.操作面板指定； D.手动操纵指定 4、圆弧插补段程序中，若采用圆弧半径Ｒ编程时，从起始点到终点存在两条圆弧线段，当时，用-Ｒ表示圆弧半径。 Ａ.圆弧小于或等于180°；Ｂ.圆弧大于或等于180°； 第6章 数控机床伺服系统 进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说CNC 装置是数控系统的“大脑”，是发布“命 令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地 执行由CNC 装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。 第一节 概述 . 进给伺服系统的定义及组成 . 定义：进给伺服系统(Feed Servo System)——以移动部件的位置和速度作为控制量的自动 控制系统。 一、进给伺服系统的定义及组成 组成： 进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元 件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。 ３、进给伺服驱动系统由进给伺服系统中的 驱动电机及其控制和驱动装置组成。 ４、驱动电机是进给系统的动力部件，它提供执行部分运动所需的动力，在数控机床上常用 的电机有： 步进电机 直流伺服电机 交流伺服电机 直线电机。 ５ 、速度单元是上述驱动电机及其控制和驱动装置，通常驱动电机与速度控制单元是相 互配套供应的，其性能参数都是进行了相互匹配，这样才能获得高性能的系统指标。 ６、速度控制单元主要作用：接受来自位置控制单元的速度指令信号，对其进行适当的调节 运算(目的是稳速)，将其变换成电机转速的控制量(频率，电压等)，再经功率放大部件将其 变换成电机的驱动电量，使驱动电机按要求运行。简言之：调节、变换、功放。 ７、进给驱动系统的特点（与主运动（主轴）系统比较）： ? 功率相对较小； ? 控制精度要求高； ? 控制性能要求高，尤其是动态性能。 二、NC 机床对数控进给伺服系统的要求 1.调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内) 调速范围： 一般要求： 稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。 调速范围： 一般要求： 2.稳定性：指输出速度的波动要少，尤其是在低速时的平稳性显得特别重要。 输出位置精度要高 静态：定位精度和重复定位精度要高，即定位误差和重复定位误差要小。(尺寸精度) 动态：跟随精度，这是动态性能指标，用跟随误差表示。 (轮廓精度) 灵敏度要高，有足够高的分辩率。 3.负载特性要硬 在系统负载范围内，当负载变化时，输出速度应基本不变。即△F 尽可能小；当负载突变 时，要求速度的恢复时间短且无振荡。即△t 尽可能短； 应有足够的过载能力，以满足低速大转矩的要求。（高速恒功率，低速恒转矩） 这是要求伺服系统有良好的静态与动态刚度。 4. 响应速度快且无超调 这是对伺服系统动态性能的要求，即在无超调的前提下，执行部件的运动速度的建立时间 tp 应尽可能短。 通常要求从 0→Fmax （Fmax →0），其时间应小于200ms ，且不能有超调， min max F F R N =m in 1m in 1.010000min mm F mm R N <≤>且 数控机床试卷及答案集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN# 数控机床 一．填空题（每题4分，共36分） 1．数控加工中的最基本问题就是根据所输入的零件加工程序中有关几何形状和 的原始数据及其指令，通过相应的插补运算。按一定的关系向各个坐标轴的驱动控制器分配，从而使得驱动工作台相对主轴的运动轨迹, 以一定的精度要求逼近于所加工的零件的外形轮廓尺寸。 2．按加工批量和零件的复杂程度，试在下图区域内标出通用机床、专用机床和数控机床的适用位置。 3 4 削的功能，数控机床的主轴转速通常在其调速范围内。因此，现代数控机床常采用 作为主运动的动力源。 5．数控机床的最小设定单位是，标制着数控机床精度的分辨率，其值一般为，在编程时，所有的编程单位都应转换成与最小设定单位相应的数据。 6．通常把数控车床的床身导轨倾斜布置，可改善其和。提高机床的静刚度。 7．数控技术是的技术；计算机数控（CNC）是指；数控机床具有、、、、等优点。 8．插补器就实现的方法而言，可用或；按其实现的功能来分类，它可分为、、等类型。 9．刀具半径补偿是指。 左偏刀具半径补偿指令和右偏刀具半径补偿指令分别为和。 二．简答题（每题6分，共18分） 1．何谓二轴半坐标数控机床 2．试论述数控机床的进给伺服系统是由哪几部分组成，它们分别的作用如何伺服系统常用的驱动元件是什么 3．简述数控车床采用钢板焊接床身的原因。 三．计算题（10分） 若加工第一象限直线OE，起点为O(0，0)，终点为E(7，4)，设累加器为3位，试按DDA法进行插补计算，并绘出插补轨迹图。 四．论述题（每题9分，共36分） 1．试推导下图内的脉冲当量δ与步距角α的关系式，假设已知各齿轮齿数和丝杠的导 武夷学院继续教育学院期末考试试卷 （ 级 专业２0 ~20 学年度 第 学期） 课程名称 数控加工技术 卷 考试形式 闭（开)卷 考核类型 考试(查) 本试卷共 大题,卷面满分10０分，答题时间１2０分钟。 一、填空题(每空1分,共10分) 1． 程序是由 , ， ３部分组成。 2． 刀位点是是指刀具的 。 ３． 刀具补偿功能主要有 和 。 4. 对刀点既是程序的 ，也是程序的 。 5.坐标系旋转指令中, 表示开始坐标旋转， 用于撤销旋转功能。 二、单项选择题（选择正确答案的字母填入括号，每小题2分,共2０分) 1． 常用普通数控车床的坐标轴为( )。 A ．X 轴和Ｙ轴 B.X 轴和Ｚ轴 C.Z 轴和Y 轴 D.X 轴、Ｚ轴和C 轴 2. 辅助功能M04代码表示( )。 Ａ.程序停止 B.切削液开 C.主轴停止 D.主轴逆时针转动 3. 刀具远离工件的运动方向为坐标的（ )方向。 A.左 Ｂ.右 C.正 D.负 ４. 在编程中,为使程序简捷，减少出错几率，提高编程工作的效率，总是希望以( ）的程序段数实现对零件的加工。 A.最少 B.较少 C.较多 D.最多 5． 在数控机床上加工封闭外轮廓时,一般沿( )进刀。 Ａ．法向 Ｂ．切向 C ．任意方向 Ｄ.以上都不对 ６． 加工中心换刀时，主轴所用到的相应指令是（ ）。 Ａ.Ｍ02 B.M ０５ C ．M30 D.M0６ 7. 以最大进给速度移动到指定位置点的定位功能（ ）。 A.G0０ B.Ｇ０1 C.G08 Ｄ．G ０9 8. 下列哪种机床不属于数控机床（ )。 Ａ.电火花 B.线切割 C.加工中心 D．组合机床 9. 选择刀具起刀点时应考虑( )。 A．防止与工件或夹具干涉碰撞Ｂ.方便工件安装与测量 C.每把刀具刀尖在起始点重合 D.必须选择工件外侧 1０.程序编制中首件试切的作用是（ )。 A.检验零件图样的正确性 B.检验工艺方案的正确性C．仅检验数控穿孔带的正确性 D.检验程序单或控制介质的正确性，并检查是否满足加工精度要求。 三、判断题（正确的在括号里填上“√”，错误的在括号里填上“×”,每小题1分,共10分） 1.进给路线的确定一是要考虑加工精度,二是要实现最短的进给路线。( ) 2. 数控编程时,应首先设定机床坐标系和参考点。（ ) 3．数控机床的坐标系规定与普通机床相同，均是由左手直角笛卡儿坐标系确定。（）4．G00和G01的运行轨迹都一样,只是速度不一样。（） ５. 圆弧加工程序中若圆心坐标I、J、K,半径R同时出现时，程序执行按半径R，圆心坐标不起作用。（） 6. 在数控铣床上精铣外轮廓时，应使铣刀沿工件轮廓线的法线方向进刀。（） ７. 所有数控机床加工程序的结构均由引导程序、主程序及子程序组成。（ ) ８．坐标系设定指令程序段只设定程序原点的位置，它并不产生运动，即刀具仍在原位置。（ ) 9. 由于数控铣削加工零件时,加工过程是自动的,所以选择毛坯余量时,要考虑充足的余量和尽可能均匀。( ) 10．铣削零件轮廓时进给路线对加工精度和表面质量无直接影响。（） 四、简答题(每小题5分，共２0分） １. 数控加工顺序安排一般应遵循的原则是什么？ 2.加工孔循环指令格式为Ｇ17 G９0／G91 G9８/Ｇ９9 G××Ｘ～Ｙ~ Z～Ｒ～Q～P~ Ｆ~ Ｋ~；试简述指令格式中各字符的含义分别是什么? 五、画图题（每小题10分，共１0分） 在下图画出刀具轨迹（不考虑实际加工情况)，其中：虚线“- - －”表示快进，实线“—”表示切削进给。只画在X－Y平面的走刀路线。数控与编程试题库——附详细答案
数控机床考试试题(附答案)
数控机床试题库.doc
数控机床伺服系统
数控机床试卷及答案
数控加工专业技术试卷及答案
相关主题
文本预览