四、问答题1.1.什么是数控机床的数控加工程序?(零件加工的工作指令)1-2.轮廓加工机床之所以能加工出形状各异的零件轮廓,最主要的是因为有什么功能?(插补功能)1-3.为什么数控系统[1]的联动轴数越多,则控制越复杂?(联动轴数要求的插补计算越多、指令输出也越多、位置控制要求的动作越复杂等。)1-4.数控机床与普通机床相比较,在哪些方面是基本相同的,最根本的不同是什么?(表面形成方法相同;实现自动化控制的原理和方法不同。普通机床是人工过程,数控机床是自动化过程)1-5.数控机床由哪几个部分组成?(编程及程序载体、输入装置、CNC装置及强电控制装置、伺服驱动系统及位置检测装置、机床的机械部件。)1-6.CNC装置对输入的加工程序进行运算处理的核心部分有哪三步?(逼近处理、插补运算、指令输出。)1-7.什么样控制特点的系统称为点位控制系统?仅能实现刀具相对于工件从一点到另一点的精确定位运动; 对轨迹不作控制要求; 运动过程中不进行任何加工。1-8.直线控制数控机床是否可以加工直线轮廓?(不可以,可以控制平行于坐标轴的直线)1-9.开环、闭环和半闭环系统,它们在结构形式、精度、成本和影响系统稳定因素方面,各有何特点?结构形式精度成本开环系统简单低低半闭环系统较复杂较高较高闭环系统复杂高高1-10.数控机床的输入装置有哪些?对应的数控程序介质[2]有哪些?控制介质输入设备输入设备穿孔纸带纸带阅读机纸带穿孔机磁带磁带机或录音机磁盘磁盘驱动器FLASH无1.11.为什么数控机床加工的生产准备周期比普通机床加工生产准备周期短?(普通机床使用专用刀具、量具、而数控机床加工无须专用工艺装备,只须编程。)1-12.数控机床最适用于哪些类型零件的加工? (复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量。)2-1.空间曲面加工是否一定要有三坐标联动? (不是,亦可用3轴控制2轴联动进行加工)2.2.数控机床坐标系各进给轴运动的正方向总是假定为怎样的方向? (假设工件不动,刀具远离工件的方向为正。)2-3.什么是相对坐标编程?什么是绝对坐标编程?(相对坐标编程:编程的坐标值按增量值的方式给定的编程方法绝对坐标编程:编程的坐标值按绝对坐标的方式给定的编程方法)2-4.从大类上分类,数控加工程序编制方法有哪两种? (手工编程、自动编程)2-5.被加工零件如图所示,本工序为精加工,铣刀直径为16mm,进给速度100mm/min,主轴转速为400r/min,不考虑Z轴运动,编程单位为mm,试编制该零件的加工程序。要求:(1)从A点开始进入切削,刀具绕零件顺时针方向加工,加工完成后刀具回到起刀点;(2)采用绝对坐标编程,指出零件上各段所对应的程序段号;(3)程序中有相应的M指令、S指令和刀补指令。G92X-15Y-15;N01G90G17G00G41X0Y0M03S400D01M08;N02G01X60Y130F100;N03X120;N04G02X150Y100I0J-30;N05G01Y50;N06G03X100Y0I50J0;N07G01X0;N08G00G40X-15Y-15M05M09;N09M02;3-1.CNC装置硬件由哪几个模块组成?各模块的作用分别是什么?(计算机主板和系统总线、显示、输入输出、存储、设备辅助控制接口、位置控制、功能接口。)3-2.设备辅助控制接口模块的信号处理有哪两大目的?(隔离、转换。)3.3.根据CNC装置硬件所含有的CPU多少来分,可分为哪两大类系统? (单机系统、多机系统)3-4.CNC装置中数据转换流程,按顺序有哪几个过程?(译码、刀补、速度预处理、插补、位控。)3-5.在中断型软件结构中,位置控制、键盘输入、插补运算、通信这4个中断服务程序,哪一个安排为最高级别优先级?优先级安排的原则是什么?(位置控制级别最高。优先级安排的原则:1.控制指令高于管理指令2.译码、刀补、速度预处理、插补、位控的优先级由低到高)3-6.CNC装置软件从功能特征来看分为哪两大类?CNC装置的软件特点是什么?(从功能特征来看分为:控制系统和管理系统CNC装置的软件特点是:<b.>a.多任务与并行处理技术——资源分时共享、并发处理和流水处理;b.实时性与优先抢占调度机制。)3-7.刀具半径补偿的意义何在?(1.可以简化程序,如粗、精加工用同一个程序只是修改D01中的偏置值2.减少编程人员的坐标计算3.使用不同的刀具时不用再编程)3-8.刀具半径补偿执行过程有哪三步? (建立过程、执行过程、取消过程)3-9.C刀补中,转接过渡形式有几种? (插入型、缩短型、伸长型)3-1..为什么在刀补建立和撤消过程中不能进行零件的加工? (会发生过切现象)3-12.过切削现象发生在什么过渡形式的情况下?当圆弧加工的命令为什么样的组合时,会产生过切削现象?(过切削现象发生在缩短型过度形式下。当圆弧加工的命令偶偶配合或奇奇配合的组合时出现过切现象)3-14.逐点比较法加工圆弧,如果误差函数大于零,则当前点在圆上、圆内还是圆外? (在圆外)3-15.B刀补和C刀补在连接线段、处理方法过渡形式上有何区别?(B刀补:是圆弧过渡,读一条指令执行一条。拐角的插补需人工考虑。C刀补:是直线过渡,预读两条指令进行处理。拐角的插补系统自动进行。)3-16.CNC装置软件结构模式有哪几种?(前后台型、中断型、基于RTOS。)3-17.插补方法有哪两大类?(脉冲增量插补、数字增量插补。)4-1.进给伺服系统的作用是什么?进给伺服系统的技术要求有哪些?进给伺服系统的作用:进给伺服系统是数控系统主要的子系统。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。进给伺服系统的技术要求:调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内);位移精度高;稳定性好;动态响应快;还要求反向死区小,能频繁启、停和正反运动。4-2.进给伺服系统由哪几部分组成?各部分功能是什么?(P.171)进给伺服系统主要由以下几个部分组成:伺服驱动电路、伺服驱动装置[3](电机)、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件。进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号,由伺服驱动电路作一定的转换和放大后,经伺服驱动装置和机械传动机构,驱动机床的执行部件进行工作进给和快速进给。4-3.交(直)流伺服电机是否可以作为开环进给伺服系统的伺服驱动装置?为什么?交(直)流伺服电机不可以作为开环进给伺服系统的伺服驱动装置。因为将执行部件的实际位移量转换成电脉冲或模拟电压量后,需要将电脉冲或模拟电压量反馈到交(直)流伺服电机。开环进给伺服系统无需位置检测信息的反馈。4.4.步进电机驱动器中,环行分配器的作用是什么?控制施加到电机绕组的脉冲电源的相序。4-5.提高开环进给伺服系统精度的措施有哪些?适当提高系统组成环节的精度、传动间隙补偿、螺距误差补偿。4-6.感应同步器在以鉴相或鉴幅方式工作时,滑尺两绕组的激磁电压的特点如何?在鉴相型系统中,激磁电压是频率、幅值相同,相位差为π/2的交变电压。在鉴幅型系统中,激磁电压是频率、相位相同,幅值不同的交变电压。4-7.什么是进给伺服系统的调速范围?调速范围是指最高进给速度与最低进给速度之比。4-8.脉冲编码器的输出有几相?试画出它们的波形,并说明它们各有何作用?脉冲编码器的输出有A、A、B、B、Z、Z,其中A、B、Z是取反信号。A、B两相的作用:根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移;根据脉冲的频率可得被测轴的转速;根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向[4];后续电路可利用A、B两相的90°相位差进行细分处理(四倍频电路实现)。Z相的作用:被测轴的周向定位基准信号;被测轴的旋转圈数计数信号。A、B、Z的作用:后续电路可利用A、A两相实现差分输入,以消除远距离传输的共模干扰。4-9.解决交流伺服电机变频调速的技术关键问题是什么?要获得调频调压的交流电源4-10.什么是数控机床的定位精度和伺服刚度?提高定位精度的措施有哪些?定位精度:空载条件下,静态下指令位置与实际位置的精确程度。伺服刚度:负载力与稳态位置误差之比。提高定位精度的措施:提高传动机构的刚度k、减小传动间的摩擦力Fc、增大放大器[5]增益、选力矩系数[6]大的伺服电机。4-1..增大闭环进给伺服系统的增益有什么益处?系统增益是否越大越好?增大闭环进给伺服系统的增益提高了系统的灵敏度,减小了跟随误差,提高了伺服系统的跟随精度。系统增益不是越大越好。在保证进给系统不失稳的情况下,系统增益越大越好。4-12.数控回转[7]工作台进给系统采用闭环控制[8]时,位置检测元件安装在什么位置?位置检测元件安装在数控回转工作台的转轴上。4-16.设一步进电机驱动工作台的开环系统,已知步进电机经一对的齿轮减速后驱动丝杆使工作台作直线进给(如图所示)。已知丝杆的导程t(mm),所选用的步进电机的最高工作频率fmax(Hz),步进电机步距角为。求:(1)当已知驱动的工作台最大速度Vmax时,满足系统要求的脉冲当量;(2)齿轮传动[9]的传动比。