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1、联大学堂数控技术及应用(河南理工大学)题库及答案1、如图所示为要在数控车床上加工的零件轮廓，零件毛坏为直径65min、长度122mm的棒料(三爪卡盘夹持部分20Innl)O所有外形一次切削成形。试按照教材中所学的代码格式(JB3208-83)编写其加工程序。已知与要求：(1)坐标原点设在如图所示。点，试在给定坐标系下采用绝对尺寸编写加工程序。编程加工时不考虑刀具副后面与被切形状的干涉问题，同时要求开始加工时先车端面2miQ在车完型面后退刀时按先X轴后Z轴顺序退至原来位置；(2)图示刀尖位置为程序的起点和终点；(3)进给速度50mmmin,主轴转速600rmin;正确答案：G921X801Z70
2、G901GOOX68|Z-IOG021X40X802、在数控车床上精加工图示零件的外轮廓(不含端面)。请采用教材中给定的代码格式(JB3208-83)编制加工程序。要求:(1)数控车床的分辩率为O.01mm；(2)在给定工件坐标系内采用绝对尺寸编程；(3)图示刀尖位置为程序的起点和终点。切入点为锥面的延长线上，其Z坐标值为152o(4)进给速度50mmmin,主轴转速700rmino正确答案：G921XlOOIZ1951G901Z1521GOlX25Z125F501S7003、在图示零件上钻孔。请采用教材中给定的代码格式(JB320883)编制加工程序。要求：(1)在给定工件坐标系内用增量尺寸
3、编程，图示钻尖位置为坐标原点；(2)坐标原点为程序的起点和终点，钻孔顺序为IfnflII；(3)进给速度50mmmin,主轴转速600rmin;(4)钻通孔时，要求钻头钻出工件表面4mm。正确答案：GOOX501Y90Z-IllZ-281S6001M031M08G01M054、AB是第一象限要加工的圆弧，圆弧的圆心在坐标原点(0,0),圆弧起点为A(0,3),终点为B(3,0),若脉冲当量为1,用逐点比较法对该段圆弧进行顺圆插补。试完成下列问题:(1)求出需要的插补循环数总数；(2)按下面给定表格形式表述完成插补计算过程，同时把刀具进给位置各点的坐标值求出列入；(3)画出刀具运动的轨迹图。正确
4、答案：NF6-l-4-5045、某数控机床的静刚度k=80N/m,机床系统的阻尼比D=O.02,假定激振力的频率为50Hz,若要求此时机床的静刚度kd264Nm,请计算机床结构系统的固有频率30二？正确答案：k64xHzD0.640.2111.86、已知某数控车床纵向进给系统平均负载Pm=2500N,丝杠转数n=50rmin,使用寿命T=15000h,运转状态为一般运转，运转系数fw可取为1.2,试求该滚珠丝杠所能承受的最大动负载为多少？您的答案：正确答案：(1)L=45(2)C=fwPm=X1.22500=10680(N)PInI解I答I负I载I静145106807、用数控铳床加工如图所示的
5、轮廓ABCDEFGA试按照教材中所学的代码格式编制加工程序。要求：(1)在给定坐标系下用绝对坐标方式编写加工程序；（2）坐标原点为起刀点也为刀具终点；（3）加工路径为AB-CDE-FGA；（4）主轴转速300r/min,进给速度100mm/min,不考虑刀具直径。正确答案:G90G171GOO|GOl|G411G021XO|YO三X201X508、某数控系统，数据采样系统的采样周期T=50s,采用正弦指令函数进行圆弧插补时最大轮廓进给速度vmax=15mmin,请计算最小允许切削半径rmin=?正确答案：TlVlrl解ImaXlminl62.83.99、逐点比较法插补第一象限的直线，起点在坐标
6、原点，终点坐标输入数控计算机后xa=10,ya=4,并按如下格式写出插补计算过程，并画出轨迹图。正确答案：Fi-462-28410、如图示，一台反应式步进电动机，通过一对减速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。步进电动机转子有48个齿，采用五相十拍通电方式；并设定步进电动机每走一步，工作台移动5mo当丝杠导程L0=4mm,齿轮1的齿数选定为Zl=21时，试求齿轮2的齿数Z2o正确答案：依步进电动机的步距角公式OS二依脉冲当量定义3二sZ2=Bs-Zl-二二二35360InIlZlClLIZllZ2|步距角|35Ih光栅栅距为0.Olmm,两块光栅之间的夹角为0.057。，求莫尔条纹宽度。正确答案：
7、=3.140.0570/180o=0.OOlB弋W/=0.01/0.OOl=IOmm12、按国家标准GB1093189的规定，数控坐标轴定位精度的评定项目有哪三项？正确答案：按国家标准GBlO93189”数字控制机床位置精度的评定方法”的规定，数控坐标轴定位精度的评定项目有以下三项：（1）轴线的重复定位精度R;（2）轴线的定位精度A；（3）轴线的反向差值BQ13、数控机床进给运动伺服系统分为哪几类？各有什么特点？正确答案：数控机床进给运动伺服系统可以分为开环系统和闭环（半闭环）系统。在开环系统中，不进行位置和速度的检测，电动机将依据电脉冲驱动进给运动达到期望的位置。开环系统采用步进电动机作为动
8、力源，并且假定只要输入一定数量的电脉冲，机床就有相应的位移量。由于没有检测元器件，构成这样的系统成本较低，但是它的缺点是一旦产生误差，就会逐渐积累。前面已经提到，开环系统必须采用步进电动机或电液脉冲马达作为动力源。闭环（半闭环）系统要进行闭环控制，从控制原理上讲，闭环与半闭环系统没有什么差别。在系统硬件构成上，与开环系统相比，闭环（半闭环）系统要使用位置检测元器件和比较器。14、定位精度的确定主要用哪三项指标？正确答案：定位精度的确定主要用三项指标：（1）定位精度。某点的定位误差为该点的平均位置偏差与该点误差分散范围之半的和，即定位误差A为：A=x3（取绝对值较大的一个）。（2）重复定位精度。
9、误差的分散范围表示了移动部件在该点定位时的重复定位精度,即重复定位误差为：R=6o（3）反向差值。当移动部件从正、反两个方向多次重复趋近某一点定位时，正、反两个方向的平均位置偏差是不相同的。B15、常用的步进电动机的性能指标有哪些？其含义是什么？正确答案：（1）静特性所谓静态是指步进电动机不改变通电状态，转子不动时的状态。主要指静态矩角特性和最大静态转矩特性。静态矩角特性：当步进电动机某相通以直流电流时，该相对应的定、转子齿对齐。这时转子上没有转矩输出。如果在电动机轴上加一个负载转矩，则步进电动机转子就要转过一个小角度。，再重新稳定。这时转子上受到的电磁转矩T和负载转矩相等，称T为静态转矩，而
10、转过的这个角度称为失调角。描述步进电动机静态时电磁转矩T与失调角e之间关系的特性曲线称为矩角特性。最大静态转矩特性：电磁转矩的最大值称为最大静态转矩。它与通电状态及绕组内电流的值有关。在一定通电状态下，最大静转矩与绕组内电流的关系，称为最大静转矩特性。当控制电流很小时，最大静转矩与电流的平方成正比地增大,当电流稍大时，受磁路饱和的影响，最大转矩TmaX上升变缓，电流很大时，曲线趋向饱和。(2)动特性步进电动机运行时总是在电气和机械过渡过程中进行的，因此对它的动特性有很高的要求，步进电动机的动特性将直接影响到系统的快速响应及工作的可靠性。它不仅与电动机的性能和负载性质有关，还和电源的特性及通电的
11、方式有关。步进运行状态时的动特性：若电动机绕组通电脉冲的时间间隔大于步进电动机机电过渡过程所需的时间，这时电动机为步进状态。连续运行状态时的动特性：当控制绕组的电脉冲频率增高，相应的时间间隔也减小，以至小于电动机机电过渡过程所需的时间。若电脉冲的间隔小于时间tl,当脉冲由绕组A相切换到B相，再切换到C相，这时转子从定子A极起动，移到定于B极，还来不及回转，C相已经通电，这样转子将继续按原方向转动，形成连续运行状态。矩频特性：步进电动机的最大动态转矩和脉冲频率的关系，称为矩频特性。工作频率：步进电动机的工作频率是指电动机按指令的要求进行正常工作时的最大脉冲频率。所谓正常工作就是说步进电动机不失步
12、地工作,即一个脉冲就移动一个步距角。16、滚珠丝杠螺母副按其中的滚珠循环方式分有哪两种类型？特点是什么？适用什么场合？正确答案：(1)外循环。滚珠在循环过程结束后，通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。这种形式结构简单、工艺性好、承载能力较高，但径向尺寸较大。目前这种形式的滚珠丝杠应用最为广泛，也可用于重载传动系统中。（2）内循环。靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈循环。这种形式结构紧凑、刚性好、滚珠流通性好、摩擦损失小，但制造较困难。适用于高灵敏、高精度的进给系统，不宜用于重载传动中。17、位置传感器件主要分为哪三类？正确答案：位置传感器件主要分为以下三类：直
13、线或角位移传感器、模拟或数字位移传感器和绝对、半绝对或增量位移传感器。18、简述速度控制单元的组成及其功用。正确答案：速度控制单元由以下部分组成：（1）速度调节器。速度调节器的作用是对CNC系统发送过来的VCMD指令信号与速度反馈信号Vf的差值（即跟随误差）进行计算，得到Ugi作为电流调节器的给定输入信号。（2）电流调节器。电流调节器的作用是对电流给定信号ugi小与电流反馈信号Ufi的差值进行计算，得到uc作为PWM脉宽调制器的控制信号。电流反馈信号Ugi来自与电动机电枢相串联的电流检测元件。（3）PWM调制器。是产生PWM脉冲的环节。它产生的PwM脉冲经驱动电路放大后，驱动晶体管斩波器。由于
14、该斩波器有四只大功率晶体管，所以需要四路基极驱动信号。（4）驱动电路。它的全称为大功率管（GTR）的基极驱动电路。这个驱动电路的主要作用是将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管。此外,还有光隔离功能。（5）晶体管直流斩波器。直流PWM速度控制单元的主回路就是大功率晶体管斩波器。它的作用是将直流电源电压变换成宽度可调的方波脉冲，加于电动机的电枢两端，以驱动电动机。（6）直流伺服电动机及其速度检测元件。由大功率晶体管斩波器输出的电压，加在电动机电枢两端后，使伺服电动机旋转，并带动与电动机同轴安装的速度检测元件旋转。速度检测元件发出的速度反馈信号给速度控制单元，以达到指令速度值。19、对
15、进给系统的机械传动机构的要求有哪些？正确答案：为了保证数控机床进给系统的定位精度和动态响应特性，对其机械传动装置提出了高传动刚度、高谐振、低摩擦、低惯量、无间隙等要求。（1）高传动刚度。缩短传动链，合理选择丝杠尺寸以及对丝杠螺母副及支承部件等的预紧是提高传动刚度的有效途径。（2）高谐振。为了提高进给系统的抗振性，应使机械构件具有高的固有频率和合适的阻尼。一般要求机械传动系统的固有频率应高于伺服驱动系统的固有频率的23倍。（3）低摩擦。进给传动系统要求运动平稳、定位准确、快速响应特性好，这就必须减小运动件的摩擦阻力和动、静摩擦系数之差。（4）低惯量。缩短传动链有利于减小惯量，同时应在满足强度与刚度的前提下，尽可能减小运动部件及各传动元件的尺寸和重量。（5）无间隙。机械间隙是造成进给系统反向死区的另一个主要原因。在结构上应采用消除间隙措施。20、常见的步进电动机驱动电源主要有哪三种类型？正确答案：常见的步进电动机驱动电源主要有以下三种类型：高低压双电源型、恒流斩波型和调频调压型。（1）高低压双电源型高低压双电源型脉冲功率放大器的特点是：开始时先接通高压，以保证电动机绕组中有较大的冲击电流流过Q然后再截断高压，由低压供电,以保证电动机绕组中稳态电流等于额定值，简单地说就是“高压建流,低压定流二（2）恒流斩波步进电动机在运行的过程中，定子齿和转子齿相对位置不断发生变化，因而在绕组中产生
