湖南工业大学数控技术试题二及答案.doc

、选择题〔25分〕：
1．数控机床指的是〔〕。
A、装有 PLC的专用机床；B、带有坐标轴位置显示的机床；
C、装备了CNC系统的机床；D、加工中心。
2．以下关于数控机床组成的描述不正确的选项是 〔〕
A、数控机床通常是由控制装置、数控系统、机床本体组成；
B、数控机床通常是由控制装置、数控装置、伺服系统、测量反应装置、辅助控制装置和机床组成；
C、数控机床通常是由控制装置、数控系统、伺服系统、机床组成；
D、数控机床通常是由键盘、数控装置、伺服系统、测量反应装置和机床组成。
3．按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于〔〕的数控机床。
A、轮廓控制 B、直线控制 C、点位控制　　D、远程控制
4．通常所说的数控系统是指〔〕。
A、主轴驱动和进给驱动系统； B、数控装置和驱动装置；
C、数控装置和主轴驱动装置； D、数控装置和辅助装置。
5．以下哪项工作不属于数控编程的范畴〔〕。
A、数值计算　B、制作控制介质　C、确定走刀路线 D、对刀、设定刀具参数
6．以下指令属于准备功能字的是〔〕。
A 、G01 B、M08 C、T01 D、S500
7．根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是〔〕。
A、机床原点 B、编程原点 C、加工原点 D、刀具原点
8．感应同步器滑尺上的正弦绕组和余弦绕组相距 〔〕。
A、1 个节距 B、1/2 个节距 C、1/4 个节距 D、2个节距
9．光栅栅距为0.02mm，指示光栅与标尺光栅间的夹角为 0.001 弧度，那么莫尔条纹的宽度约为 〔〕 。
A、20mm B、5mm C、8mm D、0.0002mm
10．CNC系统中的PLC是 〔〕。
A、可编程逻辑控制器 B、显示器　C、多微处理器　D、环形分配器
11．在现代CNC系统中，插补功能的实现通常采用〔〕。
A、粗插补由软件实现，精插补由硬件实现 B、全部硬件实现
C、粗插补由硬件实现，精插补由软件实现 D、无正确答案
12．“CIMS〞的中文含义是〔〕。
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 D、自动化工厂
13．在以下指令中，具有非模态功能的指令是〔〕。
A、G40 B、G53 C、G04 D、G00
14．型腔类零件的粗加工，刀具通常选用〔〕。
A、球头铣刀 B、键槽铣刀 C、立铣刀 D、模具铣刀
15．车削中心与数控车床的主要区别是〔〕。
A、刀库的刀具数多少 B、有动力刀具和C轴
C、机床精度的上下 D、机床速度的快慢
16．数控铣床加工轮廓时，一般最好沿着轮廓〔〕进刀。
A、法向 B、切向 C、450方向 D、任意方向
17．四轴数控机床三联动的含义是〔〕。
A、四轴中只有三个轴可以运动 B、有四个控制轴、其中任意三个轴可以联动
C、数控系统能控制机床四轴联动 D、有四个控制轴、其中任意四个轴可以联动
18．铣削加工中应尽量采用〔〕，可以提高零件的外表质量。
A、顺铣 B、逆铣 C、顺、逆铣均可 D、先顺铣、后逆铣
19．对于一个四位二进制接触式码盘来说，其码道数和分辨率分别为：〔〕
A、16和22.5°B、4和22.5°C、16和2π/16 D、4和π/16
20．数控机床上加工零件时，刀具相对于零件运动的起始点，称为：〔〕
A、对刀点 B、换刀点 C、机械原点 D、起点
21．数控机床进给驱动系统〔采用直流伺服电机〕的调速常采用〔〕调速方式。
A、调节电枢电压  B、调节磁通  C、调节电阻  D、变频调速
22．步进电动机的转速主要取决于〔〕。
A、电脉冲的总数  B、电流的大小   C、电脉冲的频率 D、电压的上下
23．FMS由〔〕组成。
A、制造工作站、清洗工作站、测量站 B、数控机床、工业机器人、中央刀库
C、制造工作站、自动化物料储运系统、加工中心
D、FMS管理与控制系统、自动化物料储运系统、制造工作站
24．采用数据采样插补〔亦称时间分割法〕时，插补周期和位置反应采样周期的关系是〔〕。
A、后者大于前者 B、后者是前者的整数倍
C、两者必须相等 D、前者是后者的整数倍
25．鉴相式伺服系统中采用〔〕，鉴别两个输入信号的相位差和相位超前、滞后的关系。
A、鉴相器 B、基准脉冲发生器 C、分频器 D、伺服放大电路
二、简答题〔25分〕
1.数控机床按伺服系统分类，分哪几类？简答各类的特点。〔4分〕

2.简述在数控编程中采用刀具半径补偿功能的含义和作用？〔4分〕

3.何谓加工中心？为什么数控加工中心上需要主轴准停装置？〔4分〕

4.列表曲面轮廓零件的数学处理主要完成什么工作？写出两种常用的列表曲面的拟合方法。〔4分〕

5.DDA法提高插补精度的措施是什么？具体含义是什么？〔4分〕
6. 数控机床的主传动方式主要有几种？电主轴属于哪种方式？简要说明电主轴的结构。〔5分〕

三、插补计算题(20分)
1．试推导第Ⅲ象限逆圆弧逐点比拟法插补公式，并用其插补一段第Ⅲ象限逆圆弧：起点A(－6,0)，终点B(0,－6)，圆心O(0,0)，画出插补后的实际轨迹图。(插补计算过程以节拍表的形式给出)〔10分〕

2．用DDA法插补直线OA，起点O(0,0)，终点A(7,6)，设存放器为三位二进制存放器，以表格的形式给出插补计算过程，并画出插补轨迹图。〔10分〕

四、编程题〔30分〕
1.〔12分〕有一采用四相八拍驱动方式的步进电机，其转子有90个齿，经丝杠螺母副驱开工作台作直线运动，丝杠的导程为7.2mm，齿轮的传动比i＝z1/z2＝1/5。求：
(1)步进电机的步距角；〔3分〕
(2)工作台的脉冲当量；〔3分〕
(3) 设计用MCS-51单片机控制的x向反向走一步的环形分配器子程序，列出环形分配表。输出信号从P1口的低四位输出，P1口的高四位全置“1”。〔6分〕

2．〔18分〕编制以下图零件内槽轮廓和4个Φ8孔的数控精加工程序，要求在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、走刀路线。T1为Φ8钻，长度为40mm；T2为Φ8mm立铣刀。

一、选择题〔25分〕：
1．数控机床指的是〔C 〕。
A、装有 PLC的专用机床；B、带有坐标轴位置显示的机床；
C、装备了CNC系统的机床；D、加工中心。
2．以下关于数控机床组成的描述不正确的选项是 〔D 〕。
A、数控机床通常是由控制装置、数控系统、机床本体组成；
B、数控机床通常是由控制装置、数控装置、伺服系统、测量反应装置、辅助控制装置和机床组成；
C、数控机床通常是由控制装置、数控系统、伺服系统、机床组成；
D、数控机床通常是由键盘、数控装置、伺服系统、测量反应装置和机床组成。
3．按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于〔A 〕的数控机床。
A、轮廓控制 B、直线控制 C、点位控制　　D、远程控制
4．通常所说的数控系统是指〔B〕。
A、主轴驱动和进给驱动系统；B、数控装置和驱动装置；
C、数控装置和主轴驱动装置；D、数控装置和辅助装置。
5．以下哪项工作不属于数控编程的范畴〔D〕。
A、数值计算　B、制作控制介质　C、确定走刀路线 D、对刀、设定刀具参数
6．以下指令属于准备功能字的是〔A〕。
A 、G01 B、M08 C、T01 D、S500
7．根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是〔B〕。
A、机床原点 B、编程原点 C、加工原点 D、刀具原点
8．感应同步器滑尺上的正弦绕组和余弦绕组相距 〔C〕 。
A、1 个节距 B、1/2 个节距 C、1/4 个节距 D、2个节距
9．光栅栅距为0.02mm，指示光栅与标尺光栅间的夹角为 0.001 弧度，那么莫尔条纹的宽度约为 〔A〕。
A、20mm B、5mm C、8mm D、0.0002mm
10．CNC系统中的PLC是 〔A〕。
A、可编程逻辑控制器 B、显示器　C、多微处理器　D、环形分配器
11．在现代CNC系统中，插补功能的实现通常采用〔A〕。
A、粗插补由软件实现，精插补由硬件实现 B、全部硬件实现
C、粗插补由硬件实现，精插补由软件实现 D、无正确答案
12．“CIMS〞的中文含义是〔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 D、自动化工厂
13．在以下指令中，具有非模态功能的指令是〔C〕。
A、G40 B、G53 C、G04 D、G00
14．型腔类零件的粗加工，刀具通常选用〔B〕。
A、球头铣刀 B、键槽铣刀 C、立铣刀 D、模具铣刀
15．车削中心与数控车床的主要区别是〔B〕。
A、刀库的刀具数多少 B、有动力刀具和C轴
C、机床精度的上下 D、机床速度的快慢
16．数控铣床加工轮廓时，一般最好沿着轮廓〔B〕进刀。
A、法向 B、切向 C、450方向 D、任意方向
17．四轴数控机床三联动的含义是〔B〕。
A、四轴中只有三个轴可以运动 B、有四个控制轴、其中任意三个轴可以联动
C、数控系统能控制机床四轴联动 D、有四个控制轴、其中任意四个轴可以联动
18．铣削加工中应尽量采用〔A〕，可以提高零件的外表质量。
A、顺铣 B、逆铣 C、顺、逆铣均可 D、先顺铣、后逆铣
19．对于一个四位二进制接触式码盘来说，其码道数和分辨率分别为：〔B〕
A、16和22.5° B、4和22.5° C、16和2π/16 D、4和π/16
20．数控机床上加工零件时，刀具相对于零件运动的起始点，称为：〔A〕
A、对刀点 B、换刀点 C、机械原点 D、起点
21．数控机床进给驱动系统〔采用直流伺服电机〕的调速常采用(A)调速方式。
A、调节电枢电压  B、调节磁通  C、调节电阻  D、变频调速
22．步进电动机的转速主要取决于〔C〕。
A、电脉冲的总数  B、电流的大小   C、电脉冲的频率 D、电压的上下
23．FMS由(D)组成。
A、制造工作站、清洗工作站、测量站
B、数控机床、工业机器人、中央刀库
C、制造工作站、自动化物料储运系统、加工中心
D、FMS管理与控制系统、自动化物料储运系统、制造工作站
24．采用数据采样插补〔亦称时间分割法〕时，插补周期和位置反应采样周期的关系是〔D〕。
A、后者大于前者 B、后者是前者的整数倍
C、两者必须相等 D、前者是后者的整数倍
25．鉴相式伺服系统中采用〔A〕，鉴别两个输入信号的相位差和相位超前、滞后的关系。
A、鉴相器 B、基准脉冲发生器 C、分频器 D、伺服放大电路
二、简答题〔25分〕
1.数控机床按伺服系统分类，分哪几类？简答各类的特点。〔4分〕
开环系统、半闭环系统、闭环系统〔1分〕
开环系统：步进电机驱动，无位置检测装置，精度低，易于维修等〔1分〕
半闭环系统：直、交流的伺服电机驱动，角位移检测装置，中等精度等〔1分〕
闭环系统：直、交流的伺服电机驱动，线位移检测装置，精度较高等〔1分〕
2.简述在数控编程中采用刀具半径补偿功能的含义和作用？〔4分〕
刀具半径补偿功能是指编程时不按刀具中心轨迹编程，而直接按轮廓编程。〔1分〕
1〕简化了编程工作；〔1分〕
2〕可利用按照零件轮廓制作的同一程序分别进行粗、精加工。〔2分〕
3〕能利用同一程序加工同一根本尺寸的内外两种型面，如凸、凹模的加工。〔2分〕
3.何谓加工中心？为什么数控加工中心上需要主轴准停装置？〔4分〕
带刀库、能自动换刀的数控机床〔多为镗铣床〕〔2分〕
每次自动装取刀具时，能保证刀柄上的键槽对准主轴的端面键；在加工精密的坐标孔时，由于每次都能在主轴的固定圆周位置换刀，故能保证刀尖与主轴相对位置的一致性，从而减少被加工孔的尺寸分散度。〔2分〕
4.列表曲面轮廓零件的数学处理主要完成什么工作？写出两种常用的列表曲面的拟合方法。〔4分〕
主要完成曲面拟合、刀位点计算；〔2分〕
B样条曲面、NURBS曲面拟合。〔2分〕
5.DDA法提高插补精度的措施是什么？具体含义是什么？〔4分〕
余数存放器预置数；〔2分〕
在DDA插补之前，余数存放器JRX、JRY预置某一数值〔不是零〕，常用的是预置最大容量值2n－1〔称为全加载〕和预置2n－1〔称为半加载〕两种。〔2分〕
6.电主轴属于数控机床的哪种主传动方式？简要说明电主轴的结构。〔5分〕
属于由主轴电机直接驱动的主传动方式。〔1分〕
主轴电机与主轴为一体，主轴本身是电机转子，主轴箱体与电机定子相联。〔2分〕
空心轴转子〔或主轴〕、带绕组的定子、速度检测元件等。〔2分〕
三、插补计算题(20分)
1．试推导第Ⅲ象限逆圆弧逐点比拟法插补公式，并用其插补一段第Ⅲ象限逆圆弧：起点A(－6,0)，终点B(0,－6)，圆心O(0,0)，画出插补后的实际轨迹图。(插补计算过程以节拍表的形式给出)〔10分〕

偏差判别式：
Fi≥0，＋X一步，
Fi<0，－Y一步，

步数
偏差判别
坐标进给
偏差计算
坐标计算
终点判别
起点
F0＝0
X0=-6，Y0=0
∑6+6=12
1
F0＝0
+X
F1=F0+2*X0+1
=0+2*(-6)+1=-11
X1=-5,Y1=0
∑=11
2
F1＝-11<0
-Y
F2＝F1-2*Y1＋1
=-11-2*0+1=-10
X2=-5,Y2=-1
∑=10
3
F2<0
-Y
F3＝-7
X3=-5,Y3=-2
∑=9
4
F3<0
-Y
F4=-2
X4=-5,Y4=-3
∑=8
5
F4<0
-Y
F5=5
X5=-5,Y5=-4
∑=7
6
F5>0
+X
F6=-4
X6=-4,Y6=-4
∑=6
7
F6<0
-Y
F7=5
X7=-4,Y7=-5
∑=5
8
F7>0
+X
F8=-2
X8=-3,Y8=-5
∑=4
9
F8<0
-Y
F9=9
X9=-3,Y9=-6
∑=3
10
F9>0
+X
F10=4
X10=-2,Y10=-6
∑=2
11
F10>0
+X
F11=1
X11=-1,Y11=-6
∑=1
12
F11>0
+X
F12=0
X12=0,Y12=-6
∑=0
2．用DDA法插补直线OA，起点O(0,0)，终点A(7,6)，设存放器为三位二进制存放器，以表格的形式给出插补计算过程，并画出插补轨迹图。〔10分〕

累
加
次
数
X积分器
Y积分器
终点计数器JE
Jvx
JRx
⊿x
Jvy
JRy
⊿y
0
111
000
0
110
000
0
000
1

111
0

110
0
001
2

110
1

100
1
010
3

101
1

010
1
011
4

100
1

000
1
100
5

011
1

110
0
101
6

010
1

100
1
110
7

001
1

010
1
111
8

000
1

000
1
000
四、编程题〔30分〕
1.〔12分〕有一采用四相八拍驱动方式的步进电机，其转子有90个齿，经丝杠螺母副驱开工作台作直线运动，丝杠的导程为7.2mm，齿轮的传动比i＝z1/z2＝1/5。求：
(1)步进电机的步距角；〔3分〕
(2)工作台的脉冲当量；〔3分〕
(3) 设计用MCS-51单片机控制的x向反向走一步的环形分配器子程序，列出环形分配表。输出信号从P1口的低四位输出，P1口的高四位全置“1”。〔6分〕

(1)α＝360°/mzk＝0.5°〔3分〕
(2) δ＝iαt/360°=0.2×0.5°×7.2/360°＝0.002〔3分〕
(3)
2100   MOV DPTR，#2200H
       MOV R0，#00
LOOP： MOV A，R0
       MOVC A，@A+DPTR
       MOV P1，A
       LCALL 1000
       INC R0
       CJNE R0，#08H，LOOP
2200   DB F9H，F8H，FCH，F4H，F6H，F2H，F3H，F1H
1000：MOV R3，#FF
DT1： MOV R4，#FF
DT2： DJNZ R4，DT2
      DJNZ R3，DT1
      RET
程序〔4分〕
D
C
B
A

1
0
0
0
1
F1H
2
0
0
1
1
F3H
3
0
0
1
0
F2H
4
0
1
1
0
F6H
5
0
1
0
0
F4H
6
1
1
0
0
FCH
7
1
0
0
0
F8H
8
1
0
0
1
F9H
表〔2分〕
2．〔18分〕编制以下图零件内槽轮廓和4个Φ8孔的数控精加工程序，要求在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、走刀路线。T1为Φ8钻，长度为40mm；T2为Φ8mm立铣刀。

O002
N10 G92 X－80 Y-60 Z80;
N15 T01 M06;
N20 G90 G00 Z10 S600 M03;
N25 G99 G81 X-50 Y-40 Z-4 R3 F50;
N30 X50;
N35 Y40;
N40 G98 X-50;
N45 G0 X0 Y0 Z80 M05;
N47 T02 M06;
N50 Z-3 S150 M03;
N55 G0 X-20 Y0 F150;
N60 G42 G01 X-30 Y0;
N65 Y14.5;
N70 G02 X-24.5 Y20 R5.5 F100;
N75 G01 X10 F150;
N80 G02 X30 Y0 R20 F100;
N85 G01 Y-14.5 F150;
N90 G02 X24.5 Y-20 R5.5 F100;
N95 G01 X-10 F150;
N100 G02 X-30 Y0 R20 F100;
N105 G01 Z10 M05;
N110 G40 G0 X－80 Y-60 Z80;
N125 M30;