试题一及答案.doc

一、选择填空(20分)
1.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：（1）
(1)对刀点 (2)换刀点 (3)机械原点 (4)起点
2.只控制刀具的定位点，在定位过程中不切削、不控制轨迹和速度，这样的控制系统称为：（1）
(1)点位控制系统 (2)点位直线控制系统 (3)直线控制系统 (4)轮廓控制系统
3.针对下列程序段：
N001S1000 M03；
N002 G00G17X…Y…M08；
N003G01G42X…Y…D…F…；
N004X…Y…；
N005G02X…Y…I…J…；
N006G01X…Y…；
N007G00G40X…Y…M05 M09；
说法正确的是：（1）
(1)G00、G01、G02是同组模态代码 (2)G17、G42、G40是同组模态代码
(3)M03、M08是同组模态代码 (4)M05、M09是同组模态代码
4.采用数据采样插补（亦称时间分割法）时，插补周期和位置反馈采样周期的关系是：（4）
(1)者大于前者 (2)后者是后前者的整数倍
(3)两者必须相等 (4)前者是后者的整数倍
5.关于可编程控制器PLC，下面表达正确的是：（ 2 ）
(1)PLC在数控机床的应用中，主要实现G、F、T功能；
(2)PLC在数控机床的应用中，可实现机床外部开关量信号控制功能；
(3)PLC应用在数控机床时，只能独立于CNC装置，具有完备的软、硬件功能；
(4)PLC在数控机床的应用中，不能接受外部信号。
6.对于一个四位二进制计数器来说，其容量m和每一个指令脉冲产生的相移角分别为：（1）
(1)16和22.5°(2)16和π/16 (3)15和22.5°(4)15和2π/16
7.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：（2）
(1)16和22.5° (2)4和22.5° (3) 16和2π/16(4) 4和π/16
8. 若已知直线感应同步器的极距2τ=2mm，滑尺直线位移量为4mm，则滑尺绕组相对于定尺绕组的空间相位角是：（1）
(1)4π(2)2π(3)270°(4)540°
9.FMS由（4）组成。
(1)制造工作站、清洗工作站、测量站
(2)数控机床、工业机器人、中央刀库
(3)制造工作站、自动化物料储运系统、加工中心
(4)FMS管理与控制系统、自动化物料储运系统、制造工作站
10．PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指（3）
(1) 晶闸管相控整流器速度控制单元 (2) 直流伺服电机及其速度检测单元
(3) 大功率晶体管斩波器速度控制单元 (4) 感应电动机变频调速系统
11.数控机床上交流伺服电机的变频调速常采用（1）方式。
(1) 交－直－交变频调速 (2) 交－交变频调速
(3) 直－交－直变频调速 (4) 直－直变频调速
12.鉴相式伺服系统中采用（1），鉴别两个输入信号的相位差和相位超前、滞后的关系。
(1)鉴相器 (2)基准脉冲发生器 (3)分频器 (4)伺服放大电路
13.对于四相八拍的步进电机来说，功率放大电路有（ 1 ）路。
(1)4 (2)8 (3)1 (4)12
14.数控机床进给驱动系统（采用直流伺服电机）的调速常采用（1）的调速方式。
(1)调节电枢电压 (2)调节磁通 (3)调节电阻 (4)变频调速
15. CIMS是（1）的简称。
(1)现代集成制造系统 (2)柔性制造系统
(3)柔性制造单元 (4)计算机数字控制系统
16.伺服系统是一种以（2 4）为控制对象的自动控制系统。
(1)功率 (2)机械位置或角度 (3)加速度 (4)速度
17.步进电动机的转速主要取决于（3）
(1)电脉冲的总数 (2)电流的大小 (3)电脉冲的频率 (4)电压的高低
18．加工较大平面时，一般采用（）；加工空间曲面、模具型腔时多采用（3 4）
(1)立铣刀 (2)键槽铣刀 (3)面铣刀 (4)模具铣刀
19．CNC装置的软件包括（2）。
(1)译码、通信、诊断和显示功能 (2)管理软件和控制软件
(3)插补和刀具半径补偿功能 (4)I/O处理、译码、位置控制功能
二、简答题（30分）
1.数控机床按伺服系统分类，分哪几类？简答各类的特点。（5分）

2.何谓加工中心？为什么数控加工中心上需要主轴准停装置？（5分）

3.说明左移规格化的含义。（5分）

4.简述光栅的组成,并简要说明莫尔条纹的作用。若已知光栅栅距d=0.01mm及莫尔条纹的宽度w=5mm，则莫尔条纹的放大倍数是多少？（5分）
5．采用弦线逼近非圆曲线时，主要有哪几种节点计算方法？写出其中一种的计算步骤。（5分）

6．什么是电主轴？有哪几部分组成？（5分）

三、插补计算题(20分)
1.试推导第Ⅱ象限逆圆弧逐点比较法插补公式，并用其插补一段第Ⅱ象限逆圆弧：起点A(-1,5)，终点B(-5,1)，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AO，起点A(7,6)，终点O(0,0)，设寄存器为四位二进制寄存器，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）有一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，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。已知输出信号从P1口的低四位输出，P1口的高四位全置“1”。（6分）

2.（18分）在加工中心上加工如图所示的零件，毛坯为铝铸件，尺寸如图中所示，要求加工孔和外轮廓面。
(1)在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、外轮廓走刀路线；（4分）
(2)编制完成该零件加工的数控加工程序。（14分）

、选择填空(20分)，每空1分
1（1）；2（1）；3（1）；4（4）；5（2）；6（1）；7（2）；8（1）；9（4）；10（3）；11（1）；12（1）；13（1）；14（1）；15（1）；16（2）（4）；17（3）；18（3）、（4）；19（2）
二、简答题（30分）
1.数控机床按伺服系统分类，分哪几类？简答各类的特点。（5分）
开环系统、半闭环系统、闭环系统（2分）
开环系统：步进电机驱动，无位置检测装置，结构简单，成本低，精度低，易于维修（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（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（1分）
2.何谓加工中心？为什么数控加工中心上需要主轴准停装置？（5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。（3分）
3.说明左移规格化的含义。（5分）
提高DDA插补法进给速度均匀化的措施。（1分）
直线：将被积函数寄存器中的数左移，直到其中有一个的最高位为1；（2分）
圆弧：将被积函数寄存器中的数左移，直到其中有一个的次高位为1。（2分）
4.简述光栅的组成,并简要说明莫尔条纹的作用。若已知光栅栅距d=0.01mm及莫尔条纹的宽度w=5mm，则莫尔条纹的放大倍数是多少？（5分）
组成：标尺光栅，指示光栅（1分）
莫尔条纹的作用：放大作用、均化误差的作用、莫尔条纹的移动与光栅的移动成比例。（3分）
莫尔条纹的放大倍数：（1分）
5．采用弦线逼近非圆曲线时，主要有哪几种节点计算方法？写出其中一种的计算步骤。（5分）
主要有等间距法、等步长法、等误差法。（2分）
等步长法计算步骤：求最小曲率半径、计算允许步长、计算节点坐标。（3分）
或等误差法计算步骤：以起点为圆心、以允许的误差为半径作圆，求圆方程；求切点坐标；求节点坐标。（3分）
6．什么是电主轴？有哪几部分组成？（5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。（3分）
三、插补计算题(20分)
1．试推导第Ⅱ象限逆圆弧逐点比较法插补公式，并用其插补一段第Ⅱ象限逆圆弧：起点A(-1,5)，终点B(-5,1)，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）
插补公式：（2分）
序号
1、判别
2、进给
3、运算
4、比较
E=8
1
F=0
－Y
F=－9
X=－1，Y=4
E=7
2
F＜0
－X
F=－6
X=－2，Y=4
E=6
3
F＜0
－X
F=－1
X=－3，Y=4
E=5
4
F＜0
－X
F=6
X=－4，Y=4
E=4
5
F＞0
－Y
F=－1
X=－4，Y=3
E=3
6
F＜0
－X
F=8
X=－5，Y=3
E=2
7
F＞0
－Y
F=3
X=－5，Y=2
E=1
8
F＞0
－Y
F=0
X=－5，Y=1
E=0
表格、表头（4个节拍）（2分）；表中计算（0.5×8＝4分）；图（2分）

2. 用DDA法插补直线AO，起点A(7,6)，终点O(0,0)，设寄存器为四位二进制寄存器，以表格的形式给出插补计算过程，并画出插补轨迹图。（10分）

图（2分）；初始化表头（3分）；计算（0.25×16＝4分）；累加次数m＝16（1分）
累加次数m
X积分器
Y积分器
JVX
（存xe）
JRX
（∑xe）
△x
JVY
（存ye）
JRY
（∑ye）
△y
0
0111
0
0
0110
0
0
1

0111
0

0110
0
2

1110
0

1100
0
3

0101
1

0010
1
4

1100
0

1000
0
5

0011
1

1110
0
6

1010
0

0100
1
7

0001
1

1010
0
8

1000
0

0000
1
9

1111
0

0110
0
10

0110
1

1100
0
11

1101
0

0010
1
12

0100
1

1000
0
13

1011
0

1110
0
14

0010
1

0100
1
15

1001
0

1000
0
16

0000
1

0000
1
也可用左移规格化方法、余数寄存器预置数方法等（方案不唯一）。
四、编程题（30分）
1.（12分）有一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，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。已知输出信号从P1口的低四位输出，P1口的高四位全置“1”。（6分）
(1)α＝360°/mzk＝0.75°（3分）
(2)δ＝iαt/360°=0.2×0.75°×7.2/360°＝0.0003（3分）
(3)
2100   MOV DPTR，#2200H                   （0.25×8＝2分）
       MOV R0，#00
LOOP： MOV A，R0
       MOVC A，@A+DPTR
       MOV P1，A
       LCALL 1000
       INC R0
       CJNE R0，#06H，LOOP
2200   DB F5H，F4H，F6H，F2H，F3H，F1H，  （1分）
1000：MOV R3，#FF                         （1分）
DT1： MOV R4，#FF
DT2： DJNZ R4，DT2
      DJNZ R3，DT1
      RET

C
B
A

1
0
0
1
F1H
2
0
1
1
F3H
3
0
1
0
F2H
4
1
1
0
F6H
5
1
0
0
F4H
6
1
0
1
F5H

2.（18分）在加工中心上加工如图所示的零件，毛坯材料为铝板，尺寸如图中所示，要求加工孔和外轮廓面。
(1)在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、外轮廓走刀路线；（4分）
(2)编制完成该零件加工的数控加工程序。（14分）

1）坐标系如图所示（1分）；刀具：直径为20mm的立铣刀T01，直径为3mm和8mm的中心钻及钻头T02、T03（1分）；走刀路线：铣直径为20mm的外圆凸台轮廓；再铣菱形凸台外轮廓；长方形外轮廓；钻三小孔中心，钻三个小孔。(2分)
2）数控程序：（仅作参考）
N1 G92 X0 Y0 Z10；（以下2分）
N2 T01 M06；
N3 S1000 M03；
（圆凸台外轮廓2分）
N4 G90 G41 G00 X-10.0 D31;
N5 G01 Z-4.0 F100 M08;