数控原理与系统

南京工程学院试卷

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南京工程学院试卷库参考答案

/ 学年第 学期 课程名称： 数控原理与系统

试卷类型 考试形式 闭卷 命 题 人 年 月 日 使用班级： 审 批 人 年 月 日一、单项选择题（每题1分，共10分）

③ ③ ④ ① ② ② ④ ① ③ ②

说明1：只有选择完全正确才给分，选择错误或不选不得分，并且也不倒扣分。

二、填空题（每空1分，共20分）

1．+B（上面方框）、+Z（下面方框）

2．高

3．4、128

4．串电阻型基本驱动电路、高低电压双电源型驱动电路、单电源恒流斩波型驱动电路、高低压双电源恒流斩波驱动电路、调频调压驱动电路、细分控制驱动电路（只要求填入其中三种）

5．丢步（失步）、自动升降速、定步

6．较大、回馈制动

7．功能代码M、S、T的信息，手动/自动方式信息，各种使能信息等 M、S、T功能的应答信息和各坐标轴对应的机床参考点信息等

控制机床的执行元件、各种状态指示和故障报警等

机床操作面板输入信息和其上各种开关、按钮信息等

8．PC嵌入CNC型、CNC嵌入PC型

9．串

说明1：允许填入意义相近的名词术语。

说明2：并列意义的术语允许填入顺序不一致。

说明3：当填入术语不完全正确时，允许给0.5分，最后本题累积计分并取整。

说明4：如果填写不正确或不填不给分，并且也不倒扣分。

三、答案要点（共8分）

柔性在现代机械制造系统中，生产率和柔性是评价系统自动化程度的两个主要因素。一般情况下，它们是互相矛盾的，生产效率高的制造系统柔性差一些，柔性好的制系统生产效率低一些。因此，要求进行折衷处理。

说明1：每个方框1分，互相关系叙述2分。

说明2：如果叙述不完整，酌情给分。

四、答案要点（共8分）

数控系统位置控制的任务是准确控制数控机床各坐标轴的位置，半闭环与全闭环位置控制的基本原理相同，其控制是由数控系统中的计算机来完成的。

安装在工作台上的位置传感器(在半闭环中为安装在电动机轴上的角度传感器)将机械位移转换为数字脉冲，该脉冲送至数控装置的位置测量接口，由计数器进行计数。计算机以固定的时间周期对该反馈值进行采样，该采样值与插补程序所输出的结果进行比较，得到位置误差。该误差经软件增益放大，输出给数模转换器(D/A)，从而为伺服装置提供控制电压，驱动工作台向减少误差的方向移动。如果插补程序不断的有进给量产生，工作台就不断地跟随该进给量运动，只有在位置误差为零时，工作台才停止在要求的位置上。其间连接示意如下：

说明1：文字叙述和示意图各占4分，如果只有其中一个部分扣2分。

说明2：允许意义相近的叙述，但必须有相应含义。

说明3：如果叙述不完整，酌情给分。

五、答案要点（共8分）

1．开关量信号连接

(1) 信号电平要求匹配。

(2) 如果负载较大要求增设中间继电器和泄流二极管。

(3) 弱电控制信号与强电驱动信号在线槽中要尽量分别走线

(4) 在交流接触器线圈两端要就近并联RC灭弧器

2．模拟量输出信号连接

(1) 必须采用屏蔽电缆传输，并且屏蔽层一端接外壳（即接地）。

(2) 驱动单元的输入阻抗不能太小（一般大于10kΩ）。

(3) 控制进给驱动的模拟量输出应与驱动单元配合。

(4) 数控装置主轴控制电压的极性要求正确设置。

3．位置反馈输入信号和手轮信号连接

位置检测组件很多，较常用的有适用于半闭环的光电脉冲编码器、旋转变压器，适用于全闭环的直线光栅、直线感应同步器等，不同的检测组件与CNC装置的接口不同，因此一种数控系统通常只能接一种或两种位置传感器。如果数控装置已经选定，则位置传感器不能随意选择。

4．硬件调试过程

(1) 仔细阅读外部设备和CNC装置的接口说明书，核对每一个信号和连线。

(2) 不同伺服驱动装置，速度环和位置环构成以及位置信号获取方式不同。

(3) 位置传感器选择与机械传动、分辨率以及CNC内部倍频数一起考虑。

(4) CNC装置在连好所有接线后，还须经过如下调试步骤：

① 检查接地线是否符合说明书要求，特别注意安全地的连接。

② 检查各路交/直流电源是否有短路现象。

③ 调查电路板上的短接棒、电位器等相应位置。

④ 先手动，检查伺服系统跟随误差是否过大报警，正常后转入自动运行。

⑤ 根据现场实测值调整零漂补偿值。

⑥ 调整伺服系统最高运行速度值。

⑦ 调整伺服系统位置环增益，一般设为变增益控制方式。

⑧ 可利用CNC装置中开关量诊断画面来检查开关量输入/输出信号连接。

总之，在CNC装置硬件连接和调试过程中一定要仔细，严格按使用说明书进行，“采用先检查后上电，先组件后整机，先手动后自动”的原则分步完成。 说明1：信号连接部分4分，硬件调试部分4分。

说明2：允许意义相近的叙述，但必须有相应含义。

说明3：如果叙述不完整，酌情给分。

六、答案要点（共8分）

1．主轴准停的作用

主轴准停功能又称为主轴定位功能，即要求当主轴停止时，控制其停于固定位置，这是自动换刀所必须的功能。

2．主轴准停方法

主轴准停方法分为机械准停和电气准停两大类。其中机械准停控制是通过V 形槽轮定位盘实现。而电气准停方式又分磁传感器准停、编码器型主轴准停和数控系统主轴准停等三种形式。

说明1：两部分内容各占4分。

说明2：允许意义相近的叙述，但必须有相应含义。

说明3：如果叙述不完整，酌情给分。

七、答案要点（共8分）

输入结果

译码结果

说明1：输入部分3分，译码部分5分。

说明2：进制转换不影响评分，但如果转换错了，酌情扣分。

八、答案要点（共10分）

A(50,50)

C(230,50)

D(330,50)

E(330,85)

F(330,165)

G(330,200)

H(230,200)

I(150,200)

J(50,200)

K(50,165)

L(50,85)

A1(50,46)

B1(190-(442-42)0.5,46)=B1(146.182,46)

C1(190+(442-42)0.5,46)=C1(233.818,46)

D1(334,46)

E1(334,89)，E2(330,89)

F1(330,161)，F2(334,161)

G1(334,204)

H1(190+(442-42)0.5,204)=H1(233.818,204)

I1(190-(442-42)0.5,204)=I1(146.182,204)

J1(46,204)

K1(46,161)，K2(50,161)

L1(50,89)，L2(46,89)

A2(46,50)

说明1：绘制轨迹5分，坐标计算5分。

说明2：刀补建立1分，刀补撤消1分，其他的坐标点原则上每点1分。

说明3：刀具中心轨迹绘图不规范可以扣1分。

九、答案要点（共10分）

工 作 节 拍

第三拍

序 号n 第一拍 偏差判别

第二拍 坐标进给

偏差计算 坐标修正 第四拍 终点判别 0 F 0=0

X 0=3,Y 0=0 Σ0=6 1 2 3 4 5 6 F 0=0 F 1=-5<0 F 2=-4<0 F 3=-1<0 F 4=+4>0 F 5=+1>0

-ΔX +ΔY +ΔY +ΔY -ΔX -ΔX

F 1=0-2×3+1=-5 F 2=-5+2×0+1=-4F 3=-4+2×1+1=-1F 4=-1+2×2+1=+4F 5=4-2×2+1=+1 F 6=1-2×1+1=0

X 1=2,Y 1=0 X 2=2,Y 2=1 X 3=2,Y 3=2 X 4=2,Y 4=3 X 5=1,Y 5=3 X 6=0,Y 6=3

Σ1=5 Σ2=4 Σ3=3 Σ4=2 Σ5=1 Σ6=0

说明1：插补计算7分(按步计分)，轨迹绘制3

说明2：坐标进给方向错误或没有标注方向扣1说明3：如果计算错误酌情扣分。

说明说明5：如果F=0进给了Y 轴方向扣1分。

十、答案要点（共10分）

1．0801000

604

80051100060..KFTs fs =×××=

×=2．01605

08

0..R f R

L

k s ===

=

Δ 0485120401605030160502121...)(.X k .kY X i i i ?=××??×=?=??Δ（mm） 0636160301605040160502121.)(...Y k .kX Y i i i ?=?××?×?=??=??Δ（mm） 951488304851204..X X X 1i i i =?=+=?Δ（mm） 063616306361603..Y Y Y 1i i i ?=??=+=?Δ（mm）

说明1：第1小题3分，第2小题7分（1+2+2+1+1=7）。 说明2：如果没有考虑K 值，扣1分。 说明3：如果值中没有考虑值,扣1分。 k R 说明4：如果只列出算式，没有计算，不影响评分。 说明5：如果计算错误，扣1分。