自考《数控技术》串讲资料（安徽自考）

 
第一章
1-1
1、第一台数控机床的产生。（P1）
2、机床的数字控制技术。（P1）
3、数控机床的组成，各部分的具体情况。（P1）
4、数控机床与普通机床的区别。
   答：1）数控机床是由普通机床演变而来的
       2）数控机床的控制采用计算机数字控制方式
       3）数控机床各个坐标方向的运动均采用单独的伺服电动机驱动
       4）数控机床比普通机床的传动简单，传动件少，但要求零部件的制造精度高、刚度高，进给传动系统应轻快灵敏，并采用无间隙传动。
5、数控系统与数控装置的内涵。（P4）
6、数控机床的特点。
   答：1）数控机床是一种高度自动化、高效率、高精度的机床。
       2）数控机床加工零件的一致性好，加工精度高，加工质量稳定。
       3）数控机床能够加工很多普通机床难以完成或者根本无法实现的复杂曲面零件。
       4）数控机床的生产率高。
       5）一机多用，工序高度集中。
       6）数控机床是一种高新技术设备，它不仅价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修，以利于充分发挥数控机床的优势。
7、数控机床适宜加工的工件的特点。
   答：1）适于单件小批量
       2）精度高
       3）工件形状复杂，无法用手工完成
       4）现产品的试制
       5）零件轮廓一致性要求高的零件
1-2
1、ISO数控技术的定义。
   答：数字控制是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。
2、数控的物理量。
   答：直线位移、角度（角位移）、速度、温度、压力、流量等
3、程序段所有信息都要转化成二进制数字化信息进入计算机。
1-3
1、数控铣床的定义，适宜加工何种工件。（P7）
2、数控机床的坐标轴数和联动轴数。（P7）
3、数控加工中心的定义，主要类型。（P8）
4、数控车床的定义，适宜加工何种工件。（P8）
第二章（重点章节）
2-1
1、程序编制的定义。（P12）
2、ISO纸带的编码特点。
   答：ISO代码中，所有数字码在第五列和第六列有孔，字母码在第七列有孔，各行的孔数为偶数，其第八列为补偶列。
3、程序段的定义。（P15）
4、准备功能的定义。（P15）
2-2
1、数控机床坐标系的确定原则。坐标正方向的确定原则。
   答：1）采用右手直角笛卡儿坐标系
       2）首先确定Z轴，然后在确定X轴，最后确定Y轴
       3）正方向：数控机床都是工件静止，刀具移动，以刀具远离工件为正方向。
2、数控机床上的各坐标轴的规定原则及确定顺序。（P20）
3、绝对坐标系。（P21）
4、相对坐标系。（P21）
5、脉冲当量。最小设定单位。（P21）
2-3
1、G41、G42的含义（P26）
2-4
1、G45/G46/G47/G48的含义。（P29）
2、工件坐标系。
   答：工件坐标系是编程人员编写程序时在工件上建立的或在图纸上建立的坐标系。
3、机床坐标系的定义。建立机床坐标系的方法。
   答：机床坐标系是机床固有的坐标系。
       机床坐标系的位置只有开机后，通过手动返回参考点的操作建立。
4、G98、G99的含义。（P34）
5、数控车床的编程特点。（P40）
6、线切割坐标系的确定。（直线、圆弧）（P50）
7、线切割计数方向的确定。（直线、圆弧）（P50）
2-5
1、非圆曲线的节点。
   答：节点就是逼近线段与非圆曲线的交点。
2、非圆曲线逼近的方法。
   答：等间距直线逼近，等弦长直线逼近，等误差直线逼近（此方法的效率最高）
2-6
1、自动编程的过程。（P68，图2-69）
2、自动编程语言，POINT/LINE/FINI等。
编程（三考二）（重点）
1、数控车精加工编程。
2、数控铣轮廓编程。
3、数控铣钻孔。
第三章（重点章节）
3-1
1、数控系统的定义。（P74）
2、数控系统按硬件、软件分类。（P76）
3、数控系统按控制对象的工作特点分类，各自定义。
  答：1）点位控制系统
         点位控制系统用于控制一些加工孔的数控机床，如钻床、镗床、冲床等，这种数控机床只要求获得精确的孔系坐标位置，即位置精度，而不管从一个孔到另一个孔是按照什么路径进行运动。
      2）直线控制系统
         直线控制系统用于控制镗铣床、车床、加工中心等。这些机床要求有精确的定位，而要求从一点到另一点之间按直线移动，并能控制位移的速度。
      3）轮廓控制系统
         轮廓控制系统又称连续控制系统，它能控制多坐标联动的数控机床，用于加工带有曲线、曲面的零件。
4、数控系统的基本功能，选择功能各包括哪些？
答：基本功能包括：控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具功能和第二辅助功能、字符图形显示功能、自诊断功能。
选择功能包括：补偿功能、固定循环功能、通信功能、人机对话编程功能。
5、准备功能、主轴功能、辅助功能的含义。
答：准备功能：也称G功能，用来指令机床的动作方式，包括基本移动、程序暂停、平面选择、坐标设定、刀具补偿、基准点返回、固定循环、公英制转换等指令。
主轴功能：主轴功能就是制定主轴转速的功能。
辅助功能：辅助功能用来规定主轴的起停、转向、冷却泵的接通和断开、刀库的起停等。
6、I/O口的功能。（P82）
3-2
1、数控系统是如何实现各种功能的。
   答：CNC系统由硬件和软件共同实现各种数控功能。
2、CNC系统硬件结构的主要类型。（P83）
3、CNC控制程序存放在哪里。
   答：控制程序放在只读存储器EPROM中，通过专用的写入器写入程序。即使断电，程序也不丢失。
4、运算的中间结果存放在哪里，掉电消失？
   答：运算的中间结果存放在随机存储器RAM中，它能随机读写，断电后信息消失。
5、零件加工程序、参数等存放在哪里，掉电消失？
   答：加工零件程序、数据和参数存在有后备电池的CMOS RAM或磁泡存储器中，它能随机读出。断电后信息仍能保留。
6、数控系统的总线包括几种。
答：数控系统的总线分数据总线、地址总线、控制总线。
7、什么是多微处理系统。（P85）
8、系统软件的级别。（P89）
3-3
1、什么是插补。
   答：插补的任务就是要根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值。
2、什么是脉冲增量插补及特点。
   答：定义：脉冲增量插补即分别脉冲的计算。在计算过程中不断向各个坐标轴发出互相协调的进给脉冲。
       特点：每次插补的结果仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电机，脉冲增量插补的实现方法较简单，通常仅用加法和移位就可完成插补。
3、数字增量插补的特点。（P91）
4、逐点比较法判断。直线、逆圆逐点比较，绘制轨迹。（公式3-1、3-2、3-3、3-4和图3-10，3-13）（P92-P93）
5、DDA插补两维直线用几个数字积分器。
   答：两个
6、DDA插补累加器N位，其容量为多少。
   答：容量为
7、DDA插补左移规格化后会有什么结果。（P99）
8、DDA插补计算，绘制轨迹。（表3-9和图3-16）（P96-97）
9、插补周期、采样周期、插补运算时间及关系。（P100）
3-4
1、刀具半径补偿的定义（目的）和步骤。
   答：定义（目的）：在轮廓加工过程中，由于刀具总有一定的半径，刀具中心运动的轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。习惯上称这种偏移为刀具半径补偿
       步骤：1）刀具补偿建立，在G01或G00过程中建立，在指定平面中建立
             2）刀具补偿进行
             3）刀具补偿撤消，在指定平面中撤消，在指定G00和G01中撤消
2、程序段间的转接方式及过渡方式。（P122）
3、CNC系统为什么要进行加减速控制，加减速控制的特点。（P129）
4、稳定速度。（P130）
第四章（重点章节）
4-1
1、数控机床进给系统与普通机床的本质区别？
   答：进给系统的作用在于保证切削过程能够继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹；伺服系统将指令信息加以转换和放大，不仅能控制执行件的速度、方向，而且能精确控制其位置，以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹。
2、数控机床的驱动元件是什么。（P135）
3、对伺服系统的要求。
   答：1）调速范围宽  2）精度高  3）响应快  4）低速大转矩
4、电机的调速范围表示为？
   答：表示为最高进给速度和最低进给速度之比。
5、伺服系统的分类，各类间有何异同（各类的定义）。
   答：分为：开环伺服系统、闭环系统、半闭环系统
       定义：开环伺服系统即没有位置反馈的系统。
             闭环控制系统是一种包含功率放大和反馈，从而使得输出变量的值紧密地响应输入量的值自动控制系统。
             半闭环伺服系统也是一种闭环伺服系统
       异同：开环伺服系统由步进电机、功率步进电机或电液脉冲马达驱动，其位移精度主要取决于步进电机的角位移精度和齿轮、丝杠等传动件的螺距精度，以及系统的摩擦阻尼特性，但精度较低，低速时不够平稳，高速时扭矩小，且容易丢步，多用在精度要求不高的机床或技术改造上。
            全闭环系统的反馈信号取自机床工作台（或刀架）的实际位置，全闭环系统的定位精度可达±0.001~±0.005mm，只在大型、精密数控机床上采用
            半闭环系统的反馈信号取自系统的中间部位（如驱动伺服电机的轴上），系统由电机输出轴至最末端件（工作台或刀架）之间的误差没有得到系统的补偿，半闭环系统只反馈补偿了进给传动系统的部分误差，所以其精度比全闭环系统要低一些。用于中小型数控机床上。
6、半闭环系统反馈信号采自哪里？
   答：半闭环系统的反馈信号取自系统的中间部位（如驱动伺服电机的轴上）
7、闭环系统反馈信号采自哪里？
   答：全闭环系统的反馈信号取自机床工作台（或刀架）的实际位置
8、为什么半闭环数控机床要达到与闭环数控机床同样的精度，半闭环的机械精度要求要低些。（P137）
9、丝杠螺距、脉冲当量匹配的计算。
4-2
1、驱动元件的作用。（P138）
2、对驱动元件的要求。（P138）
3、驱动元件的调速范围如何表示。（P138）
4、直流伺服电机可有几种调速方法。（P139)
5、直流伺服电机如何保证较硬的输出特性。（P140）
6、永磁直流伺服电机转矩-速度特性曲线工作区域的划分。（P141）
7、数控机床上使用的交流伺服电机是什么类型的。（P145）
8、交流伺服电机调速时为什么要保持压频比不变。
   答：若相电压V不变，随着f的减小，气隙磁通φ将增加，这会使磁路饱和，激磁电流上升，导致铁耗剧增，功率因数下降。因此，改变频率f进行调速时，需要同时改变定子的相电压V，以维持φ值接近不变，从而使M也接近不变。
9、逆变器的定义。
   答：将工频交流电整流成直流电，再将直流电逆变为频率可调的交流电称为逆变器
10、认识电压型逆变器。
   答：P149图4-12
11、步距角定义？计算：通电方式，转子齿数，步距角，拍数。
   答：步距角：每输入一个脉冲信号，转子所转过的角度称为步距角
       步距角：
      其中：m——定子激磁绕组相数；
            Z——转子齿数；
            K——通电方式。（单拍时K=1，双拍时K=2）
12、启动频率。（P154）
13、最高工作频率。（P154）
 
4-3
1、数控机床直流伺服系统调速采用什么方法。（P155）
2、数控机床交流伺服系统调速采用什么方法。（P155）
3、变频调速的工作过程。（P155）
4、晶闸管调速中电枢电压的平均值的公式，占空比对此的影响，如何反转？
   答：公式：P163
       影响：因周期T不变，即改变了占空比，从而改变了电枢的平均输入电压
       反转：要使电机反转，则应将速度指令电压改为负值
 
4-4
1、数控机床对位置检测元件的要求。
   答：1）满足精度和速度的要求
       2）使用维护方便，成本低，适应机床工作环境，抗干扰能力强，受温度、湿度的影响小，能长期保持精度，工作可靠
2、增量式测量装置测出的是什么？典型的增量式装置。
   答：测出位移的增量
       脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺等
3、绝对测量定义。（P173）
4、光电编码器可测量什么参数，属于什么形式的编码器。
   答：进行位置检测和速度检测
       非接触式
5、光电编码器在数控机床中的应用场合。（P176）
6、莫尔条纹的定义及特点。
   答：当两光栅保持一定间隙平行放置时，并使刻线相互倾斜一个微小的角度θ。就会产生明暗交替的干涉条纹
7、莫尔条纹节距W与栅距P的关系。（P180）
8、光栅尺移动时，莫尔条纹的光强变化规律。
   答：当指示光栅沿标尺光栅连续移动时，莫尔条纹光强变化近似正弦曲线
 
4-5
1、典型伺服系统的数学模型是？（P183）
 
4-6
1、速度误差对加工精度的影响。为减小轮廓加工误差，各轴进给系统增益应保证什么关系。（P197-P198）
 
第五章
5-1
1、什么是主传动系统。
   答：主传动是实现主运动的传动系统
2、主传动系统的特点。
   答：转速高。传递的功率大，是数控机床的关键部件之一
3、主传动系统的分类及特点。
   答：电机直接带动主轴旋转
       电机经同步齿形带传动主轴
       电机经一对齿轮变速后，在通过二联滑移齿轮传动主轴，使主轴获得高速段和低速段转速
       特点：为这三点的优缺点P201
4、对主传动系统的要求。（P201）
5、主运动电机功率的构成。（P202）
6、切削功率的计算。（P202）
7、直流主轴电机的恒功率范围？典型值为？
   答：2~4
8、加工中心主轴前后采用角接触轴承，前轴承精度高于后轴承精度，其组合方式为前支撑背对背，后支撑背对背。
9、主轴的支撑形式。
   答：前支撑为三个角接触（α=25°）球轴承。后支撑为一对角接触（α=15°）球轴承
10、加工中心换刀松刀具的方法一般采用什么方式。
    答：用液压（或气压）松开，弹簧（机械）加紧
11、数控机床主轴为什么采用分段无级调速？
12、数控机床加工螺纹，要求主轴与进给如何控制。（P209）
13、加工中心为了换刀主轴要具备什么控制功能。（P209）
14、何为主轴准停。
15、主轴在任何切削速度下应保持恒功率。
16、主轴的恒定特性如何表达。
17、主轴电机的计算。
5-2
1、对进给伺服系统的要求。
2、伺服电机需要克服的负载包括什么。（P213）
3、受迫振动。（P216）
4、位置误差。（P216）
5、采用什么结构消除齿轮间隙。（P216）
6、滚珠丝杠螺母副的特点。（P219）
7、滚珠丝杠的循环方式、各自定义及优缺点。
   答：有外循环和内循环两种方式
       外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环
               刚性差，易磨损。噪声较大，但结构简单
       内循环：始终与丝杠保持接触的称为内循环
               螺母结构紧凑，定位可靠，刚性好，不易磨损，反向滚道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失小，但结构复杂，制造较困难
8、滚珠丝杠预紧的目的。滚珠丝杠副消除轴向间隙的目的。
   答：两个的目的相同都是：提高反向传动精度，消除间隙
9、滚珠丝杠预紧的方式及特点。滚珠丝杠螺母副预紧方式中精度最高的一种是？
   答：1）利用双螺母才调整间隙实现预紧的结构。
这种方式简单易行，但不易精确控制预紧量。
       2）通过改变垫片的厚度，使滚珠丝杠的左右螺母不相对旋转
          这种方式结构简单、刚性好。调整间隙时需要卸下调整垫片修模，工艺复杂。
       3）齿差式预紧结构。（精度最高）
          调整精度高，调整准确可靠，但结构复杂。
10、滚珠丝杠螺母副的动静摩擦系数差别如何。
    答：动静摩擦系数基本上没有什么差别
11、滚珠丝杠导程对位置精度的影响。（P221）
12、进给系统滚珠丝杠支撑形式及适用场合。
答：1）一端固定、一端自由。适用于短丝杠和垂直安装丝杠
    2）一端固定、一端浮动。适用于长丝杠或卧式安装丝杠
    3）两端固定。适用于长丝杠和对刚度及位移精度要求较高的场合。
13、进给系统中，滚珠丝杠的支撑采用角接触轴承，接触角为60度。
14、多个同向组合轴承的动载荷情况如何变化。
    答：两个同向为1.63倍，三个同向为2.16倍，四个同向为2.64倍
 
5-3
1、数控机床的回转工作台有几种。
   答：有分度工作台和数控工作台
2、分度工作台的关键部件是什么。（P228）
3、能够达到较高定位精度的分度工作台结构用于什么机床。（P231）
4、数控转台的脉冲当量定义。
   答：是指数控转台每个脉冲所回转的角度（度/脉冲）
5、为调整侧隙方便，数控分度台和数控转台常采用什么结构。
   答：采用蜗杆、涡轮传动
6、贴塑导轨。（P233）
7、滚动导轨。滚动导轨的摩擦系数约为多少。
   答：滚动导轨是在导轨工作面之间安放滚动件，使两导轨面之间形成滚动摩擦
       系数很小（0.0025~0.005）
 
第六章
6-1
1、数控机床的计算机控制系统将哪两类信号协调工作。（P249）
2、PC的内涵。
   答：PC省去了计算机的一些数字运算功能，而强化了逻辑运算控制功能，是一种介于继电器控制和计算机控制之间的自动控制装置
3、PC具有面向用户的什么内容。
   答：PC具有面向用户的指令和专用于存储器用户程序的用户存储器
4、PC的用户程序是什么形式的。
   答：用户程序多采用图形符号和逻辑顺序关系与继电器电路十分近似的“梯形图”编辑
5、数控机床所使用的PLC的类型。（P250-251）
6、PLC=可编程序控制器
7、PLC的规模
   答：P251表6-1
 
6-2
1、数控机床接口的定义。
   答：指的是数控系统与机床及机床电气控制设备之间的电气连接部分
2、接口的规范。（P251）
3、第几类信号时通过PLC传送的。该类信号是如何分类的。
   答：直流数字输入/输出信号，直流模拟输入/输出信号，交流输入/输出信号
4、输入信号和输出信号的定义。
   答：输入信号：有机床(MT)向CNC系统传送的信号称为输入信号。
       输出信号：有CNC系统向MT传送的信号称为输出信号。
5、识别典型接口电路及元器件标识。（P253图6-4图6-6）
6、接口的主要任务。（P254）
7、采用模拟量传送时，接口要有什么电路。（P254）
 
6-3
1、PLC依靠什么程序工作。
   答：依靠两种程序：即系统管理程序和编译程序（或解释程序）
2、何为一个梯级。梯形图的注意事项。（P255）
3、PLC工作结果分析。（P255）
4、梯形图的工作顺序。（P255图6-12）
5、扫描时间或循环时间。（P256）
6、定时周期对高、低级程序执行的影响。
   答：高级程序愈长，每个定时周期能处理的低级程序量就少
7、PLC在执行高级和低级程序还为何有信号同步问题。
   答：在执行高级程序和低级程序时，还有一个信号同步的问题。由于低级程序是分段执行的，而在一个扫描周期内，输入信号接通或断开的确切时间不确定。为了保证在各段执行过程中同一信号的状态不应改变，在PC内部设置了“同步信号存储器”
8、执行周期与高级、低级程序执行时间的关系。（P257）
9、FANUC输入信号的规格。（P258）
10、ST0存放什么。（P259）
11、FANUC-PC基本指令的含义。（P260表6-3的前8个）
第七章
1、数控技术的发展方向。（P274）
2、国外数控机床主轴高速到？正在朝多少发展？（P274）
3、国产DIGIT165高速铣定位精度。（P274）
4、国内研制的超精密数控车床最小分辨率？（P274）
5、国外高精度数控机床分辨率？（P274）
6．FMC的构成。（P276）
 
7-2
1、缩写的含义（互相）
   HSM：高速加工
   HSC：高速切削
   FMC：柔性制造单元
CIM：计算机集成制造
ASMZ：美国制造工程师学会
CAPP：计算机辅助工艺规划
CAE：计算机辅助分析
CAQ：计算机辅助质量管理
CAT：计算机辅助测试
MRP：分时段的物料需求计划
VM：虚拟制造
AM：敏捷制造
ERP：企业资源规划管理系统
2、广义理解（制造）应包括？
   答：广义“制造”应包括对产品需求的洞察、产品概念的形成、设计、开发、生产、销售以及对用户在使用产品过程中提供服务等全部活动。
3、CIM的核心？
   答：集成是CIM的核心
其他：
1、数控机床按功能分几种。主要特点？
   答：分三类：经济型、全功能型和精密型
       特点：经济型：精度较低，功能较简单，脉冲当量在0.1~0.005；
             全功能（标准）型：广泛用于加工形状复杂，精度要求较高的工件，脉冲当量0.01~0.001；
             精密型：适用于精密和超精密加工，脉冲当量小于0.001.
2、计算题


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