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。
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。
输入结果
译码结果
A(50,50) B(150,50) 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。
序 号n 0 1 F 0=0 2 F 1=-50 6 F 5=+1>0
工 作 节 拍
第一拍 偏差判别
第二拍 坐标进给
-ΔX +ΔY +ΔY +ΔY -ΔX -ΔX
第三拍
偏差计算 F 0=0
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
坐标修正 X 0=3,Y0=0 X 1=2,Y1=0 X 2=2,Y2=1 X 3=2,Y3=2 X 4=2,Y4=3 X 5=1,Y5=3 X 6=0,Y6=3
第四拍 终点判别 Σ0=6 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.fs =2.k =
KFTs 1. 5×800×4
=0. 08=
60×100060×1000
ΔL
R
=
f s 0. 08
==0. 016 R 5
ΔX i =kY i −1−0. 5k 2X i −1=0. 016×(−3) −0. 5×0. 0162×4=−0. 048512(mm) ΔY i =−kX i −1−0. 5k 2Y i −1=−0. 016×4−0. 5×0. 0162×(−3) =−0. 063616(mm) X i =X i −1+ΔX i =4−0. 048512=3. 951488(mm) Y i =Y i −1+ΔY i =−3−0. 063616=−3. 063616(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k 值中没有考虑R 值,扣1分。 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。