一、選擇題（每題2分，共20分）
1、數(shù)控機(jī)床的組成部分包括(  B  )
A．輸入輸出裝置、光電閱讀機(jī)、PLC裝置、伺服系統(tǒng)、多級(jí)齒輪變速系統(tǒng)、刀庫(kù)
B．輸入輸出裝置、CNC裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機(jī)械部件
C．輸入輸出裝置、PLC裝置、伺服系統(tǒng)、開環(huán)控制系統(tǒng)、機(jī)械部件
D．輸入輸出裝置、CNC裝置、多級(jí)齒輪變速系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、刀庫(kù)
2、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)不包括(  C  )
A．利用軟件靈活改變數(shù)控系統(tǒng)功能，柔性高
B．充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及其外圍設(shè)備增強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)功能
C．?dāng)?shù)控系統(tǒng)功能靠硬件實(shí)現(xiàn)，可靠性高
D．系統(tǒng)性能價(jià)格比高，經(jīng)濟(jì)性好
3、機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)是一種(   C   )
A．速度控制系統(tǒng)    B．電流控制系統(tǒng) C．位置控制系統(tǒng)   D．壓力控制系統(tǒng)
4、半閉環(huán)控制系統(tǒng)的傳感器裝在(   A )
A．電機(jī)軸或絲杠軸端    B．機(jī)床工作臺(tái)上 C．刀具主軸上        D．工件主軸上
5、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多相通電可以(   A   )
A．減小步距角         B．增大步距角 C．提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速    D．往往能提高輸出轉(zhuǎn)矩
6、用光柵位置傳感器測(cè)量機(jī)床位移，若光柵柵距為0.01mm，莫爾條紋移動(dòng)數(shù)為1000個(gè)，若不采用細(xì)分技術(shù)則機(jī)床位移量為(   C )
A．0.1mm      B．1mm      C．10mm      D．100mm
7、所謂開環(huán)的數(shù)控伺服系統(tǒng)是指只有(  B   )
A．測(cè)量實(shí)際位置輸出的反饋通道 B．從指令位置輸入到位置輸出的前向通道 C．開放的數(shù)控指令 D．位置檢測(cè)元件
8、FANUC 0i系列數(shù)控系統(tǒng)操作面板上用來顯示圖形的功能鍵為（ C ）。
A  PRGRM　　B  OPR/ALARM　　C  AUX/GRAPH　　D  OFFSET
9． 數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的最小設(shè)定單位就是（  C ）。
A   數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)精度  B   機(jī)床的加工精度  C   脈沖當(dāng)量 D   數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度
10、通常數(shù)控系統(tǒng)除了直線插補(bǔ)外，還有（  B ）。
A 正弦插補(bǔ)        B  圓弧插補(bǔ)                 C  拋物線插補(bǔ) D 多義線插補(bǔ)

二、填空題（每空2分，共20分）
1、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）   多任務(wù)性   （2）   實(shí)時(shí)性    。
2、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)，按其功能和用途可分為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)，相應(yīng)的對(duì)進(jìn)給伺服電機(jī)要求恒  轉(zhuǎn)矩   ，寬調(diào)速范圍，主軸伺服電機(jī)要求恒  功率 范圍寬  ，寬調(diào)速范圍，以滿足伺服需求。
3、步進(jìn)電機(jī)通過控制   脈沖頻率   控制速度；通過控制   脈沖數(shù)量   控制位移量；通過改變步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖信號(hào)的循環(huán)方向，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
4、主軸準(zhǔn)停又稱為主軸定向功能，即當(dāng)主軸停止時(shí)，控制其停于固定位置，它主要可應(yīng)用于加工中心自動(dòng)換刀、加工階梯孔或精鏜孔后退刀時(shí)。

三、判斷題（每題2分，共10分）
1、( √) 如果在數(shù)控車床上車削螺紋，該數(shù)控車床必須有主軸脈沖編碼器，并處于工作狀態(tài)。
2、( √ ) 數(shù)控車床加工中，若刀具需移動(dòng)一個(gè)準(zhǔn)確的尺寸，則這個(gè)尺寸的正確性是依靠進(jìn)給伺服系統(tǒng)來保證的。
3、( × ) 加工端面或直徑變化較大的工件時(shí)，若數(shù)控車床的主軸可伺服（即能無級(jí)變速） ，通常采用恒轉(zhuǎn)速車削。
4．( × ) 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。
5、( × ) 數(shù)控機(jī)床適于單件、小批生產(chǎn)形狀復(fù)雜的工件，不適合大批量加工。

四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）
1.試述脈沖增量法和數(shù)據(jù)采樣法在插補(bǔ)方法上的區(qū)別。
    答：1、按插補(bǔ)算法不同，有多種不同復(fù)雜程度的插補(bǔ)處理。一般按照插補(bǔ)結(jié)果，插補(bǔ)算法被分為脈沖增量插補(bǔ)法和數(shù)字采樣插補(bǔ)法兩大類。前者的插補(bǔ)結(jié)果是分配給各個(gè)軸的進(jìn)給脈沖序列；后者的插補(bǔ)結(jié)果是分配給各個(gè)軸的插補(bǔ)數(shù)據(jù)序列。

2.簡(jiǎn)述數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)概念。
    答：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的核心技術(shù)是插補(bǔ)技術(shù)。在數(shù)控加工中，數(shù)控系統(tǒng)要解決控制刀具與工件運(yùn)動(dòng)軌跡的問題。在所需的路徑或輪廓上的兩個(gè)已知點(diǎn)間，根據(jù)某一數(shù)學(xué)函數(shù)確定其中多個(gè)中間點(diǎn)位置坐標(biāo)值的運(yùn)動(dòng)過程稱為插補(bǔ)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)這些坐標(biāo)值控制刀具或工件的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。插補(bǔ)的實(shí)質(zhì)是根據(jù)有限的信息完成“數(shù)據(jù)密化”的工作。

3.簡(jiǎn)述數(shù)控開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別。
    答：開環(huán)伺服系統(tǒng)即無位置反饋的系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)元件主要是功率步進(jìn)電機(jī)，其實(shí)質(zhì)是數(shù)字脈沖到角度位移的變換，它不用位置檢測(cè)元件實(shí)現(xiàn)定位，而是靠驅(qū)動(dòng)裝置本身，轉(zhuǎn)過的角度正比于指令脈沖的個(gè)數(shù)，速度由進(jìn)給脈沖的頻率決定。
開環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)答，易于控制，但精度差，低速不平穩(wěn)，高速扭矩小。一般用于輕載負(fù)載變化不大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。
    閉環(huán)伺服系統(tǒng)是誤差控制隨動(dòng)系統(tǒng)，該裝置測(cè)出實(shí)際位移量或?qū)嶋H所處位置，并將測(cè)量值反饋給CNC裝置，與指令進(jìn)行比較，求得誤差，構(gòu)成閉環(huán)位置控制。
    閉環(huán)伺服系統(tǒng)是反饋控制，測(cè)量裝置精度很高，系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的誤差，環(huán)內(nèi)各元件的誤差以及運(yùn)動(dòng)中造成的誤差可以得到補(bǔ)償，大大提高了跟隨精度和定位精度。
    半閉環(huán)系統(tǒng)指位置檢測(cè)元件不直接安裝在進(jìn)給坐標(biāo)的最終運(yùn)動(dòng)部件上，而是中間經(jīng)過機(jī)械傳動(dòng)部件的位置轉(zhuǎn)換，即坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)鏈有一部分在位置閉環(huán)以外，在環(huán)外的傳動(dòng)誤差沒有得到系統(tǒng)的補(bǔ)償，因而這種伺服系統(tǒng)的精度低于閉環(huán)系統(tǒng)。

4.數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)的原理是什么？試對(duì)其插補(bǔ)精度進(jìn)行分析？
    答：插補(bǔ)采用的是軟件插補(bǔ)法，其輸出的插補(bǔ)結(jié)果不是脈沖，而是數(shù)據(jù)。數(shù)控系統(tǒng)定時(shí)地對(duì)位置檢測(cè)進(jìn)行采樣，采樣數(shù)據(jù)與插補(bǔ)程序所產(chǎn)生的指令數(shù)據(jù)相比較后，得到位置偏差，經(jīng)伺服驅(qū)動(dòng)控制伺服電動(dòng)機(jī)。
    從插補(bǔ)過程實(shí)現(xiàn)的方式上來說有粗插補(bǔ)和精插補(bǔ)。粗插補(bǔ)采用軟件方法先將加工軌跡分割為線段，精插補(bǔ)采用硬件插補(bǔ)器將粗插補(bǔ)分割的線段進(jìn)一步密化數(shù)據(jù)點(diǎn)。粗、精插補(bǔ)相結(jié)合的方法對(duì)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算速度要求不高，并可節(jié)省存儲(chǔ)空間，且響應(yīng)速度和分辨力都比較高。

5.數(shù)控系統(tǒng)由哪幾個(gè)基本組成部分？各部分的基本功能是什么？
    答：數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入／輸出裝置、數(shù)控裝置、驅(qū)動(dòng)控制裝置、機(jī)床電器邏輯控制裝置四部分組成，機(jī)床本體為被控對(duì)象。
    輸入裝置將數(shù)控加工程序等各種信息輸入數(shù)控裝置，輸入內(nèi)容及數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)可以通過輸出裝置觀察。
    數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。它的主要功能是：正確識(shí)別和解釋數(shù)控加工程序，對(duì)解釋結(jié)果進(jìn)行各種數(shù)據(jù)計(jì)算和邏輯判斷處理，完成各種輸入、輸出任務(wù)。
    驅(qū)動(dòng)控制裝置位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，包括進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸驅(qū)動(dòng)裝置，進(jìn)給軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置由位置控制單元、速度控制單元、電動(dòng)機(jī)和測(cè)量反饋單元等部分組成，它按照數(shù)控裝置發(fā)出的位置控制命令和速度控制命令正確驅(qū)動(dòng)機(jī)床受控部件(如：機(jī)床移動(dòng)部件和主軸頭等)
    機(jī)床電器邏輯控制裝置也位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，接受數(shù)控裝置發(fā)出的開關(guān)命令，主要完成機(jī)床主軸選速、起停和方向控制功能，換刀功能，工件裝夾功能，冷卻、液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)控制功能及其它機(jī)床輔助功能。其形式可以是繼電器控制線路或可編程序控制器（PLC）。

五、計(jì)算題（每題10，共10分）
1. 一采用三相六拍驅(qū)動(dòng)方式的步進(jìn)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子有80個(gè)齒，經(jīng)絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)作直線運(yùn)動(dòng)，絲杠的導(dǎo)程為5mm，工作臺(tái)移動(dòng)的最大速度為30mm/s，求：
(1)步進(jìn)電機(jī)的步距角；
(2)工作臺(tái)的脈沖當(dāng)量；
(3)步進(jìn)電機(jī)的最高工作頻率