一、選擇（每題2分，共20分）
1 數(shù)控機(jī)床中，不屬于PLC控制的信號(hào)有（ B ）。
A．急停控制 B．軌跡插補(bǔ) C．主軸控制 D. 導(dǎo)軌潤滑
2 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)選擇刀具中任意選擇的方法是采用（ C ）來選刀換刀。
A．刀具編碼 B．刀座編碼 C．計(jì)算機(jī)跟蹤記憶
3 數(shù)控機(jī)床加工依賴于各種（ D ）。
A． 位置數(shù)據(jù) B． 模擬量信息 C． 準(zhǔn)備功能 D． 數(shù)字化信息
4 數(shù)控機(jī)床的核心是（ B ）。
A．伺服系統(tǒng) B． 數(shù)控系統(tǒng) C． 反饋系統(tǒng) D． 傳動(dòng)系統(tǒng)
5 SINUMERIK 802S/C兩個(gè)系統(tǒng)的不同在于（ D ）。
A． 顯示器 B．操作面板 C．?dāng)?shù)控功能 D. 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
6 數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)是由（ A ）來控制的。
A．?dāng)?shù)控系統(tǒng) B． 操作者 C． 伺服系統(tǒng)
7 圓弧插補(bǔ)方向（順時(shí)針和逆時(shí)針）的規(guī)定與（ C ）有關(guān)。
A．X軸 B． Z軸 C． 不在圓弧平面內(nèi)的坐標(biāo)軸
8 SINUMERIK 802D 數(shù)控系統(tǒng)硬件構(gòu)成不包含（ D ）。
A．面板控制裝置(PCU) B．鍵盤(KB) C．機(jī)床控制面板(MCP) D．步進(jìn)電機(jī)
9 下列（ A ）數(shù)控裝置提供了串行接口、脈沖接口、模擬接口三類軸控制接口。
A．HNC-21□F B．HNC-21□A C．HNC-21□C D．HNC-21□D
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)
二、填空題（每空2分，共20分）
1、改變步進(jìn)電機(jī) 脈沖頻率 就能改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2、按進(jìn)給機(jī)構(gòu)伺服系統(tǒng)的控制方式分類，加工精度最低的是 開 環(huán)伺服系統(tǒng)。
3、進(jìn)給系統(tǒng)中的 速度 反饋的主要作用是使移動(dòng)執(zhí)行件進(jìn)行勻速移動(dòng)。
4、FANUC 0i系列控制單元主要包括 主板 與 I/O板 兩部分。
5、數(shù)控機(jī)床按控制運(yùn)動(dòng)軌跡可分為 點(diǎn)位控制 、 直線控制 和 輪廓控制 等幾種。按控制方式又可分為 開環(huán) 、閉環(huán) 和半閉環(huán)控制等。
 三、判斷題（每題2分，共20分）
1、（ ×）采用滾珠絲杠作為X軸和Z軸傳動(dòng)的數(shù)控車床機(jī)械間隙一般可忽略不計(jì)。
2、（ ×）一般閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)三環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，外環(huán)是位置環(huán)，中環(huán)是電流環(huán)，內(nèi)環(huán)為速度環(huán)。 
3、（  √）伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)常采用直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)。
4、（ ×）光柵通常由一長一短兩塊光柵尺配套使用，其中長的一塊稱為指示光柵，要求與行程等長，短的一塊稱為標(biāo)尺光柵。
5、（ √）主軸準(zhǔn)停功能又稱為主軸定位功能，即當(dāng)主軸停止時(shí)，控制其停于固定位置。
四、簡答題（每題8分，共40分）
1、試述三位液壓撥叉的工作原理
2、主軸電準(zhǔn)停較機(jī)械準(zhǔn)停有何優(yōu)點(diǎn)
3、數(shù)控機(jī)床中PLC控制的對(duì)象有哪些？
4、在PLC開關(guān)量輸入輸出的控制中，應(yīng)注意哪些問題？
5、數(shù)控系統(tǒng)中軟件所承擔(dān)的任務(wù)有哪些？

答：1、液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動(dòng)齒輪移動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)。右圖為三位液壓撥叉的原理圖，其具有液壓缸1與5、活塞2、撥叉3和套筒4，通過電磁閥改變不同的通油方式可獲得三個(gè)位置。
當(dāng)液壓缸1通入液壓油而液壓缸5卸壓時(shí)，活塞桿2便帶動(dòng)撥叉3向左移至極限位置。
2）當(dāng)液壓缸5通入液壓油而液壓缸1卸壓時(shí)，活塞桿2和套筒4一起移至右極限位置。
3）當(dāng)左右缸同時(shí)通入壓力油時(shí)，由于活塞桿2兩端直徑不同使其向左移動(dòng)，而由于套筒4和活塞桿2截面直徑不同，而使套筒4向右的推力大于活塞桿2向左的推力，因此套筒4壓向液壓缸的右端，而活塞桿2緊靠套筒4的右面，撥叉處于中間位置。
2、采用電氣準(zhǔn)停控制有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）簡化機(jī)械結(jié)構(gòu) 與機(jī)械準(zhǔn)停相比，電氣準(zhǔn)停只需在這種旋轉(zhuǎn)部件和固定部件上安裝傳感器即可。
（2）縮短準(zhǔn)停時(shí)間 準(zhǔn)停時(shí)間包括在換刀時(shí)間內(nèi)，而換刀時(shí)間是加工中心的一項(xiàng)重要指標(biāo)。采用電氣準(zhǔn)停，即使主軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也能快速定位于準(zhǔn)停位置。
（3）可靠性增加 由于無需復(fù)雜的機(jī)械、開關(guān)、液壓缸等裝置，也沒有機(jī)械準(zhǔn)停所形成的機(jī)械沖擊，因而準(zhǔn)停控制的壽命與可靠性大大增加。
（4）性能價(jià)格比提高 由于簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)和強(qiáng)電控制邏輯，這部分的成本大大降低。但電氣準(zhǔn)停常作為選擇功能，訂購電氣準(zhǔn)停附件需另加費(fèi)用。但總體來看，性價(jià)比大大提高。
3、數(shù)控機(jī)床的控制可分為二大部分：一部分是坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置控制；另一部分是數(shù)控機(jī)床加工過程的順序控制。在討論P(yáng)LC、CNC和機(jī)床各機(jī)械部件、機(jī)床輔助裝置、強(qiáng)電線路之間的關(guān)系時(shí)，常把數(shù)控機(jī)床分為“NC側(cè)”和“MT側(cè)”（即機(jī)床側(cè)）兩大部分。“NC側(cè)”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件、以及與CNC系統(tǒng)連接的外部設(shè)備。“MT側(cè)”包括機(jī)床機(jī)械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置，機(jī)床操作面板，繼電器線路，機(jī)床強(qiáng)電線路等。PLC處于CNC和MT之間，對(duì)NC側(cè)和MT側(cè)的輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行處理。
MT側(cè)順序控制的最終對(duì)象隨數(shù)控機(jī)床的類型、結(jié)構(gòu)、輔助裝置等的不同而有很大差別。機(jī)床機(jī)構(gòu)越復(fù)雜，輔助裝置越多，最終受控對(duì)象也越多。一般來說，最終受控對(duì)象的數(shù)量和順序控制程序的復(fù)雜程度從低到高依次為CNC車床、CNC銑床、加工中心、FMC、FMS。
4、1)開關(guān)量輸入電路中常使用觸點(diǎn)型行程開關(guān)，無觸點(diǎn)型感應(yīng)開關(guān)或霍耳開關(guān)等，加之?dāng)?shù)控裝置的輸入電路有各種形式，所以要注意開關(guān)量信號(hào)檢測(cè)元件與CNC接口電路的配接。
2)在開關(guān)量輸出電路中，當(dāng)被控對(duì)象是電磁閥、電磁離合器等交流負(fù)載，或雖是直流負(fù)載，但工作電壓或電流超過輸出信號(hào)的最大允許值，應(yīng)首先驅(qū)動(dòng)24V中間繼電器，然后用其觸點(diǎn)控制強(qiáng)電線路中的功率接觸器或直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。同時(shí)應(yīng)注意，中間繼電器線圈一定要并聯(lián)保護(hù)二極管，并注意二極管的方向，以便當(dāng)線圈切斷時(shí)，為電流提供釋放回路，否則極易損壞驅(qū)動(dòng)電路。
3)為提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，弱電信號(hào)與強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)信號(hào)在走線槽中要盡量分別走線。并且無觸點(diǎn)型在交流接觸器線圈兩端要就近并聯(lián)RC滅弧器。交流電動(dòng)機(jī)每相之間也要用一個(gè)滅弧器，每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)用三個(gè)。
5、CNC裝置是一個(gè)機(jī)床計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其數(shù)控系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩種不同性質(zhì)的任務(wù)。
數(shù)控系統(tǒng)的基本任務(wù)（核心任務(wù)）是進(jìn)行機(jī)床的自動(dòng)加工控制，因此，數(shù)控系統(tǒng)的核心控制模塊主要有預(yù)處理模塊、插補(bǔ)計(jì)算模塊、位置控制模塊和PLC控制模塊等。
數(shù)控系統(tǒng)的管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)CNC系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的主體，它管理著數(shù)控加工程序從輸入，預(yù)處理，到插補(bǔ)計(jì)算，位置控制和輸入、輸出控制的全過程，并管理著系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，刀具參數(shù)設(shè)置，數(shù)控加工程序的編輯，數(shù)據(jù)的輸入、輸出及在各種機(jī)床運(yùn)行方式下操作員的操作處理等各種人機(jī)交互過程。除此之外，先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理程序還能適時(shí)運(yùn)行診斷模塊以便及時(shí)判斷和消除故障，并能進(jìn)行通信、聯(lián)網(wǎng)等功能的管理。
CNC裝置的系統(tǒng)軟件具有多任務(wù)性和實(shí)時(shí)性兩大特點(diǎn)。CNC系統(tǒng)中要管理和控制的任務(wù)很多，如：當(dāng)CNC裝置正處于加工控制狀態(tài)時(shí)，為了保證加工的連續(xù)性，在各程序段之間不能停頓，因此，各數(shù)控加工程序段的預(yù)處理、插補(bǔ)計(jì)算、位置控制和各種輔助控制任務(wù)都要及時(shí)進(jìn)行；為了使操作人員及時(shí)了解和干預(yù)CNC系統(tǒng)工作狀態(tài)，系統(tǒng)在執(zhí)行加工任務(wù)的同時(shí)還應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行一些人機(jī)交互工作，即：顯示加工狀態(tài)，接受操作人員通過面板輸入的各種改變系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制信號(hào)等；為了及時(shí)檢查和預(yù)報(bào)硬、軟件的各種故障，系統(tǒng)在運(yùn)行控制程序和人機(jī)交互程序的同時(shí)還要及時(shí)運(yùn)行診斷程序；此外，系統(tǒng)還可能被要求及時(shí)完成通信等其它任務(wù)。可見，理想的管理程序，如前所述，應(yīng)具有多任務(wù)實(shí)時(shí)處理能力。
五、計(jì)算題（每題10，共10分）
1.如圖所示，AB是要加工的圓弧，圓弧的圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0)，圓弧起點(diǎn)為A(7,1)，終點(diǎn)為B(5,5)，若脈沖當(dāng)量為1，試用逐點(diǎn)比較法對(duì)該段圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，計(jì)算出需要的插補(bǔ)循環(huán)數(shù)和刀具移動(dòng)每一位置的坐標(biāo)，并在圖上畫出刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。