一、選擇（每題2分，共20分）
1 數(shù)控機床的檢測反饋裝置的作用是：將其準確測得的（ B ）數(shù)據(jù)迅速反饋給數(shù)控裝置，以便與加工程序給定的指令值進行比較和處理。
A．直線位移 B． 角位移或直線位移 C．角位移 D．直線位移和角位移
2 全閉環(huán)伺服系統(tǒng)與半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的區(qū)別取決于運動部件上的（ C ）。
A．執(zhí)行機構 B． 反饋信號 C．檢測元件
3 數(shù)控機床每次接通電源后在運行前首先應做的是（ C ）。
A．給機床各部分加潤滑油 B． 檢查刀具安裝是否正確 C． 機床各坐標軸回參考點 D． 工件是否安裝正確
4 數(shù)控銑床一般采用半閉環(huán)控制方式，它的位置檢測器是（ B ）。
A．光柵尺 B．脈沖編碼器 C．感應同步器
5 在CRT/MDI面板的功能鍵中，顯示機床現(xiàn)在位置的鍵是（ A ）。
A．POS B．PRGRM C．OFSET D. SYSTEM
6．下列關于世界第一臺數(shù)控機床的描述正確的是（ B ）。
A 1946年在美國研制成功的 B 它是一臺3坐標數(shù)控銑床
C 用它來加工直升機葉片 D 它用晶閘管-直流電機驅動
7．數(shù)控機床半閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點是（ C ）。
A 結構簡單、價格低廉、精度差 B 結構簡單、維修方便、精度不高
C 調(diào)試與維修方便、精度高、穩(wěn)定性好D 調(diào)試較困難、精度很高
8．數(shù)控機床的性能很大程度上取決于（ B ）的性能。
A 計算機運算 B 伺服系統(tǒng) C 位置檢測系統(tǒng) D 機械結構
9．數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的負載不大，加工精度不高時，可采用（ C ）控制。
A 全閉環(huán) B 半閉環(huán) C 開環(huán)
10．數(shù)控機床進給控制的交流伺服電動機結構是（ D ）。
A 轉子、定子都裝有永磁體和繞組
B 轉子、定子都是繞組
C 定子裝有永磁體，轉子是繞組
D 轉子裝有永磁體，定子是繞組
二、填空題（每空2分，共20分）
1、數(shù)控機床電器控制系統(tǒng)由 數(shù)控裝置 、 進給伺服系統(tǒng) 、 主軸伺服系統(tǒng) 、 機床強電控制系統(tǒng) 等組成。
2、數(shù)控機床常用的位置檢測裝置有 旋轉編碼器 、 光柵尺 等。
3、脈沖編碼器分為 光電式 、 接觸式 和 電磁感應式 三種。
4、光電編碼器每轉產(chǎn)生的一個脈沖信號可稱為 一轉信號 或 零標志脈沖 ，作為測量基準。
三、判斷題（每題2分，共10分）
1（√）伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構常采用直流或交流伺服電動機。
2（×）只有采用CNC技術的機床才叫數(shù)控機床。
3（×）數(shù)控機床按控制坐標軸數(shù)分類，可分為兩坐標數(shù)控機床、三坐標數(shù)控機床、多坐標數(shù)控機床和五面加工數(shù)控機床等。
4（×）數(shù)控機床中的PLC用于位置閉環(huán)伺服控制。
5（√） SIEMENS電源模塊一般為3相AC380V輸入，DC600V輸出，輸出電壓由直流母線傳送至驅動（功率）單元。
四、簡答題（每題8分，共40分）
1、加減速控制的目的是什么？有哪些實現(xiàn)的方式？
2、反向間隙和絲杠螺距誤差是怎樣產(chǎn)生的？如何進行補償？
3、光電編碼器安裝在滾珠絲杠驅動前端和末端有何區(qū)別？
4、光柵尺有哪些部件構成，莫爾條紋的作用是什么?
5、主軸電氣準停較機械準停有何優(yōu)點？試述編碼器準停的工作原理。
答：1、在CNC系統(tǒng)中，為了保證機床在起動或停止時不產(chǎn)生沖擊、失步、超程或振蕩，必須對送到伺服驅動裝置的進給脈沖頻率或電壓進行加減速控制。即在機床加速起動時，保證加在驅動電動機上的進給脈沖頻率或電壓逐漸增大；當機床減速停止時，保證加在驅動電動機上的進結脈沖頻率或電壓逐漸減小。
加減速實現(xiàn)的方式有線性加減速(勻加減速)、指數(shù)加減速和sin曲線(S)加減速。
2、在進給傳動鏈中，齒輪傳動、滾珠絲杠螺母副等均存在反轉間隙。這種反轉間隙會造成工作臺反向時，電動機空轉而工作臺不動，使半閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差和全閉環(huán)系統(tǒng)位置環(huán)振蕩不穩(wěn)定。
為解決這一問題，可先采取調(diào)整和預緊的方法，減少間隙。而對于剩余間隙，在半閉環(huán)系統(tǒng)中可將其值測出，作為參數(shù)輸入數(shù)控系統(tǒng)，則此后每當坐標軸接收到反向指令時，數(shù)控系統(tǒng)便調(diào)用間隙補償程序，自動將間隙補償值加到由插補程序算出的位置增量命令中，以補償間隙引起的失動。這樣控制電動機多走一段距離，這段距離等于間隙值，從而補償了間隙誤差。需注意的是對全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)不能采用以上補償方法(通常數(shù)控系統(tǒng)要求將間隙值設為零)，因此必須從機械上減小或消除這種間隙。有些數(shù)控系統(tǒng)具有全閉環(huán)反轉間隙附加脈沖補償，以減小這種誤差對全閉環(huán)穩(wěn)定性的影響。也就是說，當工作臺反向運動時，對伺服系統(tǒng)施加一定寬度和高度的脈沖電壓(可由參數(shù)設定)，以補償間隙誤差。
螺距誤差是指由螺距累積誤差引起的常值系統(tǒng)性定位誤差在半閉環(huán)系統(tǒng)中，定位精度很大程度上受滾珠絲杠精度的影響。盡管滾珠絲杠的精度很高，但總存在著制造誤差。要得到超過滾珠絲杠精度的運動精度，必須采用螺距誤差補償功能，利用數(shù)控系統(tǒng)對誤差進行補償與修正。采用該功能的另一個原因是，數(shù)控機床經(jīng)長時間使用后，由于磨損其精度可能下降。采用該功能進行定期測量與補償，可在保持精度的前提下延長機床的使用壽命。
3、編碼器在數(shù)控機床中用于工作臺或刀架的直線位移測量有兩種安裝方式：一是和伺服電動機同軸聯(lián)接在一起(稱為內(nèi)裝式編碼器)，伺服電動機再和滾珠絲杠連接，編碼器在進給轉動鏈的前端；二是編碼器連接在滾珠絲杠末端(稱為外裝式編碼器)。由于后者包含的進給轉動鏈誤差比前者多，因此，在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，后者的位置控制精度比前者高。
4、光柵尺或稱光柵，是一種高精度的直線位移傳感器，光柵有透射光柵和反射光柵兩類, 其結構由光源、透鏡、指示光柵、標尺光柵、光電元件、窄縫等組成的。
當標尺光柵移動時，莫爾條紋就沿著垂直于光柵運動的方向移動，并且光柵每移動一個柵距ω，莫爾條紋就準確地移動一個紋距，只要通過測量出莫爾條紋的數(shù)目，就可以知道光柵移動了多少個柵距，而柵距是制造光柵時已確定的，因此工作臺的移動距離就可以計算出來。
5、采用電氣準?？刂朴腥缦聝?yōu)點：
（1）簡化機械結構 與機械準停相比，電氣準停只需在這種旋轉部件和固定部件上安裝傳感器即可。
（2）縮短準停時間 準停時間包括在換刀時間內(nèi)，而換刀時間是加工中心的一項重要指標。采用電氣準停，即使主軸在高速轉動時，也能快速定位于準停位置。
（3）可靠性增加 由于無需復雜的機械、開關、液壓缸等裝置，也沒有機械準停所形成的機械沖擊，因而準?？刂频膲勖c可靠性大大增加。
（4）性能價格比提高 由于簡化了機械結構和強電控制邏輯，這部分的成本大大降低。但電氣準停常作為選擇功能，訂購電氣準停附件需另加費用。但總體來看，性價比大大提高。
可采用主軸電動機內(nèi)部安裝的編碼器信號(來自于主軸驅動裝置)，也可以在主軸上直接安裝另外一個編碼器。采用前一種方式要注意傳動鏈對主軸準停精度的影響。主軸驅動裝置內(nèi)部可自動轉換，使主軸驅動處于速度控制或位置控制狀態(tài)。準停角度可由外部開關量(十二位)設定，這一點與磁準停不同，磁準停的角度無法隨意設定，要想調(diào)整準停位置，只有調(diào)整磁發(fā)體與磁傳感器的相對位置。
五、計算題（每題10，共10分）
直線插補計算： 逆時針加工第Ⅰ象限圓弧OA，起點坐標為O（6，0），終點坐標為A（0，6），試進行插補運算并畫出運動軌跡圖。