技术

一、选择（每题2分，共20分）
1、可用于开环伺服控制的电动机是( D )
A．交流主轴电动机 B．永磁宽调速直流电动机
C．无刷直流电动机 D．功率步进电动机
2、下列伺服电动机中，带有换向器的电动机是( A )
A．永磁宽调速直流电动机 B．永磁同步电动机
C．反应式步进电动机 D．混合式步进电动机
3、步进电动机多相通电可以( A )
A．减小步距角 B．增大步距角
C．提高电动机转速 D．往往能提高输出转矩
4、所谓开环的数控伺服系统是指只有( B )
A．测量实际位置输出的反馈通道
B．从指令位置输入到位置输出的前向通道
C．开放的数控指令
D．位置检测元件
5、步进电机驱动控制采用加/减速方式,有利于( C )
A．防止步进电机失步 B．防止机床机械共振
C．改善步进电机低频特性 D．增大步进电机的步距角
6、步进电机主要用于( A )。
A．经济型数控机床的进给驱动 B．加工中心的进给驱动
C．大型数控机床的进给驱动 D．数控机床的主轴驱动
7、机床数控系统是一种（ C ）
A 速度控制系统 B 电流控制系统 C 位置控制系统 D 压力控制系统
8．数控加工中心与普通数控铣床、镗床的主要区别是（ B　）。
A一般有三个数控轴
B 设置有刀库，在加工过程中由程序自动选用和更换
C 能完成钻、铰、攻丝、铣、镗等加工功能
D 主要用于箱体类零件的加工
9．数控机床进给系统不能采用（ D ）电机驱动。
(A) 直流伺服 (B) 交流伺服 (C) 步进 (D)笼式三相交流
10.光栅尺是（　A　）。
A 一种能准确的直接测量位移的元件
B 一种数控系统的功能模块
C 一种能够间接检测直线位移或角位移的伺服系统反馈元件
D 一种能够间接检测直线位移的伺服系统反馈元件
二、填空题（每空2分，共20分）
1、步进电动机的最大缺点是容易 失步 ，特别是在大负载和速度较高的情况下，更容易发生。
2、在闭环系统中，定位精度主要取决于 测量元件的定位精度。
3、CNC系统中，一般都具有 脉冲增量 和  数据采样插补功能。
4、NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是 数控装置 ，FMS的含义 柔性制造系统 ， CIMS的含义是计算机集成制造系统。 5、在数控编程时，使用 补偿 指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按照刀具的中心线运动轨迹来编程。
6、圆弧插补时，通常把与时钟走向一致的圆弧叫 顺时针圆弧插补 ，反之称为逆圆弧插补 。
三、判断题（每题2分，共10分）
1．（×）点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。
2．（√）常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
3．（×）数控机床适用于单品种，大批量的生产。
4．（√）RS232串行通信接口可用于数控加工程序的自动输入。
5．（√）旧机床改造的数控车床，常采用梯形螺纹丝杠作为传动副，其反向间隙需事先测量出来进行补偿。
四、简答题（每题8分，共40分）
1、步进电动机的选用要考虑哪几个方面？
2、数控机床对进给伺服的性能有何要求？
3、画出主轴电动机的特性曲线，并说明如何进行调速？
4、什么是主轴分段无级调速，为什么要采用主轴分段无级变速？
5、简述数控机床主要由哪几部分组成？
答：1、（1）考虑系统的精度和速度的要求。为了提高精度，希望脉冲当量小，但脉冲当量越小，系统的运行速度越低，应兼顾精度和速度的要求来选定系统的脉冲当量，当脉冲当量确定以后，来选择步进电机的步距角和传动机构的传动比。
    （2）考虑负载转矩引起的定位误差、传动机构的误差以及步进电机的步进误差，使总的误差小于数控机床允许的定位误差。

2、(1) 精度高。伺服系统要具有较好的静态特性和较高的伺服刚度，从而达到较高的定位精度，以保证机床具有较小的定位误差与重复定位误差；同时伺服系统还要具有较好的动态性能，以保证机床具有较高的轮廓跟随精度。
    (2) 快速响应，无超调。为了提高生产率和保证加工质量，在启、制动时，要求加、减加速度足够大，以缩短伺服系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。一般电动机的速度从零变到最高转速，或从最高转速降至零的时间小于200ms。这就要求伺服系统要快速响应，但又不能超调，否则将形成过切，影响加工质量。同时，当负载突变时，要求速度的恢复时间也要短，且不能有振荡，这样才能得到光滑的加工表面。
    (3)调速范围宽。在数控机床中，由于所用刀具、被加工材料、主轴转速以及进给速度等加工：工艺要求各有不同,为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围(通常要大于1:10000)。尤其在低速(如<0.01m/min)时，要仍能平滑运动而无爬行现象。而高速的范围要求可达20~100m/min。

3、典型主轴电动机工作特性曲线如下图所示： 

    4、不论采用哪一种方法，均可实现主轴电动机的无级调速。采用无级调速主轴机构，主轴箱虽然得到大大简化，但其低速段输出转矩常常无法满足机床切削转矩的要求。如单纯追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从而使主轴电动机与驱动装置的体积、重量及成本大大增加。因此数控机床常采用1~4档齿轮变速与无级调速相结合的方式，即分段无级变速。
    采用与不采用齿轮减速主轴的输出特性，采用齿轮减速虽然低速的输出转矩增大，但降低了最高主轴转速。因此通常均采用齿轮自动变速，达到同时满足低速转矩和最高主轴转速的要求。一般来说，数控系统均提供4档变速功能的要求，而数控机床通常使用两档即可满足要求。

    5、数控系统一般由输入／输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。

五、分析题（每题10，共10分）
    下图为某数控机床主轴定向的梯形图程序，分析自动加工时，执行M19指令时主轴定向控制过程。