技术

一、选择（每题2分，共20分）
1 数控机床中，不属于PLC控制的信号有（ B ）。
A．急停控制 B．轨迹插补 C．主轴控制 D. 导轨润滑
2 数控机床自动选择刀具中任意选择的方法是采用（ C ）来选刀换刀。
A．刀具编码 B．刀座编码 C．计算机跟踪记忆
3 数控机床加工依赖于各种（ D ）。
A． 位置数据 B． 模拟量信息 C． 准备功能 D． 数字化信息
4 数控机床的核心是（ B ）。
A．伺服系统 B． 数控系统 C． 反馈系统 D． 传动系统
5 SINUMERIK 802S/C两个系统的不同在于（ D ）。
A． 显示器 B．操作面板 C．数控功能 D. 驱动系统
6 数控机床加工零件时是由（ A ）来控制的。
A．数控系统 B． 操作者 C． 伺服系统
7 圆弧插补方向（顺时针和逆时针）的规定与（ C ）有关。
A．X轴 B． Z轴 C． 不在圆弧平面内的坐标轴
8 SINUMERIK 802D 数控系统硬件构成不包含（ D ）。
A．面板控制装置(PCU) B．键盘(KB) C．机床控制面板(MCP) D．步进电机
9 下列（ A ）数控装置提供了串行接口、脉冲接口、模拟接口三类轴控制接口。
A．HNC-21□F B．HNC-21□A C．HNC-21□C D．HNC-21□D
10通常数控系统除了直线插补外，还有（B）。
A．正弦插补 B 圆弧插补 C 抛物线插补
二、填空题（每空2分，共20分）
1、改变步进电机 脉冲频率 就能改变步进电机的转速。
2、按进给机构伺服系统的控制方式分类，加工精度最低的是 开 环伺服系统。
3、进给系统中的 速度 反馈的主要作用是使移动执行件进行匀速移动。
4、FANUC 0i系列控制单元主要包括 主板 与 I/O板 两部分。
5、数控机床按控制运动轨迹可分为 点位控制 、 直线控制 和 轮廓控制 等几种。按控制方式又可分为 开环 、闭环 和半闭环控制等。
 三、判断题（每题2分，共20分）
1、（ ×）采用滚珠丝杠作为X轴和Z轴传动的数控车床机械间隙一般可忽略不计。
2、（ ×）一般闭环伺服系统的结构是一个三环结构系统，外环是位置环，中环是电流环，内环为速度环。 
3、（  √）伺服系统的执行机构常采用直流或交流伺服电动机。
4、（ ×）光栅通常由一长一短两块光栅尺配套使用，其中长的一块称为指示光栅，要求与行程等长，短的一块称为标尺光栅。
5、（ √）主轴准停功能又称为主轴定位功能，即当主轴停止时，控制其停于固定位置。
四、简答题（每题8分，共40分）
1、试述三位液压拨叉的工作原理
2、主轴电准停较机械准停有何优点
3、数控机床中PLC控制的对象有哪些？
4、在PLC开关量输入输出的控制中，应注意哪些问题？
5、数控系统中软件所承担的任务有哪些？

答：1、液压拨叉是一种用一只或几只液压缸带动齿轮移动的变速机构。右图为三位液压拨叉的原理图，其具有液压缸1与5、活塞2、拨叉3和套筒4，通过电磁阀改变不同的通油方式可获得三个位置。
当液压缸1通入液压油而液压缸5卸压时，活塞杆2便带动拨叉3向左移至极限位置。
2）当液压缸5通入液压油而液压缸1卸压时，活塞杆2和套筒4一起移至右极限位置。
3）当左右缸同时通入压力油时，由于活塞杆2两端直径不同使其向左移动，而由于套筒4和活塞杆2截面直径不同，而使套筒4向右的推力大于活塞杆2向左的推力，因此套筒4压向液压缸的右端，而活塞杆2紧靠套筒4的右面，拨叉处于中间位置。
2、采用电气准停控制有如下优点：
（1）简化机械结构 与机械准停相比，电气准停只需在这种旋转部件和固定部件上安装传感器即可。
（2）缩短准停时间 准停时间包括在换刀时间内，而换刀时间是加工中心的一项重要指标。采用电气准停，即使主轴在高速转动时，也能快速定位于准停位置。
（3）可靠性增加 由于无需复杂的机械、开关、液压缸等装置，也没有机械准停所形成的机械冲击，因而准停控制的寿命与可靠性大大增加。
（4）性能价格比提高 由于简化了机械结构和强电控制逻辑，这部分的成本大大降低。但电气准停常作为选择功能，订购电气准停附件需另加费用。但总体来看，性价比大大提高。
3、数控机床的控制可分为二大部分：一部分是坐标轴运动的位置控制；另一部分是数控机床加工过程的顺序控制。在讨论PLC、CNC和机床各机械部件、机床辅助装置、强电线路之间的关系时，常把数控机床分为“NC侧”和“MT侧”（即机床侧）两大部分。“NC侧”包括CNC系统的硬件和软件、以及与CNC系统连接的外部设备。“MT侧”包括机床机械部分及其液压、气压、冷却、润滑、排屑等辅助装置，机床操作面板，继电器线路，机床强电线路等。PLC处于CNC和MT之间，对NC侧和MT侧的输入、输出信号进行处理。
MT侧顺序控制的最终对象随数控机床的类型、结构、辅助装置等的不同而有很大差别。机床机构越复杂，辅助装置越多，最终受控对象也越多。一般来说，最终受控对象的数量和顺序控制程序的复杂程度从低到高依次为CNC车床、CNC铣床、加工中心、FMC、FMS。
4、1)开关量输入电路中常使用触点型行程开关，无触点型感应开关或霍耳开关等，加之数控装置的输入电路有各种形式，所以要注意开关量信号检测元件与CNC接口电路的配接。
2)在开关量输出电路中，当被控对象是电磁阀、电磁离合器等交流负载，或虽是直流负载，但工作电压或电流超过输出信号的最大允许值，应首先驱动24V中间继电器，然后用其触点控制强电线路中的功率接触器或直接驱动负载。同时应注意，中间继电器线圈一定要并联保护二极管，并注意二极管的方向，以便当线圈切断时，为电流提供释放回路，否则极易损坏驱动电路。
3)为提高整个系统的抗干扰能力，弱电信号与强电驱动信号在走线槽中要尽量分别走线。并且无触点型在交流接触器线圈两端要就近并联RC灭弧器。交流电动机每相之间也要用一个灭弧器，每个交流电动机用三个。
5、CNC装置是一个机床计算机控制系统，其数控系统软件必须完成管理和控制两种不同性质的任务。
数控系统的基本任务（核心任务）是进行机床的自动加工控制，因此，数控系统的核心控制模块主要有预处理模块、插补计算模块、位置控制模块和PLC控制模块等。
数控系统的管理系统是实现CNC系统协调工作的主体，它管理着数控加工程序从输入，预处理，到插补计算，位置控制和输入、输出控制的全过程，并管理着系统参数设置，刀具参数设置，数控加工程序的编辑，数据的输入、输出及在各种机床运行方式下操作员的操作处理等各种人机交互过程。除此之外，先进的数控系统的系统管理程序还能适时运行诊断模块以便及时判断和消除故障，并能进行通信、联网等功能的管理。
CNC装置的系统软件具有多任务性和实时性两大特点。CNC系统中要管理和控制的任务很多，如：当CNC装置正处于加工控制状态时，为了保证加工的连续性，在各程序段之间不能停顿，因此，各数控加工程序段的预处理、插补计算、位置控制和各种辅助控制任务都要及时进行；为了使操作人员及时了解和干预CNC系统工作状态，系统在执行加工任务的同时还应该及时进行一些人机交互工作，即：显示加工状态，接受操作人员通过面板输入的各种改变系统工作状态的控制信号等；为了及时检查和预报硬、软件的各种故障，系统在运行控制程序和人机交互程序的同时还要及时运行诊断程序；此外，系统还可能被要求及时完成通信等其它任务。可见，理想的管理程序，如前所述，应具有多任务实时处理能力。
五、计算题（每题10，共10分）
1.如图所示，AB是要加工的圆弧，圆弧的圆心在坐标原点(0,0)，圆弧起点为A(7,1)，终点为B(5,5)，若脉冲当量为1，试用逐点比较法对该段圆弧进行插补，计算出需要的插补循环数和刀具移动每一位置的坐标，并在图上画出刀具的运动轨迹。