现代数控技术试卷及答案A-2012

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《现代数控技术》试卷（A卷）

2. 请按题中要求用数字积分法求解

总得分 阅卷人 复查人 考试方式 本试卷考试分数占已知圆弧起点坐标A（3,4），B（3，-4），R=5，

学生总评成绩比例 1）脉冲，用数字积分法列表写出第一象限和第二象限前2步的插补过程，并在图中画出 开卷 100 % 轨迹。

2）mm，脉冲当量为0.01mm/脉冲，请用数字积分法计算完成圆弧插补时需要多少步

分数 40 一、 简答题 （每小题10分） 得分

1.说明加工程序数据在数控装置中是如何处理的？

2. 试述透射光栅的检测原理，并绘图表示光栅测量系统的组成？如何提高其分辨率？

3. 试述增量式编码器在数控机床上的作用。

4. 试述交流进给、主轴伺服电机的工作原理及特性曲线。

分数 20 二、计算题（20分） （第1题8分，第2题12分） 分数 40

得分 三、编程题（2小题，第一小题20分，第二小题20得分 分） 1. 某数控车采用步进电机作进给驱动,步进电机的步距角为1.8度,丝杠螺距

1. 编制如图所示球头螺纹手柄的加工程序，制定加工路线，并填写数控加工

为4mm,编码器与主轴连接方式如下,Z1,Z2,Z3,Z4分别为80,40,40,20,编码器工序卡。材料为铝合金，棒料直径为50mm，棒料长度为95mm。（已知如果原每转1500个脉冲,问加工螺距P=6mm螺纹时,工作台走一个脉冲当量时对应的点定在球头的中心点，则A点和B点坐标为：A(-14.283,28）,B(-21.424,22))编码器脉冲是多少?

(1) 列出所采用的刀具、走刀路线。（4分） （2）编制完成该零件加工的数控加工程序（16分）

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2.编制下图零件内槽轮廓和4个Φ8孔的数控精加工程序，要求T1为Φ8钻，长度为40mm；T2为Φ8mm立铣刀。

(1) 在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、走刀路线。（4分） (2) 编制完成该零件加工的数控加工程序（16分）

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河南理工大学 2010-2011 学年第 2 学期

《现代数控技术》试卷（A卷）

：级班：：业号名专 姓 学 ：级班：：业号名专姓学??????????线????????????封????????????密?????????? ??????????线????????????封????????????密??????????总得分 阅卷人 复查人 考试方式 闭卷 本试卷考试分数占学生总评成绩比例 100 % （4分）

（2）通过倍频电路（如四倍频、10倍频、20倍频）来提高分辨率。（2分）

3. 试述增量式编码器在数控机床上的作用。

答：

1. 位置检测(进给系统)

实现位移测量，由于增量式光电编码器每转过一个分辨角就发出一个脉冲信号，因此，根据脉冲的数量、传动比及滚珠丝杠螺距即可得出移动部件的线位移。（3分）

2. C轴控制(主轴控制)。主运动（主轴控制）中采用主轴位置脉冲编码器，则成为具有位置控制功能的主轴控制系统，或者叫做“C”轴控制。主轴位置脉冲编码器的作用主要有： （1）主轴旋转与坐标轴进给的同步控制，实现螺纹加工。（2分）

（2）主轴定向准停控制。加工中心换刀时，为了使机械手对准刀柄，主轴必须停在固定的径向位置；在固定切削循环中，如精镗孔，要求刀具必须停在某一径向位置才能退出。（2分）

（3）实现恒线速切削控制。车床和磨床进行端面或锥形面切削时，为了保证加工面的表面粗糙度Ra保持一定的值，要求刀具与工件接触点的线速度为恒值。（1分）

3. 测速。由光电编码器发出脉冲的频率或周期可测量转速 （2分） 4. 试述交流进给、主轴伺服电机的工作原理及特性曲线。

答：交流进给伺服电机的工作原理：当定子三相绕组通上交流电后，就产生一个旋转磁场，该旋转磁场以同步转速n旋转。根据磁极同性相斥，异性相吸的原理，定子旋转磁场就要与转子的永久磁铁磁极互相吸引住，并带着转子一起旋转。因此转子也将以同步转数与定子旋转磁场一起转动。（3分） 特性曲线图 （2分）

交流主轴伺服电机的工作原理：当定子上三相绕组接通三相电源以后，由电源供给励磁电流，在定子与转子之间的气隙内建立起以同步转速旋转的旋转磁场，依靠电磁感应作用，在转子条内产生感应电动势。因为转子上导条中有电流流过，转子条中就有电流流过，从而产生电磁转矩，实现电能变为机械能的能量转换。（3分） 特性曲线图（2分）

一、 简答题 （每小题10分） 分数 40 得分

1.说明加工程序数据在数控装置中是如何处理的？ 答：数据处理程序包括：

（1）译码：译码程序是以程序段为单位对信息进行处理，把其中的各种工作轮廓信息、进给速度F和其他辅助信息（M、S、T）依照计算机能识别的数据形式，并以一定的格式存在指定的内存专用区间。 （2分）

（2）刀具补偿：经过译码的程序段数据不能直接用于插补程序，，要经过刀补计算，将编程时工作轮廓数据转换为刀具中心轨迹数据。（2分）

（3）进给速度处理。编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。（2分）

（4）插补计算。插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”。（2分） （5）位置控制。主要进行各进给轴跟随误差的计算，并进行调节处理，输出速度控制指令。（2分） 2. 试述透射光栅的检测原理，并绘图表示光栅测量系统的组成？如何提高其分辨率？

答：两块光栅以微小的交角相对倾斜重叠时，在光栅刻痕的垂直的上方可见到明暗交替的莫尔条纹。两块光栅相对移动时，莫尔条纹就沿垂 直于交角平分线的方向移动。因此可以通过测量莫尔条纹的运动，即对莫尔条纹计数来测量光栅的位移量。 在光栅的移动中光电元件可以将两光栅条纹的明暗变化转换成相角相差90°的方波信号输出，通过记录此两路方波个数来测量实际的位移变化，并且通过测量两路信号的相位差来得到位移方向。（4分）

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分数 20 二、计算题（20分） （第1题8分，第2题12分） 1）脉冲，用数字积分法列表写出第一象限和第二象限前2步的插补过程，并在图中画出轨迹。 2）mm，脉冲当量为0.01mm/脉冲，请用数字积分法计算完成圆弧插补时需要多少步

得分

1. 某数控车采用步进电机作进给驱动,步进电机的步距角为1.8度,丝杠螺距为4mm,编码器与主轴连接方式如下,Z1,Z2,Z3,Z4分别为80,40,40,20,编码器每转1500个脉冲,问加工螺距P=6mm螺纹时,工作台走一个脉冲当量时对应的编码器脉冲是多少?

解：因圆弧半径值为3，取累加器、被积函数寄存器、终点计数器均为三位二进制寄存器，即N=3。用两个终点计数器 EX＝3 、EY EY＝1 ， X和Y积分器有溢出时， EX 、EY 相应减“1”，当均为0时，插补结束 累加次数m 0 1 2 3 JVX(存yi) 100 100 100 100 101 101 101 101 101 101 101 101 101 JRX 000 100 000 100 001 110 011 000 101 010 111 100 溢出 △X 1 1 1 1 1 EX 3 3 2 2 2 1 1 0 5 5 4 4 3 JVY(存xi) 011 011 011 010 010 010 001 001 001 000 000 000 000 001 001 001 011 JRY 000 011 110 000 000 000 000 000 001 010 溢出△Y 000 000 000 1 EY 1 1 1 0 5 5 5 5 5

答： i进给?Z3?p??2， Z4360??p1.8?4????0.01mm/脉冲

360i360?2 4 5 6 7 8 9 10 11 主轴转1周，刀具走6mm=1.5×4=1.5P，即走1.5个丝杠螺距， 主轴转速为n1转1周，脉冲编码器转n2，

n1Z240 ??n2Z18080n2?n1?2n1，即主轴转一周，脉冲编码器发出3000个脉冲，可以让刀具走1.5丝杠螺距，

40设工作台走一个脉冲当量时对应的编码器脉冲为X

3000：(1.5×4)=X:0.01 X=3000?0.01/6=5

2. 请按题中要求用数字积分法求解

已知圆弧起点坐标A（3,4），B（3，-4），R=5，

（2）起点、终点坐标转换为脉冲当量（300,400），B（300，-400）

第I象限走刀步数=300+100=400 第II象限走刀步数=500+500=1000 第III象限走刀步数=500+500=1000

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第IV象限走刀步数=300+100=400 完成圆弧插补时共需溢出走2800补

三、计算题（2小题，第一小题20分，第二小题20分）

1.零件如图2所示，毛坯为φ30mm的棒料，材料为45钢，试在配置Fanuc系统的数控车床上完成该N85 G01 X24 W-5;

N90 W-8;

N100 G70 P30 Q90; （1分） N110 G00 X50 Z50; （0.5分） N120 T0202 S500;

N130 G00 X26 Z-25; （2分） N140 G01 X12 F0.08; 零件的加工程序编制。

(1) 列出所采用的刀具、走刀路线。（4分） （2）编制完成该零件加工的数控加工程序（16分）

(1)外圆车床为1号刀，2号刀为切槽刀，刀宽为4mm，螺纹刀为3号刀 O0001

N05 G00 X50 Z50; (0.5分) N10 S500M03 T0101;（0.5分） N15 G00 X35 Z3； （1分） N20 G73 U12.2 R5； （1分） N25 G73 P30 Q90 U0.2 W0 F0.3；（1分） N30 G00 X0； （0.5分） N35 G01 Z0 F0.1S1000; （0.5分） N40 G03 X12 Z-6 R6; （1分） N45 G01 W-3; N50 X13.8; N55 X15.8 W-1; N60 W-16; N65 X16; N70 X18 W-1; N75 W-2;

N80 G02 X18 W-12 R15;

N150 G04 X5.0; N160 G01 X20; N170 G00 Z-59;

N180 G01 X18 F0.08; （2分） N190 G04 X5.0; N200 G01 X26;

N210 GOO X50 Z50; （0.5分） N220 T0303 S400;

N230 G00 X20 Z-6; （0.5分） N240 G92 X15.2 Z-23 F1.5; （3分） N250 X14.6; N260 X14.2; N270 X14.04;

N280 G00 X50 Z50; （不给分，没有倒扣0.5分） N290 M30; （0.5分）

2.编制下图零件内槽轮廓和4个Φ8孔的数控精加工程序，要求T1为Φ8钻，长度为40mm；T2为Φ8mm立铣刀。

(1) 在图中标出所建立的工件坐标系、所采用的刀具、走刀路线。（4分）

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(2) 编制完成该零件加工的数控加工程序（16分）

OO002

N10 G54 X－80 Y-60 Z80; N15 T01 M06;

N20 G90 G00 Z10 S600 M03; N25 G99 G81 X-50 Y-40 Z-4 R3 F50; N30 X50; N35 Y40; N40 G98 X-50;

N45 G0 X0 Y0 Z80 M05; N47 T02 M06; N50 Z-3 S150 M03; N55 G01 X-20 Y0 F150; N60 Y4; N65 X20;

N70 Y6; N75 X-20; N80 Y-4 N85 X20; N90 Y-8;

N100 X-20; N105 Y0;

N110 G42 G01 X-30 ; N115 Y14.5;

N120 G02 X-24.5 Y20 R5.5 F100; N125 G01 X10 F150; N130 G02 X30 Y0 R20 F100; N135 G01 Y-14.5 F150;

N140 G02 X24.5 Y-20 R5.5 F100; N145 G01 X-10 F150; N150 G02 X-30 Y0 R20 F100; N155 G01 Z10 M05;

N160 G40 G0 X－80 Y-60 Z80; N170 M30;

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