南航数控技术考试原题（附答案）分解

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二OO 三～二OO 四 学年 第 二 学期《 机床数控技术 》考试试题 考试日期:2004 年 5 月 30 日 试卷代号 考试班级 学号 姓名 成绩 一、判断对错，并改正错误之处(20分) 1. （ ）计算机群控(DNC)是指用一台通用计算机控制一群数控机床的系统。 2. （ ）数控机床XYZ坐标系以机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标。 3. （ ）加工中心指带有刀库、能自动换刀的数控机床。 4. （ ）二轴半联动的数控机床是指具有三个坐标轴,其中任意两轴可联动，但不能实现三轴联动的数控机床。 5. （ ）DDA法易于实现多坐标直线插补联动。 6. （ ）余数寄存器预置数是DDA插补时进给速度均匀化的措施。 7. （ ）步进电机转子的转速正比于定子绕组通电状态改变的频率。 8. （ ）步进电机采用自动升降速电路的作用是启动时防失步，停止时防超步。 9. （ ）对于四相步进电机来说，功率放大电路有四路。 10. （ ）旋转变压器和直线感应同步器都有相位和幅值两种工作状态，都是角位移测量元件。 11. （ ）消除接触式码盘非单值性误差的方法是采用二进制代码的码盘。 12. （ ）目前，使用最广泛的直流电机调速系统是PWM-M系统，调速方法主要是调节电机电枢上的电压。 13. （ ）鉴相式伺服系统中采用的半加器鉴相器的主要功能是鉴别两个输入信号的相位差和频率。 共 7 页 第 2 页

14. （ ）F系列的PLC的基本语言是梯形图语言，PLC在数控机床中主要实现G功能。 15. （ ）脉冲调相器的作用是将指令脉冲转换为相位脉冲，它由脉冲发生器、脉冲加减器和计数器组成。 二、多项选择填空：(15分) 1. 一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成，各几何元素之间的连接点称为：（ ） (1)基点 (2)切点 (3)节点 (4)交点 2. 数控机床上加工零件时,刀具相对于零件运动的起始点，称为：（ ） (1)对刀点 (2)换刀点 (3)机械原点 (4)起点 3. 只控制刀具的定位点，在定位过程中不切削、不控制轨迹和速度，这样的控制系统称为：（ ） (1)点位控制系统 (2)点位直线控制系统 (3)直线控制系统 (4)轮廓控制系统 4. 针对下列程序段： N001 G00 G17 X…Y…M03 M08； N002 G01 G42 X…Y…； N003 X…Y…； N004 G02 X…Y…I…J…； N005 X…Y…I…J…； N006 G01 X…Y…； N007 G00 G40 X…Y…M05 M09； 说法正确的是：（ ） (1)G00、G01、G02是同组续效代码 (2)G17、G42、G40是同组续效代码 (3)M03、M08是同组续效代码 (4)M05、M09是同组续效代码 5. 采用时间分割法时，插补周期和位置反馈采样周期的关系是：（ ） (1)前者大于后者 (2)后者大于前者 (3)两者必须相等(4)前者是后者的整数倍 6. 采用六细分电路后，可以在进给速度不变的情况下，使脉冲当量和步距角变为：（ ） (1)缩小到原来的六分之一(2)脉冲当量缩小到原来的六分之一，而步距角不变 (3)扩大到原来的六倍 (4)步距角缩小到原来的六分之一，而脉冲当量不变 7． 用下列位置检测元件时，输出信号是数字量的是：（ ） (1)旋转变压器 (2)直线感应同步器 (3)编码盘 (4)长光栅 8. 对于一个四位二进制计数器来说，其容量m和每一个指令脉冲产生的相移Δθ分别为：（ ） 共 7 页 第 3 页

(1)16和22.5°(2)16和2π/16 (3)15和22.5°(4)15和2π/16 9． 对于一个四位二进制接触式码盘来说，其码道数和分辨率分别为：（ ） (1)16和22.5°(2)4和22.5° (3) 16和2π/16 (4) 4和2π/16 10. 若已知直线感应同步器的极距2τ=2mm，滑尺直线位移量为4mm，则滑尺绕组相对于定尺绕组的空间相位角是：（ ） (1)4π(2)2π(3)360°(4)720° 三、简答题：(35分) 1. 何谓NC机床和CNC机床? 数控机床由哪几部分组成？(4分) 2. 何谓脉冲当量? (2分) 3. 数控机床按伺服系统分类，分哪几类？简答各类的特点。（6分） 4. 刀具半径补偿的含义和优点有哪些?（4分）

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5. 解释程序段：“N003 G01 G17 X+25 Y+30 F125 S400 M03 M08；”中G17、F125、S400的含义。（3分） 6. 说明左移规格化的含义。（5分） 7. 简述光栅的组成及其与机床的安装方式,并简要说明莫尔条纹的作用。若已知光栅栅距d=0.01mm及莫尔条纹的宽度w=5mm，则莫尔条纹的放大倍数是多少？（6分） 8. 用F系列PLC的指令编程:（5分） X400 X401 Y433 Y434 X402 X405 Y430 X403 X401 共 7 页 第 5 页

四、插补计算题:(20分) 1. 试推导第Ⅱ象限逆圆弧逐点比较法插补公式，并用其插补一段第Ⅱ象限逆圆弧：起点A(0,5)，终点B(-4,3)，画出插补后的实际轨迹图。(插补计算过程以节拍表的形式给出) Y A（0，5） 5 4 B（-4，3） 3 2 1 X -4 -3 -2 -1 0 共 7 页 第 6 页

2. 用DDA法插补直线OA，起点O(0,0)，Y 7 A（7，6） 终点(7,6)，设寄存器为三位二进制寄存器，以表格的形式给出插补计算过程，并画出插补轨迹图。 6 5 4 3 2 1 X 0 1 2 3 4 5 6 7 共 7 页 第 7 页

五、编程计算题：(10分) 设计一步进开环伺服系统，已知系统选定的脉冲当量为0.03mm/脉冲；机床工作台以丝杠螺母传动，丝杠的螺距为7.2mm；步进电机的步距角α＝0.75°/1.5°，控制方式为三相六拍；试求： (1)减速齿轮的传动比i； (2) 设计用MCS-51单片机控制的x向反向走一步的环形分配器子程序（包括初始化程序），并列出环形分配表。已知输出信号从P1口的低四位输出，P1口的高四位全置“1”。

答案

一、判断对错，并改正错误之处(20分) 16. （√）计算机群控(DNC)是指用一台通用计算机控制一群数控机床的系统。 17. （√）数控机床XYZ坐标系以机床传递切削力的主轴轴线为Z坐标。 18. （√）加工中心指带有刀库、能自动换刀的数控机床。 19. （√）二轴半联动的数控机床是指具有三个坐标轴,其中任意两轴可联动，但不能实现三轴联动的数控机床。 20. （√）DDA法易于实现多坐标直线插补联动。 21. （╳）余数寄存器预置数是DDA插补时进给速度均匀化的措施。 22. （√）步进电机转子的转速正比于定子绕组通电状态改变的频率。 23. （√）步进电机采用自动升降速电路的作用是启动时防失步，停止时防超步。 24. （√）对于四相步进电机来说，功率放大电路有四路。 25. （╳）旋转变压器和直线感应同步器都有相位和幅值两种工作状态，都是角位移测量元件。 26. （╳）消除接触式码盘非单值性误差的方法是采用二进制代码的码盘。 27. （√）目前，使用最广泛的直流电机调速系统是PWM-M系统，调速方法主要是调节电机电枢上的电压。 28. （╳）鉴相式伺服系统中采用的半加器鉴相器的主要功能是鉴别两个输入信号的相位差和频率。 共 7 页 第 2 页

29. （╳）F系列的PLC的基本语言是梯形图语言，PLC在数控机床中主要实现G功能。 30. （√）脉冲调相器的作用是将指令脉冲转换为相位脉冲，它由脉冲发生器、脉冲加减器和计数器组成。 二、多项选择填空：(15分) 7. 一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成，各几何元素之间的连接点称为：（ 1 ） (1)基点 (2)切点 (3)节点 (4)交点 8. 数控机床上加工零件时,刀具相对于零件运动的起始点，称为：（ 1 ） (1)对刀点 (2)换刀点 (3)机械原点 (4)起点 9. 只控制刀具的定位点，在定位过程中不切削、不控制轨迹和速度，这样的控制系统称为：（ 1 ） (1)点位控制系统 (2)点位直线控制系统 (3)直线控制系统 (4)轮廓控制系统 10. 针对下列程序段： N001 G00 G17 X…Y…M03 M08； N002 G01 G42 X…Y…； N003 X…Y…； N004 G02 X…Y…I…J…； N005 X…Y…I…J…； N006 G01 X…Y…； N007 G00 G40 X…Y…M05 M09； 说法正确的是：（ 1 ） (1)G00、G01、G02是同组续效代码 (2)G17、G42、G40是同组续效代码 (3)M03、M08是同组续效代码 (4)M05、M09是同组续效代码 11. 采用时间分割法时，插补周期和位置反馈采样周期的关系是：（ 1、4 ） (1)前者大于后者 (2)后者大于前者 (3)两者必须相等(4)前者是后者的整数倍 12. 采用六细分电路后，可以在进给速度不变的情况下，使脉冲当量和步距角变为：（ 2 ） (1)缩小到原来的六分之一(2)脉冲当量缩小到原来的六分之一，而步距角不变 (3)扩大到原来的六倍 (4)步距角缩小到原来的六分之一，而脉冲当量不变 7． 用下列位置检测元件时，输出信号是数字量的是：（ 3、4 ） (1)旋转变压器 (2)直线感应同步器 (3)编码盘 (4)长光栅 9. 对于一个四位二进制计数器来说，其容量m和每一个指令脉冲产生的相移Δθ分别为：（ 1、2 ） 共 7 页 第 3 页

(1)16和22.5°(2)16和2π/16 (3)15和22.5°(4)15和2π/16 10． 对于一个四位二进制接触式码盘来说，其码道数和分辨率分别为：（ 1、3 ） (1)16和22.5°(2)4和22.5° (3) 16和2π/16 (4) 4和2π/16 10. 若已知直线感应同步器的极距2τ=2mm，滑尺直线位移量为4mm，则滑尺绕组相对于定尺绕组的空间相位角是：（1、4 ） (2)4π(2)2π(3)360°(4)720° 三、简答题：(35分) 9. 何谓NC机床和CNC机床? 数控机床由哪几部分组成？(4分) NC机床：由专用数字计算控制装置控制的自动化机床； CNC机床：由通用数字计算控制装置控制的自动化机床。 组成：机床、控制介质、数控装置、伺服系统 10. 何谓脉冲当量? (2分) 一个脉冲使机床的移动部件移动的位移量。 11. 数控机床按伺服系统分类，分哪几类？简答各类的特点。（6分） 开环系统：步进电机，无位置检测装置，结构简单，成本低，精度低，易于维修 半闭环系统：直、交流的伺服电机，角位移检测装置，中等精度 闭环系统：直、交流的伺服电机，线位移检测装置，精度较高 12. 刀具半径补偿的含义和优点有哪些?（4分） 含义：编程时按零件的实际轮廓编程，不考虑刀具的半径。 优点：便于编程；粗、精加工；阴、阳模加工 共 7 页 第 4 页

13. 解释程序段：“N003 G01 G17 X+25 Y+30 F125 S400 M03 M08；”中G17、F125、S400的含义。（3分） G17：坐标平面选择指令 F125：进给速度125MM/MIN S400：主轴转速400R/MIN 14. 说明左移规格化的含义。（5分） 提高DDA插补法进给速度均匀化的措施 直线：将被积函数寄存器中的数左移，直到其中有一个的最高位为1； 圆弧：将被积函数寄存器中的数左移，直到其中有一个的次高位为1； 15. 简述光栅的组成及其与机床的安装方式,并简要说明莫尔条纹的作用。若已知光栅栅距d=0.01mm及莫尔条纹的宽度w=5mm，则莫尔条纹的放大倍数是多少？（6分） 组成与安装：标尺光栅：与机床的移动部件连；指示光栅：与机床的固定部件连 莫尔条纹的作用：放大作用；均化误差的作用；莫尔条纹的移动与光栅的移动成比例。 w5?500 莫尔条纹的放大倍数：k??d0.01 16. 用F系列PLC的指令编程:（5分）

X400 X401 Y433 Y434 X402 X405 Y430 X403 X401 LD X400 ANI X401 OUT Y433 OUT Y434 LD X402 LDI X403 AND X401 ORB AND X405 OUT Y430 END 共 7 页 第 5 页

四、插补计算题:(20分) 3. 试推导第Ⅱ象限逆圆弧逐点比较法插补公式，并用其插补一段第Ⅱ象限逆圆弧：起点A(0,5)，终点B(-4,3)，画出插补后的实际轨迹图。(插补计算过程以节拍表的形式给出) Y A（0，5） 5 4 B（-4，3） 3 2 1 插补公式： F?0时，?X方向进给，F?F?2X?1， X -4 -3 -2 -1 0 F?0时，?Y方向进给，F?F?2Y?1 序号 1、判别 2、进给 3、运算 4、比较 1 2 3 4 5 6 F=0 F〈0 F〈0 F〈0 F=0 F〈0 -Y -X -X -X -Y -X F=-9 X=0，Y=4 F=-8 X=-1，Y=4 F=-5 X=-2，Y=4 F=0 X=-3，Y=4 F=-7 X=-3，Y=3 F=0 X=-4，Y=3 E=5 E=4 E=3 E=2 E=1 E=0

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4. 用DDA法插补直线OA，起点O(0,0)，Y 7 A（7，6） 终点(7,6)，设寄存器为三位二进制寄存器，以表格的形式给出插补计算过程，并画出插补轨迹图。 累 加 次 数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 6 5 4 3 2 1 X 0 1 2 3 4 5 6 7 Y积分器 X积分器 Jvx 111 JRx 000 111 110 101 100 011 010 001 000 ⊿x 0 0 1 1 1 1 1 1 1 Jvy 110 JRy 000 110 100 010 000 110 100 010 000 ⊿y 0 0 1 1 1 0 1 1 1 终点计数器JE 000 001 010 011 100 101 110 111 000 共 7 页 第 7 页

五、编程计算题：(10分) 设计一步进开环伺服系统，已知系统选定的脉冲当量为0.03mm/脉冲；机床工作台以丝杠螺母传动，丝杠的螺距为7.2mm；步进电机的步距角α＝0.75°/1.5°，控制方式为三相六拍；试求： (3)减速齿轮的传动比i； (4) 设计用MCS-51单片机控制的x向反向走一步的环形分配器子程序（包括初始化程序），并列出环形分配表。已知输出信号从P1口的低四位输出，P1口的高四位全置“1”。 360??2 ?t(2)2100 MOV DPTR，#2200H MOV R0，#00 LOOP： MOV A，R0 MOVC A，@A+DPTR MOV P1，A LCALL 1000 INC R0 CJNE R0，#06H，LOOP a) DB F5H，F4H，F6H，F2H，F3H，F1H， 1000：MOV R3，#FF DT1： MOV R4，#FF DT2： DJNZ R4，DT2 DJNZ R3，DT1 RET C B A 1 0 0 1 F1H 2 0 1 1 F3H 3 0 1 0 F2H 4 1 1 0 F6H 5 1 0 0 F4H 6 1 0 1 F5H (1) α＝0.75°, i?

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