全国2005年10月高等教育自学考试

数控技术及应用试题

课程代码：02195

一、单项选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）

在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1．对于数控机床闭环控制系统的伺服驱动元件，为了维护方便起见，最好采用（ ）P5 A．直流伺服电动机 C．液压步进马达

B．交流伺服电动机 D．功率步进电动机

2．某加工程序中的一个程序段为（ ）P19

N003 G90G19G94G02 X30.0 Y35.0 I30.0 F200 LF 该程序段的错误在于 A．不应该用G90 C．不应该用G94

B．不应该用G19 D．不应该用G02

3．对于卧式数控车床的坐标系，一般以主轴上夹持的工件最远端面作为Z轴的基准点，则Z轴的正方向是（ ）P24

A．从此基准点沿床身远离工件的方向 B．从此基准点沿床身接近工件的方向 C．从此基准点垂直向上的方向 D．从此基准点垂直向下的方向

4．现代数控机床的各种信号处理中，一般由CNC装置中的PLC部分直接处理的信号是

（ ）P40

A．闭环控制中传感器反馈的线位移信号 B．伺服电机编码器反馈的角位移信号 C．机床的逻辑状态检测与控制等辅助功能信号 D．数控机床刀位控制信号

5．采用逐点比较法插补第一象限的直线时，直线起点在坐标原点处，终点坐标是(5,7)，刀具从其起点开始插补，则当加工完毕时进行的插补循环数是（ ）P54 A．10 C．12

B．11 D．13

B．与静刚度的平方成正比 D．与频率比成正比 B．位移精度要求较高的场合 D．以上三种场合

6．下列有关机床动刚度的叙述中，正确的说法是（ ）P68 A．与静刚度成正比 C．与阻尼比成正比

7．一端固定，一端自由的丝杠支承方式适用于（ ）P83 A．丝杠较短或丝杠垂直安装的场合 C．刚度要求较高的场合

8．经济型数控机床的进给驱动动力源主要选用（ ）P6

A．交流感应电动机 B．步进电动机

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C．交流伺服电动机 D．直流伺服电动机

9．一台三相反应式步进电动机，当采用三相六拍通电方式运行时，其步距角为0.75°，则转子的齿数为（ ）P118 A．40 C．80

B．60 D．120

10．PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指（ ）P128

A．晶闸管相控整流器速度控制单元 B．直流伺服电机及其速度检测单元 C．大功率晶体管斩波器速度控制单元 D．感应电动机变频调速系统

11．在CNC与速度控制单元的联系信号中，速度控制命令VCMD的传输方向是（ ）P129 A．在CNC与速度控制单元之间双向传递 C．由CNC传递到速度控制单元 A．采用的伺服电动机不同 C．伺服电动机安装位置不同 A．F/V变换

B．由速度控制单元传递到CNC D．由反馈检测元件传递到CNC B．采用的传感器不同 D．传感器安装位置不同 B．D/A变换 D．电压/电流变换

12．闭环控制系统与半闭环控制系统的区别在于（ ）P5

13．位置控制器输出的是数字量，要去控制调速单元，必须经过（ ）P151 C．电流/电压变换

14．感应同步器采用鉴幅型工作时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（）P108 A．Umsinωt和Umcosωt

B．U1sinωt和U2sinωt(U1≠U2) D．Umsinω1t和Umcosω2t(ω1≠ω2) B．π/3 D．π

C．U1sinωt和U2cosωt(U1≠U2) A．π/6 C．π/2

15．直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为（ ）P108

16．对于数控机床位置传感器，下面哪种说法是正确的（ ） A．机床位置传感器的分辨率越高，则其测量精度就越高 B．机床位置传感器的精度越高，机床的加工精度就越高 C．机床位置传感器的分辨率越高，机床的加工精度就越高 D．直线位移传感器的材料会影响传感器的测量精度

17．数控机床的伺服系统的开环增益为K，移动部件的速度为V，则跟随误差E可表示为

（ ）P170

A．E=KV C．E=K/V

B．E=1/(KV) D．E=V/K B．系统性误差 D．随机性误差

18．数控机床移动部件的位置偏差X反映了移动部件在该点的（ ）P160 A．重复定位误差 C．运动误差

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19．数控机床在某位置的定位误差的分布符合正态分布曲线的统计规律，其均方根误差σ反映了机床在该位置的（ ）P160 A．重复定位精度 C．系统性误差

B．反向差值 D．失动量 B．CNC功能模块 D．PLC功能模块

20．在FANUC15数控系统中，实现插补等运算功能的模块是（ ）P174 A．数字伺服功能模块 C．主轴控制功能模块

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 组成。P34

22．在CNC系统中，刀具补偿的作用是把工件轮廓轨迹转换成 (_刀具中心轨迹_)_。P37 23．自动编程系统对工件源程序的处理可分为主信息处理和(_后置信息处理_)两个阶段。P30 24．(点位)控制系统控制的是刀具相对于工件的位置，但对移动的途径原则上没有规定。P5 25．数控机床常用_(动刚度)_作为衡量抗振性的指标。P67 26．脉冲发生器有二种类型：增量式和_(绝对_)__式。P101 27．旋转变压器是根据 (_互感_)__原理工作的。P110

28．在数控机床上以某一进给速度加工圆弧时，当伺服系统两轴的增益相同时，进给速度愈大，则轮廓误差_(愈大_)_。P170

29．一般的数控机床常采用电气补偿法进行反向间隙和螺距累积误差的补偿，以提高 (定21．一个典型CNC系统一般由数控计算机、程序输入/输出装置和 (机床控制装置)_三部分

位)_精度。P167

30．FANUC15系统中采用了 (_加速度_)__反馈的方法，使电动机在负载发生变动时，也不会影响伺服系统的工作，实现了鲁棒控制。P179 三、分析题（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 31．简述选择进给伺服电动机应满足的条件。P128

32．试述提高步进系统精度的措施及基本原理。P148

解：提高步进系统精度的措施主要包括：改 步进电机的性能，减少步距角；采用精密传浙02195# 数控技术及应用试题 第 3 页 共 7 页

动副；减少传动链中的传间隙等。具体方法有以下三种：

⑴ 绸分线路 就是把步进电机的一步分得更细一些，以减少步距角。 ⑵ 反向间隙补偿 根据实际测得传动间隙的大小，每当出现反向时，用补充固定的脉冲来克服。 ⑶ 混合伺服系统 在开环系统的基础上加装反馈伺服补偿系统。

33．以长光栅为例，画出其结构组成示意图并说明莫尔条纹的形成原理。P95，P96

解：⑴长光栅结构组成示意图详见教材P96页

⑵莫尔条纹的形成原理：栅距相同的主光栅和指示光栅叠加在一起，中间留有间隔d,,且两者栅线错开一个很小的角度θ，这样便会产生与栅线接近于垂直的明暗相间的横向条纹，称为莫尔条纹，两条暗带或两条亮带间的距离称为莫尔条纹间距B，设光栅的栅距为W，则由于两块光栅刻线间夹角很小，有B≈W／θ。

34．在开环控制系统中，反问间隙的大小反映了系统失动量的大小。试以车床的典型进给系统（电机-减速齿轮-进给丝杠）为例说明减小失动量的大小可以采取的措施。P166

解：要消除失动量，首先要消除掉机械传动系统中的各种间隙，还要克服机械传动系统的弹性变形。具体可采取以下几个方面的措施：

⑴ 从产生失动量的根源上采取措施 如装配时预加载荷和增大轴径 ⑵ 减少相对运动件间的磨擦力

⑶ 对于点位控制系统可以采用单方向趋近法

⑷ 失动量中的常值系统性误差部分，可采用通过误差补偿的方法消除或减少。

四、编程题（本大题共10分）

35．如图所示为要在数控车床上加工的零件轮廓，零件毛坏为直径65mm、长度122mm的棒料（三爪卡盘夹持部分20mm）。所有外形一次切削成形。试按照教材中所学的代码格式（JB3208-83）编写其加工程序。已知与要求：

（1）坐标原点设在如图所示O点，试在给定坐标系下采用绝对尺寸编写加工程序。编程加

工时不考虑刀具副后面与被切形状的干涉问题，同时要求开始加工时先车端面2mm。在车完型面后退刀时按先X 轴后Z轴顺序退至原来位置； （2）图示刀尖位置为程序

的起点和终点； （3）进给速度50mm/min，

主轴转速600r/min；

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解：数控程序为 N N10 N20 N30 N40 N50 N60 N70 N80

五、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

36．如图数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮1的齿轮Z1=25，转动惯量J1=0.0003Kg·m2，齿轮2的齿轮Z2=50，转动惯量J2=0.0048Kg·m2，滚珠丝杠的转动惯量J3=0.003Kg·m2，丝杠螺距P=100mm，工作台质量m=100Kg。在某一时刻，电机转速n1=500r/min，试求此系统转换到电机轴上的等效转动惯量。P90

G G92 G90,G00 G01 G03 G01 G00 X X80 X65 X0 X40 X65 X80 Z Z70 Z-10 Z-62 I0 I K-30 k F S F50 M EOB LF LF LF LF LF LF LF S600 M03M08 M05,M09 M02 Z-110 Z70 解：求得: n2=n1×Z1／Z2＝500 r/min ×25／50＝250r/min 工作台速度:

V=(P×n2)／(60×1000) = (100×250)／(60×1000) = 0.41(m/s)

等效转动惯量:

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=0.0003Kg·m＋(0.0048Kg·m＋0.003Kg·m )×(250／500)＋2222×100×(0.41/500)2 ＝0.002257 (kg/m2)

37．逐点比较法插补第一象限的直线，起点在坐标原点，终点坐标输入数控计算机后Xa=5，Ya=3。试按如下格式写出插补计算过程，并画出刀具插补运动轨迹图。P54

解：⑴ 需要的插补循环总数N＝Xa＋Ya＝5＋3＝8

⑵ 插补计算过程 插补 进给 偏差判断 偏差计策 环境 方向 0 1 2 3 4 5 6 7 8

F0＝0 F1=－3 F2=2 F3=－1 F4＝4 F5=1 F6=－2 F7=3 +X +Y +X +Y +X +X +Y +X F0＝0,Xa＝5,Ya＝3 F1=F0－Ya＝－3 F2=F1＋Xa＝2 F3=F2－Ya＝－1 F4=F3＋Xa＝4 F5=F－Ya＝1 F6=F5－Ya＝－2 F7=F6＋Xa＝3 F8=F7－Ya＝0 终点判断 i＝0＜N i＝1＜N i＝2＜N i＝3＜N i＝4＜N i＝5＜N i＝6＜N i＝7＜N i＝8＝N （3）在图上画出刀具运动的轨迹

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