数控技术及应用

课程代码：02195 

一．课程的性质、目的与任务

   数控技术及应用是机电工程及自动化专业的主要专业课程之一，它主要研究应用数控技术实现自动化加工的原理、方法。它是一门涉及机械设计理论、机械制造工艺理论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子设计理论、计算机应用理论的综合课程。开设本课程的目的和任务在于通过向学生介绍数控技术的基本摡念、基本原理和设计计算方法以及数控机床的常见结构，使学生掌握数控技术的基本原理、方法与应用。

第一章 绪论

考核要求

（一） 1、 识记：数控技术产生的必然性；数控设备的优越性。

2、 领会：计算机数控系统的优点。

（二） 1、 识记：数控机床各组成部分的名称。

2、 领会：数控机床各组成部分的功用。

（三） 1、 识记：数控系统的组成；数控系统的类型；开环和闭环控制系统的框图；适应控制机床的框图。

2、 领会：开环和闭环控制系统的工作原理以及两者的区别和应用场合。点位控制系统与连续控制系统的区别；连续控制系统的工作原理；经济型数控系统的特点及其应用场合；适应控制系统的优点及其工作过程；直接控制系统的优点和应用场合。

（四） 1、 识记：数控技术在电加工机床、工业机器人、三坐标测量机中如何应用，比较它们与金属切削机床中应用的异同之处；柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的概念以及它们与数控技术的关系。

2、 领会：数控机床的高速高精度化对数控系统提出的要求；开放式数控系统的特点及其出现的重要性；数控系统智能化的优点。Internet的出现对数控系统的影响。

（一）数控技术的产生及其应用领域

开环控制系统用于经济型 数控机床上。

数控机床加工依赖于各种 数字化信息 。

绕X轴旋转的回转运动坐标轴是 A轴 。

（二）数控机床的分类、组成、及各部分的作用

数控机床按工艺用途分类，可分为数控切削机床、数控电加工机床、数控测量机等。

四坐标数控铣床是在三坐标数控铣床上增加一个数控回转工作台。

（三）数字控制系统的分类、组成其工作原理

对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做 步距角 ，电机的总角位移和输入脉冲的 数量 成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的 频率 。

数控系统所规定的最小设定单位就是脉冲当量。

数控机床的种类很多，如果按加工轨迹分则可分为点位控制、直线控制和连续控制。

根据控制运动方式的不同，机床数控系统可分为 点位数控系统 和 连续数控系统 。

点位控制的特点是，可以以任意途径达到要计算的点，因为在定位过程中不进行加工。

（四）数控技术的发展趋势及其与现代制造系统的关系

第二章 数控加工程序的编制

考核要求

（一） 1、 识记：程序编制的目的和方法；手工编程与自动编程的运用场合。

2、 领会：手工编程与自动编程的比较；编程步骤和每个步骤中进行的工作。

（二） 1、 识记：数控机床工件加工程序载体的种类；数控带的代码有几种？它与CNC系统之间信息传递的方法。

2、 识记：程序段格式的表示方法，地址符A、B、C、F、G、M、N、S、T、X、Y、Z的意义；尺寸字表示的方法。

3、 简单应用：程序段中个字符的意义及其应用场合。

4、 综合应用：机床运动的要求，用字符写出程序段。

（三） 1、 识记：数控机床坐标轴的表示方法；机床坐标轴与工件坐标轴之间的关系。

1.数控机床的机床坐标系与工件坐标系的含义是什么?

答：机床坐标系是机床上固有的坐标系。一般利用机床机械结构的基准来确定，在说明书中均有规定。

工件坐标系是在编程时使用，由编程人员在工件上指定某一个点作为原点，并在其上建立工件坐标系。

工件坐标系的原点在机床坐标系中称为调整点 ，它的选择应使工件上最大尺寸能加工出来。

数控机床上有一个机械原点，该点到机床坐标零点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设定，该点称机床参考点 。

2、 领会：主要的G代码和M代码的意义。

3、 简单应用：读懂已有的工件加工程序单。

4、 综合应用：确定工件数控加工的工艺方案、填写程序单；掌握点位加工、铣削加工和车加工的编程方法。

（四） 1、 识记：自动编程系统的种类及应用场合；自动编程系统的组成和工作原理及其发展趋势。

2、 领会：APT自动编程系统的基本概念及其数控语句的表达方式；后置处理程序的功用；APT自动编程系统的优缺点。

（一）数控机床程序编制的目的、步骤和方法

数控加工程序的编制方法主要有手工编程 和自动编程 两类。

（二）工件加工程序的格式和代码

G代码可以分为模态G代码和非模态G代码，非模态指令只能在本程序段内有效。

数控编程中，主轴功能字S指定的是主轴每分钟转速（r/min）。进给功能字F常用mm/min或 mm/r单位。

（三）手工编程方法

根据加工零件图样选定的编制零件程序的原点是           。

通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静止刀具移动。

确定数控机床坐标轴时，一般应先确定Z轴。数控铣床的默认加工平面是XY平面。

程序段的顺序号，根据数控系统的不同，在某些系统中可以省略的。

在数控铣床上铣一个正方形零件(外轮廓),如果使用的铣刀直径比原来小1mm,则计算加工后的正方形尺寸差小1mm。

数控机床的标准坐标系是以右手直角笛卡尔坐标系来确定的。

设G01 X30 Z6执行G91 G01 Z15后,正方向实际移动量15mm。因为G91是增量尺寸。

数控机床加工零件的程序编制不仅包括零件工艺过程，而且还包括切削用量、走刀路线和刀具尺寸。

（四）自动编程系统的工作过程及APT自动编程系统

APT系统中使用三个表面导动面、工件面和停止面来确定刀具运动轨迹。

APT中的工件源程序是假设工件静止、刀具移动而求出的一般解。

第三章 计算机数控系统

考核要求

（一）1、 识记：按照框图说明CNC系统的组成及各部分的功用；CNC系统中的I/O设备与普通微机的外围设备有何异同之处。

（二）1、 识记：CNC系统中的计算机的作用与普通微机的区别。

2、 领会：计算机在机床数控中的工作过程；PLC在数控机床中的功用、工作原理和它与CNC系统的连接方式；光电隔离电路的作用和工作原理；提高数控计算机可靠性的措施。

为了防止机床强电系统干扰和其他类型外界干扰通过I/O控制回路进入计算机，在控制计算机中，经常采用 光电隔离 的输入和输出电路。

（三）1、 识记：数控系统模块化设计的好处；比较各种总线规格和各自的适用场合。

总线中数据线所包括的信号线根数决定了数据传送通道的宽度。如16根数据线表示能一次传送16位的数据。

      2、 领会：总线功能模块的种类及其功能。

      3、 简单应用：初步根据数控系统的要求来选用功能模块。

（四）1、 识记：数控系统中进行插补的必要性。

      2、 领会：逐点比较插补法中直线与圆弧插补的原理；数据采样插补法的特点和适用场合。

      3、 简单应用：掌握逐点比较插补法直线和圆弧插补的计算过程。

（五）1、 识记：CNC系统控制软件的组成以及各部分的功能；控制软件的结构特点。

系统控制程序放在只读存储器EPROM中。

工件加工程序、数据和参数存放在有后备电池的CMOS RAM中。

手动数据输入MDI的输入信息经位移寄存器存放在RAM中。

2、 领会：前后台型控制软件的工作过程；中断驱动型控制软件的工作过程；这两种类型控制软件的比较。

（一）CNC系统的组成及各部分的功用

CNC系统由数控计算机、程序输入/输出装置 和机床控制装置 三部分组成。

机床控制装置包括位置控制装置 和机床状态检测控制装置 两部分。

位置控制装置由伺服机构 和执行元件组成。

伺服机构包括速度控制和 位置控制两部分。

（二）CNC系统中计算机的工作过程

机床数控系统主要是一种位置控制系统 。

用于CNC系统的PLC有两种：通用型PLC和 内置式（集成式）PLC 。

（三）数控系统的模块化设计方法

（四）插补计算

通常CNC装置的工件加工程序是以工件轮廓轨迹来编程，刀具补偿的作用是把工件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹 。

插补算法主要有脉冲增量插补法 和数字增量（数据采样）插补法两种。数字增量插补是用直线逼近被插补曲线的过程。

数字增量圆弧插补法是在满足精度的要求下，用弦 进给代替圆弧进给，即用直线逼近圆弧。

圆弧插补中，对于整圆，其起点和终点相重合，用R编程无法定义，所以只能用圆心坐标编程。

圆弧插补用半径编程时，当圆弧所对应的圆心角大于180o时半径取负值。如G02 X20 Y20 R-10 F100；所加工的一般是180°〈夹角〈360°的圆弧。

圆弧插补指令G03 X   Y    R   中，X、Y后的值表示圆弧的终点坐标值。

圆弧插补方向（顺时针和逆时针）的规定与不在圆弧平面内的坐标轴有关。

数控机床利用插补功能加工的零件的表面粗糙度要比普通机床加工同样零件表面粗糙度差 。

（五）刀具补偿

刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿 。

刀具半径补偿是一种平面补偿，而不是轴的补偿。数控车床的刀具补偿功能有刀尖半径补偿与刀具位置补偿。刀具补偿功能包括刀补的建立、刀补的执行和刀补的取消三个阶段。

G17、G18、G19指令可用来选择刀具半径补偿的平面。

刀尖半径左补偿方向的规定是沿刀具运动方向看，刀具位于工件左侧。

用Φ12的刀具进行轮廓的粗、精加工，要求精加工余量为0.4，则粗加工偏移量为6.4。

（六）控制软件的组成和结构

CNC控制软件的结构主要有 前后台型 和 中断驱动型 两种。

第四章 数控机床的机械结构

考核要求

（一） 1、 识记：数控机床机械结构的主要特点。

     2、 领会：对数控机床机械结构提出的要求。

（二） 1、 识记：数控机床各主要组成部分的名称及其功能。

     2、 领会：主轴部件的结构特点及对其功能要求。进给传动系统的结构特点及对其性能的要求。自动换刀装置的工作原理及其实现方法。

什么是加工中心的顺序选刀方式和任意选刀方式?各有什么特点?

答：顺序选刀是按工艺要求依次将所用的刀具插入刀库的刀座中，顺序不能错。优点是刀库的驱动控制比较简单，缺点是加工工件变动时，换刀很不方便且容易出错。

        任意选刀是刀具在刀库中任意存放，不必按工件的加工顺序排列，靠程序换刀。优点是刀具可重复使用，减少刀具存储量。

（三） 1、 识记：对导轨的基本要求及其分类。

     2、 领会：每类导轨的结构特点、使用场合及其优缺点。

     3、 简单应用：掌握滚动导轨结构及其选用原则和主要参数计算。

（四） 1、 识记：对进给系统机械传动的要求。滚珠丝杠和齿轮传动的消隙方法及其结构。

数控机床上蜗杆蜗轮传动为消除传动侧隙可采用双导程蜗杆结构。利用轴向移动蜗杆的方法，即可消除蜗杆蜗轮副的啮合间隙。

双导程蜗杆可分为阿基米德蜗杆 和法向直廓蜗杆 。

     2、 领会：滚珠丝杠副的结构形式、支承方式及其应用场合。滚珠丝杠的选用原则。

机床进给系统，滚珠丝杠副典型的支承方式有：两端简支；一端固定、一端简支； 两端固定 ； 一端固定、一端自由 。

     3、 简单应用：能根据要求选择滚珠丝杠副的参数及精度等级。

数控进给驱动电动机常通过偏心轴套定位在齿轮减速器上，简述用偏心轴套调整法消除齿轮传动副齿侧间隙的工作原理。

（五） 1、 识记：计算转动惯量的目的。

对于伺服进给系统，为了提高系统的快速响应性能，必须使机械传动机构在保证刚度的前提下尽量减少惯量。

     2、 领会：等效转动惯量和等效转矩的计算过程。

     3、 简单应用：计算等效转动惯量和等效转矩。

     4、 综合应用：对给定的进给系统进行等效转动惯量和等效转矩的计算。

（一）数控机床机械结构的主要特点及对它的要求

数控机床机械结构的特点是高刚度、高抗振性、减少机床热变形 和提高进给运动的动态性能和定位精度。

常用 动刚度 作为衡量抗振性的指标。

数控机床振动有受迫振动和自激振动两种。自激振动是有切削过程本身引起的。

加工中心在自动换刀过程中，必须自动选择所需刀具，并转动到换刀位置上，自动选刀的方式有 顺序选刀 和 任意选刀 两种方式。

数控机床自动选择刀具中任意选择的方法是采用计算机跟踪记忆 来选刀换刀。

（二）数控机床的主要组成部分及其结构

（三）数控机床导轨的结构形式及其选用原则和主要参数计算

数控机床常用的导轨按其接触面间的摩擦性质的不同，可分为滑动导轨、滚动导轨 和静压导轨。

静压导轨的摩擦系数极低约为μ=0.0005。

（四）滚珠丝杠副的结构形式及其选用原则

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。

数控机床与普通机床的主机最大不同是数控机床的主机采用滚珠丝杠。数控车床与普通车床相比在结构上差别最大的部件是进给传动。

目前机床导轨中应用最普遍的导轨型式是滑动导轨 。

（五）机械部件等效转动惯量和等效转矩的计算方法

第五章 数控机床位置传感器件

考核要求

（一） 1、 识记：位置检测器件在伺服系统中的功用。位置检测器件的分类。

精度和分辨率是描述传感器件性能的重要指标。

2、 领会：位置检测器件的精度和分辨率两个概念的区别。

（二） 1、 识记：光栅传感器的分类，优缺点及其适用场合。

2、 领会：光栅传感器的结构及其光栅原理，特别要理解其辨向原理和细分技术、摩尔条纹如何用来测量直线位移的。

光栅位移传感器基于莫尔条纹和光电效应将位移信号转变为电信号。

3、 简单应用：光栅传感器在机床上的安装方法。

     4、 综合应用：根据机床要求，选择光栅传感器。

（三） 1、 识记：脉冲发生器的类型和适用场合。脉冲发生器的结构及其主要参数。

脉冲发生器有两种类型：增量式 和绝对式。是常用的角位移数字式检测元件。

2、 领会：增量式脉冲发生器的辨向和细分原则。

3、 简单应用：选择脉冲发生器的主要参数。

     4、 综合应用：根据机床工作要求，选择脉冲发生器的类型、规格和主要参数。

（四） 1、 识记：感应同步器的类型、结构和及其应用场合。感应同步器的接长方法。

感应同步器可测量直线位移和角位移。根据测量对象的不同，可分为直线感应同步器和圆感应同步器，都是基于电磁感应现象工作的。

直线感应同步器有标准型、窄型、带型以及三重型等不同的尺寸、形状和种类。

2、 领会：感应同步器的工作原理及信号处理方式。

3、 简单应用：正确确定感应同步器的主要指标。

感应同步器数字检测系统的主要指标有精度 、分辨率 和跟踪速度。

根据工作要求和精度不同，感应同步器的信号处理有鉴相型、鉴幅型、幅-相型等方法。

     4、 综合应用：根据机床工作条件，正确选用和安装感应同步器。

（五） 1、 识记：旋转变压器和磁栅的特点和应用场合。

旋转变压器是常用于数控机床中角位移的检测，是根据互感原理工作的。

磁栅是测量直线位移的一种数字式传感器。

2、 领会：旋转变压器的工作原理。

（一）伺服系统中位置检测器件的重要性

（二）光栅传感器的光栅原理和选用

（三）脉冲发生器的工作原理和选用

（四）感应同步器的工作原理和选用

（五）旋转变压器及磁栅的特点和适用场合

第六章 数控机床的电气驱动

考核要求

（一） 1、识记：数控机床动力源的类型和各自的特点。

（二） 1、识记：步进电动机的类型和主要技术指标。

2、领会：步进电动机的工作原理及其性能；各种特性曲线的应用。

步进电动机转动的角位移量和转速分别与电脉冲数和电脉冲频率成正比。

步进电动机分为反应式和混合式。反应式步进电动机转子惯量低，可更快地加减速。

用于数控机床驱动的步进电动机主要有两类： 反应式 式步进电动机和 混合式 式步进电动机。

步进电机的转速是通过改变电机的脉冲频率而实现。

3、简单应用：根据机床工作要求，计算步进电动机的技术参数。

4、综合应用：根据开环系统要求，准确选择步进电动机的型号、参数和规格。

（三） 1、识记：进给伺服系统负载的计算和它与伺服电动机的匹配。

2、领会：选择伺服电动机应满足的条件。

3、简单应用：学会使用伺服电动机的特性曲线。

4、综合应用：正确选用伺服电动机的类型及其技术参数。

（四） 1、识记：直流伺服电动机的特点。

2、领会：直流伺服电动机速度控制单元的工作原理。交流伺服电动机的类型、及其结构；速度控制单元的基本原理。

速度控制单元的性能直接决定了直流伺服电动机的运行性能。

交流伺服电动机按气隙磁场的分布方式的不同，可分为无刷直流电动机（方波）和永磁同步电动机（正弦波）。无刷直流电动机是采用脉冲宽度调制（PWM）的方式来调速的。

PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指大功率晶体管斩波器速度控制单元。

3、简单应用：运用直流伺服电动机的原则。

（五） 1、识记：对机床主轴电动机提出的要求，以及满足这些要求时主轴电动机应具备的性能。

2、领会：主轴电动机几其速度控制单元的特点。

（一） 机床动力源的类型

（二）步进电动机的工作原理与选用

（三）数控机床进给系统电动机的选取准则

（四）伺服电动机及其速度控制单元的工作原理

（五）主轴电动机的特点

在直流主轴电动机中，电枢磁场对其主磁场会有影响，该影响称为 电枢反应 。

伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。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。伺服系统的执行机构常采用直流或交流伺服电动机。

电流控制的方法主要有两种：滞环法和同步开关法。

改变电动电枢端电压的调速方式称为恒转矩调速，改变励磁电流的调速方式称为恒功率调速。直流主轴电动机的调速方法是恒转矩调速与恒功率调速的结合。

第七章 数控机床进给伺服系统的控制原理

考核要求

（一） 1、识记：数控机床进给伺服系统的分类、特点及其使用场合。

2、领会：进给伺服系统中的典型指令信号及其修正方法。

位置指令是通过插补得到的。

（二） 1、识记：开环伺服系统的结构与工作原理。

2、领会：提高步进系统的精度措施。

步进系统是一个开环系统。提高步进系统进度的措施有细分线路、反向间隙补偿 和混合伺服系统三种常见方法。

所谓细分线路，就是把步进电动机的一步再分得细一些，来减小步距角。

减小传动链中的间隙，可采用间隙补偿线路。

       3、简单应用：根据机床要求，提出开环系统方案。

（三） 1、识记：闭环控制系统的结构。

2、领会：闭环控制系统的数学模型和性能分析方法。

（四） 1、识记：常用的闭环伺服系统的类型和使用场合。

闭环伺服系统是一个典型的二阶系统。常用的闭环伺服系统有脉冲、相位和数据采样式进给位置伺服系统。

2、领会：脉冲比较式、相位比较式和数据采样式位置伺服系统的工作原理。

（一）进给统的分类和特点

数控机床进给伺服系统可分为开环系统和闭环（半闭环）系统。在开环系统中，不进行位置和速度的检测。与开环系统系统相比，闭环（半闭环）系统要使用位置检测元器件和比较器。

（二）开环伺服系统的工作原理和提高精度的措施

（三）闭环（半闭环）伺服系统的工作原理及性能分析方法

（四）各典型的闭环伺服系统的工作原理和运用场合

第八章 数控机床的精度

考核要求

（一） 1、 识记：评定数控机床精度的意义；数控机床精度检测项目。

2、 领会：这些项目对数控机床工作的影响。

（二） 1、 识记：数控机床位置精度评定项目的定义——轴线的重复定位精度R 、 轴线的定位精度A 和 轴线的反向差值B及它们的评定方法。

按国家标准“数字控制机床位置精度的评定方法”(GB10931-89)规定，数控坐标轴定位精度的评定项目有以下三项：轴线的重复定位精度R、轴线的定位精度A 和轴线的反向差值B。

2、 领会：定位精度的基本概念；确定定位误差的统计分析方法；定位误差的检测方法；系统误差和随机误差的区别。

数控机床精度主要从几何精度、定位精度以及工作精度等项进行评价。

定位精度的高低用定位误差的大小来衡量。

在闭环系统中，定位精度主要取决于位置检测系统的误差。

在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。

一般的数控机床常采用电气补偿法进行反向间隙和螺距积累误差的补偿，以提高定位精度。

3、 简单应用：某一测点的定位误差计算。

4、 综合应用：坐标轴的定位精度评定方法。

（三） 1、 识记：开环系统定位精度的影响因素；闭环系统定位精度的影响因素。

2、 领会：开环和闭环系统定位误差的补偿方法。

（四） 1、 识记：数控机床工作精度的试验项目；轮廓跟随精度的意义。

轮廓误差是指实际轨迹与要求轨迹之间的最短距离。

降低进给速度、增大系统增益，将大大提高轮廓的加工精度。同时加工的圆弧半径愈大，则加工误差愈小。

2、 领会：机床伺服系统特征与加工精度的关系；跟随误差的计算；在加工直线和圆弧时跟随误差的分析。

第九章 典型的数控系统及机电一体化系统开发过程

考核要求

（一） 1、 识记：对现代数控系统的要求及其实现方法。

答：为了提高机械加工的生产率，现代数控机床向高速、高精度方向发展，在高速加工的同时实现高精度化。

    现代数控机床集合了计算机技术、伺服控制技术、机械结构等方面的新技术、新成就。如高速数控运算技术、高精密伺服技术等。

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。

（二） 1、 识记：FANUC 15系统的主要功能、结构组成及其作用。

2、 领会：FANUC 15系统在高速化、高精度化和高效率化方面所采取的主要措施。

（三） 1、 识记：机电一体化系统的设计原则和开发路线。

       2、 领会：机电一体化系统设计实例中软、硬件结构和配置。

       3、 简单应用：能根据机床工作要求，提出机电一体化系统的设计方案。

一、填空题(每空2分，共30分)

1.NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是 计算机数控机床 ，FMS的含义是 柔性制造系统 ，

 CIMS 的含义是计算机集成制造系统。

2.在数控编程时，使用 刀具半径补偿 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。

3.圆弧插补时，通常把与时钟走向一致的圆弧叫 顺圆 ，反之称为 逆圆 。

4.为了防止机床强电系统干扰和其他类型外界干扰通过I/O控制回路进入计算机，在控制计算机中，经常采用 光电隔离 的输入和输出电路。

5.通过预紧可以消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙和提高轴向刚度，通常预紧力应为最大轴向负载的 1/3 。

6.当滚珠丝杠在静态或低速(n≤10r/min)情况下工作时，滚珠丝杠副的破坏形式主要是在滚珠接触面上产生

 塑性变形 。

7.光栅栅距为0.01mm，两块光栅之间的夹角为0.057°，则莫尔条纹宽度约为 0.175 mm。

8.对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做 步距角 ，电机的总角位移和输入脉冲的 数量 成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的 频率 。

9.为了提高轮廓加工精度，在设计数控系统时应 增大 系统增益，在加工中应 降低 进给速度。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共24分)

1.数控机床的数控装置包括( D )。

A.光电读带机和输入程序载体

B.步进电机和伺服系统

C.输入、信息处理和输出单元

D.位移、速度传感器和反馈系统

2.程序编制中首件试切的作用是(C )。

A.检验零件图样设计的正确性

B.检验零件工艺方案的正确性

C.检验程序单及控制介质的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图样要求

D.测试数控程序的效率

3.数字增量圆弧插补法是用( B )逼近被插补的曲线。

A.切线 B.弦线 C.圆弧 D.双曲线

4.CNC系统中的PLC是( A )。

A.可编程序逻辑控制器 B.显示器

C.多微处理器 D.环形分配器

5.静压导轨的摩擦系数约为(C )。

A.0.05 B.0.005 C.0.0005 D.0.5

6.( A )不是滚动导轨的缺点。

A.动、静摩擦系数很接近 B.结构复杂

C.对脏物较敏感 D.成本较高

7.对于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度主要取决于( )。

A.机床机械结构的精度   B.驱动装置的精度

C.位置检测元器件的精度 D.计算机的运算速度

8.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( )。

A.代数和 B.代数差 C.矢量和 D.矢量差

9.PWM是脉冲宽度调制的缩写，PWM调速单元是指 ( C )。

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

10.在进给位置伺服系统中，UDC是指( C )，是用来计算位置跟随误差的。

A.脉冲/相位变换器 B.鉴相器

C.可逆计数器 D.同步电路

11.按国家标准“数字控制机床位置精度的评定方法”(GB10931-89)规定，数控坐标

轴定位精度的评定项目有三项，( A )不是标准中所规定的。

A.坐标轴的原点复归精度 B.轴线的定位精度

C.轴线的反向差值 D.轴线的重复定位精度

12.在开环系统中，以下因素中的(  )不会影响重复定位精度。

A.丝杠副的配合间隙 B.丝杠副的接触变形

C.轴承游隙变化 D.各摩擦副中摩擦力的变化

三、编程题(14分) 

用30的立铣刀铣削工件轮廓，已知工作原点0(90，60)，机床原点M(0，0)，工件尺寸及加工路线如图所示，试按绝对坐标完成数控铣削手工编程，I、J、K为圆弧起点相对其圆心(圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。(主轴转速为300rpm，进给速度为150mm/min，机床具有刀具半径补偿功能)

四、简答题(每小题10分，共20分)

1.数控机床的机床坐标系与工件坐标系的含义是什么?

2.什么是加工中心的顺序选刀方式和任意选刀方式?各有什么特点?

五、计算题(12分)

有一采用三相六拍驱动方式的步进电机，其转子有80个齿，经丝杠螺母副驱动工作台作直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：

(1)步进电机的步距角；

(2)工作台的脉冲当量；

(3)步进电机的最高工作频率。

一、填空题(每空2分，共30分)

1.根据控制运动方式的不同，机床数控系统可分为 点位数控系统 和 连续数控系统 。

2.偏差函数F(x，y)反映了刀具偏离工件廓形曲线的情况。若刀具在曲线上方，则

F(x，y) 大于零 ;若刀具在曲线上，则F(x，y)=0；若刀具在曲线下方，则

F(x，y) 小于零 。

3.CNC系统中，一般都具有 直线 和 圆弧 插补功能。

4.机床进给系统，滚珠丝杠副典型的支承方式有：两端简支；一端固定、一端简支； 两端固定 ； 一端固定、一端自由 。

5.机床工作时发生的振动有 受迫 振动和 自激 振动两种。由主轴、带轮、齿轮等的不平衡引起的离心力，往复运动件的换向冲击力等引起的振动称为 受迫 振动，自激振动则由 切削过程 本身引起。

6.为了消除数控机床蜗杆蜗轮传动副的传动侧隙，通常采用 双导程蜗杆 结构。

7.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。

8.在闭环系统中，定位精度主要取决于 位置检测系统 。

9.加工中心在自动换刀过程中，必须自动选择所需刀具，并转动到换刀位置上，自动选刀的方式有 顺序选刀 和 任意选刀 两种方式。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共24分)

1.CNC系统是指( D )。

A.适应控制系统                              B.群控系统

C.柔性制造系统                              D.计算机数控系统

2.在数控机床上加工零件时，( A )，往往在一次装夹中就能完成全部工序。

A.工序十分集中                              B.工序十分分散

C.加工效率很高                              D.切削效率很高

3.车削加工中心上，主轴除旋转作为车削主运动外，还要对主轴的旋转进行伺服控制，这个坐标轴称为( C )。

A.A轴                                       B.B轴

C.C轴                                       D.Z轴

4.一个存储器的存储量为64K，表示它包含了( A )个字节。

A.64000                                     B.6400

C.65536                                     D.64

5.滚动导轨的动摩擦系数约为( C  )。

A.0.18～0.2                               B.0.05～0.25

C.0.0025～0.005                           D.0.0001～0.00025

6.滚珠丝杠副预紧时，预紧力应为最大轴向负载的(  B  )。

A.1/2                                       B.1/3

C.1/4                                       D.1/5

7.光栅栅距为0.02mm，两块光栅之间的夹角为0.057°，则莫尔条纹宽度约为( C )。

A.20mm                                      B.10mm

C.0.35mm                                    D.2.85mm

8.根据机械工业部标准JB3162.2-91的规定，滚珠丝杠副的精度分为( B )个等级。

A.四                                        B.七

C.八                                        D.十

9.相位比较伺服系统中，“脉冲/相位变换器”输出的信号反映了( C  )。

A.伺服电机的实际转角                        B.伺服系统实际跟随误差

C.指令脉冲个数                              D.位置检测元件的输出信号

10.用闭环系统X、Y两轴联动加工工件的圆弧面，尽管两轴增益相同，但均存在跟随误差，则加工后的工件( C )。

A.不产生任何误差                            B.产生形状误差

C.产生尺寸误差                              D.无法判断是否产生误差

11.在数控编程时，使用( A )指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按刀具的中心线运动轨迹来编程。

A.刀具半径补偿                              B.刀具偏置

C.圆弧插补                                  D.预置寄存

12.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

三、编程题(14分)

用Ø5mm的立铣刀铣削工件轮廓，起刀点为(0，0)，工件尺寸及加工路线如图所示，试按相对坐标完成数控铣削手工编程，I、J、K为圆弧起点相对其圆心(由圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。(主轴转速为600rpm，进给速度为150mm/min，机床具有刀具半径补偿功能)

四、简答题(每小题10分，共20分)

1.试确定JCS-018型立式加工中心的坐标轴，在图中将各坐标轴标注在可移动部件上 (不需确定坐标轴的正负方向)。

2.数控进给驱动电动机常通过偏心轴套定位在齿轮减速器上，简述用偏心轴套调整法消除齿轮传动副齿侧间隙的工作原理。

五、计算题(每小题6分，共12分)

1.某步进电机的步距角为0.75°，通过一对齿轮副(主动齿轮的齿数为18，被动齿轮的齿数为30)传动一导程为4mm的滚动丝杠，由丝杠螺母副驱动工作台移动，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：

(1)工作台的脉冲当量；

(2)步进电机的最高工作频率。

2.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。

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.对步进电机驱动系统，输入一个脉冲后，通过机床传动部件使工作台相应地移动一个

（ A ）

A.步距角        B.导程

C.螺距        D.脉冲当量

2.基于JB3208 – 83标准，一般表示逆圆弧插补的G功能代码是（ C ）

A.G01        B.G02

C.G03        D.G04

3.通常CNC机床的工件加工程序是以工件轮廓轨迹来编程。而使用刀具半径补偿功能时，则其作用是把工件轮廓轨迹转换成（ D ）

A.工件廓形的等距线    

B.工件的真实廓形

C.工件廓形加工时的插补逼近直线  

D.刀具的中心轨迹

4.现代中高档CNC系统中的计算机硬件结构多采用（　D　）

A.单CPU、模块化结构    B.单CPU、大板结构

C.多CPU、大板结构     D.多CPU、模块化结构

5.CNC系统在伺服电机的控制中，要将其输出的数字形式的控制命令，转换成伺服元件所要求的电压或电流形式的模拟量，这时所采用的器件是（　C　）

A.光电耦合器       B.A/D转换器

C.D/A转换器       D.功率放大器

6.现在加工中心广泛采用的刀具识别方式是（　D ）

A.刀具编码       B.刀座编码

C.刀具编码+刀座编码     D.PLC记忆

7.滚动导轨预紧的目的是（　C）

A.增加阻尼比，提高抗振性    B.减少机床的热变形

C.提高接触刚度      D.加大摩擦力，使牵引力增加

8.两端简支的丝杠支承方式适用于（　B　）

A.丝杠较短或丝杠垂直安装的场合

B.刚度和位移精度要求不高的场合

C.刚度和位移精度要求较高的场合

D.以上三种场合

9.若数控机床的频率比λ，静刚度为K，阻尼比为D，则动刚度为K_d为（　A　）

A.

B.

C.

D.

10.在下列进给伺服系统的四个环节中，可以等效为惯性环节的是（　C　）

A.位置控制器       B.位置检测单元

C.调速单元       D.D/A转换器

11.在脉冲比较式进给位置伺服系统中，AM是指（　B　）

A.脉冲/相位变换器     B.偏差补偿寄存器

C.可逆计数器       D.位置控制器

12.采用经济型数控系统的数控机床，主要缺点是（　C　）

A.主轴转速低       B.CPU采用单片机

C.会产生积累误差      D.滚珠丝杠精度低

13.当感应同步器采用鉴相型工作方式时，滑尺上的两相激磁信号分别为（　　　）

A.

B.

C.

D.

14.为了辨别磁尺与磁头的移动方向，通常利用两组磁头，它们彼此相距（其中m为正整数，p为磁尺节距）（　A　）

A.(m+1/4)p      B.(m+1/2)p

C.(m+1)p       D.(m+1/3)p

15.直线感应同步器定尺上是（　C　），滑尺上是分段绕组。

A.正弦绕组      B.余弦绕组

C.连续绕组      D.分段绕组

16.对于数控机床，最具有该类机床精度特征的一项指标是（　C　）

A.机床的运动精度     B.机床的传动精度

C.机床的定位精度    D.机床的几何精度

17.数控机床的重复定位误差呈正态分布时，误差离散带宽反映了该机床的（　D　）

A.平均误差      B.轮廓误差

C.系统性误差      D.随机性误差

18.对于步进电机驱动的开环控制系统，机械传动链中各传动元件的间隙和弹性变形对失动量的影响是不同的。下面说法正确的是（　　　）

A.靠近步进电机一端的传动元件比靠近工作台的影响大

B.靠近工作台一端的传动元件比靠近步进电机的影响大

C.传动链中转速越高的传动元件影响越大

D.传动链中转速越低的传动元件影响越大

19.数控机床某轴从正、反两个方向多次趋近某一位置时，测得的平均位置偏差分别为则反向差值为（　　　）

A.0.002mm       B.0.008mm

C.0.005mm       D.0.003mm

20.在FANUC15数控系统中，对进给电机实现全闭环或半闭环控制的功能模块是（　A　）

A.数字伺服功能模块     B.CNC功能模块

C.主轴控制功能模块     D.PLC功能模块

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。

21.对于工序多，需要在加工过程中多次换刀的工件，适合于在 加工中心 上加工。

22.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。

23.数控机床加工一定形状的工件时，只能沿坐标轴按 最小设定单位（脉冲当量） 一步步地移动。

24.在CNC系统中，控制软件的结构主要有 前后台型 和中断驱动型两种。

25.细分电路就是把步进电动机的一步再分得细一些，来减小 步距角 。

26.由单个码盘组成的绝对编码器所测的角位移范围为 0-360 度。

27.为减小伺服系统的跟随误差，应增大位置控制器的增益K_P，但K_P的增大受___________的限制。

28.传感器的测量精度是其可以一致的、重复测出的___________。

29.数控机床主要运动部件沿某一坐标轴方向，向预定的目标位置运动时所达到的实际位置精度称为 定位精度 。

30.FANUC15系统是为适应高速、高精度和高效率加工而发展起来的 32 位CNC数控系统。

三、分析题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

31.试述数控机床进给运动伺服系统的分类及特点。

32.试比较高低压双电源型、恒流斩波型、调频调压型三种步进电机脉冲功率放大器的性能。

33.常用滚珠丝杠副的预紧方式有哪些？各有什么特点？

34.在光栅位移测量传感器中，利用莫尔条纹实现了位移信号的转换，试简述这一转换过程有何特点。

四、编程题（本大题共10分）

35.被加工工件实际轮廓如图所示，刀具初始位置为（0,0,200），工件坐标系原点在工件上表面上，用的立铣刀精铣厚为4mm的工件。试按照教材中所学的代码格式（JB3208 – 83）编制加工程序。要求：

 （1）用绝对坐标方式编写加工程序；

 （2）刀具初始位置为起刀点也为刀具终点，由起刀点快速移动到下刀点（50，-40，2）处，然后慢速（50mm/min）下至切削深度Z – 5处再以150mm/min的进给速度切削，主轴转速800r/min，加工路径按图示箭头。（提示：考虑刀补指令G40、41或42，刀具补偿量用D01设定）

五、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

36.AB是第一象限要加工的圆弧，圆弧的圆心在坐标原点（0，0），圆弧起点为A（4，0），终点为B（0，4），若脉冲当量为1，用逐点比较法对该段圆弧进行逆圆插补。试完成下列问题：

 （1）求出需要的插补循环数总数；

 （2）按下面给定表格形式表述完成插补计算过程，同时把刀具进给位置各点的坐标值求出列入；

 （3）在图上画出刀具运动的轨迹。

37.图示为某数控工作台X方向的传动系统简图，已知电机为三相反应式步进电机，转子的齿数为80，采用三相六拍的工作方式，最高运行频率为6500Hz，丝杠螺距P=12mm，齿轮的齿数Z₁=20，Z₂=50，试求该系统能否满足v_max=3.5m/min的快移要求？

一、填空题(每空2分，共30分)

1.数控机床的进给伺服系统可以分为 开环控制系统 、半闭环控制系统和 闭环控制系统 。

2.在数控机床坐标系中，绕平行于X、Y和Z轴的回转运动的轴，分别称为A轴、B 轴和C 轴。

3.逐点比较法插补直线时，可以根据 插补循环数 与刀具应走的总步数是否相等来判断直线是否加工完毕。

4.JSC-018型加工中心的主轴端部常用 任意选刀 使刀具夹头定位，并通过端部的两个凸键传递扭矩，当自动更换刀具时，应使主轴端面上的两个键停在一个固定方位上，以使刀夹上的槽恰好对准端面键的位置，因此在主轴上应设有 可编程控制器（PLC） 。

5.用于数控机床驱动的步进电动机主要有两类：反应式 步进电动机和混合式 步进电动机。

6.CNC系统中，一般都具有 直线 和 圆弧 插补功能。

7.按国家标准“数字控制机床位置精度的评定方法”(GB10931-89)规定，数控坐标轴定位精度的评定项目有以下三项：轴线的 重复定位误差R、轴线的定位误差A 和轴线的反向差值B 。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共24分)

1.FMS是指( A )。

  A.柔性制造系统               B.柔性制造单元

  C.计算机集成制造系统         D.加工中心

2.在刀具旋转的机床上，如果Z轴是垂直的，则从主轴向立柱看，对于单立柱机床，(    )。

  A.X轴的正向指向右边            B.X轴的正向指向左边

  C.Y轴的正向指向右边            D.Y轴的正向指向左边

3.( A )是编程人员在编程时使用的，由编程人员在工件上指定某一固定点为原点，所建立的坐标系。

  A.工件坐标系               B.机床坐标系

  C.右手直角笛卡儿坐标系     D.标准坐标系

4.在数控机床的插补计算中，DDA是指( B )。

  A.逐点比较插补法            B.数字积分插补法

  C.数字增量插补法            D.最小偏差插补法

5.滚珠丝杠副预紧时，预紧力应为最大轴向负载的( C  )。

  A.1/5            B.1/4

  C.1/3            D.1/2

6.根据机械工业部标准JB3162.2-91的规定，滚珠丝杠副的精度分为( A )个等级。

  A.七            B.四

  C.八            D.十

7.设有一光栅的条纹密度是100条/mm，要利用它测定1的位移，至少应采用(     )细分电路。

  A.四倍频            B.十倍频     C.十二倍频          D.二十倍频

8.步进电机的工作频率最高的是(    )。

  A.连续工作频率            B.正向起动频率

  C.反向起动频率            D.制动频率

9.影响开环伺服系统定位精度的主要因素是( B )。

  A.插补误差              B.传动元件的传动误差

  C.检测元件的检测精度    D.机构热变形

10.脉冲比较伺服系统中，同步电路的作用是( B )。

  A.将插补指令脉冲和反馈脉冲分开

  B.保证加、减脉冲同时到来时，使可逆计数器不会产生误动作

  C.使加、减脉冲同步

  D.逻辑电路保证可逆计数器先加后减

11.数控机床移动部件沿某一坐标多次重复移动至某一点定位时，其定位误差反映了系统存在( C )。

  A.系统性误差                B.随机性误差

  C.系统性误差和随机性误差    D.跟随误差

12.在CNC系统的以下各项误差中，( A )是不可以用软件进行误差补偿，提高定位精度的。

  A.由摩擦力变动引起的误差      B.螺距累积误差

  C.机械传动间隙         D.机械传动元件的制造误差

三、编程题(14分)

在数控铣床上加工泵体内腔轮廓曲线，该曲线由两段直线和两段圆弧组成，起刀点在0点上方，如图所示。铣削时要求铣刀下移50mm，立铣刀直径φ24，机床具有刀具半径补偿功能，试按相对坐标完成数控铣削手工编程，I、J、K为圆弧起点相对其圆心(由圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。(主轴转速为300rpm，进给速度为150mm/min，机床具有刀具半径补偿功能)

四、简答题(每小题10分，共20分)

1.数控编程中为什么要进行一些数学计算?

2.CNC系统中光电隔离电路的主要作用是什么?

五、计算题(每小题6分，共12分)

1.某步进电机的步距角为0.75°，通过一对齿轮副(主动齿轮的齿数为24，被动齿轮的齿数为20)传动一导程为4mm的滚动丝杠，由丝杠螺母副驱动工作台移动，工作台移动的最大速度为30mm/s，求：

(1)工作台的脉冲当量；

(2)步进电机的最高工作频率。

2.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(5，0)，终点为B(0，5)，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。

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选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题干后的括号内。

1．在车削加工中心上不可以（ A  ）

A.进行铣削加工      B.进行钻孔

C.进行螺纹加工      D.进行磨削加工

2．某加工程序中的一个程序段为

N003  G91G18G94G02  X30.0  Y35.0  I30.0  F100  LF

该程序段的错误在于（  A  ）

A.不应该用G91      B.不应该用G18

C.不应该用G94      D.不应该用G02

3．为了综合性地判断数控机床所能达到的精度，应做的检测试验项目是（ D  ）

A.几何精度       B.插补精度

C.定位精度       D.工作精度

4．数控机床移动部件的位置偏差反映了移动部件在该点的（ A  ）

A.定位误差       B.系统性误差

C.运动误差       D.随机性误差

5．数控机床的伺服系统的开环增益为K，移动部件的运动速度为V，则跟随误差E可表示为（  D ）

A.E=KV       B.E=

C.E=       D.E=

6．普通的旋转变压器测量精度（  C   ）

A.很高        B.较高

C.较低        D.很低

7．光栅传感器安装时，油液溅落方向应向着（ A  ）

A.光栅主尺       B.光栅读数头

C.光源        D.指示光栅

8．感应同步器信号处理采用鉴幅型时，滑尺上正弦绕组和余弦绕组的励磁信号分别是（     ）

A.u_msinwt和u_mcoswt    B.u₁sinwt和u₂sinwt(u₁u₂)

C.u_msinwt和u_msinwt    D.u₁sinwt和u₂coswt(u₁u₂)

9．采用“高压建流，低压定流”工作方式的步进电动机驱动电源是（ B ）

A.高压单电源型驱动电源    B.高低压双电源驱动电源

C.恒流斩波驱动电源     D.调频调压型驱动电源

10．对于加工中心，一般不需要（     ）

A.主轴连续调速功能     B.主轴定向准停功能

C.主轴恒速切削控制     D.主轴电动机四象限驱动功能

11．下列有关永磁调速直流电动机性能的叙述中，正确的说法是（     ）

A.可以直接与机床进给丝杠连接

B.由于换向极和补偿绕组的存在而具有良好的换向性能

C.电动机在反复过载的情况下会大大缩短其寿命

D.具有较差的快速响应特性

12．在下列相位比较式进给位置伺服系统的四个环节中，用来计算位置跟随误差的是（     ）

A.脉冲/相位变换器     B.鉴相器

C.正、余弦函数发生器    D.位置控制器

13．下列各项中，不影响加速转矩的是（     ）

A.负载惯量       B.速度

C.电动机惯量      D.加速度

14．一台三相反应式步进电动机，转子有40个齿。当采用双三拍通电运行时，其步距角为（     ）

A.       B.

C.        D.

15．增量式脉冲发生器，其单个（又称单次）脉冲的典型脉冲周期（又称宽度）为，现要求其最高允许测量转速为4000r/min，请选择每转脉冲数（     ）

A.2000        B.3000

C.4000        D.5000

16．STD总线基于IEEE961标准，是一个只有56根信号数的总线标准，是当前总线标准中（ B ）

A.最好的一种      B.较好的、体积最小的一种

C.最差的一种      D.较好的、体积最大的一种

17．滚动导轨的摩擦系数是（  C  ）

A.      B.

C.     D.

18．滚珠丝杠预紧的目的是（  C ）

A.增加阻尼比，提高抗振性   B.提高运动平稳性

C.消除轴向间隙和提高传动刚度  D.加大摩擦力，使系统能自锁

19．在下列进给伺服系统的四个环节中，不属于比例环节的是（ C  ）

A.位置控制器      B.位置检测单元

C.调速单元       D.D/A转换器

20．FANUC15系统的主轴控制系统中，在主轴上装有一个回转编码器，可检测（ C ）

A.0.01度       B.0.001度

C.0.0001度       D.0.00001度

第二部分  非选择题（共60分）

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。

21．确定数控机床坐标系时首先要确定 Z轴 ，它是沿提供切削功率的主轴轴线方向。

22．自动编程计算机中的系统软件将程序员编写的源程序处理成计算机可以识别的形式，该系统软件称为 

 后置处理 程序。

23．光栅传感器如果需要按如题23图所示安装，则必须增加 辅助密封装置 。

24．为减小伺服系统跟随误差，应增大位置控制器增益Kp，但Kp的增大受      的限制。

25．主轴最高转速受 主轴电动机 、所采用的轴承以及润滑系统等几个方面的限制。

26．用于CNC系统的PLC有两种：通用型PLC和 内置型PLC 。

27．带有自动换刀系统，并能一次装夹工作后，自动连续完成铣、钻、镗、攻螺纹等加工的数控机床称为

加工中心 。

28．机电一体化系统的设计过程，主要包括系统总体设计、机械结构设计、控制系统设计、

功能 设计等几个方面。

29．连续切削控制系统中，若两轴增益特性稍有差别，则加工圆时，将会形成 椭圆 。

30．传感器的测量精度是其可以一致的、重复测出的      。

三、分析题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

31．试述选择数控机床进给伺服电动机应满足的条件。

32．提高CNC系统的可靠性应采用哪些主要措施？

33．试述数据采样式进给位置伺服系统位置控制功能是如何实现的。

34．试述定位误差补偿的基本原理，并说明常采用的补偿方法及补偿何种误差。

四、编程题（本大题共10分）

35．在数控车床上精加工图示零件的外轮廓（不含端面）。请采用教材中给定的代码格式（JB3208-83）编制加工程序。要求：

（1）数控车床的分辩率为0.01mm；

（2）在给定工件坐标系内采用绝对尺寸编程；

（3）图示刀尖位置为程序的起点和终点。切入点为锥面的延长线上，其Z坐标值为152。

（4）进给速度50mm/min，主轴转速700r/min。

五、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

36．某数控机床的进给伺服系统中，已知齿轮分度园直径d₁=64mm，d₂=80mm，齿轮宽度B=20mm，丝杠直径d₃=40mm，长度l=1500mm，工作台质量m=150kg。在某一时刻，齿轮转速n₁=500r/min，n₂=400r/min，工作台移动速度v=2m/min，试求此系统转换到电动机轴上的等效转动惯量。

提示：（1）钢材密度

     （2）64²=4096；64⁴=10777216

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x_a=10，y_a=4，并按如下格式写出插补计算过程，并画出轨迹图。

一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题2分，共40分)

1.采用经济型数控系统的机床不具有的特点是( D )

  A.采用步进电动机伺服系统                    B.CPU可采用单片机

  C.只配备必要的数控功能                      D.必须采用闭环控制系统

2.根据控制运动方式的不同，机床数控系统可分为( B )

  A.开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统

  B.点位控制系统和连续控制系统

  C.多功能数控系统和经济型数控系统

  D.NC系统和CNC系统

3.数控机床的优点是( A )

  A.加工精度高、生产效率高、工人劳动强度低、可加工复杂型面、减少工装费用

  B.加工精度高、生产效率高、工人劳动强度低、可加工复杂型面、工时费用低

  C.加工精度高、专用于大批量生产、工人劳动强度低、可加工复杂型面、减少工装费用

  D.加工精度高、生产效率高、对操作人员的技术水平要求较高、可加工复杂型面、减少工装费用

4.CNC系统一般可用几种方式得到工件加工程序，其中MDI是( C )

  A.利用磁盘机读入程序                   B.从串行通信接口接收程序

  C.利用键盘以手动方式输入程序           D.从网络通过Modem接收程序

5.所谓联机诊断，是指数控计算机中的( B )

  A.远程诊断能力                         B.自诊断能力

  C.脱机诊断能力                         D.通信诊断能力

6.有四种CNC系统或者数控机床，根据MTBF指标，它们中可靠性最好的是( D )

  A.MTBF=1000h                           B.MTBF=2500h

  C.MTBF=5000h                           D.MTBF=70000h

7.数控机床进给系统采用齿轮传动副时，应该有消隙措施，其消除的是( C )

  A.齿轮轴向间隙                         B.齿顶间隙

  C.齿侧间隙                             D.齿根间隙

8.某数控机床工作台采用滚珠导轨，其支承导轨长度L=500mm，动导轨长度L_d=200mm，动导轨行程长度l=300mm，若要求动导轨在全长上始终与滚动体相接触，则滚动体与保持架的长度L_G应为( D )

  A.200mm               B.250mm          C.300mm           D.350mm

9.直线感应同步器类型有( D )

  A.标准型、窄型、带型和长型             B.非标准型、窄型、带型和三重型

  C.非标准型、窄型、带型和宽型           D.标准型、窄型、带型和三重型

10.旋转变压器的结构特点是( D )

  A.很复杂              B.复杂           C.较复杂          D.简单

11.用光栅传感器测直线位移时，为了辨别移动方向，在莫尔条纹间距B内，相距设置两个光电元件，两光电元件输出电压信号的相位差是( C )

  A.30°                B.60°           C.90°            D.180°

12.绝对式脉冲发生器的单个码盘上有8条码道，则其分辨率约为( D )

  A.1.10°              B.1.21°         C.1.30°          D.180°

13.永磁同步电动机转子位置检测多用( C )

  A.光电式转子位置检测器                 B.磁电式转子位置检测器

  C.绝对式脉冲编码器                     D.相对式脉冲编码器

14.反应式步进电动机与混合式步进电动机相比，其优点是( D )

  A.转矩体积比大                         B.停电后有自锁能力

  C.步距角容易做得比较小                 D.转子惯量低，可更快加减速

15.气隙磁场按正弦波分布的电动机是( C )

  A.无刷直流电动机                       B.永磁宽调速直流电动机

  C.永磁同步电动机                       D.直流主轴电动机

16.一台三相反应式步进电动机，其转子有40个齿；采用单、双六拍通电方式。若控制脉冲频率f=1000Hz，则该步进电动机的转速(r/min)为( B )

  A.125               B.250              C.500             D.750

17.对于数控机床最具机床精度特征的一项指标是( C )

  A.机床的运动精度                       B.机床的传动精度

  C.机床的定位精度                       D.机床的几何精度

18.一般闭环控制系统中的点位控制系统的失动量应控制在( C )

  A.0.05～0.06mm                         B.0.03～0.04mm

  C.0.01～0.02mm                         D.0.001～0.05mm

19.闭环控制系统的定位误差主要取决于( C )

  A.机械传动副的间隙及制造误差

  B.机械传动副弹性变形产生的误差

  C.检测元件本身的误差及安装引起的阿贝误差

  D.滚珠丝杠副热变形所产生的误差

20.加工圆弧时，若两轴的系统增益相同，进给速度v=常数，但由于刀具实际位置对指令位置有跟随误差，则会产生圆弧半径误差△R，其误差关系式为( D )

  A.             B.      

C.            D.

二、填空题(每空1分，共10分)

    不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。

21.现代数控机床的辅助动作，如刀具的更换和切削液的启停等是用 可编程控制器（PLC） 进行控制的。

22.在自动编程中，根据不同数控系统的要求，对编译和数学处理后的信息进行处理，使其成为数控系统可以识别的代码，这一过程称为 后置处理 。

23.总线的技术指标中，带宽是指总线在传递信息时 每秒钟能传送的字节数 。

24.数字增量插补法在每个插补周期输出一个数字量(或称为指令位移增量)，数字增量插补是用 直线逼近

被插补曲线的过程。

25.某数控机床平均切削进给速度V_s=0.3m/min，丝杠导程L₀=6mm，此时丝杠的转数n=  50  r/min。

26.当直线感应同步器只有余弦线组励磁时，若正弦绕组和定尺上的绕组位置重合时，在定尺上感应出的电动势的值为 零 。

27.光栅尺安装完毕后，一定要在机床导轨上安装 限位装置 ，防止破坏读数头。

28.在直流主轴电动机中，电枢磁场对其主磁场会有影响，该影响称为 电枢反应 。

29.数控系统的硬件结构组成方式一般有两种，采用专用芯片的大板结构和 总线式体系结构 。

30.数控机床移动部件沿某一坐标轴重复移动至某一点定位时，其定位误差反映系统存在系统性误差和 随机性误差 。

三、分析题(每小题5分，共20分)

31.图示为逐点比较法第一象限直线的插补程序流程框图，填上空框中的内容，并对符号加以说明。

32.简述图示接口电路的工作原理，它是CNC装置的输入还是输出接口?光电耦合器的主要作用是什么?

33.试述开环、闭环控制系统的主要区别及适用场合。

34.某数控机床采用滚动导轨，由伺股电动机通过一对齿轮带动滚珠丝杠驱动工作台移动，其脉冲当量为0.005mm，现CNC发出正向指令脉冲，工作台移动了100mm后，电动机又接到同样数量反向指令脉冲，而工作台反向只移动了99.975mm，未能复位到原点。试分析该系统有何问题?应采取什么措施以提高定位精度。

四、编程题(10分)

35.在双点划线所示毛坯上，采用数控电火花线切割机(分辨率为0.01mm)切出图示粗实线型腔。请求出加工轨迹上各直线、圆弧交点坐标，并采用教材中给定的代码格式(JB3208-83)编制加工程序。要求在给定工件坐标系内采用增量尺寸编程，坐标原点为程序的起点和终点，切割前电极丝位于坐标原点，切割路径为A→B→C→D→E→F→G→H，进给速度15mm/min，编程时不考虑切缝宽度，数控系统具有跨象限圆弧插补功能。

五、计算题(每小题10分，共20分)

36.某数控机床的进给伺服系统中，各传动轴的转速：n₁=600r/min,n₂=480r/min,n₃=384r/min。各传动轴的负载力矩：

T₁=1N·m,T₂=2N·m,T₃=5N·m。工作台移动速度v=2.3m/min，工作台所受的力F_L=2000N。

试求此系统转换到电动机轴上的等效力矩。

37.一台具有二个磁极的国产交流主轴电动机，额定运行时的转差率S=0.03，恒转距调速范围与恒功率调速范围之比为1∶3，试计算该电动机的额定转速并估计其最高工作转速。

一、填空题(每空2分，共30分)

1.数控加工的编程方法主要有 手工编程 和 自动编程 两大类。

2.用逐点比较法插补第一象限的斜线，若偏差函数等于零，刀具应沿 X 轴的正向方向进给一步。

3.CNC系统中常用的插补方法中，脉冲插补法适用于以 步进 电机作为驱动元件的数据系统；数字增量插补法(数据采样插补法)一般用于 直流伺服 和 交流伺服 电机作为驱动元件的数控系统。

4.滚珠丝杠螺母副按其中的滚珠循环方式可分为 外循环 和 内循环 两种。

5.直流主轴电动机的控制系统可分为两部分： 电枢电压 控制部分和 励磁电流 控制部分。

6.进给伺服系统若仅采用比例型位置控制，跟随误差是 不能 完全消除的。

7.按国家标准“数字控制机床位置精度的评定方法”(GB10931-89)规定，数控坐标轴定位精度的评定项目有以下三项： 轴线的重复定位精度R 、 轴线的定位精度A 和 轴线的反向差值B 。

8.步进电动机的 起动频率 是指它在一定的负载转矩下能够不失步地起动的最高频率。

二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共24分)

1.CAM是指(  B  )

  A.计算机辅助设计           B.计算机辅助制造

  C.计算机辅助工艺规划       D.计算机集成制造

2.(  A  )是无法用准备功能字G来规定或指定的。

  A.主轴旋转方向             B.直线插补        

  C.刀具补偿                 D.增量尺寸

3.在确定数控机床坐标系时，首先要指定的是( C )

  A.X轴            B.Y轴            C.Z轴          D.回转运动的轴

4.欲加工第一象限的斜线(起始点在坐标原点)，用逐点比较法直线插补，若偏差函数大于零，说明加工点在(  B   )。

  A.坐标原点       B.斜线上方       C.斜线下方     D.斜线上

5.8位计算机是指(  C  )

  A.存储器的字由8个字节组成

  B.存储器有8K

  C.微处理器数据的宽度为8位

  D.数据存储器能存储的数字为8位

6.滚珠丝杠副的设计计算和验算，一般不包括(  D  )方面。

  A.强度           B.刚度            C.稳定性       D.抗振性

7.光栅利用(  C  )，使得它能测得比栅距还小的位移量。

  A.莫尔条纹的作用                   B.数显表

  C.细分技术                         D.高分辨指示光栅

8.当交流伺服电机正在旋转时，如果控制信号消失，则电机将会(  D  )。

  A.以原转速继续转动                 B.转速逐渐加大

  C.转速逐渐减小                     D.立即停止转动

9.数控机床伺服系统是以(  B  )为直接控制目标的自动控制系统。

  A.机械运动速度                     B.机械位移

  C.切削力                           D.机械运动精度

10.脉冲比较伺服系统中，可逆计数器的作用是(  C  )。

   A.计算位置指令脉冲个数

   B.计算位置反馈脉冲个数

   C.计算位置指令脉冲个数与位置反馈脉冲个数之差

   D.计算位置指令脉冲个数与位置反馈脉冲个数之和

11.数控机床坐标轴的重复定位误差应为各测点重复定位误差中的(  B  )。

   A.平均值         B.最大值

   C.最大绝对值     D.最大值和最小值之差

12.(   A   )主要用于经济型数控机床的进给驱动。

   A.步进电机        B.直流伺服电机

   C.交流伺服电机    D.直流进给伺服电机

三、编程题(14分)

   用ф10mm的立铣刀铣削工件轮廓，起刀点为(0，0)，工件尺寸及加工路线如图所示，试按相对坐标完成数控铣削手工编程，I、J、K为圆弧起点相对其圆心(圆心指向起点的矢量)的X、Y、Z坐标值的地址符。(主轴转速为600rpm，进给速度为150mm/min，机床具有刀具半径补偿功能)

N01  G91  G17  G00  G42  D01  X40  Y40  S600  LF

    N02  G01  X60  F150  LF

    N03  GO3  X20  Y20  I0  J-20  LF

    N04  X-40  Y40  I40  J0  LF

    N05  G01  X-40  Y-20  LF

    N06  Y-40  LF

    N07  G00  G40  X-40  Y-40  LF

    N08  M02  LF

四、简答题(每小题10分，共20分)

1.什么叫逐点比较插补法，一个插补循环包括哪几个节拍?

2.滚珠丝杠副进行预紧的目的是什么?简述“双螺母垫片式”预紧方法的工作原理。

五、计算题(每小题6分，共12分)

1.一台五相十拍运行的步进电机，转子齿数z=48，在A相绕组中测得电流频率为600Hz，求：

  (1)电机的步距角

  (2)电机的转速

2.光栅栅距为0.01mm,两块光栅之间的夹角为0.057°，求莫尔条纹宽度。

一、填空题(每空2分，共30分)

1.手工编程    自动编程    (顺序不分先后)

2.X

3.步进    直流伺服    交流伺服  (后两空顺序不分先后)

4.内循环  外循环  (顺序不分先后)

5.电枢电压    励磁电流  (顺序不分先后)

6.不能

7.轴线的重复定位精度    轴线的定位精度    轴线的反向差值  (顺序不分先后)

8.起动频率

二、单项选择题(每小题2分，共24分)

   1.B       2.A       3.C        4.B       5.C         6.D

   7.C       8.D       9.B       10.C       11.B       12.A

三、编程题(14分)

    N01  G91  G17  G00  G42  D01  X40  Y40  S600  LF

    N02  G01  X60  F150  LF

    N03  GO3  X20  Y20  I0  J-20  LF

    N04  X-40  Y40  I40  J0  LF

    N05  G01  X-40  Y-20  LF

    N06  Y-40  LF

    N07  G00  G40  X-40  Y-40  LF

    N08  M02  LF

四、简答题(每小题10分，共20分)

    1.逐点比较插补法是通过逐点比较刀具与所加工曲线的相对位置，确定刀具的进给方向，以加工出所需的零件廓形。

      一个插补循环包括：偏差判断、进给、偏差计算、终点判断四个节拍。

    2.滚珠丝杆副进行预紧的目的是消除滚珠丝杠副传动的反向间隙和提高滚珠丝杠副传动的轴向刚度。“双螺母垫片式”即在两个螺母之间加入垫片，把左、右两个螺母撑开，使左、右两个螺母与丝杠的接触方向相反，从而实现滚珠丝杠副的预紧。

五、计算题(12分)

    1.(1)θ=

      (2)n==75r/min  

    2.θ=3.14×0.057°/180°=0.001

      B≈W/θ=0.01/0.001=10mm  

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选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将其代码填在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1.数控机床的组成部分包括(  B  )

  A.输入装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库

  B.输入装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件

  C.输入装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件

  D.输入装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库

2.计算机数控系统的优点不包括(  C  )

  A.利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高

  B.充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能

  C.数控系统功能靠硬件实现，可靠性高

  D.系统性能价格比高，经济性好

3.准备功能G代码中，能使机床作某种运动的一组代码是(  A  )

  A.G00、G01、G02、G03、G40、G41、G42

  B.G00、G01、G02、G03、G90、G91、G92

  C.G00、G04、G18、G19、G40、G41、G42

  D.G01、G02、G03、G17、G40、G41、G42

4.数控系统常用的两种插补功能是(  C  )

  A.直线插补和螺旋线插补            B.螺旋线插补和抛物线插补

  C.直线插补和圆弧插补              D.圆弧插补和螺旋线插补

5.通常CNC系统通过输入装置输入的零件加工程序存放在(  B  )

  A.EPROM中         B.RAM中          C.ROM中          D.EEPROM中

6.现代中高档CNC系统中的计算机硬件结构多采用(  D  )

  A.单CPU、模块化结构                B.单CPU、大板结构

  C.多CPU、大板结构                  D.多CPU、模块化结构

7.数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会(  D  )

  A.增大驱动功率                     B.降低传动效率

  C.增大摩擦力                       D.造成反向失动量

8.滚珠导轨承受的载荷一定，结构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是(  B  )

  A.增大滚珠直径，适当增加滚珠数目   B.增大滚珠直径，适当减少滚珠数目

  C.减小滚珠直径，适当增加滚珠数目   D.减小滚珠直径，适当减少滚珠数目

9.由单个码盘组成的绝对脉冲发生器所测的角位移范围为(  D  )

  A.0～90°         B. 0～180°      C.0～270°       D.0～360°

10.直线感应同步器定尺上是(  C  )

  A.正弦绕组        B.余弦绕组       C.连续绕组       D.分段绕组

11.用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( C )

  A.0.1mm          B.1mm            C.10mm           D.100mm

12.用直线感应同步器和数字显示系统测量位移，要求最大测量速度V_max=9m/min，脉冲当量q=0.01mm，顾磁频率f(  D  )

  A.≥15Hz          B.≥90Hz         C.≥900Hz        D.≥15KHz

13.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

14.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

15.在下列进给伺服系统的四个环节中，可等效为惯性环节的是(  B  )

  A.位置控制器      B.调速单元       C.位置检测单元   D.D/A转换器

16.一台具有二对磁极，额定转速为1440r/min的交流主轴电动机，当电源频率50Hz时，其正常运行的转差率为(  A  )

  A.0.04           B.0.042         C.0.52          D.1.08

17.数控机床移动部件某点的定位误差A的表示公式为(  C  )

  A. A=±σ         B.A=±2σ       C.A=±3σ        D.A=±4σ

18.FANUC15系统中的AC伺服电动机带有高分辨率的回转编码器，其最小检测单位为(  C  )

  A.10μm          B.1μm            C.0.1μm         D.0.01μm

19.数控机床轴线的重复定位误差为各测点重复定位误差中的(  B  )

  A.平均值                           B.最大值

  C.最大值与最小值之差               D.最大值与最小值之和

20.为了提高轮廓加工精度，在设计数控系统及加工中应(  C  )

  A.增大系统增益，提高进给速度       B.减小系统增益，降低进给速度

  C.增大系统增益，降低进给速度       D.减小系统增益，提高进给速度

第二部分  非选择题  (共60分)

二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不填均无分。

21.能够自动改变机床切削用量，以便实时的适应机床加工状态的控制系统称为 自适应控制系统 。

22.数控系统根据一定计算方法，将脉冲分配给各坐标轴，完成给定运动轨迹的过程称为 插补 。

23.CNC系统控制软件的典型结构有前后台型和 中断驱动型 。

24.第一象限的圆弧的起点坐标为A(x_a,y_a)，终点坐标为B(x_b,y_b)，用逐点比较法插补完这段圆弧所需的插补循环数为 |X_b-X_a|+|Y_b-Y_a|。

25.计算机床的动刚度时，需考虑频率比(λ=)对动刚度的影响，应绝对避免λ的值 约等于1 。

26.当直线感应同步器只有正弦绕阻励磁，在正弦绕组和定尺上的绕组位置重合时开始移动，滑尺移动2个节距时，感应电动势的值变为零有 4  处。

27.考虑到电缆线的固定，为保证传感器的稳定工作，一般将直线光栅的 主光栅 安装在机床或设备的动板(工作台)上。

28.步进电动机的相数和齿数越多，在一定的脉冲频率下，转速 越低 。

29.FANUC15系统中，在交流主轴电动机上装有 回转编码器 作为速度检测之用。

30.在闭环数控系统中，机床的定位精度主要取决于 检测装置  的精度。

三、分析题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)

31.常用的光电耦合器有几种类型及特点如何?

   光电耦合器在I/O接口中的主要作用是什么?

    32.用逐点比较法插补图示的第四象限直线，直线终点坐标取绝对值，图中T(X_i，Y_i)表示刀具位置，若刀具T位于直线上方或直线上时，偏差函数F≥0；

       若刀具T位于直线下方时，偏差函数F<0。插补前，刀具位于直线的起点0，某时刻刀具原点到动点T(X_i,Y_i)，其偏差函数为F_i=X_aY_i-Y_aX_i，

       试推导简化的偏差计算公式。

    33.试述选用直流伺服电动机应遵循的原则。

    34.试述数控机床的定位精度检测一般有哪些检测工具仪器?现有一台三坐标联动的高精度数控铣床，试问应选用哪种仪器测量其定位精度。

四、编程题(10分)

    35.在图示零件上钻孔。请采用教材中给定的代码格式(JB3208—83)编制加工程序。       要求：       (1)在给定工件坐标系内用增量尺寸编程，图示钻尖位置为坐标原点；

       (2)坐标原点为程序的起点和终点，钻孔顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ；

       (3)进给速度50mm/min，主轴转速600r/min；

       (4)钻通孔时，要求钻头钻出工件表面4mm。

五、计算题(本大题共2小题，每小题10分，共20分)

    36.已知某数控车床纵向进给系统平均负载P_m=2500N，丝杠转数n=50r/min，使用寿命T=15000h，运转状态为一般运转，运转系数f_w可取为1.2，试求该滚珠丝杠所能承受的最大动负载为多少?(提示： =3.42, =3.56, =3.68)

    37.如图示，一台反应式步进电动机，通过一对减速齿轮，滚珠丝杠副带动工作台移动。步进电动机转子有48个齿，采用五相十拍通电方式；并设定步进电动机每走一步，工作台移动5μm。当丝杠导程L₀=4mm，齿轮1的齿数选定为Z₁=21时，试求齿轮2的齿数Z₂。

一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)

    1.B            2.C          3.A        4.C          5.B    6.D            7.D          8.B        9.D         10.C

   11.C           12.D         13.D       14.A         15.B

   16.A           17.C         18.C       19.B         20.C

二、填空题(本大题共10小题，每小题1分，共10分)

    21.自适应控制系统               22.插补

    23.中断驱动型(或中断型)          24.|X_b-X_a|+|Y_b-Y_a|    25.约等于1                     26.4

    27.主光栅                       28.越低

    29.脉冲编码器(或回转编码器)      30.检测装置

三、分析题(本大题共4小题，每小题5分，共20分)    31.(1)常用光电耦合器有4种类型：

          普通型——应用广泛

          高速型——采用光敏二极管和高速开关管复合结构，既有高响应速度，又保持较高的电流传输比。

          达林顿输出型——电流传输比大，可直接驱动数十毫安的负载。

          晶闸管输出型——输出部分为光控晶闸管，常用于交流大功率电路的隔离驱动场合。

       (2)光电耦合器在I/O接口中的主要作用：

          隔离光电耦合器输入输出两侧电路的电气联系；

          方便地完成信号电平转换。

    32.(1)若F≥0时，刀具沿X轴正方向走一步，

则F_i+1= X_a∣Y_i+1∣ -∣Y_a∣X_i+1

= X_a∣Y_i∣- ∣Y_a∣X_i-∣Y_a∣

=F_i-∣Y_a∣

 （2）若F<0时，刀具沿Y轴负方向走一步，

       即     

则F_i+1= X_a∣Y _i+1∣-∣Y_a∣X _i+1

= X_a(∣Y _i∣+1)-∣Y_a∣X _i+1

= X_a∣Y _i∣-∣Y_a∣X _i+X_a

=F_i+x_a

故得出第四象限直线的逐点比较法插补偏差计算公式为：

F≥0时，进给：+X，F_i+1=F_i-∣Y _a∣

F<0时， 进给:-Y，F_i+1=F_i-X _a

    33.选用直流伺服电动机应遵循以下原则：

       (1)机床在无切削运行时，在整个速度范围内，电动机的负载转矩应小于其连续额定转矩；

       (2)最大切削转矩的倍数设定，应在电动机载荷特性规定的范围内；

       (3)加减速时应当工作在加减速区内。加减速时，总的转矩为负载转矩与惯性转矩之和，惯性转矩取决于加速度和负载惯量，而加速度取决于希望的加速时间。

       (4)负载惯量对电动机灵敏度及快速移动时间有很大影响。一般情况下，负载惯量不应超过电动机转子惯量的三倍。

    34.(1)数控机床的定位精度一般采用刻线基准尺和读数显微镜、激光干涉仪、光栅、感应同步器等测量工具进行测量。

       (2)高精度的数控铣床应选用双频激光干涉仪测量其定位精度。

四、编程题(10分)

    35.