数控技术 第一章
1、数控技术是怎么产生的？它适应哪种组织形式的生产？
答：数控技术是为了满足需要而实现技术向多功能的方向发展而产生的。
数控机床的应用领域：适用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产效率和自动化程度，以及很高的设备柔性制造。如五金、模具、零部件的生产等。
2、何谓点位控制、点位直线控制、轮廓控制？三者如何区别？
答：点位控制是能在加工平面内，控制刀具相对于工件的定位点的坐标位置，而对定位移动的轨迹无要求，因为在定位移动过程中是进行切削加工的。直线控制：能控制刀具或工件以适当的速度，沿平行于坐标轴的方向进行直线移动或加工，或者控制两个坐标轴以同样的速度运动，如45°斜线进行切削加工。轮廓控制机床：有几个进给坐标轴数控装置能同时控制2-5个坐标轴，使刀具或工件按平面直线、曲线、空间曲面轮廓的规律进行相对运动，加工出形状复杂的零件。
a.点位控制：用于准确定位相应的点。
b.直线控制：只有两个坐标轴，用于加工台阶轴。
c.轮廓控制：能进行多坐标联动的运算和控制，并具有刀具长度和刀具半径补偿的功能，是功能最齐全的机床。 第二章
1、数控工艺特点是什么？
答：工艺特点1、工艺详细。2、工序集中。3、工序内容复杂。 2、数控加工技术文件包括哪些？
答：包括：数控编程任务卡、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片等。 3、什么是对刀点？如何确定？
答：对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点。
对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。 4、什么是换刀点？如何确定？
答：换刀点是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。 应根据程序内容来做安排，为了防止换刀时刀具碰伤工件，换刀点往往设在距离零件较远的地方。 第三章
1 、什么是数控编程？数控编程分为哪几类？手工编程的步骤是什么？ 答：数控编程是指从零件图的分析到制成数控加工程序单的全部过程。数控编程分为手工编程、自动编程和CAD/CAM编程三大类。
手工编程的步骤是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验。
2、机床坐标系与工件坐标系的含义是什么？试阐述它们之间的关系？
答：机床坐标系是一个固有的坐标系统，是由机床生产商来设计确定的，是刀具和工件移动的参照系统。
工件坐标系，是一个人为的坐标系统，是编程人员为了编写程序计算方便而设定的一个坐标系统。
机床坐标系与工件坐标系是通过对刀来建立联系。
3、什么是程序段？数控系统现常用的程序段格式是什么？
答：程序中的每一行称为程序段。现常用的程序段格式是字-地址可变程序段。 4、准备功能G代码的模态和非模态有什么区别？
答：模态指令是指在某一段程序应用后可以一直保持有效状态，直到撤销这些指令。非模态指令是指单段有效指令，仅在编入的程序段中有效。 5、试举例说明绝对值编程和增量值编程的区别？
答： 增量值编程是指运动轨迹的终点坐标是相对于线段的起点来计量；绝对值编程是指所有坐标点的坐标值均从某一固定的坐标原点来计量。
6、孔加工固定循环的基本组成动作有哪些？并用图示说明。 答：动作1：X、Y轴定位；
动作2：快速运动到R点（参考点）； 动作3：孔加工；
动作4：在孔底的动作；
动作5：退回到R点（参考点）； 动作6：快速返回到初始点
7、指出与坐标系有关的指令G92、G50与G54-G59的区别。
答：G92与G54～G59的区别： G92指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，但在使用中是有区别的。G92指令是通过程序来设定、选用加工坐标系的，它所设定的加工坐标系原点与当前刀具所在的位置有关，这一加工原点在机床坐标系中的位置是随当前刀具位置的不同而改变的。
G50与G54-G59的区别：G50指令与G54～G59指令都是用于设定工件加工坐标系的，用G50时，后面一定要跟坐标地址字；而用G54～G59时，则不需要后跟坐标地址字，且可单独作一行书写。
第四章
1、何谓插补？在数控机床中，刀具能否严格地沿着零件轮廓运动？为什么？ 答：插补即机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。实际加工中刀具不能严格地沿着零件轮廓运动。因为在数控机床中，刀具(或机床的运动部件)的最小移动量是一个脉冲当量。直线和圆弧是简单的、基本的曲线，机床上进行轮廓加工的各种工件，大部分由直线和圆弧构成，刀具的运动轨迹是折线，而不是光滑的曲线。只能用折线轨迹迟近所要加工的曲线。
2、什么是脉冲当量？
答：脉冲当量是当控制器输出一个定位控制脉冲时，所产生的定位控制移动的位移。 3、直线的起点坐标在原点O（0,0），终点A（9,4），试分别用逐点比较法和数字积分法对该直线进行插补，并画出插补轨迹。
4、半径为10的逆圆弧，起点为A(6,8),终点为B（10,0），圆心为O（0，0）试分别用逐点比较法和数字积分法对该圆弧进行插补，并画出插补轨迹。 第五章
1、简述数控系统在数控机床控制中的作用。
答：作用：输入/输出装置的作用是进行数控加工或运动控制程序、加工与控制数据、机床参数以及坐标轴位置、检测开关的状态等数据的输入、输出。键盘和显示器是任何数控设备都必备的最基本的输入／输出装置。数控装置是数控系统的核心。它由输入／输出接口线路、控制器、运算器和存储器等部分组成。 数控装置的作用是将输入装置输入的数据，通过内部的逻辑电路或控制软件进行编译、运算和处理，并输出各种信息和指令，以控制机床的各
部分进行规定的动作
伺服驱动通常由伺服放大器和执行机构等部分组成。在数控机床上，目前一般都采用交流伺服电动机作为执行机构；在先进的高速加工机床上，已经开始使用直线电动机。 辅助控制装置是介于数控装置和机床机械、液压部分之间的控制装置，通过可编程序控制起来实现 2、简述CNC系统软件的组成及作用。
答：CNC系统软件包括输入数据处理程序、插补运算程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。
输入数据处理程序：它接受输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。有的系统还要进行补偿计算，或为插补计算和速度控制等进行预运算。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。
插补运算程序：CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给脉冲，这个过程称为插补运算。 速度控制程序：速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以确保预定的进给速度。
管理程序：管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度处理。管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。 诊断程序：诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（CPU、储存器。接口、开关、伺服系统等）的功能是否正常，并指出发生的故障的部位。 第六章
1、位置检测装置有哪几种分类?感应同步器、脉冲编码器在这些分类方法中各属于哪几类？ 答：按数控装置类型分类：硬件式数控系统（NC系统）、软件式数控系统（CNC系统）； 按运动方式分类：点位控制系统、点位置线控制系统、轮廓控制系统； 按控制方式分类：开环控制系统（结构简单、运行平稳、成本低、价格低廉、使用维 修方便）、半闭环控制系统（结构简单、安装方便、稳定性能好、价格便宜、精度高于开环控制系统）、闭环控制系统（精度高、安装调试复杂、价格昂贵）； 按功能水平分类：高档数控系统、中档数控系统、低档数控系统； 按用途分类：金属切削类数控系统（数控车床、数控铣床、数控镗床、数控镗铣床）、金属成型类数控设备（数控折弯机、数控弯管机、数控压力机）、数控特种加工设备（数控切割机、数控电火花加工设备、数控激光加工设备）。 2、简述莫尔条纹的形成原理及特点。
答：形成原理：如果将指示光栅在其自身的平面内转过一个很小的角度后，这样两块光栅的刻线相交，当平行光线垂直照射标尺光栅时，则在相交区域出现明暗交替、间隔相等的粗大条纹，成为莫尔条纹。
特点：1）莫尔条纹的移动量、移动方向与光栅的移动量及移动方向有对应的关系，光栅每移动一个栅距，莫尔条纹移动一个节距；2）莫尔条纹的放大作用W/d=1/θ，式中θ单位为rad（弧度）；3）莫尔条纹对光栅的局部误差具有误差平局作用。 3、在光栅检测中采用细分电路有什么作用？ 答：为了提高光栅的分辨精度。
4、在绝对编码器中，二进制编码和葛莱码编码盘各有何优缺点？
答：二进制编制：数据处理简单，直观。由于刻线的不精确问题，当在1111→0000,0011→0100等扇区边界读数时，会出现两个以上不同数字输出，出现读书模糊现象。葛莱码编码：技术图案的切换每次只改变一位，误差可以限制在一个最小测量单位内，没有模糊现象，但数据处理时需要切换。
5、简述感应同步器的结构特点和工作原理。
答：感应同步器是利用两个平面印刷电路绕组的互感随其位置变化的原理制造的，是用于检测位移的伟感器。当感应同步器的滑尺上施加正弦及余弦励磁电压时，定尺绕组即感应出电动势，此电动势以绕组节距为周期而重复，在节距范围内，感应电动势则与定滑尺的相对机械位移呈正弦函数变化。将此电动势用电路来处理就可获得机械位移量。所以感应同步器的特点是得用电磁感应关系为工作的基础。 6、简述旋转变压器的结构特点和工作原理。
答：旋转变压器是一种旋转式的小型交流发电机，它由定子和转子组成。旋转变压器是根据互感原理工作的。它的结构设计与制造保证了定子和转子之间的空气隙内的磁通分布呈正弦规律。因此，当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。其输出电压的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置角。两者平行时互感最大，副边的感应电动势也最大；两者垂直时互感为零，感应电动势也为零。 第七章
1、伺服系统有哪些部分组成的？数控机床对伺服系统的要求有哪些？ 答：伺服系统主要由四部分组成：控制器、功率驱动装置、检测反馈装置和伺服电动机（M）。 A .数控机床对进给伺服系统的要求：（1）调速范围要宽，低速转矩要大。（2） 精度要高。（3）快速响应并无超调。（4）稳定性要好，可靠性要高。此外，伺服系统还要求有足够的传动刚性，有较强的过载能力，电动机的惯量能与移动部件的惯量相匹配，伺服系统能够频繁启停，以及可逆运行。B.数控机床对主轴伺服系统的要求：（1）足够的输出功率。（2）调速范围要宽。（3）定位准停功能。此外主轴驱动也要求速度精确度高、响应时间短、具有四象限驱动能力。
2、简述反应式步进电动机的工作原理，并说明开环步进伺服系统是如何进行移动部件的位移量、速度和方向控制的。
答：反应式步进电机，是一种传统的步进电机，由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动。转子上均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。电机的位置和速度由导电次数（脉冲数）和频率成一一对应关系。而方向由导电顺序决定。
3、什么是步距角？反应式步进电动机的步距角与哪些因素有关？步距角与脉冲当量之间的关系是什么？
答：电机的步距角表示控制系统每发送一个脉冲信号，电机所转动的角度。或者说，每输入一个脉冲电信号转子转过的角度称为歩距角，用表示。
4、提高步进伺服系统精度的措施有哪些？分别说明它们的工作原理。
答：1、传动间隙补偿：提高传动元件的齿轮、丝杠制造装配精度并采取消除传动间隙的措施，可以减小但不能完全消除传动间隙。2、螺距误差补偿：设备运行时，工作台每经过一个补偿点，数控装置就向规定的方向加入一个设定的补偿量，补偿螺距误差，使工作台到达正确地位置。3、细分线路：如果把通向定子的额定电流分成n等份，在进给速度不变的情况下，使脉冲当量缩小到原来的1/n，从而提高了步进电动机的精度。
5、直流伺服电动机的调速方法有哪些？说明他们的实现原理，数控直流伺服系统主要采用哪种方法？ 答：（1）改变电枢外加电压U,可改变电动机转速。（2）改变励磁电压，当电枢加以恒定电流时，同样可改变电动机转速。
数控直流伺服系统采用的是改变电枢外加电压U。
6、直流进给运动的PWM和晶闸管调速原理分别是什么？试比较它们的优缺点。
答：晶闸管通过控制延迟触发角,达到控制电动机的电枢电压,从而对电动机进行调速。与晶闸管调速系统不同的只有脉宽调制器和开关功率放大器部分，这两部分是PWM调速系统的
核心。
7、简述SPWM的调制原理，分析SPWM变频器的功率放大电路和SPWM变频调速系统的工作原理。 答：
第八章
1、数控机床在机械结构方面有哪些主要特点？
答：静、动刚度高，抗振性好，热稳定性好，灵敏度高，自动化程度高、操作方便。 2、主轴准停的意义是什么，如何实现主轴准停？
答：主轴准停的意义是动力转换和运转系统的方式改变，通常使用离合器、摩擦卡盘、气压或油泵的实施、传动链条的换位等机械方式实现主轴准停。 3、滚珠丝杠螺母副的特点是什么？ 答：1）传动效率高。（2）摩擦力小。（3）可预紧。（4）有可逆性。（5）使用寿命长。 （6）制造工艺复杂，成本高，不能实现自锁。
4、滚珠丝杠螺母副的滚珠有哪两类循环方式？常用的结构形式是什么？
答：循环方式有两种：外循环和内循环。滚珠丝杆螺母副是回转运动与直线运动相互转换的理想传动装置，它的结构特点是具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠（作为中间传动元件），以减少摩擦。