现代数控技术试卷及答案A

河南理工大学2011-2012学年第2学期现代数控技术》试卷（A卷）总得分阅卷人复査人考试方式本试卷考试分数占学生总评成绩比例开卷100%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=5,1）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分数40得分、简答题（每小题10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分数分40得分|二、计算题（20分）（第1题8分，第2题12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?三、编程题（2小题，第一小题20分，第二小题20分）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。（已知如果原点定在球头的中心点，则A点和B点坐标为：（-14.283,28）,B（-21.424,22））（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）Z1编码器20J6[6L722•编制下图零件内槽轮廓和4个08孔的数控精加工程序，要求T1为08钻，长度为40mm；T2为08mm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）河南理工大学2010-2011学年第2学期现代数控技术》试卷（A卷）总得分阅卷人复査人考试方式本试卷考试分数占学生总评成绩比例闭卷100%硅光电池差动放大器差动放大器可逆计数器方向判别2路U分数40得分简答题（每小题10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）控制回路一（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）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）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）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。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20得分二、计算题(20分)(第1题8分，第2题12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，艮N=3。用两个终点计数器EX=3、EYEY=1,X和Y积分器有溢出时，EX、EY相应减“1,当均为0时,插补结束编码器脉冲是多少?答：•Z3Op2进给Z436085=—=18—=0.01mm/脉冲360i360x2主轴转1周，刀具走6mm=1.5X4=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,n1=Z2=40n2—Z1—80n2=欝n1=2n1，即主轴转周，脉冲编码器发出3000个脉冲，可以让刀具走1.5丝杠螺距，设工作台走一个脉冲当量时对应的编码器脉冲为X3000：（1.5X4）=X:0.01X=30000.01/6=52.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,累加次数mJVX（存yi）JRX溢出△XEXJvy（存xi）JRY溢出△YEY0100000301100000011100100301101100012100000120111100001010310010020100001010124101001110100010005101110100161010111000100071010005000000581011015000000591010101400000050011010111140010015111011001300101050112)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Q30mm的棒料，材料为45钢，试在配置Fanuc系统的数控车床上完成该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O0001N05G00X50Z50;（0.5分）N10S500M03T0101;（0.5分）TOC\o"1-5"\h\zN15G00X35Z3；（1分）N20G73U12.2R5；（1分）N25G73P30Q90U0.2W0F0.3；（1分）N30G00X0；（0.5分）N35G01Z0F0.1S1000;（0.5分）N40G03X12Z-6R6;（1分）N45G01W-3;N50X13.8;N55X15.8W-1;N60W-16;N65X16;N70X18W-1;N75W-2;N80G02X18W-12R15;N85G01X24W-5;N90W-8;N100G70P30Q90;（1分）N110G00X50Z50;（0.5分）N120T0202S500;N130G00X26Z-25;（2分）N140G01X12F0.08;N150G04X5.0;N160G01X20;N170G00Z-59;N180G01X18F0.08;（2分）N190G04X5.0;N200G01X26;N210GOOX50Z50;（0.5分）N220T0303S400;N230G00X20Z-6;（0.5分）N240G92X15.2Z-23F1.5;（3分）N250X14.6;N260X14.2;N270X14.04;N280G00X50Z50;N290M30;不给分，没有倒扣0.5分）（0.5分）ZJT「一「i口吕2•编制下图零件内槽轮廓和4个08孔的数控精加工程序，要求T1为08钻，长度为40mm；T2为08mm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）N100X-20;N105Y0;N110G42G01X-30;N115Y14.5;N120G02X-24.5Y20R5.5F100;N125G01X10F150;N130G02X30Y0R20F100;N135G01Y-14.5F150;N140G02X24.5Y-20R5.5F100;N145G01X-10F150;N150G02X-30Y0R20F100;N155G01Z10M05;N160G40G0X－80Y-60Z80;N170M30;OO002N10G54X－80Y-60Z80;N15T01M06;N20G90G00Z10S600M03;N25G99G81X-50Y-40Z-4R3F50;N30X50;N35Y40;N40G98X-50;N45G0X0Y0Z80M05;N47T02M06;N50Z-3S150M03;N55G01X-20Y0F150;N60Y4;N65X20;N70Y6;N75X-20;N80Y-4N85X20;N90Y-8;