技術

一、選擇（每題2分，共20分）
1 數控機床中，不屬于PLC控制的信號有（ B ）。
A．急停控制 B．軌跡插補 C．主軸控制 D. 導軌潤滑
2 數控機床自動選擇刀具中任意選擇的方法是采用（ C ）來選刀換刀。
A．刀具編碼 B．刀座編碼 C．計算機跟蹤記憶
3 數控機床加工依賴于各種（ D ）。
A． 位置數據 B． 模擬量信息 C． 準備功能 D． 數字化信息
4 數控機床的核心是（ B ）。
A．伺服系統(tǒng) B． 數控系統(tǒng) C． 反饋系統(tǒng) D． 傳動系統(tǒng)
5 SINUMERIK 802S/C兩個系統(tǒng)的不同在于（ D ）。
A． 顯示器 B．操作面板 C．數控功能 D. 驅動系統(tǒng)
6 數控機床加工零件時是由（ A ）來控制的。
A．數控系統(tǒng) B． 操作者 C． 伺服系統(tǒng)
7 圓弧插補方向（順時針和逆時針）的規(guī)定與（ C ）有關。
A．X軸 B． Z軸 C． 不在圓弧平面內的坐標軸
8 SINUMERIK 802D 數控系統(tǒng)硬件構成不包含（ D ）。
A．面板控制裝置(PCU) B．鍵盤(KB) C．機床控制面板(MCP) D．步進電機
9 下列（ A ）數控裝置提供了串行接口、脈沖接口、模擬接口三類軸控制接口。
A．HNC-21□F B．HNC-21□A C．HNC-21□C D．HNC-21□D
10通常數控系統(tǒng)除了直線插補外，還有（B）。
A．正弦插補 B 圓弧插補 C 拋物線插補
二、填空題（每空2分，共20分）
1、改變步進電機 脈沖頻率 就能改變步進電機的轉速。
2、按進給機構伺服系統(tǒng)的控制方式分類，加工精度最低的是 開 環(huán)伺服系統(tǒng)。
3、進給系統(tǒng)中的 速度 反饋的主要作用是使移動執(zhí)行件進行勻速移動。
4、FANUC 0i系列控制單元主要包括 主板 與 I/O板 兩部分。
5、數控機床按控制運動軌跡可分為 點位控制 、 直線控制 和 輪廓控制 等幾種。按控制方式又可分為 開環(huán) 、閉環(huán) 和半閉環(huán)控制等。
 三、判斷題（每題2分，共20分）
1、（ ×）采用滾珠絲杠作為X軸和Z軸傳動的數控車床機械間隙一般可忽略不計。
2、（ ×）一般閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結構是一個三環(huán)結構系統(tǒng)，外環(huán)是位置環(huán)，中環(huán)是電流環(huán)，內環(huán)為速度環(huán)。 
3、（  √）伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機構常采用直流或交流伺服電動機。
4、（ ×）光柵通常由一長一短兩塊光柵尺配套使用，其中長的一塊稱為指示光柵，要求與行程等長，短的一塊稱為標尺光柵。
5、（ √）主軸準停功能又稱為主軸定位功能，即當主軸停止時，控制其停于固定位置。
四、簡答題（每題8分，共40分）
1、試述三位液壓撥叉的工作原理
2、主軸電準停較機械準停有何優(yōu)點
3、數控機床中PLC控制的對象有哪些？
4、在PLC開關量輸入輸出的控制中，應注意哪些問題？
5、數控系統(tǒng)中軟件所承擔的任務有哪些？

答：1、液壓撥叉是一種用一只或幾只液壓缸帶動齒輪移動的變速機構。右圖為三位液壓撥叉的原理圖，其具有液壓缸1與5、活塞2、撥叉3和套筒4，通過電磁閥改變不同的通油方式可獲得三個位置。
當液壓缸1通入液壓油而液壓缸5卸壓時，活塞桿2便帶動撥叉3向左移至極限位置。
2）當液壓缸5通入液壓油而液壓缸1卸壓時，活塞桿2和套筒4一起移至右極限位置。
3）當左右缸同時通入壓力油時，由于活塞桿2兩端直徑不同使其向左移動，而由于套筒4和活塞桿2截面直徑不同，而使套筒4向右的推力大于活塞桿2向左的推力，因此套筒4壓向液壓缸的右端，而活塞桿2緊靠套筒4的右面，撥叉處于中間位置。
2、采用電氣準?？刂朴腥缦聝?yōu)點：
（1）簡化機械結構 與機械準停相比，電氣準停只需在這種旋轉部件和固定部件上安裝傳感器即可。
（2）縮短準停時間 準停時間包括在換刀時間內，而換刀時間是加工中心的一項重要指標。采用電氣準停，即使主軸在高速轉動時，也能快速定位于準停位置。
（3）可靠性增加 由于無需復雜的機械、開關、液壓缸等裝置，也沒有機械準停所形成的機械沖擊，因而準?？刂频膲勖c可靠性大大增加。
（4）性能價格比提高 由于簡化了機械結構和強電控制邏輯，這部分的成本大大降低。但電氣準停常作為選擇功能，訂購電氣準停附件需另加費用。但總體來看，性價比大大提高。
3、數控機床的控制可分為二大部分：一部分是坐標軸運動的位置控制；另一部分是數控機床加工過程的順序控制。在討論PLC、CNC和機床各機械部件、機床輔助裝置、強電線路之間的關系時，常把數控機床分為“NC側”和“MT側”（即機床側）兩大部分。“NC側”包括CNC系統(tǒng)的硬件和軟件、以及與CNC系統(tǒng)連接的外部設備。“MT側”包括機床機械部分及其液壓、氣壓、冷卻、潤滑、排屑等輔助裝置，機床操作面板，繼電器線路，機床強電線路等。PLC處于CNC和MT之間，對NC側和MT側的輸入、輸出信號進行處理。
MT側順序控制的最終對象隨數控機床的類型、結構、輔助裝置等的不同而有很大差別。機床機構越復雜，輔助裝置越多，最終受控對象也越多。一般來說，最終受控對象的數量和順序控制程序的復雜程度從低到高依次為CNC車床、CNC銑床、加工中心、FMC、FMS。
4、1)開關量輸入電路中常使用觸點型行程開關，無觸點型感應開關或霍耳開關等，加之數控裝置的輸入電路有各種形式，所以要注意開關量信號檢測元件與CNC接口電路的配接。
2)在開關量輸出電路中，當被控對象是電磁閥、電磁離合器等交流負載，或雖是直流負載，但工作電壓或電流超過輸出信號的最大允許值，應首先驅動24V中間繼電器，然后用其觸點控制強電線路中的功率接觸器或直接驅動負載。同時應注意，中間繼電器線圈一定要并聯(lián)保護二極管，并注意二極管的方向，以便當線圈切斷時，為電流提供釋放回路，否則極易損壞驅動電路。
3)為提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力，弱電信號與強電驅動信號在走線槽中要盡量分別走線。并且無觸點型在交流接觸器線圈兩端要就近并聯(lián)RC滅弧器。交流電動機每相之間也要用一個滅弧器，每個交流電動機用三個。
5、CNC裝置是一個機床計算機控制系統(tǒng)，其數控系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩種不同性質的任務。
數控系統(tǒng)的基本任務（核心任務）是進行機床的自動加工控制，因此，數控系統(tǒng)的核心控制模塊主要有預處理模塊、插補計算模塊、位置控制模塊和PLC控制模塊等。
數控系統(tǒng)的管理系統(tǒng)是實現(xiàn)CNC系統(tǒng)協(xié)調工作的主體，它管理著數控加工程序從輸入，預處理，到插補計算，位置控制和輸入、輸出控制的全過程，并管理著系統(tǒng)參數設置，刀具參數設置，數控加工程序的編輯，數據的輸入、輸出及在各種機床運行方式下操作員的操作處理等各種人機交互過程。除此之外，先進的數控系統(tǒng)的系統(tǒng)管理程序還能適時運行診斷模塊以便及時判斷和消除故障，并能進行通信、聯(lián)網等功能的管理。
CNC裝置的系統(tǒng)軟件具有多任務性和實時性兩大特點。CNC系統(tǒng)中要管理和控制的任務很多，如：當CNC裝置正處于加工控制狀態(tài)時，為了保證加工的連續(xù)性，在各程序段之間不能停頓，因此，各數控加工程序段的預處理、插補計算、位置控制和各種輔助控制任務都要及時進行；為了使操作人員及時了解和干預CNC系統(tǒng)工作狀態(tài)，系統(tǒng)在執(zhí)行加工任務的同時還應該及時進行一些人機交互工作，即：顯示加工狀態(tài)，接受操作人員通過面板輸入的各種改變系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制信號等；為了及時檢查和預報硬、軟件的各種故障，系統(tǒng)在運行控制程序和人機交互程序的同時還要及時運行診斷程序；此外，系統(tǒng)還可能被要求及時完成通信等其它任務?？梢姡硐氲墓芾沓绦?，如前所述，應具有多任務實時處理能力。
五、計算題（每題10，共10分）
1.如圖所示，AB是要加工的圓弧，圓弧的圓心在坐標原點(0,0)，圓弧起點為A(7,1)，終點為B(5,5)，若脈沖當量為1，試用逐點比較法對該段圓弧進行插補，計算出需要的插補循環(huán)數和刀具移動每一位置的坐標，并在圖上畫出刀具的運動軌跡。