《数控机床的电气连接与检查》试题4
一、选择（每题2分，共20分）
1、可用于开环伺服控制的电动机是（D ） A.
机
交流主轴电动机 B.永磁宽调速直流电动
C.无刷直流电动机
2、下列伺服电动机屮，带冇换向器的电动机是
C.反应式步进电动机
3、步进电动机多相通电可以（ A.减小步距角 C.提高电动机转速 D.
）
D.功率步进电动机 B.永磁同步电动机 D.混合式步进电动机
B. 增大步距角
往往能提高输出转矩
（A ） A.永磁宽调速直流电动机
4、所谓开环的数控伺服系统是指只冇（B ）
A. 测量实际位置输出的反馈通道 B. 从指令位置输入到位置输出的前向通道 C. 开放的数控指令 D. 位置检测元件
5、 步进电机驱动控制采用加/减速方式，有利于（C ）
A.防止步进电机失步 B.防止机床机械共振
C・改善步进电机低频特性D.增大步进电机的步距角 6、 步进电机主要用于（A ）0 A.经济型数控机床的进给驱动 C.大型数控机床的进给駆动 7、 机床数控系统是一种（C ）
A速度控制系统B电流控制系统C位置控制系统D压力控制系统 8、 数控加工中心与普通数控铳床、铿床的主要区别是（B ）o A一般有三个数控轴
B设置有刀库，在加工过程屮由程序自动选用和更换 C能完成钻、钱、攻丝、铳、铿等加工功能 D主要用于箱休类零件的加工
B.加工屮心的进给驱动 D.数控机床的主轴報动
9、 数控机床进给系统不能采用（D ）电机驱动。
（A）直流伺服 10. 光栅尺是（A ）。
A 一种能准确的直接测量位移的元件 B 一种数控系统的功能模块
C 一种能够间接检测直线位移或角位移的伺服系统反馈元件 D 一种能够间接检测直线位移的伺服系统反馈元件
二、 填空题（每空2分，共20分）
（B）交流伺服 （C）步进 （D）笼式三和交流
1、 步进电动机的最大缺点是容易一失步—,特别是在大负载和速度较高的情况 下，更容易
发生。
2、 在闭环系统屮，定位精度主要取决于测量元件的定位精丿叟一 ° 3、 CNC系统屮，一般都具冇脉冲增量 和数据采扌*_插补功能。
4、 NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是一数控装置,FMS的含义隹
性制造系统，CIMS的含义是计算机集成制造系统。
5、 在数控编程时，使用补偿指令后,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。
6、 圆弧插补时，通常把与时钟走向一致的圆弧叫顺时针圆弧插补，反之称为 逆圆弧插补。
三、 判断题（每题2分，共10分）
1. （X）点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点 到另一
点的路径。
2. （V）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。 3. （X）数控机床适用于单品种，大批量的生产。
4. （ V） RS232串行通信接口可用于数控加工程序的自动输入。
5. （V）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
测量岀来进行补偿。
四、 简答题（每题8分，共40分）
1、 步进电动机的选用要考虑哪儿个方面？ 2、 数控机床对进给伺服的性能有何要求？
3、 训出主轴电动机的特性曲线，并说明如何进行调速？
4、 什么是主轴分段无级调速，为什么要采用主轴分段无级变速？ 5、 简述数控机床主要由哪儿部分组成？
答:k (1)考虑系统的精度和速度的要求。为了提高精度，希望脉冲当量小， 但脉冲当量越小，系统的运行速度越低，应兼顾精度和速度的要求来选定系统的 脉冲当量，当脉冲当量确定以后，来选择步进电机的步距角和传动机构的传动比。
(2) 考虑负载转矩引起的定位误并、传动机构的误并以及步进电机的步进误差， 使总的
误差小于数控机床允许的定位误差。
2、(1)精度高。伺服系统要具有较好的静态特性和较高的伺服刚度，从而达到 较高的定位精
度，以保证机床具有较小的定位误差与重复定位误差；同时伺服系 统还要具有较好的动态性能，以保证机床具有较高的轮廓跟随精度。
(2)快速响应，无超调。为了提高生产率和保证加工质量，在启、制动时，要求 加、减加速
度足够大，以缩短伺服系统的过渡过程时间，减小轮廓过渡误差。一 般电动机的速度从零变到最高转速，或从最高转速降至零的时间小于200ms。这 就要求伺服系统要快速响应，但乂不能超调，否则将形成过切，影响加工质量。 同时，当负载突变时，耍求速度的恢复时间也要短，且不能有振荡，这样才能得 到光滑的加工表面。
(3) 调速范围宽。在数控机床中，由于所用刀具、被加工材料、主轴转速以及进 给速度等
加工：工艺要求各有不同,为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件, 要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围(通常要大于1:10000)。尤其 在低速(如v0.01m/min)时，要仍能平滑运动而无爬行现象。而高速的范围要求可 达 20〜100m/min。
3、典型主轴电动机工作特性曲线如下图所示：
由曲线可见，在基速心以下屈于恒转矩调 速，用改变电枢电压方法来实现。其调速基本 公式为
n = ---------
GO ①二 KI f
基数〃()以下励磁电流匚不变，改变电枢电
压调速，英输出的最大转矩必唤取决于电枢电流最大值，而对一台主轴电动
机来说，最大电流为恒定，因此所能输出最大转矩是恒定的，而输出功率随转速 升高而增加，因此基速弘)以下称为恒转矩调速。
基速®以上采用弱磁升速的方法调速，即采用调节激磁电流匚的方法，在 弱磁升速中，减小K倍，相应的转数增加K倍，电动机所输出最大转矩则因 为磁通屮的减小而减小K
U-IaR
倍，所能输出的最大功率不变，因此称为恒功率调速。
P
max =Mma.n
4、不论采用哪一种方法，均可实现主轴电动机的无级调速。采用无级调速主轴 机构，主
轴箱虽然得到大大简化，但其低速段输出转矩常常无法满足机床切削转 矩的要求。如单纯追求无级调速，势必要增大主轴电动机的功率，从而使主轴电 动机与张动装置的体积、重量及成本大大增加。因此数控机床常采用1~4档齿轮 变速与无级调速相结合的方式，即分段无级变速。
采用与不采用齿轮减速主轴的输出特性，采用齿轮减速虽然低速的输出转矩 增大，但降低了最高主轴转速。因此通常均采用齿轮自动变速，达到同时满足低 速转矩和最高主轴转速的要求。一般来说，数控系统均提供4档变速功能的要求, 而数控机床通常使用两档即可满足要求。
5、数控系统一般由输入/输出装置、数控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑 控制装置四
部分组成，机床本体为被控对彖。
五、分析题（每题10,共10分）
1.下图为某数控机床主轴定向的梯形图程序，分析自动加工时，执行M19指令 时主轴定向
控制过程。
主轴定向
定向时间检验
定向有误
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