第一章 概论
1-1 什么是数控机床？它由哪些部分组成？
答：数控机床是一种利用数控技术，准确按照事先安排的工艺流程，自动实现规定动作的金属加工机床。它由输入介质、数控装置、伺服系统、反馈系统和机床等部分组成。
题型变换：数控机床的输入介质是指○
①光电阅读机 ②穿孔机
③穿孔带、磁带和软磁盘 ④零件图纸和加工程序单
答：③
1-2 用框图说明一般数控机床的工作原理。
答：数控机床的工作原理如图1-1所示。首先将零件图纸的形状、尺寸和技术条件、加工工艺等按照规定的格式和代码，记录在输入介质上（例如穿孔带、磁带和软磁盘等），并输入数控装置。数控装置由输入、信息处理和输出三部分构成。输入介质通过输入单元（例如光电读带机）后，转换成可以识别的信息，由信息处理单元加以处理，再通过输出单元发出位置、速度等指令（脉冲信号）给伺服系统。伺服系统的作用是将来自数控装置的各种指令，转换成机床移动部件运动。反馈系统再将机床的实际位置、速度等参数检测出来，转换成电信号，输送到数控装置，使数控装置能够校核该机床实际位移情况是否与指令一致，并发出指令纠正所产生的误差。
图1-1
对于一些高效率和加工精度较高的数控机床还有适应控制系统，以补偿加工环境参数的变化。
题型变换：数控机床的数控装置包括○。
①光电读带机和输入介质 ②步进电机和伺服系统
③输入、信息处理和输出单元 ④位移、速度传感器和反馈系统
答：③
1-3 数控机床的机械结构与普通机床相比，有何特点？
答：数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，与普通机床相比，应该具有更好的刚性和抗振性，相对运动面的摩擦系数要小，传动部件之间的间隙要小。
1-4 简述机床数控系统的工作原理和组成部分。
答：机床数控系统在输入某种介质载有的、以规定格式记录的指令后，能自动译解指令，并使所控制的机床执行指令，有时还能监控其执行结果，以保证得到要求的精度和功能。机床数控系统一般由输入介质、数控装置和伺服系统构成。对于较高级的机床数控系统还包括反馈系统和适应控系统。
1-5 机床数控系统的类型很多，根据伺服系统来分类，可分为 、 和 。根据运动方式来分类，可分为 、 和 。根据坐标值的表示方式可分为 坐标控制系统和 坐标控制系统。
答：开环控制系统 闭环控制系统 半闭环控制系统 点位控制系统
点位/直线控制系统 连续控制系统 增量 绝对
1-6 什么叫脉冲当量？它影响数控机床什么性能？它的值一般为多少？
答：相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。它的大小视机床精度而定，一般为0.01～0.0005cm。脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。
题型变换一：数机床的最小设定单位又称作 。
答：脉冲当量
题型变换二：脉冲当量是○。
①相对于每一脉冲信号，传动丝杠所转过的角度
②相对于每一脉冲信号，步进电机所回转的角度
③脉冲当量乘以进给传动机构的传动比就是机床部件位移量
④对于每一脉冲信号，机床运动部件的位移量
答：④
题型变换三：脉冲当量的值取得越 ，加工精度越 。
答：小 高
1-7 开环控制系统中，多采用 作为伺服电机。
答：功率步进电机
1-8 闭环控制系统的反馈装置○。
①装在电机轴上 ②装在位移传感器上
③装在传动丝杠上 ④装在机床移动部件上
答：④
1-9 闭环系统比开环系统及半闭环系统○。
①稳定性好 ②故障率低 ③精度高 ④精度低
答：③
1-10 点位控制系统○。
①必须采用增量坐标控制方式 ②必须采用绝对坐标控制方式
③刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系
④仅控制刀具相对于工件的定位，不规定刀具运动的途径
答：④
1-11 加工如图1-2所示的直线轮廓，应该采用点位/直线控制系统，还是采用连续控制系统？
答：应该采用连续控制系统。点位/直线控制系统只能加工沿坐标轴方向上的直线廓形。
1-12 DNC系统是指○。
①适应控制系统 ②群控系统 ③柔性制系统 ④计算机数控系统
答：④
题型变换二：AC控制是指○。
①闭环控制 ②自动化工厂 ③群控系统 ④计算机集成制造系统
答：③
1-14 加工中心是指○
①柔性制造单元FMC ②分布式DNC系统
③适应控制系统 ④自动换刀数控机床
答：④
1-15 近年来数控系统发展很快，数控机床进给速度已从 增加到 ，而最小设定单位已从 减少到 。
答：3～5m/min 15～30m/min 0.001mm 0.0001mm
第二章 数控机床的程序编制
2-1 什么是数控机床的程序编制？简述程序编制的内容及步骤。
答：在数控机床上加工零件，首先要编制零件的加工程序，然后才能加工。即将零件的图形尺寸、工艺路线与工艺参数等内容，用数控机床能够接受的数字及文字代码表示，再根据代码的规定形式制成控制介质（如数控带、磁带等），然后把控制介质作为数控装置的输入信息，自动控制机床加工。这种从零件图到制成控制介质的过程称之为数控机床的编程。
程序编制的内容及一般步骤如下：
(1) 制订工艺过程。
(2) 数值计算。
(3) 编写程序单。
(4) 制备控制介质。
(5) 程序交核。
以上是手工编程的内容及一般步骤。
题型变换：用框图表示在数控机床上加工零件的全过程。
答：框图如图2-1所示，其中虚线框中为程序编制的内容。
图2-1
2-2 程序编制过程中程序校核的作用是什么？如何进行？
答：在穿孔机上制成的数控带必须经过仔细校对以防出错。为了确保加工的准确性，还需用此数控带在机床上进行首件试切，并检验首件是否符合图纸要求。只有首件通过了检验，才能将此数控带投入使用。试切可以综合地检查穿孔带、程序单的错误，及零件精度是否符合图纸要求。
题型变换：程序编制中首件试切的作用是○。
①检验零件图纸设计的正确性
②检验零件工艺方案的正确性
③检验程序单、穿孔带的正确性，综合检验所加工的零件是否符合图纸要求
④仅检验数控带穿孔的正确性
答：③
2-3 数控机床上常用的编程方法有哪些？
答：由零件图纸给出零件形状和尺寸时，采用的编程方法有手工编程和自动编程两大类。由无尺寸的图形或实物模型给出零件形状和尺寸时，采用数字化技术编程或实物编程。
题型变换一：数控机床的程序编制方法可分为 和 两大类。
答：手工编程 自动编程
题型变换二：由无尺寸图形或实物模型给出零件形状和尺寸时，需采用 编程。
答：数字化技术
2-4 手工编程方法有什么优缺点，适用于什么情况？
答：手工编程是用人工编写零件程序。对于几何形状较为简单的零件，计算工作量较少，程序又不长，用手工编程比较经济而及时。零件轮廓复杂和加工工序较长时，使用手工编程既繁琐又费时，且易出错，常会出现编程工作跟不上数控机床加工的情况，此时应采用自动编程。
2-5 什么是自动编程，适用于什么情况？
答：自动编程是用计算机代替手工编程的大部分工作。自动编程时，使用“数控语言”描述切削加工时的刀具与工件的相对运动轨迹和一些加工工艺过程。程序员只需使用规定的数控语言编写零件的“语言程序”即可。当零件源程序输入计算机后，计算机自动完成机床运动轨迹的计算，加工程序的编制和数控带制作等工作。所编程序还可通过屏幕或绘图仪进行检查。
自动编程与手工编程相比，具有减轻程序员的劳动强度，缩短编程时间，提高编程准确性的优点。但是自动编程系统需要较大容量的计算机和专用软件，而且系统的软件又较昂贵。所以自动编程系统适用于数控机床较多的大、中型工厂。
题型变换：自动编程是指○。
①从零件图纸到制作加工穿孔带的全过程都由通过计算机完成
②从零件图到制作加工穿孔带的过程中，除后置处理程序外，全部由计算机完成
③需要人工用数控语言编写源程序
④需要人工编写目标程序
答：③
2-6 国际上常采用的八列穿孔带有哪两种代码？它们代表什么含义？
答：EIA代码，是美国电子工业协会的标准代码。ISO代码，是国际标准化组织的简称。
2-7 EIA代码和ISO代码主要有哪些区别？
答：主要有以下几点区别：
（1）EIA代码采用小写字母，ISO代码采用大写字母；
（2）程序段结束时，EIA代码中用CR或EOB，ISO代码中用LF或NL；
（3）EIA代码中有EOR代码，用于倒带停止，ISO代码中用%；
（4）ISO代码中有“（”、“）”代码，括号中间的文字对数控装置没有影响，可以插入注解；
（5）ISO代码中有“：”代码，表示数控带上特定位置。读入时，将数控带送到此位置为止，或者返回到此位置；
（6）程序段取消：EIA用“block delete”，ISO用“/”代码；
（7）每排孔孔位从b5～b8代表的意义不同。EIA代码用b5位作为补奇位，每排孔数必须为奇数；ISO代码用b8位作为补偶位，每排孔数必须为偶数。其它孔位区别参见表2-1。
题型变换一：EIA代码的补奇位是○。
①b5 ②b6 ③b7 ④任意位
答：①
题型变换二：ISO代码的补偶位是○。
①b8 ②b7 ③b6 ④任意位
答：①
题型变换三：用ISO代码编程时，每程序段的末尾用○。
①CR ②EOR ③分隔符 ④LF
答：④
2-8 在ISO编码中，数字编码特征孔是○。
①第七列八更有孔 ②第五列六列有孔 ③第五至七列无孔 ④第五列无孔
答：②
2-9 在EIA代码中，数字1～9的编码是○。
①第六列第七列有序 ②第六列第七列无孔 ③第七列有孔 ④第八列有孔
答：②
2-10 用EIA代码编程时，下列叙述正确的是○。
①采用大写字母 ② 采用小写字母
③程序段结束时用LF ④ 有“（”、“）”代码，可插入注解
答：②
2-11 任意取一数控带，南非辨别其为EIA代码或ISO代码，可采用下述哪种方法？○。
①第五列是否有孔 ②第八列是否有孔
③每排孔数是奇数或偶数 ④是否为字地址程序段格式
答：③
2-12 什么叫程序段中的字？
答：以某个顺序安排字符的集合称为字(word)，数控带上的信息以字为单位处理，例如N001，G00等。
2-13 什么叫程序段？
答：在数控机床的程序中，必要的信息以字或字的集合表示，此集合称为程序段。数控带上的各个程序段必须用EOB区分。例如：
N003 G08 X12345 Y67890 F004 S717 M07 LF
即为一程序段。
2-14 什么是数控带的格式？
答：在一个程序段中，字的特定排列式样称为数控带的格式。
2-15 目前在八单位数控带中用得最广泛的是哪种数控带格式？
答：用得最广泛的是文字地址程序段格式。在这种程序段格式中，每一坐标轴和各种功能，都以字母和数字合成的特定字表示，而在一个程序段内，坐标字和各种功能字又按一定顺序排列。每个字都由字母开头。
2-16 在如下程序段中，各字符表示：
N006 G08 X2354 Y—1369 Z2213 F004 S717 T65432 M07 LF
N： ；G： 功能字；X、Y、Z： ；F： 功能字；S： 功能字；
T： 功能字；M： 功能字；LF： 。
答：程序段序号 准备 尺寸字 进给 主轴转速
刀具 辅助 程序段结束
2-17 进给速度代码有几种？
答：共有五种：（1）FRN法； （2）3位、4位和5位代码法
（3）等比级数法或2位代码法； （4）符号法或1位代码法； （5）直接法。
2-18 进给速度代码的FRN法是如何规定的？
答：把刀具沿途径移动的进给速度V(mm/min)除以直线的位移量L(mm)，所得的值称为FRN值或进给速度数。此值在0.1~999.9之间时，用0001~9999四位代码表示。圆弧插补时的FRN一般为进给速度除以圆弧半径（mm）之值。
2-19 举例说明进给速度的3位、4位或5位代码法是如何表示的？
答：规定代码的第一位数字表示数值的位数，余下的数字代表速度。例如第一位数字减去三等于n，它的位数是0.1×10n。设速度为1728，是4位数，n=7-3=4，数值位数为0.1×10n=0.1×104，即4位数，用3位代码表示为717，用4位代码表示为7173，用5位代码表示则为71728。
题型变换一：当进给速度为7.826时，如用3位、4位、5位代码表示，各为多少？
答：进给速度为一位，先计算第一位数字x－3=1，x=4，故进给速度为7.826时，用3位代码478，用4位代码表示为4783，用5位代码表示为47826。
题型变换二：如进给速度的三位代码为213，实际进给速度为多少？
答：第一位数字表示数值的位数。N=2－3=－1，数值位数为0.1×10－1，为－2位，实际进给速度为0.013。
题型变换三：用4位代码表示进给速度时，F6150所表示的实际进给速度为○。
①15.03 ②150.3 ③1503 ④15030
答：②
2-21 G90时的X10，Y20与G91时的X10、Y20有何区别？
答：G90表示绝对尺寸，即以坐标原点为基准表示的尺寸是X=10，Y=20；G91表示增量尺寸，即以前一点为基准△X=10，△Y=20。
2-22 比较G00与G01程序的主要区别。
答：G00是点定位的代码，以最大进给速度移动到指定位置。以前程序段指定的进给速度无效。G01是直线插补，用于斜线或直线运动，它通过程序段中的信息在各坐标轴上产生与其移动距离成比例的速度当程序段中有G01代码时，一定要有指定的F时给速度，G01或F都是续效指令（即不仅在本程序段中起作用，在后的程序段中亦效）。
进给速度F对G00程序无效。
2-23 准备功能G42表示的功能是○。
①螺纹切削 ②刀具偏置 ③刀具补偿 ④永不指定
答：③
2-24 辅助功能M主要有哪几种功能？
答：辅助功能M主要有以下几方面功用：
（1）程序停止或程序结束，用于控制主轴停转、机械进给停止、冷却液关闭等，如M00、M01、M02等。
（2）控制主轴正转、反转或停止。例如M03、M04、M05等。
（3）换刀。
（4）开关冷却液。
（5）夹紧、松开工件。
（6）更换工件。
（7）刀具或工件直线位移。
此外，还有永不指定和不指定代码等。
题型变换一：辅助功能M03代码表示○。
①程序停止 ②冷却液开 ③主轴停止 ④主轴顺时针方向转动
答：④
2-25 MDI表示什么意思？
答MDI是手动数据输入。所编程序不是由穿孔带输入，而是通过NC装置操作面板上的键和码盘，将程序段逐个直接输入。
2-26 什么是人机对话输入形式？
答：人机对话的输入形式是在人工进行编程时，编程人员坐在NC装置的屏幕（CRT）前，对屏幕上顺序提出的问题和输入要求，用回答问题方式输入数据，这就是人机对话形式的编程功能，也可称为人机对话的输入形式。所编程序和输入数据，存入NC装置的记忆单元，可随时调用执行。这样，消除了按数控带格式编程的麻烦，可以适时地进行修改、补充和编辑，非常方便地完成编程工作。
2-27 数控车床程序编制有什么特点？
答：数控车床程序编制有以下特点：
(1) 在一个程序段中，根据图纸标注尺寸，可以是绝对值或增量值或二者混合编程。
(2) 由于图纸尺寸和测量尺寸都是直径值，故值径方向用绝对值编程时，X以直径值表示。用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值编程，并附上方向符号（正向省略）。
(3) 为提高径向尺寸精度，X向的脉冲当量取为Z向的一半。
(4) 由于毛坯常用棒料或锻料，加工余量较大，所以数控装置常个备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。
(5) 为提高刀具寿命和加工表面粗糙度，车刀刀尖常磨成半径不大的圆弧。为此，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。
2－28 数控自动编程系统按其功能可分为哪几类？并举出每一类型系统的代表。
答：可分为以下几类：
（1）几何处理系统：主要功能是处理复杂的几何形状，APT系统就是一个具有较强的处理几何形状能力而不能自动求取最佳工艺参数的系统。
（3）工艺处理系统：对许多工件，较简单的几何描述已经够用了，就特别注重工艺的处理，如切削参数、铣削时轨迹分解、车削时走刀划分、选择刀具等。德国的EXAPT具有这方面的功能。
（3）会话型自动编程系统：使自动编程系统的功能更加完备，使用更方便，于是发展了这种自动编程系统。在数控系统处理零件源程序的过程中，编程人员可以随时与计算机对话，进行适当的控制。这种系统可以日本富士通的会话型自动编程系统FAPT为代表。
题型变换一：在自动编程系统中，具有较强处理几何形状的能力而不能自动求取最佳工艺参数的系统是○。
①ADAPT系统 ②EXAPT系统 ③APT系统 ④FAPT系统
答：③
题型变换二：德国的EXAPT系统是下述几类系统中哪一类？○
①佳话题自动编程系统 ②人机对话自动编程系统
③几何处理系统 ④工艺处理系统
答：④
2-29 APT系统的控制面有几个？代号是什么？有什么作用？
答：APT自动编程系统为了控制刀具在空间的轨迹，定义了三个控制面：
（1）导动面（DS面）。它是在切削过程中，引导刀具保持在指定公差范围内运动的面。
（2）零件面（PS面）。在刀具沿导动面运动时，控制刀具高度（Z方向）的面是零件面。
（3）停止面（CS面）。控制刀具停止位置的面，又叫检验面。
2-30 什么叫APT自动编程系统的CL数据？
答：APT系统中计算刀具轨迹时，先将工件坐标系固定在适当位置，并且假定加工件不动而刀具移云贵，计算结果称为CL数据（cutter location data）或者称为一般解。为了使这些假设符合所使用的数控装置和加工情况，要利用兵团处理程序进行处理。
2-31 在APT自动编程系统中人工需要完成哪些工作？
答：在当前广泛使用的APT自动编程系统中，根据零件图纸，需要人工制订工艺，然后利用数控语言描述加工件的几何形状和工艺方法，编制源程序。数控语言是一系列按一定规则书写的代码和符号。
2-32 试解释以下APT系统中词汇的定义，并以图表示之。
① P32=POINT/XLARGE，INTOF，L3，C1
② L5=LINE/P5，PARLEL，LINI
③ C5=CIRCLE/CENTER，P6，TANTO，L1
答：①其意义为：P32是L3与圆C1交点中，X坐标值偏大的一点。
②定义L5为经过P5与直线LINI平行的直线。
③定义C5为以P5为圆心并与L1相切的圆。
2-33 为什么要对工件廓形进行拟合？
答：由于大多数数控机床上只具备直线和圆弧插补，所以在连续控制系统的数控机床上加工成形轮廓的工件时，都先要对工件廓形曲线进行拟合，代替原来的轮廓曲线，然后才能使用数控机床的G功能加工出所需的廓形曲线。
2-34 已知工件廓形方程时，可以用哪些方法进行插补计算？
答：已知工件廓形方程时，可以采用直线插补和圆弧插补计算。直线插补计算常采用等间距法和等误差法。
2-35 直线插补时，等误差计算法的基本原理是什么？
答：等误差法拟合廓形曲线时，可以使每段的拟合误差相等，且小于或等于允差。其计算目的也是求出各节点A、B、C…的坐标值，以提供编程使用。
等误差法的基本思路是已知廓形曲线方程和允许拟合误差及曲线起点A的坐标、，按等误差的原则逐点求出其它各节点。步骤如下：
（1）在曲线起点A处，以A点为圆心、为半径作一圆；
（2）作此圆与廓形曲线的公切线；
（3）列出过圆A上P点的切线斜率、直线的斜率、廓形曲线上过T点的切线斜率，此三个斜率相等，可列出两个方程式，再与廓形方程、圆A方程联立得一联立方程组；
（4）求解此联立方程组，可解出、、、的坐标值，并可求出直线的斜率；
（5）拟合直线平行，斜率相同，法线距离为，可求出方程；
（6）用廓形方程和直线联立，求解，所得交点即为B点坐标（、），再依次可求出各节点坐标。
2-36 试述等间距法与等误差法的优缺点及它们的使用场合。
答：等间距法计算较简单，但程序段数多，编程费时，各节点之间的线段逼近廓形曲线时，产生的拟合误差不相等，为保证所有折线线段拟合误差都在允差范围内，不得不使间距减小，更增加节点数目，亦即增加程序段数。适宜和于廓形曲线斜率变化不大的场合。
等误差法计算较复杂，但可在保证精度的条件下，得到最少的程序段数目，使编程工作量减少，拟合计算可用计算机辅助计算，所以是一种较好的拟合方法。由于在保证等误差的前提下，使节点分布合理，所以应用于廓形曲线斜率变化较大的场合。
但是无论是等误差法还是等间距法，都用直线逼近曲线，是由许多折线构成的近似线段代替廓形曲线，联接点处不光滑，而且直线的曲率半径无穷大，与原来曲线的曲率半径相差很大，这是共同的缺点，使用圆弧拟合可以避免此缺点。
题型变换：已知工件廓形方程时，经常采用的直线插补计算有 、 等方法。
答：等间距法 等误差法
2-37 三次样条曲线插值计算用于什么场合？
答：三次样条曲线适用于工件廓形为列表曲线时，要求拟合曲线在型值点处以及整个曲线上都很光滑，并且具有连续曲率。另外，由于三次样条函数是建立在材料力学弹性梁变形的理论基础上，故只能应用于小挠度的情况，即工件廓形曲线斜率变化不大的场合。
2-38 三次样条曲线插值教育处有什么优缺点？
答：用三次样条函数分段拟合列表线时计算程序简单、方便、拟合效果好，可保证一阶、二阶导数连续。但是有以下缺点：
（1）拟合后的图形不具备几何不变性。即当坐标系变化后，三次样条函数随之变化。虽然仍通过这些型值点，但与原来的样条函数不完全重合。
（2）现在的数控机床上广泛使用直线插补器或圆弧插补器，故插值出来的三次样条函数尚需用直线或圆弧作第二次拟合，将三次样条曲线变成分段的圆弧或直线，增加了计算量并降低了拟合精度。
2-39 双圆弧逼近法的优缺点是什么？
答：双圆弧逼近法是在两个型值点之间用两个相切的圆弧拟合工作廓形曲线。其优点是：
（1）每段圆弧的圆心和半径是几何不变量，它的形状不随坐标选择而变。
（2）使用双圆弧逼近法以后，可直接用于零件的编程计算，不需要进行二次拟合。
（3）计算方法比三次样条法简单、准确。
（4）可以拟合大挠度曲线。
主要缺点是：要先建立局部坐标，再进行坐标变换，多一道步骤。
2-40 为什么在双圆弧逼近计算时采用局部坐标，而在计算完毕后，还要将计算结果转换回原来曲线的坐标系中？
答：双圆弧逼近计算时，首先要建立局部坐系，即以相邻的两个型值点联线为横坐标U，通过前一个型值点并与U轴垂直的线为纵坐标V，在每一个局部坐标系中有两段圆弧相切，需求出这两段圆弧的半径和圆心。采用局部坐标系有以下好处：
（1）计算简单方便；
（2）可以解决大挠度曲线；
（3）采用局部坐标系后，双圆弧可具有较好的保凸性。
但是在插补编程时，需要知道圆心在整体坐标系OXY中的坐标值，故还要将计算结果转换回原来曲线的坐标系中。
2-41 用三次样条函数插值法拟合n个型值点，有 条三次样条曲线表示该点列：如用双圆弧逼近法拟合n个型值点，需建立 个局部坐标系，由 段圆弧拟合该点列。
答：n-1 n-1 2(n-1)
2-42 用双圆弧逼近法拟合曲线时，一对相邻型值点之间的两个圆弧相切，下列叙述中正确的是○。
①切点是唯一的
②切点必须是和通过、两点处圆弧切线构成的三角形的内心
③切点轨迹是一个圆
④双圆弧公切线必性须平行于
答：③
2-43 工件廓形为列表曲线时，常用的拟合方法有哪些？
答：三次样条函数值法和双圆弧逼近法。
2-44 试述工件廓形及其等距线在几何上的相互关系。
答：工件廓形及其等距线在相应点上的曲率中心相重合。
题型变换：若机床不具备G41和G42功能时，应按工件廓形的 编程。
答：等距线
第三章 CNC系统的基本原理
3-1 机床数控系统主要由哪几部分组成？
答：主要由以下几部分组成：零件加工程序的输入、数据处理（例如数制转换、刀具半径补偿等）、插补计算和伺服机构的控制。
3-2 计算机数控系统（CNC系统）由哪些部分构成？各部分的功能如何？
答：主要由微型计算机、计算机接口电路、伺服系统及外部输入/输出（I/O）设备组成。
（1）微型计算机：微机是CNC系统的核心，其主要作用有：①输入和存储零件加工程序；②计算刀具运动轨迹；③插补运算；④伺服系统的控制。
（2）计算机接口电路：作用传递和转换计算机与外界联系的信息，并将计算机与外界隔离，起保护作用。
（3）伺服系统：伺服系统是计算机和机床的联系环节，由执行机构和驱动电路、检测装置等组成。
（4）外部输入/输出设备：主要包括键盘、显示器、操作控制面板、外部存储设备、光电阅读机和纸带穿孔机等。
3-3 CNC系统中微机的控制功能有哪些？
答：主要包括以下几方面：
（1）记忆功能。用于存储规定机床动作的程序以及各种有关机床加工现场的状态信息；
（2）信息处理功能。对外部输入的各种有关控制信息进行相应的算术运算和逻辑处理，以便对执行机构发出相应的动作指令；
（3）内部控制功能。由于保持控制系统内各功能部件的动作及各部件之间的协调；
（4）输入/输出功能。由于保持对外随着系和机床控制状态信息的输入和输出；
（5）适应环境的功能。在计算机数控系统中，可以人工或自动改变程序，以适应环境条件和加工状态的变化。
3-4 CNC系统中微机译码程序的功能是什么？
答：译码程序的功能是将输入的零件轮廓信息、加工速度及辅助功能进行识别处理。将这引起零件程序翻译成计算机能够识别的代码。
3-5 CNC系统常用的软件插补方法中，有一种是数据采样法。计算机执行插补程序输出的是数据而不脉冲。这种方法适用于○。
①开环控制系统 ②闭环控制系统 ③点位控制系统 ④连续控制系统
答：③
3-7 工业控制计算机与通用计算机相比，有什么显著特点？
答：根据数控机床的特殊要求，它具有两个显著特点：
（1）高可靠性：工业生产一般要求CNC系统具有很强的抗干扰能力，能在比较恶劣的环境中可靠地工作，要求CNC系统具有较高的平均无故障率和很短的修复时间。
（2）编程简单，操作方便。以方便用户使用。
3-8 为了提高CNC系统的可靠性，可采取哪些措施？正确答案是○○○○○。
①采用单片机 ②采用双CPU ③提高时钟频率
④采用模块化结构 采用光电隔离电路
答：④⑤
3-9 CNC系统中的微机部分，订要由微处理器（CPU）、内部存储器（RAM和ROM）和1/O接口电路组成。由 、 和 三条信号线联接。
答：数据总线 地址总线 控制总线
题型变换：CNC系统中的微机部分，主要由 、 和 组成。由数据总线、地址总线和控制总线三条信号线联接。
答：微处理器（CPU） 内部存储器（RAM和ROM） I/O接口电路
3-10 机床I/O控制部分根据机床与微机之间传送信息形式的不同，I/O控制被划分为 、 和 三种。
答：数字量I/O 开关量I/O 模拟量I/O
3-11 什么叫微处理器、微机、微机系统？
答：微处理器是指具有完整的计算机中央处理部件（CPU）功能的一片或少数几片大规模集成电路。微处理器也叫微处理机；微机是指微型计算机，是以微处理机做为CPU的电子计算机，微机除包含微处理器以外，还必须包含内部存储器（RAM、ROM）、I/O接口和系统总线。微机系统是以微机为主体构成的系统，在这个系统中，除包含微型计算机以外，还包含计算机外设、系统软件和电源。
3-13 FANCU15系列的CNC系统快速进给速度已达到○。切削进给可达到○。
①10m/min ②10m/s ③100m/min ④100m/s ⑤2.4m/min
⑥2.4mm/s ⑦24m/min ⑧24mm/s
3-14在微机，I/O接口电路常由哪几部分组成？
答：微机中I/O接口应包括I/O接口硬件电路和软件两方面的内容。根据选用不同的 I/O设备或接口芯片，I/O的操作方式不同，因而应用程序亦不可。如入口地址、接口芯片初始化状态设备、工作方式选择等。I/O硬件电路主要由地址译码、I/O读写译码和I/O接口芯片（如数据缓冲器和数据锁存器等）组成。
3-16 CNC系统中的I/O控制器通道由 、 和 几部分组成。
答：I/O接口电路 光电隔离电路 信息转换电路
3-17 CNC系统中I/O控制通道应具备哪些基本功能？
答：（1）可靠地传递输入输出信息；
（2）能进行相应的信息转换（如A/D、D/A、电平转换、数字量转开关量、弱电转换强电等）；
（3）阻断干扰信号进入计算机。
3-18 如图3-2所示光电隔离电路，其输入与输出的对应状态应是○○○○。
①输入高电平、输出低电平
②输入低电平，输出高电平
③输入高电平，输出高电平
④输入低电平，输出低电平
图3-2
3-19 光电隔离电路（如采用达林顿或可探硅输出型光电耦合器件）的主要作用是什么？
答：（1）使微机与强电部件不共地，阻断干扰信号的传导。
（2）可以进行信号电平转换。
（3）提高驱动能力。
3-20 试绘出采用软件实现环形分配与采用硬件环形分配器的步进电机控制通道组成框图。
答：如图3-3所示。
3-21 将一台普通车床改造成经济型数控车床，其主电动机仍为手动控制，但方刀架要能自动转位（90°、180°270°、0°），试用框图表明，组成一个完整的数控系统需要哪些基本的硬件电路和设备？
答：如图3-4所示。
图3-3
图3-4
3-22 CNC系统控制软件主要由哪些部分组成？
答：主要由以下七部分组成。
（1）系统管理程序；
（2）零件加工源程序的输入、输出设备的管理程序；
（3）机床手动控制程序；
（4）系统的编译程序；
（5）插补程序；
（6）伺服控制开关量控制程序；
（7）系统自检程序。
3-23 零件加工程序通过CNC系统几个程序的共同处理和加工，最后才能生成控制机床运动的目标信息，这几个程序是○。
①系统管理程序、零件加工源程序的输入输出设备管理程序
②系统管理程序、机床手动控制程序、插补程序、系统自检程序
③系统的编译程序、插补程序、伺服控制及开关控制程序
④系统的管理程序、编译程序、伺服控制及开关控制程序
答：③
3-24 机床I/O控制回路中的接口软件是○。
①插补程序 ②系统管理程序 ③系统的编译程序 ④伺服控制程序
答：④
3-25 目前CNC系统控制软件基本上有两种常用的典型结构，即 和 。
答：前后台型 中断型
题型变换：在CNC系统控制软件的结构上，将主要完成插补计算、伺服控制和机床逻辑控制等信息的实时中断服务程序与另一部分主要完成程序的输入、译码、数据处理及管理调度的程序，二者共同完成数控的全部功能的软件称为 ；而将在软件中除了初始化程序以外，各种功能程序均被安排成优先级别不同的中断服务程序称为 。
答：前后台型 中断型
3-26 在中断型系统软件结构中，各种功能程序被安排成优先级别不同的中断服务程序，下列程序中被安排成最高级别的应是○。
①CRT显示 ②伺服系统位置控制
③插补运算及转段处理 ④译码、刀具中心轨迹计算
答：②
3-27 什么是微机数控系统的模块化设计？
答：模专人经设计方法是把控制根据功能划分成具有一种或几种独立功能的单元模板，组成一个模块网络，配上相应的控制软件，组成一个完整的控制系统。
3-28 实现控制系统的模块化设计的必要条件是 。而模块化设计工作可归结为 的选用。
答：总线的标准化 功能模块
3-31 微机控制系统的模块化，按照功能，总线标准模块可分为 、 、 以及 等。
答：CUP模板 存储器板 I/O模板 专用模板
3-32 采用标准总线模板组成系统时的优缺点有哪些？
答：其优点是：
（1）提高设计效率，缩短设计、制造周期；
（2）提高系统的可靠性；
（3）便于调试和维修；
（4）能适应技术发展需要；
（5）经济上合理。
其缺点是：
（1）系统硬件模块化，增强了许多插接环节，在有振动的情况下，易出现故障；
（2）插接件之间有接触电阻，在不利工作环境下工作时，会出现腐蚀损坏；
（3）标准化模板会对某些用户有不需要的多余功能，而使系统的成本提高。
第四章 进给伺服系统
4-1 数控机床对伺服驱动系统有哪些要求？
答：有以下要求；
(1) 调速范围宽并有良好的稳定性，尤其是低速时的平稳性；
(2) 负载特性硬，即使在低速时也应有足够的负载能力；
(3) 动态响应速度快；
(4) 高的位移情度；
(5) 能够频繁地启动；
4-2 数控机床中常用哪几种电气调速驱动系统？
答；电气调速驱动系统的种类很多，在数控机床中常采用以下几种：
(1) 直流电动机调速系统。这种调速系统历史最长，应用最广。近几年出现的直流电动机脉冲调宽系统(PWM)的性能优越，调速比可达1:10000，在数控机床伺服系统中应用日益广泛。
(2) 交流电动机的夫级调速系统近年来发展很快，调速比已达1:10000以上，应用范围日益扩大。
(3) 由于步进电动机价格较低，容易实现调整，系统较简单，定位也较准确，但低速易振动，高速又受矩频特性限制，故常用于经济型数控机床的伺服系统中。
题型变换；PWM-M系统是指(。
①直流发电机—电动机组 ②可控硅直流调压电源加直流电动机组
③脉冲宽度调制器—直流电动机调速系统 ④感应电动机变频调速系统
答：③
4-3 它激直流电动机的调速方法有几种？哪一种得到普遍应用？
答：根据直流电动机转速公式
式中：——电动机转速；——电动机电器电压；——电动机电枢电路的电阻：
——电动机电枢电流；——电动机的励磁电流；——决定于电动机结构的比例系数。
可以看出，直流电动机的调速方法有两种；调整励磁电流法和调整电枢电压法。
调整励磁电流法是：当励磁电流减小时，电动机输出的转矩机应减小()。即如果减小，还要保持电动机输出转矩不变，必须相应地加大电动机电枢电流，但再大也不能超过电动机的额定电流，因此不能减得太小；反之，也不能加得太大，如果超过额定值，励磁电路的铁芯中将出现磁饱和，励磁磁通不会相应加大，达不到调速的目的，因此励磁电流只限于在一个小的范围内变化，此外，电动机的励磁绕组匝数多，电感量大，降低响应速度。因此，调整励磁电流法只是一种辅助性的调速手段，多数情况下采用调整电枢电压法。而数控机床上，用调整电枢电压法来调速用得最广的是脉冲调宽法直流电动机调速系统。
改变电压时，理想空载转速随电压的降低而降低，特性的斜率保持不变。一般它激直流电动机的电压向低于额定电压的方向改变。故此调压调速特性风线族为一组平行斜线。
每一根向下倾斜的直线和电枢电压Ua，电枢电阻Ra，电枢电流Ia等参数有关。
4-4 脉冲调宽调速系统的开头频率可达O。
① 100次/秒 ②1000次/秒 ③2000次/分 ④2000次/秒
答：④
4-5小惯量直流电动机有什么特点？可应用于什么场合？
答：这种电机的电枢做成细长和无槽的，可减少电枢的转动惯量；电枢绕组绕在电枢的外圆柱面上，用环氧村脂固定。
小惯是直流电动机具有以下特点：
(1) 转动惯量小。约为普通直流电机的1/10左右。
(2) 电气、机械时间常数小。故这种电机动态特性好，响应快、加、减速能力强。
(3) 由于转子无槽，电气、机械均衡性好，使其在低速时运转稳定而均匀。例如，当转速低到10r/min时，仍无爬行现象，且调速范围宽。
(4) 峰值转矩可达额定值的10倍。
(5) 由于这类电机转动惯量小，一般与负载转动惯量同一量级，甚至在某些机床上负载的转动惯量要比电机的大得多。这样，机床传动链和执行机构就成了影响整个系统动态特性的主要因素，增加了调试工作的困难。而且，当工作情况改变时，系统容易出现不稳定的情况。
目前，仅在高速轻载伺服系统，例如数控印刷电路板钻床中采用。
4-6 大惯量直流电动机有哪些特点？多用于哪些场合？
答：大惯量直流电动机工作原理与普通它激式直流电机相同，其结构和性能上有以下特点：
(1) 转子扁而粗，其长度与直径之比仅为0.2左右。在电枢直径相同的条件下，电枢直径增加一倍，可使电动机产生的电磁转矩增加一倍（因。N为电枢每槽中可安放的导体数；是气隙平均磁感应密度；为电区长度；是电枢电流强度，当增大一倍时，N扩大4倍，缩减为原长的1/4，故M增大一倍）。
理论分析还证明，电动机旋转速度和电枢直径成反比，因此这种电机可以得到低速大扭矩。
（2）大惯量直流电机励磁系统和普通直流电机不同，其磁路结构如图6-4所示。其特点是在主磁极2之间增加侧磁极1，同时用软钢极靴3将主磁极和侧磁极的磁通汇集到极靴下的气隙中，使气隙中磁通密度增加，同时极对数也较多。这些措施都可显著地增加转矩，使其转矩惯量比M/J高于普通电机，又可减小电枢电路的电感。从而减小电机的电气时间常数，改善动态特性。
（3）调速范围宽，低速性能好，转速可达0～1000r/min。因此可以直接驱动执行机构，消除机械传动间隙的影响，提高系统刚度。
（4）转动惯量较大，设计时可只考虑电机的转动惯量，忽略其它传动件挡量转动惯量。这样驱动系统参数的选择和调整都与具体机床无关，大大方便了机床制造厂的设计与调试工作。
（5）过载能力大，最大峰值转矩可达额定转矩的10倍，并可在三倍额定转矩的过载条件下工作30分钟。
由于大惯量电机具有这些优点，在数控机床的闭环、半闭环伺服系统中得到广泛应用。
4-7 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○。
①以原转速继续转动 ②转速逐渐加大
③转速逐渐减小 ④立即停止转动
答：④
4-8 交流伺服电动机的控制方法有 、 和 三种。
答：幅值控制 相位控制 幅值、相位混合控制
4-9 对步进电机施加一个电脉冲信号时，步进电机就回转一个固定的角度，叫做
，电机的总回转角和输入 成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的 。
答：步距角 脉冲数 频率
4-10 步进电机的步距角计算公式为 ；齿距角的计算公式为 ；一个齿距角的电角度是 ；一个步距角的电角度是 ；步距角越小，意味着它所能达到的位置精度越 ；在数控制机床中常采用的步距角是 。
答： 高 3° 1.5° 0.75°
4-11 三相步进电机为什么常采用三相六折驱动方式，而很少采用三相三折驱动方式？
答：三相三折驱动时，三相绕组是按A→B→C→A…或A→C→B→A→…的顺序通电，而三相六折驱动方式是按A→AB→B→BC→C→CA→A→…顺序通电（或相反方向）。由于三相六折制在转换时始终保持有一相线圈通电，故其工作稳定性好，而且步距角比三相三折驱动方式缩小了一半，可以提高位置精度。
4-12 步进电机的主要特点是什么？
答：步进电机的主要特点是：
(1) 输出转角大小与输入脉冲数严格成比例，即每输入一个脉冲，电机转子相应转动一步，且在时间上与输入脉冲同步。
(2) 电机转子转速随输入信号的脉冲频率而变化。改变输入脉冲频率，即可实现平滑的无级调速，且调速范围相当宽。
(3) 借助控制线路，易于获得正反转、间歇运动等特殊功能。
(4) 转子的转动惯量小，启动、停止时间短。一般在信号输入几毫秒或几十毫秒后，即能使电机转动或达到同步转速。信号切断后，电机立即停止转动。
(5) 输出转角精度高，无累积误差。
(6) 步进电机的工作状态对各种干扰因素不敏感。
由于步进电机具有上述特点，故在数控机床中得到广泛应用，而且是唯一能以开环结构用于数控机床的电动机。
4-13 常用步进电动机的性能指标有哪些？
答：主要性能指标有以下几项：
(1) 静态距一角特性和最大静态转矩。
(2) 启动转矩。
(3) 空载启动频率。
(4) 矩频特性。
题型变换一：当负载转矩时，步进电机还会转动吗？为什么？
答：如果负载转矩，步进电机不会转动。如图6-5所示，开始时转子处于失调角为的m点，当励磁电流从A相切换到B相，对应角的磁转矩小于负载转矩，电机不能作步进运动。所以各相矩角特性的交点所对应的转矩，就是电机作单步运动所能带动的极限负载，亦即启动转矩。实际电机所带的负载，必须小于启动转矩Mq才能带动的极限负载，亦即启动转矩。实际电机所带的负载ML，必须小于启动转矩Mq才能运动。
题型变换二：什么叫步进电机的矩频特性？
答：在步进电机正常运转时，若输入脉冲的频率逐渐增加，则电机所能带动的负载转矩将逐渐下降。图6-6中所示曲线，称为步进电机的矩频特性。
4-14 为什么步进电机的输出转矩随其运行频率的增高而逐渐减小？
答：因为步进电机的绕组是感性负载，在通电或断电时，绕组电流不能突变而是按指数规律变化。在绕组通电时，电流逐渐上升，从而有效转矩较小。绕组断电时，电流亦逐渐下降，残余电流产生与转动方向相反的力矩。这些都使电机产生的平均转矩下降。另外，由于运行频率的提高，磁力线变化加剧，使涡流损耗增加，也造成输出转矩的下降。
4-15 步进电机瑾为：(1)90BF3；(2)107BYG4。说明其瑾中各数字及字符的含义。
答：(1)BF代表该步进电机为反应式，外径90mm，三相控制绕组；
(2)BYG代表该步进电机为混合式，外径107mm，四相励磁绕组。
4-16 步进电机转子有80个齿，采用三相六拍驱动方式，经丝杠螺母传动副驱动工作台做直线运动，丝杠的导程为5mm，工作台移动最大速度为6mm/s。求：
(1)步进电机的步距角=？
(2)工作点的脉冲当量？
(3)步进电机的最高工作频率？
解：(1)
(2) 丝杠导程×步距角/360°
=5×0.75°/360°=0.01(mm/脉冲)
(3)
4-17 设有一采用步进电机允动的工作台，其传动丝杠的导程为2.5mm，步进电机的步距角为1.5°，驱动方式为三相六拍。如果步进电机折启动频率是100HZ，此频率下的启动力矩是0.15N·m。求工作台的移动速度是多少？工作台的最大负载是多大？
解：(1) 工作台的脉冲当量
丝杠导程×步距角/360°
=2.5×1.5/360=0.01(mm/脉冲)
工作台移动速度
(2)步进电机角速度
(弧度/s)
4-18 已知脉冲当量0.005mm，步进电机步距角为0.75°，滚珠丝杠基本导程为4mm，求减速器的传动比。
解：脉冲当量
所以，减速器传动比为3:5。
4-19 已知齿轮减速器的传动比为1/16，步进电机步距角为1.5°，滚珠丝杠的基本导程为4mm。问：脉冲当量是多少？
解：
=
4-20 步进电机的驱动电源由 、 和 等部分组成。
答：变频信号源 脉冲分配器 功率放大器
4-21 对于一个设计合理，制造良好的带位置闭环控制系统的数迭机床，可达到的精度由○决定。
①机床机械结构的精度 ②检测元件的精度
③计算机的运算速度 ④驱动装置的精度
答：②
题型变换：对于一个设计、制造良好的位置闭环控制系统，可达到的精度以 的精度为极限。
答：系统所采用的检测元件
4-22 感应同步器定尺绕组中感应的总电势是滑尺上正弦绕组和余弦组所产生的感应电势的○。
①代数和 ②代数差 ③矢量和 ④矢量差
答：③
题型变换：感应同步器定尺绕组中感应的总电势是滑尺上 和 可产生的感应电势的 。
答：正弦绕组 余弦绕组 矢量和
4-23 为了改善磁栅传感器的输出信号，常采用有n个间隙的磁头，磁头之间间隔为〇。
①一个节距 ②1/4节距 ③节距的整倍数 ④1/2节距
答：④
4-24 在磁栅传感器中，有n个间隔为1/2节距的磁头，相邻两磁头的输出绕组〇，这样得到的信号将为单个磁头输出信号的n倍。
①正向串接 ②反向并接 ③反向串接 ④反向并接
答：③
题型变换：有n个间隔为1/2节距的磁头的磁栅传感器，相邻两磁头的输出绕组反向串接，则其输出为单个磁头输出的〇倍。
①n ②n/2 ③2n ④4n
答：①
4-25 设有一光栅的条纹密度是10条/mm，要利用它测出1的位移，应采用〇套光电转换装置。
①1 ②2 ③3 ④4
答：②
题型变换：使用光电盘进行角度测量时，为了判别旋转方向呵采用两套光电转换装置，并使它们的相对位置保证两者可产生的电信号在相位上相差〇。
①45° ②90° ③180° ④225°
答：②
4-26 将二进制数码1011转换为循环码是〇。
①1010 ②1110 ③1000 ④1101
答：②
题型变换：循环码的特点是 。
答：相邻两个数码之间只有一们变化
4-27 对于单个码盘为16位的光电编码盘，它能测出的最小角位移为〇。
①11.76’ ②11.25° ③0.196° ④0.0055°(33’’)
答：④
4-28 旋转变压器工作时，加到励磁绕组的电压UL=Umsin，则此时加到补偿绕组的电压应为〇。
①Uk=Umcos ②Uk=Umsin
③Uk=Umcos ④Uk=Umsin
答：①
4-29当磁栅位移传感器采用两组磁头，间距为(m+14)x (m=1，2，3，……等正整数)时，如果第一组磁头的输出信号是Usc1=Umcos()，则第二组磁头的输出信号是〇。
①Usc2=Umsin() ②Usc2=Umsin()
③Usc2=Umcos() ④Usc2=Umcos()
答：②
4-30 感应同步器中，为了辨别位移的方向和提高精度，彩了辩向及细分电子线路，这种电路还用在〇。
①磁栅 ②磁栅 ③光栅 ④光电盘
答：②
题型变换：在光栅位置传感器中，为了辨别位移的方向和提高精度，采用了辩向及细分电子线中，这种电路还用在○。
①磁栅 ②感应同步器 ③旋转变压器 ④光电盘
答：④
4-31 细分电路○，以辨别位移的方向和提高测量精度。
①用于光栅、光电盘等位置传感器 ② 用于光栅、磁栅等位置传感器中
③只能用于光栅位置传感器中 ④用于感应同步器、旋转变压器等位置传感器中
答：①
题型变换：细分电路的主要作用是 和 。
答：辨别位移的相对方向 提高测量精度
4-32 在设计辨向与细分电路时，○环节是用不到的。
①反相 ②微分 ③积分 ④整形放大
答：③
4-33 数控机床常用的位置检测元件有光栅、感应同步器、磁栅等，这些传感器的特点是 、 和 。
答：检测范围较大 易于实现测量信号数字化 测量精度高
题型变换：举出2～3种数控机床常用的位置传感器，并说明它们的主要特点？
答：常用的位置传感有光栅、感应同步器、光电编码盘等等。它们的特点是：检测范围较大，易于实现测量信号数字化，测量精度高。
4-34 光栅依不同制造方法有 和 两种。数控机床中常用 做位置传感器。
答：透射光栅 反射光栅 透射光栅
4-35 感应同步器是一种 式的高精度位移检测元件。它有 和 两种。
答：电磁感应 直线式 圆盘式
4-36 感应同步器的工作方式有 和 。
答：鉴相法 鉴幅法
4-37 磁栅传感器由 、 和 三部分组成。
答：磁性标尺 磁头 检测电器
4-38 旋转变压器的输出反映了 和 的固定函数关系。
答：电压 转子角位移
4-39 当采用磁栅做为位置传感器进行位移检测时，由于磁栅使用的磁头是 ，所以它在低速甚至静止时仍能进行位置检测。
答：磁通响应型磁头（调制式磁头）
4-40 感应同步器采用鉴幅法工作时，可用于检测位移和 。
答：定位控制
4-41 感应同步器节距为，鉴相法工作时，令施加在余统绕组的励磁电压，施加在正统绕组的励磁电压，则在定尺绕组中产生的感应电势为 。
答：
4-42 已知感应同步器的节距为2mm，采用鉴相法工作时，相角为30°，这时滑尺相对于定尺的位移为 。
答：1/6mm
题型变换：对于一个使用相位检测法的磁栅位移传感器，已测出角度，节距=0.2mm，则其对应的位移为 。
答：1/60mm
4-43 数控机床伺服系统是以○为直接控制目标的自动控制系统。
①机械运动速度 ②机械位移 ③切削力
答：②
4-44 伺服系统的输入是 ，输出是 。
答：插补器发出的指令脉冲 直线或转角位移
4-45 数控机床对伺服系统的基本设计要求是○○○○○○。
①精确度高 ②稳定性好 ③电机负载特性好
④准确的位置检测 ⑤具有快速响应特性 ⑥可靠性好
答：①②⑤⑥
4-46 影响开环伺服系统定位精度的主要因素是○；影响闭环伺服系统定位精度的主要因素是○。
①伺服系统的稳态误差 ②传动元件的传动误差
③伺服系统的跟随误差 ④执行机构的运动速度
答：①③
题型变换：点位控制和轮廓控制系统对伺服系统的要求各有什么特点？
答：点位控制系统的加工精度主要取决于伺服系统的稳态误差，要求伺服系统有较高的定位精度和快的定位效率。在轮廓控制系统中，动态误差上升为影响加工精度的主要矛盾，因此，要求驱动轴的调速系统在很宽的范围内，有着更为优良的稳态和动态品质。
4-47 闭环控制伺服系统一般由 、 、 等部分组成。
答：位置检测元件 取得位置偏差的比较环节 以位置偏关工业区输入的伺服电机调速系统
4-48 在脉冲比较伺服系统中，常采用的位置检测元件是○；在相位比较和幅值比较闭环伺服系统中，常采用的位置检测元件是○。
①光栅 ②感应同步器 ③旋转变压器 ④差动变压器
⑤光电编码器 ⑥光栅和光电编码器 ⑦感应同步器和旋转变压器
答：⑥⑦
4-49 脉冲比较闭环伺服系统，脉冲比较电路由 、 两部分所组成。
答：脉冲分离电路 可逆计数器
4-50 脉冲比较伺服系统中，脉冲分离电路的作用是○。
①将插补脂令脉冲和反馈脉冲分开
②保证加、减脉冲同时到来时，使可逆计数器不会产生误操作
③使加、减脉冲不同步
④逻辑电路保证可逆计数器先加后减
答：②
4-51 相位比较闭环伺服系统包括以下组成部分：○○○○○○。
①脉冲调相器 ②脉冲加、减电路 ③调宽脉冲发生器 ④鉴相器
⑤位置检测元件 ⑥伺服放大器和伺服电机
答：①④⑤⑥
4-52 在相位经较环伺服系统中，指令位置和实际位置的偏差表现为 。
答：指令脉冲调相信号与反馈信号的相位差。
4-53 相位比较伺服系统中，鉴相器的作用是 ，它的输入信号是 ，输出信号是 。
答：检测出指令脉冲调相信号与反馈信号的相位 指令脉冲的调相信号
宽度与相位差绝对值大小成比例的矩形波信号S与反映相位差极性的信号NE
4-54 典型的伺服进给系统包括 和 两大控制回路。
答：速度闭环控制回路 位置闭环控制回路
4-55 伺服系统的开环增益定义为○。
①系统输出位移与指令位置之比 ②系统输出速度与位置偏差之比
③系统输出位移与位置偏差之比
答：②
4-56 在建立直流伺服电机的数学模型时，设系统的输入量为 和 ，输出量为 。
答：速度控制电压 赠载力矩 电机转轴转角
4-57 伺服控制系统对平稳性的基本要求是 。
答：伺服进给系统在启动状态或外界干扰作用下，经过短暂的调整过程，应能迅速地稳定在新的或原有的平衡状态下
4-58 指出下列哪些误差属于系统的稳态误差○。
①定位误差 ②跟随误差 ③轮廓误差 ④定位误差和跟随误差
答：①
4-59 控制系统的动态性能指标可分为 和 两部分。
答：对给定输入的跟随性能指标 对扰动输入的性能指标
4-60 闭环控制系统开环增益愈高，则○○○○。
①系统跟随误差小 ②系统超调量 ③系统稳定性好 ④系统稳态误差小
答：①④
4-61 若伺服系统开环增益过大，对加工精度有什么影响？
答：增益过大，则系统超调量大，调节时间长，在加工件时会出现较大的欠切和过切现象。
4-62 在高增益系统中，通常采取什么措施减小系统的超调量？
答：系统最小进给速度，K大，大，因此有助于克服抓行现象。
4-63 衡量一个工业控制系统可靠性的常用指标有 、 、 和 。
答：可靠度 失效率 平幸免故障间隔时间MTBF
平均故障修复时间MTTR
4-64 影响数控系统可靠性的主要因素有 、 、产 等。
答：元器件失效 元器悠扬的联接与安装 电磁干扰
4-65 在开环系统中，以下各项因素中影响重复定位精度的有○○○○○。
①各摩擦副中摩擦力的变化 ②丝杠副的热变形 ③丝杠副的配合间隙
④丝杠副的接触变形 ⑤轴承游隙变化
答：①④⑤
4-66 设X-Y工作台由步进电机直接经丝杠螺母副驱动，丝杠螺距为5mm，步进电机步距角为1.5°/3°，工作方式为三相六拍工作台最大行程为400mm。求：
(1) 系统的脉冲当量；
(2) 微机发出的脉冲总数是多少？
答：(1) (mm)
(2) (步)
4-67 若微机产生进给脉冲的最高频率fm=4KHZ，系统脉冲当量，求工作台最大移动速度是多少？
答：
4-68 一个简易X-Y工作台的微机数控系统至少需要哪些组成部分？○○○○○○○○○○○。
①CPU ②ROM/RAM ③I/O接口 ④光电隔离电路 ⑤显示器
⑥CRT ⑦键盘及开关 ⑧步进电机及其放大器 ⑨磁带机 `⑩光栅测量仪
答：①②③④⑤⑥⑦⑧
4-69 CNC数控钻床加工孔的顺序如图10-1所示。经检测发现第4个孔与第3个孔之间的孔距误差较大。产生误差的主要因素可能是〇，可以采取〇措施来减小孔距误差。
①步进电机失步 ②丝械螺母副的间隙 ③干扰脉冲 ④机床热变形 ⑤延长步进电机的加、减速过程 ⑥换较大直径的丝杠 ⑦采用绝对式尺寸编程 ⑧加工孔的顺序改为1-4-2-5-3
答②⑧
4-70 CNC钻床实例中，步进电机驱动电路中采用光电耦合器的作用是〇。
①电平转换 ②隔离微机与驱动电路，防止干扰进入微机
③提高微机输出信号的驱动能力
④电平转换和隔离微机与驱动电路，防止干扰进入微机
⑤隔离微机与驱动电路，防止干扰进入微机和提高微机输出信号的驱动能力
答：②
