数控机床控制系统

习题1-2 数控机床控制系统 习题1-2 数控机床控制系统 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 （ ）主轴（spindle）转速控制，刀具（tool）自动交换控制属于数控系统的辅助功能。 （ ）数控系统的主要功能是控制运动坐标的位移及速度。 （ ）轮廓控制数控系统控制的轨迹一般为与某一坐标轴(axis)相平行的直线。 （ ）直线控制数控系统可控制任意斜率的直线轨迹。 （ ）开环控制数控系统无反馈（feedback）回路。 （ ）配置SINUMERIK 802S数控系统的数控机床采用步进电动机作为驱动元件。 （ ）闭环控制数控系统的控制精度(accuracy)高于开环控制数控系统的控制精度。 （ ）全闭环控制数控系统不仅具有稳定的控制特性，而且控制精度高。 （ ）半闭环控制数控机床安装有直线位移检测装置。 （ ）机床工作台（table）的移动是由数控装置发出位置控制命令和速度控制命令而实现的。 （ ）刀具（tool）按程序正确移动是按照数控装置发出的开关命令实现的。 （ ）机床主轴（spindle）的起动与停止是根据CNC发出的开关命令，由PLC完成的。 （ ）CNC中位置调节器是用模拟调节器。 （ ）在双环进给轴控制器中，转速调节器的输入是位置调节器的输出。 （ ）穿孔纸带（tape）是控制介质的一种。 （ ）软盘属于输出装置。 （ ）M功能指令被传送至PLC-CPU，用PLC程序来实现M功能。 （ ）数控加序中有关机床电器的逻辑控制及其他一些开关信号的处理是用PLC控制程序来实现的，一般用C语言编写。 19. （ ）HAAS立式加工中心的自动换刀动作是这样完成的：换刀指令经CNC-CPU译码后，由轴控制器(axis controller)控制完成。 20. （ ）HAAS立式加工中心(vertical machining center)共有三个坐标轴，其控制主要由PLC完成。 21. （ ）CNC machines generally read and execute the program directly from punched tapes. 22. （ ）CNC对加工程序解释时，将其区分成几何的、的数据和开关功能。刀具（tool）的选择和交换即属于开关功能。 23. （ ）位置调节器的命令值就是插补器发出的运动序列信号。 24. （ ）目前的闭环伺服系统都能达到0.001μm的分辨率。 25. （ ）经济型数控机床一般采用半闭环系统。 26. （ ）数控机床一般采用PLC作为辅助控制装置。 27. （ ）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 28.（ ）只有半闭环系统需要进行螺距误差补偿，而全闭环系统则不需要。 29.（ ）数控机床的数控系统主要由计算机数控装置和伺服系统等部分组成。 二. 填充，以完成下列各表述。 只有在位置偏差（跟随误差）为 时，工作台才停止在要求的位置上。 半闭环控制中，CNC精确控制电动机的旋转角度，然后通过 传动机构，将角度转换成工作台的直线位移。 开环伺服系统主要特征是系统内没有          装置，通常使用          为伺服执行机构。 辅助控制装置的主要作用是接受数控装置输出的      指令信号，主要控制装置是        。 数控机床控制系统包括了 、 、 、 、 、 。 6. 进给伺服系统是以 为控制量的自动控制系统，它根据数控装置插补运算生成的 ，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 7. 闭环和半闭环控制是基于 原理工作的。 8. 数控机床的基本组成包括 、 、 、 、 、 以及机床本体。 9. 无论是半闭环还是闭环进给系统，都要求传动部件刚度好、间隙小。在 系统中，传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度；在 系统中，传动部件的间隙影响进给系统的稳定性。 三. 选择正确的答案。 1. 欲加工一条与X轴成30°的直线轮廓，应采用 数控机床。 A. 点位控制 B. 直线控制 C. 轮廓控制 2. 经济型数控车床多采用 控制系统。 A. 闭环 B. 半闭环 C. 开环 3. 数控机床组成如图所示，其中 把来自CNC装置的微弱指令信号通过调节、放大后驱动伺服电动机，通过传动系统驱动机床运动，使工作台精确定位或使刀具与工件按规定的轨迹作相对运动，最后加工出符合图纸要求的零件。 ① B、 ② C、④ D、⑤ 4. 数控机床伺服系统是以 为直接控制目标的自动控制系统。 A.机械运动速度 B.机械位移 C.切削力 D.机械运动精度 5. 采用开环进给伺服系统的机床上，通常不安装 。 A.伺服系统         B.制动器 C.数控系统         D.位置检测器件 6、数控系统中CRT显示的坐标轴现在位置值是控制器的指令值还是坐标轴实际位置值（如编码器的反馈值）？ A. 指令值 B. 实际值 C. 开环系统中为指令值，闭环系统中通过参数设置为实际值或指令值 18. 是CNC控制系统的基本功能。 A．输入、输出、插补 B．输入、插补、伺服控制 C．输入、输出、伺服 D．输入、显示、插补 13. 按数控系统的控制方式分类，数控机床分为：开环控制数控机床、 、闭环控制数控机床。 A. 点位控制数控机床 B. 点位直线控制数控机床 C. 半闭环控制数控机床 D. 轮廓控制数控机床 四. 按要求回答问题或完成任务。 1. 请画出半闭环控制数控系统的框图，并说出半闭环与全闭环之间的区别。 2. 试从控制精度、系统稳定性及经济性三方面，比较数控系统开环系统、半闭环系统、全闭环系统的区别。 3. 试用框图说明CNC系统的组成原理，并解释各部分的作用。 习题2 数控装置的组成 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 （ ）数控装置各部分之间的通信由内部系统总线(bus)完成。 2. （ ）进行几何变换和补偿计算的数控功能程序是为了方便零件加工程序编制者而设计的。 3. （ ）M辅助功能被译码后，送往PLC。 4. （ ）NC program由输入装置进入到NC装置后，立即进行运动轨迹的插补（interpolation）处理 5. （ ）RAM stands for Random Access Memory, while ROM means Read Only Memory. 6. （ ）ROM中的信息在断电时可由电池维持。 选择正确的答案。 1. 纸带（tape）曾经是数控加工程序的理想载体。穿孔纸带（punched tape）每行有 个孔（不包括一个同步孔）。 A. 7 B. 8 C. 9 D. 10 2. 下列哪一种不是NC program的输入方式？ A. 纸带阅读方式 B. MDI方式 C. 计算机通讯方式 D. 鼠标方式 3. 纸带（tape）上一行穿孔信息代表 个字符。 A. 1 B. 2 C. 4 D. 8 4. RAM是 。 A. 只读存储器 B. 随机访问存储器 C. 动态存储器 D. 静态存储器 5. 下列关于数控加工程序缓冲器（buffer）和数控加工程序存储器的说法，哪一项是不正确的？ A. 两者本质上是一样的 B. 两者都是CNC内部的存储器 C. 后者容量一般比前者容量大 D. 两者一般采用ROM 7. 只读存储器的英文简称是 。 A. RAM B. ROM C. EPROM D. SRAM 8. 通常CNC系统通过输入装置输入的零件加工程序存放在 中。 A. EPROM B. ROM C. RAM D. EEPROM 9. 数控系统软件是根据 编写的程序。 A. 被加工零件的形状，由用户 B. NC机床的加工要求，由用户 C. NC机床的工作需求，由系统制造商 10. One of the first operations that the MCU must perform is . A. to make the interpolation B. to make the calculations for the cutter compensation C. to make the decoding 11. translates the NC program into the form that the machine tool understands. A. MCU B. SVU C. PLC 12. 计算机数控系统的基本流程是 ： 输入→译码→预处理→插补→位置控制→电机 输入→预处理→译码→位置控制→插补→电机 输入→译码→预处理→位置控制→插补→电机 13. 8位计算机是指 A.存储器的字由8个字节组成 B.存储器有8K C.微处理器数据的宽度为8位 D.数据存储器能存储的数字为8位 14. 绝大部分的数控系统都装有电池，它的作用是 。 A、是给系统的CPU运算提供能量，更换电池时一定要在数控系统断电的情况下进行 B、在系统断电时，用它储存的能量来保持RAM中的数据，更换电池时一定要在数控系统通电的情况下进行 C、为检测元件提供能量，更换电池时一定要在数控系统断电的情况下进行 D、在突然断电时，为数控机床提供能量，使机床能暂时运行几分钟，以便退出刀具，更换电池时一定要在数控系统断电的情况下进行 15. CNC系统的CMOS RAM常配备有高能电池，其作用是 。 A.RAM正常工作所必须的供电电源   B.系统掉电时，保护RAM不被破坏 C.系统掉电时，保护RAM中的信息不丢失 D.加强RAM供电，提高其抗干扰能力 16、FANUC 0i系统PMC使用的闪存芯片F（flash）ROM是什么类型的存储器？ A. 只可读 B. 不可写 C. 可读写，不用电池保持 17、CNC系统与传统NC系统的区别在于 。 CNC系统有伺服系统而传统NC系统则没有 CNC系统有输入输出接口而传统NC系统没有 CNC系统有译码功能而传统NC系统没有 CNC系统具有软件功能而传统NC系统没有 填充，以完成下列各表述。 1. 数控装置的核心是 。 2. 数控装置中的存储器包括 和 。 3. 存储器用于存放系统控制程序， 存储器用于存放零件加工程序、机床参数、刀具参数以及系统程序运行中间结果。 4. RAM中的信息在断电时可由 维持。 5. CNC内部数据预处理过程指从 后到 前的整个过程。 6. NC program预处理过程主要包括 、 、 、 、 等。 7. 数控信息读入数控装置后，经译码器译码，分解为G、F和M、S、T等功能信息。 功能和坐标值（X、Y、Z等）一起送往插补器，经处理后做为进给伺服系统的指令，以控制刀具相对于工件的移动轨迹。 功能经可编程接口控制器分别送至主轴驱动单元和刀具控制部分， 功能送至可编程接口控制器，并由该部分执行，实现对机床部件的开关功能控制。 8. 数控系统的软件处理包括输入、 、 、 、 、管理和诊断等。 9. 输入数据是指 、 、 。 10. 加工程序中含有 、 、 等信息。 11. 数控加工程序经数控系统运算处理后输出的信号有 、 、 。 12. 数控系统 （硬件、软件）是衡量数控系统功能强弱很重要的一个方面。 13. 辅助功能信息有 。 四、按要求回答问题或完成作业。 数控加工程序（NC program）的预处理包含哪些内容？ 习题3 光电编码器 判断下列说法的对错，并将错的地方改正。 1. ( )手轮（MPG）实际上是编码器。 2、( )增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，脉冲数越多，分辨率越高。 3（ ）在数控车床上加工螺纹，主轴编码器起到了主轴转动与进给运动的联系作用。 4、（ ）半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。 5、（ ）检测元件的作用是检测位移和速度的实际值，并向数控装置或伺服装置发送反馈信号，从而构成闭环控制。 6.（ ）接触式码盘属于绝对式的检测方式。 7.（ ）对于接触式码盘来说，码道的圈数越多，则其所能分辨的角度越小，测量精度越高。 8.（ ）绝对式（absolute）光电码盘与增量式（incremental）光电码盘结构相似。 9.（ ）光电脉冲编码器既可以测量位置，又可以测量速度。 填充，以完成下列各表述。 1. 半闭环控制系统常以 为反馈元件。 2. 在一台制造精度良好的闭环数控机床上，机床的定位精度主要取决于 的精度。 3. 测量装置的倍频的作用是 。 4.下图说明 。 3、检测脉冲当量要达到0.001mm，至少 位的绝对编码器。 5. 选择编码器时根据 。 6. 刀架编码器是绝对式的光电编码器，它用于数控机床的旋转刀架上，控制刀具的工位，可以自动换刀。下表是12工位的刀架编码器输出正逻辑真值表。请按标号顺序完成横线部分。 工位数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 20 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 21 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 22 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 23 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 奇偶校验 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 选通信号 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7. 增量型编码器通常有三路信号输出（差分有六路信号）：A,B和Z，A脉冲在前，B脉冲在后，A,B脉冲相差 度，每圈发出一个Z脉冲，可作为 。一般利用A超前B或B超前A进行 。 8. 某主轴外装定向编码器为1024脉冲/转，通过4倍频电路，主轴每转为 脉冲，主轴位置检测单位为 。 9．某机床采用的增量式的编码器的分辨力为0.01mm/脉冲，则工作台每移动0.01mm，检测装置便发出一个脉冲，当计数为2000个脉冲时，此时伺服电动机正好旋转2周，则这台机床所用的传动丝杠的螺距为 mm。 10. 一个数控系统中，如果把CNC装置比作人的大脑，把伺服控制装置比作四肢，则位置传感器相当于人的 。 三. 选择正确的答案。 数控机床常用的直线位移直接测量装置是 。 A. 光电旋转编码器 B. 旋转变压器 C. 直线光栅尺(linear scale) 2. 增量式脉冲编码器(pulse encoder)输出的A、B两相，其相位差为90o，它的作用是 。 A. 用于细分 B. 提高可靠性 C. 判别旋向 3. 数字式位置检测装置的输出信号是 。 A. 电脉冲 B. 电流量 C. 电压量 4. 有一增量脉冲编码器为2000线，那么它的Z相输出为 。 A. 1脉冲/转 B. 2000脉冲/转 C. 8000脉冲/转 5. 闭环和半闭环系统在结构上的主要区别是 。 　 A. 采用的驱动电机不同 　 B. 位置检测元件的安装位置不同 　 C. 速度检测元件的安装位置不同 6. 对一个16位的绝对式脉冲编码盘而言，它能测出的最小角位移为 。 　 A、11.25º B、0.196º C、0.0055º 7.一增量式脉冲发生器每转输出脉冲数为5000，如果单次脉冲的脉冲宽度不能小于6微秒，则该脉冲发生器最高允许的转速为 。 A.1000转/分         B.2000转/分 C.4000转/分         D.120000转/分 8. 数控机床加工过程中，“恒线速切削控制”的目的是 A.保持主轴转速的恒定      B.保持进给速度的恒定 C.保持切削速度的恒定      D.保持金属切除率的恒定 9. 编码器的四线连接（A、A-、B、B-）通常是 。 A． 伺服电机编码器 B. 手摇脉冲发生器 C. 单向计数器 10、某机床不能进行螺纹切削，应检查 A. 主轴位置编码器 B. 接近开关 C. 进给倍率开关 12、增量式脉冲发生器，其单个（又称单次）脉冲的典型脉冲周期（又称宽度）为 ，现要求其最高允许测量转速为4000r/min，请选择每转脉冲数 。 A.2000 B.3000 C.4000 D.5000 12. 在增量式光电码盘测量系统中，使光栏板的两个夹缝距离比码盘两个夹缝之间的距离小1/4节距，使两个光敏元件的输出信号相差1/2相位，目的是 。 测量被检工作轴的回转角度 测量被检工作轴的转速 测量被检工作轴的旋转方向 编码器的四线连接（A、A-、B、B-）通常是 B 。 A． 伺服电机编码器 B. 手摇脉冲发生器 C. 单向计数器 6. Which of the following code discs is used for incremental encoders? A. B. 7. The is used as the position detector in a CNC machine tool. A. relay B. pulse encoder C. tape reader 四. 按要求回答问题或完成作业。 1. 编码器的六脉冲信号是什么？分别起什么作用？画出六脉冲信号图。 2. 简述编码器在数控机床中的应用。 4. 有一与伺服电动机同轴安装的光电编码器，指标为1024脉冲/转，该伺服电动机与螺距为6mm的滚珠丝杠通过联轴器直连，在位置控制伺服中断4ms内，光电编码器输出脉冲信号经4倍频处理后，共计脉冲数为0.5K（1K=1024）。问： （1）工作台位移了多少？ （2）伺服电动机的转速为多少？ （3）伺服电动机的旋转方向是怎样判别的？ 习题4 交流驱动 选择正确的答案。 1. 无刷直流电动机也称为 。 A. 鼠笼式电动机 B. 感应电动机 C. 方波永磁同步电动机 2. 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 。 A.以原转速继续转动 B.转速逐渐加大 C.转速逐渐减小 D.立即停止转动 3. 下图为 元件的图形符号。 　　　　 　　A. 直流电动机　　　　　　　 B. 直流发电机 　　C. 永磁式直流测速发电机　　 D. 交流电动机 4. 交流伺服电机调速的基本原理是 调速。 　 A. 调节电源电压的幅值 B. 调节电源电压的相位 C. 调节电源电压的频率 二、填充，以完成下列各表述。 如果把直流电机结构进行“里翻外”的处理，即把电枢绕组装在定子，转子为永磁部分，并以转子轴上的编码器测出磁极位置控制电子开关进行电子换相，这就构成了 电机。 2．就调速来说，永磁同步交流伺服电动机主要采用改变 的方法，而永磁直流伺服电动机，主要采用改变 的方法。 3．无刷直流电动机的定子为 ，转子为 。 4．旋转磁场的速度称为 。 5. 三相电机的各相绕组的空间位置差 度。 6. 三相交流永磁同步电动机中的“三相交流”是指 ，“永磁”是指 ，“同步”是指 。 7. 目前数控机床进给轴的驱动电机广泛采用 。 8. 三相同步电动机的 装有三相对称绕组， 为永久磁极。 9. 交流伺服电动机中除定子和转子外，还有 用来测量转子的转速， 用来测量转子的角度。 10. 伺服电动机驱动与普通电动机驱动相比其特点是 、 、 、 。 11. 当伺服电动机用于垂直轴驱动时，电动机内可安装 ，以克服滚珠丝杠垂直安装时的非自锁现象。 12. 为了满足伺服系统的要求，有效的方法就是提高直流伺服电动机的 。 13．通常，交流伺服电动机（AC servo motor）在额定转速以上工作时，随着转速的升高，电动机输出的转矩将 （上升，不变，下降）。 14．电动机的功率是电动机长时间连续运行所能输出的最大功率， 其大约为 与 的乘积。 15. 图示为 。 16. 图3表示 电动机。 5. 就调速方法来说，永磁同步交流伺服电动机主要采用改变 的方法，而永磁直流伺服电动机，主要采用改变 的方法。 2. Phase windings in a 3-phase motor are located ____________ degrees apart. 3. The speed of the rotating magnetic field is known as ____________ speed. 4. The difference between rotor speed and synchronous speed of an asynchronous motor is known as ____________ . 5. The output of a PWM type drive is ____________ . a. sinusoidal b. pulse width modulated 四. 按要求回答问题或完成作业。 1. 三相交流永磁同步电动机用于进给驱动有何好处？交流伺服电动机上的转子位置检测器有何作用？该检测器有哪些形式？ 2. 试述永磁同步交流伺服电动机与永磁同步直流伺服电动机的区别。 3. 画出交流进给伺服驱动装置的原理框图。 4. 当今进给伺服系统常用驱动电机有几种，试简述每种电机的特点及适用范围。  五．读图题。 1. 以下是一台电动机的铭牌。 问： （1）该电动机的生产单位是 。 （2）该电动机是 电动机，型号为 。 （3）当定子电压的有效值为120V时，额定转速为1500rpm时，输出扭矩为 。 （4）最大转速为 。 （5）60K温升时的失速转矩（零速时的转矩，此时电机作为电制动器将所带的负载保持在指定位置）为 ，失速电流为 。 （5）内置光电编码器的分辨率是 。 2. 图5为SIEMENS公司生产的1FK6伺服电动机的动力接口图，图6为信号引脚图： 问： （1） 该电动机是 电动机。 （2） BR、BR2的作用是 。 （3） 内置增量式编码器的作用是 。 （4）信号引脚8（+temp）、9（-temp）的作用是 。 （5） 该标记的含义是 。 3. 下图为1FT507-□AC71伺服电动机的速度-转速图。S1为连续运行时的工作曲线，其额定转速是2000rpm。根据S1回答： （1） 该电动机的额定转矩是 （2） 该电动机的失速转矩是 （3） 该电动机的最大转速是 （4） 该电动机的功率为 注：SIEMENS交流伺服电动机的订货号含义如下： 4. 下图为SIEMENS公司生产的1FT5伺服电动机的动力接口图和信号引脚图： （1） 该电动机是 电动机； （2） 芯脚6、7、11、12是 信号； （3） 芯脚1、2、3、4、5是 信号； （4） 芯脚9、10是 信号。 （5） 该标记的含义是 ，其电线颜色是 。 5. 日本FANUC公司生产的αC6/2000交流伺服电动机的逆转（失速）转矩是6Nm，最大转速是2000rpm，额定转速是1000rpm，输出功率为0.6kW，画出转矩-转速工作曲线。 6.下图为三菱伺服电机HC-KFS73的转矩特性曲线。请问： ① 额定转矩 ② 最大转矩 ③ 额定转速 ④ 最大转速 ⑤ 额定输出容量 习题5 位置控制 选择正确的答案。 闭环数控机床的飞车现象经常是由于反馈断线故障，使系统实际上成为开环状态，没有位置反馈增量从命令增量中减去，跟随误差会越来越大，直至溢出，以致引起过量的进给速度而造成事故。 A. 位置反馈断线 B. 数控装置运算 C. 伺服驱动过热 2. FANUC系统能实现平滑高增益SHG（Smooth High Gain）的速度控制，能 C 。 A. 增加位置指令的延时 B. 延长定位时间 C. 降低位置指令的延时，缩短定位时间 3. . 对数据进行计算处理的是 。 A. 微机 B. 脉冲编码器 C. 伺服驱动装置 1、 以物体的位置、方向、状态等作为控制量，追踪目标值的任意变化的控制机构是 B 。 A. 数控装置 B. 伺服装置 C. 检测装置 D. PLC装置 6. 所谓插补就是根据输入线型和速度的要求， 。 A. 实时分配各轴在每个插补周期内的位移量 B. 计算各轴下一位置控制周期的位移量 C. 实时计算刀具相对与工件的合成进给速度 15. 数控闭环伺服系统的速度反馈装置装在 上。 A. 伺服电机主轴 B. 工作台 C. 工作台丝杠 16. 在数控系统中，PA，*PA，PB，*PB，PC，*PC，+5P，0P是 。 A. CNC发出的模拟控制量信号 B. 光电脉冲编码器的反馈信号 C. 报警输出信号 17. 在位置控制接口中的F/V变换器的主要功能是 。 　 A. 进给速度指令变换成电压量　 　 B. 频率量变换成电压量 　 C. 频率量变换成进给速度指令值 18. 进给伺服系统是一种 系统。 　 A. 位置控制 B. 速度控制 C. 转速控制 8. 机床数控系统的本质是 。 A. 伺服调速系统 B. 位置随动系统 C. 过程控制系统 15. 在进给伺服系统中，系统增益Ks越大，则 。 A. 到达指令速度的时间越短 B. 系统受到的冲击越大 C. 系统受到惯性力越小 二、填充，以完成下列各表述。 FANUC系统中有关伺服设定的术语和参数说明如下： 最小设定单位---程序输入的移动指令最小单位(least input increment) 最小移动单位---CNC给机床的指令最小单位(NC command unit) 检测单位---可检测出的机床位置最小单位(detection unit) 指令倍乘比（CMR）---为使CNC指令脉冲与检测脉冲适配的常量 检测倍乘比（DMR）---为使CNC指令脉冲与检测脉冲适配的常量 最小设定单位、检测单位、CMR、DMR的关系如下： 检测单位= 参考计数器---用于栅格方法的回原点，根据参考计数器内容使电机转1转。参考计数器的设定值是电机转1转所需的脉冲数。 下表为FANUC CNC对于不同螺距的丝杠传动下，对以上各参数的设定。试补全横线上所需的设定值。 电机（脉冲编码器）1转的移动量h 计数单位（检测单位） μm 指令倍乘比（CMR） 检测倍乘比（DMR） 参考计数器的容量 脉冲编码器N 2000 脉冲编码器N 2500 脉冲编码器N 3000 12mm 1 1 4 12000 10mm 1 1 4 10000 8mm 1 1 4 8000 6mm 1 1 3 2 6000 5mm 1 1 2 5000 4mm 1 1 2 4000 3mm 1 1 1.5 1 3000 2mm 1 1 1 2000 1mm 0.5 2 1 2000 数控机床的伺服系统基本包括 环、 环和 环三环控制的系统。 1. 位置增益 决定了速度对位置偏差的响应程度，它反映了伺服系统的灵敏度。 在每一个位置控制周期中，位置控制程序对各坐标轴的实际位置增量进行采样，将采样值与位置增量命令值相比较，算出 ，经换算后输出给位置伺服控制系统硬件部分，经D/A转换后作为进给速度指令电压，驱动各坐标轴电动机，从而实现按偏差的位置控制。 在传统的数控机床伺服系统中，位置环控制在数控装置中进行， 用软件算出 与 的偏差，经软件位置调节得到 ，经D/A转换后，得到速度控制单元的速度给定值，通常为 的形式。 1、脉冲比较伺服系统中，指令脉冲来自 NC ，反馈脉冲来自 脉冲编码器 。 2、数控机床进给伺服系统由 、 、 、 、 组成。 3、数控装置和机床机械传动部件间的联接环节是 。 4、进给伺服系统是以 为控制量的自动控制系统，他根据数控装置插补运算生成的 ，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。 5、闭环和半闭环控制是基于 原理工作的。 6、插补运算得到的位置指令，其形式为 或 。 7、数控机床对进给伺服系统的要求有 、 、 、 等。 8、位置控制解决两个问题 和 。 9、速度控制信号的大小与 成正比，其正负决定了 。 10、速度指令VC= 。 11、何种情况下主轴有位置控制要求？ A. 螺纹加工 B. 主轴调速 C. 正反转 12、闭环伺服系统的速度环由下列哪些组件构成？ A. 测速装置、位置控制、伺服电动机 伺服电动机、伺服驱动装置、测速装置、速度反馈 C. 位置控制、位置检测装置、位置反馈 2、增益越大，伺服系统的响应越 A 。 A、快 B、慢 C、响应与增益无关 1、 B 计数器的差值与环增益的乘积即为速度环的指令，其值决定了电动机的速度。在FANUC 0i中，诊断号为DGN300。 A、参考 B、误差 C、环行 2、 A 计数器控制电路用于确定坐标的机械零点。在FANUC 0i中，诊断号为DGN304。 A、参考 B、误差 C、可逆 3、数控机床的伺服系统最重要的功能是保证输出的速度和距离准确复制输入要求。为了保证实现这个功能，数控机床的伺服系统基本包括 电流控制环 、 速度控制环 、 位置控制环 三环控制的系统。 四. 按要求回答问题或完成作业。 1. 有一与伺服电动机同轴安装的光电编码器，指标为2000脉冲/转，该伺服电动机与螺距为8mm的滚珠丝杠通过联轴器直连，在位置控制伺服中断4ms内，光电编码器输出脉冲信号经4倍频处理后，共计脉冲数为40。问： （1）工作台位移了多少？ （2）伺服电动机的转速为多少？ 2. 在数控机床的位置控制中，位置偏差是如何转换为速度控制信号的？ 3. 某闭环数控系统的位置控制周期为4ms，最小指令增量为0.001mm/脉冲。若要求机床X轴的进给速度F=600mm/min，则每个位控周期内送出多少个指令脉冲？ 4. FANUC 10M型伺服电动机转速为1000rpm（对应VCMD为7V）、位置环增益PG设定为30时，误差ER应为多少？已知电动机每转的丝杠行程（导程）为8mm。 5. 设某闭环数控系统插补周期为Ts=8ms，位置控制周期为4ms，最小指令增量为0.001mm/脉冲。被加工零件轮廓如图所示，起刀点为O，进给倍率k=80%。 （1）加工轮廓直线OE1，程序段为G01 X-6 Y8 F300；求每个插补周期内的坐标增量值。 （2）每个位控周期内送出多少个指令脉冲？ 习题6-2 主轴定向控制 选择正确的答案。 1. 为了实现刀具在主轴上的自动装卸，在主轴部件上必须有 。 A. 齿轮变速装置 B. 主轴准停装置　 C. 刀具长度自动测量装置 1、一台采用FANUC 10T系统的数控车床，在加工过程中，主轴不能按指令（M19）要求进行正常的“定向准停”，主轴驱动器“定向准停”控制板上的ERROR（错误）指示灯亮，主轴一直保持慢速转动，定位不能完成。已知主轴在正常旋转时动作正常（M03 S**），准停方式为磁性传感器准停。问故障最可能的原因是 。 A. 主轴驱动器异常 B. 磁性传感器信号丢失 C. 数控系统故障 3. 主轴准停是指主轴能实现 。 A. 准确的周向定位 　 B. 准确的轴向定位 C． 精确的时间控制 5. 采用V型定位盘加定位销的结构实现主轴准停，称为 。 A. 机械准停 B. 电气准停 C. 编码器准停 在机械准停中，LS1与LS2信号是否可以同时有？ A. 可以 B. 不可以 C. 随便 主轴在高速转动时，是否可以进行准停？ A. 可以 B. 不可以 C. 依准停方式而定 通常电气准停时间 （长，短）于机械准停时间，因此采用电气准停的加工中心其换刀时间较 （长，短）。 A. 长，短 B. 短，长 C. 短，短 二、填充，以完成下列各表述。 4. 主轴定向(orientation)功能用于 、 和 。 采用编码器方式进行主轴准停时，基本准停位置为 处。 我院HAAS加工中心的取刀方式为固定地址取刀，其主轴必须具有 功能。 主轴定向的CNC指令为 。 主轴速度的反馈值可由 或 测得。 要想实现M19 S100；主轴必须进入 控制状态。 四. 按要求回答问题或完成作业。 5. 根据下图回答问题： （1）该图是 的连接图； （2）图中接口JY4的作用是 ； （3）图中接口JF1的作用是 。 主轴的定向停止的作用是什么？