1．设欲插补如图1所示的第Ⅱ象限直线OA ，直线起点坐标为O （0，0），终点坐标为A （-3，5）。试用逐点比较法对该直线进行插补计算，并在图1中画出插补轨迹图。
图1 第Ⅱ象限直线OA
解：根据题意，直线OA 终点A 坐标3-=e x ，5=e y ，插补开始时的偏差000=F ，终点
判别值853||||=+=+=e e y x E 。逐点比较法第Ⅱ象限直线插补的运算节拍如下表：
插补轨迹
2．设欲插补如图2所示的第Ⅱ象限顺弧AE ，圆弧起点坐标为A （-5，1），终点坐标为E （-1，5），圆心在坐标原点。试用逐点比较法对该圆弧进行插补计算，并在图2中画出插补轨迹图。
图2 第Ⅱ象限逆弧E A
解：根据题意，圆弧起点A 坐标是50-=x ，10=y ，圆弧终点E 坐标是1-=e x ，5=e y ,
插补开始时的偏差051=-F ，终点判别值844||||00=+=-+-=y y x x E e e 。逐点比较法第Ⅱ象限顺弧插补的运算节拍如下表：
插补轨迹
《数控原理与系统》试题3 一、填空题（每空1.5分，共30分）： 1.数控机床一般由控制介质、、、测量装置 和机械本体五个部分组成。 https://www.doczj.com/doc/bd15416218.html,C系统中，软件与硬件的分配比例是由决定的。 3．闭环伺服驱动系统一般由、、机床、检测反馈单元、比较控制环节等五个部分组成。 4.逐点比较法的直线插补过程为每走一步都要进行：偏差判 别、、新偏差计算和四个节拍（步骤）。 5.在单CPU的CNC系统中，主要采用的原则来解决多 任务的同时运行。 https://www.doczj.com/doc/bd15416218.html,C系统软件必须完成和两大任务。 7.由于CNC系统控制软件融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术， 它最突出的两个特点是：和。 8.光栅是利用原理进行工作的位置反馈检测元件。若光栅栅距 d = 0.01mm，光栅指示光栅与标尺光栅夹角θ= 0.01rad，则可得莫 尔条纹宽度W = mm。 9．步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即和。10．当数控机床发生故障时，用于诊断出故障源所在范围或具体位置所使用的程序叫作，它一般有三种类型：、 、。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 1. 我国从（）年开始研究数控机械加工技术，并于当年研制成功我 国第一台电子管数控系统样机。 A、1952 B、1958 C、1954 D、1959 2. 下述能对控制介质上的程序进行译码的装置是（）。 A、数控装置 B、伺服系统 C、机床 D、测量装置3．CNC系统软件必须完成管理和控制两大任务，下面任务中哪个不属于管理任务？（） A、插补 B、I/O处理 C、显示 D、诊断 4．下列显示器中不能显示字母X的是（） A、CRT图形显示器 B、CRT字符显示器 C、七段LED显示器 D、LCD显示器 5. 下面哪种检测装置即可测量线位移又可测量角位移？（） A、旋转变压器 B、感应同步器 C、光栅 D、B和C 6. 下列正确表示坐标系的是（） A、X B、X C、Z D、Y 7. 下列哪种数控系统没有检测装置？（） A、开环数控系统 B、全闭环数控系统 C、半闭环数控系统 D、以上都不正确 8．下面哪种方法不属于并行处理技术？（） A、资源重复 B、时间重叠 C、资源共享 D、中断执行 Z X X Y Z Y Y Z
江苏食品职业技术学院2011/2012学年第1学期期末考试 《数控原理与系统》试卷 (D 卷) 出卷人：许云飞 校对人：刘月云 考试时间：100分钟 1. 数控机床一般由控制介质、 、 、测量装置和机械本体五个部分组成。 2. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行 的过程。 3．在CNC 软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU 以及占用时间的长短，解决的办法是 和 相结合。 4. CNC 系统常用外设包括 和 两种。 5. 键盘中断服务程序负责将键盘上输入的字符存入 ，按一下键就是向主机申请一次中断。 6. 由于CNC 系统控制软件融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术，它最突出的两个特点是： 和 。 7. 数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的 和 作为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。 8．步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即 和 。 9．如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm ，那么滑尺绕组的节距应该为 才能保证检测精度。 10. 若三相步进电机（三相绕组分布为AA ′、BB ′、CC ′），请写出三相六拍工作方式的通电顺序： 。 11. 专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即 和 。 12. 从结构上看，柔性制造系统主要有两部分组成：一是传递物质的设备，我们称之为 ；二是传递信息的网络，我们称之为 。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 姓名：__ _____ ___ __ __ 班级：___ ___ _____ ____ _ 学号：__ ___ _____ __ __ ___ __ __ …… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …密 … … 封… … 线… … 内 … … 不 ……要 … … 答… …题… … … … … …… … … ……… ……… … … … … … … …
此Array时应该把该数据送入代码的缓冲寄存器中。 9.旋转变压器是一种常用的检测元件，从其结构来看，它由 和两个部分组成。 10．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是。 11．专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即和 。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 1. 经济型数控系统一般采用（）CPU，而且一般是单微处理器系统。 A、8或16位 B、32位 C、64位 D、以上都不正确 2.下面哪种设备不是CNC系统的输入设备？（） A、MDI键盘 B、纸带阅读机 C、CRT显示器 D、磁带机 3．在单CPU的CNC系统中，主要采用（）的原则来解决多任务的同时运行。 A、CPU同时共享 B、CPU分时共享 C、共享存储器 D、中断 4．下面哪种方法不属于并行处理技术？（） A、资源重复 B、时间重叠 C、资源共享 D、中断执行 5. 脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲当量对应的加工精度 更高？（） A、1um/脉冲 B、5um/脉冲 C、10um/脉冲 D、0.01mm/脉冲 6.单微处理机CNC装置中，微处理机通过（）与存储器、输入输出 控制等各种接口相连。 A、总线 B、输入/输出接口电路 C、主板 D、专用逻辑电路
7. 下面哪种检测装置不是基于电磁感应原理？（ ） A 、感应同步器 B 、旋转变压器 C 、光栅 D 、电磁式编码盘 8．如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm ，那么滑尺绕组的节 距应该为多少才能保证检测精度？（ ） A 、2mm B 、4mm C 、6mm D 、8mm 9. 下面哪个内容不是故障诊断专家系统要完成的工作？（ ） A 、故障监测 B 、故障分析 C 、决策处理 D 、故障预防 10．下列正确表示坐标系的是（ ） A 、 X B 、 X C 、 Z D 、 Y 三、 判断题（每小题2分，共20分） （ ）1.世界上第一台数控机床是1958年试制成功的。 （ ）https://www.doczj.com/doc/bd15416218.html,C 系统中，由硬件完成的功能原则上不可以由软件完成。 （ ）3.7段LED 显示器能显示字母X 。 （ ）4.当点位直线控制数控机床的移动部件移动时，可以按任意斜率的直 线进行切削加工。 （ ）5.程序中出现各种异常情况的报警中断属于外部中断。 （ ）6.脉冲当量决定了伺服系统的位移精度，因此脉冲当量越大，位移精 度越高。 （ ）7.步进电机的步距角越大，控制精度越高。 （ ）8.从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看，采 用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。 （ ）9.伺服驱动系统的跟随误差越小，响应速度越快。 （ ）10.德国的SIEMENS 和日本的FUNUC 公司的数控系统对我国数 控技术的影响较大。 四、 解答题（每小题5分，共15分） 1. 数控机床一般由哪几个部分组成？ 2．简述CNC 系统中中央处理单元（CPU ）的组成部分及其作用。 Z X X Y Y Z Z Y
插补原理：在实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，严格说来，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成，对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现，但对于较复杂的形状，若直接生成会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加，因此，实际应用中，常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求(也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况)，这种拟合方法就是“插补”，实质上插补就是数据密化的过程。插补的任务是根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值，每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补算法是整个数控系统控制的核心。插补算法经过几十年的发展，不断成熟，种类很多。一般说来，从产生的数学模型来分，主要有直线插补、二次曲线插补等；从插补计算输出的数值形式来分，主要有脉冲增量插补(也称为基准脉冲插补)和数据采样插补[26]。脉冲增量插补和数据采样插补都有个自的特点，本文根据应用场合的不同分别开发出了脉冲增量插补和数据采样插补。 1数字积分插补是脉冲增量插补的一种。下面将首先阐述一下脉冲增量插补的工作原理。2.脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：0.01mm，较精密的机床取1或0.5 。采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分插补法等。逐点比较法最初称为区域判别法，或代数运算法，或醉步式近似法。这种方法的原理是：计算机在控制加工过程中，能逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，按规定图形加工出所需要的工件，用步进电机或电液脉冲马达拖动机床，其进给方式是步进式的，插补器控制机床。逐点比较法既可以实现直线插补也可以实现圆弧等插补，它的特点是运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，速度变化小，调节方便，因此在两个坐标开环的CNC系统中应用比较普遍。但这种方法不能实现多轴联动，其应用范围受到了很大限制。对于圆弧插补，各个象限的积分器结构基本上相同，但是控制各坐标轴的进给方向和被积函数值的修改方向却不同，由于各个象限的控制差异，所以圆弧插补一般需要按象限来分成若干个模块进行插补计算，程序里可以用圆弧半径作为基值，同时给各轴的余数赋比基值小的数(如R/2等)，这样可以避免当一个轴被积函数较小而另一个轴被积函数较大进，由于被积函数较小的轴的位置变化较慢而引起的误差。4.2 时间分割插补是数据采样插补的一种。下面将首先阐述数据采样插补的工作原理。2.1 数据采样插补是根据用户程序的进给速度，将给定轮廓曲线分割为每一插补周期的进给段，即轮廓步长。每一个插补周期执行一次插补运算，计算出下一个插补点坐标，从而计算出下一个周期各个坐标的进给量，进而得出下一插补点的指令位置。与基准脉冲插补法不同的是，计算出来的不是进给脉冲而是用二进制表示的进给量，也就是在下一插补周期中，轮廓曲线上的进给段在各坐标轴上的分矢大小，计算机定时对坐标的实际位置进行采样，采样数据与指令位置进行比较，得出位置误差，再根据位置误差对伺服系统进行控制，达到消除误差使实际位置跟随指令位置的目的。数据采样法的插补周期可以等于采样周期也可以是采样周期的整数倍；对于直线插补，动点在一个周期内运动的
《数控原理与系统》试题6 填空题（每空1.5分，共30分）： 1. 数控技术是指用对机床运动及其加工过程进行自动控 制的一种方法。 2. 逐点比较法的直线插补过程为每走一步都要进行：偏差判别、 、新偏差计算和四个节拍（步骤）。 3. CNC系统的插补计算一般采用软件插补和硬件插补相结合的办法，即 由CNC软件把分割成若干小线段，再由硬件电路在各个小线段的起点和终点之间进行，使刀具轨迹在允许的误差之内。 4.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为： 和结构两大类。 5. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文 字地址送到相应的缓冲寄存器。假设当前需要译码的程序段如下： N1 G01 X132 Y200 Z300 F1500 如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是，此时应该把该数据送入代码的缓冲寄存器中。 6. 对单CPU的CNC系统而言，其软件结构通常有两种类型，即 和。 7.步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是： 。 8. 脉冲当量越小，位移精度和插补精度，零件加工的质量 。 9.在单CPU的CNC系统中，主要采用的原则来解决多 任务的同时运行。 10.数据传送时，接收方和发送方对数据的传送要遵守一定的格式，这种 约定叫作。 11.如果直线式感应同步器的定尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节 距应该为才能保证检测精度。 12.在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为三个阶段： 、、。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 1.开环伺服系统的主要特征是系统内( )位置检测反馈装置。 A、有 B、没有 C、某一部分有 D、可能有 2. 数控系统中，（）主要实施对数控系统的运算和管理。 A、中央处理单元 B、存储器 C、外部设备 D、输入/输出接口电路 3.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标为 A（8，5），若采用插补的总步数作为终点减法计数器J E的初始值，则J E＝（）。 A、5 B、8 C、13 D、以上都不对 4. RS-232C公布的标准协议中，通信电缆的总长不得超过（）m。 A、30 B、20 C、50 D、40 5．一个系统只有一块大板（称为主板），大板上装有主CPU和各轴的位置控制电路等。这种结构属于（） A、模块化结构 B、整体式结构 C、分体式结构 D、大板式结构 6. 下面哪种检测装置不能测量角位移？（） A、旋转变压器 B、圆光栅 C、编码盘 D、编码尺 7. 下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（） A、位置控制 B、刀具半径补偿计算
姜堰中等专业学校 《机床数控系统》试题及答案1 一、选择题（每题2分，共20分） 1、数控机床的组成部分包括( B ) A．输入输出装置、光电阅读机、PLC装置、伺服系统、多级齿轮变速系统、刀库 B．输入输出装置、CNC装置、伺服系统、位置反馈系统、机械部件 C．输入输出装置、PLC装置、伺服系统、开环控制系统、机械部件 D．输入输出装置、CNC装置、多级齿轮变速系统、位置反馈系统、刀库 2、计算机数控系统的优点不包括( C ) A．利用软件灵活改变数控系统功能，柔性高 B．充分利用计算机技术及其外围设备增强数控系统功能 C．数控系统功能靠硬件实现，可靠性高 D．系统性能价格比高，经济性好 3、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4、半闭环控制系统的传感器装在( A ) A．电机轴或丝杠轴端B．机床工作台上C．刀具主轴上 D．工件主轴上5、步进电动机多相通电可以( A ) A．减小步距角B．增大步距角C．提高电动机转速D．往往能提高输出转矩 6、用光栅位置传感器测量机床位移，若光栅栅距为0.01mm，莫尔条纹移动数为1000个，若不采用细分技术则机床位移量为( C ) A．0.1mm B．1mm C．10mm D．100mm 7、所谓开环的数控伺服系统是指只有( 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 8、FANUC 0i系列数控系统操作面板上用来显示图形的功能键为（ C ）。 A PRGRM B OPR/ALARM C AUX/GRAPH D OFFSET 9．数控系统所规定的最小设定单位就是（ C ）。 A 数控机床的运动精度 B 机床的加工精度 C 脉冲当量 D 数控机床的
刀具半径补偿原理 一、刀具半径补偿的基本概念 （一）什么是刀具半径补偿 根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，实时自动生成刀具中心轨迹的功能成为刀具半径补偿功能。 （二）刀具半径功能的主要用途 （1）由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只需修改相应的偏置参数即可。 （2）加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。 （三）刀具半径补偿的常用方法 1．B刀补 特点：刀具中心轨迹的段间都是用圆弧连接过渡。 优点：算法简单，实现容易。 缺点： （1）外轮廓加工时，由于圆弧连接时，刀具始终在一点切削，外轮廓尖角被加工成小圆角。 （2）内轮廓加工时，必须由编程人员人为的加一个辅助的过渡圆弧，且必须保证过渡圆弧的半径大于刀具半径。这样：一是增加编程工作难度；二是稍有疏忽，过渡圆弧半径小于刀具半径时，会因刀具干涉而产生过切，使加工零件报废。 2．C刀补 特点：刀具中心轨迹段间采用直线连接过渡。直接实时自动计算刀具中心轨迹的转接交点。 优点：尖角工艺性好；在加工内轮廓时，可实现过切自动预报。 两种刀补在处理方法上的区别： B刀补采用读一段，算一段，走一段的处理方法。故无法预计刀具半径造成的下一段轨迹对本段轨迹的影响。 C刀补采用一次对两段进行处理的方法。先处理本段，再根据下一段来确定刀具中心轨迹的段间过渡状态，从而完成本段刀补运算处理。 二、刀具半径补偿的工作原理 （一）刀具半径补偿的过程 刀具半径补偿的过程分三步。 1．刀补建立 刀具从起点接近工件，在编程轨迹基础上，刀具中心向左（G41）或向右（G42）偏离一个偏置量的距离。不能进行零件的加工。 2．刀补进行 刀具中心轨迹与编程轨迹始终偏离一个偏置量的距离。 3．刀补撤消 刀具撤离工件，使刀具中心轨迹终点与编程轨迹终点（如起刀点）重合。不能进行加工。 （二）C机能刀具半径补偿的转接形式和过渡方式 1．转接形式
运动控制插补原理及实现 数控系统加工的零件轮廓或运动轨迹一般由直线、圆弧组成，对于一些非圆曲线轮廓则用直线或圆弧去逼近。插补计算就是数控系统根据输入的基本数据，通过计算，将工件的轮廓或运动轨迹描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。 数控系统常用的插补计算方法有：逐点比较法、数字积分法、时间分割法、样条插补法等。逐点比较法，即每一步都要和给定轨迹上的坐标值进行比较，视该点在给定规矩的上方或下方，或在给定轨迹的里面或外面，从而决定下一步的进给方向，使之趋近给定轨迹。 直线插补原理 图3—1是逐点比较法直线插补程序框图。图中n是插补循环数，L是第n个插补循环中偏差函数的值，Xe，Y。是直线的终点坐标，m是完成直线插补加工刀具沿X，y轴应走的总步数。插补前，刀具位于直线的起点，即坐标原点，偏差为零，循环数也为零。 在每一个插补循环的开始，插补器先进入“等待”状态。插补时钟发出一个脉冲后，插补器结束等待状态，向下运动。这时每发一个脉冲，触发插补器进行一个插补循环。所以可用插补时钟控制插补速度，同时也可以控制刀具的进给速度。插补器结束“等待”状态后，先进行偏差判别。若偏差值大于等于零，刀具的进给方向应为+x，进给后偏差值成为Fm-ye；若偏差值小于零，刀具的进给方向应为+y，进给后的插补值为Fm+xe。。 进行了一个插补循环后，插补循环数n应增加l。 最终进行终点判别，若n 数控原理与编程期末试卷10及标准答案 一、填空题（0.5分×40 = 20分） 1．操作面板一般有数控操作面板、机床操作面板。 2．数控机床的刀具必须具有寿命长、精度高、更换快。3．数字控制系统简称NC系统，计算机控制系统简称CNC系统。 4．数控机床按加工路线分类，有点位控制系统, 点位直线控制系统和连续（轮廓）控制系统。 5．请写出下列常用缩写的英文全称：CNC Computer Numerical Control 6．通过计算机和数控机床上的标准串行接口，可以将数控加工程序直接送入数控系统进行加工。 7．RS232主要作用是用于程序的自动输入。 8．车床的刀具号T0101，前面两位数字表示________，后面两位数字表示________。 9．G49用来取消刀具________补偿。 10．G40用来取消刀具补偿。 11．在车床上表示X坐标值，通常采用________编程。 12．圆弧插补指令分顺时针G02和逆时针G03。 13．指令“G04 X-”中，X值的含意是暂停时间，不是坐标。 14、插补就是用直线或圆弧形成刀具运动轨迹来逼近或近似描述零件轮廓形状 的过程。因为是在工件轨迹或轮廓曲线上的已知点之间，进行数据点的插入密化，所以称之为插补。其形成的逼近曲线与零件轮廓的最大差值即为 插补误差。 15. 数控机床的Z轴一般与主轴轴线重合或平行, 正方向以刀具远离工件方向 为准。 16．数控程序编制中，尺寸系统有绝对值编程，增量值编程和混合编程。17、圆弧插补需要指定插补平面，用G17/G18/G19指令。默认指令一般为G17， 可不写。 18、切入点是刀具可以由此直接进入切削的刀具位置点。一般要求刀具切削表面反向延长线或切向切入工件。 17、程序延时指令G04，和刀具半径补偿指令G41/G42不能在同一程序段中指 定。 19、返回参考点有手动和自动返回参考点两种。 20、数控机床通电后，必须首先寻找机床参考点，即回零，使各坐标轴均返回 各自的参考点，从而确定了机床坐标系后，才能进行其他操作。 21．车床加工时，刀具的换刀点通常设置在远离工件的位置，以免和工件发生碰撞。 18、要进行数控机床的其他操作，首先必须确定（或寻找）机床坐标系，使数 控系统得知机床原点在机床坐标系中的坐标位置。而确定（或寻找）机床坐标系的方法就是回机床参考点。 22、加工坐标系原点是零件所有尺寸的基准点，所以在每个程序的开头都要设 定工件坐标系。 23、G代码中的非模态指令，只在所在程序段中有效。 插补 开放分类： 技术 数控技术 高新技术 数控装置根据输入的零件程序的信息，将程序段所描述的曲线的起点、终点之间的空间进行数据密化，从而形成要求的轮廓轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。 编辑摘要 插补 - 概述 系统的主要任务之一，是控制执行 机构按预定的轨迹运动。一般情况 是一致运动轨迹的起点坐标、终点坐标和轨迹的曲线方程，由数控系 统实施地算出各个中间点的坐标。 在数控机床中，刀具不能严格地按 照要求加工的曲线运动，只能用折 线轨迹逼近所要加工的曲线。 机床 数控系统依照一定方法确定刀具运 动轨迹的过程。也可以说，已知曲 线上的某些数据，按照某种算法计 算已知点之间的中间点的方法，也 称为“数据点的密化”。 数控装置根据输入的零件程序的信 息，将程序段所描述的曲线的起点、 终点之间的空间进行数据密化，从 而形成要求的轮廓轨迹，这种“数据密化”机能就称为“插补”。 插补 计算就是数控装置根据输入的基本 数据，通过计算，把工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给脉冲，对应每个脉冲，机 床在响应的坐标方向上移动一个脉冲当量的距离，从而将工件加工出所需要轮廓的形状。 插补 - 分类 1、直线插补 直线插补（Llne Interpolation ）这是车床上常用的一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。 一个零件的轮廓往往是多种多样的,有直线,有圆弧,也有可能是任意曲线,样条线等. 数控机床的刀具往往是不能以曲线的实际轮廓去走刀的,而是近似地以若干条很小的直线去走刀,走刀的方向一般是x 和y 方向. 插补方式有:直线插补,圆弧插补,抛物线插补,样条线插补等 所谓直线插补就是只能用于实际轮廓是直线的插补方式(如果不是直线,也可以用逼近的方式把曲线用一段段线段去逼近,从而每一段线段就可以用直线插补了).首先假设在实际轮廓起始点处沿x 方向走一小段(一个脉冲当量),发现终点在实际轮廓的下方,则下一条线段沿y 方向走一小段,此时如果线段终点还在实际轮廓下方,则继续沿y 方向走一小段,直到在实际轮廓上方以后,再向x 方向走一小段,依次循环类推.直到到达轮廓终点为止.这样,实际轮廓就由一段段的折线拼接而成,虽然是折线,但是如果我们每一段走刀线段都非常小(在精度允许范围内),那么此段折线和实际轮廓还是可以近似地看成相同的曲线的--------这就是直线插补. 2、圆弧插补 圆弧插补（Circula : Interpolation ）这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数 数控原理与编程期末试卷１０及标准答案 一、填空题（０.5分×4０= 20分) 1．操作面板一般有数控操作面板、机床操作面板。2．数控机床的刀具必须具有寿命长、精度高、更换快。 3．数字控制系统简称NC系统，计算机控制系统简称CＮＣ系统。4．数控机床按加工路线分类，有点位控制系统, 点位直线控制系统和连续（轮廓)控制系统。 5.请写出下列常用缩写的英文全称:ＣNＣＣompｕteｒNumericａl Coｎtroｌ 6．通过计算机和数控机床上的标准串行接口，可以将数控加工程序直接送入数控系统进行加工。 7.RS２3２主要作用是用于程序的自动输入。 8．车床的刀具号T0101，前面两位数字表示____一号刀具____,后面两位数字表示____一号刀补_＿__。 9.Ｇ49用来取消刀具__＿_长度_＿__补偿。 10.G40用来取消刀具半径补偿。 11．在车床上表示Ｘ坐标值，通常采用＿__＿直径＿___编程。 1２．圆弧插补指令分顺时针G02和逆时针G03。 13.指令“Ｇ04 X－”中,X值的含意是暂停时间,不是坐标。 １4、插补就是用直线或圆弧形成刀具运动轨迹来逼近或近似描述零件轮廓形状的过程。因为是在工件轨迹或轮廓曲线上的已知点之间，进行数据点的插入密化,所以称之为插补。其形成的逼近曲线与零件轮廓的最大差值即为插补误差。 １5. 数控机床的Z轴一般与主轴轴线重合或平行, 正方向以刀具远离工件方向为准。 1６.数控程序编制中，尺寸系统有绝对值编程,增量值编程和混合编程。 17、圆弧插补需要指定插补平面，用G1７/Ｇ1８／G19指令。默认 指令一般为G1７,可不写。 18、切入点是刀具可以由此直接进入切削的刀具位置点。一般要求刀具切削表面反向延长线或切向切入工件。 17、程序延时指令Ｇ０４,和刀具半径补偿指令G４1/Ｇ42不能在 同一程序段中指定。 19、返回参考点有手动和自动返回参考点两种。 20、数控机床通电后，必须首先寻找机床参考点,即回零,使各坐标 轴均返回各自的参考点,从而确定了机床坐标系后，才能进行其他操作。 21.车床加工时,刀具的换刀点通常设置在远离工件的位置， 以免和工件发生碰撞。 《数控原理与系统》期末考试题 班级 数控八班 姓名__________计分 一、填空题（每空1分，共20分） 1、数控系统按照有无检测反馈装置分为 和 两种类型。 2、经济型数控车床大多采用 控制系统。 3. 对刀的目的是确定 坐标系与 坐标系的相对关系。 4、在数控机床中常用的插补算法分为 插补法和 插补法。 6．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA ，其偏差函数为：e i e i i y x x y F -=，若 0≥i F ，刀具往 进给；若0 第三章 数控系统插补原理 3.1 概述 3.2 基准脉冲插补 3.2.1 逐点比较插补法 3.2.2 数字积分插补法 3.3 数据采样插补 3.3.1 直线函数法 3.3.2 扩展DDA 法 3.4 刀具补偿原理 3.5 CNC 装置的加减速控制 零件的轮廓形状是由各种线型组成的，这些线形包括：直线、圆弧以及螺旋线、抛物线、自由曲线等。因此如何控制刀具与工件的相对运动，使加工出来的零件满足几何尺寸精度和粗糙度的要求，是机床数控系统的核心问题。数控加工中是利用小段直线或圆弧来逼近或拟合零件的轮廓曲线。 3.1 概述 插补运算是根据数控语言G 代码提供的轨迹类型（直线、顺圆或逆圆）及所在的象限等选择合适的插补运算公式，通过相应的插补计算程序，在所提供的已知起点和终点的轨迹上进行“数据点的密化”。过去，插补是由硬件实现的；现在的CNC 系统，插补工作一般是由软件实现的。 3.1.1 插补的基本概念 3.1.2 插补原理 所谓插补就是指数据点的密化过程：对输入数控系统的有限坐标点（例如起点、终点），计算机根据曲线的特征，运用一定的计算方法，自动地在有限坐标点之间生成一系列的坐标数据，以满足加工精度的要求。目前应用的插补算法分为：逐点比较插补法、数字积分插补法和数据采样插补法。前两种方法也称作脉冲增量插补法。 y x 图3.3.2 插补轨迹 A(8,6) O 用折线来加工直线的例子。图3.3.8 逆圆插补轨迹 A(6,0) B(0,6) 插补轨迹 理想轨迹 y x O 用折线来加工圆弧的例子。 3.1.3 脉冲增量插补 脉冲增量插补，适用于以步进电机为驱动装置的开环数控系统。其特点是：每次插补计算结束后产生一个行程增量，并以脉冲的方式输出到坐标轴上的步进电机。单个脉冲使坐标轴产生的移动量叫脉冲当量，一般用δ来表示。其中逐点比较插补法和数字积分插补法得到了广泛的应用。下面分别讲述。 《数控原理与系统》试题1 一、填空题（每空分，共30分） 1. 数控机床是用数字化代码来控制刀具与工件的相对运动， 从而完成零件的加工。 2. CPU是CNC装置的核心，它由运算器和控制器两个部分组成，运算器是对数据进行算术和逻辑运算的部件，控制器是统一指挥和控制数控 系统各部件的中央机构。 3. 所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化的过程。 4．数控系统按照有无检测反馈装置分为开环数控机床和闭环数控机床两种类型。 5．对于以坐标原点为起点的第一象限直线OA，其偏差函数为：，若 ，刀具往+X 进给；若，刀具往+Y 进给。 6. 标准机床坐标系中X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手直角笛卡尔坐标系 决定，增大刀具与工件距离的方向即为各坐标轴的正方向。 7. CNC系统中，实时性要求最高的任务是增大和位控。 8. CNC软件中，译码程序的功能是把程序段中的各数据根据其前后的文 字地址送到相应的缓冲寄存器。假设当前需要译码的程序段如下： N1 G01 X132 Y200 Z300 如果当前取出的代码是X，那么数字码寄存器中存放的数据是01 ，此 时应该把该数据送入代码G 的缓冲寄存器中。 9. 旋转变压器是一种常用的转角检测元件，从其结构来看，它由 定子和转子两个部分组成。 10．步进式伺服驱动系统是典型的开环控制系统，在此系统中执行元件是步进电机。 11．专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和 推理机。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 1. 经济型数控系统一般采用（A ）CPU，而且一般是单微处理器系统。 A、8或16位 B、32位 C、64位 D、以上都不正确 2. 下面哪种设备不是CNC系统的输入设备（C ） A、MDI键盘 B、纸带阅读机 C、CRT显示器 D、磁带机 3．在单CPU的CNC系统中，主要采用（B ）的原则来解决多任务的 同时运行。 A、CPU同时共享 B、CPU分时共享 C、共享存储器 D、中断 4．下面哪种方法不属于并行处理技术（D ） A、资源重复 B、时间重叠 C、资源共享 D、中断执行 5. 脉冲当量的大小决定了加工精度，下面哪种脉冲当量对应的加工精度更高（A ） A、1um/脉冲 B、5um/脉冲 C、10um/脉冲 D、脉冲 6. 单微处理机CNC装置中，微处理机通过（A ）与存储器、输入输出 控制等各种接口相连。 A、总线 B、输入/输出接口电路 C、主板 D、专用逻辑电路 《数控原理与系统》试题4 Array填空题（每空1.5分，共30分）： 1. 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量装置 和机械本体五个部分组成。 2.所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行数据点的密化 的过程。 3．在CNC软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以 及占用时间的长短，解决的办法是循环轮流和中断优先相 结合。 4. CNC系统常用外设包括输入设备和输出设备两种。 5. 键盘中断服务程序负责将键盘上输入的字符存入MDI缓冲器，按 一下键就是向主机申请一次中断。 6.由于CNC系统控制软件融合了当今计算机软件技术中的许多先进技 术，它最突出的两个特点是：多任务并行处理和多重实时中断。 7.数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的位置和速度 作为控制量的自动控制系统，又称为拖动系统。 8．步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即丢步和越步。9．如果直线式感应同步器的定 尺绕组的节距为4mm，那么滑尺绕组的节 距应该为4mm 才能保证检测精度。 10.若三相步进电机（三相绕组分布为AA′、BB′、CC′），请写出三相六拍工作方式的通电顺序：A—AB— B—BC—C—CA—A 。 11.专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一 种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即知识库和 推理机。 12. 从结构上看，柔性制造系统主要有两部分组成：一是传递物质的设备， 我们称之为物质流；二是传递信息的网络，我们称之为信息流。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 1.我国从（ B ）年开始研究数控机械加工技术，并于当年研制成功我国第一台电子管数控系统样机。 A、1952 B、1958 C、1954 D、1959 2. 将数控系统分为一般数控机床、数控加工中心机床、多坐标数控机床，是按照下面哪种分类方法进行分类的？ （ A ） A、工艺用途 B、工艺路线 C、有无检测装置 D、是否计算机控制 3．下面哪项任务不是数据预处理（预计算）要完成的工作？（ A ） A、位置控制 B、刀具半径补偿计算 C、刀具长度补偿计算 D、象限及进给方向判断 4．若光栅栅距W = 0.01mm，光栅指示光栅与标尺光栅夹角θ= 0.01rad， 则可得莫尔条纹间距B = （ B ）。 教案用纸 页 学科 数 控 加 工 工 艺 学 第一章第 6 节 课题数控机床的插补原理 授课时数2H 累计时间8H 授课日期2010-09-10 授课班级数加维7090102 数控技术50901 教学目的与要求1．了解数控机床的插补原理2．掌握直线插补的计算 教学重点与难点重点：数控机床的插补原理难点：计算直线插补 授课方法讲授法教具 执行后摘记 复习 数控机床的坐标系及方向的确定 新课讲解： 1-6数控机床的插补原理 一、 插补基本概念 1、插补 数控系统的插补是指根据给定的数学函数，在理想的轨迹和轮廓上已知点之间进行数据密化处理的过程。常用脉冲当量的数值有0.01mm/脉冲、0.001mm/脉冲。目前有些数控机床的加工精度已达0.1um 、0.01um 。 2、分类 插补功能的好坏直接影响系统控制精度和速度，是数控系统的主要技术性能指标，所以插补软件是数控系统的核心软件。 二、逐点比较法 逐点比较法是被控制的对象在按要求的轨迹原点时，每走一步都要与现实的轨迹比较，由比较结果决定下一步移动的方向插补过程中每处理一步都要完成以下四个工作节拍：偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别。 （1）插补步骤流程图 （2）第一象限直线插补 1、直线插补（第一象限） 1）、偏差判别 e m e m m Y X X Y F -=，若0=m F ，则动点恰好在直线上；若0>m F ，则动点 在直线上方；若0 《数控原理与系统》试题5 填空题（每空1.5分，共30分）： 1. 数控技术是指用对机床运动及其加工过程进行自动控 制的一种方法。 2.数控机床坐标系的确定：X、Y、Z的正向是工件尺寸增加的方向，通 常平行于主轴的轴线为Z坐标，而坐标方向是水平的，并且平行于工件装卡面，而Y向坐标是按照来确定的。3．数控系统的轮廓控制，主要问题是怎样控制刀具或工件的。 4. CNC系统常用外设包括和两种。 5.总线是数控系统的硬件之一，它包括、 和。 6.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为： 和结构两大类。 7.光栅读数头主要由光源、透镜、标尺光栅、和驱动电路组成。 8. 若三相步进电机（三相绕组分布为AA′、BB′、CC′），请写出三相 六拍工作方式的通电顺序（只写一种）：。 9.直线式感应同步器主要用于测量；旋转式感应同步器主 要用于测量。 10.四极绕组式旋转变压器有两种工作方式，即和。 11.专家系统是一种应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一 种方法，因此一般专家系统主要包括两大部分，即和 。 12. FMS中文含义是。 二、单项选择题（每小题2分，共20分）： 1.将数控系统分为开环式数控系统和闭环式数控系统是按照下面哪种分 类方法进行分类的？（） A、工艺用途 B、工艺路线 C、有无检测装置 D、是否计算机控制 2. 用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标 A（5，8），若采用插补的总步数作为终点减法计数器J E的初始值，则J E＝（）。 A、5 B、8 C、13 D、以上都不对 3．一个系统只有一块大板（称为主板），大板上装有主CPU和各轴的位置控制电路等。这种结构属于（） A、模块化结构 B、整体式结构 C、分体式结构 D、大板式结构 4．通过键盘或者纸带输入零件加工程序时，系统要不断的对零件加工程序进行格式检查，如果发现格式不符合编程要求，将发出报警信号或 提示用户进行修改。这种诊断方式属于（） A、运行中诊断 B、停机诊断 C、通信诊断 D、以上都不对 5. 单微处理机CNC装置中，微处理机通过（）与存储器、输入输出 控制等各种接口相连。 A、主板 B、总线 C、输入/输出接口电路 D、专用逻辑电路 6. 下面哪种设备不是CNC系统的输出设备？（） A、MDI键盘 B、行式打印机 C、CRT显示器 D、电传打字机 7. 译码程序是以程序段为单位进行译码的，并且把代码存放在代码缓冲 器中，代码后的数值存放在数字码寄存器中。若当前要翻译的程序段 为：N115 G01 X132 Y123F3000 LF 并且当前译码程序取出的字符 是X，那么数字码寄存器中存放的数据是（） 上海工商外国语学院 《数控原理与编程》试卷标准答案 试卷库第1 卷 一、填空题（1分×30 = 30分） 1．数字控制系统简称NC系统，计算机控制系统简称CNC系统。 2．操作面板一般有数控操作面板、机床操作面板。 3．数控机床的刀具必须具有寿命长、精度高、更换快。 数控机床按加工路线分类，有点位控制系统，点位直线控制系统和连续（轮廓）控制系统。 4．圆弧插补指令分顺时针G02和逆时针G03。 5．指令“G04 X-”中，X值的含意是暂停时间，不是坐标。 6．数控系统依照一定的方法，确定刀具运动轨迹的过程叫插补，它有直线插补和圆弧插补两种。 7、减小插补误差的最简单的方法是密化插补点。 8. 数控机床的刀具补偿功能包括有刀具几何位置补偿功能，刀尖圆弧半径补偿，刀具磨 损补偿功能；数控铣床的刀具补偿功能有刀具长度尺寸补偿，刀具半径尺寸补偿及刀具磨损补偿。 9、刀具长度补偿的含义是，使刀具垂直于走刀平面偏移一个刀具长度修正值，所以在刀 位计算和编程时，一般无需考虑刀具长度。 10. 数控机床的Z轴一般与主轴轴线重合或平行, 正方向以刀具远离工件方向为准。12 11．在标准中统一规定采用右手直角笛卡尔坐标系对机床的坐标系命名。12．数控机床的刀具功能字T既指定了刀具号, 又指定了刀具补偿号。 13．数控程序编制中，尺寸系统有绝对值编程，增量值编程和混合编程。 14、直径编程时，数控程序中X轴的坐标值为零件图上的直径值。 15、走刀平面由G17、G18、G19指令来指定。 16、在采用多把刀进行加工时需要使用换刀功能即M06指令进行换刀，在此之前必须首 先用M05指令停止主轴转动和用T机能选择所需的刀具，同时使用G28等返回参考点（换刀点）指令。 17、机床原点是机床坐标系的原点，是机床上设置的一个固定点，是数控机床进行加工运 动的基准参考点。 18、切入点是刀具可以由此直接进入切削的刀具位置点。一般要求刀具切削表面反向延长 线或切向切入工件。 19、程序延时指令G04，和刀具半径补偿指令G41/G42不能在同一程序段中指定。 20、返回参考点有手动和自动返回参考点两种。 21、手动返回参考点即为机床通电后必须首先进行的机床回零，如果机床不首先回零则不 能动作。 22、G28 X—Z—用来返回机床第一参考点。X—Z—为中间点坐标。即机床将经过中数控原理与编程期末试卷及标准答案
插补原理
数控原理与编程期末考试试卷
数控原理与系统试卷(期末)
第三章 数控系统插补原理
数控原理与系统试题及答案
数控原理与系统试题(4)
数控机床的插补原理
数控原理与系统试卷(5)
数控原理与编程试卷 标准答案 (2)
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