【導(dǎo)讀】系統(tǒng)和位置檢測(cè)裝置、機(jī)械部分組成。伺服系統(tǒng)，稱為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。工件安裝在機(jī)床上后，須確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)。去逼近一函數(shù)方程已知的曲線，逼近線段的交點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)。在返回動(dòng)作中，用G98指定刀具。輸入、輸出程序、顯示程序和診斷程序等組成。控制，其已經(jīng)成為CNC裝置的一個(gè)部件。機(jī)要求恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍寬，主軸伺服電機(jī)要求恒功率調(diào)速范圍寬，以滿足伺服需求。產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，也是操作者要遵守、執(zhí)行的規(guī)程。

　　

【正文】 圓心 nnnnnnnnnyyyyyyx????????????22)(1)(1?? 半徑 ? ?nnn yyR ????? 2/32)(1 ② 偏差圓方程與曲線方程聯(lián)立求解： ?????????)()()()( 222xfyRyx nnn ??? 得交點(diǎn)（ xn+1， yn+1） ③ 求過(guò)（ xn， yn）和（ xn+1， yn+1）兩點(diǎn)，半徑為 Rn 的圓的圓心： ????? ???? ?????? 22121222)()()()(nnnnnn Ryyxx Ryyxx 得交點(diǎn)（ ζm， ηm），該圓即為逼近圓。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 18. 簡(jiǎn)述插補(bǔ) 的基本概念。數(shù)控機(jī)床為什么使用插 補(bǔ) 。 答： 插補(bǔ)就是通過(guò)一種插補(bǔ)程序的軟件在已知曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)和進(jìn)給速度的條件下，在曲線的起、終點(diǎn)之間進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，運(yùn)行一次插補(bǔ)程序，形成一個(gè)一個(gè)微小的直線段。插補(bǔ)完一個(gè)程序段 (即加工一條曲線 )通常需經(jīng)過(guò)若干次插補(bǔ)周期。插補(bǔ)的目的是控制加工運(yùn)動(dòng)軌跡，使刀具相對(duì)于工件走出符合工件輪廓軌跡的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。具體地說(shuō)，插補(bǔ)是 CNC 裝置根據(jù)輸入的工件輪廓數(shù)據(jù) ， 通過(guò)計(jì)算，把工件輪廓描述出來(lái)， 一 邊計(jì)算 一 邊根據(jù)計(jì)算的結(jié)果向各坐標(biāo)軸發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，使機(jī)床在相應(yīng)的坐標(biāo) 方向上移動(dòng)一個(gè)單位位移量 (脈沖當(dāng)量 )，將工件加工成所需的輪廓形狀。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 19. 簡(jiǎn)述逐點(diǎn)比較法的插補(bǔ)原理。 答： 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ) 就是 每走一步都將加工點(diǎn)與給定軌跡進(jìn)行比較，以確定下一步進(jìn)給方向。 其原理如下 1） 、偏差判別函數(shù) 偏差判別函數(shù) 為 F=XeYiXiYe， 當(dāng)點(diǎn) I（ Xi,Yi）在直線上時(shí)，有 Fi=0。當(dāng)點(diǎn) I（ Xi,Yi）在直線與 Y 軸之間 時(shí)，有 Fi0；若要接近直線段，須向 +X 方向移動(dòng)。 當(dāng)點(diǎn) I（ Xi,Yi）在直線與 X 軸之間時(shí)，有 Fi0，若要接近直線段，須向 +Y 方向移動(dòng)。 2） 、進(jìn)給 加工 方向規(guī)定 規(guī)定為： 當(dāng) Fi≥ 0時(shí)向 +X 方向移動(dòng)一個(gè)單位； 新加工點(diǎn) Mi+1的坐標(biāo)為 : Xi+1= Xi +1, Yi+1=Yi 當(dāng) Fi0時(shí)向 +Y 方向移動(dòng)一個(gè)單位； 新加工點(diǎn) Mi+1的坐標(biāo)為 : Xi+1= Xi, Yi+1=Yi+1 18 逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)原理圖 3） 、偏差計(jì)算 設(shè)當(dāng)前切削點(diǎn) Mi(Xi,Yi)， 偏差 判別函數(shù) 為 Fi=XeYiXiYe 則根據(jù)偏差公式 當(dāng) Fi≥ 0 新加工點(diǎn) Mi+1 的 坐標(biāo)為 : Xi+1= Xi +1, Yi+1=Yj 偏差 遞推公式 為 : Fi+1=XeYi－ (Xi +1) Yi = Fi－ Ye 當(dāng) Fi0 新加工點(diǎn) Mi+1 的 坐標(biāo)為 : Xi+1= Xi, Yi+1=Yi+1 偏差 遞推公式 為 : Fi+1=Xe (Yi+1) － X Ye ＝ Fi +Xe 4） 、終點(diǎn)判別方法 A ：設(shè)置減法計(jì) 數(shù)器 Xe??X ， Ye ??Y。 B ： Xe+ Ye ??。 或 max(Xe, Ye) ??，進(jìn)給一步做減 1 計(jì)數(shù)，直至減到 0 為止。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 20. 簡(jiǎn)述數(shù)字積分法的插補(bǔ)原理。 答： 1） 、數(shù)字積分法原理 19 圖 6 DDA 法原理 函數(shù)的積分運(yùn)算變成了變量的累加運(yùn)算，如果δ足夠小時(shí)，則累加求和運(yùn)算代替積分運(yùn)算所引入的誤差可以不超過(guò)所允許的誤差。 2） 、數(shù)字積分器的工作原理 圖 7 數(shù)字積分器的工作原理 一般設(shè)余數(shù)寄存器 JR 的容量作為一個(gè)單位面積值，累加值超過(guò)一個(gè)單位面積，即產(chǎn)生一個(gè)溢出脈沖。 △ t (JV)+(JR) △ S 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 21. 簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法的插補(bǔ)原理。 答：數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)法又稱為數(shù)字增 量插補(bǔ)法 ，它 的 基本原理 是 用一系列首尾相連的微小直線段來(lái)逼近給定軌跡。這些微小直線段是根據(jù)程編進(jìn)給速度（ F 指令），將給定軌跡按每個(gè)插補(bǔ)周期 TS 對(duì)應(yīng)的進(jìn)給量（輪廓步長(zhǎng)或進(jìn)給步長(zhǎng)Δ L）來(lái)分割的。每個(gè) TS 內(nèi)計(jì)算出下一個(gè)周期各坐標(biāo)進(jìn)給位移增量 (Δ X,Δ Y)，即下一插補(bǔ)點(diǎn)的指令位置； CNC裝置按給定采樣周期 TC （位置控制周期）對(duì)各坐標(biāo)實(shí)際位置進(jìn)行采樣，并將其與指令位置比較，得出位置跟隨誤差，由此對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制 。 、、、、、、、、、、、、、 、、、、、、、、 23. 解釋零件加工程序輸入數(shù)據(jù)處理，簡(jiǎn)要說(shuō)明數(shù)據(jù)處理主要包括什么內(nèi)容？ P80 答： 零件加工程序段通過(guò)輸入，被送到零件程序緩沖器 BS，程序段中包含了零件上某一段輪被積函數(shù)寄存器 余數(shù)寄存器（累加寄存器） 全加器 20 廓的幾何和運(yùn)動(dòng)信息。零件的插補(bǔ)程序是不能直接使用用戶輸入的零件程序，必須先由數(shù)據(jù)處理程序模塊對(duì)用戶程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出插補(bǔ)程序和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)程序需要的數(shù)據(jù)信息和控制信息。所以數(shù)據(jù)處理程序又稱為插補(bǔ)準(zhǔn)備程序。數(shù)據(jù)處理主要包括譯碼、刀具補(bǔ)償計(jì)算、輔助信息處理和進(jìn)給速度計(jì)算等。 譯碼的主要 功能是將用戶程序翻譯成便于數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)處理的格式，將數(shù)據(jù)信息和控制信息按規(guī)定的格式存儲(chǔ)譯碼結(jié)果緩沖器 DS 中。 刀具補(bǔ)償計(jì)算的目的是將工件輪廓軌跡轉(zhuǎn)化為刀具中心軌跡，減輕編程工作量，刀補(bǔ)后的刀具中心軌跡數(shù)據(jù)存放在刀補(bǔ)緩沖器 CS 中。 速度計(jì)算主要解決加工運(yùn)動(dòng)中的速度問(wèn)題 。對(duì)于基準(zhǔn)脈沖插補(bǔ)主要計(jì)算輸出脈沖的頻率，對(duì)于數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)則需要根據(jù)編程速度計(jì)算出采樣周期內(nèi)的位移量。速度計(jì)算的結(jié)果存放在系統(tǒng)工作緩存器 AS 中。 經(jīng)過(guò)上述四個(gè)步驟后就完成了插補(bǔ)的準(zhǔn)備工作，提供給插補(bǔ)的信息傳送至插補(bǔ)工作寄存器 AR，供插補(bǔ)程序調(diào) 用。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 24. 簡(jiǎn)要說(shuō)明計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）系統(tǒng)及其基本組成部分。 P9091 答： 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC 是一種用計(jì)算機(jī)通過(guò)執(zhí)行其存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)部分或全部功能數(shù)控功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) CNC 由 數(shù)控程序、輸入 /輸出設(shè)備、 CNC 裝置、 PLC、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置 （包括檢測(cè)裝置） 組成。 、、 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 25. 簡(jiǎn)要說(shuō)明 CNC 裝置的主要功能。 P92 答： 1） 、控制功能：反映 CNC 裝置能控制的軸數(shù)和能同時(shí)控制的聯(lián)動(dòng)軸數(shù)，聯(lián)動(dòng)可以完成輪廓軌跡的加工；控制軸數(shù)越多特別是同時(shí)控制軸數(shù)越多則 CNC 裝置功能越強(qiáng)， CNC 裝置也越復(fù)雜，編程也越困難。 2） 、準(zhǔn)備功能：包括平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、程序控制、基本移動(dòng)等指令。 3） 、插補(bǔ)功能： CNC 裝置的插補(bǔ)功能分為粗插補(bǔ)和 精插補(bǔ)。插補(bǔ)軟件每次插補(bǔ)一個(gè)小線段的數(shù)據(jù)為粗插補(bǔ)，伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補(bǔ)的結(jié)果將小線段分成單個(gè)脈沖的輸出稱為精插補(bǔ)。一般都包括直線和圓弧插補(bǔ)，高檔的還包括拋物線插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、正弦插補(bǔ)和樣條曲線插補(bǔ)等功能。 4） 、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給功能、輔助功能、刀具功能等 。 輔助功能 包括主軸的啟動(dòng)與停止、正反轉(zhuǎn)、切削液的接通斷開(kāi)、換刀等，由 PLC 或 I/O 接口實(shí)現(xiàn) / 5） 、還可以包括人機(jī)對(duì)話編程功能、字符圖形顯示功能、測(cè)量和補(bǔ)償功能、固定循環(huán)功能、監(jiān)測(cè)和診斷功能、輸入、輸出和通信功能等可選功能。 、、、 、、、、、、、、、、、、、、、、、、 26. 多微處理器 CNC 裝置有哪幾種體系結(jié)構(gòu)。 P9 95 答： 多微處理器 CNC 裝置體系結(jié)構(gòu)有 主從結(jié)構(gòu)、多主結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 27. 多微處理器 CNC 裝置有哪幾種典型結(jié)構(gòu)？簡(jiǎn)要說(shuō)明其原理。 P100 答： 多 微處理器 CNC 裝置 一般采用總線互聯(lián)方式，典型的結(jié)構(gòu)有共享總線、共享存儲(chǔ)器以及它們的混合形式。 、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、 21 28. 簡(jiǎn)要說(shuō)明數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求。 P115 答： 1）在數(shù)控機(jī)床工作環(huán)境中，受溫度和濕度影響小，能長(zhǎng)期保持精度不變，抗干擾能力強(qiáng)。 2）在機(jī)床執(zhí)行部件移動(dòng)范圍內(nèi)，能滿足精度和速度要求。 3）使用維護(hù)方便。 4）成本低。 、、、 、、、、、、、、、、、、、、、、、 29. 數(shù)字式測(cè)量裝置的特點(diǎn)是什么。 答： 數(shù)字式測(cè)量 是將被測(cè)量量以數(shù)字形式表示，測(cè)量信號(hào)一般是電脈沖。 數(shù)字式測(cè)量裝置的特點(diǎn) 是： 1）被測(cè)量的量轉(zhuǎn)換為脈沖個(gè)數(shù)，便于顯示和處理。 2）測(cè)量精度取決于測(cè)量單位，和量程基本無(wú)關(guān)，存在累積誤差。 3）測(cè)量裝置簡(jiǎn)單，脈沖信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)。 、、、、、、、、、、、、、 、、、、、、、 30. 增量式測(cè)量和絕對(duì)式測(cè)量的特點(diǎn)是什么。 答： 增量式測(cè)量的特點(diǎn)是 只測(cè)量位移增量，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量裝置簡(jiǎn)單，任何一個(gè)對(duì)中點(diǎn)都可以作為測(cè)量的起點(diǎn)。在輪廓控制的數(shù)控機(jī)床上大多采用。由于某種事故造成停機(jī)后由于對(duì)未知沒(méi)有特定的標(biāo)記所以不具有位置記憶能力。 絕對(duì)式測(cè)量的特點(diǎn)是 對(duì)于被測(cè)量的任意一點(diǎn)位置均由固定的零點(diǎn)標(biāo)起，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)均有一個(gè)相應(yīng)的測(cè)量值，因此具有掉電記憶能力。裝置分辨精度要求越高、量程越大結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜。 、、、、、、、 、、、、、、、、、、、、、 31. 簡(jiǎn)述直線感應(yīng)同步器的工作原理。 答： 直線感應(yīng)同步器 是利用電磁耦合原理將位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行位置檢測(cè)。 直線感應(yīng)同步器 有定尺和滑尺兩部分。 定尺與滑尺 平行安裝且保持一定間隙即 有均勻的氣隙，在定尺表面制有連續(xù)平面繞組，繞組節(jié)距為 P?；弑砻嬷朴袃啥畏侄卫@組，正弦繞組和余弦繞組。它們相對(duì)于定尺繞組在空間錯(cuò)開(kāi) 1/4 節(jié)距（ 1/4P）。使用時(shí)，在滑尺繞組上通以一定頻率的交流電壓，由于電磁感應(yīng)，在定尺的繞組中產(chǎn)生 了感應(yīng)電壓，其幅值和相位決定于定尺和滑尺的相對(duì)位置。當(dāng)定尺與滑尺重合時(shí)，如圖中的 a 點(diǎn)，此時(shí)的感應(yīng)電壓最大。當(dāng)滑尺相對(duì)于定尺平行移動(dòng)后，其感應(yīng)電壓逐漸變小。在錯(cuò)開(kāi) 1/4 節(jié)距的 b 點(diǎn)，感應(yīng)電壓為零。依次類推，在1/2 節(jié)距的 c 點(diǎn)，感應(yīng)電壓幅值與 a 點(diǎn)相同，極性相反；在 3/4 節(jié)距的 d 點(diǎn)又變?yōu)榱恪．?dāng)移動(dòng)到一個(gè)節(jié)距的 e 點(diǎn)時(shí)，電壓幅值與 a 點(diǎn)相同。這樣，滑尺在移動(dòng)一個(gè)節(jié)距的過(guò)程中，感應(yīng)電壓變化了一個(gè)余弦波形?；呙恳苿?dòng)一個(gè)節(jié)距，感應(yīng)電壓就變化一個(gè)周期。感應(yīng)同步器就是利用這個(gè)感應(yīng)電壓的變化來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)的。 、、、 、、、、、、、、、、、、、、、、、 32. 感應(yīng)同步器的特點(diǎn)是什么？ 答： （ 1）精度高。感應(yīng)同步器直接對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的位移進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量精度只受本身精度限制。另外，定尺的節(jié)距誤差有平均補(bǔ)償作用，定尺本身的精度能做得很高，其精度可以達(dá)到 177。 ，重復(fù)精度可達(dá) 。 （ 2）工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)。在感應(yīng)同步器繞組的每個(gè)周期內(nèi)，測(cè)量信號(hào)與絕對(duì)位置有一一對(duì)應(yīng)的單值關(guān)系，不受干擾的影響。 （ 3）維護(hù) 簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)。定尺和滑尺之間無(wú)接觸磨損，在機(jī)床上安裝簡(jiǎn)單。使用時(shí)需要加防護(hù)罩，防止切屑進(jìn)入定尺和滑尺之間劃