一、選擇（每題2分，共20分）
1 數控機床的檢測反饋裝置的作用是：將其準確測得的（ B ）數據迅速反饋給數控裝置，以便與加工程序給定的指令值進行比較和處理。
A．直線位移 B． 角位移或直線位移 C．角位移 D．直線位移和角位移
2 全閉環伺服系統與半閉環伺服系統的區別取決于運動部件上的（ C ）。
A．執行機構 B． 反饋信號 C．檢測元件
3 數控機床每次接通電源后在運行前首先應做的是（ C ）。
A．給機床各部分加潤滑油 B． 檢查刀具安裝是否正確 C． 機床各坐標軸回參考點 D． 工件是否安裝正確
4 數控銑床一般采用半閉環控制方式，它的位置檢測器是（ B ）。
A．光柵尺 B．脈沖編碼器 C．感應同步器
5 在CRT/MDI面板的功能鍵中，顯示機床現在位置的鍵是（ A ）。
A．POS B．PRGRM C．OFSET D. SYSTEM
6．下列關于世界第一臺數控機床的描述正確的是（ B ）。
A 1946年在美國研制成功的 B 它是一臺3坐標數控銑床
C 用它來加工直升機葉片 D 它用晶閘管-直流電機驅動
7．數控機床半閉環控制系統的特點是（ C ）。
A 結構簡單、價格低廉、精度差 B 結構簡單、維修方便、精度不高
C 調試與維修方便、精度高、穩定性好D 調試較困難、精度很高
8．數控機床的性能很大程度上取決于（ B ）的性能。
A 計算機運算 B 伺服系統 C 位置檢測系統 D 機械結構
9．數控機床進給伺服系統的負載不大，加工精度不高時，可采用（ C ）控制。
A 全閉環 B 半閉環 C 開環
10．數控機床進給控制的交流伺服電動機結構是（ D ）。
A 轉子、定子都裝有永磁體和繞組
B 轉子、定子都是繞組
C 定子裝有永磁體，轉子是繞組
D 轉子裝有永磁體，定子是繞組
二、填空題（每空2分，共20分）
1、數控機床電器控制系統由 數控裝置 、 進給伺服系統 、 主軸伺服系統 、 機床強電控制系統 等組成。
2、數控機床常用的位置檢測裝置有 旋轉編碼器 、 光柵尺 等。
3、脈沖編碼器分為 光電式 、 接觸式 和 電磁感應式 三種。
4、光電編碼器每轉產生的一個脈沖信號可稱為 一轉信號 或 零標志脈沖 ，作為測量基準。
三、判斷題（每題2分，共10分）
1（√）伺服系統的執行機構常采用直流或交流伺服電動機。
2（×）只有采用CNC技術的機床才叫數控機床。
3（×）數控機床按控制坐標軸數分類，可分為兩坐標數控機床、三坐標數控機床、多坐標數控機床和五面加工數控機床等。
4（×）數控機床中的PLC用于位置閉環伺服控制。
5（√） SIEMENS電源模塊一般為3相AC380V輸入，DC600V輸出，輸出電壓由直流母線傳送至驅動（功率）單元。
四、簡答題（每題8分，共40分）
1、加減速控制的目的是什么？有哪些實現的方式？
2、反向間隙和絲杠螺距誤差是怎樣產生的？如何進行補償？
3、光電編碼器安裝在滾珠絲杠驅動前端和末端有何區別？
4、光柵尺有哪些部件構成，莫爾條紋的作用是什么?
5、主軸電氣準停較機械準停有何優點？試述編碼器準停的工作原理。
答：1、在CNC系統中，為了保證機床在起動或停止時不產生沖擊、失步、超程或振蕩，必須對送到伺服驅動裝置的進給脈沖頻率或電壓進行加減速控制。即在機床加速起動時，保證加在驅動電動機上的進給脈沖頻率或電壓逐漸增大；當機床減速停止時，保證加在驅動電動機上的進結脈沖頻率或電壓逐漸減小。
加減速實現的方式有線性加減速(勻加減速)、指數加減速和sin曲線(S)加減速。
2、在進給傳動鏈中，齒輪傳動、滾珠絲杠螺母副等均存在反轉間隙。這種反轉間隙會造成工作臺反向時，電動機空轉而工作臺不動，使半閉環系統產生誤差和全閉環系統位置環振蕩不穩定。
為解決這一問題，可先采取調整和預緊的方法，減少間隙。而對于剩余間隙，在半閉環系統中可將其值測出，作為參數輸入數控系統，則此后每當坐標軸接收到反向指令時，數控系統便調用間隙補償程序，自動將間隙補償值加到由插補程序算出的位置增量命令中，以補償間隙引起的失動。這樣控制電動機多走一段距離，這段距離等于間隙值，從而補償了間隙誤差。需注意的是對全閉環數控系統不能采用以上補償方法(通常數控系統要求將間隙值設為零)，因此必須從機械上減小或消除這種間隙。有些數控系統具有全閉環反轉間隙附加脈沖補償，以減小這種誤差對全閉環穩定性的影響。也就是說，當工作臺反向運動時，對伺服系統施加一定寬度和高度的脈沖電壓(可由參數設定)，以補償間隙誤差。
螺距誤差是指由螺距累積誤差引起的常值系統性定位誤差在半閉環系統中，定位精度很大程度上受滾珠絲杠精度的影響。盡管滾珠絲杠的精度很高，但總存在著制造誤差。要得到超過滾珠絲杠精度的運動精度，必須采用螺距誤差補償功能，利用數控系統對誤差進行補償與修正。采用該功能的另一個原因是，數控機床經長時間使用后，由于磨損其精度可能下降。采用該功能進行定期測量與補償，可在保持精度的前提下延長機床的使用壽命。
3、編碼器在數控機床中用于工作臺或刀架的直線位移測量有兩種安裝方式：一是和伺服電動機同軸聯接在一起(稱為內裝式編碼器)，伺服電動機再和滾珠絲杠連接，編碼器在進給轉動鏈的前端；二是編碼器連接在滾珠絲杠末端(稱為外裝式編碼器)。由于后者包含的進給轉動鏈誤差比前者多，因此，在半閉環伺服系統中，后者的位置控制精度比前者高。
4、光柵尺或稱光柵，是一種高精度的直線位移傳感器，光柵有透射光柵和反射光柵兩類, 其結構由光源、透鏡、指示光柵、標尺光柵、光電元件、窄縫等組成的。
當標尺光柵移動時，莫爾條紋就沿著垂直于光柵運動的方向移動，并且光柵每移動一個柵距ω，莫爾條紋就準確地移動一個紋距，只要通過測量出莫爾條紋的數目，就可以知道光柵移動了多少個柵距，而柵距是制造光柵時已確定的，因此工作臺的移動距離就可以計算出來。
5、采用電氣準?？刂朴腥缦聝烖c：
（1）簡化機械結構 與機械準停相比，電氣準停只需在這種旋轉部件和固定部件上安裝傳感器即可。
（2）縮短準停時間 準停時間包括在換刀時間內，而換刀時間是加工中心的一項重要指標。采用電氣準停，即使主軸在高速轉動時，也能快速定位于準停位置。
（3）可靠性增加 由于無需復雜的機械、開關、液壓缸等裝置，也沒有機械準停所形成的機械沖擊，因而準停控制的壽命與可靠性大大增加。
（4）性能價格比提高 由于簡化了機械結構和強電控制邏輯，這部分的成本大大降低。但電氣準停常作為選擇功能，訂購電氣準停附件需另加費用。但總體來看，性價比大大提高。
可采用主軸電動機內部安裝的編碼器信號(來自于主軸驅動裝置)，也可以在主軸上直接安裝另外一個編碼器。采用前一種方式要注意傳動鏈對主軸準停精度的影響。主軸驅動裝置內部可自動轉換，使主軸驅動處于速度控制或位置控制狀態。準停角度可由外部開關量(十二位)設定，這一點與磁準停不同，磁準停的角度無法隨意設定，要想調整準停位置，只有調整磁發體與磁傳感器的相對位置。
五、計算題（每題10，共10分）
直線插補計算： 逆時針加工第Ⅰ象限圓弧OA，起點坐標為O（6，0），終點坐標為A（0，6），試進行插補運算并畫出運動軌跡圖。