03634《数控技术》自考串讲资料（第四章）
第四章（重点章节）
4-1
1、数控机床进给系统与普通机床的本质区别？
答：进给系统的作用在于保证切削过程能够继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹；伺服系统将指令信息加以转换和放大，不仅能控制执行件的速度、方向，而且能精确控制其位置，以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹。
2、数控机床的驱动元件是什么。（P135）
3、对伺服系统的要求。
答：1）调速范围宽 2）精度高 3）响应快 4）低速大转矩
4、电机的调速范围表示为？
答：表示为最高进给速度和最低进给速度之比。
5、伺服系统的分类，各类间有何异同（各类的定义）。
答：分为：开环伺服系统、闭环系统、半闭环系统
定义：开环伺服系统即没有位置反馈的系统。
闭环控制系统是一种包含功率放大和反馈，从而使得输出变量的值紧密地响应输入量的值自动控制系统。
半闭环伺服系统也是一种闭环伺服系统
异同：开环伺服系统由步进电机、功率步进电机或电液脉冲马达驱动，其位移精度主要取决于步进电机的角位移精度和齿轮、丝杠等传动件的螺距精度，以及系统的摩擦阻尼特性，但精度较低，低速时不够平稳，高速时扭矩小，且容易丢步，多用在精度要求不高的机床或技术改造上。
全闭环系统的反馈信号取自机床工作台（或刀架）的实际位置，全闭环系统的定位精度可达±0.001~±0.005mm，只在大型、精密数控机床上采用
半闭环系统的反馈信号取自系统的中间部位（如驱动伺服电机的轴上），系统由电机输出轴至最末端件（工作台或刀架）之间的误差没有得到系统的补偿，半闭环系统只反馈补偿了进给传动系统的部分误差，所以其精度比全闭环系统要低一些。用于中小型数控机床上。
6、半闭环系统反馈信号采自哪里？
答：半闭环系统的反馈信号取自系统的中间部位（如驱动伺服电机的轴上）
7、闭环系统反馈信号采自哪里？
答：全闭环系统的反馈信号取自机床工作台（或刀架）的实际位置
8、为什么半闭环数控机床要达到与闭环数控机床同样的精度，半闭环的机械精度要求要低些。（P137）
9、丝杠螺距、脉冲当量匹配的计算。
4-2
1、驱动元件的作用。（P138）
2、对驱动元件的要求。（P138）
3、驱动元件的调速范围如何表示。（P138）
4、直流伺服电机可有几种调速方法。（P139)
5、直流伺服电机如何保证较硬的输出特性。（P140）
6、永磁直流伺服电机转矩-速度特性曲线工作区域的划分。（P141）
7、数控机床上使用的交流伺服电机是什么类型的。（P145）
8、交流伺服电机调速时为什么要保持压频比不变。
答：若相电压V不变，随着f的减小，气隙磁通φ将增加，这会使磁路饱和，激磁电流上升，导致铁耗剧增，功率因数下降。因此，改变频率f进行调速时，需要同时改变定子的相电压V，以维持φ值接近不变，从而使M也接近不变。
9、逆变器的定义。
答：将工频交流电整流成直流电，再将直流电逆变为频率可调的交流电称为逆变器
10、认识电压型逆变器。
答：P149图4-12
11、步距角定义？计算：通电方式，转子齿数，步距角，拍数。
答：步距角：每输入一个脉冲信号，转子所转过的角度称为步距角
步距角：
其中：m——定子激磁绕组相数；
Z——转子齿数；
K——通电方式。（单拍时K=1，双拍时K=2）
12、启动频率。（P154）
13、最高工作频率。（P154）
4-3
1、数控机床直流伺服系统调速采用什么方法。（P155）
2、数控机床交流伺服系统调速采用什么方法。（P155）
3、变频调速的工作过程。（P155）
4、晶闸管调速中电枢电压的平均值的公式，占空比对此的影响，如何反转？
答：公式：P163
影响：因周期T不变，即改变了占空比，从而改变了电枢的平均输入电压
反转：要使电机反转，则应将速度指令电压
改为负值
4-4
1、数控机床对位置检测元件的要求。
答：1）满足精度和速度的要求
2）使用维护方便，成本低，适应机床工作环境，抗干扰能力强，受温度、湿度的影响小，能长期保持精度，工作可靠
2、增量式测量装置测出的是什么？典型的增量式装置。
答：测出位移的增量
脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺等
3、绝对测量定义。（P173）
4、光电编码器可测量什么参数，属于什么形式的编码器。
答：进行位置检测和速度检测
非接触式
5、光电编码器在数控机床中的应用场合。（P176）
6、莫尔条纹的定义及特点。
答：当两光栅保持一定间隙平行放置时，并使刻线相互倾斜一个微小的角度θ。就会产生明暗交替的干涉条纹
7、莫尔条纹节距W与栅距P的关系。（P180）
8、光栅尺移动时，莫尔条纹的光强变化规律。
答：当指示光栅沿标尺光栅连续移动时，莫尔条纹光强变化近似正弦曲线
4-5
1、典型伺服系统的数学模型是？（P183）
4-6
1、速度误差对加工精度的影响。为减小轮廓加工误差，各轴进给系统增益应保证什么关系。（P197-P198）
4-1
1、数控机床进给系统与普通机床的本质区别？
答：进给系统的作用在于保证切削过程能够继续进行，不能控制执行件的位移和轨迹；伺服系统将指令信息加以转换和放大，不仅能控制执行件的速度、方向，而且能精确控制其位置，以及几个执行件按一定的运动规律合成的轨迹。
2、数控机床的驱动元件是什么。（P135）
3、对伺服系统的要求。
答：1）调速范围宽 2）精度高 3）响应快 4）低速大转矩
4、电机的调速范围表示为？
答：表示为最高进给速度和最低进给速度之比。
5、伺服系统的分类，各类间有何异同（各类的定义）。
答：分为：开环伺服系统、闭环系统、半闭环系统
定义：开环伺服系统即没有位置反馈的系统。
闭环控制系统是一种包含功率放大和反馈，从而使得输出变量的值紧密地响应输入量的值自动控制系统。
半闭环伺服系统也是一种闭环伺服系统
异同：开环伺服系统由步进电机、功率步进电机或电液脉冲马达驱动，其位移精度主要取决于步进电机的角位移精度和齿轮、丝杠等传动件的螺距精度，以及系统的摩擦阻尼特性，但精度较低，低速时不够平稳，高速时扭矩小，且容易丢步，多用在精度要求不高的机床或技术改造上。
全闭环系统的反馈信号取自机床工作台（或刀架）的实际位置，全闭环系统的定位精度可达±0.001~±0.005mm，只在大型、精密数控机床上采用
半闭环系统的反馈信号取自系统的中间部位（如驱动伺服电机的轴上），系统由电机输出轴至最末端件（工作台或刀架）之间的误差没有得到系统的补偿，半闭环系统只反馈补偿了进给传动系统的部分误差，所以其精度比全闭环系统要低一些。用于中小型数控机床上。
6、半闭环系统反馈信号采自哪里？
答：半闭环系统的反馈信号取自系统的中间部位（如驱动伺服电机的轴上）
7、闭环系统反馈信号采自哪里？
答：全闭环系统的反馈信号取自机床工作台（或刀架）的实际位置
8、为什么半闭环数控机床要达到与闭环数控机床同样的精度，半闭环的机械精度要求要低些。（P137）
9、丝杠螺距、脉冲当量匹配的计算。
4-2
1、驱动元件的作用。（P138）
2、对驱动元件的要求。（P138）
3、驱动元件的调速范围如何表示。（P138）
4、直流伺服电机可有几种调速方法。（P139)
5、直流伺服电机如何保证较硬的输出特性。（P140）
6、永磁直流伺服电机转矩-速度特性曲线工作区域的划分。（P141）
7、数控机床上使用的交流伺服电机是什么类型的。（P145）
8、交流伺服电机调速时为什么要保持压频比不变。
答：若相电压V不变，随着f的减小，气隙磁通φ将增加，这会使磁路饱和，激磁电流上升，导致铁耗剧增，功率因数下降。因此，改变频率f进行调速时，需要同时改变定子的相电压V，以维持φ值接近不变，从而使M也接近不变。
9、逆变器的定义。
答：将工频交流电整流成直流电，再将直流电逆变为频率可调的交流电称为逆变器
10、认识电压型逆变器。
答：P149图4-12
11、步距角定义？计算：通电方式，转子齿数，步距角，拍数。
答：步距角：每输入一个脉冲信号，转子所转过的角度称为步距角
步距角：
其中：m——定子激磁绕组相数；
Z——转子齿数；
K——通电方式。（单拍时K=1，双拍时K=2）
12、启动频率。（P154）
13、最高工作频率。（P154）
4-3
1、数控机床直流伺服系统调速采用什么方法。（P155）
2、数控机床交流伺服系统调速采用什么方法。（P155）
3、变频调速的工作过程。（P155）
4、晶闸管调速中电枢电压的平均值的公式，占空比对此的影响，如何反转？
答：公式：P163
影响：因周期T不变，即改变了占空比，从而改变了电枢的平均输入电压
反转：要使电机反转，则应将速度指令电压
改为负值4-4
1、数控机床对位置检测元件的要求。
答：1）满足精度和速度的要求
2）使用维护方便，成本低，适应机床工作环境，抗干扰能力强，受温度、湿度的影响小，能长期保持精度，工作可靠
2、增量式测量装置测出的是什么？典型的增量式装置。
答：测出位移的增量
脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺等
3、绝对测量定义。（P173）
4、光电编码器可测量什么参数，属于什么形式的编码器。
答：进行位置检测和速度检测
非接触式
5、光电编码器在数控机床中的应用场合。（P176）
6、莫尔条纹的定义及特点。
答：当两光栅保持一定间隙平行放置时，并使刻线相互倾斜一个微小的角度θ。就会产生明暗交替的干涉条纹
7、莫尔条纹节距W与栅距P的关系。（P180）
8、光栅尺移动时，莫尔条纹的光强变化规律。
答：当指示光栅沿标尺光栅连续移动时，莫尔条纹光强变化近似正弦曲线
4-5
1、典型伺服系统的数学模型是？（P183）
4-6
1、速度误差对加工精度的影响。为减小轮廓加工误差，各轴进给系统增益应保证什么关系。（P197-P198）