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  • 机电传动控制复习题[1] - 下载本文

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    2)直线控制的数控机床

    直线控制数控机床一般要在两点间移动的同时进行加工,所以不仅要求有准确的定位功能,还要求从一点到另一点之间按直线规律运动,而且对运动的速度也要进行控制。 3)轮廓控制的数控机床

    轮廓控制又称连续控制,大多数数控机床具有轮廓控制功能。其特点是能同时控制两个以上的轴,具有插补功能。它不仅控制起点和终点位置,而且要控制加工过程中每一点的位置和速度,加工出任意形状的曲线或曲面组成的复杂零件。

    16. 试简述数控装置的组成。

    答:目前的数控装置都是基于微型计算机的硬件和软件来实现其功能,所以称之为计算机数控(CNC)装置。它一方面具有一般微型计算机的基本结构,如中央处理单元(CPU)、总线、存储器、输入/输出接口等;另一方面又具有数控机床完成特有功能所需要的功能??楹徒涌诘ピ?,如手动数据输入(MDI)接口、PLC接口、纸带阅读机接口等。

    CNC装置在上述硬件基础上必须编写相应的系统软件来指挥和协调硬件的工作,两者缺一不可。CNC装置的软件由管理软件和控制软件两部分组成。

    17. 数控装置硬件结构是如何分类的?

    答:数控装置是整个数控系统的核心,其硬件结构按CNC装置中各印刷电路板的插接方式可以分为大板式结构和功能??槭浇峁?;按CNC装置硬件的制造方式,可以分为专用型结构和个人计算机式结构;按CNC装置中微处理的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。

    18.. 数控系统 I/O接口电路的主要任务是什么? 答:1)实现和不同外设的速度匹配。 2)改变数据传送方式。 3)进行电平转换和功率放大。 4) 防止干扰

    20. 数控装置软件结构类型有哪几种?并对每种结构类型简要进行说明。 答:1)前后台型软件结构

    前后台型软件结构适合于采用集中控制的单微处理器CNC装置,在这种软件结构中,CNC系统软件由前台和后台程序组成,前台程序为实时中断程序,承担了几乎全部的实时功能,这些功能都与机床动作直接相关,如位置控制、插补、辅助功能处理、监控、面板扫描及输出等。后台程序主要用来完成准备工作和管理工作,包括输入、译码、插补准备及管理等,通常称为背景程序。 2)中断型软件结构

    中断型软件结构没有前后台之分,除了初始化程序外,根据各控制??槭凳钡囊蟛煌?,把控制程序安排成不同级别的中断服务程序,整个软件是一个大的多重中断系统,系统的管理功能主要通过各级中断服务程序之间的通信来实现。

    3)??樾腿砑峁?

    在数控系统中为了实现实时性和并行性的控制任务,多微处理器结构越来越多地被使用,从而使数控装置功能进一步增强,处理速度更快,结构更加紧凑。它更适合于多轴控制、高进给速度、高精度和高效率的数控系统要求。 多微处理器CNC装置一般采用??榛峁?,每个微处理器分担各自的任务,形成特定的功能???,相应的软件也??榛?,形成功能??樾腿砑峁?,固化在对应的硬件功能??橹?,各功能??橹溆忻魅返挠?、软件接口。

    21. 什么是数控系统的干扰?

    答:数控系统的干扰一般是指那些与信号无关的,在信号输入、传输和输出过程中出现的一些不确定的有害的电气瞬变现象。这些瞬变现象会使数控系统中的数据在传输过程中发生变化,增大误差,使局部装置或整个系统出现异常情况,引起故障。

    22. 影响数控系统的干扰源来自哪几个方面? 答:1)电磁波干扰 2)供电线路的干扰 3)信号传输干扰

    23. 如图所示,说明变频器中的控制电路接线与主电路相交时,如何才能避免主电路对控制电路的干扰?

    答:变频器中的控制电路(其它电器控制电路亦如此)接线要距离电源线至少100rnm以上,两者绝对不可放在同一个导线槽内。另外,控制电路配线与主电路配线相交时要成直角相交,控制电路的配线应采用屏蔽双绞线。

    24. 数控机床常用的抗干扰措施有哪些? 答:1)减少供电线路干扰 2)减少机床控制中的干扰 3)屏蔽

    4)保证“接地”良好

    25. 数控机床为什么要保证“接地”良好?其地线系统有哪三种?

    数控机床的地线系统

    答:“接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都是通过“接地”这条途径对机床起作用的,所以,数控机床一定要保证“接地”良好。 数控机床的地线系统有这样三种:

    1)信号地用来提供电信号的基准电位(0V)。

    2)框架地是以安全性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统,它是装置的面板、单元的外壳、操作盘及各装置间接口的屏蔽线。

    3)系统地是将框架地与大地相连接。

    26.简述伺服系统的组成。

    答:数控机床伺服系统一般由位置检测装置、位置控制、伺服驱动装置、伺服电动机及机床进给传动链组成。 27.步进电动机的转速和转向是如何控制的?

    答:步进电动机受脉冲的控制,其转子的角位移量和转速严格地与输入脉冲的数量和脉冲频率成正比,改变通电顺序可改变步进电动机的旋转方向;改变通电频率可改变电动机的转速。 28.步进电机驱动的环形脉冲分配器有何作用?它有哪些实现方式?

    答:环形脉冲分配器是用于控制步进电动机的通电方式的,其作用是将CNC装置送来的一系列指令脉冲按照一定的循环规律依次分配给电动机的各相绕组,控制各相绕组的通电和断电?;沸温龀宸峙淇刹捎糜布腿砑街址椒ㄊ迪?。 29.简述直流伺服电动机的工作原理及其换向装置的作用。

    答:直流电动机工作原理是建立在电磁力和电磁感应基础上的,是由于带电导体在磁场中受到电磁力的作用。如图题4所示直流电动机模型,它包括三个部分:固定的磁极、电枢、换向片与电刷。当将直流电压加到A、B两电刷之间,

    电流从A刷流人,从B刷流出,载流导体ab在磁场中受的作用力F按左手定则指向逆时针方向。同理,载流导体cd受到的作用力也是逆时针方向的。因此,转子在电磁转矩的作用下逆时针方向旋转起来。当电枢恰好转过90°时,电枢线圈处于中性面(此时线圈不切割磁力线),电磁转矩为零。但由于惯性的作用,电枢将继续转动,当电刷与换向片再次接触时,导体ab和cd交换了位置。因此,导体ab和cd中的电流方向改变了,这就保证了电枢可以连续转动。 从上面分析可知,要电磁转矩方向不变,导体从N极转到S极时,导体中的电流方向必须相应地改变,换向片与电刷即实现这一任务的机械式“换向装置”。

    图题4 直流电动机模型

    30.变频器分为哪两大类?各有什么特点?

    答:变频器有交一交变频器、交一直一交变频器两大类,如图4.23所示。交一交变频器没有明显的中间滤波环节,电网提供的交流电被直接变成可调频率与电压的交流电,又称直接变频器。交一直一交变频器是先把电网提供的交流电转换为直流电,经中间滤波后,再进行逆变,而转变为变频变压的交流电,故称为间接变频器。直接变频器只需进行一次能量的变换,所以变换的效率高,工作可靠,但频率的变化范围有限,多用于低频大容量的调速。间接变频器需进行两次电能的变换,所以变换效率低,但频率变换范围大。目前一般采用间接变频器。

    a)交一交变频器 b)交一直一交变频器

    图题5 两种类型的变频器

    31.正弦波脉宽调制(SPWM)变频器有什么特点?简述其工作原理。

    答:正弦波脉宽调制(SPWM)变频器结构简单,电网功率因数接近于1,且不受逆变器负载大小的影响,系统动态响应快,输出波形好,使电机可在近似于正弦波的交变电压下运行,脉动转矩小,扩展了调速范围,提高了调速性能,因此,在数控机床的交流驱动中广泛使用。

    基本工作原理是先将50Hz交流电经整流变压器变压得到所需电压,经二极管不可控整流和电容滤波,形成恒定直流电压,而后送入由大功率晶体管构成的逆变器主电路,输出三相电压和频率均可调整的等效于正弦波的脉宽调制波(SPWM波),即可拖动三相电机运转。

    32.何谓主轴定向控制?简述其作用。

    答:主轴定向控制又称主轴准??刂?,即当主轴停止时能控制其停在固定位置。 其作用如下。 ①刀具交换

    在加工中心中,当主轴停转进行刀具交换时,主轴需停在一个固定不变的位置上,从而保证主轴端面上的键也在一个固定的位置,这样,换刀机械手在交换刀具时,能保证刀柄上的键槽对正主轴端面上的定位键。 ②镗孔退刀

    在精镗孔退刀时,为了避免刀尖划伤已加工表面,采用主轴准??刂?,使刀尖停在一个固定位置(X轴或y轴上),以便主轴偏移一定尺寸后,使刀尖离开工件表面进行退刀。

    33.为什么数控机床主轴要进行分段无级变速控制?

    数控机床主轴要采用分段无级变速控制,是为了既能在低档时主轴输出大扭矩,又能在高档时主轴转速可达到最高转速的要求。

    34.位置检测装置在数控机床控制中的主要作用是什么?

    答:位置检测装置是数控系统的重要组成部分,在闭环或半闭环控制的数控机床中,必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来,与给定的控制值(指令信号)进行比较,从而控制驱动元件正确运转,使工作台(或刀具)按规定的轨迹和坐标移动。

    35.何谓绝对式测量和增量式测量,间接测量和直接测量?

    答:绝对式位置检测是:每个被测点的位置都从一个固定的零点算起;增量式位置检测是:只测位移增量,每检测到位置移动一个基本单位时,输出一个脉冲波或正弦波,通过脉冲计数便可得到位移量。

    位置检测装置所测量的对象就是被测量本身,叫做直接测量。采用安装在电机或丝杠轴端的回转型检测元件间接测量机床直线位移的检测方法,叫做间接测量。





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