专科作业《数控机床》作业复习资料.docx

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专科作业《数控机床》作业复习资料

《数控机床》作业答案

数控机床作业1

第1章

一、1.控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置

2.数字控制3.并联4.自适应控制

二、1.A2.D3.A4.D5.B

三、1.×2.√3.×4.√5.√

四、1.数控机床的发展趋势

（1）高速度与高精度化

（2）多功能化

（3）智能化

（4）高的可靠性

2.数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各类辅助装置组成。

1、控制介质：

信息载体

2、数控系统：

控制核心

3、伺服系统：

电传动联系环节

4、反馈装置：

反馈环节

5、辅助装置：

包括ATC、APC、工件夹紧放松机构、液压控制机构等

6、机床本体：

结构实体

3.数控机床的主要工作过程：

（1）根据工件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。

（2）用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。

（3）程序的输入或输出。

（4）将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路径模拟等。

（5）通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。

数控机床作业2

第2章

一、1.进给传动系统2.电主轴3.制动4.消除间隙5.卸载6.焊接7.直接驱动的回转工作台8.位置检测9.顺序选刀10.柔性制造单元FMC

二、1.C2.C3.C4.A5.C6.A7.B

三、1.×2.√3.√4.√5.×6.√7.×

四、1.数控机床机械结构的主要特点

（1）高的静、动刚度及良好的抗振性能

（2）良好的热稳定性

　　（3）高的灵敏度

　　（4）高效化装置、高人性化操作

2.数控机床主传动系统的变速方式、特点及应用场合

　　1.带有变速齿轮的主传动

　　特点：

通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。

应用：

大、中型数控机床采用这种变速方式。

　　2.通过带传动的主传动

　　特点：

电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。

它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。

常用的是三角带和同步齿形带。

　　应用：

这种传动主要应用在转速较高、变速范围不大的机床。

　　3.用两个电动机分别驱动主轴

　　特点：

这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能。

高速时电动机通过皮带轮直接驱动主轴旋转，低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围。

克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。

但两个电机不能同时工作，也是一种浪费。

　　4.由调速电动机直接驱动的主传动

　　特点：

调速电机与主轴用联轴器同轴联接，这种方式大大简化了主传动系统的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴精度影响较大。

　　5.内装式电主轴:

即主轴与电机转子合二为一。

特点：

优点是主轴部件结构更紧凑，重量轻，惯量小，可提高启动、停止的响应特性，并利于控制振动和噪声。

缺点同样是热变形问题。

3.滚珠丝杠螺母副

特点：

传动效率高、摩擦损失小；通过预紧可消除间隙，提高传动刚度；但制造成本高，不能自锁。

工作原理：

在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。

螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。

当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。

因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。

滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整

常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：

（1）垫片调隙式；

（2）齿差调隙式；（3）螺纹调隙式。

4.自动排屑装置

常见的排屑装置：

（1）平板链式排屑装置；

（2）刮板式排屑装置；（3）螺旋式排屑装置。

作用：

自动分离并收集切削液和切屑，以便自动加工顺利进行和减少数控机床的发热。

5.数控机床的工作台的形式、特点

（1）矩形工作台

　　特点:

直线进给运动。

（2）回转工作台

　　特点：

圆周进给运动。

　　（3）摆动工作台

　　特点：

摆动进给运动。

　（4）直接驱动的回转工作台

　　组成：

是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。

优点：

减少传动环节、简化机床的结构等。

6.数控机床的自动换刀装置（ATC）

作用：

自动储存、更换刀具，使工件在一台机床一次装夹可完成多道工序或全部工序加工。

要求：

换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储备量，占地面积小，安全可靠等。

刀库类型

分类：

（1）鼓轮式刀库；

（2）链式刀库；（3）格子箱式刀库；（4）直线式刀库等。

特点：

（1）鼓轮式刀库占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂。

（2）链式刀库结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀。

　　（3）格子箱式刀库结构紧凑，容量大，刀库空间利用率高，换刀时间长，辅助装置较复杂。

（4）直线式刀库结构简单，容量小。

7.数控机床导轨

　　　作用：

对运动部件起支承和导向作用。

类型与特点

（一）滑动导轨

　　1.优点：

具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。

　　2.缺点：

是静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦损失大，低速时易出现爬行现象，降低了运动部件的定位精度。

　　3.目前多数采用贴塑导轨。

贴塑导轨的优点：

贴塑滑动导轨的特点是摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、减振性好、工艺性好。

（二）滚动导轨

　　1.优点：

（1）灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；

（2）定位精度高；（3）摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保持性好，寿命长。

　　2.缺点：

抗振性较差，对防护要求较高，结构复杂，制造比较困难，成本较高。

　　3.三种结构形式：

（1）滚珠导轨；

（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。

　　（三）静压导轨

　　1.优点：

不产生磨损，机械效率高，精度保持性好，摩擦因数小，低速不易产生爬行，抗震性好。

　　2.分类：

液体静压导轨和气体静压导轨。

　　液体静压导轨缺点：

结构复杂，液压装置比较大，且需要专门的供油系统。

气体静压导轨缺点：

防尘要求高。

8.数控机床液压和气压装置的特点

（1）液压传动装置机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠，易于调节和噪声较小，但要配置液压泵和油箱，当油液渗漏时污染环境。

（2）气压装置装置结构简单，工作介质不污染环境，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁启动的辅助工作，过载时比较安全，不易发生过载损坏机件等事故。

　　3．辅助作用：

（1）自动换刀所需的动作。

（2）机床运动部件的平衡。

　　（3）机床运动部件的制动和离合器的控制，齿轮拨叉挂档等。

　　（4）机床的润滑冷却。

　　（5）机床防护罩、板、门的自动开关。

　　（6）工作台的松开夹紧，交换工作台的自动交换动作。

　　（7）夹具的自动松开、夹紧。

　　（8）工件、工具定位面和交换动作台的自动吹屑、清理定位基面等。

数控机床作业3

第3章

一、1.逻辑2.基准脉冲3.分辨率4.直流伺服电机、交流伺服电机、直线电机

二、1.D2.A3.A

三、1.数控系统的功能

　　CNC系统的功能通常包括基本功能和选择功能。

其主要功能如下：

　　1.控制功能

　　2.准备功能和辅助功能

　　3.点位与连续移动功能

　　4.插补功能

　　5.固定循环加工功能

　　6.进给功能

　　7.主轴速度控制功能

　　8.刀具管理功能

　　9.补偿功能

　　10.人机对话功能

　　11.程序编制功能

　　12.输入、输出和通信功能

　　13.自诊断功能

2.数控机床用PLC可分为两类：

内装型和独立型。

　　内装型：

CNC装置带有的PLC功能。

独立型：

独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。

3.数控机床对进给伺服系统的要求：

（1）可逆运行

（2）速度范围宽

　　（3）具有足够的传动刚性和高的速度稳定性

　　（4）快速响应并无超调

　　（5）高精度

　　（6）低速大转矩

（7）伺服系统对伺服电机的要求：

　　调速范围宽、运动平稳。

　　有过载能力。

　　负载特性硬。

电机应能承受频繁启动、制动和反转。

4.主轴电机

　　结构上分为：

机械主轴和电主轴。

　　机械主轴：

由刀具的装卡机构、轴承、主轴冷却系统以及配套的主轴电机、测量部件及驱动装置等构成。

　　电主轴：

主轴电机被集成到主轴的机械部件中，构成一个整体结构的主轴系统。

　　优点：

缩短了机床传动链，提高了机床的性能。

　　主轴电机：

（1）主轴电机的特性

　　当主轴的转速小于额定转速时，主轴工作在恒转矩区；当主轴的转速大额定转速时，主轴工作在恒功率区。

（2）主轴的工作点

　　数控机床的设计阶段，必须明确主轴的输出功率和调速范围等技术指标。

否则用户在切削时可能出现由于主轴输出功率不够造成的主轴“闷车”。

　　（3）过载能力

　　主轴电机同样具有很强的过载能力。

　　（4）轴端受力

　　主轴电机对于不同速度下作用在其轴端的悬臂力有明确的要求。

　　（5）保证主轴总成的动平衡

　　（6）惯量要匹配

第4章

一、1.复合2.卧式3.刀库，换刀具4.并联连杆5.高速走丝，低速走丝

二、1.A2.B3.C4.D5.B6.D

三、1.√2.√3.√4.√5.√6.×7.√

四、1.数控车床的组成和配置

数控车床机械结构由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分组成，数控车床本体结构特点：

（1）采用高性能的主轴部件。

具有传递功率大、刚度高、抗振性好及热变形小等优点。

（2）进给伺服传动采用高性能传动件，具有传动链短、结构简单、传动精度高等特点，一般采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨副等。

（3）有较完善的刀具自动交换和管理系统。

（4）车床的机械结构还有辅助装置，主要包括刀具自动交换机构、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载与限位保护功能等部分。

2.数控铣床的功能特点

各类数控系统不同，其功能也不相同，除具有各自的特点以外，常具有以下功能：

（1）点位控制功能。

（2）连续轮廓控制功能。

（3）刀具半径自动补偿功能。

（4）刀具长度自动补偿功能。

。

（5）镜像加工功能。

（6）固定循环功能。

（7）特殊功能。

3.数控铣床按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分为：

立式、卧式和立卧两用式三种。

1）立式数控铣床

特点：

主轴轴线垂直于水平面。

是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围最广泛，其中以三轴联动铣床居多。

应用：

主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆柱表面上加工曲线沟槽。

2）卧式数控铣床

特点：

主轴线平行于水平面。

应用：

主要用于垂直平面内的各种上型面加工，配置万能数控转盘后，还可以对工件侧面上的连续回转轮廓进行加工，并能在一次安装后加工箱体零件的四个表面。

通常采用增加数控转盘来实现四轴或五轴加工。

3）立卧两用式数控铣床。

特点：

立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换，既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，使用范围更大，功能更强。

应用：

若采用数控万能主轴（主轴头可以任意转换方向），就可以加工出与水平面成各种上角度的工件表面；若采用数控回转工作台，还能对工件实现除定位面外的五面加工。

4.

1、工件的重量和尺寸与布局的关系可以有四种不同的布局方案：

（1）工件进给运动的升降台铣床

应用：

加工工件较轻，尺寸不高。

（2）铣头垂直进给运动的升降台铣床

应用：

加工工件较重或者尺寸较高。

（3）工件一个方向进给运动的龙门式数控铣床

应用：

加工大型、重型工件。

（4）铣头垂直进给运动的龙门式数控铣床

应用：

加工超大、超重工件。

2、运动的分配与部件的布局

运动的分配与部件的布局是铣床总布局的中心问题。

一般需要对工件的顶面进行加工，则铣床主轴应布局成立式的。

一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成卧式的。

3、铣床的布局与结构性能

数控铣床的布局应能兼顾铣床有良好的精度、刚度、抗振性和热稳定性等结构性能。

运动要求与加工功能相同的数控机床，结构的总体布局不同，结构性能是有差异的。

T形床身布局的优点：

刚性好

框式立柱布局的优点：

热变形对加工精度的影响小。

5.电火花加工的基本原理：

基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。

6.加工中心的基本组成：

（1）基础部件

（2）主轴部件

（3）数控系统

（4）自动换刀系统（ATC）

（5）辅助系统

（6）自动托盘交换系统（APC）

7.经济型数控车床

特点：

它一般是在普通车床的基础上进行改进设计，并采用步进电动机驱动的开环伺服系统。

其控制部分采用单板机、单片机或档次比较低的数控系统来实现。

此类车床结构简单，价格低廉。

但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。

8.电火花线切割加工的基本原理：

利用移动的细金属丝（铜丝或钼丝）作为工具电极（接高频脉冲电源的负极），对工件（接高频脉冲电源的正极）进行脉冲火花放电、切割成形。

9.

工作液循环系统的作用：

在数控电火花线切割加工过程中，需要稳定地供给有一定绝缘性能的工作介质——工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，保证火花放电持续进行。

数控机床作业4

第5章

一、1.几何精度检验，定位精度检验，切削精度2.几何精度3.机械结构，控制系统，测头，测头

二、1.C2.C3.D4.A

三、1.√2.3.×√4.×

四、1.以卧式加工中心为例，要对下列几何精度进行检验：

　　1）X、Y、Z坐标轴的相互垂直度；

　　2）工作台面的平行度；

　　3）X、Z轴移动时工作台面的平行度；

　　4）主轴回转轴线对工作台面的平行度；

　　5）主轴在Z轴方向移动的直线度；

　　6）X轴移动时工作台边界与定位基准的平行度；

　　7）主轴轴向及孔径跳动；

8）回转工作台精度。

2.数控机床能否充分发挥作用，起到应有的经济效益，是与生产管理、技术水平、人员配套、基础元部件的及时供应等有密切关系的。

　　生产管理主要包括如下内容：

　　1.数控机床的分散或集中使用。

　　2.编程、操作、刀具、维修人员的管理。

　　3.数控机床加工零件的计划安排。

　　4.刀具管理。

5.强化日常维护管理。

3.三坐标测量机的测量原理：

　　将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测的几何尺寸、形状和位置。

4.球杆仪的测试原理

球杆仪的测试原理为：

利用机床的两轴联动做圆弧插补，通过分析圆弧的半径变化和弧线的轨迹特征来判断机床的误差元素。

5.三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分，如图所示。

6.激光干涉仪的工作原理

　激光干涉仪是以激光波长为已知长度、利用迈克耳逊干涉系统（见激光测长技术）测量位移的通用长度测量工具。

第6章

一、1.RS2322.数控设备3.日常的维护和保养4.操作故障5.离线

二、1.数控机床的基本使用条件有机床运行的环境温度、湿度、海拔高度、供电指标、接地要求、震动等。

2.数控机床的日常维护和保养是数控机床运行的稳定性、可靠性保证，是延长数控机床使用寿命的手段。

（1）数控机床开电与关电

（2）与外部计算机的联机使用

　　（3）日常维护

通过日常的维护和保养，可以避免或减少数控机床的故障，或者提早发现潜在的故障，并及时采取防范措施。

所以数控机床的日常维护保养是数控机床稳定可靠运行的基本保证。

3.数控机床的安装内容：

　　1.对数控机床地基和环境的准备

　　2.数控机床的初始就位

　　3.机床各部件的组装连接

　　4.数控系统的连接

4.数控机床的调试内容：

　　1.通电试车

　　2.机床精度和功能的调试

　　3.机床试运行

5.数控机床故障诊断一般包括三个步骤：

　　1）故障检测。

这是对数控机床进行测试，检查是否存在故障。

　　2）故障判定及隔离。

这个步骤是要判断故障的性质，以缩小产生故障的范围，分离出故障的部件或模块。

　　3）故障定位。

将故障定位到产生故障的模块或元器件，及时排除故障或更换元件。