普通车床知识.docx

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普通车床知识

1数控技术的发展趋势

1高速、高精加工技术及装备的新趋势

225轴联动加工和复合加工机床快速发展

3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

4高可靠性

2数控机床一般由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装和机床主机等组成。

1、输入输出装置

输入装置可将不同加工信息传递于计算机；

2、数控装置

数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。

3、可编程控制器

即PLC，它对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理；

4、检测反馈装置

由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。

5、机床主机

数控机床的主体，包括床身、主轴、进给传动机构等机械部件

3简要说明数控机床的主要工作过程

数控装置根据程序的坐标代码，作插补运算并输出插补控制信号，插补控制信号控制伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动，从而确定了机床的进给运动的方向、速度、位移量。

数控装置根据辅助机能代码输出辅助机能控制信号驱动强电控制装置，控制主运动部件的变速、换向和启停，控制刀具的选择和交换，控制冷却、润滑的启停，控制工件和机床部件的松开和夹紧，控制分度工作台的转位等辅助机能。

首先要由编程人员或操作者通过对零件图作深入分析,特别是...机床运动机构的运动结果是刀具与工件产生相对运动,实现切削加工,最终加工出所需的零件

4数控机床的机械结构

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）高人性化操作

5数控机床的主轴变速方式？

试述其特点及应用场合.

分有机变速和无机变速两种。

有机变速为（s1、s2、s3}。

无极变速在s后面加上你想给的转速就可以了。

一般的无极变速用的多，无极变速是通过变频器设置的。

高速数控机床主传动的机械结构已得到极大的简化，基本上取消了带传动和齿轮传动。

（1）避免了齿轮、皮带等传统传动形式在高

速工作状态下产生的振动和噪声，以及由此对加下精度、表面粗糙度产生的负面影响；

（2）极大地减小厂主传动系统的转动惯量，从而为主轴的高加速度创造了条件：

（3）结构的简化和长度的缩短，显著提高电主轴的刚度和固有频率，从而提高了临界转速，为卞轴转速的提高打开了上限.

6滚珠丝杠螺母副的特点.它是如何工作的？

常见间隙调整方法有哪些？

1摩擦损失小，传动效率高，可达0.90～0.96

2预紧后，可完全消除间隙，提高传动刚度和精度

3摩擦阻力小，

    平稳、无爬行

    磨损↓、精度保持好、寿命↑

    发热↓→适应高速

4具有运动的可逆性:

螺母、丝杠均可作主动件或从动件。

故不能自锁、丝杠立式使用需增加制动装置

（2）工作原理：

丝杠和螺母上都有圆弧形面的螺旋槽,在工作过程中,滚珠既自转又循环滚动,丝杠和螺母间为滚动摩擦。

（3）方法：

1垫片调整间隙法

2齿差调整间隙法

3螺纹调整间隙法

6自动排屑装置有哪几种类型？

各适合于什么场合？

1平板链式各类机床都能采用

2刮板链式这种装置常用于输送各种材料的短小切屑，排屑较强.

3螺旋链式只适合沿水平或小角度倾斜的直线运动排屑，不能大角度倾斜提升和转向排屑.

7数控机床的工作台有哪些形式？

各自的特点是什么？

（1）回转工作台与床身导轨结合的滑座面上，采用聚四氟乙烯贴塑导轨板，导轨副磨损小，寿命长，进给无爬行.工作台回转，滑座移动，既可手动调整，也可机动快速和进给。

运动部件静止时的夹紧采用机械夹紧或液压夹紧装置

（2）摆动工作台　　四轴、五轴联动的加工中心的摆动进给运动可以由摆动工作台来实现，配置了回转/摆动工作台的加工中心。

（3）直接驱动的回转工作台它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。

8数控机床对自动换刀装置有什么样的要求？

自动换刀装置有哪些种类?

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

1）无机械手换刀（利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换）

（2）有机械手换刀。

9数控机床的导轨有什么作用？

有哪些类型？

各自的特点是什么？

作用：

导轨是进给系统的重要环节，是机床基本结构的要素之一。

机床的加工精度和使用寿命很大程度上取决于机床导轨的质量。

类型：

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。

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。

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.缺点：

结构复杂，且需要专门的供油系统。

10简述数控机床液压和气压装置的特点。

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。

11.、数控机床液压和气压装置的作用

　　数控机床液压和气压装置在数控机床中具有如下辅助作用：

（1）自动换刀所需的动作。

如机械手的伸、缩、回转和摆动及刀具的松开和拉紧动作。

（2）机床运动部件的平衡。

如机床主轴箱的重力平衡、刀库机械手的平衡装置等。

　　（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。

12简述数控系统的主要功能。

1控制功能2准备和辅助功能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

12数控机床使用PLC的类型？

各自的特点是什么？

（一）内装型PLC1内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能，一般作为一种基本的功能提供给用户。

2系统硬件和软件整体结构十分紧凑，PLC所具有的功能针对性强，技术指标较为合理、实用，较适用于单台数控机床机加工中心等场合。

3采用内装型PLC结构，CNC系统可以具有某些高级控制功能。

（二）独立型PLC1独立型PLC独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，是能够独立完成规定控制任务的装置。

2独立型PLC的基本功能结构与前所述的通用型PLC完全相同。

13简述数控机床对伺服系统的要求.

①高精度，即定位要准确，跟随精度要高。

　　②快速响应，无超调。

要求加（减）速度足够大；负载突变时速度恢复时间短且无振荡。

　　③调速范围宽

　　④低速大专矩，并应具有较强的过载能力，而且力矩波动要小。

　　⑤可靠性高，即对环境（如温度、曼度、粉尘、油污、振动、电磁干扰等）的适应性强，性能稳定，使用寿命长，平均无故葺间隔时间（MBTF）长。

14如何选择主轴电机？

1、该主轴电机是否采用高精度轴承，如果不采用高精度轴承，表现是主轴电机长时间高速旋转后过热，影响主轴电机的使用寿命。

2、不同速度旋转，尤其是高速旋转，声音是否均匀和谐。

3、主轴径向是否受力。

4、广告行业通常选择1500W以下的主轴，幅面小的机器，主轴功率可以小一些。

5、如果要追求加工高效率，加工时既要速度快，同时吃刀量又大，如加工实木材料等，就需要2200W以上功率的主轴电机。

15简述数控车床的组成。

由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分

16简述数控铣床的功能特点。

1点位控制功能2连续控制功能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

17数控铣床按机床主轴的布置形式可分为哪几类？

各适用于哪些加工场合？

（1）立式数控铣床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）卧式数控机床采用增加数控转盘来实现四轴或五轴加工。

（3）立卧两用式数控机床若采用数控万能主轴，就可以加工出与水平面成各种角度的工件表面；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。

18判断数控铣床布局方案优劣的评价指标有哪些？

数控铣床T形床身布局的优点是什么？

（1）工件的质量和尺寸与布局的关系

（2）运动的分配与不见的布局

（3）布局与铣床的结构性能

优点：

工作台沿前床身方向作X坐标进给运动，在全部行程范围内，工作台均可支撑在床身上，故刚性较好，提高了工作台的承受能力，易于保证加工精度；而且有较长的工作行程，其床身、工作台及数控转台为三层结构，在相同的台面高度下，十字形工作台的四层结构更易于保证大件的结构刚性。

19电火花加工的原理。

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。

20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）

21经济型数控车床的特点。

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。

22数控线切割机床的工作原理。

（1）数控线切割机床在加工时，切割刀具（铜丝或钼丝）和工件之间加有20KHz、150v的直流脉冲电压。

（2）电极丝沿其轴向（垂直或Z方向）作走丝运动。

（3）工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动

23数控线切割机床的工作液有什么作用？

工作液系统用以在电火花线切割加工过程中，供给有一定绝缘性质的工作介质一一工作液，以冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，这样才能保证火花放电持续进行。

其中工作液地清洁程度对加工地稳定性起着重要的作用

24数控机床的生产管理的主要内容。

（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

25简述三坐标测量机的测量原理。

 将被测物体置于三坐标测量空间，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，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置。

在三坐标测量机上装置分度、回转台后，系统具备了极坐标系统测量功能，这种具有X,Y,Z,C四轴的坐标测量机称为四坐标测量机。

26简述球杆仪的测量原理。

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关系元素。

用球杆仪进行误差测量，设工作台上的球心坐标为（0,0,0），固连在主轴端的球心坐标为P（X,Y,Z）,当数控机床按照程序指令运行到P点时，由于机床误差因素的存在，将导致主轴端球心的实际位置，亦为实际加工过程中刀具的位置。

27简述数控机床的基本使用条件。

1数控机床环境温度

2数控机床环境湿度

3数控机床地基要求

4数控机床对海拔高度的要求

5数控机床对电源的要求

28简述数控机床日常维护保养的主要内容。

.1严格制订并且执行CNC系统的日常维护的规章制度

2应尽量少开数控柜门和强电柜的门

3.定时清理数控装置的散热通风系统，以防止数控装置过热

4.注意CNC系统的输入/输出装置的定期维护

5.定期检查和更换直流电机电刷

6.经常监视CNC装置用的电网电压

7.存储器用电池的定期检查和更换

8.CNC系统长期不用时的维护

9.备用印刷线路板的维护

10.CNC发生故障时的处理

29简述数控机床的安装工作内容和步骤。

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

步骤：

（1）准备阶段：

根据加工零件的图纸，确定有关加工数据（刀具轨迹坐标点、加工的切削用量、刀具尺寸信息等）。

根据工艺方案、选用的夹具、刀具的类型等选择有关其他辅助信息。

（2）编程阶段

根据加工工艺信息，用机床数控系统能识别的语言编写数控加工程序（对加工工艺过程的描述），并填写程序单。

（3）准备信息载体

根据已编好的程序单，将程序存放在信息载体（穿孔带、磁带、磁盘等）上，通过信息载体将全部加工信息传给数控系统。

若数控加工机床与计算机联网时，可直接将信息载入数控系统。

（4）加工阶段

当执行程序时，机床数控系统（CNC）将加工程序语句译码、运算，转换成驱动各运动部件的动作指令，在系统的统一协调下驱动各运动部件的适时运动，自动完成对工件的加工。

30简述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

31简述数控机床故障诊断的一般步骤。

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。

32数控机床故障分类

（1）按故障内容分类可分为机械故障和电气故障。

（2）按故障现象分类可分为可重复性故障和随机性故障。

　　（3）按故障性质分类可分为可恢复性故障和不可恢复性故障。

　　（4）按故障的特征分类可分为无报警的故障和有报警的故障。

（5）通过报警号的划分与报警的类型。

通常数控系统的报警分为系统报警和用户报警两大类。

33数控机床的基本工作原理。

1根据零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：

手工编写的程序通过数控机床的操作面板输入；软件生成的程序通过计算机的串行通信借口直接传输到数控机床的数控单元。

4将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路劲模拟等。

5通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件加工。

34数控机床的分类

（一）按工艺用途分类

1金属切削类数控机床

2金属成型类数控机床

3数控特种加工机床

4其他类型的数控机床

（二）按功能类型的数控机床

1高级型2普通型3经济型

（三）按伺服系统分类

1开环控制数控机床

2闭环控制数控机床

3混合控制数控机床

（四）按运动轨迹分类

1点位控制数控机床

2直线控制数控机床

3轮廓控制数控机床

35消除齿轮传动间隙的措施：

（1）刚性调整法1）偏心轴套调整法；2）锥度齿轮调整法。

（2）柔性调整法1）轴向压簧调整法；2）周向弹簧调整法。

36检测的主要内容：

　　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。

37数控机床性能检验

　　1.主轴性能检验：

（1）手动操作

（2）手动数据输入方式（MDI）

　　（3）主轴准停

　　2.进给性能检验：

（1）手动操作

（2）用手动数据输入方式（MDI）

　　（3）软硬限位

　　（4）回原点

　　3.自动换刀（ATC）性能检验：

（1）手动和自动操作

（2）刀具交换时间

　　4.机床噪声检验

　　5.润滑装置检验

　　6.气、液装置检验

　　7.附属装置检验

38数控机床的日常管理

（1）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。

（2）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

39数控机床的组成

　　数控机床包括程序及载体、输入/输出装置、计算机数控装置（CNC）、伺服驱动系统等。

　　1、程序及载体：

程序是反映加工过程的文件，载体储存程序的设备。

　　2、输入/输出装置：

输入装置是将加工程序输送给CNC的装置，输出装置的作用是将CNC中的程序储存到信息载体上。

　　3、计算机数控装置（CNC）：

CNC是数控机床的核心，是控制机床按照规定的动作执行加工任务。

　　4、伺服驱动系统：

它的作用是把来自CNC装置的指令信息转换为机床移动部件的运动。

填空题

1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。

2数控机床采用了数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

3突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床。

4时间上第一台数控机床是由美国制造的。

5数控机床机械结构的基本组成是主传动系统、进给传动系统、基础支承件、刀具系统和辅助装置。

6数控机床高速主轴单元采用电主轴和气动主轴。

7滚珠丝杠螺母副常用的双螺母消除间隙的方法有垫片调隙式、齿差调隙式和螺纹调隙式。

8为提高数控机床的静刚度和固定频率，机床的基础大件采用封闭箱型结构。

9滚珠丝杠螺母运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加制动装置。

10数控机床的导轨对运动部件起支承和导向作用。

11数控机床导轨分为滑动导轨和静压导轨。

12数控机床的圆周进给运动一般由回转工作台来实现，对加工中心已成为一个不可缺少的部件。

13加工中心刀库类型一般有盘式刀库和链式刀库、鼓轮式刀库。

14滚珠导轨有滚珠导轨、滚柱导轨和滚针导轨三种结构形式。

15数控系统通常由人机界面、数字控制、机床逻辑控制这三个互相依存的功能部件组成。

16可编程序控制器代替数控机床的继电器逻辑，完成逻辑控制。

17常用伺服电机有步进电机、直流伺服电动机、交流伺服电动机。

18一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局或卧式的

19加工中心与数控铣床、数控镗床等机床的主要区别是它设置有刀库，并能自动换刀。

20数控机床故障诊断常用方法：

追踪法、自诊断、参数检查、替换法、测量法。

21数字控制（NumericalControl，简称NC）技术是指采用数字化信息进行控制的技术

22数控机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床

23数控系统是指一种自动输入载体上事先给定的数字量，并将其译码，再进行一些处理，控制机床动作和加工零件的控制系统。

24数控编程是按一定的格式编程写成零件加工程序单喝和制作控制介质的全过程。

25计算机数控系统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统。

26控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中取得信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。

27伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节，主要是由伺服电机、伺服驱动控制器组成。

28反馈装置该装置有测量部件和响应的测量电路组成，其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。

29机床本体是数控机床的机械结构实体，适用于完成各种切割加工的机械部分，包括机身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。

30数控机床传动系统具有转速高、功率大，变速范围宽，主轴变换迅速、可靠，主轴组件的耐磨性高。

31数控机床主轴传动系统的变速方式有带有变速齿轮的主传动、通过带传动的主传动、用两个电极分别驱动主轴、由调速电机直接驱动的主传动。

32数控机床主轴部件有主轴端部的结构形状、主轴轴承的配置形式、主轴的润滑与冷却、刀具自动装卸及切削清除装置、主轴准停装置。

33数控机床对进给系统的要求是运动件间的摩擦阻力小、清除传动系统中的间隙、传动系统的精度的刚度高、减少运动惯性，具有适当的阻尼。

34加工中心常见的换刀装置是转塔式、刀库式、成套更换方式等换刀装置。

35液压和气压传动系统的构成有动力装置、执行装置、控制与调节装置、辅助装置、传动介质。

36数控系统有灵活性、通用性、较强的环境适应性、复杂，较高的数控功能、高可靠性、完善的输入/输出通道、易于实现机电一体化。

选择题：

1数控机床的特点有加工精度高、（）、自动化程度高、劳动强度低、生产效率高等。

（A）生产批量大的零件

（B）生产装夹困难或完全靠找定位来保证加工精度的零件

（C）对加工对象的适应性强

（D）生产必须用特定的工艺装备协调加工的零件

2一般数控钻床、数控镗床属于（）

（A）直线控制数控机床

（B）轮廓控制数控机床

（C）点位控制数控机床

（D）曲面控制数控机床

3（）是控制系统和机床本体之间的电传动联系环节。

（A）控制介质

（B）数控装置

（C）输出装置

（D）伺服系统

4适合与加工形状特别复杂、精度要求较高的零件的数控机床是（）

（A）加工中心

（B）数控机床

（C）数控车床

（D）数控线切割机床

5闭环控制系统的位置检测装置装在（）

（A）传动丝杠上

（B）伺服电机轴上

（C）数控装置上

（D）机床移动部件上

6下列不是数控机床主传动系统的特点的是（）

（A）转速高、（B）变速范围小

（C）主轴变换迅速可靠（D）功率大

7（）主要应用在转速较高、变速范围不大的机床。

（A）电主轴（B）带有变速齿轮的主传动

（C）通过带传动的主传动（D）调速电动机直接驱动的主传动

8、下图某直线进给系统示意图中

（1）代表的是（）

（A）齿条（B）导轨

（C）光杠（D）滚珠丝杠

9、下图所示的主轴支承方式适用于（）

（A）各种数控机床（B）加工中心

（C）中等精度低速重载数控机床（D）适用于高速轻载和精密数控机床

10、滚珠丝杠螺母副消除间隙的目的是（）

（A）提高反向传动精度（B）减小摩擦力矩

（C）增大驱动力矩（D）提高使用寿命

11、根据机械工业部标准JB3162.2-1991的规定，滚珠丝杠螺母副的精度分为（）个等级。

（A）4（B）6

（C）8（D）10

12、下列功能中，（）是数控系统目前一般所不具备的。

（A）控制功能（B）进给功能

（C）插补功能（D）刀具刃磨功能

13、数控机床的控制可分为两大部分：

一部分是（）控制，另一部分是数控机床加工过程的顺序控制。

（A）坐标轴运动的位置

（B）工件坐标系原点相对机床坐标系原点的偏移量