机床数控技术第二2版课后详解

第一章绪论

简答题答案，没有工艺题的

1 什么是数控机床

答：简单地说，就是采用了数控技术（指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机床机械设备进行控制的一门技术）的机床；即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的道具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。

2 数控机床由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？

答：（1）程序介质：用于记载机床加工零件的全部信息。

（2）数控装置：控制机床运动的中枢系统，它的基本任务是接受程序介质带来的信息，按照规定的控制算法进行插补运算，把它们转换为伺服系统能够接受的指令信号，然后将结果由输出装置送到各坐标的伺服系统。

（3）伺服系统：是数控系统的执行元件，它的基本功能是接受数控装置发来的指令脉冲信号，控制机床执行元件的进给速度、方向和位移量，以完成零件的自动加工。

（4）机床主体（主机）：包括机床的主运动、进给运动部件。执行部件和基础部件。

3 数控机床按运动轨迹的特点可分为几类？它们特点是什么？

答：（1）点位控制数控机床：要求保证点与点之间的准确定位（它只能控制行程的终点坐标，对于两点之间的运动轨迹不作严格要求；对于此类控制的钻孔加工机床，在刀具运动过程中，不进行切削加工）。

（2）直线控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标，还要保证在两点之间机床的刀具走的是一条直线，而且在走直线的过程中往往要进行切削。

（3）轮廓控制数控机床：不仅要求控制行程的终点坐标值，还要保证两点之间的轨迹要按一定的曲线进行；即这种系统必须能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格的连续控制。

4 什么是开环、闭环、半闭环伺服系统数控机床？它们之间有什么区别？

答：(1)开环：这类机床没有来自位置传感器的反馈信号。数控系统将零件程序处理后，输出数字指令后给伺服系统，驱动机床运动；其结构简单、较为经济、维护方便，但是速度及精度低，适于精度要求不高的中小型机床，多用于对旧机床的数控化改造。

（2）闭环：这类机床上装有位置检测装置，直接对工件的位移量进行测量；其精度高，但系统设计和调整困难、结构复杂、成本高，主要用于一些精度要求很高的镗铣床、超精密车床、超精密铣床、加工中心等。

（3）半闭环：这类数控机床采用安装在进给丝杠或电动机端头上的转角测量元件测量丝杠旋转角度，来间接获得位置反馈信息；可获得较为满意的精度和速度，大多数数控机床采用它，如数控车床、数控铣床和加工中心等。

5 数控机床的主要技术参数有哪些？

答：（1）主要规格尺寸（2）主轴系统（3）进给系统：1)进给速度2）脉冲当量（分辨率）3）定位精度和重复定位精度（4）刀具系统

6 解释下列名词术语：脉冲当量、定位精度、重复定位精度、FMC、FMS、CIMS。

答：（1）脉冲当量：指两个相邻分散细节之间可以分辨的最小间隔，是重要的精度指标（2）定位精度：指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所达到的实际位置的精度（3）重复定位精度：指在同一台数控机床上，应用相同程序相同代码加工一批零件，所得到得连续结果的一致程度

（4）FMC：Flexible Manufacturing Cell，柔性制造单元

（5）FMS：Flexible Manufacturing System，柔性制造系统

（6）CIMS：Computer Integrated Manufacturing System，计算机集成制造系统

7 数控技术的主要发展方向是什么？

答：（1）高速化（2）高精度化（3）多功能化（4）结构新型化（5）加工功能复合化（6）编程技术自动化（7）数控系统的智能化（8）数控系统的开放化

第二章数控加工工艺分析与程序编制

1 数控机床最适合加工哪几种类型的零件？

答：（1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件

（2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件

（3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备（工具、夹具忽然模具）的零件

（4）需要多次改型的零件

（5）价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件

（6）需要最短生产周期的急需零件

2 数控加工工序的划分有几种方式？各适合什么场合？

答：（1）按零件装卡定位方式划分工序：每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式各有差异，因而可根据定位方式的不同来划分工序

（2）按粗、精加工划分工序：根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工，此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工

（3）按所用刀具划分工序：为了减少换刀时间，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用一把刀具加工出可能加工的所用部位，然后再换另一把刀加工其他部位

3 数控加工对刀具有何要求？常用数控刀具材料有哪些？各有什么特点？

答：（1）数控加工对刀具的要求：精度高、刚度好、耐用度高，且尺寸稳定、安装调整方便

（2）常用数控刀具材料：

1）高速钢：淬火后变形小，易刃磨，可锻制何切削，但允许的切削速度较低（50m/min）故大都用于数控机床的低速加工

2）硬质合金：常温硬度可达74~82HRC，能耐800~1000度的高温；生产成本较低，可在中速（150m/min）、大进给切削中发挥出优良的切削性能，故成为数控加工中最为广泛使用的刀具材料，但其冲给韧度与抗弯强度远比高速钢低，因而很少做成整体式刀具3）涂层硬质合金：与硬质合金刀具相比，无论在强度、硬度和耐磨性方面均有了很大的提高，对于硬度为45~55HRC的工件的切削，低成本的涂层硬质合金可实现高速切削

4)陶瓷材料：具有高硬度（91~95HRC）、高强度、耐磨性好、化学稳定性好、良好的抗黏结性能、摩擦因素低且价格低廉，还具有很高的高温硬度

5）立方氮化硼（CBN）：人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性仅次于金刚石，有极好的高温硬度，与陶瓷相比，其耐热性和化学稳定性稍差，但冲给韧度和抗破碎性能较好6）聚晶金刚石（PCD）：最硬的刀具材料，硬度可达10000HV，具有良好的耐磨性，能够以高速度（1000m/min）和高精度加工软的有色金属材料，但它对冲给敏感，容易破碎，而且对黑色金属中铁的亲和力强，易引起化学反应，一般情况下只能用于加工非铁零件

4 数控加工切削用量的选择原则是什么？它们与哪些因素有关？应如何进行确定？

答：切削用量包括主轴转速（或切削速度）、背吃刀量、进给量

（1）选用原则：

1）粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本

2）半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本3）具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定

（2）1)背吃刀量a p(r/min)：主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。

2）主轴转速n (r/min)：根据允许的切削速度v (m/min)选取n=1000/3.14D，式中D为工件或刀具的直径（mm）

3）进给量（进给速度）f (mm/min或mm/r)：主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取

5 何为加工路线？加工路线确定原则有哪些？对于各加工表面要求光滑连接或光滑过度时，加工路线应如何确定，为什么？

答：（1）在数控加工中，刀具的刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线（2）原则：1）应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高

2）使数值计算简单，以减少编程工作量

3）使其最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间