数控机床作业答案

第一章作业：（1）1.简述国际数控机床经历的三个阶段及发展过程。

（1答：第一阶段：20世纪20年代前，天轴集中传动机床。

特征：以蒸汽机或直流发电机——电动机组集中提供动力，天轴传动，塔轮变速，单机不能独立工作。

第二阶段：20世纪20年代后，多电机(交流电机)驱动，齿轮变速机床。

机、电、气、液技术结合，出现了以加工汽车零部件为代表的组合机床及其自动线，使大批大量生产的自动化水平在20世纪60年代达到了顶峰。

第三阶段：20世纪50年代后，数字控制与信息化机床。

计算机和电子技术与机械加工过程的联系，机械传动凸轮控制——伺服驱动数字控制，加工中心——工艺集成2.根据GB/T15375-1994规定确定机床（2CA6180、XKA5032A、TH5660A型号类型含义。

CA6180 C 车床（类代号）A 结构特性代号6 组代号（落地及卧式车床）1 系代号（普通落地及卧式车床）主参数（最大加工件回转直径800mm）XKA6040AB X 铣床（类代号）K 数控（通用特性代号）A （结构特性代号）60 卧式升降台铣床（组系代号）40 工作台面宽度400mm（主参数）B 第二次重大改进（重大改进序号）第二章作业：（2）1．机床由哪几部分组成？（3答：数控机床由1）动力源、2）传动系统、3）支撑件、4）工作部件、5）控制系统、6）冷却系统、7）润滑系统、8）其他装置：如排屑装置，自动测量装置等几部分组成。

2．车床的功能与特点是什么？在普通车床中能否实现二维插补曲线轮廓的加工？答：1）车床是回转体加工机床，其功能与特点：①除可加工各类回转表面及端面外，还可加工平面、孔、螺纹等。

②加工零件一般呈轴、套、盘、筒状。

③常用刀具主要是各种车刀，孔加工刀具，螺纹刀具等。

2）在普通车床中不能实现二维插补曲线轮廓的加工。

因无数控系统控制刀具沿各坐标轴移动相应位移、达到要求的位置与速度，形成X、Z两直线轴联动、插补。

3．分析在车床中进行大长径比棒料零件外圆加工时尾架与中心架的作用？（4答：在车床中进行大长径比零件的外圆加工时，如果采用零件一端夹紧加工，在加工过程中，由于在切削力作用下，零件的轴线会产生弯曲变形，造成零件精度超差，使零件的加工精度受到影响，因此，零件一端夹紧的同时，另一端需用尾架顶紧，而对细长轴零件而言，还要配以中心架或跟刀架，增加零件的夹持刚度，以保证零件的加工精度。

第三章作业：（3）1.数控机床的分类通常是如何划分的？（5答：数控机床通常是按工艺用途来划分机床。

划分为：金属切削类数控机床。

如：用刀具对零件进行切削加工。

有数控车床、数控铣床、加工中心、车削中心等；特种加工数控机床。

如：采用电、液、光等原理进行零件的加工。

有电火花、水刀加工、激光加工等；成形加工数控机床。

如：通过物理方法改变工作形状。

有数控折弯机、数控冲床、数控弯管机等。

2.何谓开环、半闭环和全闭环控制系统？其优缺点是什么？适用于什么场合？（6答：开环控制系统：采用步进电机，无位置检测元件，对执行机构不检测，无反馈控制信号。

特点：结构简单、调试容易、设备成本。

适用于精度要求不高的数控机床。

半闭环控制系统：位置检测元件不是测量工作台的实际位置，而是测量伺服电机或丝杠端的转角，推算出位移。

特点：调试方便、稳定性好，角位移的测量元件简单、廉价。

配备传动精度高的齿轮、滚珠丝杠副的半闭环控制数控机床应用非常广泛。

闭环控制系统：用伺服电机，有位置检测元件和位置比较电路。

位置测量装置安装在工作台。

特点：系统的控制精度高，设备的成本高。

主要用于加工精度要求高的数控机床。

作业：（4）1.数控机床的坐标系是如何确定的？（7答：标准机床坐标系中，X、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。

2.简述数控机床的发展方向。

（8答：数控机床向高速高精度化、智能化、复合化、网络化、计算机制造系统集成化、绿色环保化的方向发展。

3.简述我国数控机床与国外数控机床的差距体现在哪些方面。

（9答：我国数控机床与国际先进水平的差距主要表现在：精度、功能和档次、规格和品种、可靠性、外观质量、数控系统和关键功能部件等方面。

第四章作业：（5）1.数控车床的功能、特点是什么？（10答：特点：与普通车床比数控车床具有高精度、高效率、高柔性、高可靠性、工艺能力强等特点。

功能：除可加工各类回转表面及端面外，还可加工平面、孔、螺纹等。

2.数控车床有哪些部分组成？（11答：床身底座部件、主轴箱主传动系统、进给传动系统（X轴、Z轴）、刀架、尾架、中心架、冷却、润滑、排屑、机床防护系统、控制系统等组成。

3.在数控车床中实现平面加工的前提条件是什么？（12答：在数控车床中只能完成回转体零件的加工，要实现平面的加工数控车床的主轴一定要具有C轴功能，通过C轴功能与刀架上的动力刀具主轴联动插补，完成回转体零件上的平面的加工。

第五章作业：（6）1.加工中心按主轴空间位置分可以分为几类？试述加工中心的特点？（13答：加工中心按主轴的空间位置可以分为：卧式加工中心、立式加工中心、万能加工中心、大型龙门加工中心、五面体加工中心等。

2.加工中心的组成是什么？（14答：加工中心由基础部件、主轴部件、数控系统、伺服系统自动换刀系统、辅助系统、托盘更换系统、冷却系统、润滑系统、排屑系统机床防护系统组成。

3.加工中心的主轴为何要求定位准停？试举例应用。

（15答：在自动换刀镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键传递的，因此在主轴每次装卸刀杆时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴上的端面键，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。

举例：镗孔退刀，当镗孔退刀时，为避免刀尖划伤已加工表面，需要采用主轴准停，使刀尖停在一个固定位置上，待主轴偏移一定位置后，再进行退刀。

4.加工中心主轴是如何实现刀具的自动装卸和夹紧的？（16答：加工中心的刀具采用7：24的大锥度锥柄，刀具拉杆连接有卡爪，刀具的锥柄的尾端连接有拉丁，拉杆在碟形弹簧的作用下，端部的卡爪带动拉丁将刀具轴颈拉紧，通过7：24锥面的定心及摩擦作用将刀柄夹紧与加工中心主轴端部锥孔，在碟形弹簧的作用下，刀具拉杆始终具有拉紧力将刀具拉紧。

加工中心刀具的松开：松刀动力源（液压、气动、或直线电机）推动拉杆反方向移动压缩碟形弹簧，使卡爪带动刀具拉丁移动，使卡爪进入主轴端部的锥形槽中，卡爪张开，松开刀具拉丁，同时刀具锥柄与主轴端部内锥孔脱离，与自动换刀装置配合，实现刀具的自动装卸。

第六章作业：（7）1．数控机床对主传动系统的基本要求是什么？（17答：1）具有更大的调速范围和功率，并实现无级调速（一般Rn>100）2）具有更高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。

3）具有良好的抗振性与热稳定性，固有频率高，动平衡，循环冷却润滑。

2．数控机床主轴用交流伺服电机驱动是如何调速的？有何特点？（18答：交流电动机无级调速，是通过调频实现调速。

特点：1）交流电动机一般为笼式感应电动机结构，体积小，转动惯性小，动态响应快，且无电刷，因而最高转速不受火花限制。

2）全封闭结构，具有空气强冷，保证高转速和较强的超载能力，具有很宽的调速范围。

3．数控机床主轴传动方式有哪些？试述齿型带传动使用场合及传动特点。

（19答：数控机床主轴传动方式有：1）齿轮变速主传动系统、2）带变速齿轮主传动、3）直接皮带主传动系统、4）调速电机直接驱动主轴传动等。

主轴带传动变速主要是将电机的旋转运动通过带传动传递给主轴，这种传动方式多用于数控车床和中、小型加工中心，它可避免齿轮传动时引起的振动与噪声，速度较高。

同步齿形带传动特点：1）无滑动，传动比准确。

2）传动效率高，可达98﹪。

3）传动平稳，噪声小（带传动具有吸振的功能）。

4）使用范围较广，速度可达50m/s，传动比可达10左右，传递功率由几瓦至数千瓦。

5）维修保养方便，不需要润滑。

作业：（8 ）1.数控机床主轴轴承配置形式有哪些？主轴轴承全部采用高精度角接触球轴承配置的特点？（20答：1）前支承采用双列圆柱滚子轴承＋双列60º角接触球轴承。

后支承采用成对角接触球轴承；2）全部采用高精度角接触球轴承；3）采用双列和单列圆锥滚子轴承。

特点：刚度相对较低，为了提高承载力，增加前轴承数量，并配套予紧，转速高。

主要用于高速高精度轻型数控机床主轴。

2.机床主轴轴承预紧的目的？滚动轴承预紧方式有哪些？（21答：轴承预紧目的：1）预加载荷不仅可以消除轴承的轴向游隙；2）使轴承内部滚动体受力均匀；3）提高轴承的刚度和主轴的旋转精度；4）抑制振动和钢球自转时的打滑现象，提高机床主轴的抗振性。

预加载荷越大，提高刚度和主轴旋转精度效果越好。

滚动轴承预紧方式有：1）刚性预加载荷；2）弹性预加载荷；3）可调整预加载荷等三种方式。

3.数控机床主轴轴承润滑的目的？有哪些润滑方式？常用的润滑方式是哪种？（22答：1）保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热；2）降低轴承温度；3）延长轴承的使用寿命；4）同时又能把主轴组件的热量带走。

润滑方式：1）油脂润滑、2）油液循环润滑、3）油雾式润滑、4）油气润滑、5）喷注润滑方式。

其中常用的润滑方式是脂润滑。

作业：（9）1.数控加工中心的主轴准停功能与车削中心的主轴准停及C轴功能的区别？（23答：加工中心主轴准停又称为主轴定位功能，即当主轴停止时能控制其停于固定位置。

其目的是都必使刀柄上的键槽对准主轴上的端面键，实现刀库的自动换刀及传递扭矩。

而车削中心的主轴准停与C轴功能是主轴准停的作用是：1）车削中心准停可以在车床实现多面体铣削加工；2）在数控车削中心中利用C与X轴、Z轴的插补功能，实现各种复杂曲面的加工。

通过其定义与特点分析，其两者的区别是数控加工中心的主轴定位准停，是用于换刀，动力传动；车削中心的主轴准停及C轴功能是用于插补，实现铣削功能。

2.主轴准停的类型？（24答：数控机床主轴准停的类型有：1）电控主轴准停装置，2）机械控制主轴准停装置两种形式。

第七章作业：（10）1.数控机床进给传动系统的基本要求是什么？（25答：数控机床进给系统的要求：1）高传动精度与定位精度2）宽进给调速范围3）高响应速度4）高的传动刚度5）低摩擦6）低惯量7)无隙传动8.)稳定性好，寿命长9)使用维护方便等要求。

2.进给传动中采用降速传动的目的是什么？要求高精度的传动采用何种联接方式、优点？（26答：进给传动中采用降速传动的目的是：1）将高速低转矩输入转换成低速高转矩输出，2）减少滚珠丝杆和工作台等的转动惯量在系统中所占比例，3）调整脉冲当量，保证运动精度。

要求高精度的传动采用胀紧联接套刚性联结。

优点：1）传递扭矩大，可以单只使用，也可以多件串联使用，安装调试方便，定位精度高，并具有良好互换性，又有密封作用，2）胀紧联接套是靠摩擦力来传递负荷，对被联接件没有健削弱。