电大数控机床形成性考核及答案

（1）简述数控机床的发展趋势。

P9 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）简述数控机床各基本组成部分的作用。P4

1、控制介质：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。

2、数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。

3、伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。

4、反馈装置：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。

5、机床本体：机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。

6、辅助装置

（3）简要说明数控机床的主要工作过程。P2

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、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序

3、程序的输入和输出

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，完成零件加工

（1）数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些方面？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

（2）数控机床的主轴变速方式有哪几种？试述其特点及应用场合。

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）试述滚珠丝杠螺母副的特点有哪些？它是如何工作的？常用间隙调整方法有哪些？P29

1、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。

2、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。

3、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）自动排屑装置有哪几种类型？各适合于什么场合？P53

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。

（5）数控机床的工作台有哪些形式？各自的特点是什么？P35

矩形工作台--直线进给运动。回转工作台--圆周进给运动。摆动工作台--摆动进给运动。直接驱动的回转工作台--是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。减少传动环节、简化机床的结构等。

（6）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?P42

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。种类：加工中心有转塔式、刀库式、成套更换等方式；数控车床采用回转刀盘，部分采用刀库形式。

7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：对运动部件起支承和导向作用。1、滑动导轨优点：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。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。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。2、滚动导轨优点：（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。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。三种结构形式：1）滚珠导轨；（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。3、静压导轨优点：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。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）简述数控机床液压和气压装置的特点。P51

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。

（1）简述数控系统的主要功能。P64

CNC系统的主要功能：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有哪些类型？各自的特点是什么？P72

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）简述数控机床对伺服系统的要求。P74

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

（4）如何选择主轴电机？P80

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

（1）简述数控车床的组成。P90

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

（2）简述数控铣床的功能特点。P93

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可分为哪几类？各适用于哪些加工场合？P94

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）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？P98-99

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。T形床身布局的优点：刚性好

（5）简述电火花加工的原理。P114

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。

（6）简述加工中心的基本组成。P105

加工中心的组成：（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）简述经济型数控车床的特点。P88

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）简述数控线切割机床的工作原理。P120

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）数控线切割机床的工作液有什么作用？P122

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。（1）根据实测的定位精度数值，可以判断出机床自动加工过程中能达到的最好的工件加工精度。（√）

（2）用数控机床加工时，切削速度越高加工成本越低。（×）（3）数控机床的使用和维护，在数控机床的生命周期中起着至关重要的作用，同时也对数控机床的使用寿命产生重要的影响。（√）（4）通过计算机辅助编程方法可以改善编程效果，所以，所有的零件加工程序都应该使用自动编程。（×）

（1）以卧式加工中心为例，要对其几何精度进行检验，应检验哪些项目？P129

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）简述数控机床的生产管理的主要内容。蓝29 P134

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）简述三坐标测量机的测量原理。P146蓝29

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。