习题册数控机床系统结构答案.docx

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习题册数控机床系统结构答案

第一章

第一节数控机床的产生和发展

第二节数控机床的特点和应用范围

一、填空题

1、第一代数控机床产生于1952年美国国麻省理工学院研究出一套试验性的数字数控系统，并把它安装在立式铣床上。

2、我国是1958年开始研究数控技术的。

3、机械加工的目标是高速、高效。

高精度。

4、在数控机床上加工工件，工件的加工精度主要取决于机床精度、插补精度、编程伺服精度。

5、最早的数控机床伺服系统执行机构采用液压转矩放大器。

二、选择题

1、第一代数控机床产生于（B）年。

A、1951B、1952C、1954

2、第三代数控机床产生于（C）年，研制出了小规模集成电路。

A、1951B、1952C、1960

3、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。

A、开环B、闭环C、半闭环

4、（C）数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。

A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代

三、判断题

1、第三代数控机床产生于1960年，研制出了小规模集成电路。

（1）

2、点位控制系统控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，也控制点与点之间运动的轨迹。

（2）

3、第四代数控机床的标志是小型计算机。

（1）

四、简答题

1、简述数控机床发展的六个时代及标志。

1952电子管时代；1956晶体管时代；1960小规模集成电路；1970由计算机作控制单元的数控系统；1974以微处理器为核心的数控系统；1990柔性制造单元

2、数控机床的特点是什么？

适应性强；能实现复杂的运动；加工精度高；生产效率高；能减轻劳动强度，改善劳动环境，有利于科学的生产管理

3、简述数控机床的应用范围。

1）多品种小批量生产的零件。

2）形状结构比较复杂的零件。

3）需要频繁改型的零件。

4）价格昂贵，不允许报废的关键零件。

5）需要最短周期制作的急需零件。

6）批量较大精度要求很高的零件。

第二节数控机床的分类

一、填空题

1、按控制方式划分，数控机床可分为开环、半闭环和闭环三类。

其中开环中没有检测反馈装置，控制精度较低。

2、按数控系统的功能水平分数控机床分为高、中、低三类。

3、按工艺用途分为金属切削数控机床、金属成形数控机床、特种加工及其他类型数控机床三类。

二、选择题

1、（B）是指数控系统不仅控制刀具或机床工作台从一个点准确地移动到另一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统。

A、点位控制系统B、点位直线控制系统C、轮廓控制系统

2、经济型数控机床一般都采用（A）数控系统。

A、开环B、闭环C、半闭环

3、（A）是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置。

A、全闭环控制系统B、半闭环控制系统C、开环控制系统

三、判断题

1、开环控制系统的数控机床加工精度高。

（2）

2、全闭环的控制系统的数控机床工作稳定好。

（2）

四、名词解释

1、轮廓控制系统

数控系统能够对两个及两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统

2、点位控制系统

数控系统只控制刀具或工作台从一点准确的移动到另一点，而两点之间运动的轨迹不需要严格控制

3、点位直线控制系统

数控系统不仅要控制刀具或工作台从一点准确的移动到另一点，而且还要保证两点之间的轨迹是一条直线

五、简答题

1、按控制方式分数控机床有哪种？

简述各自特点。

2、说明开环、半闭环、全闭环控制系统的区别？

第二章数控机床典型装置

第一节数控机床主传动系统

一、填空题

1、主传动系统变速方式中，一级带传动变速方式适用于低转矩特性要求的主轴。

2、数控铣床主轴轴承配置的主要形式中，前后支撑采用多个高精度向心推力球轴承适用于高速轻载和精密数控机床，前后支撑采用单列和双列圆锥滚子轴承适用于中等精度、低速、重载数控机床。

3、在采用调速电动机的主传动无级变速系统中，主轴的正、反启动-停止制动

是直接控制电动机来实现的。

齿轮有级变速则采用液压拨叉或电磁离合器实现。

4、高速主轴单元的类型主要有电主轴和气动主轴。

气动主轴目前的研究主要是应用于精密加工。

5、高速主轴主要采用的润滑冷却方式有油气润滑、喷注润滑。

6、目前，高速主轴支承用的高速轴承有接触式和非接触式轴承两大类。

用于支承高速主轴的非接触轴承有空气轴承，液体动、静压轴承和磁悬浮轴承。

二、判断题

1、前后支承采用单列和双列圆锥滚子轴承适用于中等精度、低速、重载数控机床。

（1）

2、生产中，数控机床不需要在整个变速范围内均为恒功率

（1）

3、调速电动机直接驱动方式结构紧凑，占用空间大，转换频率高。

（1）

三、选择题

1、（A）的主轴轴承配置普遍应用于各种数控机床，其综合刚度高，可满足强力切削的要求。

A、前、后支承采用不同轴承

B、前支承采用多个高精度向心推力球轴承

C、前、后支承采用单列和双列圆锥滚子轴承

2、高速电主轴的轴承的定位元件与主轴不宜采用（A）连接

A、螺纹B、键C、可拆的阶梯过盈

四、解释：

内装式电主轴

把电动机转子与主轴组成一体，即将无壳电动机的空心转子用压配合的形式直接装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的壳体中，形成内装式电动机

五、简答题

1、数控机床主传动系统有哪几种变速方式？

说出适用场合

二级以上齿轮变速系统：

大中型机床较长采用；一级带传动变速方式：

适用于低转矩特性要求的主轴；调速电动机直接驱动：

同于变速范围不大的高速主轴

2、主轴的支承形式有哪几种？

说出适用场合？

前后支撑采用不同轴承：

综合刚度高，可满足强力切削要求；前后支撑多个高精度向心推力球轴承：

承载能力较小，适用于高速轻载和精密数控机床；前后支撑采用单列和双列圆锥滚子轴承：

中等精度，低速、重载数控机床

第二节数控机床的伺服进给系统

一、填空题

1、滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的新型传动装置。

2、数控机床进给伺服系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行机构组成。

3、减小或消除传动齿轮间隙的方法有刚性调整法、柔性调整法。

4、高速主轴单元的类型主要有电主轴和气动主轴。

气动主轴目前的研究主要是应用于精密加工。

5、直线电动机可以分为直流直线电动机、步进直线电动机和交流直线电动机三大类。

二、判断题

1、并联机床采用工件固定而由6驱动杆带动电主轴相对于工件作进给运动。

（）

2、伺服系统必须保证机床的定位精度和加工精度。

（1）

3、滚珠循环中，内循环靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道。

（1）

4、直线电动机是指可以直接产生直线运动的电动机，不能作为进给驱动系统。

（）

5、滚珠丝杠螺母副的预紧力越大越好。

（2）

三、选择题

1、（A）的特点是径向尺寸紧凑，刚性好，因其返回滚道较短，摩擦损失小。

缺点是反向器加工困难。

A、内循环B、外循环C、螺旋槽式

2、滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙，常用的消除间隙方法是（A）。

A、垫片调隙B、双螺母C、齿差调隙

3、高速机床用直线电机一般采用（A）结构。

A、短初级B短次级

四、名词解释

1、外循环

滚珠在在循环过程结束后，通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杠间进入新循环

2、内循环

滚珠从螺旋滚道进入反向器，借助反向器迫使滚珠越过丝杠牙顶进入相邻滚道，实现循环

3、滚珠丝杠螺母副

是回转运动与直线运动相互转换的一种新型传动装置

五、简答题

1、减小或消除齿轮传动间隙有哪几种方法？

各有什么特点？

刚性调整法：

结构比较简单，且有良好的传动间隙；柔性调整法：

结构复杂，轴向尺寸大，传动刚度低，传动平稳性差

2、消除滚珠丝杠螺母副传动间隙有哪几种方法？

各有什么特点？

垫片式：

结构简单，刚性好，装卸方便、可靠，调整精度不高，仅适用于一般精度的数控机床；齿差调整式：

结构复杂，尺寸较大，调整方便，预紧可靠，不会松动，适用于高精度传动；螺纹调隙式：

结构简单，调整方便，但调整精度差

第三、四节数控机床的导轨与排屑装置

一、填空题

1、导向精度是指机床的动导轨沿支承导轨运动的直线度或圆度。

2、数控机床常用的自动排屑装置有平面链式排屑装置、刮板式排屑装置、螺旋式排屑装置和磁性排屑装置四种。

3、排屑装置的作用是将切屑从加工区域排除数控机床之外。

4、数控机床导轨按摩擦性质的不同可分为滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

5、排屑装置的安装位置一般尽可能靠近刀具切削区域。

二、判断题

1、数控机床导轨的精度保持性是指导轨能否长期保持原始精度。

（1）

2、数控车床导轨镶条用于调整滑板与床身导轨的间隙。

（1）

3、塑料涂层导轨主要用在大型和重型机床上。

（1）

4、滚珠导轨适用于导轨尺寸受限制的机床上

（2）

5、静压导轨分为开式和闭式两种。

（1）

三、选择题

1、（A）导轨适用于运动的工作部件质量不大和切削力不大的数控机床。

A、滚珠B、滚柱C、滚针

2、（B）导轨是将具有一定压力的油液，经节流器输送到导轨面上的油腔中，形成承载油膜，将相互接触的导轨表面隔开，实现液体摩擦。

A、滑动B、静压C、滚动

四、简答题

1、导轨按接触面的摩擦性质有哪几种？

滑动导轨；静压导轨；滚动导轨

2、常用的排屑装置有哪几种？

平面链式；刮板式；螺旋式；磁性排屑器

第五节数控机床位置检测装置

第六节数控系统

一、填空题

1、脉冲编码器分为光电式、接触式和电磁感应式三种。

2、位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨率。

3、旋转变压器分为有刷式和无刷式。

4、感应同步器按结构可分为直线感应同步器和圆形感应同步器。

5、在数控机床上常用的位置检测装置有脉冲编码器、光栅位置检测装置、磁栅位置检测装置、旋转变压器、感应同步器和激光干涉检测仪。

二、判断题

1、双频激光干涉仪是利用光的干涉原理和多普勒效应来进行位置检测的。

（1）

2、直线感应同步器由定尺和滑尺两部分组成。

（1）

3、增量测量方式的缺点是一旦计数有误，此后结果全错。

（1）

4、磁栅检测装置有磁性标尺、实磁磁头和磁尺三部分组成

（2）

5、计算机数控系统由硬件和软件共同完成数控任务。

（1）

三、选择题

1、数控机床的核心是（B）。

A、伺服系统B、数控装置C、反馈系统D、传动系统

2、（A）是一种常用的角位移传感器

A、脉冲编码器B、长光栅C、直线感应同步器

四、名词解释

1、脉冲编码器

2、数控机床

五、简答题

1、常用的位置检测装置有哪几种？

2、数控系统有哪几部分组成的？

输入/输出装置，数控装置，驱动控制装置，机床本体

第三章数控车床

第一至四节

一、填空

1、数控车床的刀架分为排式刀架刀架和回转式刀架刀架两大类。

2、伺服单元、驱动装置和检测装置的作用是保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令。

3、数控卧式车床主轴箱布置在车床的左端，用于传动力并支承主轴部件；尾座布置在车床的右端，用于支承工件或安装刀具。

4、床身和导轨的布局形式有水平床身配置水平滑板、倾斜床身配置倾斜滑板、水平床身配置倾斜滑板、直立床身配置直立滑板。

5、按数控系统的不同控制方式，数控车床分开环、半闭环、闭环。

二、判断题

1、斜床身配置斜滑板用于大型数控车床或小型精密数控车床。

2

2、输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互的装置。

1

3、数控车床换刀时，需要刀架作回转分度运动，刀架回转的角度取决于装刀数目。

1

4、四方刀架适用于盘类零件加工。

2

5、车削中心的功能全面，加工质量和速度不高，但价格也较贵。

2

6、螺旋升降式四方刀架的换刀过程为：

刀架抬起→转位。

（2）

三、选择题

1、（C）易于安装机械手，实现单机自动化。

A、水平床身配置水平滑板B、倾斜床身配置倾斜滑板

C、水平床身配置倾斜滑板

2、大型或小型精密数控车床多采用（A）。

A、水平床身配置水平滑板B、倾斜床身配置倾斜滑板

C、水平床身配置倾斜滑板

3、主要用于加工径向尺寸大、轴向尺寸相对较小的大型复杂零件。

A

A、立式数控车床B、卧式数控车床

4、（A）通常只使用于工序较少，精度要求不太高的机床

A、转塔头式换刀装置B、带刀库的自动换刀装置

5、数控车床的六角回转刀架适用于加工（B）。

A、轴类零件B、盘类零件C、板类零件

四、简答题

1、数控车床一般由哪几部分组成的？

操作面板，输入输出设备，CNC装置，伺服单元、驱动装置和测量装置，PLC、机床I/O电路和装置，机床主机

2、按数控系统的功能水平数控车床分哪几类？

经济型数控车床，标准型数控机床，车削中心，FMC车床

五、工作原理题

1、简述四方刀架的换刀过程。

2、简述六角刀架的换刀过程。

第五节MJ-50数控车床

一、填空

1、MJ—50数控车床Z轴进给传动中，电动机轴与同步带轮的连接方式是锥环无键连接。

2、在数控车床的回转刀架装置中，采用了平板共轭分度凸轮机构，该机构将液压马达的连续回转运动转换成刀盘的分度运动。

3、MJ—50数控车床采用卧式回转刀架。

该回转刀架的夹紧与松开、刀盘的转位均由液压系统驱动、PLC顺序控制来实现。

二、判断题

1、MJ-50数控车床回转刀架的自身重力使其下滑，依靠滚珠丝杠和螺母自锁阻止其下滑。

2

2、数控车床导轨镶条用于调整滑板与床身导轨的间隙。

1

三、看图回答问题

1、简述卧式回转刀架的换刀过程。

2、看图回答问题

1）滚珠丝杠的支承形式

2）电动机轴与同步带轮的连接方式锥环无键连接

3、看图回答问题

1）滚珠丝杠的支承形式

2）电动机轴与同步带轮的连接方式

第四章数控铣床

第一至四节

一、填空题

1、按主轴的布局形式,数控铣床分立式数控车床、卧式数控车床和立卧两用式数控车床三大类。

2、数控铣床由控制介质、输入装置、数控装置、驱动装置和检测装置辅助控制装置、和机床本体组成。

3、数控铣床主轴装卸刀过程刀夹松开、清除切屑和赃物、加紧刀夹。

4、主轴准停装置分机械准停控制和电气准停装置。

电气准停装置是利用磁力传感器检测定向。

5、高速数控机床，立式数控铣床采用固定门式立柱的布局形式；卧式数控铣床采用内外双框架布局形式。

二、选择题

1、（A）数控铣床主轴和工作台垂直，主要用于加工水平面内的形面。

A、立式B、卧式C、立卧两用

2、一般来说，机床控制的（B）越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。

A、刀具B、坐标轴

3、（A）是数控机床的中枢。

A、数控装置B、检测装置C、驱动装置D、输入装置

4、（C）数控铣床适合加工复杂的箱体类零件。

A、立式B、卧式C、立卧两用

5、（B）立式数控铣床一般都采用工作台移动、升降及主轴转动方式。

A、中型B、小型C、大型

三、判断题

1、输入装置的作用是将控制介质上的数控代码传递并存入数控系统内。

1

2、卧式铣床适合加工箱体类零件及在一次安装中改变工位的零件。

1

3、立式铣床多为三坐标联动机床，即可以同时控制两个坐标轴运动。

1

4、数控铣床主轴前端有7:

24的锥孔，用于装夹工件2。

5、机械准停装置比较准确可靠，但结构较复杂。

1

6、现代的数控机床一般都采用机械主轴准停装置，利用磁力传感器检测定向。

2

四、简答题

1、数控铣床是有哪几部分组成的

控制介质，输入装置，数控装置，驱动和检测装置，辅助控制装置，机床本体

2、数控铣床按主轴的布局形式分哪几类？

立式，卧式，立卧两用式

3、数控铣床主要加工哪些类型的零件？

4、简述数控铣床主轴装卸刀过程。

第五至八节

一、填空题

1、数控铣床的电控系统是整台机床的控制核心。

2、数控铣床的润滑按其工作方法一般分为分散润滑和集中润滑两种。

3、数控回转工作台的主要功能：

一是实现工作台的回转运动；二是实现工作台分度运动。

二、判断题

1、分度工作台按其定位机构的不同分为定位销式和盘式两类。

1

2、润滑系统按照润滑介质不同，分为油润滑和脂润滑两种.1

3、主轴传动中，齿轮和主轴轴承等零件由于转速较高、负载较大，温升剧烈，一般采用润滑脂强制循环的方式。

2

4、XKA5750数控立式铣床工作台纵向传动机构的支承形式是两点支承1

5、定位销式分度工作台只能完成360°任意分度运动，不能实现圆周进给。

2

三、简答题

1、数控铣床回转工作台和分度工作台的功能是什么？

回转工作台：

一是能实现工作台的进给分度运动，二是能实现工作台圆周方向的进给运动；分度工作台：

只能实现工作台的分度运动

2、定位销式分度工作台工作过程分哪几步完成？

送开锁紧装置并拔出定位销，工作台回转分度，工作台下降并锁紧

3、切削液和润滑的作用有哪些？

减小摩擦，减小磨损，降低温度，防止锈蚀，形成密封

4、数控铣床的升降台自动平衡机构的作用

一方面防止升降台因载重下落，另外还可平衡上升下降时的驱动力

第五章加工中心

第一至四节

一、填空题

1、加工中心和数控铣床有很多相似之处，但主要区别在于增加刀库和自动换刀装置，是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床

2、加工中心主要由基础部件、主轴组件控制系统、伺服系统、自动换刀装置自动托盘更换系统、辅助系等。

3、自动换刀装置由刀库、机械手和驱动机构等部件组成。

4、加工中心按加工范围可分为车削、钻削、镗铣加工中心、磨削加工中心和电火花加工中心等。

5、虚轴机床的基本结构是一个动平台、一个静平台和6根长度可变的连杆。

二、选择题

1、（B）最适合箱体类工件的加工。

A、立式加工中心B、卧式加工中心C、龙门加工中心D、复合加工中心

2、在万能加工中心上，零件经过一次装夹后能完成（C）面的加工。

A、3B、4C、5

3、（A）的结构简单、占地面积小、价格低。

A、立式加工中心B、卧式加工中心C、龙门加工中心D、复合加工中心

三、判断题

1、无机械手的加工中心的换刀是通过主轴箱来实现的。

（1）

2、小型立式加工中心一般采用转塔刀库形式。

（1）

3、联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标轴。

（1）

4、刀库是存放加工过程所使用的部分刀具的装置。

（2）

5、加工中心和数控铣床有很多相似之处，但主要区别在于增加刀库和自动换刀装置，是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床。

（1）

四、简答题

1、加工中心有哪些特点？

工序高度集中，加工精度高，生产效率高，适应性强，经济效益好，劳动强度低、工作条件好，有利于生产管理的科学化

2、加工中心按布局方式分哪几类？

立式，卧式，龙门式，万能加工中心，虚轴加工中心

第五至六节

1、加工中心自动换刀装置根据结构分为转塔式自动换刀装置、无机械手式自动换刀装置和有机械手自动换刀装置。

2、为了满足机床的工艺范围，刀库有直线刀库、圆盘刀库、链式刀库和其他刀库等结构形式。

3、加工中心自动换刀装置根据组成结构分为、和。

其中转塔式自动换刀装置不带刀库。

4、JCS-018A型加工中心主轴箱的结构主要由四个功能部件组成，分别是主轴部件、刀具自动加紧机构、切屑清除装置和主轴准停装置。

二、选择题

1、（A）刀库用于各种数控车床和车削中心机床

A、回转刀架式B、砖塔头式C、有机械手的

2、（C）机械手的拔刀、插刀动作，大都由液压缸来完成。

A、双臂端面夹紧式B、双臂往复交叉式C、单臂双爪式D、单臂单爪回转式

3、从使用角度出发，刀库的容量一般为（D）把。

A、10～20B、20～50C、30～40D、10～40

三、判断题

1、钥匙编码是通过钥匙把刀具的代码转记到刀座上，给刀座编上编码。

（1）

2、从使用角度出发，刀库的容量一般为10把。

（2）

3、接触式刀具识别装置适应于高速、换刀频繁的工作场合。

（2）

4、顺序选择刀具自动换刀系统中必须有刀具识别装置。

（2）

5、JCS-018A型加工中心的主轴锥孔锥度为7:

24。

（1）

四、简答题

1、数控加工中心的选刀方式和识别装置有哪几种？

各有何特点？

顺序选择刀具：

不需要刀具识别装置，而且驱动控制也比较简单，可以直接由刀库的分度来实现，具有结构简单，工作可靠等优点；任意选择刀具：

刀库中刀具的排列顺序与工件加工顺序无关，相同的刀具可重复使用，；

接触式刀具识别装置：

结构简单，但由于触针有磨损，故其寿命较短，可靠性差，且难于快速选刀；非接触式刀具识别装置：

没有机械直接接触，因而无磨损、无噪声、寿命长、反应速度快，适应于高速、换刀频繁的工作场合

2、数控机床的自动换刀装置有哪几种形式？

转塔式，无机械手式，有机械手式，转塔式分为转塔头式，回转式

3、数控机床刀库的功用是什么？