数控机床作业DOC.docx

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数控机床作业DOC

数控机床习题

（第一章）

一、填空题

（1）数控机床一般由控制介质、伺服系统、数控系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。

（2）数控机床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。

（3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是并联机床机床。

（4）自适应控制技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。

（5）控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，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。

（6）开环控制数控机床的精度不高，但结构简单，易于调整，工作可靠，价格低廉；

闭环控制数控机床的精度很高，但结构复杂，调试难度大，价格也较贵。

二、选择题

（1）一般数控钻、镗床属于（C）

（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

（2）（D）是数控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

（3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（A）

（A）加工中心（B）数控铣床

（C）数控车床（D）数控线切割机床

（4）闭环控制系统的位置检测装置装在（D）

（A）传动丝杠上（B）伺服电动机轴上

（C）数控装置上（D）机床移动部件上

（5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B）

（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床

（B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床

（C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床

（D）NC机床和CNC机床

（6）数控机床中，所有的控制信号都是从（B）发出的。

（A）控制介质（B）数控系统（C）伺服系统（D）机床本体

三、判断题

（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。

（×）

（2）数控机床是通过程序来控制的。

（√）

（3）数控机床只用于金属切削类加工。

（×）

（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。

（√）

（5）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）用数显技术改造后的机床就是数控机床。

（×）

（7）点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。

（×）

（8）数控机床适用于单品种，大批量的生产。

（√）

四、简答题

1、简述数控机床的发展趋势。

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。

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。

①控制介质：

信息载体（磁盘、磁带等）

控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，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。

②数控系统：

控制核心

（主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各种输入输出接口组成）

数控机床中，所有的控制信号都是从数控系统发出的。

③伺服系统：

电传动联系环节

（主要有伺服电机、伺服驱动控制器组成）

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：

反馈环节

（常用的反馈装置有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅和磁尺等）

⑤机床本体：

结构实体

⑥辅助装置：

ATC、APC等

3、简要说明数控机床的主要工作过程。

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

④将输入到数控单元的加工程序进行试运行、道具路径模拟等。

⑤通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。

4、数控机床有哪些类型？

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其它类型的数控机床

按功能水平分类

高级型数控机床、普通型数控机床和经济型数控机床

按伺服控制的方式进行分类

①开环控制的数控机床：

特点：

只有控制信息的前向通道，没有检测装置，不具有反馈环节。

应用：

一般在经济型数控机床和旧设备的简易数控改造中采用。

开环控制数控机床的精度不高，但结构简单，易于调整，工作可靠，价格低廉；

②闭环控制的数控机床：

特点：

具有反馈环节，全闭环控制的数控机床的反馈装置安装在数控机床终端移动部件上。

应用：

主要是高精密的数控机床、加工中心等；

半闭环控制的数控机床：

特点：

反馈装置安装在伺服电动机或丝杠端部。

应用：

大部分数控机床中采用。

闭环控制数控机床的精度很高，但结构复杂，调试难度大，价格也较贵。

③混合控制数控系统：

常用形式：

开环补偿型和半闭环补偿型。

《数控机床》第二次作业

（第二章）

一、填空题

（1）数控机床的机械部分一般由主传动系统、进给传动系统、基础支承件、辅助装置组成。

（2）数控机床高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。

（3）滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加制动装置。

（4）为防止系统快速响应特性变差，在传动系统各个环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联轴器和键联接都必须采取相应的润滑措施。

（5）数控机床的主轴箱或滑枕等部件，可采用卸荷装置来平衡载荷，以补偿部件引起的静力变形。

（6）数控机床床身采用钢板的焊接结构既可以增加静刚度，减小结构质量．又可以增加构件本身的阻尼。

（7）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，它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。

（8）检测装置精度直接影响闭环控制数控机床的定位精度和加工精度。

（9）在自动换刀过程中常见的选刀方式有顺序选刀和任意选刀两种。

（10）在加工中心的基础上配置更多（5个以上）的托盘，可组成环形回转式托盘库，称为柔性制造单元（FMC）。

二、选择题

（1）数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（C）

（A）提高加工精度

（B）提高机床精度

（C）保证自动换刀，提高刀具重复定位精度，满足一些特殊工艺要

（2）滚珠丝杠预紧的目的是（C）

（A）增加阻尼比，提高抗振性（B）提高运动平稳性

（C）消除轴向间隙和提高传动刚度（D）加大摩擦力，使系统能自锁

（3）数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消隙（A）措施。

（A）齿轮轴向间隙（B）齿顶间隙

（C）齿侧间隙（D）齿根间隙

（4）静压导轨与滚动导轨相比，其抗振性（A）。

（A）前者优于后者

（B）后者优于前者

（C）两者一样

（5）光栅利用（C），使得它能测得比栅距还小的位移量。

（A）细分技术（B）数显表

（C）莫尔条纹的作用（D）高分辨指示光栅

（6）在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于（A）。

（A）工件安装及调整

（B）刀具装夹及调整

（C）刀库的调整

（7）在下列特点中，（B）不是数控机床主传动系统具有的特点。

（A）转速高、功率大（B）变速范围窄

（C）主轴变换迅速可靠（D）主轴组件的耐磨性高

三、判断题

（1）数控机床的气压装置因空气黏度小，在管路中的能量损失小，适于远程传输及控制使用。

（√）

（2）数控铣床立柱采用热对称结构可以减少热变形对加工件的精度影响。

（√）

（3）滚珠丝杠螺母副的作用是将回转运动转换为直线运动。

（√）

（4）数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度，以满足不同的加工条件要求。

（√）

（5）数控机床传动丝杠反方向间隙是不能补偿的。

（×）

（6）进给运动是以保证刀具相对位置关系为目的。

（√）

（7）刀具在刀库中的位置是固定不变的。

（×）

四、简答题

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较高的灵敏度

④高效化装置、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。

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？

滚珠丝杠螺母副的特点：

①摩擦损失小，传动效率高。

②灵敏度高，传动平稳，不易产生低速爬行现象，随动精度和定位精度高。

③磨损小，寿命长，精度保持性好。

④给予适当预紧，可消除丝杠与螺母的螺纹间隙，进而反向可消除空程死区，从而提高反向传动精度和轴向刚度。

⑤运动具有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，或将直线运动转换为旋转运动，因此不能自锁，丝杠立式使用时，应增加制动装置。

⑥制造工艺复杂，成本高。

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。

常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：

（1）双螺母垫片调隙式

（2）双螺母齿差调隙式

（3）双螺母螺纹调隙式

4、自动排屑装置有哪几种类型？

各适合于什么场合？

：

（1）平板链式排屑装置；

将屑通过链带提升实现液屑分离，这种装置能排除各种形状的切屑，适应性强，各类机床都能采用。

（2）刮板式排屑装置；

将屑通过链带提升，用带有刮板链板。

这种装置常用于传送各种材料的短小切屑，排泄能力较强。

（3）螺旋式排屑装置。

用螺旋槽水平或小角度排屑。

只适合沿水平或小角度的直线运动排屑。

5、数控机床的工作台有哪些形式？

各自的特点是什么？

（1）工作台

应用:

直线进给运动

（2）回转工作台

应用：

圆周进给运动。

有回转工作台和分度工作台两种。

（3）摆动工作台

应用：

摆动进给运动。

四轴、五轴联动的加工中心的A轴、B轴的摆动仅给运动可以由摆动工作台实现。

（4）直接驱动的回转工作台

组成：

是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。

优点：

减少传动环节、简化机床的结构等。

6、数控机床的主传动方式由哪些？

各有何特点？

（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。

7、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。

加工中心的自动换刀装置及刀库类型

（1）转塔式换刀装置

①垂直转塔式；②水平转塔式

（2）刀库式换刀装置

①无机械手换刀方式；②机械手换刀方式；③机械手和刀具运送器。

（3）成套更换方式换刀装置

①更换转塔头；②更换主轴箱；③更换刀库。

8、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。

类型：

（一）．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。

（二）．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。

9、简述数控机床液压和气压装置的特点。

（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。

数控机床习题解答

第一部分数控技术概论

一、单项选择题

1、世界上第一台数控机床是（C）年研制出来的

　　A）1942　B）1948　C）1952　D）1958

2、下列关于数控机床组成的描述不正确的是（D）

　　A）数控机床通常是由控制装置、数控系统、机床本体组成

　　B）数控机床通常是由控制装置、数控装置、伺服系统、测量反馈装置、辅助控制装置和机床组成

　　C）数控机床通常是由控制装置、数控系统、伺服系统、机床组成

　　D）数控机床通常是由键盘、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床组成

3、闭环控制系统的反馈装置是装在（C）

　　A）传动丝杠上　　B）电机轴上　　C）机床工作台上　　D）装在减速器上

4、利用计算机辅助设计与制造技术，进行产品的设计和制造，可以提高产品质量，缩短产品研制周期。

它又称为

（C）

　　A）　CD/CM　　B）CAD/COM　　C）　CAD/CAM　　D）　CAD/CM

5、数控装置将所得到的信号进行一系列处理后，再将其处理结果以（D）形式向伺服系统发出执行命令

　　A）输入信号　　B）位移信号　　C）反馈信号　　D）脉冲信号

6、开环伺服系统的主要特征是系统内（B）位置检测反馈装置

　　A）有　　B）没有　　C）某一部分有　　D）可能有

7、CNC系统中的PLC是（A）。

　　A）可编程序逻辑控制器　　B）显示器　　C）多微处理器　　D）环形分配器

8、对于配有设计完善的位置伺服系统的数控机床，其定位精度和加工精度主要取决于（C）。

　　A）机床机械结构的精度　　　B）驱动装置的精度

　　C）位置检测元器件的精度　　D）计算机的运算速度

9、按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于（A）

　　A）轮廓控制　　B）直线控制　　C）点位控制　　D）远程控制

10、数控机床中把脉冲信号转换成机床移动部件运动的组成部分称为（C）

　　A）控制介质　　　B）数控装置　　　C）伺服系统　　　D）机床本体

11、数控机床的联运轴数是指机床数控装置的（B）同时达到空间某一点的坐标数目

　　A）主轴　　　　B）坐标轴　　　　C）工件　　　　　D）电机

12、只要数控机床的伺服系统是开环的，一定没有（B）装置

　　A）检测　　　B）反馈　　　　　C）I/O通道　　D）控制

二、填空题

1、NC机床的含义是数控机床，CNC机床的含义是（计算机控制数控机床），FMS的含义是（柔性制造系统），

（CIMS）的含义是计算机集成制造系统。

2、在数控编程时，使用（刀具补偿）指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按照刀具的中心线运动轨迹来编程。

3、圆弧插补时，通常把与时钟走向一致的圆弧叫（顺圆），反之称为（逆圆）。

4、对步进电机施加一个电脉冲信号，步进电机就回转一个固定的角度，这个角度叫做（步距角），电机的总角位移和输入脉冲的（数量）成正比，而电机的转速则正比于输入脉冲的（频率）。

5、伺服系统包括（驱动装置）和（执行机构）两大部分。

6、数控机床每次接通上电后在运行前首先应做的是（回参考点）。

7、进给执行部件在低速进给时出现时快时慢，甚至停顿的现象，称为（爬行）。

8、由计算计直接进行多机床控制的系统称为（直接控制系统（或DNC））。

9、轮廓控制数控机床，不仅可以完成点位及点位直线控制数控机床的加工功能，而且能够对（两个及两个以上）坐标轴进行插补，因而具有各种轮廓切削加工功能。

三、简答题

1、数控机床的工作原理是什么？

答：

数控机床加工零件，首先要将被加工零件的图样及工艺信息数字化，用规定的代码和程序格式编写加工程序；然后将所编程序指令输入到机床的数控装置中；再后数控装置将程序（代码）进行译码、运算后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的辅助运动；最后加工出合格零件。

2、数控机床的发展趋势是什么？

答：

高速、高效、高精度、高可靠性

　　模块化、智能化、柔性化、集成化

　　开放性

　　新一代数控加工工艺与装备

3、根据数控机床的性能特点决定了数控机床的应用范围。

请说说最适合、比较适合和不适合数控加工的零件。

答：

（1）最适合于数控加工的零件

　　　　批量小而又多次生产的零件

　　　　几何形状复杂的零件

　　　　加工过程中必须进行多种加工的零件

　　　　必须严格控制公差的零件

　　　　工艺设计会变化的零件

　　　　需全部检验的零件

（2）比较适合数控加工的零件

　　　　价格昂贵，毛坯获得困难，不允许报废的零件

　　　　切削余量大的零件

　　　　在通用机床上加工生产率低，劳动强度大，质量难控制的零件

　　　　用于改型比较、供性能或功能测试的零件

　　　　多品种、多规格、单件小批量生产的零件

　　（3）不适合于数控加工的零件

　　　　利用毛坯作为粗基准定位进行加工的零件

　　　　定位完全需人工找正的零件

　　　　必须用特定的工艺装备，依据样板、样件加工的零件

第二部分数控加工编程基础

一、选择题

1、数控系统之所以能进行复杂的轮廓加工，是因为它具有（C）。

　　A）位置检测功能　　B）PLC功能　　C）插补功能　　D）自动控制

2、数控编程人员在数控编程和加工时使用的坐标系是（C）。

　　A）右手直角笛卡尔坐标系　　B）机床坐标系　　C）工件坐标系　　D）直角坐标系

3、在编制加工中心的程序时应正确选择（D）的位置，要避免刀具交换时与工件或夹具产生干涉。

　　A）对刀点　　B）工件原点　　C）参考点　　D）换刀点

4、（A）是指机床上一个固定不变的极限点。

　　A）机床原点　　　B）工件原点　　　　C）换刀点　　　D）对刀点　　

5、数控机床的旋转轴之一B轴是绕（B）直线轴旋转的轴。

　　A）X轴　　　B）Y轴　　　C）Z轴　　　D）W轴

6、机床坐标系判定方法采用右手直角的笛卡尔坐标系。

增大工件和刀具距离的方向是（　B）。

　　A）负方向　　　B）正方向　　C）任意方向　　　D）条件不足不确定

7、下列哪项工作不属于数控编程的范畴（　D）。

　　A）数值计算　　B）键入程序、制作介质　　C）确定进给速度和走刀路线　　D）对刀、设定刀具参数

二、填空题

1、插补方法按输出驱动信号方式不同，可以分为（脉冲增量插补）和（数据采样插补）。

2、确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的（引入长度）和（超越长度）。

3、标准中规定（平行于机床主轴刀具的）运动方向为Z坐标方向，+Z为刀具远离工件的方向。

4、标准中统一规定：

+X表示（刀具相对于工件的）正向运动的指令。

5、编程时可将重复出现的程序编成（子程序），使用时可以由（主程序）多次重复调用。

三、判断题

四、问答题

1、什么是刀具的半径补偿和刀具长度补偿？

答：

（1）因为刀具总有一定的刀具半径或刀尖的圆弧半径，所以在零件轮廓加工过程中刀位点运动轨迹并不是零件的实际轮廓，它们之间相差一个刀具半径，为了使刀位点的运动轨迹与实际轮廓重合，就必须偏移一个刀具半径，这种偏移称为刀具半径补偿。

（2）刀具长度补偿，是为了使刀具顶端到达编程位置而进行的刀具位置补偿。

一、填空题

1、目前发展迅速的加工中心、柔性制造系统等都是在（数控铣床）的基础上产生、发展起来的。

2、数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工（复杂型面）的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。

同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。

3、 数控铣削机床的加工对象与数控机床的结构配置有很大关系。

（立式结构的）铣床一般适应用于加工盘、套、板类零件，一次装夹后，可对上表面进行铣、钻、扩、镗、锪、攻螺纹等工序以及侧面的轮廓加工；（卧式结构的）铣床一般都带有回转工作台，一次装平后可完成除安装面和顶面以外的其余四个面的各种工序加工，适宜于箱体类零件加工；（万能式）数控铣床，主轴可以旋转90°或工作台带着工件旋转90°，一次装夹后可以完成对工件五个表面的加工；（龙门式铣床）适用于大型零件的加工。

三、选择填空

1、下列叙述中，除（B）外，均适于在数控铣床上进行加工。

　　A）轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的零件

　　B）大批量生产的简单零件

　　C）精度要求高的零件

　　D）小批量多品种的零件

四、问答题

思考与练习题

1、比较数控机床与普通机床加工的过程，有什么区别？

答：

（1）自动化程度高，具有很高的生产效率；

（2）对加工对象的适应性强；

（3）加工精度高，质量稳定；

（4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。