数控机床作业2答案

《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。