數控機床復習題2013年6月.

1、數控機床與編程復習題1、名詞解釋1、數控機床 數控機床就是將加工過程所需的各種操作和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量用數字化的代碼來表 示，通過數控系統(tǒng)發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。2、計算機數控 隨著電子技術和計算機技術的不斷發(fā)展，數控系統(tǒng)經歷了采用電子管、晶體管、集成電路，直接用計算機控 制的數控系統(tǒng)稱為計算機數控。3、柔性制造系統(tǒng)柔性制造系統(tǒng) (FMS) 由加工系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)和信息系統(tǒng)組成，由中央計算機控制的自動化制造系統(tǒng)。4、計算機集成制造系統(tǒng) 計算機集成制造系統(tǒng)，是通過計算機、網絡、數據庫等硬、軟件將企業(yè)的產品設計、加工制造、經

2、營管理等 方面的所有活動集成起來，使企業(yè)的產品質量大幅度提高，縮短產品開發(fā)和生產周期，提高生產效率，降低生產 成本的一種先進制造技術。5、開環(huán)伺服系統(tǒng) 無檢測反饋裝置，用步進電動機驅動的系統(tǒng)稱為開環(huán)伺服系統(tǒng)。6、閉環(huán)伺服系統(tǒng) 檢測裝置安裝在帶動刀具或工件移動的部件上， 直接檢測移動部件的移動距離， 并將檢測數據反饋給數控系 統(tǒng)進行誤差補償。7、半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)中的檢測元件安裝在伺服電動機上， 檢測移動部件的位移和速度， 因而半閉環(huán)系統(tǒng)控制精度不如 閉環(huán)系統(tǒng)。8、數控軟件 數控軟件是一系列能完成數控系統(tǒng)各種功能的程序的集合。9、誤差軟件補償 根據數控機床引起加工誤差的各個環(huán)節(jié)的定量關系

3、， 在編程中引入修正量， 調整進給脈沖， 達到減少和消除 部分誤差的作用，這就是誤差的軟件補償。10、定位精度 定位精度是指機床的移動部件在調整和加工過程中， 根據指令信號， 向目標位置移動一段距離時， 實際位置 與給定位置的接近程度。11、重復定位精度 誤差的離散帶寬就是移動部件的重復定位精度。12、步進電動機 是一種將電的脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的機電執(zhí)行元件。13、細分驅動 在每次輸入脈沖切換時， 不是將繞組電流全部通入或切除， 而是只改變相應繞組中額定的一部分， 則電機轉 子的每步運動也只有步距角的一部分。這樣將一個步距角細分成若干個步的驅動方法稱為細分驅動。14、編碼器 編

4、碼器是用于檢測回轉件的旋轉方向、旋轉角度和旋轉速度的檢測元件。15、光柵 光柵是利用莫爾條紋的原理檢測位移或轉角的檢測元件。16、磁柵 磁柵是利用讀取磁頭與磁性標尺的相對運動檢測位移或轉角的檢測元件。17、爬行機床的運動部件在低速時運動的不平穩(wěn)現象稱為爬行。18、矢動量 矢動量是工作臺或刀架反向移動時的位移損失。19、準停裝置 準停裝置是使主軸在自動換刀時準確停在某一位置的機構。20、電主軸 電主軸是電動機轉子與主軸聯成一體的高速主軸。21、同步帶 同步帶是能實現無相對滑動的齒型傳動帶。22、滾珠絲桿 滾珠絲桿是在絲桿和螺母之間放入適當數量地滾珠，使絲桿和螺母之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦的傳動裝

5、置。23、靜壓絲桿 靜壓絲杠是在絲杠和螺母的螺旋面之間通入壓力油， 使其間保持一定厚度、 一定剛度的壓力油膜， 使絲杠和 螺母之間成為純液體摩擦的傳動副。 34、中空滾珠絲桿為獲得較高的進給速度，將絲杠制成空心，通入冷卻液強行冷卻的滾珠絲杠稱為中空滾珠絲。24、直線電機 直線電機是直接產生直線運動的電動機，可作為進給驅動系統(tǒng)。25、液體靜壓導軌 液體靜壓導軌是導軌面間有一層靜壓油膜，其摩擦性質屬于純液體摩擦的導軌。26、液體動壓導軌 液體動壓導軌是當導軌面之間相對滑動速度達到一定值時，液體的動壓效應使導軌面間形成壓力油膜的導軌。27、貼塑導軌 貼塑導軌是在動導軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其它

6、化學材料組成的塑料薄膜軟帶， 以提高導軌的耐磨 性，降低摩擦系數。28、滾動導軌 滾動導軌是兩導軌面之間放置滾動體使導軌面的摩擦性質成為滾動摩擦的導軌。29、直線滾動導軌 直線滾動導軌是由一根長導軌軸和一個或幾個滾動體滑塊組成的導軌。30、手工編程 利用一般的計算工具，通過各種數學方法，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。31、CAD/CAM 編程利用 CAD/CAM 系統(tǒng)進行零件的設計、分析，自動進行加工編程。32、準備功能（ G 代碼） 它是建立機床或控制數控系統(tǒng)工作方式的一種命令，它由地址G 及其后的兩位數字組成。33、輔助功能（ M 代碼） 主要用來表示機床操作時，各種輔助動作及其

7、狀態(tài)。它由地址M 及其后的兩位數字組成。34、F 功能 指定進給速度。由地址 F 和其后面的數字組成。35、S 功能 指定主軸轉速或速度，用地址 S 和其后的數字組成。36、T 功能 指令數控系統(tǒng)進行選刀或換刀。用地址 T 和其后的數字來指定刀具號和刀具補償號。37、模態(tài)代碼模態(tài)代碼是指某一 G代碼一經指定就一直有效，直到后邊程序段中使用同組G代碼才能取代它。38、絕對值編程 絕對值編程是根據預先設定的編程原點計算出絕對值坐標尺寸進行編程的一種方法。39、增量編程 增量值編程是根據與前一個位置的坐標值增量來表示位置的一種編程方法。40、程序原點 程序原點是指程序中的坐標原點，即在數控加工時，刀

8、具相對于工件運動的起點。41、參考點 參考點是機床上的一個固定點，是刀具退離的一個固定不變的極限點，其位置由機械擋塊來確定。42、子程序 編制程序中，有時會遇到一組程序段在一個程序中多次出現，這個典型的加工程序段可以做成固定程序，并 單獨加以命名，這就稱為子程序。2、問答題1、是什么原因促使人們研究數控機床？科學技術和社會生產的不斷發(fā)展，對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求。提高生產效率，降低生產成本，改善工人的勞動條件。滿足多品種、小批量的自動化生產，迫切需要一種能夠適應產品頻繁變化的柔性自動化機床。2、數控機床有何優(yōu)點？對加工對象改型的適應性強加工精度高加工生產率高減輕操作者的勞動

9、強度便于生產管理的現代化3、簡述數控機床和數控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。高速、高精度化提高數控系統(tǒng)的可靠性 CNC 系統(tǒng)的智能化具有更高的通信功能4 、簡述數控機床的應用范圍。多品種小批量生產的零件結構比較復雜的零件需要頻繁改型的零件需要最短生產周期的急需零件5、數控機床按機械運動的軌跡分類，分為哪幾類？若按伺服系統(tǒng)的類型分類，分為哪幾類？它們各有何特點？點位控制數控機床，只要求獲得精確的坐標定位精度，而不管軌跡運動直線控制數控機床， 不僅要求具有準確定位的功能， 而且要求從一點到另一點之間按直線移動， 并能控制位移 的速度輪廓控制的數控機床，能同時控制兩個或兩個以上的軸進行插補運算，對位移和速度進行嚴

10、格的不間斷控制 開環(huán)伺服系統(tǒng)數控機床，數控系統(tǒng)將零件的程序處理后，輸出數字指令信號給伺服系統(tǒng)，驅動機床運動，沒有 來自位置傳感器的反饋信號閉環(huán)伺服系統(tǒng)數控機床， 接受插補器指令的同時， 接受工作臺測得的實際位置反饋信號， 根據其差值不斷進行 誤差修正半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數控機床，將測量元件安裝于電動機端頭或絲杠端頭6、什么是經濟型數控系統(tǒng)？它比較適合哪些用途？把由單片機和步進電動機組成的數控系統(tǒng)和其它功能簡單、價格低的系統(tǒng)稱為經濟型數控系統(tǒng)。經濟型數控系統(tǒng)功能適當，價格低廉，特別適合中小企業(yè)對原有機床進行數控化、自動化技術改造，以提高生產效率。7、簡要分析影響機床定位精度的因素。機床的定位精度受到

11、機床電氣或機械裝置以及機床使用過程中的負載變化、振動、熱變形等因素的影響，其中主要影響因素有：（1）步進電動機的誤差1）步進電動機的步距角誤差2）步進電動機的動態(tài)誤差3）步進電動機的啟停誤差4）步進電動機失步產生的誤差2）滾珠絲杠螺母副的傳動誤差及傳動間隙3）導軌副的誤差（2）機械傳動部分的誤差1）齒輪副或同步帶傳動副的傳動誤差及傳動間隙4）機械傳動部件的受力變形5）機械進給部件的熱變形 8、目前伺服系統(tǒng)的常用驅動元件有哪幾種？各有何特點？步進電動機，角位移或線位移與脈沖數成正比，能快速地啟動、制動和反轉；當停止輸入控制脈沖后，只要維持控制繞組電流不變， 電機可以保持在某一固定位置上，所以步進

12、電動機具有自整步的能力；步進電動機沒有一周累積誤差，所以定位精度較高。直流伺服電動機，具有良好的調速特性，但電刷和換向器易磨損需要經常維護；而且換向器換向時會產生火 花，使電動機的最高轉速受到限制。交流異步電動機，結構簡單，它與同容量的直流電動機相比，重量約輕1/2,價格僅為直流電動機的I /3左右。它的缺點是不能經濟地實現范圍較廣的平滑調速，必須從電網吸收滯后的勵磁電流，因而會使電網功率因數變壞。9、試述步進電機的工作原理及其主要特性參數?步距角如圖示，先將電脈沖加到 U相勵磁繞組，定子U相磁極就產生磁場， 并對轉子產生磁拉力， 使轉子的1、3兩個齒與定子的 U相磁極對齊，而后再將電脈沖通入

13、V相勵磁繞組，定子 V和磁極便產生磁場，并對轉子產生磁拉力，這時轉子2、4兩個齒與定子 V相靠得最近，于是轉子便沿著逆時針方向轉過 30角，使轉子2、4兩個齒與定子 V相磁極對齊。如果按 U -V- W U的順序通電，轉子則沿著逆時針方向一步步地轉動。靜態(tài)步距角誤差 ）最大靜轉矩空載起動頻率連續(xù)運行最高工作頻率10、數控機床對位置檢測裝置有何要求？在閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)中，測量裝置是保證機床加工精度的關鍵，數控機床對位置檢測裝有以下幾點要求。 滿足數控機床的精度和速度要求，選擇檢測裝置的分辨率或脈沖當量，要比加工精度高一個數量級。 工作可靠，能抗各種電磁干擾，溫、濕度變化對測量精度影響小。測量裝置

14、的安裝精度要合理，要有較好的防塵、防油霧、防切屑等措施。成本低11、簡述光柵的工作原理。光柵是一根精確的測量尺，把指示光柵平行放在標尺光柵側面，并使它們的刻線相對傾斜一個很小角度0 ,光源放在標尺光柵另一側面。當光線通過時，在指示光柵上會產生莫爾條紋。當指示光柵移動時，莫爾條紋隨著移動， 移動方向幾乎與光柵移動方向垂直，指示光柵相對標尺光柵移動一個刻線距離，莫爾條紋也移動一個莫爾條紋間距。利用莫爾條紋的放大原理可方便地測出移動量。12、數控機床對機械機構有何要求？高剛度，機床剛度是指機床抵抗由切削力和其它力引起變形的能力。高抗振性，機床的抗振性指的是抵抗強迫振動和自激振動的能力。高的低速運動平

15、穩(wěn)性，低速進給運動的平穩(wěn)性極大地影響到零件的加工精度。高的定位精度，機床的定位精度受到所有電氣元件和機械裝置精度的綜合影響。 熱變形對加工精度的影響小，數控機床的熱變形，是影響加工精度的重要因素。13、什么是接觸剛度？請圖示分析。兩個接觸平面，由于微觀不平，真正接觸的只是一些高點，因而實際接觸面積小于名義接觸面積，如圖所示。接 觸剛度Kj與接觸面之間的壓強有關，當壓強很小時，兩個面之間只有少數高點接觸，接觸剛度較低；壓強較大 時，這些高點產生了變形，實際接觸面擴大了，接觸剛度也提高了。考慮到非線性，接觸剛度應準確地定義為：dp PK j 二二d、.Ul714、同步帶傳動有何特點？傳動過程中無相

16、對滑動，因而可保持恒定的傳動比，傳動精度較高。齒形帶傳動工作平穩(wěn)，結構緊湊，無噪音，有良好的減振性能，無需潤滑。齒形帶無需特別張緊，故作用在軸和軸承等上的載荷較小，傳動效率較高。齒形帶傳動的缺點是制造工藝較復雜，傳遞功率較小，壽命較低。15、數控機床對進給系統(tǒng)有何要求？高的傳動剛度，剛度不足與摩擦阻力一起會導致工作臺產生爬行現象以及造成反向死區(qū)，影響傳動準確性。低的摩擦，進給傳動系統(tǒng)要求運動平穩(wěn)，定位準確，快速響應特性好，因此，必須減小運動件的摩擦阻力和動、靜摩擦系數之差。小的慣量，進給系統(tǒng)由于經常需進行起動、停止、變速或反向，若機械傳動裝置慣量大，會增大負載并使系統(tǒng) 動態(tài)性能變差。消除傳動間

17、隙，間隙是進給系統(tǒng)降低傳動精度、剛度和造成進給系統(tǒng)反向死區(qū)的主要原因之一，因此對傳動鏈的各個環(huán)節(jié)，包括：聯軸器、齒輪副、絲桿螺母副、蝸桿蝸輪副及支承部件等均應采取消除間隙的措施16、數控機床為何普遍使用滾珠絲桿？數控機床普遍使用滾珠絲桿是因為：滾珠絲杠傳動摩擦系數小，傳動精度高；傳動效率達85%98%,是普通滑動絲杠傳動的 24倍。動、靜摩擦系數之差很小，有利于防止爬行和提高進給系統(tǒng)的靈敏度; 采用消除反向間隙并預緊的措施，有助于提高定位精度和剛度。17、WD 4008 2.5X 2/J左一300X 400各組符號的含義是什么?名義直徑為40mm ,螺距為8mm ,螺母的滾珠工作圈數為 2.5

18、圈,300mm，絲杠總長度為 400mm。它表示外循環(huán)墊片調隙式的雙螺母滾珠絲杠副， 雙列，J級精度，左旋，絲杠的螺紋部分長度為蝸桿的齒厚從一端向另一端均勻地 蝸輪則相當于同它嚙合的齒輪。雖m ( m = t/ n ),但因為同一側面的齒18、簡述雙導程蝸桿的工作原理。雙導程蝸桿齒的左、 右兩側面具有不同的導程，而同一側的導程則是相等的,逐漸增厚或減薄。其嚙合原理與一般的蝸桿副嚙合原理相同，蝸桿的軸截面仍相當于基本齒條,然蝸桿齒左、右側面具有不同的齒距，即齒的左、右兩側面具有不同的模數 距相同，故沒有破壞嚙合條件，當軸向移動蝸桿后，也能保證良好的嚙合。19、齒輪傳動機構消除間隙的方法有哪些？剛

19、性調整法，調整后齒側間隙不能自動補償，因此，對齒輪齒厚和周節(jié)公差應有嚴格的要求，否則會影響傳動的靈活性。這種調整方法結構較簡單，且有較好的傳動剛度，但調整較費時。柔性調整法，一般采用調整彈簧力的方法消除齒側間隙，因而調整之后齒側間隙仍可自動補償，在齒輪的齒厚和周節(jié)有變化的情況下，也能保持無間隙嚙合。但這種調整法結構較復雜，傳動剛度低，傳動平穩(wěn)性也差。雙齒輪傳動調整法，主要用于工作行程很長的大型數控機床。20、滑動導軌有哪幾種？各用于什么場合？液體靜壓導軌，兩導軌面間有一層靜壓油膜，其摩擦性質屬于純液體摩擦，多用于進給運動導軌。液體動壓導軌，當導軌面之間相對滑動速度達到一定值時，液體的動壓效應使

20、導軌面間形成壓力油膜，把導軌面隔開。這種導軌屬于純液體摩擦，多用于主運動導軌?；旌夏Σ翆к墸@種導軌在導向面間有一定的動壓效應，但相對滑動速度還不足以形成完全的壓力油楔，導軌面大部分仍處于直接接觸，介于液體摩擦和干摩擦（邊界摩擦）之間的狀態(tài)，大部分進給運動導軌屬于此類型。貼塑導軌，是一種金屬對塑料的摩擦形式，它是在動導軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其它化學材料組成的塑料薄膜軟帶，以提高導軌的耐磨性，降低摩擦系數，而支承導軌則是淬火鋼導軌。用于精度要求較高，載荷不 是很大的場合。21、機床坐標系與工作坐標系有何區(qū)別？為了確定機床的運動方向，移動的距離，就要在機床上建立一個坐標系，這個坐標系就叫機

21、床坐標系，是不可 變更的。工作坐標系是根據加工零件的編程需要設定的坐標系，是可變更的。22、絕對編程與增量編程有何區(qū)別？絕對值編程是根據預先設定的編程原點計算出絕對值坐標尺寸進行編程的一種方法，并用地址X、Y、Z進行編程。增量值編程是根據與前一個位置的坐標值增量來表示位置的一種編程方法，即程序中的終點坐標是相對于起點坐標而言的，并用地址 U、V、W代替X、Y、Z進行編程。步進電動機最大負載能力圖。23、圖3-2是什么圖？并說明其工作原理。電動機所帶負載 Tlv Tq,時，U相通電，工作點在 m點，在此點Ta=Tl, 當勵磁電流從U相切換到V相，而轉子在m點位置時，V相勵磁繞組產 生的電磁轉矩是

22、 TbTa,轉子旋轉。前進到 n點時，Tb= Tl,轉子到達 新的平衡位置。負載轉矩 Tl不可大于U V兩相交點的轉矩 Tq,否則轉子無法轉動，產生“失步”現象。24、圖4-2是什么圖？并說明其工作原理。31增量式光電編碼器工作原理圖。增量式光電編碼器在可轉動的圓盤上刻有許多節(jié)距相等的輔射 狀窄縫，與它相對應的有兩組靜止不動的窄縫群，這些窄縫群 的節(jié)距與圓盤節(jié)距相等，窄縫寬度占節(jié)距一半。兩組靜止的窄 縫群位置相互錯開1 /4節(jié)距，這樣就可保證當一組窄縫群全部 遮住圓盤窄縫時，另一組窄縫群剛好遮住圓盤上窄縫的一半。當圓盤轉動時從兩組檢測窄縫上通過的光強度呈正弦規(guī)律變化。因 此裝在檢測窄縫對面的光

23、電接收器上產生電流也呈正弦規(guī)律變化，25、圖4-9是什么圖？并說明其工作原理。由于兩組檢測窄縫相差 1/4節(jié)距，所以A、B兩個光電接收器輸出 波形在相位上相差 90 。莫爾條紋示意圖。當指示光柵移動時， 莫爾條紋移動，移動方向幾乎與光柵移動方向垂直，指示光柵相對標尺光柵移動一個刻線距離，莫爾條紋也移動一個莫爾條紋間距。莫爾條紋間距與刻線間距關系如下：PW式中 W莫爾條紋間距； P兩尺刻線間距；0 兩尺間相對傾斜角（單位為弧度）。0刀架移動時的反向矢動量示意圖。圖示為某數控車床進給鏈，車床的橫向刀架在切削力的作用 下，向工件作切入進給。當步進電動機接受指令脈沖開始轉動時， 拖板并未移動，首先要消除掉機械傳動系統(tǒng)中的各種間隙，如齒 輪及絲杠螺母副的傳動間隙等，還要克服機械傳動系統(tǒng)的彈性變 形，其后，拖板才開始移動，隨電動機的轉角a產生位移X。當26、圖5-27是什么圖？并說明其工作原理。拖板反方向移動時，則又要重新克服間隙和彈性變形后拖板才能作反向移動。27、圖5-33是什么圖？并說明其工作原理。三位液壓撥叉工作原理圖。當液壓缸1通入壓力油，而液壓缸 5卸壓時（圖5 33a）,活塞桿.-i2便帶