《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》-許德章 習(xí)題及答案 第一章答案

第一章緒論1-1數(shù)控機(jī)床由哪些部分組成，各有什么作用？答：數(shù)控機(jī)床一般由數(shù)控系統(tǒng)、伺服單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)反饋裝置和機(jī)床本體等組成。其中，數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置、控制面板以及通訊接口等組件組成。(1)數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，一般選用專用計(jì)算機(jī)或通用計(jì)算機(jī)。數(shù)控裝置的作用是讀取鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元反饋的位置信息，完成程序編譯和運(yùn)行，輸出控制信號(hào)和指令；與PLC單元協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)床各部件的控制。(2)控制面板。用于顯示機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)和選擇工作模式。提供手動(dòng)進(jìn)給控制、速度調(diào)節(jié)以及輔助指令等功能。(3)伺服與驅(qū)動(dòng)單元。由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電動(dòng)機(jī)組成。接收數(shù)控裝置的指令，并驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置和運(yùn)動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。(5)檢測(cè)反饋裝置。包括檢測(cè)元件和反饋電路，用于檢測(cè)執(zhí)行元件（如電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)角和運(yùn)動(dòng)部件的位移，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給數(shù)控系統(tǒng)。(6)機(jī)床本體。包括主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái)和輔助運(yùn)動(dòng)裝置等。提供機(jī)械結(jié)構(gòu)支撐和動(dòng)力傳遞功能。1-2數(shù)控系統(tǒng)中的PLC，主要承擔(dān)什么控制功能？答：主要用于開關(guān)量信號(hào)的讀取和輸出控制，如移動(dòng)部件行程開關(guān)、氣動(dòng)或液壓系統(tǒng)壓力開關(guān)（傳感器）、控制面板上的按鈕等信號(hào)讀取、控制面板上的指示燈、電磁閥和電磁鐵等元件開閉控制等。1-3數(shù)控機(jī)床的工作流程是什么？答：工作流程如下：(1)編制數(shù)控程序。加工零件前，先要根據(jù)零件圖樣將零件加工的全部工藝過程、工藝參數(shù)、幾何參數(shù)及操作步驟等，按規(guī)定的代碼及程序格式進(jìn)行編寫。(2)輸入。主要是把數(shù)控程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)輸入到數(shù)控裝置。(3)譯碼。譯碼程序如同翻譯，按一定的語法規(guī)則將上述信息轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，并按一定的規(guī)則存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)域。(4)刀具補(bǔ)償。數(shù)控加工程序通常是按零件輪廓軌跡編寫的，而數(shù)控機(jī)床在加工過程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。(5)插補(bǔ)。根據(jù)給定速度和給定輪廓的線型，在輪廓起點(diǎn)與終點(diǎn)之間，確定擬合直線段的中間點(diǎn)，即“數(shù)據(jù)密化”過程。(6)位置控制和切削加工。位置控制的任務(wù)是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算出的指令位置與實(shí)際反饋位置相比較，用位置差值控制伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。1-4簡(jiǎn)述在線編程和離線編程的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。答：在線編程是利用數(shù)控系統(tǒng)鍵盤和顯示屏在機(jī)床上直接創(chuàng)建、編寫、修改、調(diào)試和保存數(shù)控加工程序。主要?jiǎng)?chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)控加工程序或用于在已有數(shù)控加工程序的基礎(chǔ)上稍加修改的場(chǎng)合。離線編程是利用數(shù)控系統(tǒng)離線編程工具或CAD/CAM工具軟件，在臺(tái)式計(jì)算機(jī)或便攜式計(jì)算機(jī)上完成數(shù)控加工程序的創(chuàng)建、編寫、修改、調(diào)試和保存，再借助U盤復(fù)制到數(shù)控系統(tǒng)，或通過USB/網(wǎng)絡(luò)等途徑將數(shù)控程序下載到數(shù)控系統(tǒng)。1-5數(shù)控機(jī)床有哪些主要特點(diǎn)？答：(1)加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造機(jī)械部件的精度、剛度和熱穩(wěn)定性均較高。(2)可加工復(fù)雜異形零件。微小直線段理論上可以擬合任意復(fù)雜的平面曲線，也可完成普通機(jī)床難以加工或根本不能加工的復(fù)雜異形零件，且加工精度一般不受零件及復(fù)雜程度的影響。(3)勞動(dòng)生產(chǎn)率高。數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量范圍比普通機(jī)床大，良好的結(jié)構(gòu)剛性允許數(shù)控機(jī)床采用大的切削用量，從而有效地節(jié)省了機(jī)床占用時(shí)間。(4)加工零件的適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性好。當(dāng)加工零件改變時(shí)，數(shù)控機(jī)床只需要換零件的加工程序，調(diào)整刀具參數(shù)等操作，無需改變機(jī)械部分和控制部分的硬件，就能加工新的零件。(5)工人勞動(dòng)強(qiáng)度小。加工零件時(shí)，不需要從事繁重的重復(fù)性手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度與緊張程度均大為減輕，勞動(dòng)條件也得到相應(yīng)的改善。(6)生產(chǎn)管理水平高。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械加工自動(dòng)化設(shè)備，以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)建立起來的柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造或云制造系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造集成化、自動(dòng)化、信息化和智能化。1-6哪些零件適于采用數(shù)控機(jī)床加工？答：數(shù)控機(jī)床最適宜加工以下類型的零件：(1)中小批量的零件。(2)需要多次改型設(shè)計(jì)的零件。(3)加工精度要求高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件。(4)難測(cè)量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒型零件，(5)必須在一次裝夾中完成銑、鏜、鉸或攻螺紋等多工序復(fù)合加工的零件。(6)加工和檢測(cè)設(shè)備需要組網(wǎng)，構(gòu)建智能制造系統(tǒng)和云制造系統(tǒng)。1-7什么叫做點(diǎn)位控制、直線控制、輪廓控制數(shù)控機(jī)床？有何特點(diǎn)及應(yīng)用？答：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床。刀具在從某一位置移到下一位置的過程中，不考慮其運(yùn)動(dòng)軌跡，只要求刀具能最終準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)位置，運(yùn)動(dòng)過程中不切屑，各坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無任何聯(lián)系。直線控制數(shù)控機(jī)床。要保證點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位，還要控制兩個(gè)相關(guān)點(diǎn)之間的位移速度和路線，軌跡一般是平行于各坐標(biāo)軸或與坐標(biāo)軸成一定夾角的直線。輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)能同時(shí)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸，位置及速度不間斷的嚴(yán)格控制，運(yùn)動(dòng)過程中切削工件，需具備直線和圓弧插補(bǔ)，刀具補(bǔ)償、機(jī)床軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、絲杠的螺距誤差和齒輪的反向間隙誤差補(bǔ)償?shù)裙δ?，可加工出符合圖樣要求的復(fù)雜形狀零件。1-8簡(jiǎn)述開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的區(qū)別。答：開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床沒有位置檢測(cè)裝置，，無法反饋實(shí)際位移值給數(shù)控裝置和進(jìn)給伺服單元，控制信號(hào)單向傳送。通常采用功率步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，系統(tǒng)精度受步進(jìn)電機(jī)的步距精度、工作頻率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)精度影響，難以實(shí)現(xiàn)高精度加工。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、調(diào)試維修方便，適合經(jīng)濟(jì)型、中小型數(shù)控機(jī)床，對(duì)精度和速度要求不高。全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)配置了位置檢測(cè)裝置，能將實(shí)際位移反饋給數(shù)控裝置，并與位置指令值進(jìn)行比較，通過控制機(jī)床的移動(dòng)速度消除位置差值。該系統(tǒng)具有高定位精度，但系統(tǒng)復(fù)雜，調(diào)試和維修困難，對(duì)檢測(cè)元件要求高，需要保護(hù)措施，購(gòu)置和使用成本高，適用于大型或精密的數(shù)控設(shè)備。半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床與全閉環(huán)控制相似，但位置檢測(cè)裝置安裝在傳動(dòng)鏈的旋轉(zhuǎn)部件上，無法直接測(cè)量工作臺(tái)的實(shí)際位移，而是通過轉(zhuǎn)角換算得到位移量。相較于全閉環(huán)控制系統(tǒng)，精度較低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，檢測(cè)元件價(jià)格低廉，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，是目前最常用的控制系統(tǒng)之一。1-9列舉我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的主要品牌答：比較典型的有華中數(shù)控系統(tǒng)、華興數(shù)控及北京航天數(shù)控等。型號(hào)有航天Ⅰ型、華中Ⅰ型、華中-2000型等。1-10基于云服務(wù)的數(shù)控機(jī)床，將為數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)帶來哪些新變化？答：數(shù)控機(jī)床總的發(fā)展趨勢(shì)是高速高效、高精度、高可靠性、復(fù)合化、開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、云服務(wù)和云制造。其中