1、第一章作业：（1）1.简述国际数控机床经历的三个阶段及发展过程。 （1答：第一阶段：20 世纪 20 年代前，天轴集中传动机床。特征：以蒸汽机或直流发电机电动机组集中提供动力，天 轴传动，塔 轮变速，单机不能独立工作。第二阶段： 20 世纪 20 年代后，多电机(交流电机)驱动，齿轮变速机床。机、 电、气、液技术结合，出现了以加工汽车零部件为代表的组合机床及其自动线，使大批大量生 产的自动化水平在 20 世纪 60 年代达到了顶峰。第三阶段： 20 世纪 50 年代后，数字控制与信息化机床。计算机和电子技术与机械加工过程的联系，机械传动凸轮控制伺服驱动数字控制，加工中心工艺集成2.根据 GB/
2、T15375-1994 规定确定机床（2CA6180、XKA5032A、TH5660A 型号类型含义。CA6180 C 车床 （类代号） A 结构特性代号 6 组代号（落地及卧式车床） 1 系代号（普通落地及卧式车床） 主参数（最大加工件回转直径 800mm）XKA6040AB X 铣床（类代号） K 数控（通用特性代号） A （结构特性代号） 60 卧式升降台铣床（组系代号） 40 工作台面宽度 400mm（主参数） B 第二次重大改 进（重大改进序号）第二章作业：（2）1机床由哪几部分组成？（3答：数控机床由 1）动力源、2）传动系统、 3）支撑件、4）工作部件、5）控制系统、6）冷却系统
3、、7）润滑系统、8）其他装置：如排屑装置，自动测 量装置等几部分组成。2车床的功能与特点是什么？在普通车床中能否实现二维插补曲线轮廓的加工？答：1）车床是回转体加工机床，其功能与特点： 除可加工各类回转表面及端面外，还可加工平面、孔、螺 纹等。 加工零件一般呈轴、套、盘、筒状。 常用刀具主要是各种车刀，孔加工刀具，螺纹刀具等。2）在普通车床中不能实现二维插补曲线轮廓的加工。因无数控系统控制刀具沿各坐标轴移动相应位移、达到要求的位置与速度，形成 X、Z 两直线轴联动、插补。3分析在车床中进行大长径比棒料零件外圆加工时尾架与中心架的作用？（4答：在车床中进行大长径比零件的外圆加工时，如果采用零件一
4、端夹紧加工，在加工过程中，由于在切削力作用下，零件的轴线会产生弯曲变形，造成零件精度超差，使零件的加工精度受到影响，因此，零件一端夹紧的同时，另一端需用尾架 顶紧，而对细长轴零件而言，还要配以中心架或跟刀架，增加零件的夹持刚度，以保证零件的加工精度。第三章作业：（3）1.数控机床的分类通常是如何划分的？（5答：数控机床通常是按工艺用途来划分机床。划分为：金属切削类数控机床。如：用刀具对零件进行切削加工。有数控车床、数控 铣床、加工中心、车削中心等；特种加工数控机床。如：采用电、液、光等原理进行零件的加工。有电火花、水刀加工、激光加工等；成形加工数控机床。如：通过物理方法改变工作形状 。有数控折
5、弯机、数控冲床、数控弯管机等。2.何谓开环、半闭环和全闭环控制系统？其优缺点是什么？适用于什么场合？（6答：开环控制系统：采用步进电机，无位置检测元件，对执行机构不检测，无反 馈控制信号。特点：结构简单、调试容易、设备成本。适用于精度要求不高的数控机床。半闭环控制系统：位置检测元件不是测量工作台的实际位置，而是测量伺服电机或丝杠端的转角，推算出位移。特点：调试方便、稳定性好，角位移的测量元件简单、廉价。配 备传动精度高的齿轮、滚珠丝杠副的半闭环控制数控机床应用非常广泛。闭环控制系统：用伺服电机，有位置检测元件和位置比较电路。位置测量装置安装在工作台。特点：系统的控制精度高 ，设备的成本高。主要
6、用于加工精度要求高的数控机床。作业：（4）1.数控机床的坐标系是如何确定的？（7答：标准机床坐标系中，X 、Y、Z坐标轴的相互关系用右手笛卡尔直角坐标系决定。2.简述数控机床的发展方向。 （8答：数控机床向高速高精度化、智能化、复合化、网络化、计算机制造系统集成化、绿色环保化的方向发展。3.简述我国数控机床与国外数控机床的差距体现在哪些方面。 （9答：我国数控机床与国际先进水平的差距主要表现在：精度、功能和档次、规格和品种、可靠性、外观质量、数控系统和关键功能部件等方面。第四章作业：（5）1.数控车床的功能、特点是什么？（10答：特点：与普通车床比数控车床具有高精度、高效率、高柔性、高可靠性、
7、工艺能力强等特点。功能：除可加工各类回转表面及端面外，还可加工平面、孔、螺 纹等。2.数控车床有哪些部分组成？（11答：床身底座部件、主轴箱主传动系统、 进给传动系统（X 轴、Z 轴）、刀架、尾架、中心架、冷却、润 滑、排屑、机床防 护系统、控制系统等组成。3.在数控车床中实现平面加工的前提条件是什么？（12答：在数控车床中只能完成回转体零件的加工，要实现平面的加工数控车床的主轴一定要具有 C 轴功能，通 过 C 轴功能与刀架上的 动力刀具主轴联动插补，完成回转体零件上的平面的加工。第五章作业：（6）1.加工中心按主轴空间位置分可以分为几类？试述加工中心的特点？（13答：加工中心按主轴的空间位
8、置可以分为：卧式加工中心、立式加工中心、万能加工中心、大型龙门加工中心、五面体加工中心等。2.加工中心的组成是什么？（14答：加工中心由基础部件、主轴部件、数控系 统、伺服系统自动换刀系统、辅助系统、托盘更换系统、冷却系统、润滑系统、排屑系 统机床防 护系统组成。3.加工中心的主轴为何要求定位准停？试举例应用。 （15答：在自动换刀镗铣加工中心上，切削的转矩通常是通过刀杆的端面键传递的，因此在主轴每次装卸刀杆时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴上的端面键，这就要求主轴具有准确定位于圆周上特定角度的功能。举例：镗孔退刀，当镗孔退刀时， 为避免刀尖划伤已加工表面，需要采用主轴准停，使刀尖停在一个固定位
9、置上，待主轴偏移一定位置后，再进行退刀。4.加工中心主轴是如何实现刀具的自动装卸和夹紧的？（16答：加工中心的刀具采用 7：24 的大锥度锥柄，刀具拉杆连接有卡爪，刀具的锥柄的尾端连接有拉丁，拉杆在碟形弹簧的作用下，端部的卡爪带动拉丁将刀具轴颈拉紧，通过 7：24 锥面的定心及摩擦作用将刀柄夹紧与加工中心主轴端部锥孔，在碟形弹簧的作用下，刀具拉杆始终具有拉紧力将刀具拉紧。加工中心刀具的松开：松刀动力源（液压、气动、或直线电机）推动拉杆反方向移动压缩碟形弹簧，使卡爪带动 刀具拉丁移动，使卡爪进入主轴端部的锥形槽中，卡爪张开，松开刀具拉丁，同时刀具锥柄与主轴端部内锥 孔脱离，与自 动换刀装置配合，
10、实现刀具的自动装卸。第六章作业：（7） 1数控机床对主传动系统的基本要求是什么？（17答：1）具有更大的调速范围和功率，并实现无级调速（一般 Rn100）2）具有更高的精度与刚度，传动平稳，噪音低。3）具有良好的抗振性与热稳定性，固有频率高，动平衡，循 环冷却润滑。2数控机床主轴用交流伺服电机驱动是如何调速的？有何特点？（18答：交流电动机无级调速，是通过调频实现调速。特点：1）交流电动机一般为笼式感应电动机结构，体积小，转动惯性小， 动态响应快，且无电刷，因而最高转速不受火花限制。2）全封闭结构，具有空气强冷，保 证高转速和较强的超载能力，具有很 宽的调速范围。3数控机床主轴传动方式有哪些？
11、试述齿型带传动使用场合及传动特点。 （19答：数控机床主轴传动方式有：1）齿轮变速主传动系统、2）带变速齿轮主传动、3）直接皮带主传动系统、4）调速电机直接驱动主轴传动等。主轴带传动变速主要是将电机的旋转运动通过带传动传递给主轴，这种传动方式多用于数控车床和中、小型加工中心，它可避免齿轮传动时 引起的振 动与噪声，速度 较高。同步齿形带传动特点：1）无滑动，传动比准确。2）传动效率高，可达 98。3）传动平稳，噪声小（带传动具有吸振的功能）。4）使用范围较广，速度可达 50m/s，传动比可达 10 左右，传递功率由几瓦至数千瓦。5）维修保养方便，不需要润滑。作业：（8 ）1.数控机床主轴轴承配
12、置形式有哪些？主轴轴承全部采用高精度角接触球轴承配置的特点？（20答：1）前支承采用双列圆柱滚子轴承双列 60 角接触球轴承。后支承采用成对角接触球轴承；2）全部采用高精度角接触球轴承；3）采用双列和单列圆锥滚子轴承。特点：刚度相对较低，为了提高承载力，增加前 轴承数量，并配套予紧，转速高。主要用于高速高精度轻型数控机床主轴。2.机床主轴轴承预紧的目的？滚动轴承预紧方式有哪些？（21答：轴承预紧目的：1）预加载荷不仅可以消除轴承的轴向游隙；2）使轴承内部滚动体受力均匀；3）提高轴承的刚度和主轴的旋转精度；4）抑制振动和钢球自转时的打滑现象，提高机床主轴的抗振性。预加载荷越大，提高 刚度和主轴旋
13、转精度效果越好。滚动轴承预紧方式有：1）刚性预加载荷；2）弹性预加载荷；3）可调整预加载荷等三种方式。3.数控机床主轴轴承润滑的目的？有哪些润滑方式？常用的润滑方式是哪种？（22答：1）保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热；2）降低轴承温度；3）延长轴承的使用寿命；4）同时又能把主轴组件的热量带走。润滑方式：1）油脂润滑、2）油液循环润滑、 3）油雾式润滑、 4）油气润滑、5）喷注润滑方式。其中常用的润滑方式是脂润滑。作业：（9）1.数控加工中心的主轴准停功能与车削中心的主轴准停及 C 轴功能的区别？（23答：加工中心主轴准停又称为主轴定位功能，即当主轴停止时能控制其停于固定位置。其目的是都必使
14、刀柄上的键槽对准主轴上的端面键，实现刀库的自动换刀及传递扭矩。而车削中心的主轴准停与 C 轴功能是主轴准停的作用是：1）车削中心准停可以在车床实现多面体铣削加工；2）在数控车削中心中利用 C 与 X 轴、Z 轴的插补功能，实现各种复杂曲面的加工。通过其定义 与特点分析，其两者的区别是数控加工中心的主轴定位准停，是用于换刀， 动力传动；车削中心的主轴准停及 C 轴功能是用于插 补，实现铣削功能。2.主轴准停的类型？（24答：数控机床主轴准停的类型有：1）电控主轴准停装置，2）机械控制主轴准停装置两种形式。第七章作业：（10）1.数控机床进给传动系统的基本要求是什么？（25答：数控机床进给系统的要
15、求：1）高传动精度与定位精度 2）宽进给调速范围 3）高响应速度 4）高的传动刚度 5）低摩擦 6）低惯量 7)无隙传动 8.)稳 定性好，寿命长 9)使用维护方便等要求。2.进给传动中采用降速传动的目的是什么？要求高精度的传动采用何种联接方式、优点？（26答：进给传动中采用降速传动的目的是：1）将高速低转矩输入转换成低速高转矩输出，2减少滚珠丝杆和工作台等的转动惯量在系统中所占比例，3）调整脉冲当量，保证运动精度。要求高精度的传动采用胀紧联接套刚性联结。优点：1）传递扭矩大，可以单只使用，也可以多件串联使用，安装调试 方便，定位精度高，并具有良好互 换性，又有密封作用， 2）胀紧联接套是靠摩
16、擦力来传递负荷，对被联接件没有健削弱。胀套胀紧后接触面紧密贴合， 对受冲击负荷或正转，反转频繁的动力不易产生松动， 3）胀紧联接套在超载时会产生相对滑移，从而保护机件不受损伤。作业：（11）1.滚珠丝杠副中的滚珠循环方式可分为哪几类？试比较其结构特点及优缺点。 （27答：滚珠丝杠副中的滚珠循环方式可分内循环、外循环两种方式。特点：内循环与外循环相比其结构紧凑、定位可靠，且不易磨损、返回 滚道短，不易发生滚珠堵塞、磨损小的特点。缺点：反相器结构复杂、制造困难，且不能用多头螺纹传动。外循环的特点：结构制造工艺简单，使用广泛。缺点：滚道接缝很难制造平滑，影响 滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡死 现象，噪
17、声也 较大。2.数控机床丝杠传动中，为何要进行丝杠螺母副轴向间隙调整与预紧？（28答：数控机床滚珠丝杠副传动中，除了对本身单一方向的进给运动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格的要求，以保 证反向传动精度及传动 的刚度。因此， 给予适当的预紧可消除丝杠与螺母螺纹间隙，提高螺 纹传动的反项定位精度，并且提高丝杠传动的刚度。3.滚珠丝杠副轴向间隙调整和预紧的基本原理，常用的有哪些结构形式？（29答：滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧采用双螺母预紧，原则是：滚珠丝杠上一螺母如果受方向向右外载荷 F 作用， 则 右螺母中钢球与滚道的接触变形加大，而左螺母中钢球与滚道的接触变形则减小，当 F 增大到某种程度时，可
18、使左螺母中钢球与滚道的接触变形减小到零，如果再大，则左螺母中钢球与 滚道将出现间隙，影响定位精度，此 时即达到规定的预紧要求。反之如果左螺母所受与右螺母一样大小相等方向相反的力 F 作用下，其预紧过程与右螺母的预紧原理相同。常用的滚珠丝杠的预紧方法有：垫片消隙式、螺纹消隙式、齿差消隙式三种方式。3.齿轮副消隙方法有哪些？各有何特点？（了解）（30答：齿轮副消隙方法主要有作业：（12）1.滚珠丝杠副常用的支撑方式有哪些？各适用何种场合？（31答：滚珠丝杠副常用的支撑方式有以下：1）一端止推轴承（固定自由式），这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低， 仅适应于短丝杠。一般用于数控机床的 调节环节或升
19、降台式数控铣床的立向(垂直)坐标中。2）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承(固定支承式) 滚珠丝杆较长时，一端装止推轴承固定，另一端由深沟球 轴承支承。为了减少丝杆 热变 形的影响，止推 轴承的安装位置应远离热源。 3）两端装推力轴承（单推单推式或双推单推式）这种方式是对丝杠进行预拉伸安装。以减少丝杠因自重引起的弯曲变形；可提高丝杠拉压刚度；丝杠不会因温升而伸长，从而保持 丝杠精度。2.滚珠丝杠副传动中为何需润滑？常用的润滑方式是什么？（32答：数控机床的滚珠丝杠一般采用稀油润滑，以提高耐磨性及传动效率，从而维持传动精度，延长使用寿命。常采用稀油润滑，常用的润滑 剂有 90180透平油，140
20、主轴油等。3.滚珠丝杠副的常用的防护措施是什么？（33答：丝杠与螺母之间采用橡胶尼龙密封圈接触密封或塑料迷宫圈非接触密封的方式防护。滚珠丝杠副防护则采用 1）锥形套管伸缩套管、2）折叠塑料或人革护罩、3）螺旋钢带护罩等防护方式进行防护。第八章作业：（13）1.数控机床对支承件的基本要求？（34答：1）高的精度及精度保持性 2）足够的动、静刚度 3）良好的抗振性 4）很好的热稳定性5）有良好的工艺性、排屑性等。2.改善数控机床热变形特性的措施有哪些？（35答：（1）减少机床内部热源及发热量，减短传动链，采用低摩擦系数的导轨或轴承等。（2）散热、隔热：散热结构设计、 风扇、冷却器加快散热，对热源加
21、隔热罩，将热源移出主机。（3）均衡温度场：采用风导流、导油沟等使热量在机床各部均衡，从而减少变形。（4）采用热对称结构减少变形对精度的影响。（5）恒温控制空调、冷水机。高精度机床采用。（6）采取补偿构件变形的结构措施3.从材料性能上分析，为何数控机床的支承件材料常选用铸铁？（36答：从材料性能上分析，铸铁的抗压强度极限比其抗拉强度极限高 4 5 倍，而对于数控机床的支承部件来讲，主要支承功能部件的重力、工作过程中切削力、离心力、激振力，因此机床床身、机座等受压零部件常选用铸铁 材料。作业：（14）1.数控机床对导轨的基本要求？按摩擦性质导轨可以分为哪几种类型？（37答：数控机床对导轨的要求为：
22、导向精度高、耐磨保持性好、寿命长；具有足够的刚度，低速稳定性好，并且具有良好的工 艺性。2.滑动导轨的特点？数控机床采用塑料导轨的目的是什么？常用塑料导轨的类型是什么？（38答：滑动导轨的特点：1）摩擦系数大，磨损快，使用寿命短，低速易爬行。2）结构简单，工艺性好，刚度高，精度容易保 证。3）广泛应用于低速均匀性及定位精度等要求不高的场合。作业：（15）1.数控机床常采用什么导轨？（39答：对于低速均匀性及定位精度要求不高的机床，常采用滑动导轨；而对于速、定位精度、灵敏度要求较高的机床及一些微 动机构导轨常采用 滚动导轨。2.滚动导轨的特点是什么？为什么要进行预紧？（40答：滚动导轨的特点：1
23、)摩擦系数低，运动灵敏度高，低速不爬行；2）摩擦功耗小，移动轻便；3）定位精度远高于滑动导轨；4）耐磨性高，磨损小，精度保持性好，寿命 长；5）润滑系统简单，维护方便；6）结构复杂，制造困难。接触面积小，抗振性 较差。对脏、杂物较敏感，防护要求高。滚动导轨预紧的目的：1）保持导轨所需的运动精度、承载力；2）消除间隙，提高刚度。第九章作业：（16）1.数控车床上的回转刀架换刀时需完成哪些动作？（41答：数控车床上回转刀架换刀时刀架的动作顺序是：刀盘抬起、刀盘转位、刀盘定位和刀盘夹紧四个动作。2.什么是数控机床自动换刀装置？设置换刀装置的目的、要求？（42答：1）数控机床的自动换刀装置：储备一定数
24、量的刀具并完成刀具的自动交换功能的装置。2）数控机床上设置换刀装置的目的是：（1）缩短非切削时间，提高生产率，可是非切削 时间减少到 20%到 30%；（2）工序集中，扩大数控机床工艺范围，减少 设备占地面积；（3）提高加工精度。3）数控机床对换刀装置的要求：换刀时间短；刀具重复定位精度高；足够的刀具储存量；占地面积小；安全可靠等。3.简述刀库的类型。 （43答：数控加工中心刀库的类型：盘形(轮鼓)刀库；链式刀库；箱格式刀库三种形式。作业：（17） 1.数控回转工作台的功用如何？回转工作台的种类？（44答：1）数控回转工作台的功用为：（1）实现绕 X、Y 和 Z 轴的圆周进给运动，扩大工艺范围
25、，提高生产率；（2）数控铣 床的回转工作台可进行各种圆弧加工或与直线进给联动进行曲面加工；（3）实现精确的自动分度，对箱体类零件加工带来很大方便。2）回转工作台的种类：（1）数控回转工作台；（2）分度工作台；（3）交换工作台2.开环数控转台与闭环数控转台在结构上有何区别？（45答：开环数控转台与开环直线进给机构一样由电液脉冲马达或步进电机驱动，由传动机构、间隙消除机构及蜗轮夹紧 机构组成。而 闭环数控 转台与开环数控系统中的转台机构基本相同，其区别于：闭环数控 转台有转动角度的测量元件圆光栅或圆感应同步器。通过将测量的结果反馈并与指令值比较后按闭环原理进行工作，使数控转台的定位精度更高。3.数控机床中冷去系统的作用？（46答：冷却中切削液不仅能够带走大量的切削热，降低切削区的温度，而且切削液具有润
