第一节机械结构的主要特点与基本要求
一、数控机床对机械结构的基本要求
从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。
从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。
综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。
二、数控机床机械结构构成
典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。
数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。
和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。
数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。
根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。
为了在—次安装后能尽可能多地完成同一工件不同部位的加工要求，并尽可能减少数控机床的非故障停机时间，数控加工中心的机床常具有自动换刀装置和自动化托盘交换装置。对自动换刀装置的基本要求主要是结构简单，工作可靠。
其他机械功能部件主要指润滑、冷却、排屑和监控机构。由于数控机床是生产效率极高并可以长时间实现自动化加工的机床，因而润滑、冷却、排屑问题比传统机床更为突出。大切削量的加工需要强力冷却和及时排屑，冷却的不足或排屑不畅会严重影响刀具的寿命，甚至使得加工无法继续进行。大量冷却和润滑的作用还对系统的密封和防漏提出了更高的求，从而导致半封闭、全封闭结构的机床出现。
三、数控机床的机械结构
数控机床的使用者应该对数控机床的机械结构有一个比较全面的了解，数控机床的床身是整个机床的基础支承件，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。为了满足数控机床加工精度，需要机床在受热、受力时变形小。所以在床身结构上要尽可能地提高它的静、动刚度，更好的抗振忭。另外，为了减少热变形，在结构上能做到热的均匀或及时清除热源等，特别是减少运动部件的摩擦力和清除传动间隙等方面，从结构和技术上需要采取很多措施，只有解决了上述问题才能提高机床的运动精度与定位精度。
由于数控机床最终能使被加：正零件得到很高的加工精度，所以数控机床与传统的非数控机床在结构上有很多变化。数控机床的床身多采用整体结构，采用米汉纳铸铁铸造、人造花岗岩、钢板焊接等材料。为了减小运动部件的摩擦力，在导轨上也有很大的改善，除了采用改进的滚动导轨、静压导轨之外，在滑动导轨上也采取了不少措施，如采用滑动导轨表面三面贴塑工艺，使滑动导轨减小了摩擦力，而且也提高了耐磨度，避免机床的爬行。在数控机床的传动方面，比较普遍地使用滚珠丝杠，由于滚珠丝杠是滚动摩擦，所以可以大大减小进给传动中的摩擦力。
(一)铸造床身结构
根据数控机床的类型不同，床身的结构有各种各样的形式。数控铣床和加工中心等这一类数控机床的床身结构有固定立柱式和移动立柱式两种。前者一般适用于中小型立式或卧式加工中心，而后者又分为整体T形床身和前后床身分开组装的T形床身。T形床身是指床身是由横置的前床身(也称横床身)和与它垂直的后床身(也称纵床身)组成。整体式床身，刚性和精度保持性都比较好，但是却给铸造和加工带来很大不便，尤其是大中型机床的整体床身，加工时需有大型设备。而分离式T形床身，铸造工艺性加工工艺性都大大改善，但前后床身连接处要刮研，连接时用定位键和专用定位销定位，然后沿截面四周，用大螺栓固紧。这样连接的床身，在刚度和精度保持性方面，基本也能满足使用要求。
机床床身结构一般为箱体结构，为使床身在较小质量下又能获得较高的静刚度和适宜的固有频率，设计时需采用筋板结构，图2—1所示是床身中常用的几种筋板布置的截面图。
2．4数控机床导轨
组成：动导轨、支承导轨。
作用：对运动部件起支承和导向作用。
2.4.1数控机床对导轨的基本要求
1. 导向精度高
2. 耐磨性能好
3. 足够的刚度
4. 良好的摩擦特性
5. 工艺性好
2.4.2数控机床导轨的类型与特点
一．滑动导轨
1. 优点：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。
2. 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。
3. 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
1. 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。
2. 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。
3. 三种结构形式：
（1）滚珠导轨；（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。
三．静压导轨
1. 优点：不产生磨损，机械效率高，精度保持性好，摩擦因数小，低速不易产生爬行，抗震性好。
2. 分类：液体静压导轨和气体静压导轨。
液体静压导轨缺点：结构复杂，液压装置比较大，且需要专门的供油系统。
气体静压导轨缺点：防尘要求高。
2.5数控机床的工作台
2.5.1工作台
应用:直线进给运动。
2.5.2回转工作台
应用：圆周进给运动。
2.5.3摆动工作台
应用：摆动进给运动。
2.5.4直接驱动的回转工作台
1. 组成：是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。
2. 优点：减少传动环节、简化机床的结构等。
2.6数控机床的位置检测装置
1.检测装置的作用：在闭环数控系统中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值（指令信号）进行比较，从而控制驱动元件准确运转，使工作台（或刀具）按规定的轨迹和坐标移动。它的精度直接影响数控机床的定位精度和加工精度。
2.对位置检测装置的要求：
（1）高可靠性和高抗干扰性；
（2）满足精度和速度要求；
（3）使用维护方便，适合机床运行环境；
（4）成本低，寿命长。
2.6.1检测装置的分类
1. 根据安装的位置及耦合方式分为：直接测量和间接测量两种。
2. 按测量方法分为：增量式和绝对式两种。
3. 按检测信号的类型分为：模拟式和数字式两大类。
4. 根据运动型式分为：回转型和直线型检测装置。
直线型位置检测装置作用：用来检测运动部件的直线位移量。
旋转型位置检测装置作用：用来检测回转部件的转动位移量。
2.6.2光栅
1. 分类：长光栅（光栅尺）和圆光栅。长光栅用来测量直线位移；圆光栅用来测量角度位移。
2. 特点：响应速度快，精度高。
3. 应用：高精度数控机床。
2.6.3旋转变压器
1. 作用：一种常用的转角检测元件。
2. 特点：结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠等特点，且精度能满足一般的检测要求。
3. 分类：旋转变压器分为有刷式和无刷式两种结构。
有刷式旋转变压器特点：结构简单，体积小，可靠性差，寿命也较短。
无刷式旋转变压器特点：提高了可靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
2.7数控机床的自动换刀装置（ATC）
作用：自动储存、更换刀具，使工件在一台机床一次装夹可完成多道工序或全部工序加工。
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。
2.7.1刀库
1、刀库容量：刀库存放刀具的数量，一般根据加工工艺要求而定。
2、刀库类型
分类：（1）鼓轮式刀库；（2）链式刀库；（3）格子箱式刀库；（4）直线式刀库等。
特点：（1）鼓轮式刀库占地小，结构紧凑，容量大，但选刀、取刀动作复杂。
（2）链式刀库结构紧凑，容量大，链环的形状也可随机床布局制成各种形式而灵活多变，还可将换刀位突出以便于换刀。
（3）格子箱式刀库结构紧凑，容量大，刀库空间利用率高，换刀时间长，辅助装置较复杂。
（4）直线式刀库结构简单，容量小。
3、选刀方式
分类：（1）顺序选刀；（2）任意选刀。
特点：
（1）顺序选刀是在加工前，将加工所需刀具依工艺次序插入刀库刀套中，顺序不能有差错，加工时按顺序调刀。工件变更时，需重调刀具顺序，操作烦琐，且加工同一工件中刀具不能重复使用。
（2）任意选刀刀库中的刀具的排列顺序与工件的加工顺序无关，相同的刀具可重复使用。
2.7.2数控车床的自动换刀装置
主要采用回转刀盘。
2.7.3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。
2.8数控机床的辅助装置
2.8.1数控机床液压和气压装置
1．定义：用压力油或加压空气作为传递能量的载体实现传动与控制。
2．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。
3．辅助作用：
（1）自动换刀所需的动作。
（2）机床运动部件的平衡。
（3）机床运动部件的制动和离合器的控制，齿轮拨叉挂档等。
（4）机床的润滑冷却。
（5）机床防护罩、板、门的自动开关。
（6）工作台的松开夹紧，交换工作台的自动交换动作。
（7）夹具的自动松开、夹紧。
（8）工件、工具定位面和交换动作台的自动吹屑、清理定位基面等。
4．构成：1）动力装置；2）执行装置；3）控制与调节装置；4）辅助装置；5）传动介质。
2.8.2自动排屑装置
作用：自动分离并收集切削液和切屑，以便自动加工顺利进行和减少数控机床的发热。
常见的排屑装置：（1）平板链式排屑装置；（2）刮板式排屑装置；（3）螺旋式排屑装置。
2.8.3工件自动交换系统
作用：减少工件安装调整时间。
1.托盘交换装置
（1）托盘交换装置的作用：自动交换加工的托盘与托盘系统中备用的托盘，以提高交换工件的效率。
（2）托盘系统的功能：存储、运送功能，自动检测功能，工件、刀具归类功能，切削状态监视功能等。
2.自动运输小车
由多台机床组成柔性生产线时，工件在它们间的传送方式有有轨小车和无轨小车。
第六章 数控机床的机械结构
提要本章讨论了数控机床机械结构的要求，介绍了提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，介绍数控机床主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。学时：4学时 第六章数控机床的机械结构
目标了解数控机床的机械结构特点； 掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减 少运动副的摩擦的措施； 了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构及其工作原理 了解提高传动精度，提高机床寿命和精度保 持性的措施； 第六章数控机床的机械结构
建议 了解数控机床对机械结构的要求，掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。 第六章数控机床的机械结构
第一节概述数控机床的机械结构要求 1、高精度 2、高速度 3、高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性 因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。
数控机床应具有更高的静、动刚度 刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度)(动刚度) 提高刚度的原因： ①在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受 力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化 ②机床刚度差—影响机床抗振性
1.1数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控制介质、数控装置、伺服系统、反馈装置及机床本体，见图2 - 1。 图1-1 数控机床组成 一、控制介质 数控机床工作时，不要人去直接操作机床，但又要执行人的意图，这就必须在任何数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物称之为控制介质。在普通机床上加工零件时，由工人按图样和工艺要求进行加工。在数控机床加工时，控制介质是存储数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工件位置等信息的信息载体，它记载着零件的加工工序。数控机床中，常用的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡片、磁带和磁盘或其他可存储代码的载体，至于采用哪一种，则取决于数控装置的类型。早期时，使用的是8单位（8孔）穿孔纸带，并规定了标准信息代码ISO（国际标准化组织制定）和EIA（美国电子工业协会制定）两种代码。 二、数控装置
数控装置是数控机床的核心。其功能是接受输入装置输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行译码、运算和逻辑处理后，发出相应的脉冲送给伺服系统，使伺服系统带动机床的各个运动部件按数控程序预定要求动作。一般由输入输出装置、控制器、运算器、各种接口电路、CRT显示器等硬件以及相应的软件组成。数控装置作为数控机床“指挥系统”，能完成信息的输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。它具备的主要功 能如下： 1）多轴联动控制。 2）直线、圆弧、抛物线等多种函数的插补。 3）输入、编辑和修改数控程序功能。 4）数控加工信息的转换功能：ISO/EIA代码转化，米英制转换，坐标转换，绝对值和相对值的转换，计数制转换等。 5）刀具半径、长度补偿，传动间隙补偿，螺距误差补偿等补偿功能。6）实现固定循环、重复加工、镜像加工等多种加工方式选择。 7）在CRT上显示字符、轨迹、图形和动态演示等功能。 三、伺服系统 机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统，它根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移量。每个进给运动的执行部件都配有一套伺服系统。伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动，它相当于手工操作人员的手，使工作台（或溜板）精确定位或按规定的
第一节机械结构的主要特点与基本要求 一、数控机床对机械结构的基本要求 从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。 从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。 综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。 二、数控机床机械结构构成 典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。 数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。 和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。 数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。 根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。
智慧树知到《数控机床结构》章节测试答案 第一章 1、机床型号的首位字母“Y”表示该机床是( )。 A.水压机 B.齿轮加工机床 C.压力机 D.螺纹加工机床 答案: 齿轮加工机床 2、世界上第一台数控机床于( )年诞生在( )。 A.1952，美国 B.1958，德国 C.1958，美国 D.1952，德国 答案: 1952，美国 3、根据我国机床型号编制方法，最大磨削直径为320毫米、经过第一次重大改进的高精度万能外圆磨床的型号为( )。 A.MG1432A B.M1432A C.MG432 D.MG1432 答案: MG1432A
4、CA6140型卧式车床的最大车削直径为40mm。( ) A.对 B.错 答案: 错 5、分类代号用罗马数字表示，置于类别代号之前，居型号首位。( ) A.对 B.错 答案: 错 第二章 1、开合螺母的功用是接通或断开从( )传递的运动。 A.光杠 B.主轴 C.丝杠 D.电动机 答案: 丝杠 2、车削加工时，工件的旋转是( )。 A.主运动 B.进给运动 C.辅助运动 D.连续运动 答案: 主运动
3、在CA6140普通车床上，车削螺纹和机动进给分别采用丝杠和光杠传动其目的是( )。 A.提高车削螺纹传动链传动精度 B.减少车削螺纹传动链中丝杠螺母副的磨损 C.提高传动效率 D.以上都是 答案: 提高车削螺纹传动链传动精度 4、溜板箱的功用是变换被加工螺纹种类和导程,获得各种机动进给量。( ) A.对 B.错 答案: 错 5、进给箱的功用是将丝杠或光杠的旋转运动转变为直线运动并带动刀架进给。( ) A.对 B.错 答案: 错 第三章 1、限位开关在电路中的作用是( )。 A.短路保护 B.过载保护 C.欠电压保护
可编辑 重庆机电职业技术学院 2009——2010年第二学期《数控机床与机械结构》期末考试 1、数控机床齿轮传动间隙的存在会造成 进给运动反向时丢失指令脉冲 ，并产生 反向死区 ，因而必须消除。 如 滑动导轨 、 静压导轨 和 滚动导轨 。5、数控机床中采用的数控分度工作台工作时只能完成分度运动，不能实现 圆即在分度时只能 回转一定角度 ；而数控回转工作台则除了能分度工作外，它主要用于实现 圆周进给 ，以进行各种圆弧加工或曲面加工。 、为了提高滚珠丝杠螺母副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除 轴向间隙 ，通常采用 双螺母消隙法 ，此方法常用 垫片消隙 、 齿差消隙 和 螺、静压导轨的特点是阻力小、效率高、导向精度高，且具有良好的 吸振性 。 立式数控铣床机械结构的运动形式有 主运动 、进给运动 和 合成运动 三方面。 10、数控机床齿轮传动间隙中直齿传动齿轮间隙的消除有 轴向垫片调整法 、 偏心套调整法 和 双片薄齿轮错齿调整法 。 11、由于滚珠丝杠副无自锁作用，故必须采用 阻尼 或 锁紧 机构。 12、数控车床能进行螺纹加工，其主轴上一定安装了 脉冲编码器 。 二选择题（共20分） 1、测量反反向间隙的作用是为了（ A ）。 (A) 提高机床的定位精度 (B) 提高机床的使用寿命 (C) 提高机床的安全性 (D) 提高机床的灵活性 2、下列哪种导轨适合于载荷较大的情况（C ） （A ）滑动导轨 (B)滚动导轨 （C ）静压导轨 3、数控机床坐标轴C 轴表示的是绕着（ C ）轴旋转。 （A ）X 轴 （B ）Y 轴 （C ）Ｚ轴 （Ｄ）Ａ轴 ４、柔性制造单元是（ A ） （A ）FMC （B ）FMS （C ）CIMS （D ）NC 5、数控车床与加工中心的区别是（ C ） （A ）能多把刀加工 （B ）能自动检测移动误差 （C ）有自动换刀机构和相应换到机构 （D ）能实现多轴联动 6、下列对于排刀式刀架说法错误的是（ A ） （A ）、主要用于大规模的数控车床 (B)、提高了生产效率 (C)、要有良好的刚度 (D)、要有良好的强度 7、下列对于排屑装置说法错误的是（B ） (A)、可以提高效率 (B)、是手动排屑 (C)、将铁屑排出机床之外 (D)、尽可能靠近切削部位 8、数控铣床一般不用于加工（ C ） ( A) 平面 ( B) 孔 (C).沟槽 (D).螺纹 9、对于数控铣床主轴支承轴承的说法错误的是（ C ） (A)、足够刚度 (B)、足够强度 (C)、不需要消除间隙 (D)、要消除间隙 年级: 专业: 姓名: 学号: --密------------------------------封---------
第7章 数控机床结构习题及答案 1．数控机床的机械结构主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答： 1.主传动系统 它包括动力源、传动件及主运动执行件(主轴)等，其功用是将驱动装置的运动及动力传给执行件，以实现主切削运动。 2.进给传动系统 它包括动力源、传动件及进给运动执行件(工作台、刀架)等，其功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。 3.基础支承件 它是指床身、立柱、导轨、滑座、工作台等，它支承机床的各主要部件，并使它们在静止或运动中保持相对正确的位置。 4.辅助装置 辅助装置视数控机床的不同而异，如自动换刀系统、液压气动系统、润滑冷却装置等。 2．数控机床的机械结构有哪些特点? 答： 1.结构简单、操作方便、自动化程度高 2.高的静、动刚度及良好的抗振性能 3.采用高效、高精度无间隙传动装置 4.具有适应无人化、柔性化加工的功能部件 3．加工中心的布局有哪几种形式？各有何特点？ 答： 1.卧式加工中心 卧式加工中心通常采用移动式立柱，工作台不升降，T形床身。T形床身可以作成一体，这样刚度和精度保持性能比较好，但铸造和加工工艺性较差。分离式T形床身的铸造和加工工艺性都大大改善，但连接部位要用定位键和专用的定位销定位，并用大螺栓紧固以保证刚度和精度。 卧式加工中心的立柱普遍采用双立柱框架结构形式，主轴箱在两立柱之间，沿导轨上下移动。这种结构刚性大，热对称性好，稳定性高。小型卧式加工中心多数采用固定立柱式结构，其床身不大，且都是整体结构。 2.立式加工中心 立式加工中心与卧式加工中心相比，结构简单，占地面积小，价格也便宜。中小型立式加工中心一般都采用固定立柱式，主轴箱吊在立柱一侧。通常采用方形截面框架结构、米字形或井字形筋板，以增强抗扭刚度，而且立柱是中空的，以放置主轴箱的平衡重。 立式加工中心通常也有三个直线运动坐标，由溜板和工作台来实现平面上X、Y两个坐标轴的移动。主轴箱沿立柱导轨上下移动实现Z坐标移动。立式加工中心还可以在工作台
《数控机床》练习题五答案 【基于数控机床机械结构与部件】 1、步进电机的角位移与（4）成正比。 （1）步距角（2）通电频率（3）脉冲当量（4）脉冲数量 2、数控机床CNC系统是（3） （1）轮廓控制系统（2）动作顺序控制系统（3）位置控制系统（4）速度控制系统 3、数控机床有不同的运动形式，需要考虑关键与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程 序时，采用（4）的原则。 （1）刀具固定不动，工件移动（2）铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工刀具移动，工件固定（3）分析机床运动关系后再根据实际情况两者的固定和移动关系（4）工件固定不动，刀具移动。 4、选择刀具起始点时应考虑（1，2） （1）防止与工件或夹具干涉碰撞（2）方便工件安装测量（3）每把刀具刀尖在起始点重合（4）必须选在工件外侧。 5．数控机床伺服系统是以（2）为直接控制目标的自动控制系统。 （1）机械运动速度（2）机械位移（3）切削力（4）切削用量 6．指出下列哪些误差属于系统的稳态误差（1）。 （1）定位误差（2）跟随误差（3）轮廓误差（4）定位误差和跟随误差 7、数控机床适于( C )生产。 A 大型零件 B 小型高精密零件 C 中小批量复杂形体零件 D大批量零件 8、闭环控制系统的检测装置装在( A ) A 电机轴或丝杆轴端 B 机床工作台上 C 刀具主轴上 D 工件主轴上 9、FMS是指（C ） A 自动化工厂 B 计算机数控系统 C 柔性制造系统 D 数控加工中心 10、按伺服系统的控制方式分类，数控机床的步进驱动系统是（A ）数控系统。 A 开环 B 半闭环 C 全闭环 11、下列机床中，属于点位数控机床的是( A )
数控机床习题(第一章) 1填空题 （1）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。 （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。 2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 3 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。（√） 4 简答题 （1）简述数控机床的发展趋势。 P9 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。P4 1、控制介质：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：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。 3、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：其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。 5、机床本体：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、辅助装置 （3）简要说明数控机床的主要工作过程。P2 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、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序 3、程序的输入和输出 4、将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路径模拟等 5、通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件加工 《数控机床》 (第二章) 1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消除间隙措施。 （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。
《数控机床与机械结构》复习题 一、填空题（） 1、滚珠丝杠螺母机构双螺母丝杠间隙调整方法有 调整间隙法、调整间隙法和调整间隙法三种。 2、直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法，可以分为调整 法、调整法和调整法三种。 3、主轴准停可分为准停控制和准停控制。 4、数控机床常用的工作台有工作台和 工作台。 5、刀库的类型有式刀库和式刀库和 式刀库。 6、数控系统目前应用比较多的有、、和广 州数控系统 7、滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有和方式 8、现代数控机床最常用的滚动导轨有两 种：和 9、数控机床中常见的排屑装置有三 种、、。 二、判断题（） （）1、数控机床的加工精度比普通机床要低。 （）4、我国是从1958年开始研制数控机床的。 （）5、普通车床可以车出形状复杂的回转体。 （）6、数控机床的刚度和抗震性都比较差。 （）7、滚珠丝杠螺母机构可以实现自锁。 （）9、数控机床中齿轮传动不需要消除间隙。 （）10、数控机床导轨的导向精度要高。 （）11、数控机床导轨的耐磨性比较差。 （）15、滚动导轨的导轨面之间的摩擦是滑动摩擦 （）16、排刀式刀架用于大规格数控车床上。 （19、刮板式排屑装置负载比较小。 （）21、机械准停装置是在高速状态下准停的。 （）22、数控加工中心有刀库和自动换刀装置。 （）24、加工中心主轴的热稳定性要好。 （）25、主轴电机调速范围要宽。 （）26、刀具顺序选择是按加工工序来选刀。 （）27、数控加工过程中，铁屑对加工没影响，所以不用及时排出。 （）28、主轴准停的定位要准确。 （）30、使用了自动换刀系统以后加工效率可以明显提高
（）CIMS是指计算机集成制造系统，FMS是指柔性制造系统。 （）1．半闭环、闭环数控机床带有检测反馈装置。 （）2．数控机床的反向间隙可用补偿来消除，因此对加工无明显影响。 （）3．直线型检测元件有感应同步器、光栅、磁栅、激光干涉仪。 （）4．数控机床工作时，数控装置发出的控制信号可直接驱动各轴的伺服电机。 （）5．目前数控机床只有数控铣、数控磨、数控车、电加工等几种。 （）6．旋转型检测元件有旋转变压器、脉冲编码器、测速发电机。 （7．数控机床的高科技含量，可使操作简单，可以不制订操作规程。 （）8．开环进给伺服系统的数控机床，其定位精度主要取决于伺服驱动元件和机床传动机构精度、刚度和动态特性。 （）9．按数控系统操作面板上的RESET键后就能消除报警信息。 （）10．数控机床中MDI是机床诊断智能化的英文缩写。 （）11．切削用量中，影响切削温度最大的因素是切削速度。 （）12．数控车床传动系统的进给运动有纵向进给运动和横向进给运动。 （）13．数控机床的位移检测装置主要有直线型和旋转型。 （）14．数控机床配备的固定循环功能主要用于孔加工。 （）15．数控机床为了避免运动件运动时出现爬行现象，可以通过减少运动件的摩擦来实现。 （）16．数控机床加工过程中不能根据需要改变主轴速度和进给速度。 （）17．车床主轴编码器的作用是防止切削螺纹时乱扣。 （）18．在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。 （）19．数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。 （）20．数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC装置。 二、选择题 （）1、下列对于排刀式刀架说法错误的是 A、主要用于大规模的数控车床 B、提高了生产效率 C、要有良好的刚度 D、要有良好的强度 （）2、下列对于排屑装置说法错误的是 A、可以提高效率 B、是手动排屑 C、将铁屑排出机床之外 D、尽可能靠近切削部位 （）3、数控铣床一般不用于加工 A 平面 B 孔 C.沟槽 D.螺纹 （）5、下列对于准停装置说法错误的是 A、用于定位 B、是自动换刀必需的
数控机床的机械结构 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。 二、减少机床的热变形 在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算
章节练习答案 第一章绪论 1．数控机床是由哪几部分组成，它的工作流程是什么 答：数控机床由输入装置、CNC装置、伺服系统和机床的机械部件构成。 2．按伺服系统的控制原理分类，分为哪几类数控机床各有何特点 答：（1）开环控制的数控机床； 其特点：a.驱动元件为步进电机；b.采用脉冲插补法：逐点比较法、数字积分法；c.通常采用降速齿轮；d. 价格低廉，精度及稳定性差。 （2）闭环控制系统； 其特点：a. 反馈信号取自于机床的最终运动部件（机床工作台）；b. 主要检测机床工作台的位移量；c. 精度高，稳定性难以控制，价格高。 （3）半闭环控制系统： 其特点：a. 反馈信号取自于传动链的旋转部位；b. 检测电动机轴上的角位移；c. 精度及稳定性较高，价格适中。应用最普及。 3．什么是点位控制、直线控制、轮廓控制数控机床三者如何区别 答：（1）点位控制数控机床特点：只与运动速度有关，而与运动轨迹无关。如：数控钻床、数控镗床和数控冲床等。 （2）直线控制数控机床特点：a.既要控制点与点之间的准确定位，又要控制两相关点之间的位移速度和路线。b.通常具有刀具半径补偿和长度补偿功能，以及主轴转速控制功能。 如：简易数控车床和简易数控铣床等。 （3）连续控制数控机床（轮廓控制数控机床）：对刀具相对工件的位置，刀具的进给速度以及它的运动轨迹严加控制的系统。具有点位控制系统的全部功能，适用于连续轮廓、曲面加工。 4．数控机床有哪些特点 答：a．加工零件的适用性强，灵活性好；b．加工精度高，产品质量稳定；c．柔性好；d．自动化程度高，生产率高；e．减少工人劳动强度；f．生产管理水平提高。 适用范围：零件复杂、产品变化频繁、批量小、加工复杂等
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 数控技术 一、填空题： 1.数控机床是用数字化代码来控制的相对运动，从而完成零件的加工。 2.所谓“插补”就是指在一条已知起点和终点的曲线上进行的过程。 3.对刀操作就是确定和之间关系的操作。 4.直流伺服电动机的控制特性是指其速度随化的特性，而其机械特性是指其速度 随变化的特性。 5.刀具在机床上的位置是由的位置来表示的。 6.JB3051-82规定，数控机床坐标轴和方向是基于固定，移动。 7.数控机床上采用的导轨主要有、、等三种形式。 8.用逐点比较法插补直线OA，其起点坐标为O（0，0），终点坐标A（5，8），若采用插补的总步数作为终 点减法计数器J E的初始值，即J E＝。在插补过程中，每进给一步，计数器J E减1,当J E＝时，到达终点，停止插补。 9.光栅作为位移传感器，其高精度源于的莫尔条纹的和两大效应。若光栅距为 0.01mm，两块光栅之间的夹角为0.057°，则莫尔条纹宽度约为。 10.数控机床一般由控制介质、、测量装置和机械本体五个部分组成。 https://www.doczj.com/doc/162291345.html,C系统软件必须完成和两大任务。 12.步进电机的“失步”现象有两种表现形式，即和。 13.刀具在机床上的位置是由的位置来表示的。 14.在CNC软件中资源分时共享要解决的问题是各任务何时占用CPU以及占用时间的长短，解决的办法是 和相结合。 15.数控机床伺服驱动系统是指以机床移动部件的和作为控制量的自动控制 系统，又称为拖动系统。 16.若三相步进电机（三相绕组分别为A、B、C），请写出三相六拍工作方式的通电顺序：。 17.对于第四象限逆圆弧来说，当F≥0时其进给方向为，偏差计算公式为。 18.数控机床的脉冲当量是指。 19.数控技术是指用对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。 20.从CNC系统使用的微机及结构来分，CNC系统的硬件结构一般分为：和结构两大类。 21.改变，不改变加工程序，就可以实现同一轮廓的粗、精铣加工。 22.数控机床按伺服系统的控制方式可分为、和。 二、判断题： 1.当点位直线控制数控机床的移动部件移动时，可以按任意斜率的直线进行切削加工。 2.步进电机的步距角越大，控制精度越高。 3.从减小伺服驱动系统的外形尺寸和提高可靠性的角度来看，采用直流伺服驱动比交流伺服驱动更合理。 4.脉冲编码器机可以转角，也可以测转速 5.数控机床的加工是用数控程序来控制的，因此数控机床就是软件数控。 6.采用细分电路可以提高开环步进式伺服驱动系统的精度。 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.顺时针圆弧插补（G02）和逆时针圆弧插补（G03）的判别方向是：沿着不在圆弧平面内的坐标轴正方 向向负方向看去，顺时针方向为G02，逆时针方向为G03。 9.编制数控加工程序时一般以机床坐标系作为编程的坐标系。 10.数控机床适用于单品种，大批量的生产。 11.只有采用CNC技术的机床才叫数控机床。 12.圆弧插补中，对于整圆，其起点和终点重合，用R编程无法定义，所以只能用圆心坐标编程。 13.插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。
第4章习题解答 4.1数控机床对机械结构的基本要求是什么？提高数控机床性能的措施主要有哪些？ 数控机床对机械结构的基本要求是：具有较高的静、动刚度和良好的抗振性；具有良好的热稳定性；具有较高的运动精度与良好的低速稳定性；具有良好的操作、安全防护性能 成。 提高数控机床性能的措施主要有：合理选择数控机床的总体布局；提高结构件的刚度；提高机床抗振性；改善机床的热变形；保证运动的精度和稳定性。 4.2 数控机床采用斜床身布局有什么优点？ 斜床身布局的数控车床（导轨倾斜角度通常选择45°、60°和75°），不仅可以在同等条件下，改善受力情况；而且还可通过整体封闭式截面设计，提高床身的刚度。特别是自动换刀装置的布置较方便。 4.3 卧式数控镗铣床或加工中心采用T型床身和框架结构双立柱各有什么优点？ T型床身布局可以使工作台沿床身作X向移动时，在全行程范围内，工作台和工件完全支承在床身上，因此，机床刚性好，工作台承载能力强，加工精度容易得到保证。而且，这种结构可以很方便地增加X轴行程，便于机床品种的系列化、零部件的通用化和标准化。 框架结构双立柱采用了对称结构，主轴箱在两立柱中间上、下运动，与传统的主轴箱侧挂式结构相比，大大提高了结构刚度。另外，主轴箱是从左、右两导轨的内侧进行定位，热变形产生的主轴中心变位被限制在垂直方向上，因此，可以通过对Y轴的补偿，减小热变形的影响。 4.4 什么叫“箱中箱”（box in box）结构？高速加工机床为什么要采用“箱中箱”结构？ 卧式布局高速数控机床采用了“内外双框架”即称为“箱中箱”（box in box）结构。这两种布局型式在总体上的共同特点是：运动部件质量轻，结构刚性好。机床进给系统的结构全部（或部分）移出工作台外，以最大限度减轻移动部件的质量和惯量，是高速加工机床结构布局设计的总原则。 4.5 什么叫虚拟轴机床？其结构特点是什么？与传统机床相比它具有哪些主要优点？ 虚拟轴机床的基座与主轴平台间是由六根杆并联地连接的，称之为并联结构。X、Y、Z三个坐标轴的运动由六根杆同时相互耦合地作伸缩运动来实现。主轴平台的受力由六根杆分摊承担，每根杆受力要小得多，且只承受拉力或压力，不承受弯矩或扭矩。因此，刚度高、移动部件质量小、结构简单、零件的数量多，是并联结构机床突出的优点。 4.6 数控机床对主传动系统的基本要求是什么？在数控机床上实现主传动的无级变速方式主要有哪几种？ 数控机床对主传动系统的基本要求：
第2章数控机床的典型结构与部件 2.1 数控机床的结构特点及要求 2.1.1数控机床的结构特点 由于数控机床的控制方式和使用特点，使数控机床与普通机床在机械传动和结构上有显著的不同，其特点有： （1）采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，机械传动结构大为简化，传动链缩短。 （2）采用刚度和抗振性较好的机床新结构，如动静压轴承的主轴部件、钢板焊接结构的支承件等。 （3）采用在效率、刚度、精度等各方面较优良的传动元件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副以及塑料滑动导轨、滚动导轨、静压导轨等。 （4）采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排屑、自动润滑冷却装置等，以改善劳动条件、提高生产率。 （5）采取减小机床热变形的措施，保证机床的精度稳定，获得可靠的加工质量。 2.1.2数控机床的结构要求及措施 1．提高机床的静、动刚度 在数控机床加工过程中，加工精度除了取决于数控系统，还取决于数控机床本身的精度。而由机床床身、导轨工作台、刀架和主轴箱的几何精度和变形所产生的误差取决于它们的结构刚度，并且这些误差在加工过程不能进行人为的调整和补偿。因此，必须把移动件的重量和切削力引起的弹性变形控制在最小限度之内，以保证加工精度和表面质量。 为了提高机床的静刚度，在机床结构上常采用以下措施。 1）为提高机床主轴的刚度，常采用三支承结构，并且选用刚性好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。
2）为提高机床整体的刚度，常采用筋板结构。表2-1给出了方形截面立柱 在加筋前后的静刚度比值。从表中可以看出，加筋板后相对弯曲刚度和扭转刚度 均提高。 表2-1 方形截面立柱加筋前后的静刚度比值 加筋形式相对质量相对弯曲刚度相对扭曲刚度 1 1 1 1.24 1.17 1.38 1.34 1.21 8.86 1.63 1.32 17.7 3）在大型数控机床中，移动载荷对机床边形有较大的影响。常采用液压平 衡和重快平衡来减少构件的变形，如图2-1所示，利用重块有效地减小主轴箱左 右移动对横梁变形的影响。 图2-1重快平衡结构示意图 4）在数控车床中，为了提高刀架的刚度，要合理设计转台的大小和刀具的 数目，并且尽可能地减少a/b，（如图2-2所示，a为支点到切削力的距离，b为 支点到夹紧力的距离）。此外，在刀具外伸量一定的情况下，增大刀架底座的尺 寸是提高刚度的有效途径。
“机械制造装备设计”部分习题解答 第一章： 1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？ 答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化。 按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床（专用机床）。 普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要，结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要，为结构柔性化；组合机床（专用机床）生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。 1-9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？ 答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型。 它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计，变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法。 目前大多为变型设计，模块化设计缩短了新产品设计开发的时间，创新设计的产品很少。 1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么？ 答：设计的评价方法有：技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价六种。 对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的。 可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本，缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价。 1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？它们之间有哪些数值上的联系？ 答：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定任务的能力。 衡量指标有：可靠度R(t)、累计失效概率F(t)、失效率、平均寿命和平均无故障工作时间、可靠寿命、维修度、修复率、平均修复时间等（P37-38）。 它们之间的主要联系：F(t)=1-R(t)。 1-18 从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？ 答：从系统设计角度，提高产品可靠性要提高其组成各单元的可靠性水平，因此要进行系统和单元可靠性的预测。（P39） 此外要将系统可靠性指标合理分配到各组成单元中，明确各组成单元的可靠性设计要求。（P42） 第二章： 2-4 机床系列型谱含意是什么？
数控车床的组成及主要技术参数 （一）数控车床的布局形式 数控车床的布局大都采用机、电、液、气一体化布局,全封闭或半封闭防护。 （二）数控车床的组成部分及其作用 数控车床是由床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。 .1．床身 数控车床的床身结构和导轨有多种形式, 主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍等。中小规格的数控车床采用倾斜床身和水平床身斜滑鞍较多。倾斜床身多采用30o、45o、60o、75o和90o角, 常用的有45o, 60o和75o角。大型数控车床和小型精密数控车床采用水平床身较多。 2．主传动系统及主轴部件 数控车床的主传动系统一般采用直流或交流无级调速电动机, 通过皮带传动, 带动主轴旋转, 实现自动无级调速及恒切速度控制。主轴组件是机床实现旋转运动的执行件。 3．进给传动系统 进给传动系统如图2-3所示。横向进给传动系统是带动刀架作横向(X轴)移动的装置, 它控制工件的径向尺寸。纵向进给装置是带动刀架作轴向(Z轴)运动的装置, 它控制工件的轴向尺寸。 4．自动回转刀架 刀架是数控车床的重要部件, 它安装各种切削加工刀具, 其结构直接影响机床的切削性能和工作效率。 数控车床的刀架分为转塔式和排刀式刀架两大类。转塔式刀架是普遍采用的刀架形式, 它通过转塔头的旋转、分度、定位来实现机床的自动换刀工作。如图2-4所示。两坐标连续控制的数控车床, 一般都采用6~12工位转塔式刀架。排刀式刀架主要用于小型数控车床, 适用于短轴或套类零件加工。 （三）数控车床的主要技术参数 数控车床的主要技术参数有:最大回转直径,最大车削直径, 最大车削长度,最大棒料尺寸, 主轴转速范围, X、Z轴行程, X、Z轴快速移动速度, 定位精度, 重复定位精度, 刀架行程, 刀位数, 刀具装夹尺寸, 主轴头型式, 主轴电机功率,进给伺服电机功率, 尾座行程, 卡盘尺寸, 机床重量, 轮廓尺寸(长×宽×高)等。
《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
数控机床的机械结构(doc 5页)
数控机床的机械结构 在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 一、较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。 二、减少机床的热变形 在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算