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
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---------
学号： 毕业设计说明书 G RADUATE D ESIGN 设计题目：数控车床结构设计 学生姓名 专业班级： 学院： 指导教师：
2007年6 月20 日 目录 摘要 ..................................................................................................................... １Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。 1 绪论 (3) 1.1 前言 (3) 1.2 问题的提出 (4) 1.3 文献综述 (4) 1.3.1 国内外数控技术的发展概况 (4) 1.3.2 我国数控技术的发展趋势 (6) 1.4 本课题研究的目的及意义 (8) 2 数控车床的总体设计方案 ................................................... 错误！未定义书签。 2.1 数控车床的组成、布局和特点 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 数控车床的结构组成 ....................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 数控车床的布局 ............................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 数控车床的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计方法和特点 ...................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 数控车床的设计方法 ....................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 设计方法的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计步骤 .................................................. 错误！未定义书签。 2.3.1 主要技术指标设计 ........................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 总体方案设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3 数控车床的具体设计 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.1 床身的设计 .................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.1床身的肋板布置和结构形状 .............................. 错误！未定义书签。 3.1.2床身的支撑 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3床身的材料 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 工作台的设计 .............................................................. 错误！未定义书签。
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/487618488.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：
数控机床的结构设计 摘要 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。关于其结构设计，主要从机械结构的要求、机构刚度、机床运动的抗震性、机床低速运动的平稳性与精度几个方面来展开研究。 关键词：结构、刚度、平稳性、精度 Abstract Nc machine tool is digital control machine tools (Computer numerical control machine tools) for short, is a kind of a program control system of automatic machine tools. On its structural design, mainly from the requirements of the mechanical structure, institutional rigidity, machine tool movement, machine tool at low speed vibration resistance movement stability and precision of the several aspects to study. Keywords: structure, stiffness, stability and accuracy 一、数控机床机械结构的要求 数控机床在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面与通用机床不同，随着生产力的增长，对数控机床的要求也逐步提高。对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求：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： 1.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。
卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计（doc 10页）
南京航空航天大学 毕业设计（论文）开题报告 题目卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计系部机电工程系 专业机械工程及自动化 学生姓名崔美学号2007011102 指导教师杨雪职称助教 毕设地点南京航空航天大学
填写要求 1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。 2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观，切勿轻易改变格式。 3．任务书须用A4纸，小4号字，黑色宋体，行距1.5倍。 4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。
1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅 的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述：
数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术群体, 它是把多工序加工、切削处理、刀具磨损和测量等各种功能集为一体的自动化机床。随 着科学技术的迅猛发展, 数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。 其中数控回转刀架是数控车床的重要部件之一, 刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。目前， 国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和转位速度, 以适应高质量、高效率生产的要求。 1.1 自动回转刀架的发展和应用 目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种，主要用于简易数控车床。卧 式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。 另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动回转刀架是数控车床重要的传统结构 ，合理地选配电动回转刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产 准备时间，消除人为误差，提高加工精度等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工 作能力也明显提高，尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应 的控制指令外，很重要的一点是数控车床配备了易于控制的电动回转刀架，以便一次装 夹所需的各种刀具，灵活、方便地完成各种几何形状的加工。 1.2自动回转刀架的现实意义 数控机床以其高效率在工业发展上发挥了重要的作用，数控回转刀架是数控车床重 要部件之一, 刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。它在一 定程度上标志着数控车床的技术水平, 并且与加工精度和生产效率密切相关。因此, 国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和换刀速度, 以适应高质量、高效率生产的要求。目前具有世界先进水平的数控车床, 其换刀速度已达到1s 以内, 重复定位精度可保证小于0.002mm。 1.3数控回转刀架的展望 随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。 德国Sauter（肖特）公司的产品的性能指标较高,代表数控车床用转塔刀架的发展前沿,具体表现在: （1）刀架转位时间最短,且转位准确。数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接
数控车床主轴系统分 析报告 学院：机械工程学院 班级：09创新一班 姓名： 学号：0910100xxx
MJ-50数控车床主轴结构 下图为MJ-50数控车床主轴结构。交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7 。主轴前支承由一个双列圆柱滚子轴承1 1和一对角接触球轴承1 0组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承分别承受两个方向的轴向载荷，另外还承受径向载荷。松开螺母8的锁紧螺钉，就可用螺母来调整前支承轴承的间隙。主轴的后支承为双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和螺母6来调整。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长，前后支承所用双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜高速大载荷的需要。主轴的运动经过同步带轮16、同步带轮3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。 1、主传动系统的传动方式： 机床主传动系统可分为无极变速传动和有级变速变速传动。与普通机床相比，数控车床的主传动采用交、直流主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴箱结构大为简化。为了适应不同的加工需要，数控车床的主传动系统有一下三种传动方式： 1.1由电机直接驱动：主轴电机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机直接驱动，如下图a所示。采用直接驱动大大简化了主轴箱结构，能有效提高主轴刚度。这种传动的特点是主轴转速的变化、出去转矩与电机的特性完全一致。但由于主轴的输出功率和转矩特性直接决定于主轴电动机的性能，因而使这种变速传动的应用受到了一定的限制。 1.2采用定比传动：主轴电动机经定比传动传递给主轴，如下图b所示。定比传动可采用带传动或齿轮传动，带传动具有传动噪声小、振动小的有点，一般应用在中小型数控车床上。采用定比传动扩大了直接驱动的应用范围，即在一定程度上能满足主轴功率与转矩的要求，但其变速范围仍与电动机的调速范围相同。
“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？
论文——数控机床电气设计 姓名： 专业： 指导老师： 年级（春、秋）层次： 学习中心、函授站： 二00七年十一月十五日
数控机床电气设计 摘要 数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平，近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。 关键词： 数控机床、电气控制系统、控制软件总体结构设计、机电一体化、机电传动、电子技术、传感器技术、数控加工、CAD/CAM技术、电力电子技术、机械设计原理、电气控制系统、单片机、PLC;
目录 第一章绪论 ............................................................ (3) 1.1课题的来源 (3) 1.2目的和意义..................................................... (3) 1.3机电一体化系统的简介..................................... (3) 1.3.1机电传动概述 (4) 1.3.2数控加工的概述 (4) 1.3.3数控加工的设备 (5) 1.4国内外动态 (7) 1.4.1国内研究的状况 (7) 1.4.2国外研究的状况 (8) 1.5机电一体化技术的发展与展望 (9) 第二章系统的总体设计 (10) 2.1机械部分 (10) 2.2电气控制系统方案 (11) 注：附图（共七张；元器件清单1份）