第六章数控机床的机械结构答辩

电主轴
数控回转 工作台
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第六章 数控机床的结构 6.2 数控机床的主传动系统
一、主传动装置
1．数控机床主传动系统的特点 1转速高、功率大 2调速范围宽 3主轴能自动实现无级变速;转速变换迅速可靠 4数控机床的主轴组件具有较大的刚度、较高的精度 和耐磨性能 5在加工中心上;还具有安装刀具和刀具交换所需的自 动夹紧装置;以及主轴定向准停装置;以保证刀具和主 轴、刀库、机械手的准确动作& 6为了扩大机床功能;一些数控机床的主轴能实现C轴 功能主轴回转角度的控制
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第六章 数控机床的结构
6.1 数控机床结构概述
一、数控机床机械结构的主要组成
数控机床的机械结构主要由下列几部分组成：
6.1 概述
1机床的基础部件;包括床身、底座、立柱、横梁、
6.2 数控机床的 主传动系统
滑座和工作台等& 2主传动系统包括主轴部件&
6.3 数控机床的 进给传动系统
刚度&床身导轨倾斜角度有45°、60°和75°;但倾斜角度
太大会影响导轨的导向性及受力情况&
大型数控车床常采用立式床身布局&立式床身的排 屑性能最好；但受自重的影响最大;有时需要加平衡机 构来消除&
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第六章 数控机床的结构
2．数控铣床、加工中心的布局特点
• 1卧式数控镗铣床加工中心的常用布局型式
（b）倾斜床身
（c）立式床身
数控车床常见的布局型式
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第六章 数控机床的结构
水平床身数控车床常用于经济型、普及型数控车床

1．滚珠丝杠的结构组成
滚珠丝杠由丝杠、螺母、滚珠和滚珠返回装置四 部分组成。按照滚珠的循环方式，滚珠丝杠螺母副分 内循环方式和外循环方式两大类。 内循环方式指在循环过程中滚珠始终保持和丝杠 接触，如图6.16所示。

图6.16 滚珠丝杠内循环方式 1-丝杠；2-反向器；3-滚珠；4-螺母


2）减少各运动零件的惯量
传动件的惯量对进给系统的启动和制动特性都有 影响，尤其是高速运转的零件，其惯量的影响更大。 3）减少运动件的摩擦阻力 机械传动结构的摩擦阻力，主要来自丝杠螺母副 和导轨。 4）响应速度快 快速响应是伺服系统的动态性能，反映了系统的 跟踪精度。它是工件在加工过程中，工作台在规定的 速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，且不出现丢步现 象。
1-主轴 2-同步齿形带 3-主轴电机 4-永久磁铁 5-磁传感器 图6.11 加工中心主轴准停装置
4．主轴部件的结构
（1）数控车床主轴部件的结构 数控车床的主传动系
统一般采用交流无级调速电动机，通过皮带传动，带 动主轴旋转。 图 6.12为数控车床主轴外观图。图 6.13 为数控车床主轴部件的典型结构图。主轴电动机通过 带轮15把运动传给主轴7。
1. 齿轮变速的主传动方式
如图6.6（a）所示，主轴电机经过二级齿轮变速， 使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级 变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的 要求，是大中型数控机床采用较多的一种配置方式。
2. 带传动主传动方式
如图6.6（b）所示，主轴电机经带传动传递给主轴， 带传动主要采用 V型带或齿形带传动，可以避免齿轮 传动时引起的振动与噪声，且其结构简单、安装调试 方便，应用广泛。
1．主轴部件的支承与润滑 根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的

镗孔刀
1200
100
0.25 自动
编制
审核
批准
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（工厂）
数控加工工序卡
产品名称或代号 零件名称
材料
零件图号
螺纹轴
45钢
工序号 四
程序编号 O0002
夹具名称
夹具编号
表1-4 加工工序卡2 三爪卡盘
使用设备 数控车床
车间
工步 号
工步内容
刀具 号
刀具 规格/
mm
主轴 转速 /（r /min ）
通过做毕业设计的 这个过程，对我以 后参加实际工作一 定有很好的锻炼意 义和指导作用。
北京电子科技职业学院
镗孔刀
T0303 φ12mm
硬质合金 镗孔 1
外圆切槽刀 T0404 3mm刀宽 硬质合金 车外槽
1
外螺纹刀 T0505 60°刀尖 硬质合金 车外螺纹 1
选择刀具
“对刀点"就是在数控机床上加工零件 时,刀具相对于工件运动的起点，是用 于确定工件坐标系，系中位置的基准点， 换刀点"是指刀架转位换刀时的位置.
进给 速度/ (mm/m in)
背吃 刀量 /mm
备注
1
粗车端面、车φ30 T020 外圆 mm外圆、倒斜角 2 车刀
800
120
1.5 自动
2
精车端面、车φ30 T020 外圆 mm外圆、倒斜角 2 车刀
3
切螺纹退刀槽4x3
T040 切槽 4刀
4 车外螺纹M30x2
T050 螺纹 5刀
编制
审核
批准
引言
在CNC车床生产实践中加工阶梯轴是实习的基本课题之一。在数控车床上加工阶梯 轴时，经常发生精度偏差较大的现象，阶梯式轴工件广泛应用于各种机床。另一方 面，许多操作人员无法快速消除大的粗偏差，机加工余量和过量会导致加工速度慢 或刮削工件。了解数控车削可以更好地利用车削加工来提高安全性和经济效益。完 全熟悉车削加工技术的特点，能够为零件生产合格零件，提高加工质量提供正确的 加工路线。数控机床上零件的加工与普通机床不同。不仅需要考虑诸如夹具，工具 和切割量等传统技术的选择，在配制过程中，不仅要考虑轴的技术要求，还要考虑 表面，键槽等的粗糙度。和位置要求，还要考虑刀点，程序点等设置，在保证质量 的前提下，尽可能地提高机床的加工效率，减轻劳动强度等。

01 课程设计任务书
四、完成的工作量
1、设计说明书一份，包括课程设计目的，本人的设计任 务，设计步骤，结论，心得体会； 2、上交加工程序及加工零件。
01 课程设计任务书 五、进度安排
按教学计划的规定，本课程设计时间为一周。
方案确定
约占20％
坐标点的计算
约占10％
程序的编制
约占20％
程序的仿真、效验和调试 约占20％
02 零件的加工方案
N270 G32 Z-45 F1; N280 G00 X50; N290 Z50; N300 M30
退刀 快速返回换刀点 程序结束，返回程序头
02 零件的加工方案
成品展示
03
心得体会
03 心得体会
我们这次所做的课程设计的零件属于回转体类零件，由圆弧、圆 锥面、倒角、外螺纹、退刀槽等几部分组成。在繁忙的的日子里，曾 经为解决课程设计上的问题，而去翻我所学专业的书籍，请教高老师 及其他同学。经过这段时间我真正体会到很多。
%0001;
N10 M03 S1000 T0101;
主轴正转 n=1000r/min 换外圆车刀
N20 G00 X22 Z2;
快速点定位
N30 G71 U-4 R-1 P40 Q120 U-0.5 W0 F100; 外径加工循环
N40 G00 X0;
外径加工路线N40~N120
02 零件的加工方案
感谢本次课程设计中，机电学院所有老师对我学习上的帮助和生 活上的关怀，正是您们的辛勤工作，使得我们本次课程设计取得圆满 成功。
最后，再次感谢高启明老师的悉心指导！
THANK YOU
数控技术与应用课程设计答辩
答辩人： 小组成员: 指导老师:

第五章自动换刀装置装调与维修一、填空题1.经济型数控车床方刀架换刀时的动作顺序是：刀架抬起、刀架转位、刀架定位和夹紧。

2.车削中心动力刀具主要由三局部组成：动力源、变速装置和刀具附件（钻孔附件和铳削附件等）。

3.车削中心加工工件端面或柱面上与工件不同心的外表时，主轴带开工件作分度运动或直接参与插补运动，切削加工主运动由动力刀具来实现。

4.无机械手换刀的方式是利用刀库与机床主轴的相对运动实现刀具交换。

5.刀库一般使用电动机或液压系统来提供转动动力，用刀具运动机构来保证换刀的可靠性，用定位机构来保证更换的每一把刀具或刀套都能可靠地准停。

6.刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。

二、选择题（请将正确答案的代号填在空格中）1.代表自动换刀的英文是（B）。

A.APCB.ATCC.PLC2.双齿盘转塔刀架由（C ）将转位信号送可编程控制器进行刀位计数。

A.直光栅B.编码器C.圆光栅3.刀库的最大转角为（C ）,根据所换刀具的位置决定正转或反转，由控制系统自动判别，以使找刀路径最短。

A.90°B.1200C. 180°4.回转刀架换刀装置常用数控（A ）。

A.车床B.铳床C.钻床5,数控机床自动选择刀具中任意选择的方法是采用（C ）来选刀换刀。

A.刀具编码B.刀座编码C.计算机跟踪记忆6.加工中心的自动换刀装置由驱动机构、（A ）组成。

A,刀库和机械手B.刀库和控制系统C.机械手和控制系统D.控制系统7.圆盘式刀库的安装位置一般在机床的（A ）上。

A.立柱B.导轨C.工作台8 .加工中心换刀可与机床加工重合起来，即利用切削时间进行(B )o三、判断题(正确的划“ J”，错误的划“X”)1. (X)数控车床采用刀库形式的自动换刀装置。

2. (义)排刀式刀架一般用于大规格数控车床。

3. (X)无机械手换刀主要用于大型加工中心。

数控课程设计答辩一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数控技术的基本原理和操作技能，能够熟练使用数控设备进行加工操作，并具备一定的数控编程能力。

具体来说，知识目标包括了解数控系统的组成、工作原理和各种数控编程指令；技能目标包括能够进行数控编程、操作数控机床进行加工操作；情感态度价值观目标包括培养学生对数控技术的兴趣和热情，提高学生对先进制造技术的认识和理解。

二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括数控技术的基本原理、数控编程、数控机床的操作和维护等方面。

具体来说，教学大纲安排如下：1.第一章：数控技术概述，介绍数控系统的组成、工作原理和特点。

2.第二章：数控编程基础，讲解数控编程的基本概念、指令系统和编程方法。

3.第三章：数控机床操作，介绍数控机床的结构、功能和操作方法。

4.第四章：数控加工工艺，讲解数控加工的基本工艺方法和加工参数的选择。

5.第五章：数控编程实例，通过实例讲解数控编程的技巧和应用。

三、教学方法为了达到课程目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性，提高学生的数控技术应用能力。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：教材、参考书、多媒体资料和实验设备。

教材和参考书将用于为学生提供系统的数控技术知识，多媒体资料将用于辅助讲解和展示，实验设备将用于学生进行实践操作和验证。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等。

平时表现主要评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的积极性等，占总评的20%。

作业包括编程练习和机床操作练习，占总评的30%。

考试包括期中和期末考试，占总评的50%。

所有评估方式均旨在客观、公正地全面反映学生的学习成果。

六、教学安排本课程的教学安排如下：共32课时，每周2课时。

教学进度安排紧凑，确保在有限的时间内完成教学任务。

教学时间主要安排在上课日，地点在数控实验室。

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、加工复杂等第二章数控加工编程基础1．什么是“字地址程序段格式”，为什么现代数控系统常用这种格式？答：字地址程序段的格式：NxxGxxXxxYxxZxxSxxFxxTxxMxx；特点是顺序自由。

2．G41、G42、G43、G44的含义如何？试用图说明。

• 通过对课题的任务分析，先把零件图画出来，对零件图进 行分析，确定零件的加工工艺。根据画出的零件图编写程 序，对程序进行检验核对，对确定准确好的程序进行加工。
主要内容
• 零件的分析与材料的选择 • 零件加工工艺设计 • 零件的加工
零件图
程序的编辑
• 主要用到的是G71、G70、G92
• G71粗车循环
• X轴方向：主轴转起来，让刀慢慢靠近工件， 沿Z轴方向试切工件外圆，沿Z轴方向移出
刀具，主轴停转，测量工件外圆直径，在
图3-5中相应刀号、方向上输入测量值，再
按下测量按钮。
• Z轴方向：主轴转起来，让刀慢慢靠近工件， 沿X轴方向试切工件外圆，沿X轴方向移出 刀具，主轴停转，测量工件外圆直径，在 图3-5中相应刀号、方向上输入测量值，再 按下【测量】按钮。
• （4）加工零件，按下 按钮，进入自动 运行状态，选择单段（ ）
• 打开冷却液，启动机床（ ），单段 进行几次之后，未出现问题，取消单段进 行零件加工，直到零件加工完成。如有问 题则暂停机床，解决问题。
（5）成品图：
总结
• 毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与 实践相结合的机会，通过这次系统的设计，使我 摆脱了单纯的学理论知识状态，实际设计提高了 我综合运用所学专业基础知识去解决实际问题的 能力，同时也提高了我查阅文献资料，设计手册， 设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而 且通过对数控知识整体的掌握，对局部的取舍， 以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到锻炼， 经验得到了丰富，并且意志力和耐力都得到了不 同程度的提升。我想这就是我们进行毕业设计的 目的所在吧。
3.粗镗无螺纹部分内孔 4.精镗无螺纹部分内孔
5.零件调头装夹
6.粗车有螺纹部分外轮廓

《数控技术—》—机械制造及自动化
《数控技术—》—机械制造及自动化
这是大、中型数 控机床采用较多 的一种方式。
这主要应用在小 型数控机床上。
这种主传动方式大大简 化了主轴箱体结构，提 高了主轴部件的刚度。
8.2.2 主轴组件结构
一、主轴轴承的配置方式 1、前后支撑采用不同轴承
此配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强 力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。 2、前轴承采用高精度双列向心推力球轴承
《数控技术—》—机械制造及自动化
2.抗震性好 机床工作时可能产生两种形态的振动：强迫振 动和自激振动。 数控机床在高速重切削情况下应无振动，以保 证加工工件的高精度和高的表面质量，特别要 注意的是避免切削时的自激振动，因此对数控 机床的动态特性提出更高的要求。
《数控技术—》—机械制造及自动化
3.热稳定性好 数控机床的热变形是影响加工精度的重要因素 。引起热变形的热源主要是机床的内部热源， 如电动机发热、摩擦热及切削热等。机床的热 膨胀不均是影响刀具与工件正确位置的一个主 要因素。机床的热稳定性好包括机床的温升小 ，产生温升后使温升对机床的变形影响小，机 床产生热变形时对精度的影响较小
《数控技术—》—机械制造及自动化
4.灵敏度高
数控机床要求在相当大的进给速度范围内能 达到较高的精度，因而运动部件应具有较高的 灵敏度。
导轨通常用滚动导轨，塑料导轨，静压导轨等 以减小摩擦力，使其无低速爬行现象。工作台 、刀架等部件的移动由伺服电机驱动，经过滚 珠丝杠传动，减少了进给系统所需的驱动扭矩 ，提高定位精度和运动平稳性。
15、我就像一个厨师，喜欢品尝食物。如果不好吃，我就不要它。2021年8月下午11时4分21.8.1623:04August 16, 2021

普通加工工艺
加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。 加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整。
数控加工工 艺
自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑， 自适应性较差，加工过程中可能遇到的所有问题必须事先精心考虑， 否则导致严重的后果。 否则导致严重的后果。
虽然是两几何图素的交 点，但在这里刀具沿切 线方向切出后将影响已 加工表面精度
应尽量避免在连续几何 图素的中间切入
A
。 √
。 × 。 ×
B C
可沿图形轮廓切向 切入切出，且保证 轮廓封闭
切入点的选择
3.2 工艺路线的确定
［6］、进给路线的确定
(3) 铣削外轮廓的进给路线
铣削内轮廓的切入切出路径 铣削外轮廓的切入切出路径
确定切 削参数
ห้องสมุดไป่ตู้
选择和 设计刀 具、夹 具与量 具
3.1 零件的工艺性分析
］、零件图样的分析 ［1］、零件图样的分析 ］、 (1) 仔细阅读图样，明确加工内容。 (2) 详细了解图样所标注的几何尺寸、尺寸精度、形位公差、表面粗 糙度等技术要求；了解零件的材料、毛坯类型、生产批量等，这些都 是合理安排数控铣削加工工艺中各基本参数的主要依据。如果零件的 某些加工部位经数控铣削加工达不到精度要求时，还需要安排最后的 精加工（如磨削），应注意为后续工序保留加工余量。
3.4 切削用量的选择
数控铣削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、切削速度vc和 数控铣削加工中的切削用量包括背吃刀量 、切削速度 和 进给量f，根据切削速度和被加工零件的直径可以计算出主轴的转 进给量 ， 速n。 。 选择切削用量时，应该在切削系统强度、 选择切削用量时，应该在切削系统强度、刚性允许的条件下 充分利用机床功率，最大地发挥刀具的切削性能。 充分利用机床功率，最大地发挥刀具的切削性能。所选取的数 值要在机床给定的切削参数允许范围内，同时要使主轴转速、 值要在机床给定的切削参数允许范围内，同时要使主轴转速、 背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。 背吃刀量和进给量三者都能相互适应，形成最佳的切削效果。 具体的原则是：粗加工时， 具体的原则是：粗加工时，在考虑加工经济性的前提下以提高生 产率为主；半精加工和精加工 加工和精加工时 产率为主；半精加工和精加工时，在保证工件加工精度和表面粗糙 度的前提下兼顾提高加工效率。

数控机床的机械结构在数控机床进展的最初阶段，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、刀架与工作台自动转位与手柄操作等方面作些改变。

随着数控技术的进展，考虑到它的操纵方式与使用特点，才对机床的生产率、加工精度与寿命提出了更高的要求。

数控机床的主体机构有下列特点：1）由于使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）为习惯连续的自动化加工与提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度与阻尼精度，与较高的耐磨性，而且热变形小；3）为减小摩擦、消除传动间隙与获得更高的加工精度，更多地使用了高效传动部件，如滚珠丝杠副与滚动导轨、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，使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与机构特点，对数控机床结构因提出下列要求：一、较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或者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、刀架与主轴箱等）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，务必把各处机械结构部件产生的弹性变形操纵在最小限度内，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，不但经常使用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承与角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向与轴向变形。

为了提高机床大件的刚度，使用封闭界面的床身，并使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，使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，并能进行稳固切削，在保证静态刚度的前提下，还务必提高动态刚度。

数控车床的结构与工作原理数控车床是一种应用数字控制技术的现代机械加工设备，它可以高效、精准地加工各种金属材料。

数控车床结构复杂，但其工作原理的理解对于机械加工领域的工程师和技术人员来说至关重要。

本文将介绍数控车床的结构和工作原理，帮助读者更好地了解这种现代机械设备。

一、数控车床结构数控车床的结构由三个主要部分组成：数控系统、机床本体和夹具。

下面逐一介绍：1、数控系统数控系统是实现数控车床操作的核心部分，它包含了计算机、数控控制器、电机、传感器和运动控制元件等重要部件。

计算机用于编写和储存加工程序，数控控制器则根据程序来控制车床的动作，电机带动切削工具进行切削，传感器测量工件和切削工具位置坐标，而运动控制元件则负责控制各个部件的实际运动。

2、机床本体机床本体是数控车床的主要结构部件，它包括床身、主轴箱、床盘、滑板、刀塔、主轴和进给系统等核心部分。

床身是车床的主体，负责支持和固定所有其他部件；主轴箱则负责运转主轴；床盘则驱动工件与刀具之间的协作运动及其相对位置的转换；滑板则支撑沿程序指示加工切削运动轨迹的X轴和Z轴运动；刀塔则供给刀具进行切削加工；主轴是连接了主轴箱和刀具的部件，它可以按照加工程序控制转速和方向，实现不同工件的加工需求；进给系统则负责为车床提供进给运动，以完成切削加工的最终任务。

3、夹具夹具用于固定和支撑加工件，它是数控车床加工的重要辅助装置。

夹具的种类和类型根据加工件的形态和尺寸而异，目的是最大限度地满足加工过程的要求。

二、数控车床工作原理了解数控车床的工作原理，我们需要知道数控系统的四个基本步骤，包括数据输入、加工程序编写、程序校验和加工执行。

下面将逐一进行阐述：1、数据输入数据输入是指将几何图形数据和机床参数等信息输入数控系统中。

几何图形数据由CAD系统生成，包括零件轮廓线、孔位、表面形状等信息。

而机床参数则包括主轴转速、进给速度、切削力等信息。

这些数据通过U盘、网络、数码喷墨打印机等方式输入到数控系统中，成为加工指令的基础数据。

《数控机床机械结构与装调工艺》教材习题解答第一章题1-1：按实际记录的机床型号解释含义。

题1-2 ：X6132--工作台面宽度为320 毫米的卧式普通铣床。

XK5032--工作台面宽度为320 毫米的立式数控铣床。

L6120--拉力为20 吨的卧式普通拉床。

CB3463--床身上最大回转直径为630 毫米的卧式半自动车床。

C1312--最大棒料直径为12 毫米的单轴自动车床。

B2010--工作台面宽度为1200 毫米的龙门刨床。

CK5112--最大回转直径为1200 毫米的立式数控车床。

T6112--主轴直径为120 毫米的卧式普通镗床。

题1-3：1）设主轴转速级数为k，k=3×3=9（级）2）n Vmax =1440×140/170×34/48×34/48×65/34=1138（r/min）n Vmin =1440×140/170×21/61×34/48×17/68=72（r/min）第二章题2-1：滚珠丝杠副综合了滚动轴承与滑动螺旋机构传动的优点，同步带传动结合了三角带与齿轮传动方式的优点而形成的新型传动副。

题2-2：D 2 = D 1 - d/2 -（D-D2）D = 2 D1 -d- D2题2-3：滚动导轨与滚动导轨块的相同点为：都是将滑动摩擦转变为滚动摩擦的机械组件；区别在于：导轨组件由固定和活动两大部分组成，滚动导轨的固定部分是导轨的组成部分，而滚动导轨块只有活动部分，其固定部分即机床的上与导轨块接触的平面。

题2-4：滚珠作为滚动轴承的滚动体能承受高速运转，但是由于其在滚道内为点接触，故不能承受重载荷；滚子作为滚动体则由于其在滚道内为线接触，承载能力高于滚珠，与滚珠的球体相比，转动惯量较大，故不能承受高速载荷。

根据“紧圈应安装在转动件上，松圈应安装在静止件上”的判断原则，图2-43 所示的推力球轴承装置，如图2-43 所示的推力球轴承装置中，轴固定不转，轮毂 3 作转动，则应将图中的5 和4 做镜像对换，3 和2 件也同样做镜像对换。

《数控机床》作业参考答案（一）第一章数控机床简介一、填空题1、控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置2、数字控制3、并联4、自适应控制（AC）二、单选题1、C2、D3、A4、D5、B三、判断题1、×2、√3、×4、√5、√四、简答题1、简述数控机床的发展趋势。

答：（1）高速度与高精度化：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①数控系统采用位数、频率更高的微处理器；②采用全数字交流伺服系统，大大提高了系统的定位精度、进给速度；③机床静、动摩擦的非线性补偿技术；④应用高速大功率电主轴；⑤配置高速、功能强的内装式可编程控制器；⑥采用高性能和可靠的新型功能部件—电滚珠丝杠；（2）多功能化：数控机床采用一机多能；数控机床具有前台加工、后台编辑的前后台功能；数控机床除具有通讯口、DNC功能外，还具有网络功能；（3）智能化：数控机床引进自适应控制技术；采用故障自诊断、自修复功能；具有刀具寿命自动检测和自动换刀功能；数控机床引进模式识别技术；（4）高的可靠性：为实现这一指标，主要采取以下的措施：①提高系统的硬件质量；②采用硬件结构模块化、标准化、通用化方式；③增强故障自诊断、自恢复和保护功能。

2、简述数控机床各组成部分的作用。

答：数控机床一般由以下几个部分组成：（1）控制介质：控制介质是将零件加工信息传送到数控装置中去的信息载体，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。

常见的控制介质有穿孔纸带、穿孔卡、磁盘、磁带等。

（2）数控系统：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，主要由输入装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各种输入/输出接口等组成。

主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成，是数控系统的核心，一般称它为数控装置（CNC装置）。

（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，主要由伺服电机、伺服驱动控制器组成。

伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。

1、结构简单、操作方便、自动化程度高
2、广泛采用高效、无间隙传动装置和新技术、新产品 3、具有适应无人化、柔性化加工的特殊部件
4、对机械结构、零部件的要求高
1.3 数控机床对机械结构的基本要求
1、提高机床结构的静刚度
刚度：结构在特定的激扰下抵抗变形的能力。 静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度， 即引起单位振幅所需要的动态力。 静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构的 固有频率来衡量；
间并联机构为基础，利用
计算机数字控制的方法， 以软件取代部分硬件，以 电气装置和电子器件取代 部分机械传动。
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数控机床的机械结构
3 数控机床的导轨
3.1 数控机床对导轨的基本要求 机床上的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁等上 的导轨进行运动的,导轨的作用概括地说是对运动部件起导向和 支承作用,导轨的制造精度及精度保持性对机床加工精度有着重 要作用的影响。基本要求主要有: 导向精度高; 精度保持性好; 足够的刚度; 良好的摩擦特性; 此外,导轨结构工艺性要好,便于制造和装配,便于检验、 调整和维修,而且有合理的 导轨防护和润滑措施等。
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数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滑动导轨
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数控机床的机械结构
3.2数控机床导轨的种类与特点
滚动导轨 滚动导轨是在导轨面之间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体,
使导轨面之间的滑动摩擦变成为滚动摩擦。滚动导轨与滑动导
轨相比的优点是: ①灵敏度高,且其动摩擦与静摩擦系数相差甚微,因而运动 平稳,低速移动时,不易出现爬行现象。 ②定位精度高,重复定位精度可达0.2μm。

数控机床机械结构答案 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】一、填空题：（每空2分，共30分）1、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，不能实现圆周进给运动，即在分度时只能将工作台及工件回转规定的角度；而数控回转工作台则除了能分度工作外，它主要用于实现工作台圆周方向的进给运动，以进行各种圆弧加工或曲面加工。

2、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，通常采用双螺母消除丝杠、螺母间隙，此方法常用垫片调隙式、齿差调隙式和螺纹调隙式三种。

3、数控机床齿轮传动间隙的存在会造成进给运动的位移值滞后指令值，并产生反向死区，因而必须消除。

4.数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、点位直线控制和轮廓控制等几种。

按控制方式又可分为开环、闭环和半闭环控制等。

5、数控系统的主要构成：输入、输出装置、数控装置、驱动控制装置和机床电气逻辑控制装置四大部分构成。

6、数控机床按照工艺用途来分可分为金属切削类数控机床、金属成形类数控机床和特种加工及其他类型数控机床三种。

7、为了提高数控机床的控制精度和反应的灵敏度，通常采用低摩擦系数的导轨如滚动导轨、塑料导轨和静压导轨。

8、静压导轨的特点是阻力小、效率高、导向精度高，且具有良好的抗振性。

9．数控机床的核心是数控系统。

二、判断题（每题2分，共计20分）（×）1、数控机床的加工精度比普通机床要低。

（√）2、数控加工的工作环境比普通加工要好。

（×）3、数控编程人员只需会编程即可，无需学习其他知识。

（√）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零件。

（×）6、数控机床的刚度和抗震性都比较差。

（×）7、滚珠丝杠螺母机构不需要消除间隙。

（×）8、齿轮传动不需要消除间隙。

（√）9、数控机床导轨的导向精度要高。

按滚珠的循环方式分为：外循环式和内循环式两类；
1—左螺母 2—右螺母 3—内齿轮 4—外齿轮 5—丝杠 6—套筒
1）具有自调整能力图，6安-装1基2面允轴许向误差压大；簧消隙结构
图6-13周向弹簧消隙结构
第三节 滚珠丝杠螺母副
一、滚珠丝杠螺母副的工作原理、特点及类型 1．滚珠丝杠螺母副的工作原理
图6-14 滚珠丝杠螺母副结构原理图
二、滚珠丝杠螺母副的结构 1．螺纹滚道型面的形状
图6-15 螺旋滚道型面的形状
2．滚珠的循环方式
第一节 主传动结构
2．滚珠丝杠螺母副的特点
主轴前端有7：24的锥孔，端面键13既做刀具定位用，又可通过它传递扭矩。
1．陶瓷轴承高速主轴
4．数控机床进给传动系统传动齿轮有哪些间隙消除的方法？各有何特点？
6．试述滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧方法，有哪几种结构形式？
a）插管式 b）螺旋槽式
图6-4 MJ-50型数控车床主轴箱的结构简图
图6-19 双螺母齿差调隙式结构
2．数控机床的主轴调速方法有哪几种？各有何特点？
3．数控机床对进给传动系统有哪些要求？
5．滚珠丝杠螺母副与普通丝杠螺母副相比有哪些特点？
3) 主轴必须具有较高的回转精度，足够的刚度和抗振性，较好 的热稳定性，动态响应好。
4) 有些数控机床还具有自动换刀功能、主轴准停功能等。
二、主轴调速方法 1．电动机调速 用于主轴驱动的调速电动机主要分为直流和交流两大类。
（1）直流电动机调速 通常数控 机床的调速范围较大，对直流电 动机的调速同时采用调压和调磁 两种方法。 如图6-1
承，目前主要有以下三种配置方式，如图6-3所示。
图6-3 数控机床主轴轴承配置方式