金属加工习题及答案.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流金属加工习题及答案.精品文档.2 机床基础知识（P33）2-1 指出下列机床型号的含义CQM6132C类代号：车床 Q通用特性代号：轻型 M通用特性代号：精密61组系代号：卧式车床 32第一主参数：床身上最大回转直径为320mmCQM6132表示床身上最大回转直径为320mm的轻型精密卧式车床MGB1432M类代号：磨床 G通用特性代号：高精度 B通用特性代号：半自动14组系代号：万能外圆磨床 32第一主参数：最大磨削直径为320mmMGB1432表示最大磨削直径为320mm的高精度半自动万能外圆磨床T4163BT类代号：镗床 41立式单柱坐

2、标镗床63第一主参数：工作台面宽度为630mm B经过第二次重大改进T4163B表示工作台面宽度为630mm，经过第二次重大改进的立式单柱坐标镗床XK5040X类代号：铣床 K通用特性代号：数控50组系代号：立式升降台铣床 40第一主参数：工作台面宽度为400mmXK5040表示工作台面宽度为400mm的数控立式升降台铣床B2021AB类代号：刨插床 20组系代号：龙门刨床21第一主参数：最大刨削宽度2100mm A经过第一次重大改进B2021A表示最大刨削宽度2100mm，经过第一次重大改进的龙门刨床Z304016Z类代号：钻床 30组系代号：摇臂钻床40第一主参数：最大钻孔直径为40mm

3、16第二主参数：最大跨距为1600mmZ304016表示最大钻孔直径为40mm、最大跨距为1600mm的摇臂钻床L6120L类代号：拉床 61组系代号：卧式内拉床20第一主参数：额定拉力为200kNL6120表示额定拉力为200kN的卧式内拉床2-2 什么叫生成线？形成生成线的方法及所需的成形运动？答：母线和导线统称为生成线，形成生成线的方法有4种：轨迹法：刀刃为切削点，它按照一定的规律作轨迹运动；形成生成线只需一个独立的成形运动。成形法：刀刃为切削线，其形状与发生线形状完全相同；形成生成线不需专门的成形运动。相切法：刀刃为切削点，该点为旋转刀具上的点，刀具旋转中心按一定规律作轨迹运动，切削点

4、运动轨迹的包络线就形成了生成线；形成生成线需要两个独立的成形运动，即刀具的旋转运动和刀具回转中心的轨迹运动。展成法：刀刃为切削线，但它与生成线不吻合，切削线的包络线即为生成线；形成生成线需要1个复合的成形运动，即展成运动。2-3 分析用下列方法加工工件时，发生线的线型、形成方法及所需的成形运动？加工内容生成线线型生成线的形成方法所需的成形运动用普通外圆车刀车外圆锥面母线与中心线成角的直线轨迹法需要1个独立的成形运动，即刀具沿工件母线的轨迹运动导线圆轨迹法需要1个独立的成形运动，即工件的旋转运动在卧式铣床上用圆柱铣刀铣平面母线直线成形法不需专门的成形运动导线直线相切法需要2个独立的成形运动，即刀

5、具的旋转运动和工件的直线运动用插齿刀加工直齿圆柱齿轮母线渐开线展成法需要1个复合的成形运动，即插齿刀的旋转运动和工件的旋转运动，且二者之间要保持严格的相对运动关系导线直线轨迹法需要1个独立的成形运动，即插齿刀沿工件轴线的直线移动用钻头钻孔母线圆轨迹法需要1个独立的成形运动，即钻头的旋转运动导线直线相切法需要2个独立的成形运动，即钻头的旋转运动和钻头的直线运动2-4 机床传动由哪几个部分组成？各组成部分的作用是什么？答：机床传动由运动源、传动装置和执行机构三部分组成。运动源为执行件提供运动和动力传动装置（或传动件）传递运动和动力，通过它把执行件和运动源或有关的执行件之间联系起来执行机构（或执行件

6、）执行机床运动2-5 何谓外联系传动链？何谓内联系传动链？其本质区别是什么？试举例说明。答：外联系传动链：联系运动源和机床执行件之间的传动链。内联系传动链：联系两个有关执行件，并使其保持确定的运动关系的传动链。二者的本质区别：看始端件与末端件之间是否有确定的运动关系。若有则为内联系传动链；若无则为外联系传动链。例：车削外圆柱螺纹2-6 （思考与练习5）分析图2-22(a)所示传动系统：写出传动路线表达式；计算主轴的转速级数；写出运动平衡式；计算主轴的最高和最低转速（图中M1为齿式离合器）解：传动路线表达式：主轴转速级数：33218（级）运动平衡式：由运动平衡式可得主轴的极限转速为：3 车床（P

7、68）3-1 （思考与练习1）填空题 卧式车床的主参数是 床身上最大回转直径 ，第二主参数是 最大工件长度 。 某螺纹参数为m=4mm、k=2，则此螺纹是 模数制 螺纹，其螺距值，导程值 某螺纹参数为a=3牙/in、k=2，则此螺纹是 英制 螺纹，其螺距值 卧式车床通常能加工四种螺纹，其螺纹传动链的两端件是 主轴 、 刀架 。 主轴箱中滑移齿轮与轴一般采用 滑键 连接，固定齿轮则采用 平键 或 花键 连接。 卸荷皮带轮可减少轴的 弯曲 变形。 CA6140型车床能车削常用的 米制 、 英制 、 模数制 及 径节制 四种标准螺纹。此外，还可以车削 大导程 、 非标准 及 较精密 螺纹。3-2 在

8、CA6140型卧式车床的主运动、车螺纹进给运动、纵向、横向进给运动、快速进给运动传动链中，哪几条传动链的始末端件之间具有严格的传动比关系？哪几条传动链是内联系传动链？答：车螺纹进给运动传动链的始末端件之间具有严格的传动比关系，因此是内联系传动链。3-3 在CA6140车床上车削下列右旋螺纹，试写出传动路线表达式和运动平衡式？ 英制螺纹、K=1解：由于为标准英制螺纹，且查表2-4知则传动路线表达式为：运动平衡式： 模数螺纹m=2mm、K=1解：由于m=2mm为标准模数螺纹，且查表2-3知则传动路线表达式为：运动平衡式：3-4 欲在CA6140车床上车削L=10mm、K1的右旋米制螺纹，试指出能够

9、加工这一螺纹的传动路线有哪几条？并说明基本组和增倍组的传动比。答： 查表2-2可知L=10mm米制螺纹为标准导程螺纹可用正常螺距机构（1:1）加工米制螺纹的传动路线，且由表2-2可知 又L=10mm也是标准导程螺纹，且4L=10mm可采用扩大螺距机构（4:1）加工L=10mm米制螺纹的传动路线，且由表2-2可知另外，也可采用加工非标准螺纹的传动路线，但由于L=10mm米制螺纹为标准导程螺纹，因此该路线在实际加工中不予采纳。在CA6140车床上车削L=10mm的右旋米制螺纹有两条传动路线可选。3-5 （思考与练习6）卧式车床进给传动系统中，为何既有光杠又有丝杠来实现刀架的直线运动？可否单独设置丝

10、杠和光杠？为什么？ 答：车削螺纹时，要求主轴每转一转，刀架应准确移动一个导程的距离，因此需用丝杠来实现进给运动；在车削外圆或端面时，对主轴和刀架之间的位移关系没有严格的要求，因此可用光杠来实现进给运动。若只用光杠来实现进给运动，不能达到被车削螺纹的螺距精度；若只用丝杠来实现进给运动，虽可进行车外圆或车端面，但会加快丝杠磨损，不利于丝杠螺距精度的保持。因此，一般分别设置光杠和丝杠来分别实现刀架的机动进给和车螺纹进给。3-6 为什么在主轴箱中有两个换向机构？能否取消其中的一个？溜板箱中的换向机构又有什么作用？答：主运动传动链的双向多片式摩擦离合器M1安装在主轴之前，通过轴的惰轮可改变主轴的回转方向

11、，以实现车螺纹时的退刀；进给运动传动链中轴的滑移齿轮换向机构安装在主轴之后，用来改变丝杠的回转方向，而与主轴的回转方向无关，以实现车削左旋或右旋螺纹。由于主轴箱中的这两个换向机构各自的功用不同，因此任意一个都不能取消。溜板箱中的换向机构，其功用是改变刀架纵向机动进给或横向机动进给运动方向的。3-7 进给箱中的齿式离合器M3、M4、M5的功用？是否可以取消其中的一个？答：离合器M3的作用：实现车削米制螺纹与英制螺纹之间传动路线的变换。即当M3脱开时，用来车削米制螺纹；当M3接合时，用来车削英制螺纹。离合器M4的作用：实现车削标准螺纹与非标准或精密螺纹之间传动路线的变换。即当M4脱开时，将基本组和

12、增倍组接入进给运动传动链，用来车削四种标准螺纹；当M4接合及M3、M5都接合时，传动路线较短，减少了传动件误差对工件螺距的影响，可用来车削非标准及精密螺纹。离合器M5的作用：实现车螺纹进给与机动进给之间传动路线的变换。即当M5接合时，进给箱的运动传给丝杠，用来车削螺纹；当M5脱开时，将进给箱的运动传给光杠，用来实现刀架的机动进给。由于各个离合器的功用不同，因此任意一个都不能取消。3-8 卧式车床溜板箱中互锁机构的作用？答：防止同时接通车螺纹进给、纵向机动进给以及横向机动进给，以免损坏机床。即当开合螺母合上时，机动进给不能接通；而当机动进给接通时，开合螺母不能闭合。3-9 卧式车床溜板箱中开合螺

13、母机构的作用？答：开合螺母机构用于接通或断开从丝杠传来的运动。3-10 卧式车床溜板箱中超越离合器、安全离合器的作用？答： 超越离合器可避免同时接通机动进给和快速进给。实现当刀架快速移动时，可不必脱开进给运动传动链（即光杠仍继续旋转），以节省切削加工的辅助时间和简化操作。 安全离合器可起过载保护的作用。当进给力过大或刀架移动受阻，可自动断开机动进给传动链，使刀架停止进给，从而避免传动机构损坏。4 铣床（P93）4-1 （思考与练习1）填空题 铣床上用 指状铣刀 和 盘状铣刀 来铣削齿轮。 铣床使用旋转的多刃刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以 生产效率 高，但由于铣刀每个刀齿的切削过程是

14、 断续 的，这就使 切削力 相应的发生变化，容易引起机床的 振动 。4-2 （思考与练习2）铣床能进行哪些表面的加工？答：铣床可用来加工各种平面（水平面、垂直面等）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、内孔表面（钻孔、镗孔）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮等）、螺旋表面（螺纹和螺旋槽）即各种曲面。4-3 升降台式铣床在铣削加工中需要哪些运动？答： 主运动：主轴的旋转运动 进给运动：工作台在三个互相垂直方向的直线运动（快速进给为辅助运动）4-4 铣床主轴上飞轮的作用是什么？答：利用大质量飞轮在高速旋转中的惯性，来调节铣削过程中由于断续切削产生的冲击振动。4-5 什么是顺铣和逆铣？各有何区别和特点？答：

15、 在卧式铣床上用圆柱形铣刀铣削平面时，若铣刀旋转方向与工件进给方向相反，则称为逆铣；若铣刀旋转方向与工件进给方向相同，则称为顺铣。 顺铣和逆铣的区别和特点a. 切削厚度的变化逆铣时，每个刀齿的切削厚度由零增至最大，铣刀刀齿会在已加工表面上挤压滑行，使该表面的硬化现象严重，影响工件表面质量，也使刀齿的磨损加剧。顺铣时，每个刀齿的切削厚度从最大减至零，但刀齿切入工件时的冲击力较大，特别是当待加工表面是毛坯面或有硬皮时。b. 切削力方向的影响顺铣时作用于工件上的垂直切削分力始终压下工件，有利于工件的夹紧。逆铣时作用于工件上的垂直切削分力向上，有将工件抬起的趋势，易引起振动，影响工件的夹紧。铣削薄壁和

16、刚度差的工件时影响更大。由于铣床工作台的移动是由丝杠螺母传动的，丝杠螺母之间会有传动间隙。顺铣时，由于铣刀对工件的水平切削分力与进给运动方向相同，因此有带动丝杠产生轴向窜动的趋势，这种窜动现象不但会引起“扎刀”，损坏已加工表面，严重时还会使刀齿折断、造成工件报废。因此，顺铣时应采用双螺母机构来消除丝杠和螺母的间隙。逆铣时，由于铣刀对工件（或工作台）的水平切削分力与进给运动方向相反，从而使丝杠螺纹始终保持与螺母螺纹贴紧，因此，切削过程平稳。4-6 在X6132型升降台铣床上，利用FW125型万能分度头加工：z=7、z=13、z=37直齿圆柱齿轮，试计算手柄的转数解： z=7时 每铣完一个齿槽后，

17、分度手柄相对于孔数为28个孔的孔圈转过5圈又20个孔距。 z=13时 每铣完一个齿槽后，分度手柄相对于孔数为39个孔的孔圈转过3圈又3个孔距。 z=37时 每铣完一个齿槽后，分度手柄相对于孔数为37个孔的孔圈转过1圈又3个孔距。5 磨床（P121）5-1 （思考与练习2）在万能外圆磨床上磨削内、外圆锥面有哪几种方法？各适用于什么场合？答：万能外圆磨床上磨削外圆锥面的方法：扳转工作台法：适用于磨削小锥度的较长锥面；扳转砂轮架法：适用于磨削长工件上锥度较大的短锥面；扳转头架法：适用于磨削短工件上锥度较大的短锥面。万能外圆磨床上磨削内圆锥面的方法：扳转头架法：适用于磨削锥度较大的圆锥孔；扳转工作台法

18、：适用于磨削锥度较小的圆锥孔。5-2 （思考与练习8）内圆磨削的方法有哪几种？各适用于什么场合？答：若为单件小批生产，可在万能外圆磨床上磨内圆；若为大批量生产，则在内圆磨床上磨内圆，磨削方法有两种：纵磨法和横磨法。5-3 为什么在无心外圆磨床上磨削工件时工件中心要高于砂轮与导轮的中心连线，且托板的顶面做成倾斜的？答：在无心外圆磨床上磨削工件时，是以被磨削工件的表面本身作为定位基准，因此工件表面的原始误差必然会影响加工表面的圆度。为避免磨出棱圆形工件，加快成圆并减小形状误差，磨削时使工件中心要高于砂轮与导轮的中心连线，且托板的顶面向导轮方向往下倾斜一定角度，这样工件相当于在假想的V形槽中转动，从

19、而使工件表面能在多次转动中被逐渐磨圆。5-4 平面磨床的磨削方法及各自的特点？答：根据砂轮工作表面的不同，平面磨床的磨削方法分为两大类： 周磨法用砂轮轮缘的周边进行磨削； 端磨法用砂轮端面进行磨削周磨法的砂轮与工件接触面积小，排屑和冷却好，工件发热变形小，且砂轮周边磨损均匀，容易获得较高的加工质量，因此适用于精磨，但磨削效率低。而端磨法与周磨法相反，其磨削效率高，但磨削精度低，因此适用于粗磨。6 齿轮加工机床（P142）6-1 （思考与练习1）分析比较展成法和成形法加工圆柱齿轮各有何特点？答：用成形法加工圆柱齿轮加工方法：使用成形刀具加工，刀具切削刃形状与被加工齿轮形状完全吻合。特点：采用单齿

20、廓的盘形齿轮铣刀或指形齿轮立铣刀铣削齿轮时，每次只加工1个齿槽，然后工件做分度回转运动，按顺序依次铣削出全部轮齿。优点：不需专门的齿轮加工机床，可在通用机床上加工。缺点：不能获得准确的渐开线齿形。适用范围：单件小批生产、加工精度不高的修配行业属于成形法加工的有：铣齿、拉齿、冲齿等。用展成法加工圆柱齿轮原理：利用齿轮啮合的原理。优点：只要模数和压力角相同，一把刀具可加工任意齿数的齿轮；加工精度和生产率较高。属于展成法加工的有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等。6-2 （思考与练习3）在Y3150E型滚齿机上滚切直齿和斜齿圆柱齿轮分别需要调整哪几条传动链？其中哪些是内联系传动链，哪些是外联系传动链？

21、写出各传动链的始末端件和计算位移。答： 在Y3150E型滚齿机上滚切直齿圆柱齿轮需调整3条传动链，即主运动传动链、展成运动传动链、轴向进给运动传动链。其中，主运动传动链和轴向进给运动传动链均为外联系传动链，展成运动传动链为内联系传动链。主运动传动链 始末端件：电动机滚刀主轴 计算位移：n电 n刀展成运动传动链 始末端件：滚刀工件 计算位移：滚刀转1r 工件转轴向进给运动传动链 始末端件：工作台刀架计算位移：工作台转1r 刀架沿工件轴线移动f mm 在Y3150E型滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮需调整4条传动链，即主运动传动链、展成运动传动链、轴向进给运动传动链、附加运动传动链。其中，主运动传动链和轴

22、向进给运动传动链均为外联系传动链，展成运动传动链和附加运动传动链均为内联系传动链。主运动传动链、展成运动传动链、轴向进给运动传动链的始末端件与计算位移与加工直齿圆柱齿轮的相同。附加运动传动链始末端件：刀架轴向进给丝杠工作台主轴计算位移：刀架沿工件轴线进给一个导程值T mm工作台附加转动1 r6-3 在滚齿机上加工直齿和斜齿圆柱齿轮时，如何确定滚刀刀架扳转角度与方向？答：在滚齿机上加工直齿圆柱齿轮时，滚刀的扳转角度滚刀的螺旋升角在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时，滚刀的扳转角度=工件齿轮螺旋角滚刀螺旋升角6-4 在Y3150E滚齿机上加工下述圆柱齿轮，试计算滚刀的扳转角度大小及方向？直齿圆柱齿轮：z=

23、38、m=3mm；滚刀直径D=70mm，=315，mn=3mm（右旋单头）；斜齿圆柱齿轮：z=28、m=2.5mm，螺旋角=12（右旋），滚刀直径D=70mm，=228（右旋单头）解：滚切直齿圆柱齿轮时，滚刀安装角滚刀刀架应沿逆时针扳转=315滚切斜齿圆柱齿轮时，滚刀安装角滚刀刀架应沿顺时针扳转7 其他机床（P155）7-1 钻床的用途、分类、机床运动及主要技术规格答： 钻床主要用于加工外形复杂、没有对称回转轴线的工件上的单孔或一系列圆柱孔。常用来钻削直径不大、精度要求低的内孔。 钻床的主要参数是最大钻孔直径。 在钻床上加工时，通常工件固定不动，主运动是刀具主轴的旋转，进给运动是刀具主轴沿工件

24、轴线的直线移动。 钻床的种类很多，根据其用途和结构不同可分为：台式钻床、立式钻床、摇臂钻床等。台式钻床钻孔直径一般小于15mm，主轴转速很高，可以达几万转/min。立式钻床主轴在垂直于主轴平面上的位置是固定的。加工零件时，为使刀具轴线与孔中心线重合，需要移动工件，因此只适用于单件小批加工中、小型零件。摇臂钻床用于单件和中、小批生产中加工大、中型零件。加工时工件固定不动，通过移动主轴，使刀具对准被加工孔的中心。7-2 镗床的用途、分类、机床运动答： 镗床主要用于加工大中型零件上尺寸较大、精度要求较高的孔、内成形表面或孔内环槽，特别适宜于加工分布在不同表面、孔距和位置精度要求很严格的孔系。若安装平

25、旋盘或其它附件后，还可用来铣平面、车外圆、车端面、车螺纹等。 卧式镗床的主运动包括：镗轴的旋转运动或平旋盘的旋转运动；卧式镗床的进给运动包括：镗轴的轴向进给运动、主轴箱的垂直进给运动、工作台的纵向进给运动、工作台的横向进给运动、平旋盘径向刀架的径向进给运动 根据机床的结构形式不同，镗床可分为：卧式镗床、落地镗床、坐标镗床、金刚镗床等。卧式镗床可进行孔加工（镗、钻、扩、铰孔）、车端面、车外圆、车螺纹、铣平面等工作，机床的通用性好、应用广泛。落地镗床用来加工大而重的工件,万能性大、操纵集中。没有工作台，工件直接固定在地面的平板上。坐标镗床用于加工位置精度要求较高的孔及孔系，也可钻、扩、铰孔、锪端面

26、、切槽等。金刚镗床是一种高速精密镗床，主要用于精加工，采用金刚石镗刀7-3 刨床的工艺范围、机床运动、加工特点、分类及主要技术规格答： 主要用于加工各种平面和沟槽。 刨削加工的生产率较低，主要用于单件小批生产和维修行业。 刨床类机床主要有牛头刨床、龙门刨床、插床三种类型牛头刨床用于加工小型零件的平面、沟槽和成形表面。主运动是滑枕带动刨刀沿床身水平导轨的直线往复运动；进给运动是工件沿垂直于主运动方向所作的间歇直线运动。牛头刨床的主参数为最大刨削长度。龙门刨床主要用于加工大型或重型零件上各种表面，尤其是长而窄的平面，也可用来加工沟槽或同时加工几个中、小型零件的表面。主运动是工作台带动工件沿床身水平

27、导轨的直线往复运动；进给运动包括垂直刀架在横梁导轨上所作的水平直线运动；横梁沿立柱导轨所作的直线运动；侧刀架沿立柱导轨所作的间歇垂直进给运动。龙门刨床的的主参数为最大刨削宽度。插床用于单件小批生产中加工直线型的内表面（如平面、键槽、多边形孔等）及成形的内外表面。主运动为滑枕带动插刀沿垂直方向的直线往复运动。插床的主参数为最大插削长度。7-4 拉床的用途、机床运动、主要技术规格及加工特点答： 主要用于加工各种形状的通孔、平面及成形表面。 拉床只有主运动，没有进给运动。主运动为拉刀的低速直线运动；进给运动是靠拉刀本身的结构来实现后一刀齿比前一刀齿依次递增。 拉床的主参数是额定拉力。 拉削加工的生产

28、率、加工精度和表面质量都较高，适用于大批大量生产。10 数控机床（P250）10-1 简述数控机床由哪几部分组成？答：数控机床一般由程序载体、输入/输出设备、计算机数控装置、伺服系统、位置检测装置及机床本体组成。10-2 适合采用数控加工的零件有哪些？答： 多品种、小批量（200件），需多次生产的零件； 几何形状复杂的零件；（如，飞机螺旋桨叶片） 在加工过程中必须进行多工序加工的零件； 切削余量大的零件； 必须严格控制公差、对精度要求较高的零件； 工艺设计需经常变化的零件； 价格昂贵、不允许报废的关键零件； 需要全部检测的零件； 需要最短生产周期的急需零件。10-3 按控制系统的特点不同数控机

29、床可分为哪些类型？各有何特点？答： 点位控制的数控机床特点：a. 只控制移动部件的终点位置。即只控制移动部件由一个位置到另一个位置的精确定位，而对运动轨迹没有严格要求；b. 在移动过程中不进行加工；c. 为节省部件的运动时间和定位时间，通常移动部件先快速移动到终点附近，然后低速准确移动到定位点，以保证定位精度。 直线控制的数控机床特点：不仅要控制两点之间的准确位置即两点之间的距离，还要控制两点之间移动的速度和轨迹。其数控装置比点位控制复杂。 轮廓控制的数控机床（或连续控制的数控机床）a. 能够对两个或两个以上运动坐标的位移和速度同时进行控制；b. 具有插补功能；c. 不仅要控制起终点的位置，还

30、要对加工过程中每一点的位置和速度进行控制，以加工出任意形状的曲线和曲面。10-4 按伺服系统的控制方式分类不同数控机床可分为哪些类型？各有何特点？各适用于什么场合？答： 开环控制的数控机床不带反馈装置，执行机构通常采用功率步进电机或电液脉冲马达特点：结构简单，系统稳定，容易调试，成本低，但由于无反馈回路，因此精度较低。适用范围：经济型数控机床和旧机床的数控化改造。 全闭环控制的数控机床在机床的移动部件上安装位移测量装置，直接检测工作台的实际位置特点：通过反馈环节，消除了从电机到执行件之间传动链产生的传动误差，因此定位精度较高。适用范围：精度要求较高的数控坐标镗床、数控精密磨床等。 半闭环控制的

31、数控机床在丝杠或步进电机轴上安装角位移检测装置，通过检测丝杠或电机轴的角位移来间接测量工作台的位移特点：由于不能消除控制环外的机床传动误差，因此其精度低于全闭环系统。但由于角位移测量装置比线位移测量装置结构简单、安装调试方便，因此应用广泛。适用范围：中档数控机床。10-5 试阐述建立数控机床坐标系的应遵循的原则？答：数控机床坐标系采用笛卡儿直角坐标系，其直线坐标轴X、Y、Z和回转坐标轴A、B、C的方向应符合右手螺旋定则。ISO标准规定了数控机床坐标系的建立原则： 在确定坐标系时，假定工件静止不动，则各坐标轴表示的是刀具的运动； 机床直线坐标轴X、Y、Z的判定顺序是：先Z再X用右手定则判定Y；

32、坐标轴正方向的判定方法：增大工件与刀具之间距离的方向为坐标轴的正方向。10-6 定位精度与重复定位精度是一回事吗？为什么？答：定位精度与重复定位精度不是一回事。定位精度是指机床移动部件实际位置与理想位置之间的误差。它将直接影响零件加工的位置精度，其值越小越好。而重复定位精度是指在同一台数控机床上用相同程序加工一批零件，所得到结果的一致程度。一般地，重复定位误差呈正态分布。10-7 什么是数控机床的可控轴数和联动轴数？两轴半联动指的是什么意思？答：可控轴数是指机床数控装置所能控制的坐标轴数目。联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴能同时到达空间某一点的坐标数目。两轴半联动是指可控轴数为三轴，而联动

33、轴数为两轴的数控机床。10-8 衡量数控机床可靠性的指标有哪些？答： 平均无故障时间MTBF：两次故障之间的平均间隔时间 越长越好 平均修复时间MTTR：从故障发生到能够正常工作的平均间隔时间 越小越好 平均速度（或有效度） 反映了设备提供正常使用的能力，即可靠性。10-9 数控车床的床身和导轨的布局形式有哪几种？各有何特点？答：根据数控车床床身导轨与水平面的相对位置不同，有4种布局形式：平床身优点：工艺性好，便于导轨面的加工，配上水平放置的刀架，可提高刀架的运动精度。缺点：床身下部的空间小，排屑困难，刀架水平放置，加大了机床宽度方向的尺寸，占地面积较大。一般用于大型数控车床或小型精密数控车床

34、。斜床身优点：排屑容易，热铁屑不易积在导轨上，便于安装自动排屑器和机械手，占地面积小，易于实现半封闭式防护。缺点：若倾斜度小，则排屑不便；若倾斜度大，则导轨的导向性差，受力情况也差。倾角的大小还影响着机床的外形尺寸。常用于中、小型数控车床。平床身斜滑板优点：保留了平床身工艺性好的优点，并减小机床的结构尺寸和占地面积，也利于排屑。缺点：同斜床身立床身优点：占地面积小，利于排屑。缺点：导轨的导向性差，受力情况差。10-10 简述锥环无键连接的特点？答： 无需在连接件上开键槽； 内外锥环压紧后，使配合面无间隙，对中性好； 锥环对数的多少取决于所传递扭矩的大小10-11 简述数控车床自动回转刀架的转位

35、换刀过程？答： 接收数控系统的换刀指令后，松开刀盘； 刀盘转到指令要求的位置； 刀盘夹紧，并发出转位结束的信号。10-12 试阐述XK5040A型数控铣床升降台自动平衡装置中机床运动的传递过程及工作原理？答： 机床运动的传递过程伺服电机1通过锥环连接和十字联轴节，带动锥齿轮2转动，通过锥齿轮2和3作啮合运动，使锥齿轮3带动滚珠丝杠作回转运动，然后在螺母的带动下，工作台作上升或下降的运动。同时，锥齿轮3和4也啮合，锥齿轮4转动时，通过锥销连接，带动单向超越离合器的星轮5转动。工作台的上升运动当工作台上升时，单向超越离合器中星轮5的转向，是使滚子6与外壳7脱开，因此外壳不会随星轮一起转动，而是处于

36、静止不动的状态，此时摩擦离合器不起任何作用。工作台的下降运动当工作台下降时，单向超越离合器中星轮的转向使滚子6楔紧在星轮5和与外壳7之间，则外壳会随星轮一起转动，通过花键与外壳相连的摩擦离合器的内摩擦片，会与固定的摩擦离合器的外摩擦片之间产生相对运动，在弹簧的压紧作用下，会产生一定的摩擦阻力，因此起到了阻尼的作用，使工作台上升和下降的力得以平衡。由于滚珠丝杠副无自锁作用，在工作台下降过程中，由于工作台的自重会导致工作台加速下滑，因此必须设有阻尼机构，以平衡工作台上升和下降的力。10-13 排屑装置的作用？常用的排屑装置的形式有哪几种？各适用于什么场合？答： 排屑装置的作用：将将切屑从切削液中分

37、离出来，并从加工区域排出到数控机床之外，而切削液则被回收到冷却液箱。 常用的排屑装置的形式有三种：a. 平板链式排屑装置用于排除各种形状的切屑，适应性强，各类机床都能采用b. 刮板式排屑装置常用于输送各种材料的短小切屑，排屑能力较强。但因负载大，需采用较大功率的驱动电机。c. 螺旋式排屑装置结构简单，排屑性能良好，占用空间小，但只适用于沿水平或小角度倾斜直线方向排运切屑，不能用于大角度倾斜、提升或转向排屑。插补原理1. 软件插补方法有哪几种？各适用于什么场合？答：软件插补方法可分为两大类： 脉冲增量插补法适用于步进电机驱动的开环控制系统。数控装置通过计算各轴的分配脉冲，从而驱动各坐标轴电机协调

38、运动。常用的方法有：逐点比较插补法、数字积分插补法（或DDA法） 数据采样插补法适用于闭环控制系统，可用于各种曲线的插补。常用的方法有：时间分割插补法、扩展DDA法2. 一个完整的插补循环由哪几个节拍组成？答：一个完整的插补循环由偏差判别、进给、偏差计算、终点判别4个节拍组成，这4个节拍不断循环，就可以加工出所需曲线。3. 现要插补图示顺圆弧AB，圆弧起点A(0，6)，终点B(6，0)，试用逐点比较法对该顺圆弧进行插补，并画出刀具的运动轨迹（假设脉冲当量x = y = 1）解：加工完该段顺圆弧，刀具沿X、Y轴应走的总步数为：插补计算过程见下表：脉冲个数偏差情况进给方向偏差计算坐标计算终点判别0

39、i=0N1-Yi=0+1=1N2+Xi=1+1=2N3+Xi=2+1=3N4+Xi=3+1=4N5+Xi=4+1=5N6-Yi=5+1=6N7+Xi=6+1=7N8-Yi=7+1=8N9+Xi=8+1=9N10-Yi=9+1=10N11-Yi=10+1=11N12-Yi=11+1=12=N根据上述运算结果，可画出插补轨迹的折线图。数控机床的伺服系统1. 伺服系统的概念？简述数控机床对伺服系统的基本要求？答：伺服系统是以机械位置或角度作为控制量的自动控制系统，也称为位置控制系统或位置随动系统。数控机床对对伺服系统的基本要求 精度高； 稳定性好；快速响应性好；调速范围宽；低速大转矩2. 简述如何控

40、制步进电机的转速、转角和转向，以及步进电机的优缺点？答：通过控制步进电机输入脉冲的数量、频率及电机绕组的通电相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。步进电机的优点：抗干扰能力强，误差不会长期积累，控制简单。步进电机的缺点：效率低，带惯性负载的能力差，尤其是在高速时易失步。3. 简述直、交流伺服电机各自的优点？答：直流伺服电机的优点：调速范围宽，信号响应迅速，起动转矩大。交流伺服电机的优点：结构简单，运行可靠，便于维护，效率较高，价格低廉。11 数控机床的典型结构（P300）11-1 数控机床主传动系统的特点？答：主轴转速高、功率大；主轴调速范围宽，转速变换迅速可靠；主轴组件的耐磨性高，刚度高

41、，抗震性和热稳定性好；为实现刀具的自动或快速装卸，主轴具有特有的刀具安装结构。11-2 数控机床主轴的变速方式有哪几种？简述其特点及应用场合？答：数控机床主轴的变速方式有三种： 通过变速齿轮的调速方法特点：通过少数几对齿轮的降速，使之成为分段无级变速，以确保低速时有较大的输出扭矩。应用场合：多数大、中型数控机床 通过皮带传动的调速方法传动平稳、结构简单、安装调试方便，可避免齿轮传动引起的振动和噪声。应用场合：只适用于高速、低扭矩特性要求的主轴，且调速范围比受电机调速范围比的约束。 由调速电机直接驱动的调速方法这种形式又有两种类型：a. 电机输出轴通过联轴器直接与主轴联接特点：结构紧凑、传动效率

42、高。但主轴转速及转矩变化与电机输出特性一致，因此使用上受限。b. 主轴和电机做成一体，主轴即为电机的转子，因此也称为电主轴。特点：主轴部件结构紧凑、重量轻、惯性小、主轴部件刚度高。但主轴扭矩小，电机发热对主轴精度影响较大。应用场合：只适用于高速运转的情况。11-3 试阐述立式镗铣加工中心主轴组件在换刀过程中的作用，以及它是如何实现刀具的自动夹紧和松开的？答：主轴组件在换刀过程中的的作用：实现刀具在主轴内的自动装卸，以及切屑的自动清除。（参看课件中的结构图）刀具的松开过程换刀前需将刀夹松开时，压力油进入液压缸上腔，换刀前需将刀夹松开时，压力油进入液压缸上腔，活塞推动拉杆下移，碟形弹簧被压缩。当钢

43、球随拉杆一起下移至主轴孔径较大的直径d1处时，它就不再能约束拉钉的头部了。当拉杆继续下移时，拉杆前端内孔的抬肩端面碰到拉钉，把刀夹顶松，此时行程开关发出信号，换刀机械手随即将刀夹取下。刀具的夹紧过程新刀具装入后，压力油进入液压缸下腔，弹簧推动活塞上移，拉杆在碟形弹簧的作用下也向上移动。随拉杆的上移，当拉杆下端的钢球被挤入主轴孔内较小的直径d2处时，钢球被迫径向收拢而卡进拉钉的环形凹槽内，从而将刀杆尾部拉紧。在刀杆锥柄的定心和摩擦力的作用下，刀杆被夹紧于主轴端部。11-4 主轴定向准停装置的作用？电气式主轴定向准停装置的工作原理？答：主轴定向准停装置的作用：使主轴每次都能准确地停止在固定的周向位

44、置上，以保证换刀时主轴上的端面键能对准刀夹上的键槽。电气式主轴定向准停装置的工作过程：（参看课件中的结构图）多楔带轮上装有垫片，垫片上有一永久磁铁，主轴箱上对应于主轴准停位置处，装有磁传感器。当数控系统发出换刀指令后，主轴电机立即降速到最低转速运转。延时数秒，当永久磁铁对准磁传感器后，发出准停信号。该信号经放大后，由定向电路控制主轴电机准确停止。11-5 数控机床对进给传动系统的要求是什么？答：摩擦阻力小；传动精度和刚度高；运动部件的惯量小11-6 滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点？答：滚珠丝杠螺母副的工作原理：在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，将它们套装在一起形成螺旋滚道，滚道内填有滚珠，当丝杠相对螺母旋转时，二者发生轴向位移，而滚珠沿滚道滚动，并通过回程引导装置构成一个闭合回路。滚珠丝杠螺母副的优点：摩擦系数小，传动效率高，所需传动转矩小；灵敏度高，传动平稳，不易产生爬行，随动精度和定位精度高；磨损小，寿命长，精度保持性好；