第二章 数控机床概述习题答案

1.何谓点位控制、直线控制、轮廓控制?三者有什么区别?

答：按运动方式分类可分为点位控制、直线控制、轮廓控制。

（1）、点位控制系统 点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点淮确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统。为了减少移动部件的运动与定位时间，一般先以快速移动到终点附近位置，然后以低速准确移动到终点定位位置，以保证良好的定位精度。移动过程中刀具不进行切削。使用这类控制系统的主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。下图是点位控制加工示意图。

（2）、点位直线控制系统 点位直线控制系统是指数控系统不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到下一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线的控制系统。刀具移动过程可以进行切削。应用这类控制系统的有数控车床、数控钻床和数控铣床等。下图是直线控制切削加工示意图。

（3）、轮廓控制系统 轮廓控制系统也称连续切削控制系统，是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。它不仅能控制移动部件从一个点淮确地移动到另一个点，而且还能控制整个加工过程每一点的速度与位移量，将零件加工成一定的轮廓形状。应用这类控制系统的有数控铣床、数控车床、数控齿轮加工机床和加工中心等。下图是轮廓控制加工示意图。

2.用框图表示数控机床的体系结构。

3.数控机床各部分基本功能?

答：功能描述：

1)输入输出装置是CNC系统与外部设备进行交互装置;

2)数控系统是根据零件加工程序输出控制命令到相应的执行部件，控制主运动;

3)伺服系统是?指令转变成机床工作部件的运动和进行功率放大;

4)机床电气控制是用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，完成的是辅助控制;

5)测量装置是保证灵敏、准确地跟踪CNC系统指令;

6)机床本体是制造加工的执行部件.

4.数控机床开环、闭环、半闭环系统的特点?

答：数控系统按照是否具有反馈装置可以分为3类，分别是开环控制、闭环控制、半闭环控制。

1)开环控制没有反馈装置，一般采用步进电机作为控制元件，其控制稳定性好，但精度较低。

2)半闭环控制具有反反馈装置，但其不包括机械传动的所有环节，精度较高，稳定性较好，性价比较好。

3)闭环控制具有反反馈装置，包括机械传动的所有环节，精度很高，但因为传动环节包含了许多的非线性因素，稳定性不太好，价格较高。

5.数控车床的结构特点?

答：与传统车床相比，数控车床的结构有以下特点：

1)由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。

2)多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在一般还要通过一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使这样，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与控制系统的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。

3)数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承，它的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。

4)为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。

5)由于数控机床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。数控车床一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，其使用寿命也可延长许多。

6)数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。

7)数控车床一般还配有自动排屑装置。

6.数控车床布局形式及特点?

答：水平床身的工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度，一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。

水平床身配置倾斜放置的滑板，并配置倾斜式导轨防护罩，这种布局形式—方面有水平床身丁艺性好的特点，另一方面机床宽度方向的尺寸较水平配置滑板的要小，且排屑方便。水平床身配上倾斜放置的滑板和斜床身配置斜滑板布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。此两种布局形式的特点是排屑容易，热铁屑不会堆积在导轨上，也便于安装自动排屑器；操作方便，易于安装机械手，以实现单机自动化；机床占地面积小，外形简单、美观，容易实现封闭式防护。

斜床身其导轨倾斜的角度分别为300、45 0、60 0、75 0和90 0 (称为立式床身)，若倾斜角度小，排屑不便；若倾斜角度大，导轨的导向性差，受力情况也差。导轨倾斜角度的大小还会直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑上面的因素，中小规格的数控车床其床身的倾斜度以60为宜。

7.加工中心有什么特点?

答：

1)机床的刚度高、抗振性好。

2)机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。

3)主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(特殊的也只保留1～2级齿轮传动)。主轴功率大，调速范围宽，并可无级调速；

4)加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构，能长期的保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。

5)设置有刀库和换刀机构。这是加工中心与数控铣床和数控镗床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了。

6)控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。有的加工中心具有多个工作台，工作台可自动交换，不但能对一个工件进行自动加工，而且可对一批工件进行自动加工

8.线切割的原理?举例说明线切割的分类方式?

答：线切割的原理

1)数控线切割机床在加工时，切割刀具(铜丝或钼丝)和工件之间加有20KHz、150v的直流脉冲电压。电极丝与工件之间的脉冲放电。当刀具和工件之间的距离足够近时(约0.01mm)，电压击穿冷却切削液介质，在切割刀具和工件靠近的全长上均匀放电，高能量密度电火花放电瞬间温度可以达到7000℃或更高，高温使被切削金属瞬间汽化，生成金属氧化物，熔融于切削液中，被移动中的切割刀具带出加工区域。

2)电极丝沿其轴向(垂直或Z方向)作走丝运动。

3)工件相对于电极丝在X、Y平面内作数控运动。

数控线切割机床根据工作状态不同分为快速处和慢走的两种。