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
1
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。
（8） 位置检测 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 。 2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（ C）措施。 （A）齿轮轴向间隙 （B）齿顶间隙 （C）齿侧间隙 （D）齿根间隙 （4）静压导轨与滚动导轨相比，其抗振性(A )。 (A) 前者优于后者 (B) 后者优于前者 (C) 两者一样 （5）光栅利用（C），使得它能测得比栅距还小的位移量。 （A）细分技术 （B）数显表 （C）莫尔条纹的作用 （D）高分辨指示光栅 （6）在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于( A )。 (A) 工件安装及调整 (B) 刀具装夹及调整 (C) 刀库的调整 （7）在下列特点中，（B）不是数控机床主传动系统具有的特点。 （A）转速高、功率大 （B）变速范围窄 （C）主轴变换迅速可靠 （D）主轴组件的耐磨性高 3 判断题
（1）数控机床的气压装置因空气黏度小，在管路中的能量损失小，适于远程传输及控制使用。（ √ ） （2）数控铣床立柱采用热对称结构可以减少热变形对加工件的精度影响。（√ ） （3）滚珠丝杠螺母副的作用是将回转运动转换为直线运动。（ √ ）
（4）数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度，以满足不同的加工条件要求。（ √ ） （5）数控机床传动丝杠反方向间隙是不能补偿的。（ × ） （6）进给运动是以保证刀具相对位置关系为目的。（ √ ） （7）刀具在刀库中的位置是固定不变的。（ × ） 4 简答题
2
（1）数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些方面？P16 1）高的静、动刚度及良好的抗振性能； 2）良好的热稳定性； 3）高的灵敏度； 4）高人性化操作
（2）数控机床的主轴变速方式有哪几种？试述其特点及应用场合。P21 1. 带有变速齿轮的主传动
特点：通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。应用：大、中型数控机床采用这种变速方式。 2. 通过带传动的主传动
特点：电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是三角带和同步齿形带。 应用：这种传动主要应用在转速较高、变速范围不大的机床。 3. 用两个电动机分别驱动主轴
特点：这是上述两种方式的混合传动，具有上述两种性能。高速时电动机通过皮带轮直接驱动主轴旋转，低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围。克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。但两个电机不能同时工作，也是一种浪费。 4. 由调速电动机直接驱动的主传动
特点：调速电机与主轴用联轴器同轴联接，这种方式大大简化了主传动系统的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴精度影响较大。 5. 内装式电主轴: 即主轴与电机转子合二为一。
特点：优点是主轴部件结构更紧凑，重量轻，惯量小，可提高启动、停止的响应特性，并利于控制振动和噪声。缺点同样是热变形问题。
（3）试述滚珠丝杠螺母副的特点有哪些？它是如何工作的？常用间隙调整方法有哪些？P29
1、工作原理：在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。
2、特点：传动效率高、摩擦损失小；通过预紧可消除间隙，提高传动刚度；但制造成本高，不能自锁。 3、常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：（1）垫片调隙式；（2）齿差调隙式；（3）螺纹调隙式。 （4）自动排屑装置有哪几种类型？各适合于什么场合？P53 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。 （5）数控机床的工作台有哪些形式？各自的特点是什么？P35 矩形工作台--直线进给运动。 回转工作台--圆周进给运动。 摆动工作台--摆动进给运动。
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。减少传动环节、简化机床的结构等。 （6）数控机床对自动换刀装置有什么样的要求？自动换刀装置有哪些种类?P42
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。
种类：加工中心有转塔式、刀库式、成套更换等方式；数控车床采用回转刀盘，部分采用刀库形式。 （7）数控机床的导轨有什么作用？有哪些类型？各自的特点是什么？P32 作用：对运动部件起支承和导向作用。 1、滑动导轨
优点：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。
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。 2、滚动导轨
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。
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。 三种结构形式：1）滚珠导轨；（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。 3、静压导轨
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。 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。
（8）简述数控机床液压和气压装置的特点。P51
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。
《数控机床》(第三章)
1填空题
（1） 数控系统通常由人机界面、数字控制以及逻辑 控制这三个相互依存的功能部件构成。 （2）插补算法分为 基准脉冲 插补和数据采样插补两大类。 （3） 脉冲当量 是数控机床数控轴的位移量最小设定单位。
（4）常用伺服电机有步进电机、 直流伺服电机 、 交流伺服电机 。 2 选择题
（1）下列功能中，（D）是数控系统目前一般所不具备的。 （A）控制功能 （B）进给功能 （C）插补功能 （D） 刀具刃磨功能 （2）（ A ）是数控系统核心，它是一台数控系统控制品质的体现。 （A）数控装置 （B）可编程控制器 （C）I/O板 （D）数控软件 （3）脉冲当量的取值越小，插补精度（ A）。
（A）越高 （B）越低 （C）与其无关 （C）不受影响 3 简答题
（1）简述数控系统的主要功能。P64 CNC系统的主要功能：
1）控制功能2）准备功能和辅助功能3）点位与连续移动功能4）插补功能5）固定循环加工功能6）进给功能7）主轴速度控制功能8）刀具管理功能9）补偿功能10）人机对话功能11）程序编制功能12）输入、输出和通信功能13）自诊断功能
（2）数控机床用PLC有哪些类型？各自的特点是什么？P72 数控机床用PLC可分为两类：内装型和独立型。 内装型：CNC装置带有的PLC功能。
独立型：独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。 （3）简述数控机床对伺服系统的要求。P74
1、可逆运行 2、速度范围宽3、具有足够的传动刚性和高的速度稳定性4、快速响应并无超调 5、高精度6、低速大转矩 （4）如何选择主轴电机？P80
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1、主轴电机的特性 ： 当主轴的转速小于额定转速时，主轴工作在恒转矩区；当主轴的转速大额定转速时，主轴工作在恒功率区。
2、主轴的工作点 数控机床的设计阶段，必须明确主轴的输出功率和调速范围等技术指标。否则用户在切削时可能出现由于主轴输出功率不够造成的主轴“闷车”。 3、过载能力 主轴电机同样具有很强的过载能力。
4、轴端受力 主轴电机对于不同速度下作用在其轴端的悬臂力有明确的要求。 5、保证主轴总成的动平衡6、惯量要匹配
《数控机床》(第四章)
1填空题
（1） 复合 加工中心除用各种刀具进行切削外，还可使用激光头进行打孔、清角，用磨头磨削内孔，用智能化在线测量装置检测、仿型等。
（2）一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成 卧式 。
（3）加工中心与数控铣床、数控镗床等机床的主要区别是它设置有 刀库 ，并能 自动选用与更换 。 （4）并联机床实际是一个空间 并联连杆 机构。
（5）根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为高速走丝电火花线切割 和低速走丝电火花线切割两大类。 2 选择题
（1）车削中心是以（ A）为主体，并配置有刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，以实现多工序复合加工的机床。在工件一次装夹后，它可完成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序。 （A）全功能数控车床 （B）卧式加工中心 （C）镗铣加工中心 （D）经济型数控车床
（2）立式数控铣床的主轴轴线（B ）于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围最广泛，其中以三轴联动铣床居多。
（A）平行 （B）垂直 （C）倾斜 （3） D6125表示是一种（ C ）。
（A）数控铣床 （B）数控车床 （C）电火花成形加工机床 （D）数控线切割机床 （4）电火花加工的局限性（ D ）。
（A）电火花加工属不接触加工 （B）易于实现加工过程自动化 （C）加工过程中没有宏观切削力 （D）只能用于加工金属等导电材料 （5）采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（ B ）。
（A）采用步进电机伺服系统 （B）必须采用闭环控制系统（C）只配备必要的数控系统 （D）CPU可采用单片机
（6）APC代表的是（ D ）。
（A）自动换刀系统 （B）自适应控制系统 （C）自动排屑系统 （D）自动托盘交换系统 3判断题
（1）中小型数控车床多采用倾斜床身或水平床身斜滑板结构。（ √ ）
（2）五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通过回转工作台的旋转和主轴头的旋转，能在工件一次装夹后，完成除安装面以外的所有五个面的加工。（√ ）
（3）数控铣床采用T形床身布局的最显著优点是精度高。（ × ） （4）立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换。（√ ） （5）加工中心可以进行多工序的自动加工。（ √） （6）数控车床都具有C轴控制功能。（ × ）
（7）运动的分配与部件的布局是数控铣床总布局的中心问题。（√ ） 4 简答题
（1）简述数控车床的组成。P90
数控车床机械结构由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分组成
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