數(shù)控技術(shù) 李斌、李曦版 數(shù)控技術(shù) 課后問題詳解,復(fù)習(xí)資料,DOC

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1、word 1.數(shù)控技術(shù)：數(shù)控技術(shù)，也成數(shù)字控制技術(shù)，是指用數(shù)字，字母和特定符號對某一工作過程，如加工、測量、裝配等進展自動控制的技術(shù)。 2.數(shù)控機床：應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對機床加工過程進展控制的機床。 3.加工中心：帶刀庫、能自動換刀的數(shù)控機床〔多為鏜銑床〕 4.點位直線控制系統(tǒng):是指數(shù)控系統(tǒng)不僅控制刀具或機床工作臺從一個點準確地移動到另一個點，而且要控制切削進給的速度，還要控制運動按規(guī)定點路徑到達終點，保證在兩點之間的運動軌跡是一條直線的控制系統(tǒng)。移動部件在移動過程中進展切削。目前應(yīng)用這類控制系統(tǒng)的有數(shù)控車床和數(shù)控銑床 5.〔輪廓〕連續(xù)控制系統(tǒng):連續(xù)控制系統(tǒng)也稱輪廓控制系統(tǒng)，是指數(shù)控系統(tǒng)能

2、夠?qū)蓚€或兩個以上的坐標軸同事進展嚴格連續(xù)控制系統(tǒng)。它不僅能控制移動部件從一點準確地移動到另一點，而且還能控制整個加工過程每一點的速度與位移量，將零件加工成一定的輪廓形狀。目前我國應(yīng)用這類控制系統(tǒng)的有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控齒輪加工機床和數(shù)控加工中心。 6.開環(huán)伺服系統(tǒng)：開環(huán)進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床中最簡單的伺服系統(tǒng)，執(zhí)行元件一般為步進電機，開環(huán)控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反響式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)傳動機構(gòu)帶動工作臺移動。這類系統(tǒng)信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去以后，實際移動值不

3、再反響回來，所以稱為開環(huán)控制。 7.閉環(huán)伺服系統(tǒng)：由伺服電動機、比擬線路、伺服放大線路、速度檢測器和安裝在工作臺上的位置檢測器組成。這種系統(tǒng)將檢測裝置裝在移動部件上，對工作臺實際位移量進展自動檢測并與指令值進展比擬，用差值進展控制。 8.半閉環(huán)伺服系統(tǒng):將檢測裝置裝在伺服電機軸或傳動裝置末端，間接測量移動部件位移來進展位置反響的進給系統(tǒng)。這類伺服系統(tǒng)的位置檢測點是從驅(qū)動電機〔常用交直流伺服電機〕或絲杠端引出，通過檢測電機和絲杠旋轉(zhuǎn)角度來間接檢測工作臺的位移量，而不是直接檢測工作臺的實際位置。 9.數(shù)控機床由哪幾局部組成？試用框圖表示其各局部之間的關(guān)系，并簡述它們的根本功能。圖P2 測量

4、裝置：是指位置和速度測量裝置，它是實現(xiàn)速度閉環(huán)控制〔主軸、進給〕和位置閉環(huán)控制〔進給〕的必要裝置。主軸伺服系統(tǒng)：實現(xiàn)零件加工的切削運動，其控制量為速度。 10.數(shù)控機床的分類：P5 11.數(shù)控機床按控制系統(tǒng)的特點〔加工功能〕分為幾類？它們各適用于什么場合？ 點位控制數(shù)控機床〔用于加工平面內(nèi)的孔系，只要有數(shù)控鉆床、印刷電路板鉆孔機、數(shù)控鏜床數(shù)控沖床、三坐標測量機等〕、直線控制數(shù)控機床(早期兩坐標數(shù)控車床可用于加工臺階軸、簡易的三坐標軸蘇航空銑床可用于平面的銑削加工、現(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服控制系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭可帶著多軸箱管軸向進給進展鉆、鏜銷加工?！齿喞刂茢?shù)控機床〔數(shù)控車床、數(shù)控銑床

5、、加工中心等用于加工曲線和曲面形狀零件的數(shù)控機床?！? 12.試從控制精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與經(jīng)濟性三方面，比擬開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)劣。 開環(huán)系統(tǒng)：步進電機驅(qū)動，無位置檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單，本錢低，精度低，易于維修 半閉環(huán)系統(tǒng)：直、交流的伺服電機驅(qū)動，角位移檢測裝置，中等精度 閉環(huán)系統(tǒng)：直、交流的伺服電機驅(qū)動，線位移檢測裝置，精度較高 13.NC機床適用于加工哪些類型零件P10，不適用于哪些類型的零件，為什么？ 適用的：1、輪廓形狀復(fù)雜的零件2、外表粗糙度好的回轉(zhuǎn)體零件3、精度要求高的零件4、超精細、超低外表粗糙度的零件5、帶一些特殊類型螺紋的零件 不適用的：①需要長時間占機人工調(diào)整

6、的粗加工內(nèi)容②必須按照專用工裝協(xié)調(diào)的加工內(nèi)容③毛坯上的加工余量不充分或不穩(wěn)定的加工局部④一面加工一面不加工，其加工面又不能作為定位面的局部⑤簡單的粗加工面⑥必需使用細長銑刀加工的部位不適用于生產(chǎn)批量大的零件〔當然不排除其中個別工序用數(shù)控機床加工〕；裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件；加工余量很不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標位置的；必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。 切削三要素：切削速度、進給速度、切削深度手工編程的步驟圖P17 工藝規(guī)程：為了達到圖樣零件的各項要求而采用的加工方法，它包括機床、刀具的選用，工件和刀具的裝夾方法，加工順序與每道工序所選用的切削

7、參數(shù)〔F、S、T等〕以與應(yīng)達到的幾何尺寸和光潔度要求等內(nèi)容。 數(shù)控加工工藝設(shè)計的主要內(nèi)容：選擇并確定數(shù)控加工的內(nèi)容，對零件圖紙進展數(shù)控工藝分析，零件圖形的數(shù)字處理與編程尺寸設(shè)定值確實定，數(shù)控教工工藝方案制定，公布進給路線確實定，選擇數(shù)控機床的類型，刀具夾具量具的選擇和設(shè)計，切削參數(shù)確實定，加工程序的編寫，校驗和修改，首件試加工與現(xiàn)場問題處理。數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定形與歸檔。 工件原點：在零件圖樣上選定某一點為原點〔這個點稱為工件原點，通常是對刀點〕。 何謂對刀點？確定對刀點時應(yīng)考慮哪些因素？ 對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準點。對刀點可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在

8、夾具上與零件定位基準有一定尺寸聯(lián)系的某一位置對刀點的選擇原如此如下： 〔1〕所選的對刀點應(yīng)使程序編制簡單； 〔2〕對刀點應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置； 〔3〕對刀點應(yīng)選在加工時檢驗方便、可靠的位置； 〔4〕對刀點的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。 加工路線確實定：P23〔1〕選擇最短加工路線〔2〕盡可能防止徑向切入和切出?！?〕應(yīng)保證零件的加工精度和外表粗糙度要求。 程序編制中的誤差P24第一類：在直接加工零件的過程中產(chǎn)生的誤差。第二類：編程時產(chǎn)生的誤差。Δa算法誤差Δb計算誤差Δc圓整誤差〔Δc處理方法有：逢奇偶四舍五入法、小數(shù)累進法等) 數(shù)控加工方法: 1.平面孔

9、系零件的加工方法：平面孔系零件孔數(shù)較多或孔位精度要求較高，一般采用數(shù)控鉆床與鏜床加工，只要求有點位控制。 2.旋轉(zhuǎn)體零件的加工方法：旋轉(zhuǎn)體類零件常用數(shù)控車床或 數(shù)控磨床來加工，特別是車削零件的毛坯多為棒料或鍛坯，加工余量較大且不均勻，因此在編程中，粗車的加工路線是需要重點考慮的問題。 3.平面輪廓零件的加工方法：平面輪廓零件常用銑床加工。 4.立體輪廓外表的加工方法：〔1〕“行切法〞加工〔2〕三軸聯(lián)動加工〔3〕四軸聯(lián)動加工〔4〕五軸聯(lián)動加工 何謂機床坐標系?何謂工件坐標系？如何根據(jù)X、Z軸的正向判定Y的正向？ 機床坐標系：以機床原點為坐標系原點的坐標系，是機床固有的坐標系，它具有唯

10、一性。當機床完成回零操作后，該坐標系就建立好了，數(shù)控機床上的各點相對于該坐標系的位置是唯一固定的。但應(yīng)注意，機床的有效工作區(qū)域通常都遠遠大于實際被加工工件的X圍，故機床坐標系一般不作為編程坐標系，因此還需建立工件坐標系。 工件坐標系：工件坐標系是為了編程的方便和提高加工程序的通用性而設(shè)立的，通常編程人員在編程時可以不考慮工件在機床的安裝位置，而只需在零件圖樣上選定某一定點為原點〔這個點成為工件原點，通常是對刀點〕，并建立一個坐標系，這個坐標系就是工件坐標系。 利用已確定的X、Z坐標軸的正方向，用右手定如此或右手螺旋法如此，便可確定坐標軸的正方向。 基點：零件的輪廓是由許多不同的幾何要素所

11、組成，如直線、圓弧、二次曲線等，各幾何要素之間的連接點稱為基點。 刀位點：是指刀具的定位基準點。 絕對坐標：將刀具運動位置的坐標值表示為相對于坐標原點的距離，這種坐標的表示法稱之為絕對坐標表示法。如圖1所示。大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都以G90指令表示使用絕對坐標編程 相對坐標：將刀具運動位置的坐標值表示為相對于前一位置坐標的增量，即為目標點絕對坐標值與當前點絕對坐標值的差值，這種坐標的表示法稱之為相對坐標表示法。大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都以G91指令表示使用相對坐標編程，有的數(shù)控系統(tǒng)用X、Y、Z表示絕對坐標代碼，用U、V、W表示相對坐標代碼。在一個加工程序中可以混合使用這二種坐標表示法編程。 何謂刀具

12、半徑補償，刀具半徑補償?shù)膭幼鞣譃槟娜齻€階段？ 在零件輪廓加工中,由于刀具總有一定的半徑,刀具中心的運動軌跡與所需要加工零件的實際輪廓并不重合,而是偏移一個刀具半徑值,這種根據(jù)按零件輪廓編制的程序和預(yù)先設(shè)定的偏置參數(shù)，數(shù)控裝置能實時自動生成刀具中心軌跡的功能稱為刀具半徑補償功能。 1．刀補建立：刀具從起點接近工件，在編程軌跡根底上，刀具中心向左〔G41〕或向右〔G42〕偏離一個偏置量的距離。不能進展零件的加工。 2．刀補進展：刀具中心軌跡與編程軌跡始終偏離一個偏置量的距離。 3．刀補撤消：刀具撤離工件，使刀具中心軌跡終點與編程軌跡終點〔如起刀點〕重合。不能進展加工。 什么是數(shù)控加工的走

13、刀路線〔加工路線〕？確定走刀路線時，要考慮些什么問題？ 走刀路線就是描述加工過程中刀具相對于工件的運動軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。 加工路線的選擇： 〔1〕選擇最短加工路線?！?〕盡可能防止徑向切入和切出。〔3〕應(yīng)保證零件的加工精度和外表粗糙度要求。 數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟 數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。編程工作主要包括：〔1〕分析零件圖樣和制定工藝方案〔2〕數(shù)學(xué)處理〔3〕編寫零件加工程序以與制備控制介質(zhì)〔4〕程序檢驗和首件試切削 C裝置硬件的根本組成：P83包括C裝置和驅(qū)動控制兩局部。C裝置主要由計算機主板

14、，系統(tǒng)總線，存儲器，PLC模塊，位置控制板，鍵盤/顯示器接口與其他接口電路組成，是構(gòu)成C的根底。 刀具補償功能，主軸功能P86 C裝置的軟件系統(tǒng)特點：P95多任務(wù)并行處理 C裝置軟件結(jié)構(gòu)模式：前后臺型結(jié)構(gòu)模式P99 進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)P147位置和速度為控制量進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成：控制調(diào)節(jié)器，功率驅(qū)動裝置，檢測反響裝置，伺服電機。 數(shù)控機床對進給伺服驅(qū)動的要求： 位置檢測裝置的分類P150增量式檢測裝置〔脈沖編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器，感應(yīng)同步器，光柵，磁柵，激光干預(yù)儀〕和絕對式檢測裝置模擬式檢測裝置有測速發(fā)電機，旋轉(zhuǎn)變壓器，感應(yīng)同步器和磁尺等。 編碼器分辨率計算P153 數(shù)控機床的進

15、給運動的特點P208主軸轉(zhuǎn)速計算P209 主軸轉(zhuǎn)速不僅取決于切削速度，還取決于工件或刀具的直徑。 功率，扭矩特性如此是選擇數(shù)控機床的重要指標。 簡述數(shù)控機床主傳動的特點，數(shù)控機床對主軸驅(qū)動的要求是什么？相對普通機床有哪些特點？ 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點是：①機床有足夠高的轉(zhuǎn)速和大的功率，以適應(yīng)高效率加工的需要；②主軸轉(zhuǎn)速的變換迅速可靠，一般能自動變速；③主軸應(yīng)有足夠高的剛度和回轉(zhuǎn)精度；④主軸轉(zhuǎn)速X圍應(yīng)很廣，如對鋁合金材料的高速切削，幾乎沒有上限的限制，主軸最高轉(zhuǎn)速取決于主傳動系統(tǒng)中傳動元件的允許極限(如主軸軸承允許的極限轉(zhuǎn)速)，而最低轉(zhuǎn)速如此根據(jù)加工不銹鋼等難加工材料的要求來確定變速X

16、圍寬； 相對普通機床有哪些特點：主軸變速迅速可靠；主軸組件的耐磨性高；轉(zhuǎn)速高、功率大。 主軸準停的意義：在數(shù)控鉆床、數(shù)控銑床與以鏜銑為主的加工中心，由于特殊加工或自動換刀，要求主軸每次停在一個固定的準確的位置上，所以在主軸上必須設(shè)有準停裝置。 數(shù)控機床主軸變速的方式？特點？應(yīng)用場合？P211主要抄書。 1.帶有簡單變速機構(gòu)的主傳動特點：通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴大輸出扭矩，以滿足主軸低速時對輸出扭矩特性的要求。應(yīng)用：大、中型數(shù)控機床采用這種變速方式。 2.通過皮帶傳動的主傳動特點：電動機本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以防止齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低扭矩特

17、性要求的主軸。其調(diào)速X圍比〔恒功率調(diào)速X圍與恒扭矩調(diào)速X圍之比〕受電機調(diào)速X圍比的約束。常用的是三角帶和同步齒形帶。應(yīng)用：這種傳動主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)速較高、變速X圍不大的機床。 3.用電動機直接驅(qū)動主軸特點：這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機通過皮帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，低速時，另一個電動機通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴大變速X圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴大了變速X圍?？酥屏说退贂r轉(zhuǎn)矩不夠且電動機功率不能充分利用的問題。但兩個電機不能同時工作，也是一種浪費。 4.由調(diào)速電動機直接驅(qū)動的主傳動特點：調(diào)速電機與主軸用聯(lián)軸器同軸聯(lián)接，這種方式大大簡化了主傳動

18、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電機發(fā)熱對主軸精度影響較大。 5.內(nèi)裝式電主軸即主軸與電機轉(zhuǎn)子合二為一。 特點：優(yōu)點是主軸部件結(jié)構(gòu)更緊湊，重量輕，慣量小，可提高啟動、停止的響應(yīng)特性，并利于控制振動和噪聲。缺點同樣是熱變形問題。 數(shù)控機床的主軸軸承配置有哪些類型？各適用于什么場合？P215 主軸的C軸功能控制有何意義？具有C軸功能控制的數(shù)控機床，只需通過編程，便可以方便的加工螺紋，以與其他多種特殊外表。如果配置動力刀架，如此其工藝X圍將更大，同時將擴大車床的工藝X圍，實現(xiàn)多工序復(fù)合。 零傳動： 機床進給系統(tǒng)采用直線步進電機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動方式的最大區(qū)

19、別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的一切機械中間傳動環(huán)節(jié)。即把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。 故這種傳動方式即稱“直接驅(qū)動〞(DirectDrive)，慣稱為“直線驅(qū)動〞，也又稱為“零傳動〞。 (1)高速響應(yīng)性 　　一般來講機械傳動件比電氣元器件的動態(tài)響應(yīng)時間要大幾個數(shù)量級。由于系統(tǒng)中取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的如絲杠等機械傳動件，使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，使反響異常靈敏快捷。 　　(2)高精度性 　　由于取消了絲杠等機械傳動機構(gòu)，因而減少了插補時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反響控制，可大大提高機床的定位精度。 　　(3)傳動剛度高、推力平穩(wěn) “

20、直接驅(qū)動〞提高了其傳動剛度。同時直線電機的布局，可根據(jù)機床導(dǎo)軌的形面結(jié)構(gòu)與其工作臺運動時的受力情況來布置。通常設(shè)計成均布對稱，使其運動推力平穩(wěn)。 　　(4)速度快、加減速過程短 　　直線電機最早主要用于磁浮列車(時速可達500km/h)，現(xiàn)在用于機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進給速度(要求達60～100m/min或更高)當然是沒問題的。也由于“零傳動〞的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短，從而實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。加速度一般可達到2～10g(g=9.8m/s2)。 　　(5)行程長度不受限制 　　在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線步進電機的定件，就可無限延長動件的行程長度。 　　(6)運行時噪聲低 　　由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，而其導(dǎo)軌副又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機械接觸)，使運動噪聲大大下降。 　　(7)效率高 　　由于無中間傳動環(huán)節(jié)，也就取消了其機械摩擦?xí)r的能量損耗。 要解決的問題：內(nèi)裝式電機的散熱問題，主軸軸承的正確選用 13 / 13