《機床數(shù)控技術》-許德章 習題及答案匯總 第1-8章

第一章緒論1-1數(shù)控機床由哪些部分組成，各有什么作用？答：數(shù)控機床一般由數(shù)控系統(tǒng)、伺服單元、驅動單元、檢測反饋裝置和機床本體等組成。其中，數(shù)控系統(tǒng)主要由數(shù)控裝置、控制面板以及通訊接口等組件組成。(1)數(shù)控裝置。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，一般選用專用計算機或通用計算機。數(shù)控裝置的作用是讀取鍵盤輸入的數(shù)據和進給驅動單元反饋的位置信息，完成程序編譯和運行，輸出控制信號和指令；與PLC單元協(xié)同工作，實現(xiàn)機床各部件的控制。(2)控制面板。用于顯示機床的運行狀態(tài)和選擇工作模式。提供手動進給控制、速度調節(jié)以及輔助指令等功能。(3)伺服與驅動單元。由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電動機組成。接收數(shù)控裝置的指令，并驅動傳動裝置和運動部件，實現(xiàn)刀具的運動軌跡。(5)檢測反饋裝置。包括檢測元件和反饋電路，用于檢測執(zhí)行元件（如電動機）的轉角和運動部件的位移，并將其轉化為電信號反饋給數(shù)控系統(tǒng)。(6)機床本體。包括主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺和輔助運動裝置等。提供機械結構支撐和動力傳遞功能。1-2數(shù)控系統(tǒng)中的PLC，主要承擔什么控制功能？答：主要用于開關量信號的讀取和輸出控制，如移動部件行程開關、氣動或液壓系統(tǒng)壓力開關（傳感器）、控制面板上的按鈕等信號讀取、控制面板上的指示燈、電磁閥和電磁鐵等元件開閉控制等。1-3數(shù)控機床的工作流程是什么？答：工作流程如下：(1)編制數(shù)控程序。加工零件前，先要根據零件圖樣將零件加工的全部工藝過程、工藝參數(shù)、幾何參數(shù)及操作步驟等，按規(guī)定的代碼及程序格式進行編寫。(2)輸入。主要是把數(shù)控程序、控制參數(shù)和補償數(shù)據輸入到數(shù)控裝置。(3)譯碼。譯碼程序如同翻譯，按一定的語法規(guī)則將上述信息轉化成計算機能夠識別的數(shù)據格式，并按一定的規(guī)則存放在指定的內存專用區(qū)域。(4)刀具補償。數(shù)控加工程序通常是按零件輪廓軌跡編寫的，而數(shù)控機床在加工過程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。(5)插補。根據給定速度和給定輪廓的線型，在輪廓起點與終點之間，確定擬合直線段的中間點，即“數(shù)據密化”過程。(6)位置控制和切削加工。位置控制的任務是在每個采樣周期內，將插補計算出的指令位置與實際反饋位置相比較，用位置差值控制伺服電動機轉速。1-4簡述在線編程和離線編程的特點和應用場合。答：在線編程是利用數(shù)控系統(tǒng)鍵盤和顯示屏在機床上直接創(chuàng)建、編寫、修改、調試和保存數(shù)控加工程序。主要創(chuàng)建簡單的數(shù)控加工程序或用于在已有數(shù)控加工程序的基礎上稍加修改的場合。離線編程是利用數(shù)控系統(tǒng)離線編程工具或CAD/CAM工具軟件，在臺式計算機或便攜式計算機上完成數(shù)控加工程序的創(chuàng)建、編寫、修改、調試和保存，再借助U盤復制到數(shù)控系統(tǒng)，或通過USB/網絡等途徑將數(shù)控程序下載到數(shù)控系統(tǒng)。1-5數(shù)控機床有哪些主要特點？答：(1)加工精度高，產品質量穩(wěn)定。數(shù)控機床設計制造機械部件的精度、剛度和熱穩(wěn)定性均較高。(2)可加工復雜異形零件。微小直線段理論上可以擬合任意復雜的平面曲線，也可完成普通機床難以加工或根本不能加工的復雜異形零件，且加工精度一般不受零件及復雜程度的影響。(3)勞動生產率高。數(shù)控機床的主軸轉速和進給量范圍比普通機床大，良好的結構剛性允許數(shù)控機床采用大的切削用量，從而有效地節(jié)省了機床占用時間。(4)加工零件的適應性強，靈活性好。當加工零件改變時，數(shù)控機床只需要換零件的加工程序，調整刀具參數(shù)等操作，無需改變機械部分和控制部分的硬件，就能加工新的零件。(5)工人勞動強度小。加工零件時，不需要從事繁重的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均大為減輕，勞動條件也得到相應的改善。(6)生產管理水平高。數(shù)控機床是機械加工自動化設備，以數(shù)控機床為基礎建立起來的柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造或云制造系統(tǒng)，可實現(xiàn)機械制造集成化、自動化、信息化和智能化。1-6哪些零件適于采用數(shù)控機床加工？答：數(shù)控機床最適宜加工以下類型的零件：(1)中小批量的零件。(2)需要多次改型設計的零件。(3)加工精度要求高、結構形狀復雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件。(4)難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內腔的殼體或盒型零件，(5)必須在一次裝夾中完成銑、鏜、鉸或攻螺紋等多工序復合加工的零件。(6)加工和檢測設備需要組網，構建智能制造系統(tǒng)和云制造系統(tǒng)。1-7什么叫做點位控制、直線控制、輪廓控制數(shù)控機床？有何特點及應用？答：點位控制數(shù)控機床。刀具在從某一位置移到下一位置的過程中，不考慮其運動軌跡，只要求刀具能最終準確到達目標位置，運動過程中不切屑，各坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系。直線控制數(shù)控機床。要保證點與點之間的準確定位，還要控制兩個相關點之間的位移速度和路線，軌跡一般是平行于各坐標軸或與坐標軸成一定夾角的直線。輪廓控制數(shù)控機床。數(shù)控系統(tǒng)能同時控制兩個或兩個以上的軸，位置及速度不間斷的嚴格控制，運動過程中切削工件，需具備直線和圓弧插補，刀具補償、機床軸向運動誤差補償、絲杠的螺距誤差和齒輪的反向間隙誤差補償?shù)裙δ?，可加工出符合圖樣要求的復雜形狀零件。1-8簡述開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)控制數(shù)控機床的區(qū)別。答：開環(huán)控制數(shù)控機床沒有位置檢測裝置，，無法反饋實際位移值給數(shù)控裝置和進給伺服單元，控制信號單向傳送。通常采用功率步進電機作為執(zhí)行元件，系統(tǒng)精度受步進電機的步距精度、工作頻率和傳動機構精度影響，難以實現(xiàn)高精度加工。優(yōu)點是結構簡單、成本低、調試維修方便，適合經濟型、中小型數(shù)控機床，對精度和速度要求不高。全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)配置了位置檢測裝置，能將實際位移反饋給數(shù)控裝置，并與位置指令值進行比較，通過控制機床的移動速度消除位置差值。該系統(tǒng)具有高定位精度，但系統(tǒng)復雜，調試和維修困難，對檢測元件要求高，需要保護措施，購置和使用成本高，適用于大型或精密的數(shù)控設備。半閉環(huán)控制數(shù)控機床與全閉環(huán)控制相似，但位置檢測裝置安裝在傳動鏈的旋轉部件上，無法直接測量工作臺的實際位移，而是通過轉角換算得到位移量。相較于全閉環(huán)控制系統(tǒng)，精度較低，但結構簡單，調整方便，檢測元件價格低廉，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，是目前最常用的控制系統(tǒng)之一。1-9列舉我國數(shù)控系統(tǒng)的主要品牌答：比較典型的有華中數(shù)控系統(tǒng)、華興數(shù)控及北京航天數(shù)控等。型號有航天Ⅰ型、華中Ⅰ型、華中-2000型等。1-10基于云服務的數(shù)控機床，將為數(shù)控機床產業(yè)帶來哪些新變化？答：數(shù)控機床總的發(fā)展趨勢是高速高效、高精度、高可靠性、復合化、開放式、智能化、網絡化、云服務和云制造。其中云服務主要包括加工數(shù)據分析、數(shù)控機床故障診斷、生產流程優(yōu)化、數(shù)據信息存儲等內容，可提供更多功能，完成設備從生產到維護保養(yǎng)，以及改造優(yōu)化的全生命周期管理，打造面向生產制造企業(yè)、機床廠商、數(shù)控廠商的數(shù)字化服務平臺。延伸了數(shù)控機床產業(yè)的價值鏈，從以賣數(shù)控機床產品為主，演化成以增值服務為主。第二章數(shù)控加工工藝基礎2-1簡述數(shù)控加工工藝的特點。答：(1)工藝內容復雜具體。數(shù)控加工前，先要將機床的運動過程、零件幾何信息及工藝信息、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等編入程序。必須事先進行具體設計和內容安排。在工藝處理過程中，必須注意到加工過程中的每個細節(jié)，能夠做到全面考慮零件加工的全過程，可正確合理的編制零件的加工程序。(2)工序內容組合集中。工件一次安裝中可完成多種加工方法和由粗到精的全過程，以及在工作臺上裝夾幾個相同或相似的工件進行加工。采用工序集中易于保證表面間位置精度，并能減少工序間運輸量，縮短生產周期，簡化生產計劃。(3)難加工零件工藝不同于傳統(tǒng)方法。對于復雜表面、特殊表面或有特殊要求的表面，如曲線、曲面加工。采用多坐標聯(lián)動自動控制方法加工，加工精度高，且不受產品形狀及其復雜程度的影響，自動化加工消除了人為誤差，使同批產品加工質量更穩(wěn)定。2-2數(shù)控加工工藝設計的內容及步驟有哪些？答：(1)數(shù)控加工工藝內容的選擇。選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件和工藝內容。(2)數(shù)控加工方法的選擇。根據零件類別和加工表面特征，結合企業(yè)現(xiàn)有裝備情況和加工能力，選擇加工方法。(3)數(shù)控加工工藝性分析。進行零件圖樣和結構工藝性分析，明確加工內容及技術要求，確定零件的加工方案。(4)數(shù)控加工工藝路線設計。包括工序的劃分與內容的確定、加工順序的安排、數(shù)控加工工序與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。(5)數(shù)控加工工序設計。包括工步的劃分與走刀路線的確定、零件的裝夾方案與夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。(6)數(shù)控加工工藝文件編制。包括數(shù)控編程任務書、數(shù)控機床調整單、數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控加工刀具卡片、數(shù)控加工程序單等。2-3數(shù)控加工工藝文件有哪些，在指導數(shù)控加工過程中各有何作用？答：(1)數(shù)控編程任務書。闡明了工藝人員對數(shù)控加工工序的技術要求和工序說明，以及數(shù)控加工前應保證的加工余量。(2)數(shù)控機床調整單。表示所用夾具名稱和編號，工件定位和夾緊方法，工件原點設置位置和坐標方向，并記有機床控制面板上“開關”的位置和應輸入的數(shù)據等。(3)數(shù)控加工工序卡片。作為主要指導性工藝文件，與傳統(tǒng)加工工序卡片區(qū)別在于工序簡圖中應注明工件原點與對刀點，要進行簡要編程說明及切削參數(shù)的選擇。(4)數(shù)控加工走刀路線圖。主要反映加工過程中刀具的運動軌跡。(5)數(shù)控加工刀具卡片。是組裝刀具和調整刀具的依據，主要包括刀具編號、刀具結構、尾柄規(guī)格、組合件名稱代號、刀片型號和材料等信息。(6)數(shù)控加工程序單。編程人員根據工藝分析情況，經過數(shù)值計算，按照機床指令代碼編制的用于控制機床加工運動程序代碼；是記錄數(shù)控加工工藝過程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據的清單。2-4數(shù)控加工工序的劃分方法有哪些，加工順序的安排原則有哪些？答：為提高生產率，減少換刀次數(shù)與空行程，加工路線應盡量短。根據數(shù)控加工的特點，工序的劃分方法有：按零件裝夾方式劃分、按所用刀具劃分、按零件加工表面劃分、按加工部位劃分以及按精、精加工劃分。加工順序的安排遵循的原則的：先粗后精、先近后遠、內外交叉和基面先行。2-5簡述刀位點、對刀點與換刀點的概念及它們之間的區(qū)別。答：刀位點是刀具上用來表示其在機床上的位置，是對刀與加工的基準點。對刀點是確定刀具與工件相對位置的基準點，往往選擇工件原點為對刀點。換刀點機床上刀架或工作臺自動轉位換刀的位置，需要注意的是換刀點要設在工件外面，換刀時不能與工件、機床或夾具發(fā)生碰撞。2-6數(shù)控銑削進給路線的確定總體上有哪些原則？答：走刀路線是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，不但包括了工步的內容，也反映出工步順序，是編寫程序的依據之一，總體上有以下原則：（1）應能保證零件的加工精度和表面粗糙度要求。（2）應盡量縮短走刀路線，減少刀具空程移動時間。（3）最終輪廓盡量一次進給完成。（4）選擇使工件在加工后變形小的路線。（5）應使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。2-7編制如圖2-1a所示軸類零件的數(shù)控車削加工工藝（毛坯為45號鋼棒料）。答：(1)零件工藝性分析：該零件由外圓柱面和圓弧等組成，零件尺寸標注完整符合數(shù)控加工尺寸標注要求，零件材料為45鋼切削加工性能好，無熱處理和硬度要求。(2)確定裝夾方案：確定坯件軸線和左端大端面為定位基準，左端采用三爪卡盤定心加緊。(3)確定加工順序及進給路線：遵循由粗到精，由近到遠（由右到左）的原則，從右到左進行粗加工-精加工-加工凹圓弧，加工退刀槽，車削螺紋，倒角。(4)走刀路線的確定。沿徑向進刀、軸向走刀路線加工。設置起刀點、換刀點，采用x、z坐標軸雙向同時“回零”，采用矩形循環(huán)走刀路線(5)刀具的選用：選擇材料為硬質合金鋼的刀具，刀具包括外圓車刀、切槽刀、左偏刀、右偏刀、外螺紋車刀。確定對刀點，換刀點，起刀點。(6)確定切削用量：根據機床說明書給定的允許范圍內選取切削用量，包括背吃刀量、主軸轉速、進給速度或進給量。(7)螺紋加工工藝處理：軸向進給設置適當?shù)目盏秾肓亢涂盏锻顺隽?，根據螺距確定走刀次數(shù)和背吃刀量，按機床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定的數(shù)值選用主軸轉速。(8)數(shù)控加工工藝文件編制。包括數(shù)控編程任務書、數(shù)控機床調整單、數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控加工刀具卡片、數(shù)控加工程序單等。2-8加工如圖2-42所示的具有三個臺階的槽腔零件，試編制槽腔的數(shù)控銑削加工工藝（其余表面已加工）。圖2-42槽腔零件數(shù)控加工工藝答：(1)零件工藝性分析：該零件為具有三個臺階的槽腔零件，零件尺寸標注完整符合數(shù)控加工尺寸標注要求，零件材料為鋁合金，銑削加工性能好，無熱處理和硬度要求。(2)確定裝夾方案：確定槽腔底面及外輪廓面為定位基準，采用定位塊夾緊工件。(3)確定加工順序及進給路線：遵循由粗到精，由近到遠（由右到左）的原則，依次加工3-2-1，3個凹槽。(4)確定走刀路線：先用行切法切去中間部分余量，之后依照3-2-1區(qū)域采用行切法，最后環(huán)切一刀光整輪廓表面。(5)刀具的選用：選用平底立銑刀，刀具圓角半徑為R1.5。確定對刀點，換刀點，起刀點。(6)確定切削用量：根據機床說明書給定的允許范圍內選取切削用量，包括背吃刀量、主軸轉速、進給速度或進給量。(7)數(shù)控加工工藝文件編制。包括數(shù)控編程任務書、數(shù)控機床調整單、數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控加工走刀路線圖、數(shù)控加工刀具卡片、數(shù)控加工程序單等。第三章數(shù)控加工程序編制3-1什么是數(shù)控編程？數(shù)控編程分為哪幾類？手工編程的步驟是什么？答：數(shù)控編程的定義：從零件圖的分析到制成數(shù)控加工程序單的全部過程稱為數(shù)控程序編制。類別：通常有手工編程和自動編程兩類。手工編程步驟：手工編程的步驟包括分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學處理、編制數(shù)控程序、輸入數(shù)控系統(tǒng)、程序檢驗、首件試切削。3-2數(shù)控機床的坐標軸與運動方向是怎樣規(guī)定的？畫出臥式車床和立式銑床的機床坐標系。答：標準規(guī)定數(shù)控機床的坐標系采用右手定則的笛卡兒坐標系，XYZ為移動坐標軸，相互垂直，大拇指指向為X軸的正方向，食指指向為Y軸的正方向，中指指向為Z軸的正方向；確定坐標軸時，一般先確定Z軸，再確定X軸，最后確定Y軸；規(guī)定平等于機床主軸軸線的刀具運動作為Z軸，X軸為水平方向且垂直于Z軸，并平行于工件的裝夾平面。Y軸垂直于X、Z坐標軸，當X、Z軸確定后可根據右手直角笛卡兒坐標系來確定。兩種機床坐標系畫法如下：(1)臥式車床的機床坐標系：因為其不需要做垂直方向運動，所以不需要規(guī)定Y軸。(2)立式銑床的機床坐標系：屬于刀具旋轉的機床，若Z軸是垂直的，則面對刀具（主軸）向立柱方向看，X軸的正方向指向右邊。3-3機床坐標系與工件坐標系的含義是什么？請闡述它們之間的關系。答：含義：機床坐標系是數(shù)控機床安裝調試時便設定好的固定坐標系，并設有固定的坐標原點，是數(shù)控機床進行加工運動的基準點。工件坐標系是編程人員根據零件圖樣及加工工藝等建立的坐標系，其各軸應與所使用的數(shù)控機床相應的坐標軸平行，正方向一致。兩者關系：工件安裝到機床上后，可通過對刀來測量工件原點與機床原點之間的距離，得到工件原點偏置值，并輸入數(shù)控系統(tǒng)，加工時偏置值會自動加到工件坐標系上。3-4什么是程序段？數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)常用的程序段格式是什么？答：程序段含義：由程序段號和若干個指令字組成，以“；”結束；每個指令字又由字母、符號（或缺）和數(shù)字組成，是整個程序的核心。程序段格式：常用的格式是字-地址可變，每個指令字前有地址（G、X、F、M...），各字的排列順序沒有嚴格要求，指令字的位數(shù)可多可少（但不得大于規(guī)定的最大允許位數(shù)），不需要的字以及與上一程序段相同的續(xù)效字可以不寫。3-5準備功能G指令的模態(tài)和非模態(tài)有什么區(qū)別？答：模態(tài)指令又稱續(xù)效指令，在某一段程序應用后可以一起保持有效狀態(tài)，直到撤銷這些指令；非模態(tài)指令是單段有效指令，僅在編入的程序段中有效。3-6試舉例說明絕對值編程和增量值編程的區(qū)別。答：例如刀具需從A點移動到B點，A點坐標為X10，Y25，B點坐標為X20，Y30。絕對坐標表示：X20，Y30增量坐標表示：X10，Y53-7簡述數(shù)控車床的刀具補償原理，說明其補償值的設定及實現(xiàn)方法。答：原理：刀具補償可分為刀具位置補償和刀尖圓弧半徑補償。(1)刀具位置補償：是刀具幾何位置偏移及磨損補償，又稱刀具長度補償，用來補償不同刀具之間的刀尖位置偏移。由于刀具幾何尺寸差異及安裝誤差，以某一刀具設定的工件系無法適用于所有刀具，所以要對每把刀具的軸向和徑向偏移量進行修正，將刀具磨損或重新安裝時可將刀尖位置移至對刀點。(2)刀尖圓弧半徑補償：車刀刀尖也并非尖點，而是半徑較小的圓弧，這時使用刀尖圓弧半徑補償功能，手工輸入刀尖圓弧半徑及刀尖方位號，無需修改已經編寫好的程序。補償值的設定：對于刀具位置補償有X向和Z向，刀尖圓弧半徑補償有刀尖圓弧半徑補償量R和刀尖方位號T。實現(xiàn)方法：由程序中指定的T代碼和刀尖圓弧半徑補償代碼共同實現(xiàn)的。T代碼由字母T和其后的4位數(shù)字組成，前兩位數(shù)字為刀具號，后兩位數(shù)字為刀具補償號，都有X、Z、R、T參數(shù)。3-8簡述數(shù)控銑床的刀具補償?shù)哪康募霸?，圖示說明刀具半徑補償?shù)倪^程。答：數(shù)控銑床的刀具補償分為刀具長度補償和刀具半徑補償。刀具長度補償：(1)目的：使刀具在Z向上的實際位移量比程序給定值增加或減少一個偏置量。(2)原理：當?shù)毒咴陂L度方向的尺寸發(fā)生變化時，如刀具磨損或更換刀具等原因引起的刀具長度尺寸變化時，在不調整程序的情況下，通過改變偏置量，加工出所要求的零件尺寸。刀具半徑補償：(1)目的：加工平面內零件輪廓時，利用刀具半徑補償可確保合適的零件輪廓。(2)原理：加工路線與零件輪廓曲線有一個刀具半徑值大小的偏移量，編程時加入刀具半徑的補償指令，可根據工件輪廓和刀具半徑自動計算出刀具中心軌跡。如下圖所示，刀具半徑補償?shù)倪^程如下：(1)讀入OA，判斷是刀補建立。(2)讀入AB，根據矢量夾角小于90°過渡方式為插入型。則計算a，b，c的坐標值，輸出線段Oa、ab、bc，作為刀心軌跡，進行插補。(3)讀入BC，根據矢量夾角小于90°過渡方式為插入型。則計算d、e的坐標值，輸出線段cd、de，作為刀心軌跡，進行插補。(4)讀入CD，根據矢量夾角大于180°過渡方式為縮短型。則計算f的坐標值，輸出線段ef，作為刀心軌跡，進行插補。(5)讀入DE，判斷是刀補撤消，根據矢量夾角大于90°而小于180°，過渡方式為伸長型。則計算g、h的坐標值，輸出線段fg、gh、hE，作為刀心軌跡，進行插補。(6)刀具半徑補償處理結束。3-9圖示說明G90、G94與G92循環(huán)指令走刀路徑。答：在數(shù)控加工中，G90、G94和G92是常用的循環(huán)指令，它們可以指定刀具軌跡的走向和加工方式。下面是對這些指令的圖示說明：G90指令：功能：G90指令是絕對編程指令，指定了以絕對坐標方式進行加工。走刀路徑：根據絕對坐標進行加工，刀具從一個絕對位置移動到下一個絕對位置。示意圖：以外（內）徑直線軸向循環(huán)為例。刀具路徑描述：(1)循環(huán)前應先將刀具快速定位至起始點。(2)執(zhí)行G90指令后，刀具先在X軸向快速移動至欲進刀的X(U)坐標位置。(3)接著刀具以所指定的F（進給速度）的進刀速率，朝所指定的X(U)、Z(W)坐標位置進刀。(4)進刀結束，刀具自動快速退回起始點。(5)到起始點后，刀具繼續(xù)以每次所改變的X(U)值一次次重復路徑。(6)車削到所指定的尺寸，刀具最后停在起點，等待下一次的循環(huán)。G94指令：功能：G94指令是單位時間進給率（每分鐘進給）編程指令。走刀路徑：按照給定的進給速率進行加工，刀具在單位時間內移動的距離一樣，進給速率不受刀具的曲線變化影響。示意圖：以徑向直線軸向循環(huán)。刀具路徑描述：(1)循環(huán)前將刀具快速定位至起始點。(2)執(zhí)行G94后，刀具在Z軸向快速移動至欲進刀的Z/W坐標。(3)以指定的F（進給速度），朝所指定的X/U、Z/W坐標進刀。(4)進刀結束，自動快速退回起始點。(5)到起始點后，刀具繼續(xù)以每次改變的Z/W值一次次重復路徑。(6)車削到所指定尺寸，刀具停在起點，等待下一次的循環(huán)。G92指令：功能：G92指令是設置工件原點或坐標系原點的指令。走刀路徑：在設定的位置上重新設置工件坐標系原點，然后以該原點為參考點進行加工。示意圖：以直線平行螺紋車削循環(huán)。刀具路徑描述：(1)循環(huán)前將刀具快速定位至起始點。(2)執(zhí)行G92后，刀具先在X軸向快速移動至欲進刀的X/U坐標。(3)刀具以所指定的F（進給速度）朝指定的X/U、Z/W坐標位置進刀。(4)進刀結束，刀具自動快速退回起始點。(5)到起始點后，刀具繼續(xù)以每次改變的X/U值（其改變差值為每次進刀量）一次次重復車削路徑。(6)車削到所指定的尺寸，刀具最后停在起點，等待下一次的循環(huán)。3-10孔加工固定循環(huán)的基本組成動作有哪些？并用圖示說明。答：孔加工固定循環(huán)是由多個簡單動作組合而成的，一個固定循環(huán)一般由以下六個動作順序組成，如下圖所示。動作1：XY平面內快速定位到初始點B。動作2：快速移動到加工表面上方參考點R。動作3：孔加工。動作4：孔底動作，包括暫停、主軸準停、刀具偏移等。動作5：退回到參考點R。動作6：快速返回初始點B。其中，第5、6個動作只能選擇1個。3-11指出G92、G50與G54～G59指令的區(qū)別。答：G50或G92指令用來設定工件坐標系。車床使用G50指令，而銑床使用G92指令。G50/G92是非模態(tài)指令，但由該指令建立的工件坐標系卻是模態(tài)的，在機床重開機時消失。G54～G59指令用來選取工件坐標系。共六個指令，可設定六個不同的工件坐標系，適用于多種不同零件間隔重復批量生產而程序不變，或一個工作臺上同時加工幾個工件的工件坐標系設定。G54～G59是模態(tài)指令，在機床重開機時仍然存在。3-12何謂圖形交互式自動編程？簡述其主要過程。答：圖形交互式自動編程是編程人員根據屏幕菜單提示的內容，以人機對話的方式進行加工工藝的確定、加工模型的建立、刀具軌跡的生成、后置處理，直至輸出數(shù)控程序的方法。主要過程：(1)幾何造型。利用CAD系統(tǒng)的圖形編輯功能進行圖形構建、編輯修改、曲線、曲面和實體造型等，準確繪制零件被加工部位的幾何圖形。(2)刀具軌跡生成。調用刀具軌跡生成功能，從圖形中提取編程所需的信息，進行分析判斷，計算節(jié)點數(shù)據值并轉換為刀具位置數(shù)據，在屏幕上顯示出零件圖形和刀具運動軌跡。(3)軌跡仿真校驗。正式加工前必須認真檢查和校核數(shù)控加工程序，防止數(shù)據輸入錯誤，工作發(fā)生碰撞造成危險事故。(4)后置處理。將檢驗正確的刀具軌跡轉換成可以控制機床移動和動作的數(shù)控加工程序，即NC代碼。3-13自動編程為何要進行后置處理？不同的數(shù)控系統(tǒng)，后置處理為何不同？答：后置處理是將檢驗正確的刀具軌跡轉換成可以控制機床移動和動作的數(shù)控加工程序。各種機床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，其加工程序指令代碼及程序格式也不相同，所以數(shù)控系統(tǒng)中設置一個后置處理文件來處理刀具軌跡，生成與特定機床相匹配的數(shù)控加工程序。3-14簡述數(shù)控車床試切方式對刀的過程。答：(1)對刀前先手動執(zhí)行機床回參考點的操作。(2)試切外圓。手動（手輪或JOG方式）操縱機床加工外圓試切一刀，保持刀具X方向位置不變，沿Z軸正向退刀，待主軸停轉后測量工件的直徑D，或記下X方向的機械坐標值。(3)在操作面板上，按“OFFSET”鍵，再按“形狀”軟鍵將光標移至與刀號相應的刀補號位置，按“INPUT”鍵輸入測量直徑即可。(4)試切端面。用同樣的方法將工件的右端面試切一刀，保持刀具Z坐標位置不變，沒X軸正向退刀，記錄此時端面的機械坐標值，然后將此輸入數(shù)控系統(tǒng)中特定位置。(5)在操作面板上，按“OFFSET”鍵，再按“形狀”軟鍵將光標移至與刀號相應的刀補號位置，按“INPUT”鍵輸入即可。3-15簡述數(shù)控銑床G54~G59設置工件零點方式對刀的過程。答：對刀步驟如下：(1)在“回零”方式下使刀具返回機床參考點。(2)在主軸上安裝偏心式尋邊器，在MDI方式下輸入M03S600，執(zhí)行該指令使主軸中速正轉。(3)用尋邊器先輕微接觸工件左側面，打開POS界面，將當前的相對坐標值x1清零，再接觸工件右側面，記錄相對坐標x2，然后將尋邊器移動到相對坐標x2/2處;同理，將刀具的Y方向相對坐標移動到y(tǒng)2/2處。打開工件坐標系設定界面，將光標移動到G54中的X坐標位置，在屏幕左下方輸入X0，按“測量”鍵，完成刀具基準點在機床坐標系中的X坐標的測量。同樣的方法測量出刀具基準點在機床坐標系中Y坐標。(4)停止主軸，將尋邊器卸下，換上直徑為10mm，長度為100mm的標準芯軸，并在芯軸與工件上表面之間加入厚度為1mm的塞尺，采用手輪方式移動芯軸輕微接觸塞尺上表面，打開工件坐標系設定界面，將光標移動到G54中Z坐標位置，在屏幕左下方輸入Z1，按下“測量”鍵，完成刀具基準點在機床坐標系的Z坐標的測量。數(shù)控系統(tǒng)會自動計算出工件原點的機械坐標值。(5)打開刀具補正界面，在第一組補正量的（形狀）H處輸入刀具與芯軸的長度差，在D處輸入刀具的直徑。3-16編制如圖3-67所示軸類零件的數(shù)控加工程序。圖3-67車削加工零件圖解：(1)工藝分析，根據先粗后精和先主后次的原則確定工藝方案和走刀路線：車右端面→粗車外廓→精車外廓→車M30螺紋。其中精車外廓詳細走刀路線為：倒角→車螺紋外徑圓柱面→車Ф26圓柱面→車圓錐面→車Ф36圓柱面→車R15圓弧面→車R25圓弧面→車R15圓弧面車→Ф34圓柱面→車圓錐面→車Ф56圓柱面。(2)編制數(shù)控車削加工程序。見下表程序說明O0040程序號N0010G90G97G21G40；設定初始化指令N0020G00X50.0Z50.0T0101;快速定位到起刀點N0030G00X50.0Z10.0S800M04;選01號刀具和01號刀具補償值，預啟動。N0040G50S1800;限制主軸最高轉速。N0050G96S100;設定粗車主軸恒線速度加工100m/minN0060G98F120;設定進給速度120mm/minN0070G41G00X45.0Z2.0M08; 刀尖圓弧半徑左補償N0080G94X-0.5Z-1.0F120; 車工件左端面循環(huán)，F(xiàn)120可以省略。N0090G40G00X50.0Z2.0;取消刀補N0100G42G99G00X45.0Z0.0;刀具半徑右補償，快進至粗車循環(huán)起始點N0110G71U2.0R0.5;G71外徑粗車復合循環(huán)N0120G71P0130Q0250U0.5W0.25F0.15;N0130G01X26.0F0.15;開始定義精車軌跡，Z軸不移動N0140G97G01X30.0Z-2.0F0.08S1000;倒角2×45°N0150W-18.0;車螺紋外徑Φ30mm圓N0160X26.0Z-20.0;倒角2×45°N0170W-5.0;N0180U10.0W-10.0;N0190W-10.0;N0200G02U-6.0W-9.0R15;N0210G02U20.01W-30.0R25;N0220G02U-16.0W-24.0R15;N0230G01W-5.0;N0240G01X56.01Z-52.0;N0250G01U3.0;徑向退刀，完成精車程序段N0260G00G40X50.0Z50.0T0100M05M09;快速返回換刀點，取消刀補N0270X60.0T0202M04;選用02號刀具和02號刀具補償值N0280G42G00Z0.0M08;快進至循環(huán)起點，刀具半徑右補償N0290G70P130Q0220;精車循環(huán)N0300G00G40X100.0Z100.0T0200M05M09;快速返回換刀點，取消刀補N0310G96S60;設定切槽恒線速度60m/minN0320G99G00X25.0T0303M04;選用03號刀具和03號刀具補償值N0330G42G00Z2.0M08;快進至螺紋循環(huán)起點，刀具半徑右補償N0340G92X29.2Z-20.0F1.5;螺紋切削第一次循環(huán)，切深0.4mmN0350X28.6螺紋切削第二次循環(huán)，切深0.3mmN0360X28.376螺紋切削第三次循環(huán)，切深0.112mmN0370G00G40X50.0Z50.0T0300M05M09;快速返回換刀點，取消刀補N0380M30;程序結束3-17用直徑為Φ20mm的立銑刀，精銑如圖3-68所示零件輪廓，要求每次最大切削深度不超過20mm，其中中間兩孔為已加工的工藝孔。試編制數(shù)控加工程序。圖3-68銑削加工零件圖圖3-70數(shù)學處理用圖解：(1)加工工藝分析。建立工件坐標系如圖3-70所示，精銑所示零件輪廓。走刀路線為：起刀點—下刀點—沿adcdefa精銑輪廓—抬刀—返回起刀點。(2)編制數(shù)控銑削加工程序。如下表程序說明O0060程序號（自動運行前，手工安裝好Φ20mm立銑刀）N0010G90G94G97G21G40G49；設定初始化指令N0020G54G00X300.0Y200.0Z60.0;設定工件坐標系N0030G43G00Z-20.0H01S550M03;絕對尺寸方式編程，刀具長度偏置，下刀。N0040G42X110.0Y125.0D01M08;刀具半徑右補償，快進至接近工件。N0050G01X50.0F40;切線方向從a點切入，切削進給至b點。N0060G02X-50.0Y125.0R50.0;順圓切削進給至c點N0070G01X-100.0Y125.0; 切削進給至d點N0080G91Y-150.0; 改為增量尺寸編程方式，切削進給至e點。N0090G03X200.0Y0.0R100.0;逆圓切削進給至f點N0120Y150.0;切削進給至a點，并沿切線方向切出N0130G90G49G00Z40.0M09;改為絕對尺寸編程方式，抬刀，取消刀具長度偏置。N0140G40X115.0Y60.0M05;返回起刀點，取消刀具半徑補償。N0150M30;程序結束。3-18用立式加工中心加工如圖3-69所示端蓋上各孔，采用底面和兩側面定位、壓板壓緊。試編制數(shù)控加工程序。解：(1)加工工藝分析?？刹捎玫酌婧蛢蓚让孢M行定位，采用壓板在四角從上往下壓緊。由于零件簡單，以工件正中心為坐標系原點建立坐標系，內圓X軸正方向為A孔，逆時針為B,C,D孔，外圓第一象限為E孔，逆時針為F,G,H孔，依次加工。(2)編制數(shù)控加工程序。采用主程序和子程序結構，主程序主要完成換刀及子程序的調用，子程序完成具體工藝內容。加工程序見下表。主程序說明O0080程序號N0010G94G97G21G40G49G80;設定初始化指令。N0020G54G91G28Z0.0T01;選擇工件坐標系，Z軸返回參考點，選中心鉆T01。N0030G91G28X0.0Y0.0;X、Y軸返回參考點，以避免撞刀。N0040M06;換中心鉆T01。N0050G90G29X0.0Y0.0Z40.0S2000M03M08T02;從參考點返回，啟動主軸，開冷卻液，選麻花鉆T02。N0060M98P0081;調鉆中心孔子程序0081。N0070G49;取消刀具長度偏置N0080G91G28Z0.0M05M09;Z軸返回參考點，主軸停轉。N0090G91G28X0.0Y0.0;X、Y軸返回參考點，以避免撞刀。N0120M98P0082;調鉆孔子程序0082。N0130G49;取消刀具長度偏置N0140G91G28Z0.0M05M09;Z軸返回參考點，主軸停轉。N0150G91G28X0.0Y0.0;X、Y軸返回參考點，以避免撞刀。N0260G91G28Z0.0M05M09;Z軸返回參考點，主軸停轉。N0270G91G28X0.0Y0.0;X、Y軸返回參考點，方便卸下工件。N0280M30;程序結束。鉆中心孔子程序說明O0081程序號N0010G43H01;建立T01刀具長度補償。N0020G99G81X60.0Y0.0Z-5.0R3.0F10;中心孔A鉆循環(huán)。N0030M98P0085;調孔位置二級子程序0083，繼續(xù)鉆孔B～H。N0040G80;取消孔加工固定循環(huán)N0050M99;子程序結束鉆孔子程序說明O0082程序號N0010G43H02;建立T02刀具長度補償。N0020G99G73X60.0Y0.0Z-15.0R3.0Q5.0F10;孔A鉆循環(huán)。N0030M98P0085;調孔位置二級子程序0083，繼續(xù)鉆孔B～H。N0040G80;取消孔加工固定循環(huán)N0050M99;子程序結束孔位置二級子程序說明O0083程序號N0010X0.0Y60.0;孔B位置。N0020X-60.0Y0.0;孔C位置。N0030X0.0Y-60.0;孔D位置。N0040X56.56Y56.56;孔E位置。N0050X56.56Y-56.56;孔F位置。N0060X-56.56Y56.56;孔G位置。N0070X-56.56Y-56.56;孔H位置。N0080M99;子程序結束。第四章數(shù)控機床輪廓控制原理何謂插補？常用的插補算法有哪兩類？答：（1）插補就是數(shù)控系統(tǒng)根據給定要求，通過算法生成一系列中間點的坐標數(shù)據，并對機床各坐標軸進行協(xié)調控制，完成軌跡運行，加工出所要求的輪廓曲線。本質上是一個數(shù)據點密化過程。（2）脈沖增量插補算法，包括逐點比較法和數(shù)字積分法；數(shù)據采樣插補算法。試述逐點比較法的四個節(jié)拍。答：（1）偏差判別。判別加工點相對于給定曲線的偏離位置，從而決定進給的方向。（2）進給。根據偏差判別結果，控制刀具向偏差減少的方向進給一步，即向給定的輪廓靠攏。（3）偏差計算。計算新的加工點相對于規(guī)定曲線的偏差，作為偏差判別的依據。（4）終點判別。判斷刀具是否到達加工終點，若到達終點，則停止插補，否則回到第一個工作節(jié)拍。試用逐點比較法插補直線OE，起點為O（0，0）,終點為E（10，12）,寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：刀具沿x和y軸應走的總步數(shù)為=x表1逐點比較法直線插補運算過程循環(huán)序號偏差判別坐標進給偏差計算終點判別F≥0+xFJ=F<0+yF0FJ=221F+xFJ=212F+yFJ=203F+yFJ=194F+xFJ=185F+yFJ=176F+xFJ=167F+yFJ=158F+xFJ=149F+yFJ=1310F+xFJ=1211F+yFJ=1112F+xFJ=1013F+yFJ=914F+yFJ=815F+xFJ=716F+yFJ=617F+xFJ=518F+yFJ=419F+xFJ=320F+yFJ=221F+xFJ=122F+yFJ=0圖1逐點比較法直線插補運動軌跡用你熟悉的計算機語言編寫第一象限直線插補軟件。答：可采用Matlab、Python、C++等計算機語言自行編寫，答案不唯一。試用逐點比較法插補圓弧PQ，起點為P（7，0），終點為Q（0，7），寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：插補完這段圓弧，刀具沿x和y軸應走的總步數(shù)為=xE-表2逐點比較法圓弧插補運算過程循環(huán)序號偏差判別坐標進給偏差計算坐標計算終點判別F≥0-xFJ=F＜0+yF0FxJ=141F-xFxJ=132F+yFxJ=123F+yFxJ=114F+yFxJ=105F+yFxJ=96F-xFxJ=87F+yF7xJ=78F-xFxJ=69F+yFxJ=510F-xFxJ=411F+yFxJ=312F-xFxJ=213F-xFxJ=114F-xFxJ=0圖2逐點比較法圓弧插補運動軌跡試用DDA法插補第一象限逆圓AE，起點A（5，0），終點E（0，5）寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：因圓弧半徑值為5，取累加器、被積函數(shù)寄存器、終點計數(shù)器均為3位二進制寄存器，即N=3。用兩個終點計數(shù)器JEx、JEy，把xs表3圓弧插補運算過程累加次數(shù)（△t）X積分器Y積分器X被積函數(shù)寄存器X累加器X累加器溢出脈沖終點計數(shù)器（JEX）Y被積函數(shù)寄存器Y累加器Y累加器溢出脈沖終點計數(shù)器（JEY）0000550051000555052000551014311055704412055121352405591263705560273101451111846044701941013411101057033停止累加0011512121259111356011451110155停止累加000圖3圓弧插補軌跡試用DDA法插補直線OA，起點在坐標原點，終點A的坐標為（4，8），寫出插補計算過程并繪出軌跡。答：因終點最大坐標值為8，取累加器、被積函數(shù)寄存器、終點計數(shù)器均為4位二進制寄存器，即N=4。則累加次數(shù)n=2^4=16。插補運算過程見表4，插補軌跡見圖4。表4直線插補運算過程插補過程表累加次數(shù)（△t）X積分器Y積分器終點計數(shù)器（JE）X被積函數(shù)寄存器X累加器X累加器溢出脈沖Y被積函數(shù)寄存器Y累加器Y累加器溢出脈沖040080001440880124808161234120880344161816145440880564808161674120880784161816189440880910480816110114120880111241618161121344088013144808161141541208801516416181610圖4直線插補刀具運動軌跡數(shù)據采樣插補是如何實現(xiàn)的？答：數(shù)據采樣插補根據進給速度，將輪廓曲線分割為輪廓步長。在每一插補周期中，插補程序被調用一次，為下一周期計算出各坐標軸應該行進的增長段，然后再計算出相應插補點位置坐標值。何為刀具半徑補償？其執(zhí)行過程如何？答：（1）在輪廓加工中，刀具總有一定的半徑，刀具中心的運動軌跡并不是待加工零件的實際輪廓。在進行輪廓加工時，刀具中心需要偏移（外偏或內偏）零件的輪廓面一個半徑。（2）刀具半徑的補償通常是在CNC系統(tǒng)內部自動完成的。CNC系統(tǒng)根據零件輪廓尺寸和刀具運動的方向指令，以及實際加工中所用的刀具半徑值自動地完成刀具半徑補償計算。B功能刀補與C功能刀補有何區(qū)別？答：（1）補償對象：B功能刀補主要用于切削刀具的半徑補償；C功能刀補主要用于刀具的切削邊界補償。（2）補償原理：B功能刀補是基于刀具半徑的改變進行刀具補償，通過增加或減少刀具半徑值，來實現(xiàn)對加工輪廓的調整；C功能刀補是基于刀具切削邊界的改變進行補償，通過調整刀具切削邊界與加工輪廓之間的相對位置來達到補償效果。（3）補償范圍：B功能刀補主要適用于曲線等復雜輪廓的加工；C功能刀補主要適用于直線、圓弧等簡單輪廓的加工。加減速控制有何作用？有哪些實現(xiàn)方法？答：（1）輪廓控制系統(tǒng)中，加減速控制刀具以保證加工質量以及延長機床和刀具的使用壽命；在高速運動時，加減速控制可保證在啟動或停止時不產生沖擊、失步、超程或震蕩。（2）軟件延時法和中斷控制法。第五章計算機數(shù)控裝置5-1計算機數(shù)控系統(tǒng)的定義是怎樣的?定義中包含幾層含義?答：計算機數(shù)控系統(tǒng)是一種通過計算機控制的自動化系統(tǒng)，用于控制機床或其他工業(yè)設備進行精確的加工和操作。它將數(shù)字指令和程序與機床或設備的運動控制相結合，實現(xiàn)對工件進行高精度、高效率的加工和操作。計算機數(shù)控系統(tǒng)的定義包含以下幾層含義：計算機控制：系統(tǒng)通過計算機來實現(xiàn)控制和管理，包括指令輸入、數(shù)據處理和輸出等功能。數(shù)字指令和程序：用戶可以通過編寫或輸入數(shù)字指令和程序，描述所需的操作步驟和加工路徑，以及相關的運動、速度和參數(shù)等信息。機床或設備控制：系統(tǒng)將數(shù)字指令和程序轉化為機床或設備的運動控制信號，從而實現(xiàn)對工件的精確加工和操作。高精度和高效率：計算機數(shù)控系統(tǒng)具有精密的運動控制能力，能夠實現(xiàn)高精度的加工和操作；同時，它還可以通過優(yōu)化程序和運動軌跡等方式提高加工效率。5-2CNC控制系統(tǒng)的主要特點是什么?它的主要控制任務是哪些?答：CNC裝置的軟件由管理軟件和控制軟件組成，其特點是在硬件支持下執(zhí)行軟件的全過程。主要控制任務有程序的輸入/輸出、刀具補償計算、速度控制、插補運算及位置控制。5-3CNC裝置的主要功能有哪些?答：主要功能有控制功能、準備功能、插補功能、固定循環(huán)加工功能、進給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能、補償功能、顯示功能、通信功能以及自診斷功能。5-4單CPU結構和多CPU結構各有何特點?答：單CPU結構是僅有一個CPU對系統(tǒng)的資源擁有控制權和使用權，其他CPU無權控制和使用系統(tǒng)資源，只能接收主CPU的控制命令和數(shù)據，或向主CPU發(fā)請求信號以獲取所需要的數(shù)據。多CPU結構是有兩個或兩個以上帶CPU的功能部件對系統(tǒng)資源有控制權和使用權，實現(xiàn)并行處理，處理速度快，可實現(xiàn)復雜的系統(tǒng)功能。5-5計算機數(shù)控系統(tǒng)有哪些組成,試用框圖來說明各部分的組成與功能。答：如圖所示，數(shù)控系統(tǒng)由程序、輸入/輸出設備、計算機數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅動裝置和進給驅動裝置等組成。各部分的組成與功能如下：程序：通常采用特定的編程語言（如G代碼和M代碼）來描述運動軌跡、切削速度、進給速度等。輸入/輸出設備：用于輸入程序和參數(shù)，以及輸出加工結果。計算機數(shù)控裝置：將程序翻譯為機床或工具機的運動指令，控制加工過程中各個軸的運動、速度和位置?？删幊炭刂破鳎贺撠熯壿嬁刂啤⑿盘柼幚砗驮O備之間的協(xié)調。主軸驅動裝置：控制主軸的旋轉速度和方向，以實現(xiàn)刀具的旋轉，從而進行切削加工。進給驅動裝置：控制工件或刀具在各個軸上的運動，實現(xiàn)精確的工件位置控制和進給速度調節(jié)。5-6計算機數(shù)控系統(tǒng)的工作流程分幾步?各部分的功能是什么?答：CNC裝置的工作過程是在硬件支持下執(zhí)行軟件的全過程。工作流程從輸入、譯碼、刀具補償、進給速度處理、插補、位置控制、I/O處理、顯示和診斷。各部分功能如下：輸入：輸入CNC裝置的有零件程序、控制參數(shù)和補償數(shù)據。譯碼：不論系統(tǒng)工作在NC方式還是仔儲器方式，譯碼處理都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理，把其中的各種零件輪廓信息（如起點、終點、直線或圓弧等）、加工速度信息（F代碼）和其他輔助信息（M.S.T代碼等）按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數(shù)據形式，并以一定的數(shù)據格式放在指定的內存專用區(qū)間。刀具補償：刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。進給速度處理：編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。插補：插補信息完成“數(shù)據密化"的工作，即數(shù)控裝置依據編程時的有限數(shù)據，按照一定方法產生基本線型（直線、圓弧等），并以此為基礎完成所需輪廓軌跡的擬合工作。位置控制：位置控制的主要任務是在每個采樣周期內，將插補計算出的理論位置與工作臺實際位置相比較，用其宏值去控制進給電機。輸入輸出（I/O）處理：輸入輸出處理主要是處理CNC裝置和機床之間來往信號的輸入輸出控制。顯示：數(shù)控系統(tǒng)顯示主要是為操作者提供方便，通常應有零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示、報警顯示等。診斷：現(xiàn)代CNC裝置都具有聯(lián)機和脫機診斷的能力。5-7何為自修復診斷、通訊診斷?各有什么優(yōu)點?答：自修復診斷：自修復診斷是指數(shù)控系統(tǒng)通過捕捉故障信號、分析故障原因并采取相應措施來自動修復故障。它的主要優(yōu)點包括：自動化修復：自修復診斷能夠自動檢測和修復故障，無需人工干預，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。時間效率：自修復診斷能夠快速識別和處理故障，可以減少系統(tǒng)停機時間，提高生產效率。通訊診斷：通訊診斷是指通過分析數(shù)控系統(tǒng)與外部設備之間的通訊過程和數(shù)據傳輸情況，來判斷是否存在通訊故障或故障原因。它的主要優(yōu)點包括：故障定位：通訊診斷可以幫助確定故障發(fā)生的具體位置，包括硬件故障、軟件故障或網絡故障等，有助于更快地解決問題。維護便利：通過通訊診斷，維護人員可以通過遠程訪問數(shù)控系統(tǒng)，診斷和解決問題，提高了維護的便利性和效率。自修復診斷和通訊診斷在數(shù)控系統(tǒng)中都有其獨特的優(yōu)點，可以提高系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和工作效率。根據具體情況和需求，可以選擇合適的故障診斷方法來應對不同的故障情況。5-8常規(guī)數(shù)控系統(tǒng)的硬件有幾部分組成?答：主要由控制器、驅動器、傳感器、電機、機床、輸入設備以及顯示設備組成。控制器負責接收、解釋和執(zhí)行機床上的數(shù)控程序。驅動器負責將控制器發(fā)出的指令轉化為電信號，控制電機和執(zhí)行器的運動。傳感器用于獲取機床和工件的相關信息，將其轉化為電信號反饋給控制器。電機是驅動機床運動的關鍵組件。機床是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分。輸入設備用于操作和輸入數(shù)控程序。顯示設備用于顯示機床狀態(tài)，加工過程和操作界面等信息。5-9常規(guī)的CNC系統(tǒng)軟件有哪幾種結構模式?答：有單任務結構、多任務結構、分布式結構和模塊化結構。5-10何為常規(guī)與開放式的CNC?答：常規(guī)式CNC是指傳統(tǒng)的閉源、專有的數(shù)控系統(tǒng)，通常由硬件和軟件組成，在性能和穩(wěn)定性方面表現(xiàn)較好，但用戶不能很大程度上對其進行定制和擴展。開放式CNC是一種模塊化的通用數(shù)控系統(tǒng)，根據控制對象的不同要求，靈活地變更軟硬件組成，適用不同用戶的需求。5-11數(shù)控機床常用的輸入方法有幾種?各有何特點?答：常用的輸入方法有I/O接口和MDI（手動輸入）。通過總線接口把微型計算機總結把外部設備和用戶電路連接起來，用戶只要按照總線排列的順序制作外部設備或用戶電路的插線析，即可實現(xiàn)外部設備或用戶電路與系統(tǒng)總線的連接。MDI是則通過數(shù)控面板上的鍵盤來進行操作的。5-12試述采用串行和并行方式進行外部設備與數(shù)控機床間的數(shù)據通信的工作原理與特點。答：(1)串行方式：工作原理：串行方式是將數(shù)據逐位地按照順序發(fā)送和接收，一次只能傳輸一個位，數(shù)據位按照先后順序排列，通過連接的單個線路傳輸。在傳輸過程中，發(fā)送端將數(shù)據依次發(fā)送到接收端，接收端按照相同的順序接收并組合數(shù)據。特點：數(shù)據傳輸速率相對較慢，但傳輸距離較遠；需要額外的控制線路來同步發(fā)送和接收端的操作；線路數(shù)量相對較少，便于布線和連接；適用于長距離、低速率的數(shù)據傳輸，例如串口通信。(2)并行方式：工作原理：并行方式是將數(shù)據同時按照多個位并行發(fā)送和接收，每個位通過獨立的線路傳輸。在傳輸過程中，發(fā)送端將不同位的數(shù)據同時發(fā)送到接收端的對應位，接收端直接接收并處理數(shù)據。特點：數(shù)據傳輸速率相對較快，但傳輸距離較短；需要較多的并行線路，線路數(shù)量與數(shù)據位數(shù)相同；對線路的要求較高，要求各個線路的延遲和幅度差異較??；適用于短距離、高速率的數(shù)據傳輸，例如內部總線通信。5-13開放式結構數(shù)控系統(tǒng)的主要特點是什么?答：主要解決復雜變化的市場需求與控制系統(tǒng)專一的固定模式之間的矛盾，使數(shù)控系統(tǒng)易變、緊湊、廉價并具有很強的適應性和二次開發(fā)性，以工業(yè)PC作為CNC系統(tǒng)的支撐平臺，根據需要裝入自己的控制卡和數(shù)控軟件組成數(shù)控系統(tǒng)。5-14試用框圖來分析開放式CNC軟件結構的組成與優(yōu)缺點。答：開放式CNC軟件的整個系統(tǒng)軟件分為兩大部分：前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個實時中斷服務程序，承擔了全部的實時功能，實現(xiàn)與機床動作直接相關的功能，如插補、位置控制、機床相關邏輯和監(jiān)控等。后臺程序是一個循環(huán)執(zhí)行程序在這個程序中，主要處理一些實時性要求不高的工作，如輸入、譯碼、數(shù)據預處理等插補準備工作和相關的管理工作。如下圖所示，在后臺程序循環(huán)運行的過程中，前臺程序以實時中斷的方式，按照一定的周期不斷插入，二者密切配合，共同完成數(shù)控系統(tǒng)要求的全部功能。開放式CNC軟件的優(yōu)缺點如下。優(yōu)點：開放源碼：開放式CNC軟件是開源的，可以讓更多的人參與進來，不斷改進和完善。模塊化設計：模塊化設計使得開放式CNC軟件更容易擴展和修改，可以根據需求添加或刪除模塊?？缙脚_性：開放式CNC軟件可在不同平臺運行，包括Windows，Linux等。硬件適應性：開放式CNC軟件可以適應多種硬件，例如伺服電機和步進電機等。缺點：技術門檻高：開放式CNC軟件需要一定的計算機編程知識和經驗，對于沒有相關背景的用戶來說，使用難度較大。缺乏可靠性：與商業(yè)CNC系統(tǒng)相比，開放式CNC軟件的bug較多，穩(wěn)定性和可靠性也可能不如商業(yè)系統(tǒng)。支持和維護風險：開放式CNC軟件的支持和維護主要依靠社區(qū)，如果社區(qū)不活躍或維護人員離職等情況時，可能會帶來風險。第六章數(shù)控機床伺服系統(tǒng)6-1試對開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)進行綜合比較，說明它們的機構特點和應用場合。答：開環(huán)控制：只有輸出信號，沒有反饋信號來校正誤差。適用于對精度不高、負載變化和干擾影響小的應用。閉環(huán)控制：通過實時比較反饋信號和指令信號來校正輸出，具有高精度、穩(wěn)定性好、能抵御負載變化和干擾的特點。適用于對精度要求高、穩(wěn)定性和抗干擾能力要求強的應用。半閉環(huán)控制：結合了開環(huán)和閉環(huán)控制的特點，引入反饋信號但不直接用于調整輸出。適用于對精度要求較高、負載變化和干擾影響較小的應用。6-2伺服系統(tǒng)由哪些部分組成，數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求有哪些？答：數(shù)控機床伺服系統(tǒng)一般由4部分組成：驅動控制器、伺服電動機（M）、數(shù)控機床機械裝置和反饋檢測裝置。數(shù)控機床對伺服系統(tǒng)的要求為調速范圍要寬，低速能輸出大轉矩；快速響應且無超調；穩(wěn)定性要好，可靠性要高。6-3簡述反應式步進電動機的工作原理，并說明開環(huán)步進伺服系統(tǒng)如何進行移動部件的位移量、速度和方向控制的。答：反應式步進電動機工作原理為：基于定子產生的電磁力吸引轉子偏轉而進行轉矩輸出。開環(huán)步進伺服系統(tǒng)進行移動部件的位移量、速度和方向控制，通常包含以下幾個關鍵步驟：

1、位置控制：首先，確定所需的目標位置和相對位移量。通過控制信號，將脈沖序列發(fā)送給步進電機驅動器，驅動器會將脈沖轉換為電流信號，控制步進電機的旋轉。每個脈沖都會使步進電機轉動一個固定的角度，從而實現(xiàn)位置的微小變化。2、速度控制：為了控制部件的移動速度，可以通過調整脈沖序列的頻率來改變步進電機的轉速。增加脈沖頻率可以增加轉動速度，減小脈沖頻率則會降低轉動速度。3、方向控制：在開環(huán)步進伺服系統(tǒng)中，改變正反轉方向可以通過改變脈沖序列的順序來實現(xiàn)。根據脈沖序列的不同排列方式，可以使步進電機以不同的方向旋轉。6-4什么是步距角，反應式步進電動機的步距角與哪些因素有關，步距角與脈沖當量之間的關系是什么？答：步進電動機每走一步所轉過的角度稱為步距角，其大小等于錯齒的角度。錯齒角度的大小取決于轉子上的齒數(shù)和磁極數(shù)；轉子齒數(shù)和磁極數(shù)越多，步距角越小，步進電動機的位置精度越高，其結構也越復雜。步距角與脈沖當量之間的關系是，脈沖當量是控制器輸出的每個脈沖所對應的角度，通常以度或弧度表示。可以通過調整脈沖當量大小來控制電機的運動，從而實現(xiàn)更精細的位置控制。具體而言，脈沖當量越小，則每個脈沖所轉動的角度越小，步進電機的控制精度和分辨率就會更高；反之，如果脈沖當量越大，則步進電機的運動將更快，但控制精度可能會降低。6-5若數(shù)控機床的脈沖當量δ=0.05mm，快進時步進電動機的工作頻率f=2500Hz，請計算快速進給速度。答：快速進給速度為6-6步進電動機的環(huán)形脈沖分配器和功率放大器分別有哪些形式，各自有何特點？答：環(huán)形脈沖分配器分為硬件式和軟件式兩種。硬件式使用門電路和邏輯電路構成，根據步進電動機的相數(shù)和控制方式設計。軟件式由計算機軟件控制。功率放大器分為單電壓功率放大器、高低電壓功率放大器、斬波恒流功率放大器和調頻調壓功率放大器。其中，單電壓功率放大器只需一個電源電壓供給，適用于低功率、低速度、低精度的步進電機應用。高低電壓功率放大器具備高壓和低壓兩個輸出電壓，可根據需求切換使用。斬波恒流功率放大器能夠保持穩(wěn)定的電流輸出，在高負載和高速度應用中性能良好。調頻調壓功率放大器是高級類型，可以根據步進電機特性調整輸出頻率和電壓，實現(xiàn)最佳驅動效果。6-7提高步進伺服系統(tǒng)精度的措施有哪些？分別說明它們的工作原理。答：要提高步進伺服系統(tǒng)精度，可以采取以下措施：使用微步驅動器：將步進脈沖細分為更小的微步，增加分辨率和平滑度。使用閉環(huán)控制系統(tǒng)：引入編碼器反饋裝置，實時校正位置，提高控制精度。增加驅動電流和電壓：提高輸出力矩和動態(tài)響應能力。優(yōu)化機械結構：加強剛性、減少傳動間隙，降低振動和變形。優(yōu)化控制算法：選擇和調整合適的算法，實現(xiàn)精確的位置和速度控制。6-8直流伺服電動機有哪幾種？試說明它們的工作原理。答：永磁式直流伺服電動機的工作原理：永磁式直流伺服電動機是使用永磁體作為勵磁源的直流電動機。它的轉子上安裝有永磁體，可以產生穩(wěn)定的磁場。當電機通電時，電流通過定子繞組產生旋轉磁場，與永磁體的磁場相互作用，使得電機產生轉矩?？刂破鞲鶕答佇盘柋O(jiān)測和調整電機的位置和速度，通過調節(jié)驅動電流的大小和方向來控制電機的運動。勵磁式直流伺服電動機的工作原理：勵磁式直流伺服電動機在轉子上添加一個勵磁繞組。這個勵磁繞組通過外部電源提供勵磁電流，產生一個額外的磁場。當電機通電時，電流通過定子繞組產生旋轉磁場，與勵磁繞組的磁場疊加，從而產生轉矩。控制器根據反饋信號監(jiān)測和調整電機的位置和速度，通過調節(jié)勵磁電流和驅動電流的大小和方向來控制電機的運動。無論是永磁式直流伺服電動機還是勵磁式直流伺服電動機，它們都利用電流和磁場之間的相互作用產生轉矩，通過控制器根據反饋信號調整電流和磁場的大小和方向，實現(xiàn)對電機運動的精確控制。6-9直流伺服電動機的調速方法有哪些？說明它們的實現(xiàn)原理，數(shù)控直流伺服系統(tǒng)主要采用哪種方法？答：電樞控制：電樞控制是一種通過改變電機電樞電壓來控制電機轉速的方法。電樞控制可分為手動電壓控制和自動電壓控制兩種方式，前者采用手動方式調整電樞電壓來改變電機轉速；后者根據控制系統(tǒng)的反饋信號自動調整電樞電壓，實現(xiàn)閉環(huán)控制。磁通控制：磁通控制是一種通過改變電機磁通來控制轉速的方法。它通過控制電機勵磁電流或外加電勢來改變電機磁通，從而實現(xiàn)對電機轉速的控制。磁通控制具有良好的靜態(tài)特性，但響應速度較慢。脈寬調制（PWM）控制：PWM控制是最常用的一種調速方法。它通過對電機供電電壓進行快速的開關控制，實現(xiàn)對電機輸出功率的精確控制。PWM控制可以提供良好的動態(tài)特性和高效率，適用于各種復雜的運動控制需求。數(shù)控直流伺服系統(tǒng)主要采用PWM控制方法。PWM控制通過快速的開關控制，實現(xiàn)對電機輸出功率的精確控制，同時還可以利用反饋信號實現(xiàn)閉環(huán)控制，提高轉速和轉矩的精度和穩(wěn)定性。在數(shù)控機床、自動化生產線和機器人等領域，PWM控制已成為最為廣泛應用的直流伺服調速技術。6-10直流進給運動的PWM和晶閘管調速原理分別是什么？請比較它們的優(yōu)缺點。答：PWM控制的優(yōu)點：高精度、穩(wěn)定性好，適用于高要求場合。響應速度快，噪音小。PWM控制的缺點：系統(tǒng)結構復雜，需要專門的控制器。計算處理需要一定時間，影響實時性能。晶閘管調速的優(yōu)點：結構簡單，成本低，控制方便。晶閘管調速的缺點：精度較低，控制范圍有限。穩(wěn)定性差，噪音大。根據具體要求選擇適合的調速方式。需要高精度、穩(wěn)定性好的轉速控制可以采用PWM控制；而在負載輕、速度要求不高的應用場合，可以選擇晶閘管調速。6-11交流伺服電動機有哪幾種？試說明永磁交流伺服電動機工作原理。答：交流伺服電動機主要有感應式交流伺服電動機和永磁同步交流伺服電動機兩種類型。感應式交流伺服電動機通過變頻調速實現(xiàn)轉速和轉矩的控制，結構簡單、可靠性高。永磁同步交流伺服電動機利用永磁體作為勵磁源，具有高性能和高精度的特點。它們都可以通過控制器實現(xiàn)閉環(huán)控制，實現(xiàn)精確的轉速和轉矩控制。6-12交流伺服電動機的調速方法有哪些？說明它們的實現(xiàn)原理，數(shù)控交流伺服系統(tǒng)主要采用哪種方法？答：交流伺服電動機的調速方法包括變頻調速、矢量控制和直接轉矩控制。數(shù)控交流伺服系統(tǒng)主要采用矢量控制方法，通過計算電流和電壓指令實現(xiàn)對電機轉速和轉矩的精確控制。6-13在交流伺服電動機變頻調速中，為什么要將電源電壓和頻率同時調整？答：在交流伺服電動機的變頻調速中，電機的轉速與供給電源的頻率和電壓成正比關系。為了保持恒定的轉矩輸出，需要同時調整電源電壓和頻率。這樣可以實現(xiàn)對電機轉速的精確調控，提高系統(tǒng)的控制性能和適應性。6-14簡述SPWM調制原理，分析SPWM變頻器的功率放大電路和SPWM變頻調速系統(tǒng)工作原理。答：SPWM是正弦PWM調制，通過將一條正弦波分成若干個區(qū)間，并用不同占空比的脈沖來表示，實現(xiàn)對輸出電壓的精確控制。SPWM變頻調速系統(tǒng)通過控制脈沖寬度，實現(xiàn)對電機轉速和轉矩的精確控制。6-15試說明主軸交流伺服系統(tǒng)的矢量控制調速基本思想并分析矢量變換控制原理。答：主軸交流伺服系統(tǒng)的矢量控制調速基本思想是通過對電機電流進行合理控制，實現(xiàn)對電機轉速和轉矩的準確控制。其中，矢量變換控制原理是將電流和位置信息轉換到旋轉坐標系中進行處理，并使用閉環(huán)控制算法實現(xiàn)精確控制。通過矢量控制，可以獲得高性能的轉速和轉矩控制效果。6-16試說明直線電動機的類型、結構和工作原理，直線電動機有何特點？答：直線電動機是將電動機的旋轉運動轉換為直線運動的裝置。它有幾種類型，包括傳統(tǒng)型、線性感應和線性同步電動機。直線電動機的工作原理是利用電流、磁場和電磁力的相互作用實現(xiàn)直線運動。直線電動機具有高速響應、高精度、高效能和無傳動裝置等特點，并廣泛應用于自動化設備和機械系統(tǒng)中。6-17簡述編碼器和光柵的工作原理？答：編碼器是用于測量位移或位置的裝置，由光柵和傳感器組成。光柵可以是光學、磁性或電容類型。工作原理是通過光柵上的特征和傳感器檢測光柵變化，將其轉換為電信號或數(shù)字信號，實現(xiàn)位移測量和運動控制。6-18思考實現(xiàn)伺服系統(tǒng)精確位置控制需要調控的變量有哪些？需要控制哪些回路？答：實現(xiàn)伺服系統(tǒng)精確位置控制需要調控目標位置和實際位置反饋，并控制位置、速度和加速度回路?？刂葡到y(tǒng)根據位置誤差信號調整輸出信號驅動執(zhí)行器移動至目標位置。6-19思考實現(xiàn)伺服系統(tǒng)精確位置控制可用的控制算法有哪些？答：實現(xiàn)伺服系統(tǒng)精確位置控制可采用PID、二階系統(tǒng)、最優(yōu)控制、模型預測和自適應控制等算法。具體算法的選擇取決于系統(tǒng)特性、性能需求和應用環(huán)境。6-20對比直流進給伺服系統(tǒng)和直流主軸伺服系統(tǒng)的調速原理，分析控制原理的異同。答：直流進給伺服系統(tǒng)和直流主軸伺服系統(tǒng)在調速原理上有一些異同。相同之處是它們都使用閉環(huán)控制和PID控制算法。不同之處在于控制目標、反饋信號和機械傳動方式。6-21對比交流進給伺服系統(tǒng)和交流主軸伺服系統(tǒng)的調速原理，分析控制原理的異同。答：交流進給伺服系統(tǒng)和交流主軸伺服系統(tǒng)的調速原理有一些異同。相同之處是它們都使用閉環(huán)控制和PID控制算法。不同之處在于控制目標、反饋信號和機械傳動方式。6-22分析電主軸的特點以及其伺服控制實現(xiàn)方法。答：電主軸是通過電機驅動的主軸，具有轉速可調、高速性能優(yōu)越、高剛性和穩(wěn)定性、快速響應能力的特點。實現(xiàn)電主軸的伺服控制包括傳感器反饋、控制器設計、電機驅動和反饋控制等步驟。第七章數(shù)控機床機械結構7-1數(shù)控機床在機械結構方面有哪些主要特點?答：數(shù)控機床的結構設計已形成自己的獨立體系，其主要結構特點有：靜、動剛度高?？拐裥院脽岱€(wěn)定性好靈敏度高自動化程度高、操作方便7-2數(shù)控機床的主軸軸承配置有哪些方式?各適用于什么場合?答：配置方式主要有三種：前支承采用雙列圓柱滾子軸承和雙列60°角接觸球軸承組合，后支承采用成對角接觸球軸承。普遍應用于各類數(shù)控機床。前支承采用多個高精度角接觸球軸承。適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床主軸。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承。適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床。7-3加工中心主軸內的刀具自動裝卸的工作原理是什么?答：加工中心主軸內的刀具自動裝卸，是指通過自動換刀系統(tǒng)實現(xiàn)在加工過程中切換不同類型或規(guī)格的刀具。其工作原理如下：(1)刀庫儲存：加工中心通常會配置一個刀庫，用于存放多個刀具。刀具被安置在刀庫的刀位中，并根據編程或設定的順序進行編號。刀庫可以是直接集成在機床內部的刀塔式刀庫，也可以是獨立的刀庫模塊。(2)自動換刀系統(tǒng)：加工中心配備自動換刀系統(tǒng)，它由換刀臂、換刀桿和換刀器等組成。自動換刀系統(tǒng)的動作受控制系統(tǒng)的指令驅動，以完成刀具的裝卸操作。(3)換刀操作：根據加工程序的要求或人機界面的輸入，控制系統(tǒng)會發(fā)送換刀信號，觸發(fā)自動換刀系統(tǒng)的動作。換刀臂移動到刀庫區(qū)域，并伸出換刀桿。(4)刀具選取：換刀桿按照預設的選擇方式（例如指定刀位序號、特定刀具尺寸等）將需要的刀具夾取。(5)主軸卸載：一旦刀具被夾取，換刀臂將其移動到加工中心主軸處。通過控制換刀器，卸下當前主軸內的刀具。(6)主軸裝載：換刀臂將已選取的新刀具放置到主軸內，并通過換刀器進行夾緊固定。(7)完成換刀：當新刀具固定在主軸內后，換刀臂退回到刀庫區(qū)域，自動換刀系統(tǒng)完成一次換刀操作。通過以上步驟，加工中心可以實現(xiàn)刀具的自動裝卸?？刂葡到y(tǒng)根據加工需求選擇刀具，并指揮自動換刀系統(tǒng)按照預設程序進行切換操作。這樣可大大提高生產效率，減少了手動換刀的時間和人力成本，并且保證了切削工藝的準確性和穩(wěn)定性。7-4主軸準停的意義是什么，如何實現(xiàn)主軸準停？答：主軸轉準停（也稱為主軸定位）是一種機械運動控制技術，它的意義在于確保機械系統(tǒng)中的主軸或旋轉裝置在需要停止或精確定位時能夠準確停止，并保持穩(wěn)定的位置。實現(xiàn)主軸準停通常需要以下步驟：(1)傳感器檢測：使用合適的傳感器（例如編碼器）監(jiān)測主軸的位置和速度。這些傳感器可以提供關于主軸當前狀態(tài)的反饋信號。(2)控制系統(tǒng)：將傳感器的反饋信號輸入到控制系統(tǒng)中。控制系統(tǒng)可以是基于硬件的控制器或軟件算法，負責分析和處理傳感器信號。(3)控制算法：根據傳感器的反饋信號，控制算法計算出控制指令。這些指令將傳遞給驅動器或執(zhí)行器，以調整主軸的位置和速度。(4)驅動器或執(zhí)行器：根據控制指令，驅動器或執(zhí)行器對主軸進行調整，使其準確停止或精確定位。7-5數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)中有哪些機械環(huán)節(jié)，各有什么要求?答：有齒輪副、滾珠絲杠螺母副。設計齒輪副時要考慮齒輪副的傳動級數(shù)和速比分配，以及齒輪傳動間隙的消除。滾珠絲杠螺母副要實現(xiàn)旋轉運動與直線移動之間的關系，在垂直安裝時必須附加制動機構。7-6分別說明直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪，以及錐齒輪的傳動間隙的消除方法有哪些？答：直齒圓柱齒輪的傳動間隙消除方法有偏心套調整法、軸向墊片調整法，雙片薄齒輪錯齒調整法。斜齒圓柱齒輪傳動間隙的消除方法是軸向墊片消除調整法，軸向壓簧錯齒調整法。錐齒輪傳動間隙的消除方法是柔性調整法。7-7滾珠絲杠螺母副的特點是什么？答：其特點是：摩擦系數(shù)小，傳動效率高，所需傳動轉矩小；靈敏度高，傳動平穩(wěn)，不易產生爬行，隨動精度和定位精度高；磨損小，壽命長，精度保持好；可通過預緊和間隙消除措施提高軸間剛度和反向精度；運動可具可逆性，不僅可以將旋轉運動變?yōu)橹本€運動，也可以將直線運動變動旋轉運動。7-8滾珠絲杠螺母副的滾珠有哪兩類循環(huán)方式？常用的結構型式是什么？答：有外循環(huán)和內循環(huán)兩種結構。外循環(huán)又分為插管式和螺旋槽式，常用的是插管式。內循環(huán)的結構是在螺母的側孔中裝有圓柱凸輪式反向器，反向器上銑有S型回珠槽，將相鄰兩螺紋滾道聯(lián)接起來。滾珠從螺紋滾道進入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道。7-9試述滾珠絲杠螺母副軸向間隙調整和預緊的基本原理，常用哪幾種結構型式？答：采用雙螺母結構，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側面上。預緊力不宜過大，防止空載力矩增加。常用的結構型式有：墊片調隙式、螺紋調隙式、齒差調隙式。7-10滾珠絲杠螺母副在機床上的支承方式有幾種？各有何優(yōu)缺點？答：一端安裝推力軸承的方式：承載能力小，軸向剛度低，適用于行程小的短絲杠。一端安裝推力軸承，另一端安裝深溝球軸承的方式：當熱變形造成絲杠伸長時，其一端固定，另一端能做微量的軸向浮動，適用于絲杠較長的情況。兩端安裝推力軸承的方式：安裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預緊力，可以提高軸向剛度。但這種安裝方式對絲杠的熱變形比較敏感。兩端安裝推力軸承及深溝球軸承的方式：兩端均采用雙重支承并施加預緊力，使絲杠具有較大的剛度。還可以使絲杠的變形轉化為推力軸承的預緊力，但設計時要要求提高推力軸承的承載能力和支架的剛度。7-11數(shù)控機床的導軌有哪些類型?各有何特點?答：分為滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。滑動導軌具有結構簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點，在數(shù)控機床上廣泛使用。滾動導軌的摩擦系數(shù)很小，動、靜摩擦系數(shù)相差很小，運動輕便靈活，所需功率小，精度好，無爬行，應用廣泛?，F(xiàn)代數(shù)控機床常采用的滾動導軌有滾動導軌塊和直線滾動導軌兩種。靜壓導軌的摩擦系數(shù)小，效率高，能長期保持導軌的導向精度；其承載油膜有良好的吸振性，低速下不易產生爬行，因此在機床上得到日益廣泛的應用。一般多用于重