讲稿试题答案.doc

1 简述数控车床的结构特点和应用特点一、数控车床的结构特点数控车床机械结构和普通车床既有相似之处，又有诸多不同之处。特别是现代数控车床已经不是简单地将传统车床配备上数控系统即可，也不是在传统车床的基础上，仅对布局加以改进而成。现代数控车床，无论是其支承部件，主传动系统、进给传动系统，刀具系统、辅助功能等部件结构，还是其整体布局、外部造型等均已发生了很大变化，已形成了数控车床独特的机械结构。主要结构特点如下：1较同主参数普通车床主电动机功率大1.5倍，并广泛采用电气无级调速，以便进行大切削用量加工和获得最佳切削速度；部件尺寸显著增大；以便保证强力切削的强度和刚度。2进给伺服系统机械传动普遍采用高刚度、低摩擦传动副，如滚动丝杠、滚动导轨、塑料导轨，以获得快速反应速度，消除爬行。同时运动副普遍具有消除间隙和预紧结构，以消除传动间隙、提高传动刚度。3广泛采用自动回转刀架换刀，一般有4刀位、6刀位、8 刀位或12刀位，从而扩大加工范围、提高加工效率。4在机床的操作性能、防止意外事故、改善操作者的观察、监控和维护条件方面增设大量检测装置、互锁装置、急停装置、警示装置，将操作都集中在一个操作面板上。二、数控车床的应用特点数控车床是一种比较理想的回转体零件自动化加工机床，一般都具有直线插补和圆弧插补功能。不仅可以方便地进行圆柱面、圆锥面的切削加工，而且可加工由任意平面曲线组成的复杂轮廓回转体零件，既可以是用方程描述的曲线，也可以是列表曲线（这些曲线要进行直线或圆弧逼近计算）。还能车削任何等节距的直、锥和端面螺纹。有些数控车床还能车削增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹。数控车床应用时编程还具有以下特点：1在一个程序段中，根据图纸上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。2控车床用X、Z表示绝对坐标指令，用U、W表示增量坐标指令。而不用G90、G91指令。3由于回转体零件图样尺寸和测量值都是直径值，因此，直径方向用绝对值编程时，X以直径值表示；用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示。4为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向脉冲当量的一半。5为了提高刀具寿命和工件的表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此，当编制圆头刀程序时，需要进行刀具半径补偿。6由于毛坯常用棒料或锻料，加工余量较大，所以数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。7第三坐标指令I、K在不同的程序段中作用也不相同。在进行圆弧切削时，I、K表示圆心相对圆弧的起点的坐标位置；在自动循环指令程序中，I、K表示每次循环的进刀量。 另外数控车削加工中，广泛采用不重磨机夹可转位车刀。2伺服系统的作用是什么?伺服系统又称位置随动系统，是以移动件的直线或角位移为目标量的自动控制系统，主要解决被控制的移动件实际位移（或位置）对给定指令位移（或位置）的准确及和及时跟踪问题。被控制的移动件通常称为执行件。数控机床的伺服系统以CNC装置插补输出为指令，以进给运动部件（工作台、主轴箱、刀架等）为执行件，来对其的坐标轴实际位移进行控制，最终获得要求的刀具相对工件的运动轨迹，实现CNC最本质的工作刀具运动轨迹控制。所以数控机床的伺服系统也被专门称为进给伺服系统。3何谓数近机床的机械间隙? 测定机械间隙的方法有哪些及其应用场合。这种提法第一次听说。机械间隙应该是指进给伺服系统中机械传动副的传动间隙，如；齿轮传动的齿侧间隙、滚动丝杠传动间隙等。4自动编程有哪些优点?数控编程是从零件图纸到获得合格的数控加工程序的过程，其任务是计算加工中的刀位点。刀位点一般为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。根据问题复杂程度的不同，数控加工程序可通过手工编程或计算机自动编程来获得。目前计算机自动编程采用图形交互式自动编程，即计算机辅助编程。这种自动编程系统是CAD(计算机辅助设计)与CAM(计算机辅助制造)高度结合的自动编程系统，通常称为CAD/CAM系统。CAM编程是当前最先进的数控加工编程方法，它利用计算机以人机交互图形方式完成零件几何形状计算机化、轨迹生成与加工仿真到数控程序生成全过程，操作过程形象生动，效率高、出错几率低。而且还可以通过软件的数据接口共享已有的CAD设计结果，实现CAD/CAM集成一体化，实现无图纸设计制造。5简述开环伺服系统的工作原理?开环伺服系统从其功能实现上构成如图所示。开环伺服系统信号流向是单向的，只有指令信号的前向控制通道，没有检测反馈控制通道。其驱动元件主要是步进电机。在这种系统中，CNC装置的插补结果以各坐标轴指令进给脉冲的形式输出；驱动器功能有两个，就是将指令进给脉冲进行环行脉冲分配和功率放大；而后驱动步进电动机转动；再通过机械传动机构将步进电动机转动变为执行件坐标轴运动。执行件运动的位移和速度，取决于步进电动机的转角和转速，步进电动机转角度与指令进给脉冲的个数成正比，转速与指令进给脉冲的频率成正比，经机械传动机构将步进电动机转角和转速转换为执行件的位移和速度。由于各种原因，工作时驱动电路、步进电动机和机械传动机构都会引起执行件的位移误差，由于没有对实际位移进行检测，这些误差无法得到补偿和消除，会如实的反映出来。开环伺服系统的优点是结构简单、运行稳定，成本低、使用和维护方便；缺点是精度低、低速不平稳、高速扭矩小。主要用于轻载、负载变化不大或经济型数控机床上。6何谓插补？简述插补原理。当采用数控机床加工时，在零件加工程序中，必须给出确定该线形所需要的参数。数控系统按程序给出的线形和参数，自动控制进给坐标轴，最终实现刀具按相应的轨迹运动。在这个从起点到终点自动控制过程中，数控系统必须按运动先后顺序实时地（由进给速度要求的实时性）计算出满足线形要求的若干中间点坐标。这些中间点坐标作为各坐标轴的位置控制指令，由伺服系统驱动，使坐标轴进给运动，最终使刀具不断的经过已经计算出来的中间点，走出程序给出的线形。所谓插补就是根据给定的运动轨迹线形和给定进给速度，采用一定的计算方法，在运动轨迹的起点和终点之间，计算出满足预定要求的中间点。一般可把插补算法归纳为两大类，即基准脉冲插补和数据采样插补。基准脉冲插补又称为脉冲增量插补或行程标量插补。这种方法的主要特征是：在按顺序循环计算运动轨迹中间点的过程中，每次计算输出是下一中间点与当前中间点的各坐标轴坐标增量，并把坐标增量以驱动各坐标轴进给的脉冲形式输出；同时控制每次计算各坐标轴坐标增量不大于系统脉冲当量，这样在运动轨迹的起点和终点之间，中间点个数就是已知，循环计算次数也就已知，通过控制每次计算的时间，就可控制总插补时间，从而控制运动速度。基准脉冲插补的方法很多，如：脉冲乘法器、逐点比较法、数字积分法、矢量判别法、比较积分法等等。基准脉冲插补主要用于步进电机驱动的开环系统，也用于数据采样插补中的精插补。数据采样插补又称数字增量插补、时间分割插补或时间标量插补。它采用时间分割思想，把加工中刀具相对工件轨迹运动总时间分为若干相等的时间间隔，也称插补周期T，根据编程的进给速度F，将运动轨迹（一般为曲线，直线为特例）分割为每个插补周期的进给直线段L(又称轮廓步长，矢量，其长度L称为插补周期内的合成进给量)，以这些直线段来逼近轮廓曲线，插补工作就是根据运动轨迹与各坐标轴的几何关系将轮廓步长分解为各坐标轴的插补周期坐标增量。数据采样插补方法很多，如直线函数法、扩展数字积分法、二阶递归算法等。数据采样插补主要用于伺服电机驱动的闭环或半闭环的数控系统。7手工编程有哪些步骤? 并分别给以说明。手工编程步骤如下：（一）工艺设计编程时必须对零件的整个加工过程及涉及的有关参数进行全面了解和掌握。1、分析零件图首先要熟悉零件所在产品的性能、用途和工作条件，了解其装配关系。然后分析零件图上各项技术要求是否合理，零件的结构工艺性