《数控机床机械装调与维修》期末测试题C及答案

《数控机床机械装调与维修》期末测试题C及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.在数控机床的进给传动系统中，通常采用滚珠丝杠螺母副，其主要目的是为了（）。A.增大传动扭矩B.提高传动效率，消除反向间隙C.降低制造成本D.增加系统阻尼2.下列数控机床的导轨中，摩擦系数最小，低速运动平稳性最好的是（）。A.滑动导轨B.滚动导轨C.静压导轨D.塑料导轨3.数控机床主轴准停功能（如ATC换刀时）的常用实现方式不包括（）。A.机械凸轮定位式B.磁性传感器式C.光电编码器式D.接近开关式4.对于采用半闭环控制的数控机床，其位置检测元件通常安装在（）。A.工作台上B.丝杠端部C.伺服电机轴上D.导轨上5.数控机床的几何精度检验中，常用于检测主轴轴线对工作台面垂直度的检具是（）。A.平尺和量块B.直角尺和百分表C.水平仪D.激光干涉仪6.当数控机床出现“伺服过载”报警时，最不可能的原因是（）。A.切削用量过大B.导轨润滑不良C.伺服驱动器参数设置不当D.数控系统电池电压过低7.滚珠丝杠螺母副进行预紧的主要目的是（）。A.增加承载能力B.提高传动刚度，消除轴向间隙C.防止高速运转时发热D.降低运动噪声8.数控机床主轴轴承的配置形式中，既能承受径向力又能承受双向轴向力，且允许的极限转速较高的是（）。A.前、后端均采用深沟球轴承B.前端采用角接触球轴承组，后端采用深沟球轴承C.前端采用圆锥滚子轴承，后端采用圆柱滚子轴承D.前、后端均采用推力球轴承9.在数控机床的维护保养中，需要定期检查并更换的部件是（）。A.滚珠丝杠的预压片B.伺服电机的编码器C.主轴驱动模块的冷却风扇D.数控系统的显示屏幕10.数控机床的自动换刀装置（ATC）出现“换刀过程中断，刀库不停旋转”的故障，首先应检查（）。A.主轴准停信号B.气压或液压压力C.刀套位置检测传感器D.数控系统PLC程序11.直线光栅尺作为位置检测元件，其输出的信号类型通常是（）。A.模拟电压信号B.脉冲数字信号C.开关量信号D.电流信号12.数控机床进给轴在移动时出现均匀的“咔哒”声，最可能的原因是（）。A.伺服电机轴承损坏B.滚珠丝杠螺母内滚珠破裂C.导轨润滑严重不足D.联轴器松动或键槽损坏13.对数控机床主轴进行动平衡校正，主要是为了减少主轴的（）。A.温升B.径向跳动C.振动和噪声D.轴向窜动14.下列有关数控机床导轨副维护的叙述，错误的是（）。A.滚动导轨应定期涂抹锂基润滑脂B.静压导轨需保持恒定的供油压力C.塑料导轨板磨损后不可调整，只能更换D.滑动导轨的刮研点能储存润滑油，减少磨损15.数控机床的参考点（或零点）丢失后，重新建立的操作通常称为（）。A.对刀B.回零C.工件坐标系设定D.刀具补偿设定二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。错选、多选不得分，少选得1分）1.数控机床主轴部件的常见故障现象包括（）。A.主轴发热异常B.主轴旋转精度下降C.主轴准停位置不准D.主轴无级调速失效E.主轴箱渗漏油2.下列属于数控机床机械系统日常维护内容的有（）。A.检查传动皮带的松紧度及磨损情况B.清理电气柜内的灰尘和油污C.检查并补充各轴导轨、丝杠的润滑油D.备份数控系统参数和PLC程序E.检查液压、气压系统的压力及过滤器3.导致数控机床工作台移动时产生爬行现象的可能原因有（）。A.导轨润滑不良或润滑油不洁净B.伺服系统增益设置过低C.传动链中联轴器松动D.导轨面或丝杠螺母副磨损，导致摩擦力不均E.机械负载过重4.关于数控机床滚珠丝杠的安装与维护，下列说法正确的有（）。A.丝杠两端轴承座孔必须严格同轴，否则会导致丝杠弯曲B.丝杠螺母副通常需要施加预紧力以消除反向间隙C.丝杠水平安装时，中间部位应设有辅助支撑D.防护罩破损对丝杠精度没有影响，只会增加灰尘E.丝杠的轴向窜动量是影响定位精度的重要因素5.数控机床刀库的常见类型有（）。A.盘式刀库B.链式刀库C.斗笠式刀库D.格子式刀库E.直线式刀库三、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分）1.数控机床的定位精度是指机床的______部件在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，常用检测工具是______。2.数控机床主轴前端常用的7:24锥孔，其锥度作用是实现刀具的______和______。3.数控机床导轨的防护装置主要有______和______两种形式。4.数控机床的进给传动系统，除了滚珠丝杠螺母副，有时也采用______和______传动。5.数控机床液压系统中，控制执行元件运动方向的阀是______阀，调节系统压力的阀是______阀。四、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1.简述数控机床主轴轴承预紧的作用，并列举两种常见的预紧方法。2.简述数控机床采用直线导轨相比传统滑动导轨的主要优点。3.数控机床几何精度检验中，什么是“主轴轴线对工作台移动的平行度”？简述其检验方法（以立式加工中心Z轴对XY平面为例）。4.列举数控机床滚珠丝杠螺母副可能出现的三种常见故障形式，并简要说明其可能原因。5.简述数控机床自动换刀装置（ATC）换刀动作的基本步骤（以盘式刀库、机械手换刀为例）。五、分析应用题（本大题共3小题，共55分）1.（本题15分）某立式加工中心在加工过程中，Y轴方向尺寸不稳定，存在随机性误差。检查发现：光栅尺读数头清洁，伺服驱动器无报警；机械部分，Y轴导轨防护罩完好，但用手摇脉冲发生器低速移动Y轴时，感觉有轻微阻滞感。请分析：（1）导致该故障的机械方面可能原因有哪些？（至少列出3点）（2）针对这些可能原因，应如何进行排查和确认？（3）如果最终确认是滚珠丝杠螺母副内部磨损导致反向间隙过大，应如何调整或维修？2.（本题20分）一台数控车床，主轴在高速（2000r/min以上）旋转时，主轴箱区域振动和噪声明显增大，加工工件表面出现振纹。停机后，手动转动主轴感觉无明显卡滞。请分析：（1）产生此故障现象的可能原因有哪些？（从机械角度至少列出4点）（2）为了诊断故障，可以采取哪些检查或测试方法？（至少列出3种）（3）如果诊断为主轴轴承磨损或损坏，简述更换主轴前端角接触球轴承组（背对背配置）的主要步骤和注意事项。3.（本题20分）某FANUC系统数控铣床，开机后各轴回参考点操作，X轴、Y轴回零正常，但Z轴回零时，轴以回零速度向参考点方向运动，压上减速开关后不减速，直至触发硬限位报警。已知该机床采用增量式编码器回零方式。请分析：（1）Z轴回参考点的动作原理（结合减速开关和编码器零脉冲）。（2）根据故障现象，分析可能产生此故障的原因。（至少从电气和机械两方面各列出2点）（3）详细描述该故障的排查流程。《数控机床机械装调与维修》期末测试题C参考答案及评分标准一、单项选择题（每题2分，共30分）1.B2.C3.D4.C5.B6.D7.B8.B9.C10.C11.B12.B13.C14.C（部分塑料导轨板可通过调整镶条补偿磨损）15.B二、多项选择题（每题3分，共15分。错选、多选不得分，少选得1分）1.ABCDE2.ACE（B、D属于电气系统维护）3.ABD4.ABCE5.ABCDE三、填空题（每空2分，共20分）1.移动，激光干涉仪2.定位（定心），夹紧（传递扭矩）3.风琴防护罩（伸缩式），钢板防护罩4.静压丝杠，直线电机5.方向控制，溢流（安全）四、简答题（每题6分，共30分）1.答：作用：提高主轴轴承的刚度（1分），抑制高速旋转时的振动（1分），提高主轴的旋转精度和寿命（1分）。方法：①通过修磨轴承内、外圈间的隔套长度，施加恒定的预紧力（定压预紧）（1.5分）。②通过调整螺母或弹簧，施加可变的预紧力（定位预紧）（1.5分）。2.答：①摩擦系数小，灵敏度高，低速运动平稳性好（1.5分）。②定位精度高，重复定位精度好（1.5分）。③磨损小，寿命长，能长期保持精度（1分）。④润滑系统简单，维护方便（1分）。⑤可实现高速运动，降低驱动功率（1分）。3.答：“主轴轴线对工作台移动的平行度”是指主轴轴线在测量平面内的运动轨迹与工作台移动方向的平行程度（2分）。检验方法（立加Z轴对XY平面）：将指示器（百分表或千分表）固定在主轴上，测头触及放置在工作台上的平尺或量块表面（1分）。在Z轴有效行程内，主轴箱沿Z轴上下移动（1分）。分别在XY平面内相互垂直的两个方向（通常为机床的X方向和Y方向）上进行测量（1分）。指示器读数的最大差值即为平行度误差（1分）。4.答：①反向间隙过大：预紧力失效、滚珠或循环器磨损、丝杠或螺母滚道磨损。（2分）②运动不平稳、有噪声：润滑不良、滚珠破裂、丝杠弯曲、防护罩干涉或摩擦。（2分）③丝杠发热严重：预紧力过大、润滑不良、轴承损坏导致附加载荷、两端轴承座不同心。（2分）5.答：①主轴准停：主轴准确停止在换刀位置。（1分）②刀库选刀：刀库旋转，将目标刀具送至换刀位置。（1分）③机械手抓刀：换刀机械手同时抓住主轴上的刀具和刀库中的目标刀具。（1分）④主轴松刀：主轴内刀具自动夹紧装置松开。（1分）⑤刀具交换：机械手将两把刀具拔出，旋转180°，分别插入主轴和刀库刀套。（1分）⑥主轴拉刀：主轴内刀具自动夹紧装置拉紧新刀具。（0.5分）⑦机械手复位、刀库复位：机械手回到原位，刀库可能旋转使当前刀号对准换刀位置。（0.5分）五、分析应用题（共55分）1.（本题15分）（1）可能原因：①Y轴滚珠丝杠螺母副磨损，存在较大反向间隙或螺距误差。（2分）②Y轴导轨镶条松动或磨损，导致运动部件在受力时发生微量倾斜或位移。（2分）③Y轴导轨润滑不良，或导轨面有划伤、局部磨损，造成摩擦力不均，产生爬行。（2分）④丝杠两端轴承（特别是角接触轴承）预紧失效或损坏，导致轴向窜动或径向跳动。（1分）（2）排查方法：①用百分表和千分表测量Y轴的反向间隙和定位精度，与标准值对比。（2分）②检查导轨镶条的松紧度，用塞尺检查导轨间隙。（1分）③检查导轨润滑管路是否通畅，油量是否充足，观察导轨面有无损伤。（1分）④检查丝杠两端轴承座是否有松动，手感或听诊判断轴承有无异响。（1分）（3）调整维修方法：若为双螺母结构，可通过调整中间垫片的厚度或旋转预紧套筒来重新施加预紧力，消除间隙（需使用扭矩扳手按规范操作）（2分）。若为单螺母磨损过大或滚道损伤，则需更换整个螺母副或修复丝杠（1分）。2.（本题20分）（1）可能原因：①主轴轴承磨损、间隙增大或损坏（如点蚀、剥落）。（2分）②主轴动平衡失效（如拉刀机构内部零件松动、平衡环移位）。（2分）③主轴皮带轮动平衡不好，或传动皮带张力不均、磨损。（2分）④主轴与电机连接的同轴度超差（如联轴器松动、损坏）。（1分）⑤主轴箱内齿轮、轴承等零件润滑不良。（1分）（2）诊断方法：①听诊法：用听音棒贴近主轴箱不同部位，判断异常声响来源。（2分）②振动测试：使用振动测量仪在主轴不同转速下测量振动值，分析频谱，判断是否为轴承故障频率或不平衡引起。（2分）③温度检测：运行一段时间后，检查主轴轴承外壳温度是否异常升高。（1分）④目视与手感检查：检查皮带状况、松紧度；检查主轴端部径向、轴向跳动。（1分）（3）更换步骤与注意事项：主要步骤：①切断电源，做好标记，拆卸主轴前端部件（如刀架、拉杆等）。（1分）②拆卸主轴箱盖，释放皮带张力，卸下皮带轮。（1分）③按顺序松开并拆卸轴承锁紧螺母、隔套等。（1分）④使用专用拉马或压力机，小心将主轴连同轴承从箱体中取出。（1分）⑤使用专用工具拆卸旧轴承，清洗主轴轴颈和箱体孔。（1分）⑥将新轴承按原配置方式（背对背）、预紧要求（通过选配或修磨隔套）装入，涂抹润滑脂。（1分）⑦按反向顺序装配，严格按照扭矩要求拧紧锁紧螺母。（1分）注意事项：①使用专用工具，严禁直接敲击轴承。（1分）②保持绝对清洁，防止杂质进入轴承。（1分）③确保轴承的安装方向、预紧力符合技术要求。（1分）④装配后需检查主轴的旋转精度和温升。（1分）3.（本题20分）（1）动作原理：开机后，手动或自动启动Z轴回零操作。Z轴以设定的回零快速速度向参考点方向（通常为正方向）移动（1分）。当压上参考点减速开关（DEC）时，数控系统接收到减速信号，轴立即减速至设定的回零低速（FL速度）继续缓慢移动（2分）。减速开关释放后，系统开始检测伺服电机编码器发出的零位脉冲（Z脉冲）（1分）。当检测到第一个Z脉冲时，轴立即停止，并将该点设置为机床参考点（1分）。（2）可能原因：电气方面：①减速开关（DEC）损坏或信号线断路，PLC未接收到减速信号。（2分）②减速开关信号接口电路故障（如I/O模块损坏）。（1分）③回零相关参数（如减速信号有效电平、栅格偏移量）被错误修改。（1分）机械/电气混合方面：①减速开关安装位置松动、移位，导致压合位置不对，或开关本身机械卡死。（2分）②减速开关的撞块（挡铁）松动、位置偏移或脱落。（1分）（3）排查流程：①观察与手动测试：在MDI或手动方式下，慢速移动Z轴，观察是否压上减速开关。同时，在系统P