数控机床复习提纲答案.doc

1-2 数控机床的基本组成应包括程序载体、数控系统、伺服驱动装置与检测反馈装置（伺服系统包括驱动装置和执行机构，伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息，经功率放大、整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。）、辅助装置和机床本体。1.4 数控机床的分类 【工艺用途】1.金属切削类数控机床2.金属成型类及特种加工类数控机床【运动方式】1.定位控制数控机床2.直线运动控制数控机床3.轮廓控制数控机床【控制方式】开环控制系统。半闭环控制系统。闭环控制系统。【控制的联动坐标轴数不同】1两轴联动数控机床2两轴半联动数控机床3三轴联动数控机床4四轴联动数控机床5五轴联动数控机床【功能水平】1经济型数控机床2全功能型数控机床3精密型数控机床1-5 数控机床的特点1高精度2高率和良好的经济效益3高可靠性4对加工对象的适应性强5减轻了操作者的劳动强度6有利于生产管理的现代化1-6.数控机床 1)生产批量小的零件(100件以下)：2)需要进行多次改型设计的零件；3)加工精度要求高、结构形状复杂的零件；4)需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件；5)价值昂贵的零件2-1.主轴传动类型 1齿轮传动主轴：大型数控机床2.带传动主轴：转速较高，变速范围不大的小型数控机床3.两个电机分别驱动主轴4调速电机直接驱动主轴2-2.对主传动系统的要求1主轴转速高，变速范围广，并可无级变速2主轴传动平稳，噪声低，精度高3具有良好的抗振性和热稳定性 4能实现刀具的快速和自动装卸2-3 主轴端部结构形式a车床主轴端部b镗、铣床主轴段部结构c磨床主轴端部结构形式。2-4、主轴部件的支承：1主轴部件常用滚动轴承的类型a）双列圆柱滚子轴承 b）60o角接触推力调心球轴承 c）双列圆锥滚子轴承d）角接触球轴承 适于高速主轴。2、静压滑动轴承：刚度大，回转精度高。2-5、主轴准停装置：（原因）加工中心由于需要自动换刀，要求主轴每次停在一个固定的准确的角位置上。分机械式和电气式。机械式主轴准停装置比较准确可靠，但结构较复杂。电气式只要数控系统发出指令信号，主轴就可以准确的定向准停。2-6. 刀具自动夹紧：机床执行换刀指令，机械手从主轴拔刀时，主轴需松开刀具，液压缸上腔通压力油，活塞推动拉杆向下移动，使碟形弹簧压缩，钢球进入主轴锥孔上端槽内，刀柄尾部用于拉紧刀具的拉钉被松开，机械手拔刀。之后，压缩空气进入活塞和拉杆的中孔，吹净主轴锥孔，为装入新道具做准备。当机械手将下把刀插入主轴，液压缸上腔无油压。碟形弹簧通过拉杆和钢球拉紧刀柄尾部的拉钉，使刀具被夹紧。 吹屑过程：活塞心部钻有压缩空气通道，当活塞向右移动时，压缩空气经过活塞由空内的空气嘴喷出，将锥孔清理干净。 2-7、电机与丝杠的连接形式：1、齿轮传动2、联轴器传动2-8、齿轮传动间隙消除：1刚性调整法（1）偏心套调整法（2）轴向垫片调整法（3）双片齿轮错齿调整法2柔性调整法（1）轴向压簧调整法（2）周向弹簧调整法 滚珠丝杠副间隙消除：1垫片调隙式2螺纹调隙式3齿差调隙式2-9.滚珠丝杠副的支承方式：1、一端固定一端自由的支承形式-结构简单，轴向刚度低，适于短丝杠及垂直布置丝杠。2、一端固定一端浮动-结构复杂，工艺较困难，适于长丝杠或卧式丝杠。3、两端固定-能保持恒定预紧力。2-10、 静压丝杠副特点：1、摩擦系数很小，仅为0.0005，启动力矩很小，传动灵敏，避免爬行。2、油膜层可以吸振，提高了运动平稳性3、由于油液不断流动，有利于散热和减少热变形，提高了机床加工精度和光洁度。4、油膜层具有一定刚度，减小了反向误差。5、油膜层介于螺母和丝杠之间，对丝杠的误差有“均化”作用，即可使丝杠的传动误差小于丝杠的制造误差。6、承载能力与供油压力成正比，与转速无关。但静压丝杠副应有一套供油系统，而且对油的清洁度要求高。2-11、双导程蜗杆蜗轮副的特点工作原理： 3-3、回转刀架换刀装置换刀过程：1、刀架松开2、刀架转位3、刀架定位4、刀架夹紧3-4、转塔刀架换刀过程：转塔头的转位由槽轮机构来实现，每次换刀包括转塔头脱开主轴传动、转塔头抬起、转塔头转位和转塔头定位夹紧，最后，主轴传动重新接通，完成了转塔头转位、定位的全过程。 3-5、带刀库自动换刀系统组成：刀库和换刀机构。 3-7、数控机床刀库任意选刀方式编码形式 ：1、刀具编码方式-采用一种特殊刀柄结构。（1）、编码刀柄结构 刀柄上设计编码环。（2）、刀具识别装置【接触式、非接触式】。 2、刀座编码方式 对刀库的刀座进行编码，并将与刀座编码对应的刀具一一放入指定刀座中，再根据刀座编码选取刀具。3-8、机械手换刀基本动作：1、机械手刀库抓刀2、机械手竖直旋转3、机械手拔刀4、机械手水平旋转5、机械手插刀6、机械手回位4-1、数控装置与数控系统的区别：数控装置是一种控制系统，它自动阅读输入载体上预先给定的数字值，并对其译码、运算，并据此而控制刀具与工件相对运动，加工出所需要的零件。4-2、数控插补：4-3、逐点比较插补法：原理-每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，而每走一步都要通过偏差函数计算，判断偏差点的瞬时坐标同规定加工轨迹之间的偏差，然后决定下一步的进给方向。每个插补循环由偏差判别、进给、偏差函数计算和终点判别四个步骤组成。 逐点比较法可以实现直线插补、圆弧插补及其它曲线插补。DDA插补算法：用数字积分的方法计算刀具沿各坐标轴的位移，数字积分法又称数字微分分析（DDA）法。1. DDA直线插补原理：积分的过程可以用微小量的累加近似DDA直线插补：以Xe/2N 、ye/2N （二进制小数，形式上即Xe、ye ）作为被积函数，同时进行积分（累加），N为累加器的位数，当累加值大于2N -1时，便发生溢出，而余数仍存放在累加器中。 积分值=溢出脉冲数代表的值+余数 当两个积分累加器根据插补时钟脉冲同步累加时，用这些溢出脉冲数（最终X坐标接收Xe个脉冲、Y坐标接收ye个脉冲）分别控制相应坐标轴的运动，加工出要求的直线。2、圆弧插补时，是对切削点的即时坐标Xi与Yi的数值分别进行累加。4-4、数据采样插补的基本原理 粗插补：采用时间分割思想，根据进给速度F和插补周期T，将廓型曲线分割成一段段的轮廓步长L,L=FT(一个插补采样周期的轮廓步长)，然后计算出每个插补周期的坐标增量。精插补：根据位置反馈采样周期的大小，由伺服系统完成。4-6、SCR速度控制系统【晶闸管SCR（可控硅）调速系统】原理： 1）系统的组成 包括 控制回路：速度环、电流环、触发脉冲发生器等。 主回路： 可控硅整流放大器等。2）主回路工作原理 组成：由大功率晶闸 管构成的三相全控桥式（三相全波）反并接可逆电路，分成二大部分（ 和 ），每部分内按三相桥式连接，二组反并接，分别实现正转 和反转。原理 ： 三相整流器，由二个半波整流电路组成。每部分内又分成共阴极组（1、3、5）和共阳极组（2、4、6）。为构成回路，这二组中必须各有一个可控硅同时导通。 1、3、5在正半周导通， 2、4、6在负半周导通。每组内（即二相间）触发脉冲相位相差120，每相内二个触发脉冲相差180。按管号排列，触发脉冲的顺序：1-2-3-4-5-6，相邻之间相位差60。为保证合闸后两个串联可控硅能同时导通，或已截止的相再次导通，采用双脉冲控制。既每个触发脉冲在导通60后，在补发一个辅助脉冲；也可以采用宽脉冲控制，宽度大于60，小于120。 只要改变可控硅触发角（即改变导通角），就能改变可控硅的整输出电压，从而改变直流伺服电机的转速。（2） 晶体管脉宽调制（PWM）调速系统1）系统的组成 主回路： 大功率晶体管开关放大器；功率整流器。 控制回路：速度调节器；电流调节器；固定频率振荡器及三角波发生器；脉宽调制器和基极驱动电路。5-1、刀具位置补偿（刀具长度补偿，刀具偏置，刀具偏移）：1、用多把刀具加工时只需要对其中一把基准刀，其余可以利用刀具补偿功能，将其与基准之间的偏差，都偏置到同一基准点上。2、刀具加工过程中产生磨损，刀尖位置与磨损前存在误差。3、对同一把刀，重磨后再装回原来位置，会产生安装误差。5-2、刀具半径补偿：对于有圆弧的实际刀头，如果以假想刀尖点p来编程，数控系统控制p点的运动轨迹，而切削时实际起作用的切削刃是圆弧的各切点，这必然产生加工误差。刀具半径补偿功能的主要用途在零件加工过程中，采用刀具半径补偿功能，可大大简化编程的工作量。具体体现在以下两个方面：(1)由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。(2)由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。5-5、完整加工程序组成：1选刀、换刀2取消刀补、取消固定循环、选择工件坐标系和刀补平面3 主轴旋转4刀补、切削液开（跨越运动）5进刀运动6切削运动7退刀运动、程序停止。5-6、加工中心的加工对象： 加工中心主要适用于加工形状复杂、工序多、精度要求高的工件。 1、箱体类工件 这类工件一般都要求进行多工位孔系及平面的加工，定位精度要求高，在加工中心上加工时，一次装夹可完成普通机床60%95%的工序内容。 2、复杂曲面类工件 复杂曲面一般可以用球头铣刀进行三坐标联动加工，加工精度较高，但效率低。如果工件存在加工干涉区或加工盲区，就必须考虑采用四坐标或五坐标联动的机床。 3、异形件 异形件是外形不规则的零件，大多需要点、线、面多工位混合加工。加工异形件时，形状越复杂，精度要求越高，使用加工中心越能显示其优越性。如手机外壳等。 4、盘、套、板类工件 这类工件包括带有键槽和径向孔，端面分布有孔系、曲面的盘套或轴类工件。 5、特殊加工 数控铣床加工对象：数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件，如凸轮、样板、模具、螺旋槽等。同时也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工。 数控车削加工的对象：主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件 、精度要求高的零件 、特殊的螺旋零件 、淬硬工件的加工等等。 5-4、模态代码：一经在一个程序段中指定，其功能一直保持到被取消或被同组其它G代码所代替非模态代码：的功能仅在所出现的程序段内有效同组的两个代码不能出现在一个程序段中不同组的G代码根据需要可以在一个程序段中出现。5-8、机床坐标系程序：1机床坐标系 机床上固有的坐标系数控机床的主轴与机床坐标系的Z轴重合或平行2机床零点与参考点 机床零点：机床坐标系的零点。（基准点）参考点：由挡铁和限位开关预先确定好的点。返回参考点3. 工件坐标系与工件零点 用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系选择工件零点的原则：便于将工件图的尺寸方便地转化编程的坐标值和提高加工精度4编程零点 5. 绝对尺寸与增量尺寸从工件坐标系的原点进行标注的尺寸相对它前一点的位置增量进行标注的尺寸数控程序编制的内容与步骤 1零件图纸分析 2确定加工的工艺路线 3刀位轨迹计算 4编写程序 5程序输入 6 程序校验、试切7加工5-9、数控加工工艺分析：1、数据加工工艺合理性分析2、数控机床的选择3、零件图的工艺性分析4、零件加工条件分析与确定零件毛培5、选择定位基准、拟定零件加工工艺路线。5-10、数控编程中对刀（对刀点，刀位点，程序起点）概念，如何对刀。对刀点就是加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。1、 对刀点应尽量选在被加工零件的设计基准或工艺基准上。2、对刀点应选在便于观察和检测、对刀方便的位置上。3、对于使用了绝对位置检测器的机床，对刀点最好选在该坐标系的原点上，或者选在已知坐标的点上，以便于坐标值的计算以及简化程序编制。4、对刀点可以采用试切法确定，对刀点误差可以通过试切加工的结果进行调整。1-3、比较开、闭环、半闭环系统。1开环控制系统 : 是指没有位置检测反馈装置的控制方式。指令信号流程单向，精度取决于驱动元器件和电动机的性能。运动部件的速度与位移量由输入脉冲的频率和脉冲数决定。结构简单，价格低廉的优点。但输出扭矩值大小受限制，而且输入较高脉冲频率时，易产生失步，难以实现快速控制。加工精度稍低。2、 半闭环控制系统：在电动机或丝杠的端部装有角位移、角速度检测装置，通过检测伺服电机的