機械制造裝備設(shè)計課后習(xí)題答案

1-1為什么說機械制造裝備在國民經(jīng)濟開展中起著重要的作用？

制造業(yè)是國民經(jīng)濟開展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科技技術(shù)開展的載體及使其轉(zhuǎn)化為規(guī)模

消費力的工具和橋梁。裝備制造業(yè)是一個國家綜合制造實力的集中表現(xiàn)?重大裝備

研制實力是衡量一個國家工業(yè)化程度和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

1-2機械制造裝備及其他工業(yè)扮裝備相比,特殊強調(diào)應(yīng)滿足哪些要求？為什么？

（需要看教材確認(rèn)答案）

1）柔性化精細(xì)化自動化機電一體化節(jié)材節(jié)能2）符合工業(yè)工程要求符合綠色

工程要求

1-3柔性化指的是什么？試分析組合機床、一般機床、數(shù)控機床、加工中心和柔性

制造系統(tǒng)的柔性化程度。其柔性表如今哪里？

1）柔性化有倆重含義:產(chǎn)品機構(gòu)柔性化和功能柔性化。

2）數(shù)控機床、柔性制造單元或系統(tǒng)具有較高的功能柔性化程度。在柔性制造系統(tǒng)

中?不同工件可以同時上線?實現(xiàn)混流加工。組合機床其柔性表如今機床可進(jìn)展調(diào)

整以滿足不同工件的加工。

1-6機械制造裝備的機電一體化表達(dá)在哪些方面？可獲得什么好處？

1）機械制造裝備的機電一體化表達(dá)在:其系統(tǒng)和產(chǎn)品的通常構(gòu)造是機械的，用傳

感器檢測來自外界和機器內(nèi)部運行狀態(tài)的信息，由計算機進(jìn)展處理，經(jīng)限制系統(tǒng)，

由機械、液壓、氣動、電氣、電子及他們的混合形式的執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)展操作，使系統(tǒng)

能自動適應(yīng)外界環(huán)境的變更，機器始終處于正常的工作狀態(tài)。

2）好處:1.對機器或機組系統(tǒng)的運行參數(shù)進(jìn)展巡查和限制；2.對機器或機組系統(tǒng)

工作程序的限制；3.用微電子技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品中機械部件完成的功能，簡化產(chǎn)品的

機械構(gòu)造。

1-7對機械制造裝備如何進(jìn)展分類？

1）加工裝備：采納機械制造方法制造機器零件的機床。

2）工藝裝備：產(chǎn)品制造是用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具。

3）倉儲運輸裝備：各級倉庫、物料傳送、機床上下料等設(shè)備。

4）協(xié)助裝備：清洗機和排屑裝置等設(shè)備。

1-8工業(yè)工程指的是什么？如何在設(shè)計機械制造裝備時表達(dá)工業(yè)工程的需求？

1）工業(yè)工程:是對人、物料、設(shè)備、能源和信息能組成的集成系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)計，改善

和施行的一門科學(xué)。

2）產(chǎn)品設(shè)計符合工業(yè)工程的需求:在產(chǎn)品開發(fā)階段，充分考慮構(gòu)造的工藝性，進(jìn)

步標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度，以便采納最佳的工藝方案?選擇最合理的制造設(shè)備，削減

工時和材料的消耗；合理地進(jìn)展機械制造裝備的總體布局，優(yōu)化操作步驟和方法，

削減操作過程中工人的體力消耗；對市場和消費者進(jìn)展調(diào)研，保證產(chǎn)品合理的質(zhì)量

標(biāo)準(zhǔn)，削減因質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)定得過高造成不必要的超頻工作量。

1-9機械制造裝備設(shè)計有哪些類型？他們的本質(zhì)區(qū)分是什么？

1）類型:機械制造裝備設(shè)計包括創(chuàng)新設(shè)計、變形設(shè)計、模塊化設(shè)計；

2）本質(zhì)區(qū)分:創(chuàng)新設(shè)計：一般需要較長的設(shè)計開發(fā)周期，投入較大的研制開發(fā)工

作量；

變型設(shè)計：變型設(shè)計不是孤立無序的設(shè)計，而是在創(chuàng)新設(shè)計的根底上

進(jìn)展的；

模塊化設(shè)計：對肯定范圍內(nèi)不同性能?不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)展功能分析，

劃分一系列的功能模塊，而后組合而成的；

1-12哪些產(chǎn)品宜采納系列化設(shè)計方法？為什么？有哪些優(yōu)缺點？（再看教材確認(rèn)）

1）系列化設(shè)計方法是在設(shè)計的某一類產(chǎn)品中，選擇功能、構(gòu)造和尺寸等方面較典

型產(chǎn)品為基型，運用構(gòu)造典型化、零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，設(shè)計出其他各種

尺寸參數(shù)的產(chǎn)品?構(gòu)成產(chǎn)品的基型系列。

2-1）優(yōu)點1）用較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求。

2）可以削減設(shè)計工作量-進(jìn)步設(shè)計質(zhì)量?削減產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險?縮

短產(chǎn)品的研制周期。

3）可以壓縮工藝裝備的數(shù)量和種類，有助于縮短產(chǎn)品的研制周期，

降低消費本錢。

4）零備件的種類少，系列中的產(chǎn)品構(gòu)造相像，便于進(jìn)展產(chǎn)品的修理，

改善售后效勞質(zhì)量。

5）為開展變型設(shè)計供給技術(shù)根底

2-2）缺點:用戶只能在系類型譜內(nèi)有限的品種規(guī)格中選擇所需的產(chǎn)品，選到的產(chǎn)

品?一方面其性能參數(shù)和功能特性不肯定最符合用戶的需求。另一方面

有些功能還可能冗余。

1-13系列化設(shè)計時主參數(shù)系列公比的選取原則是什么？公比選得過大或過小會帶來

哪些問題？

1）選取原則:產(chǎn)品的主參數(shù)應(yīng)盡可能采納優(yōu)先數(shù)系。

2）主參數(shù)系列公比方選得較小-則分級較密，有利于用戶選到滿足的產(chǎn)品，但系

列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較多?系列化設(shè)計的很多優(yōu)點得不到充分利用；反之?則分級

較粗，系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較少，可帶來系列化設(shè)計的很多優(yōu)點，但為了以較少

的品種滿足較大運用范圍內(nèi)的需求，系列內(nèi)每個品種產(chǎn)品應(yīng)具有較大的通用性，導(dǎo)

致構(gòu)造相對困難，本錢會有待進(jìn)步，對用戶來說較難選到滿意如意的產(chǎn)品。

1-15設(shè)計的評價方法很多，結(jié)合機械制造裝備設(shè)計，指出哪些評價方法極為重要，

為什么？

1）評價方法:技術(shù)經(jīng)濟評價、牢靠性評價、人機工程學(xué)評價、構(gòu)造工藝性評價、

產(chǎn)品造型評價、標(biāo)準(zhǔn)化評價

2）對于機械制造裝備設(shè)計，這六種評價方法按重要程度由高向低排隊一般是：牢

靠性評價、人機工程學(xué)評價、構(gòu)造工藝性評價'標(biāo)準(zhǔn)化評價、技術(shù)經(jīng)濟評價、產(chǎn)品

造型評價。其緣由是機械制造裝備投資較大，運用周期較長。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、

降低本錢、進(jìn)步牢靠性和競爭實力?六種評價都是不行缺少的。

牢靠性評價對產(chǎn)品質(zhì)量及牢靠性進(jìn)展評價；人機工程學(xué)評價產(chǎn)品設(shè)計在人機工程

方面的合理性；構(gòu)造工藝性評價是對產(chǎn)品構(gòu)造便于加工制造的性能進(jìn)展評價，以降

低消費本錢?縮短消費時間；技術(shù)經(jīng)濟評價綜合評價產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)性和經(jīng)濟的合

理性；標(biāo)準(zhǔn)化評價是在標(biāo)準(zhǔn)化方面對產(chǎn)品進(jìn)展評價；而產(chǎn)品造型評價是對產(chǎn)品的外

觀設(shè)計的合理性和新奇性進(jìn)展評價。

1-16有些方案的技術(shù)評價較高，但經(jīng)濟評價一般或不好，有些方案可能是相反的狀

況，如何對這些方案進(jìn)展綜合評價？

設(shè)計方案的技術(shù)評價Tj和經(jīng)濟評價Ej常常不會同時都是最優(yōu)，進(jìn)展技術(shù)和經(jīng)濟

的綜合評價才能最終選出最志向的方案。技術(shù)經(jīng)濟評價TEj有兩種計算方法：

1)當(dāng)Tj和Ej的值相差不太懸殊時?可用均值法計算TEj值?即TEj=(Tj+Ej)/2。

2)當(dāng)Tj和Ej的值相差很懸殊時建議用雙曲線法計算TEj值即TEj二根號(Tj+Ej)。

技術(shù)經(jīng)濟評價值TEj越大，設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟綜合性能越好，一般TEj值不應(yīng)

小于0.65°

1-17牢靠性指的是什么？有哪些牢靠性衡量指標(biāo)？它們之間有哪些數(shù)值上的聯(lián)絡(luò)？

1)概念:牢靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的實力。

2)牢靠性的衡量指標(biāo)有:牢靠度R(t)、累計失效概率F(t)、失效率、平均壽命和

平均無故障工作時間、牢靠壽命、修理度、修復(fù)率、平均修復(fù)

時間等(P37-38)

3)這些牢靠性衡量指標(biāo)之間在數(shù)值上都剛好間t相吳聯(lián),F(t)=l-R(t)?

1-18從系統(tǒng)設(shè)計的角度，如何進(jìn)步產(chǎn)品的牢靠性？

1)從系統(tǒng)設(shè)計角度，進(jìn)步產(chǎn)品牢靠性要進(jìn)步其組成各單元的牢靠性程度，因此要

進(jìn)展系統(tǒng)和單元牢靠性的預(yù)料°(P39)2)此外要將系統(tǒng)牢靠性指標(biāo)合理安排到各組

成單元中.明確各組成單元的牢靠性設(shè)計要求。（P42）

2-1機床設(shè)計應(yīng)滿足哪些根本要求？其理由是什么？

機床設(shè)計應(yīng)滿足如下根本要求：

1）工藝范圍，機床工藝范圍是指機床適應(yīng)不同消費要求的實力?也可稱之為機

床的加工功能。機床的工藝范圍干脆影響到機床構(gòu)造的困難程度、設(shè)計制造本錢、

加工效率和自動化程度。

2）柔性，機床的柔性是指其適應(yīng)加工對象變更的實力，分為功能柔性和構(gòu)造柔

性；

3）及物流系統(tǒng)的可接近性，可接近性是指機床及物流系統(tǒng)之間進(jìn)展物料（工件、

刀具、切屑等）流淌的便利程度；

4）剛度，機床的剛度是指加工過程中，在切削力的作用下?反抗刀具相對于工

件在影響加工精度方向變形的實力。剛度包括靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。機

床的剛度干脆影響機床的加工精度和消費率；

5）精度，機床精度主要指機床的幾何精度和機床的工作精度。機床的幾何精度

指空載條件下機床本身的精度，機床的工作精度指精加工條件下機床的加工精度（尺

寸、形態(tài)及位置偏向）。

6）噪聲；7）、自動化；8）、消費周期；

9）消費率，機床的消費率通常是指單位時間內(nèi)機床所能加工的工件數(shù)量來表示。

機床的切削效率越高?協(xié)助時間越短，則它的消費率越高。

10）本錢，本錢概念貫穿在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)?包括設(shè)計、制造、包裝、運

輸、運用維護(hù)'再利用和報廢處理等的費用-是衡量產(chǎn)品市場競爭力的重要指標(biāo)；

11）牢靠性，應(yīng)保證機床在規(guī)定的運用條件下、在規(guī)定的時間內(nèi)?完成規(guī)定的加

工功能時，無故障運行的概率要高。

12）造型及色調(diào)，機床的外觀造型及色調(diào)?要求簡潔明快、美觀大方、宜人性好。

應(yīng)根據(jù)機床功能、構(gòu)造、工藝及操作限制等特點，根據(jù)人機工程學(xué)要求進(jìn)展設(shè)計。

2-2

公匕土匚

為括:日

工I

床讖

瞬窿灌壁配圖’對主要

修統(tǒng)馨。

修盤舞’鬻驀舞膘駁海犀

、試驗及評價。根據(jù)實物樣機的評價結(jié)果進(jìn)展

2-3機床設(shè)計的根本理論有哪些？其定義、原理'要求如何？

1）機床的運動學(xué)原理:探討、分析和實現(xiàn)機床期望的加工功能所需的運動配置

原理：通過刀具及工件之間的相對運動■由刀具切除工件上多余的金屬材料?

使工件具有要求的尺寸和精度的幾何形態(tài)

2）精度：機床的精度包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位和重復(fù)定位精度'

工作精度和精度保持性等

3）剛度：機床剛度指機床系統(tǒng)反抗變形的實力。

4）抗振性：機床抗振性指機床在交變載荷作用下，反抗變形的實力。

5）熱變形

產(chǎn)生緣由：機床工作時受到內(nèi)部熱源（如電動機）液壓系統(tǒng)，機械磨擦副，切削

熱）和外部熱源（如環(huán)境溫度?四周熱源輻射等）的影響，使機床各部分溫度發(fā)生

變更，因不同的材料的熱膨脹系數(shù)不同，機床各部分的變形不同，導(dǎo)致機床產(chǎn)生熱

變形。

6）噪聲：機床工作時產(chǎn)生各種不同的振動，這些不同頻率.不同振幅的振動將產(chǎn)

生不同頻率）不同強度的聲音，這些聲音無規(guī)律地組合在一起即成為噪聲。

7）低速運動平穩(wěn)性爬行：機床上有些運動部件，需要作低速或微小位移。當(dāng)運動

部件低速運動時，主動件勻速運動，被動件往往出現(xiàn)明顯的速度不勻稱的跳動式運

動，即：時走時停-時快時慢的現(xiàn)象——爬行。

2-4機床系列型譜的含義是什么？（P76）。

為了以最少的品種規(guī)格-滿足盡可能多用戶的不同需求?通常是根據(jù)該類機床的

主參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)?先確定一種用處最廣）需要量較少的機床系列作為"基型系列"，在這系

列的根底上?根據(jù)用戶的需求派生出若干種變型機床?形成"變型系列"。"基型"

和"變型”構(gòu)成了機床的"系類型譜"。（參考：每類通用機床都有它的主參數(shù)系列，

而每一規(guī)格又有基型和變型，合稱為這類機床的系列和型譜。機床的主參數(shù)系列是

系列型譜的縱向（按尺寸大小）開展，而同規(guī)格的各種變型機床則是系列型譜的橫

向開展，因此「'系列型譜"也就是綜合地說明機床產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)的系列性及構(gòu)造相

像性的表。）

2-5機床的根本工作原理是什么？

通過刀具及工件之間的相對運動?由刀具切除工件加工外表多余的金屬材料，使

工件具有要求的幾何形態(tài)和尺寸。

2-6工件外表的形成原理是什么？

任何一個外表都可以看成是一條曲線（或直線）沿著另一條曲線（或直線）運動

的軌跡。這兩條曲線（或直線）稱為該外表的發(fā)生線，前者稱為母線，后者稱為導(dǎo)

線。而加工外表的發(fā)生線是通過刀具切削刃及工件接觸并產(chǎn)生相對運動而形成的。

2-7工件外表發(fā)生線的形成方法有哪些？

1）工件加工外表的發(fā)生線是通過刀具切削刃及工件接觸并產(chǎn)生相對運動而形成的

2）方法有四種：軌跡法）成形法）相切法）展成法

2-8工件外表的形成方法是什么？

工件外表的形成方法是母線形成方法和導(dǎo)線形成方法的組合。因此，工件外表形

成所需的刀具及工件之間的相對運動也是形成母線和導(dǎo)線所需相對運動的組合。

2-9機床的運動功能有哪些？

為了完成工件外表的加工，機床上需要設(shè)置各種運動，各個運動的功能是不同

的?？梢苑譃槌尚芜\動和非成形運動，或簡潔運動和復(fù)合運動。（參考：1）操作面板它

是操作人員及數(shù)控裝置進(jìn)展信息溝通的工具。2）限制介質(zhì)及輸入輸出設(shè)備限制介質(zhì)是

記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備是CNC系統(tǒng)及外部設(shè)備進(jìn)展交互裝置。交互

的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在限制介質(zhì)上的零件加工程序輸入

CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的限制介質(zhì)

上。3）CNC裝置（CNC單元）組成：計算機系統(tǒng)）位置限制板）PLC接口板，通訊接口

板）特殊功能模塊以及相應(yīng)的限制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)展相應(yīng)的

處理（如運動軌跡處理）機床輸入輸出處理等），然后輸出限制吩咐到相應(yīng)的執(zhí)行部件

（伺服單元）驅(qū)動裝置和PLC等），全部這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)協(xié)作■

合理組織?使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)展工作的。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心4）伺

服單元）驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元和驅(qū)動裝置主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機進(jìn)給

伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給電機測量裝置位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的

閉環(huán)限制。作用保證靈敏）準(zhǔn)確地跟蹤CNC裝置指令：進(jìn)給運動指令：實現(xiàn)零件

加工的成形運動（速度和位置限制）。主軸運動指令，實現(xiàn)零件加工的切削運動（速

度限制）5）PLC）機床I/O電路和裝置PLC（ProgrammableLogicController）:

用于完成及邏輯運算有關(guān)依次動作的I/O限制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電

路和裝置：實現(xiàn)I/O限制的執(zhí)行部件（由繼電器）電磁閥）行程開關(guān)）接觸器等組成的邏

輯電路；功能：承受CNC的M）S）T指令，對其進(jìn)展譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的限制信號，

限制協(xié)助裝置完成機床相應(yīng)的開關(guān)動作承受操作面板和機床側(cè)的I/O信號，送給

CNC裝置■經(jīng)其處理后，輸出指令限制CNC系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。）

2-10機床的主運動及形態(tài)創(chuàng)成運動關(guān)系如何？進(jìn)給運動及形態(tài)創(chuàng)成運動的關(guān)系如

何？需要再確認(rèn)教材

1）成形運動：完成一個外表的加工所必需的最根本的運動

成形運動分為：1）主要運動：它是切除加工外表上多余的金屬材料的主要運動■

運動速度高

2）形態(tài)創(chuàng)形運動：它的功能是用來形成工件加工外表的發(fā)生

線。

2）當(dāng)形態(tài)創(chuàng)形運動中不包含主運動"形態(tài)創(chuàng)形運動"及"進(jìn)給運動"兩詞等價;

當(dāng)形態(tài)創(chuàng)形運動中包含主運動"形態(tài)創(chuàng)形運動"及"成形運動"兩詞等價。

（參考：主運動功能是切除加工外表上多余的金屬材料，因此運動速度高，消耗機

床的大部分動力，故稱為主運動，也可稱為切削運動，它是形成加工外表必不行少

的成

形運動。形態(tài)創(chuàng)成運動的功能是用來形成工件加工外表的發(fā)生線（包括母線和

導(dǎo)線）。有些加工中主運動除了擔(dān)當(dāng)切除金屬材料的任務(wù)外，還參及形態(tài)創(chuàng)成，而有

些加工中，主運動只擔(dān)當(dāng)切削任務(wù)?不擔(dān)當(dāng)發(fā)生線的創(chuàng)成任務(wù)。當(dāng)形態(tài)創(chuàng)成運動

中不包含主運動時，"形態(tài)創(chuàng)成運動"及"進(jìn)給運動"兩個詞等價，這時進(jìn)給運動就

是用來生成工件外表幾何形態(tài)的，因此無論用主運動和進(jìn)給運動或主運動和形態(tài)創(chuàng)

成運動來描繪成形運動，兩種描繪都是一樣的；當(dāng)形態(tài)創(chuàng)成運動中包含主運動時，"形

態(tài)創(chuàng)成運動"及"成形運動"兩個詞等價，這時就不能僅靠進(jìn)給運動來生成工件外

表幾何形態(tài)（如滾齒加工）。）

2-11機床上的復(fù)合運動，內(nèi)聯(lián)絡(luò)傳動鏈，運動軸的聯(lián)動的含義及關(guān)系如何？

（P69-71）

含義及父系:

1）復(fù)合藥動是運動之間有嚴(yán)格的運動關(guān)系的運動。（假如一個獨立的成形運動?

是由兩個或兩個以上的旋轉(zhuǎn)運動或（和）直線運動，根據(jù)某種確定的運動關(guān)系組合而

成，則稱此成形運動為復(fù)合成形運動。）

2）根恪傳動舞兩個末端件的轉(zhuǎn)角或位移量之間有嚴(yán)格的比例關(guān)系要求。

對機械傳動的機床來說，復(fù)合運動是通過內(nèi)聯(lián)絡(luò)來實現(xiàn)的。

3）茗動物收勵是指在一臺機床上的多個坐標(biāo)軸（包括直線坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)）上同

時進(jìn)展加工，而且可在計算機數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的限制下同時協(xié)調(diào)運動

進(jìn)展。

對數(shù)控機床來說，復(fù)合運動是通過運動軸來實現(xiàn)的。

2-12機床運動功能法案設(shè)計的方法及步驟如何？需要再確認(rèn)教材

機床運動功能方案設(shè)計的方法及步驟如下：

1）莖氈:對所設(shè)計的機床的工藝范圍進(jìn)展分析;然后選擇確定加工方法。工件

加工工序的集中及分散主要根據(jù)作業(yè)對象的批量來確定?應(yīng)根據(jù)可到達(dá)的消費率和

加工精度、機床制造本錢、操作維護(hù)便利程度等因素綜合分析進(jìn)展機床的工藝范圍

選擇。

2）選取坐標(biāo)系:坐標(biāo)系的規(guī)定：用直角坐標(biāo)系，沿X）Y）Z軸的直線運動符號及

運動量仍用X）Y）Z表示繞X）Y）Z軸的退轉(zhuǎn)運動用A）B）C表示其運動量用O（）B）Y表

7]\°

3）寫出機床運動功能式:左邊寫工件W）右邊寫刀具T）中間寫運動，按運動依次

排列，用"/"分開

4）畫出機床運動功能圖：運動功能圖:是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖

形表達(dá)出來，是機床傳動系統(tǒng)設(shè)計的根據(jù)。

5）繪制機床傳動原理圖:機床的運動功能圖只表示運動的個數(shù)）形式）功能及排

列依次?不表示運動之間的傳動關(guān)系。傳動原理圖：表示動力源及執(zhí)行件?不同執(zhí)

行件之間的運動及傳動的關(guān)系圖。

（參考:（1）工藝分析。首先對所設(shè)計的機床的工藝范圍進(jìn)展分析；然后選擇適當(dāng)

的加工方法。工件加工工序的集中及分散主要根據(jù)作業(yè)對象的批量來確定，應(yīng)根據(jù)

可到達(dá)的消費率和加工精度、機床制造本錢、操作維護(hù)便利程度等因素綜合分析進(jìn)

展機床的工藝范圍選擇。（2）機床運動功能設(shè)置。運動功能設(shè)置的方法有兩類：分

析式設(shè)計方法和解析式設(shè)計方法。（3）寫出機床的運動功能式，畫出機床運動原理

圖。根據(jù)對所提出的運動功能方案的評定結(jié)果，選擇和確定機床的運動功能配置?

寫出機床的運動功能式，畫出機床運動原理圖。）

2-13數(shù)控機床的坐標(biāo)系如何選??？

數(shù)控機床的坐標(biāo)系采納右手直角笛卡爾坐標(biāo)系，規(guī)定直角坐標(biāo)X）Y）Z三者的關(guān)系

及其正方向用右手定則制定。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：平行于主軸的坐標(biāo)軸為Z軸，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向為正向（+Z），

X軸為程度方向?且垂直于Z軸。

（參考：為了進(jìn)展機床運動功能式、機床運動原理圖的描繪，首先要建立機床基準(zhǔn)

坐標(biāo)系及機床運動軸坐標(biāo)系-一般采納直角坐標(biāo)系。（1）機床基準(zhǔn)坐標(biāo)系：機床基準(zhǔn)

坐標(biāo)系（即機床總體坐標(biāo)系）XYZ（2）機床運動軸坐標(biāo)系：沿X，Y，Z坐標(biāo)軸方向的

直線運動仍用X，Y，Z表示，繞X，Y，Z軸的回轉(zhuǎn)運動分別用A，B，C表示。平

行于X、Y、Z的協(xié)助軸用11、丫、\/7及「、（^、口表示，繞乂，丫的協(xié)助回轉(zhuǎn)軸用D、

E等表示。及機床基準(zhǔn)坐標(biāo)系坐標(biāo)方向不平行的斜置運動軸坐標(biāo)系用加表示，

如沿斜置坐標(biāo)系的Z軸運動用Z表示。）

2-14機床的運動功能式和運動功能圖表達(dá)的含義是什么？

1）機床運動功能式:表示機床的運動個數(shù)，形式（直線或回轉(zhuǎn)運動），功能（主運

動）進(jìn)給運動）非成形運動）及排列依次，是描繪機床運動功能最簡潔的表達(dá)形式。

2）運動功能圖:是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖形表達(dá)出來，除了描繪

機床的運動軸個數(shù)?形式及排列依次之外，還表示了機床的兩個末端執(zhí)行器和各個

運動軸的空間相對方位，是相識分析和設(shè)計機床傳動系統(tǒng)的根據(jù)。

2-15虛擬軸機床的原理是什么？有哪些特點？

1）虛擬軸機床:又稱并聯(lián)機床。虛擬軸機床是一種六個運動并聯(lián)的設(shè)計?；谧屳p

者運動，重者不動或少動的原則，虛擬軸機床取消了工作臺、夾具、工件這類最重

部件的運動?而將運動置于最輕部件——切削頭上本質(zhì)上是機器人技術(shù)和機床技術(shù)

相結(jié)合的產(chǎn)物。

2）特點1）優(yōu)點:a上匕剛度高；b.響應(yīng)速度快及運動精度高。（各個桿不承受彎曲載

荷?受力狀況好。運動件質(zhì)量小、速度高）

2）缺點：a.運動空間小；b.空間可轉(zhuǎn)角度（敏捷性）；小c.開放性差

2-16分析圖2-14所示各種機床的運動原理圖，說明各個運動的所屬類型、作用及

工件加工外表的形成方法。

圖2-4a是車床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Zf和Xf為進(jìn)給

運動。對于一般的車床?Cp僅為主運動；對于有螺紋加工功能或有加工非圓回轉(zhuǎn)面

（如橢圓面）功能的數(shù)控車床?則Cp一方面為主運動?另一方面Cp可及zf組成復(fù)

合運動進(jìn)展螺紋加工，或Cp可及Xf組成復(fù)合運動進(jìn)展非圓回轉(zhuǎn)面加工，稱這類數(shù)

控車床具有c軸功能。

圖2-4b是銃床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Xf、Yf和Zf為

進(jìn)給運動。

圖2-4c是平面刨床的運動原理圖，往復(fù)直線運動Xp為主運動；直線運動Yf為進(jìn)

給運動；直線運動Za為切入運動。

圖2-4d是數(shù)控外圓磨床的運動原理圖-旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cf、

直線運動Zf和Xf為進(jìn)給運動；回轉(zhuǎn)運動Ba為砂輪的調(diào)整運動。當(dāng)Xf和Zf組成復(fù)合

運動時?用碟形砂輪可磨削長圓錐面或隨意形態(tài)的回轉(zhuǎn)外表；Cf和Zf組成復(fù)合運動

時，可進(jìn)展螺旋面磨削。在進(jìn)展長軸縱向進(jìn)給磨削時，Xf應(yīng)改為Xa-為切入運動?

但在進(jìn)展橫向進(jìn)給磨削端面時，Xf為橫向進(jìn)給運動，Zf應(yīng)改為Za-為切入運動。若

一個運動既可為進(jìn)給運動又可為非成形運動，則用進(jìn)給運動符號表示。

圖2-4e是搖臂鉆床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Zf為進(jìn)給運

動；回轉(zhuǎn)運動Ca、直線運動Za及Xa為調(diào)整運動，用來調(diào)整刀具及工件的相對位置。

圖2-4f是鍵床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Zf為鍵孔加工時

工件作進(jìn)給運動?Wf為鋒孔加工時鋒桿作進(jìn)給運動，在數(shù)控鍵床或加工中心上-鋒孔

進(jìn)給通常由工件完成?只有Zf一個鍵孔進(jìn)給運動；Yf為刀具的徑向進(jìn)給運動，用于

加工端面或孔槽；回轉(zhuǎn)運動Ba為分度運動'直線運動Xa及Ya為調(diào)整運動，分別用

來調(diào)整工件及刀具的相對方向及位置，用來加工不同方向和位置的孔。在鎮(zhèn)銃床上

通常Xa和Ya可改為進(jìn)給運動Xf'Yf，用來銃削平面。

圖2-4g是滾齒機床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動ep為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cf和直線

運動Zf為進(jìn)給運動。品及Cf組成復(fù)合運動創(chuàng)成漸開線母線；直線運動Zf創(chuàng)成直導(dǎo)

線?用于加工直齒輪-若Zf及Cf組成復(fù)合運動，則創(chuàng)成螺旋導(dǎo)線■用于加工斜齒輪;

回轉(zhuǎn)運動Ba為調(diào)整運動■用來調(diào)整刀具的安裝角，使刀具及工件的齒向一樣；直線

運動Ya為經(jīng)向切入運動?當(dāng)用徑向進(jìn)給法加工蝸論時Ya為徑向進(jìn)給運動；露為滾

刀的軸向竄刀運動-為調(diào)整運動?用來調(diào)整滾刀的軸向位置?當(dāng)用切向進(jìn)給法加工

蝸論時露為切向進(jìn)給運動。

圖2-4h是采納齒輪式插齒刀加工直齒圓柱齒輪的插齒機床的運動原理圖，刀具

和工件相當(dāng)一對互相嚙合的直齒圓柱齒輪往復(fù)直線運動Zp為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cfi、

Cf2為進(jìn)給運動?并組成復(fù)合運動，創(chuàng)成漸開線母線；直線運動Ya為切入運動。

圖2-4i是直齒錐齒輪刨齒機的運動原理圖，刨刀的往復(fù)直線運動Zp為主運動；

回轉(zhuǎn)運動Cf（假想齒輪搖架回轉(zhuǎn)）和（工件回轉(zhuǎn)）組成復(fù)合運動，產(chǎn)生范成運動；

回轉(zhuǎn)運動心為分度運動，直線運動Za為趨近及退離運動，回轉(zhuǎn)運動Ba為調(diào)整運動，

根據(jù)刀傾角進(jìn)展調(diào)整，使刀具運動方向及工件齒根平行。

圖2-6j是弧齒錐齒輪銃齒機的運動原理圖。Cp是銃刀盤的旋轉(zhuǎn)運動，為主運動，

鐵刀盤的刀刃為直線形，銃刀盤作旋轉(zhuǎn)運動時刀刃軌跡形成假想齒輪（平面齒輪或

平頂齒輪）上的一個齒的齒廓面；Cf為假想齒輪的往復(fù)搖擺運動（即搖架的搖擺）-

心為工件的回轉(zhuǎn)運動■Cf和服復(fù)合組成范成運動；Ca為工件的分度運動，Za為趨

近及退離運動?Ba為調(diào)整運動，按工件的齒根角進(jìn)展調(diào)整。銃刀盤一面進(jìn)展作旋轉(zhuǎn)

運動Cp-一面隨搖架作搖擺運動Cf，搖擺一次為一個行程，一個行程內(nèi)完成一個齒

的加工?行程終了?工件退離、分度-進(jìn)展下一個齒的加工。

2-17機床的傳動原理如何表現(xiàn)？它及機床運動功能圖的區(qū)分是什么？

1）傳動原理圖:表示動力源及執(zhí)行件,不同執(zhí)行件之間的運動及傳動的關(guān)系圖。

2）機床的運動功能圖:只表示運動的個數(shù)，形式，功能及排列依次，不表示運動

之間的傳動關(guān)系。

2-18.機床運動安排式的含義是什么？（P70）

運動功能安排設(shè)計是確定運動功能式中"接地"的位置，用符號”表示。符

號"：左側(cè)的運動由工件完成?右側(cè)的運動的刀具完成。機床的運動功能式中添加

上接地符號后?稱之為運動安排式。一個運動功能方案?經(jīng)過運動功能安排設(shè)

計，可以得到多個運動安排式。

2-19機床總體構(gòu)造概略設(shè)計過程大致如何？

①確定末端執(zhí)行件的概略形態(tài)及尺寸。

②設(shè)計末端執(zhí)行件及其相鄰的下一個功能部件的結(jié)合部的形式?概略尺寸選擇并

確定導(dǎo)軌的類型及尺寸。

③根據(jù)導(dǎo)軌接合部的設(shè)計結(jié)果和該運動的行程尺寸，同時考慮部件的剛度要求，

確定下一個功能部件（即滑臺側(cè)）的概略形態(tài)及尺寸。

④重復(fù)上述過程，直到根底支承件（底座）立柱）床身等）設(shè)計完畢。

⑤若要進(jìn)展機床構(gòu)造模塊設(shè)計?可將功能部件細(xì)分成子部件，根據(jù)制造廠的產(chǎn)品

規(guī)劃，進(jìn)展模塊提取及設(shè)置。

⑥初步進(jìn)展造型及色調(diào)設(shè)計。⑦機床總體構(gòu)造方案的綜合評價。

2-20機床的主參數(shù)及尺寸參數(shù)根據(jù)什么確定？（P80-81）

1）通用機床的圭壁和主參數(shù)系列國家已制訂標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時可根據(jù)市場的需求在

主參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)中選用相近的數(shù)值。專用機床的主參數(shù)是以加工零件或被加工面的

尺寸參數(shù)來表示-一般也參照類似的通用機床主參數(shù)系列選取。

2）尺寸參數(shù):指機床的主要構(gòu)造尺寸參數(shù),包括:①及被加工件有關(guān)的尺寸：②標(biāo)

準(zhǔn)化工具或夾具的安裝面尺寸

2-21機床的運動參數(shù)如何確定？驅(qū)動方式如何選擇？數(shù)控機床及一般機床確定方法

有什么不同？

1）機床的運功參數(shù)確實定:

（1）主運動參數(shù)：回轉(zhuǎn)式主運動的機床其主運動參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速①最低（nmin）

和最高（nmax）轉(zhuǎn)速確實定②主軸轉(zhuǎn)速的合理排列③標(biāo)準(zhǔn)公比cp值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列

④公比的選用⑤變速范圍Rn?公比①和級數(shù)Z的今系

（2）進(jìn)給量確實定

（3）變速形式及驅(qū)動方式選擇

2）驅(qū)動方式選擇：驅(qū)動方式有電動機驅(qū)動、液壓驅(qū)動。驅(qū)動方式的選擇主要是根

據(jù)機床的變速形式和運動特性要求來確定的。

3）不同:數(shù)控機床一般采納伺服電動機無機變速形式?其他機床多采納有級變速

形式或無極及有級變速的組合形式。

2-22機床的動力參數(shù)如何確定？數(shù)控機床及一般機床確實定方法有什么不同？

1）動力參數(shù)確定方法:動力參數(shù)包括機床驅(qū)動的各種電動機的功率或扭矩。通常

通過類比法、相像機床試驗法和計算方法確定

2）不同:對于數(shù)控機床的進(jìn)給運動，伺服電動機按扭矩選擇。數(shù)控機床主傳動采

納直流或溝通電動機無級變速，要考慮電動機及機床主軸功率特性匹配問題

2-23機床主傳動系都有哪些類型？由哪些部分組成？

1）類型-按驅(qū)動主傳動的電動機類型：溝通電動機驅(qū)動、直流電動機驅(qū)動

-按傳動裝置類型：機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它

們的組合

-按變速的連續(xù)性：分板變速傳動、無極變速傳動

2）主傳動系一般由動力源（如電動機））變速裝置及執(zhí)行件（如主軸）刀架）工作臺），

以及開停）換向和制動機構(gòu)等部分組成。

2-24什么是傳動組的級比和級比指數(shù)？常規(guī)變速傳動系的各傳動組的級比指數(shù)有

什么規(guī)律性？

1）傳動組的級比是指主動軸上同一點傳往從動軸相鄰兩傳動線的比值，用i/i表

示。級比ip》中的Xi值稱為級比指數(shù)。它相當(dāng)于由上述相鄰兩傳動線及從動軸交點之

間相距的格數(shù)。

2）規(guī)律性：設(shè)計時要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)等比數(shù)列，必需有一個變速組的級比指數(shù)

為1，此變速組稱為根本組。根本組的級比指數(shù)用X0表示，即XO=1。后面變速組

因起變速擴大作用，所以統(tǒng)稱為擴大組。第一擴大組的級比指數(shù)XI一般等于根本組

的傳動副數(shù)P0＞即X1=PO。第二擴大姐的作用是將第一擴大組擴大的變速范圍第二

次擴大?其級比指數(shù)X2等于根本組的傳動副數(shù)和第一擴大組傳動副數(shù)的乘積-即

X2=POP10如有更多的變速組，則依此類推。

2-25什么是傳動組的變速范圍？各傳動組的變速范圍之間有什么關(guān)系？

1）變速范圍：傳動組中最大及最小傳動比的比值，稱為該變速組的變速范圍。

2）關(guān)系：Ri=（Umax）i/（Umin）i。=0、、2、.?…J）

變速范圍一般可寫為

2-34數(shù)控機床主傳動設(shè)計有哪些特點？（P111-116）

主傳動采納直流或溝通電動機無板調(diào)速；驅(qū)動電動機和主軸功率的匹配性設(shè)

計；數(shù)控機床的高速主傳動設(shè)計；采納部件標(biāo)準(zhǔn)、模塊化構(gòu)造設(shè)計；柔性化、復(fù)合

化設(shè)計；并聯(lián)機床設(shè)計。（本題需要適當(dāng)綻開、說明!）

（參考：主傳動系統(tǒng)采納直流或溝通電動機無級調(diào)速，在設(shè)計數(shù)控機床主傳動時，

必需要考慮電動機及機床主軸功率特性匹配問題?在設(shè)計分級變速箱時?考慮機床

構(gòu)造困難程度■運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素。）

2-35進(jìn)給傳動系設(shè)計要求能滿足的根本要求是什么？

1）具有足夠的靜剛度和動剛度；

2）具有良好的快速響應(yīng)性，作低速進(jìn)給運動或微量進(jìn)給時不爬行，運動平穩(wěn)靈敏

度高；

3）抗振性好，不會因摩擦有自振面引起傳動件的抖動或齒輪傳動的沖擊噪聲；

4）具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍;5）進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度要高；6）構(gòu)造簡潔＞

加工和裝配工藝性好。

2-36試述進(jìn)給傳動及主傳動相比擬，有哪些不同點？

1）進(jìn)給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動2）進(jìn)給傳動系中各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速3）

進(jìn)給傳動的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密構(gòu)造4）進(jìn)給傳動的變速范圍5）進(jìn)給傳動系采納傳動

間隙消退機構(gòu)6）快速空程傳動的采納7）微量進(jìn)給機構(gòu)的采納

（參考：機床主傳動設(shè)計特點：主傳動采納恒功率傳動；除主軸之外?各軸計算

轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速圖為前密后疏構(gòu)造；采納背輪機構(gòu)）雙公比傳動）雙速電機等方

式。

機床進(jìn)給傳動設(shè)計特點：進(jìn)給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動；各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是其最高

轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速圖為前疏后密構(gòu)造；變速范圍可比主傳動大；采納傳動間隙消退機構(gòu)；

采納快速空程傳動和微量進(jìn)給機構(gòu)。）

2-37進(jìn)給伺服系的驅(qū)動部件有哪幾種類型？其特點和應(yīng)用范圍怎樣？

1）類型:步進(jìn)電動機、直流伺服電動機、溝通伺服電動機、直線伺服電動機

2）應(yīng)用范圍:1）步進(jìn)電機：將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機電

式數(shù)模，轉(zhuǎn)換器適用于中）小型機床和速度季度要求不高的地方2）直流伺服電機：

一種能干脆將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的電力驅(qū)動裝置，常用于高速輕載的小型

數(shù)控機床中。3）溝通伺服電機：將電動機的電壓矢量或電流矢量作操作量，限制其

幅值和相位-常用于中小型數(shù)控機床

（參考：進(jìn)給驅(qū)動部件種類很多?用于機床上的有步進(jìn)電動機'小慣量直流電動

機、大慣量直流電動機、溝通調(diào)速電動機和直線電動機等。

（1）步進(jìn)電動機又稱脈沖電動機，是將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）

的一種機電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它每承受數(shù)控裝置輸出的一個電脈沖信號，電動機軸就

轉(zhuǎn)過肯定的角度，稱為步距角。轉(zhuǎn)速可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)整。變更繞組通電的依

次，可以限制電動機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動機的優(yōu)點是沒有累積誤差?構(gòu)造簡潔■

運用、修理便利，制造本錢低，步進(jìn)電動機帶動負(fù)載慣量的實力大，適用于中、小

型機床和速度精度要求不高的地方；缺點是效率較低，發(fā)熱大，有時會"失步"。

（2）直流伺服電動機機床上常用的直流伺服電動機主要有小慣量直流電動

機和大慣量直流電動機。

小慣量直流電動機優(yōu)點是轉(zhuǎn)子直徑較小，軸向尺寸大，長徑比約為5-故轉(zhuǎn)動慣

量小，僅為一般直流電動機的1/10左右?因此響應(yīng)時間快；缺點是額定扭矩較小，

一般必需及齒輪降速裝置相匹配。常用于高速輕載的小型數(shù)控機床中。

大慣量直流電動機?又稱寬調(diào)速直流電動機，有電激磁和永久磁鐵激磁兩種類型。

電激磁的特點是激磁量便于調(diào)整，本錢低。永磁型直流電動機能在較大過載扭矩下

長期工作，并能干脆及絲杠相連而不需要中間傳動裝置，還可以在低速下平穩(wěn)地運

轉(zhuǎn)，輸出扭矩大。寬調(diào)速電動機可以內(nèi)裝測速發(fā)電機?還可以根據(jù)用戶需要?在電

動機內(nèi)部加裝旋轉(zhuǎn)變壓器和制動器?為速度環(huán)供給較高的增益?能獲得優(yōu)良低速剛

度和動態(tài)性能。電動機頻率高、定位精度好、調(diào)整簡潔、工作平穩(wěn)。缺點是轉(zhuǎn)子溫

度高、轉(zhuǎn)動慣量大、時間響應(yīng)較慢。

(3)溝通伺服電動機自80年頭中期開場，以異步電動機和永磁同步電動機

為根底的溝通伺服進(jìn)給驅(qū)動得到快速開展。它采納新型的磁場矢量變換限制技術(shù)?

對溝通電動機作磁場的矢量限制；將電動機定子的電壓矢量或電流矢量作操作量，

限制其幅值和相位。它沒有電刷和換向器?因此牢靠性好、構(gòu)造簡潔、體積小、重

量輕、動態(tài)響應(yīng)好。在同樣體積下，溝通伺服電動機的輸出功率可比直流電動機進(jìn)

步(10~70)%。溝通伺服電動機及同容量的直流電動機相比，重量約輕一半，價格

僅為直流電動機的三分之一、效率高、調(diào)速范圍廣、響應(yīng)頻率高。缺點是本身雖有

較大的扭矩-慣量比，但它帶動慣性負(fù)載實力差?一般需用齒輪減速裝置-多用于

中小型數(shù)控機床。

(4)直線伺服電動機是一種能干脆將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的電力驅(qū)動

裝置?是適應(yīng)超高速加工技術(shù)開展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動機。直線伺服電動

機驅(qū)動系統(tǒng)交換了傳統(tǒng)的由回轉(zhuǎn)型伺服電動機加滾珠絲杠的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，從電動

機到工作臺之間的一切中間傳動都沒有了，可干脆驅(qū)開工作臺進(jìn)展直線運動，使工

作臺的力口/減速進(jìn)步到傳統(tǒng)機床的Q0?20)倍，速度進(jìn)步(3?4)倍。采納直線伺服電

動機驅(qū)動方式，省去減速器，（齒輪、同步齒形帶等）和滾動絲杠副等中間環(huán)節(jié)?不

僅簡化機床構(gòu)造，而且避開了因中間環(huán)節(jié)的彈性變形、磨損、間隙、發(fā)熱等因素帶

來的傳動誤差；無接觸地干脆驅(qū)動，使其構(gòu)造簡潔，維護(hù)簡便，牢靠性高，體積小，

傳動剛度高?響應(yīng)快?可得到瞬時高的加/減速度。據(jù)文獻(xiàn)介紹?它的最大進(jìn)給速度

可到達(dá)100m/min甚至更高，最大加/減速度為Q~8）g。如今直線伺服電動機已勝

利地應(yīng)用在超高速機床中。直線伺服電動機驅(qū)動存在的問題有：隔磁防磁問題，發(fā)

熱問題，本錢較高。）

2-38試述滾珠絲杠螺母構(gòu)造的特點，其支撐方式有哪幾種？

特點：摩擦系數(shù)小”專動效率高。（主要承受軸向載荷，對絲杠軸承的軸向精度和

剛度要求較高?采納角接觸軸承或雙向推力園柱滾子及滾針軸承的組合。

滾珠絲杠的支承方式：1）一端固定，一端自由：用于短絲杠及豎直絲杠

2）一端固定，一端簡支：用于較長的臥式安裝絲杠

3）兩端固定：用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速，要求高抗壓剛度場

公口

2-39機床限制系統(tǒng)有幾種分類方法？是如何進(jìn)展分類的？

1）按自動化程度分類：手動）機動）半自動）自動限制系統(tǒng)。

2）按限制系統(tǒng)是否有反應(yīng)：開環(huán)）半閉環(huán)）閉環(huán)限制系統(tǒng)。

3）按限制方式和內(nèi)容分類：時間限制）程序限制）數(shù)字限制）誤差補償限制和自適

應(yīng)限制

2-40一般機床自動限制系統(tǒng)由哪幾部分組成？

自動限制系統(tǒng)包括工件的裝卸在內(nèi)的全部操作都實現(xiàn)自動化。工人的任務(wù)是不斷

地往料倉或料斗里裝載毛坯，可以同時監(jiān)視幾臺機床的工作。一般自動限制系統(tǒng)由

三部分組成：

1）發(fā)令器官

2）執(zhí)行器官

3）轉(zhuǎn)換器官

2-41簡述數(shù)控機床開環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理。

開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出指令后，不檢查執(zhí)行部件是否完成相應(yīng)的操作，接著發(fā)出

下一個指令。

其工作原理如下圖所示，

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的一個步進(jìn)信號?通過環(huán)形安排器和電機驅(qū)動電路限制步進(jìn)電機往

設(shè)定方向轉(zhuǎn)動肯定的角度。通過減速器帶動絲杠轉(zhuǎn)動?從而使工作臺挪動一個步距

長度。

閉環(huán)限制系統(tǒng)中，位置檢測傳感器干脆安裝在機床的最終執(zhí)行部件上，如下圖所

示，

干脆測量出執(zhí)行部件的實際位移，及輸入的指令位移進(jìn)展比擬，比擬后的差值反

應(yīng)給限制系統(tǒng)，對執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）動進(jìn)展補償，使機床向減小差值的方向運行?

最終使差值等于零或接近于零。為進(jìn)步系統(tǒng)的穩(wěn)定性，閉環(huán)系統(tǒng)除了檢測執(zhí)行部件

的位移量外?還檢測其速度。

3-1主軸部件應(yīng)滿足哪些根本要求？

旋轉(zhuǎn)精度）剛度）抗振性）溫升和熱變形）精度保持性

（參考：主軸部件應(yīng)滿足的根本要求：1）旋轉(zhuǎn)精度：概念：主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配

后，在無載荷）低速轉(zhuǎn)動的條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動。

影響因素：旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸）軸承）箱體孔等的制造）裝配和調(diào)整精度徑向跳動影

響因素：主軸軸頸的園度）軸承滾道及滾子園度）主軸及回轉(zhuǎn)件的動平衡。軸向跳動影

響因素：軸承支承端面，軸肩的垂直度-止推軸承的滾道及滾子誤差。軸）徑向跳動

影響因素：主軸主要定心面的軸）徑向跳動（錐孔誤差，mol精度。）2）剛度：概念：

主軸部件的剛度指其在外載荷作用下反抗變形的實力。靜剛度：作用力是靜力引起

的彈性變形。動剛度：作用力是交變力引起的彈性變形。影響因素：主軸的尺寸和

形態(tài)，滾動軸承的類型和數(shù)量）預(yù)緊和配置形式）傳動件的布置方式）主軸部件的制造

和裝配質(zhì)量

3）抗振性：概念：抗振性指反抗受迫振動和自激振動的實力。影響因素：主軸部件的

靜剛度?質(zhì)量分布及阻尼。4）升溫柔熱變形。5）精度保持性：概念精度保持性指長

期地保持其原始制造精度的實力。影響因素磨損，主軸軸承）軸頸外表）裝夾工件刀

具的定位外表的磨損）

3-2主軸軸向定位方式有哪幾種各有什么特點適用場合怎樣（P145?如圖

3-4）

1）前端配置：這類配置在前支承處軸承較多發(fā)熱大溫上升對進(jìn)步主軸部

件剛度有利。用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機床或數(shù)控機床

2）后端配置：這類配置前支承處軸承較少發(fā)熱小溫升低但是主軸受熱后

向前伸長影響軸向精度。用于軸向精度要求不高的一般精度機床如立銃）多刀車

床等

3）兩端配置：這類配置當(dāng)主軸受熱伸長后影響主軸軸承的軸向間隙。常用于

短主軸如組合機床主軸。

4）中間配置：這類配置可削減主軸的懸伸量并使主軸的熱膨脹向后但構(gòu)造

困難溫上升

3-4試分析圖所示三種主軸軸承配置形式的特點和適用場合？

答案：圖I剛度速度型，后端角接觸球軸承，背靠背安裝，承受徑向力和軸向

力，前端是雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力。適用場合較大的傳動力圖

n剛度速度型后端雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力，前段是角接觸球

軸承，也是背靠背安裝，承受較大的徑向力和軸向力，適用場合圖m剛度型后

端雙列短圓柱滾子軸承承受較大的徑向力，前段是雙列短圓柱滾子軸承，承受較

大的徑向力，靠近前段有中間協(xié)助支撐，雙列角接觸球軸承，承受徑向力和軸向

力。適用場合切削負(fù)載較大，中等轉(zhuǎn)速?要求剛度高的機床

3-5

軸向力傳遞：軸一鎖緊螺母一軸套一內(nèi)圈一外圈—滾動體一左圈一箱體

軸一?軸肩一■軸套一右圈一■滾動體T■左圈一箱體

間隙調(diào)整：右端擰母調(diào)整間隙，左端研磨密封環(huán)右邊，然后通過擰鎖緊螺母調(diào)整間

隙

3-6.

1）雙列圓柱滾子軸承未預(yù)緊，改為螺母預(yù)緊；2）雙聯(lián)滑移齒輪安裝錯了?改為大

齒輪在左，即大小齒輪對調(diào)；3）中間軸承不用圓錐滾子軸承，改為圓柱滾子軸

承或是向心球軸承來擔(dān)當(dāng)徑向力；4）應(yīng)為兩個圓錐滾子軸承或是向心球軸承；

5）圓錐滾子軸承應(yīng)當(dāng)背對背安裝，進(jìn)步跨距載荷；6）中間協(xié)助支撐改為圓柱滾子

軸

3-9在支撐件設(shè)計中，支撐件應(yīng)滿足哪些根本要求？（P162）

1）應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度-質(zhì)量比；

2）應(yīng)具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機的低

價頻率較高?各階頻率不致引起構(gòu)造共振；不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲；

3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較?。?/p>

4）排屑暢通）吊運平安?并具有良好的構(gòu)造工藝性。

3-10支承件常用的材料有哪些承？各有何特性？（P166-167）

常用的材料有：（1）鑄鐵，鑄造性能好，簡潔獲得困難形態(tài)；內(nèi)摩擦大>阻尼系

數(shù)大，振動衰減性好；本錢低，制造周期長；（2）鋼材，消費周期短，省去制作木

模和鑄造工藝；無截面形態(tài)限制，可焊成封閉件，剛性好；可根據(jù)受力狀況布置或

增加隔板）加強筋，進(jìn)步剛度；固有頻率高；在剛度一樣時，壁厚可為鑄鐵一半，重

量輕；阻尼約為鑄鐵的1/3，抗振性較差;（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，支承件的剛度和

阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，本錢較低。脆性大，耐腐蝕性差，油滲入導(dǎo)致材質(zhì)

疏松；外表需進(jìn)展噴漆或噴塑處理；（4）自然花崗巖，熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱系數(shù)和線

脹系數(shù)小，抗氧化性強-不導(dǎo)電，抗磁-及金屬不粘合。精度保持性好，耐磨性比

鑄鐵高5~6倍，抗振性好，阻尼系數(shù)比鋼大15倍，加工便利，通過研磨和拋光簡

潔得到很高的精度和外表粗糙度?？箾_擊性能差，脆性大?油和水等液體易滲入晶

界中，使外表部分變形脹大?難于制作困難的零件。（5）樹脂混凝土?剛度高；具

有良好的阻尼性能，阻尼比為灰鑄鐵的8?10倍，抗振性好；熱容量大，熱傳導(dǎo)率

低?導(dǎo)熱系數(shù)只為鑄鐵的1/25?1/40-熱穩(wěn)定性高，其構(gòu)件熱變形?。槐戎貫殍T鐵

的I/3,質(zhì)量輕;

3-11根據(jù)什么原則選擇支承件的截面形態(tài)，如何布置支承件上的助板和助條？

1）無論是方形）圓形或矩形，空心截面的剛度都比實心的大，而且同樣的斷面形

態(tài)和一樣大小的面積,外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗

彎剛度和抗扭剛度都高。所以為進(jìn)步支承件的剛度?支承件的截面應(yīng)是中空形態(tài)，

盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的條件下壁厚盡量薄一些。

2）圓（環(huán)）形截面抗扭剛度好于方形，抗彎剛度比方形低；以承受彎矩為主的

支承件的截面形態(tài)應(yīng)取矩形，并以其高度方向為受彎方向；以承受轉(zhuǎn)矩為主的支承

件的截面形態(tài)取圓（環(huán)）形。

3）封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開口截面的剛度-特殊是抗扭剛度。截面應(yīng)盡可能

設(shè)計成封閉形態(tài)。

助板的布置取決去支承件的受力方向。程度肋板：進(jìn)步支承件程度面內(nèi)彎曲剛度。

垂直肋板：進(jìn)步支承件垂直面內(nèi)的彎曲剛度。斜向肋板：同時進(jìn)步支承件的抗彎和

抗扭剛度。

肋條置于支承件某一內(nèi)壁上?主要為了減小部分變形和薄壁振動，用來進(jìn)步支承

件的部分剛度。助條可以縱向）橫向）斜向-常常布置成穿插排列，如井子形）米字形。

且必需使助條位于壁板的彎曲平面內(nèi)才能有效削減壁板的彎曲變形。

3-12進(jìn)步支承件構(gòu)造剛度和動態(tài)性能有哪些措施？（P168-170