数控机床及应用课后习题答案 模块1-5 北邮（高职）.docx

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1、数控机床及应用课后习题答案 模块1-5北邮模块1数控车床习题答案1.数控车床的特点、分类、组成及布局？答：数控车床的特点：数控车床一般用来加工出各种形状不同的轴类或盘类 回转体零件。它能自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形回转表面及螺纹面等的切 削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床具有加工灵活、通用性强、能适应产品的品种和规格频繁变化的特点。数控 车床加工零件的尺寸精度可达IT5IT6,表面粗糙度可达L6um以下，是目前使 用较为广泛的数控机床。数控车床的分类：（1）按主轴的配置形式分类：卧式数控车床、立式数控车床。（2）按数控系统的功能分类：经济型数控车床、全功能型

2、数控车床、车削 中心、FMC车床。（3）按加工零件基本类型分类：卡盘式数控车床、顶尖式数控车床。（4）按刀架数量分类：按刀架数量分类可分为单刀架数控车床和双刀架数 控车床。（5）其他分类方法：按数控系统的不同控制方式等指标，数控车床可以分 很多种类，如直线控制数控车床、两主轴控制数控车床等；按特殊或专门工艺性 能可分为螺纹数控车床、活塞数控车床、曲轴数控车床等多种。数控车床的组成：数控车床一般由车床本体、数控装置、输入/输出设备、伺 服单元、驱动装置、电气控制装置、辅助装置、测量装置等组成。数控车床的布局：数控车床布局形式受到工件尺寸、工件质量及其形状，机 床生产率，机床精度，操纵方便的运行要

3、求和安全与环境保护的要求的影响。随 着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局可有卧式车床、落地式车床、 单柱立式车床、双柱立式车床和龙门移动式立式车床。2 .数控车床加工原理？答：当使用车床加工零件时，通常都需要对车床的各种动作进行控制，不但 要控制动作的先后次序。而且要控制车床各运动部件的位移量。采用普通车床加 工时，这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和切削液的开关等操作都是由人 工直接控制的；采用数控车床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工 步骤等以数字信息的形式编成零件加工程序。程序简单时，可以采用手工编程; 程序复杂时，可以通过计算机编程。然后将编好的数控程序输入到车床控

4、制系统 中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制车床主运动 的变速、启动，进给运动的方向、速度和位移大小，以及换刀，工件的夹紧、松 开和切削液的开关等动作，自动地加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。当 更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给车床，即可由数控装置控制 加工的全过程制造出任意复杂的零件。3 .数控车床主传动系统工作原理？答：数控车床主运动要求速度在一定范围内可调、有足够的驱动功率、主轴 回转轴心线的位置准确稳定，并有足够的刚性与抗振性。数控车床的主轴变速是 下转盘实际是一个可回转的模具库，设有40个模具位置，可装40套模具，其中 两套为自转模，一套自转

5、模本身又带12套模具（自转模是一个单独的数控轴, 称为C轴，由伺服电机驱动，能在360范围内任意旋转定位，可扩大冲孔功能， 如冲放射形孔、多边孔等）。上转盘装上模具，下转盘装下模具，板材在上、下 转盘之间。进给传动系统的作用是将板材的冲压部位准确定位在冲模打击器处。 主传动系统驱动打击器进行冲压。工作时，在数控程序的指令下，板材由夹钳夹 持在工作台上，伺服电机通过联轴器直接与滚珠丝杠相连接，带动活动工作台进 行y轴移动；X轴传动系统带动滑架进行X轴移动，便板材在X轴，Y轴万向 移动定位。与此同时 转盘伺服电机通过转盘减速器以及上、下一对链条传动副 驱动飞轮和曲轴转动，使滑块做上、下往复运动。上

6、、下转盘同步转动，将所需 冲模迅速、准确地转到位，并由定位气缸将锥销插入转盘侧面定位锥孔中，然后 主电机通过带传动和偏心轴推动滑块使打击器压上模具下行，进行冲压。板材一 次装夹后，可进行多个模具的冲压，完成各种形状、尺寸和孔距的加工，缩短装 夹、测量和调整时间，提高精度和效率。9.数控折弯机组成？工作性能？答：数控折弯机组成：WC67K系列数控折弯机主要由床身、滑块、凹、凸 模、工作台、前托料架、后挡料器、滑块同步反馈机构、滑块行程限位挡块、液 压系统，电气箱等组成。数控折弯机工作性能：折弯机一般采用折弯机专用数控系统，目前坐标轴 已由单轴发展到12轴，可由数控系统自动实现滑块运行探度控制、滑

7、块左右倾 斜调节、后挡料器前后调节、左右调节、压力吨位调节及滑块趋近工作速度调节 等等。可使折弯机方便地实现滑块向下、点动、连续、保压、返程和中途停止等， 一次上料完成相同角度或不同角度的多弯头折弯。模块5数控机床的应用习题答案1 .数控机床选用原则？答：数控机床选用时一般应遵循实用性、经济性、可操作性、稳定性的原则。2 .数控机床选用注意事项？答：按照数控机床选用原则，在选用数控机床时应注意以下事项：（1）确定典型加工零件与机床的选用；（2）数控机床规格的选择；（3）数控机 床精度的选择，其中包括：直线定位精度、重复定位精度、铳圆精度；（4）数控 系统的选择。数控系统的选用遵循以下三点原则：

8、根据数控机床类型选择相应的数控系统、根 据加工精度的需要选择数控系统、根据数控机床的性能选择数控系统功能、生产 需要考虑全面、选择市场认可度好、易于维护、可靠性高的产品；（5）数控机床 附件的选择；（6） .数控机床技术服务的选择。3 .数控机床选用方法？答：数控机床的选用可分为如下几步：（1）选用前的准备工作。（2）初选。（3）精选和终选。4 ,数控机床安装流程？答：数控机床的安装就是按照技术要求将机床固定在基础上，以获得确定的 坐标位置和稳定的运行性能。安装流程如下：搬运及拆箱、就位、找平、清洗和 连接等。5 .数控机床调试方法？答：机床精度调整、机床功能调试、机床试运行。6 .数控机床试

9、运行方法？答：数控机床安装调试完毕后，要求整机在带一定负载条件下经过一段时间 的自动运行，较全面地检查机床功能及工作可靠性。运行时间一般采用每天运行 8h,连续运行23天，或者24h连续运行12天。这个过程称为安装后的试运 行。试运行中采用的程序叫考机程序，可以直接采用机床厂调试用的考机程序, 也可自编考机程序。考机程序中应包括：数控系统主要功能的使用（如各坐标方 向的运动、直线插补和圆弧插补等），自动更换取用刀库中2/3的刀具，主轴的最 高、最低及常用的转速，快速和常用的进给速度，工作台面的自动交换，主要M 指令的使用及宏程序、测量程序等。试运行时，机床刀库上应插满刀柄，刀柄质 量应接近规定

10、质量；交换工作台面上应上负载。在试运行中，除操作失误引起的 故障外，不允许机床有故障出现，否则表示机床的安装调试存在问题。对于一些 小型机床，直接调整安装，只要调试好床身水平，检查几何精度合格后，通过试 车后就可以投入试运行。7 .数控机床验收要点？答：（1）机床外观的检查（2）机床几何精度的检查（3）机床性能及数控功 能的试验（机床定位精度的检查、机床加工精度的检查、其他性能的实验）。8 .数控系统维护要点？答1（1）严格高定并且执行CNC系统日常维护的规章制度。（2）应尽量少 开数控柜和强电柜的门。（3）定时清理数控装置的散热通风系统，以防止数控装 置过热。（4）注意CNC系统的输入/输出

11、装置的定期维护。（5）定期检查和更换 直流电机电刷。（6）经常监视CNC装置的电网电压。（7）存储器用电池的定期 检查和更换。（8） CNC系统长期不用时的维护。（9）备用印刷线路板的维护。（10） CNC发生故障时的处理。一旦CNC系统发生故障，操作人员应采取急停 措施，停止系统运行,保护好现场，并且协助维修人员做好维修前期的准备工作。9 .数控机床机械部件维护要点？答：（1）主传动链的维护（2）.滚珠丝杠螺纹副的维护（3） .刀库及换刀机 械手的维护（4）液压系统维护（5）气动系统维护（6）机床精度的维护。10 .数控机床日常保养内容？答：（1）日检。其主要项目包括液压系统、主轴润滑系统、

12、导轨润滑系统、 冷却系统、气压系统。日检就是根据各系统的正常情况来加以检测。例如，当进 行主轴润滑系统的过程检测时，电源灯应亮，油压泵正常运转，若电源灯不亮, 则应保持主轴停止状态，与机械工程师联系，进行维修。（2）周检。其主要项目包括机床零件、主轴润滑系统，应该每周对其进行 正确的检查，特别是对机床零件要清除铁屑，进行外部杂物清扫。（3）月检。月检主要是对电源和空气干燥器进行检查。电源电压在正常情 况下的额定电压为180-220V,频率为50Hz,如有异常，要对其进行测量、调整。 空气干燥器应该每月拆一次，然后进行清洗、装配。（4）季检。季检应该主要从机床床身、液压系统、主轴润滑系统三方面进

13、 行检查。例如，对机床床身进行检查时，主要看机床精度、机床水于是否符合手 册中的要求，如有问题，应马上和机械工程师联系。对液压系统和主轴润滑系统 进行检查时，如有问题，应分别更换新油，并对其进行清洗。（5）半年检。半年后，应该对机床的液压系统、主轴润滑系统以及兴轴进 行检查，如出现毛病，应该更换新油，然后进行清洗工作。（6）年检。数控机床使用满一年后，要检查直流伺服电动机电刷功能，如 果电刷过度磨损，则要更换新的电刷。同时还要检查机床液压油路。更换新的液 压油并清洗油缸和阀门。（7）不定期检查。机床在使用过程中，要经常注意检查冷却装置、排屑装 置的状况，由于排屑装置在加工时常常会留有余屑，所以

14、要不定期地检查有无卡 住，还应经常清理切屑和机床废油。按照加工程序指令自动进行的，主传动链要尽可能地缩短，这是为了确保机床主 传动的精度，降低噪声，减小振动；主传动系统应能无级地大范围变速，这是为 了保证满足不同的加工工艺要求并能获得最佳切削速度；恒切削速度控制是为了 保证端面加工的生产率和加工质，同时，主轴应能配合其他构件实现工件自动装 夹。4 .数控车床进给传动系统工作原理？答：进给运动传动是指机床上驱动刀架实现纵向（Z向）和横向（X向）运动的 进给传动。工件最后的尺寸精度和轮廓精度都直接受进给运动的传动精度、灵敏 度和稳定性的影响，为此，数控车床的进给传动系统应充分注意减小摩擦力，提 高

15、传动精度和刚度，消除传动间隙以及减小运动件的惯量等。5 .步进电动机组成、工作原理？答：步进电动机由转子、定子和定子绕组组成。工作原理：当给步进电动机定子绕组输入一个电脉冲，转子就会转过一个相 应的角度，其转子的转角与输入的电脉冲个数正比；转速与电脉冲频率成正比; 转动方向取决于步进电动机定子绕组的通电顺序。如三相单三拍工作原理如下: 如按照A-B-C-A f的顺序通电，步进电动机就按逆时针方向转动；如果 按照A-CB-A -步进电动机就按顺时针方向转动，且每步转30。如果 控制电路连续地按一定方向切换定子绕组各相的通电顺序，转子便按一定方向不 停地转动。6 .步进驱动电路工作原理？答：步进电

16、动机的运行特性，不仅与步进电动机本身和负载有关，而且与配 套使用的驱动装置有着十分密切的关系。步进电动机驱动要解决环形分配和功率 放大两个问题。（1）环形分配。环形分配是用于控制步进电动机的通电运行方式的，其作 用就是将数控装置送来的一串指令脉冲按照一定的顺序和分配方式，控制各相绕 组的通、断电。环形脉冲分配器是用于控制步进电动机的通电方式的，其作用是 将CNC装置送来的一系列指令脉冲按照一定的循环规律依次分配给电动机的各 相绕组，控制各相绕组的通电和断电。环形脉冲分配可采用硬件和软件两种方法 实现。硬件按其电路结构不同，可分为TTL集成电路和CMOS集成电路。市场 上提供的国产TTL脉冲分配

17、器有三相（YB013）、四（YB014）、五相（YB015） 等；CMOS集成脉冲分配器也有不同型号，例如CH250用来驱动三相步进电动 机。目前，脉冲分配大多采用软件的方法来实现。当采用三相六拍方式时，电动 机正转的通电顺序为AfAB-B-BC-CfCAfA；电动机反转的通电顺序 为 AfACfCfCBfBfBAfA。（2）功率放大。环形脉冲分配器输出的电流一般只有几毫安，而步进电动 机的励磁绕组则需要几安培甚至几十安培的电流，所以必须经过功率放大。功率 放大器的作用是将脉冲分配器发出的电平信号放大后送至步进电动机的各相绕 组，驱动电动机运转，每一相绕组分别有一组功率放大电路。过去采用单电压

18、驱 动电源，后来常采用高低压驱动电路，现在则较多地采用恒流斩波和调频调压型 的驱动电路。模块2数控铳床习题答案1.数控铳床的特点、分类、组成及布局？答：数控铳床的特点：数控铳床的结构特点看起来，除了数控控制机代替了操纵手柄、手轮外，数 控铳床在外观上与通用铳床确有不少相似之处，但实际上数控铳床在结构上要复 杂得多，而与其他数控机床如数控车床、数控钻像床等相比，数控铳床在结构上 主要有两个特点。(1)控制机床运动的坐标特征为了要把工件上各种复杂的形状轮廓连续加工出来，必须控制刀具沿设定的 直线、圆弧或空间的直线、圆弧轨迹运动，这就要求数控铳床的伺服拖动系统能 在多坐标方向同时协调动作，并保持预定

19、的相互关系，也就是要求机床应能实现 多坐标联动。数控铳床要控制的坐标数起码是坐标中任意两坐标联动，要实现连 续加工直线变斜角工件，起码要实现四坐标联动，而若要加工曲线变斜角工件, 则要求实现坐标联动。因此，数控铳床所配置的数控系统在档次上一般都比其他 数控机床相应更高一些。(2)数控铳床的主轴特征现代数控铳床的主轴开启与停止，主轴正反转与主轴变速等都可以按程序介 质上编入的程序自动执行。不同的机床其变速功能与范围也不同。有的采用变频 机组目前已很少采用，固定几种转速，可任选一种编入程序，但不能在运转时改 变；有的采用变频器调速，将转速分为几档，编程时可任选一档，在运转中可通 过控制面板上的旋钮

20、在本档范围内自由调节；有的则不分档，编程可在整个调速 范围内任选一值，在主轴运转中可以在全速范围内进行无级调整，但从安全角度 考虑，每次只能调高或调低，在允许的范围内，不能有大起大落的突变。在数控 铳床的主轴套筒内一般都设有自动拉、退刀装置，能在数秒钟内完成装刀与卸刀, 使换刀显得较方便。此外，多坐标数控铳床的主轴可以绕轴作数控摆动，也有的 数控铳床带有万能主轴头，扩大了主轴自身的运动范围，但主轴结构更加复杂。数控铳床的分类：(1)按主轴的位置分类：立式数控铳床、卧式数控铳床、立卧两用数控铳 床。(2)按数控铳床构造分类：工作台升降式数控铳床、主轴头升降式数控铳 床、龙门式数控铳床。数控铳床的

21、组成：数控铳床的机械结构包括底座、床身、工作台、升降滑座、 伺服电机、滑枕等基础部件外，还包括主传动系统、迸给系统、实现工件回转定 位的装置和附件、实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、 润滑、冷却等系统和排屑、防护等。铳床基础件称为铳床大件，通常是指床身、 底座、立柱、横梁、滑座、工作台等。它是整台铳床的基础和框架。铳床的其他 零部件，或者固定在基础件上，或者工作时在它的导轨上运动。其他机械结构的 组成则按铳床的功能需要选用。数控铳床的布局：(1)按照工件重量和尺寸布局分为：工件较轻采用升降台 铳床布局、工件较重或者尺寸较高采用进给运动铳头带着刀具布局、龙门式数控 铳床布局、

22、更大、更重工件采用全部进给运动均由铳头运动布局；(2)按照运动分配和部件布局分为：工件加工顶面采用铳床主轴立式布局、工 件加工多个侧面采用主轴卧式布局、三个坐标外加数控转台采用主轴立、卧两用式布局。2 .数控铳床加工对象？答：数控铳削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，除了能铳 削普通铳床所能铳削的各种零件表面外，还能铳削普通铳床不能铳削的需要25 坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。与加工中心相比，数控铳床缺少刀库以及 自动换刀功能，由于工序不能够充分集中，主要是被用来对工件进行铳削加工, 从铳削加工角度考虑，适合数控铳削的主要加工对象有平面类零件、变斜角类零 件、曲面类零件三类。3

23、 .数控铳床主传动系统工作原理？答：主运动是铳床主轴的旋转运动，由装在滑枕后部的交流主轴伺服电机 （llkW）驱动，电机的运动通过速比为1:2.4的一对弧齿同步齿形带轮传到滑枕的 水平轴I上，再经过万能铳头的两对弧齿锥齿轮副（X ）将运动传到主轴IV,转 速范围为（5025（）（）i7min（电机转速范围为（12060（）（）r/min）。当主轴转速在 625r/min（电机转速在1500i7min）以下时为恒转矩输出；主轴转速在（6251875） r/min时，为恒功率输出;超过1875r/min后，输出功率下降；转速到2500 r/min 时，输出功率下降到额定功率的。4 .数控铳床进给传

24、动系统工作原理？答：工作台的纵向（X向）进给和滑枕的横向（Y向）进给传动系统，是由交 流伺服电机通过速比为1:2的一对同步圆弧齿形带轮,将运动传动至导程为6mm 的滚珠丝杠轴VI。升降台的垂直（Z向）进给运动为交流伺服电机通过速比为 1:2的一对同步齿形带轮将运动传到轴VIL再经过一对弧齿锥齿轮传到垂直滚 珠丝杠上，带动升降台运动。垂直滚珠丝杠上的弧齿锥齿轮还带动轴IX上的锥 齿轮，经单向超越离合器与自锁器相连，防止升降台因自重而下滑。5 .位置检测装置的分类、组成及工作原理？答：位置检测装置的分类：（1）绝对值测量方式和增量测量方式；（2） 数字式测量和模拟式测量。6 .光电编码器的工作原理

25、？答：增量式光电编码器和绝对式光电编码器的工作原理如下：（1）增量式光电编码器增量式光电编码器检测装置由光源、聚光镜、光电盘、光栏板、光电管、整 形放大电路和数字显示装置等组成。光电盘和光栏板用玻璃研磨抛光制成，玻璃 的表面在真空中镀一层不透明的铭，然后用照相腐蚀法，在光电盘的边缘上开有 间距相等的透光狭缝。在光栏板上制成两条狭缝，每条狭缝的后面对应安装一个 光电管。当光电盘随被测工作轴一起转动时，每转过一个缝隙，光电管就会感受 到一次光线的明暗变化，使光电管的电阻值改变，这样就把光线的明暗变化转变 成电信号的强弱变化，而这个电信号的强弱变化近似于正弦波的信号，经过整形 和放大等处理，变换成脉

26、冲信号。通过计数器计量脉冲的数目，即可测定旋转运 动的角位移；通过计量脉冲的频率，即可测定旋转运动的转速。测量结果可以通 过数字显示装置进行显示。(2)绝对式光电编码器绝对式光电编码器的码盘采用绝对值编码。码盘按照其所有码制可以分为二 进制码、循环码、十进制码、十六进制码等。如四位二进制码盘，码盘上有四条 码道，所谓码道就是码盘上的同心圆环。每条码道以二进制的分布规律，被加工 成透明的亮区和不透明的暗区。编码盘的一侧安装光源，另一侧安装一排径向排 列的光电管，每个光电管对准一条码道。当光源产生的光线经透镜变成一束平行 光线，照射在码盘上时，如果是亮区，通过亮区的光线被光电元件接收，并转变 成电

27、信号，输出电信号为“1”；如果是暗区，光线不能被光电元件接收，输出电 信号为“0”。由于光电元件呈径向排列，数量与码道相对应，则根据四条码道沿 码盘径向分布的明暗区状态，即可读取四位二进制数代码。一个四位码盘在范围 内可编码个。输出信号再经过整形、放大、锁存及译码等电路进行信号处理，输 出的二进制代码，即代表了码盘轴的对应位置，也即实现了角位移的绝对值测量。模块3加工中心习题答案1 .加工中心的分类、组成及布局？答：加工中心的分类：(1)按加工范围分类：车削加工中心、钻削加工中心、锋 铳加工中心、磨削加工中心、电火花加工中心等。(2)按照加工中心布局方式分类：卧式加工中心、立式加工中心、龙门式

28、 加工中心、万能加工中心。(3)按照换刀形式分类：带刀库、机械手的加工中心；无机械手的加工中 心。(4)按照数控系统分类：2坐标加工中、3坐标加工中心、多坐标加工中心； 有半闭环加工中心和全闭环加工中心。加工中心的组成:根据加工要求的不同，加工中心的具体结果可能多种多样, 但大体由以下几大部分组成：基础部件、主轴部件、进给机构、数控系统、自动 换刀系统、辅助装置。加工中心的布局：卧式加工中心的布局分为立柱不动式、立柱移动式、滑枕 式加工中心三种布局方式。2 .加工中心的加工对象？答：针对加工中心的工艺特点和结构特点，加工中心适用于加工复杂、工序 多、要求较高、需用多种类型的普通机床和繁多刀具、

29、工装，经多次装夹和调整 才能完成加工且具有适当批量的零件，主要加工对象为箱体类零件、复杂曲面类 零件、异形类零件、盘、套、板类零件共四类零件。3 .JCS-018A加工中心的主传动系统及主轴箱结构？答：(1)主传动系统：主轴电机采FANUCAC12型交流伺服电机，电机的运 动经一对同步齿形带轮传到主轴，使主轴在(22.52250)r/min转速范围内实现无 级调速，转速恒功率范围宽，低速转矩大，机床主要构件刚度高，可进行强力切 削，因主轴箱内无齿轮传动，所以主轴运转时噪声低、振动小、热变形小。(2) JCS-018A的主轴箱结构。由主轴部件、刀具的自动夹紧机构、切屑清 除装置、刀具夹紧机构、主

30、轴准停装置等组成。4 .JCS-018A加工中心的进给传动系统及结构？答：（1）进给传动系统。JCS-018A机床沿X、Y、Z3个坐标轴的进给运动 分别是由3台功率为1.4kW的FANUC-BESKDC15型宽调速直流伺服电机直接 带动滚珠丝杠旋转实现的。任意两个坐标都可以联动。为了保证各轴的进给传动 系统有较高的传动精度，电机轴和滚珠丝杠之间均采用锥环无键联接和高精度十 字联轴器。以Z轴进给装置为例，分析电机与滚珠丝杠之间的联接结构。（2）电机与滚珠丝杠的联接。电机轴与轴套之间采用锥环无键联接结构， 为相互配合的锥环。锥面相互配合的内外锥环，当拧紧螺钉时，外锥环向外膨胀， 内锥环受力后向电机

31、轴收缩，从而使电机轴与轴套连接在一起。这种联接方式无 须在联接件上开键槽，两锥环的内、外圆锥面压紧后，可以实现无间隙传动，而 且对中性较好，传递动力平稳，加工工艺性好，安装与维修方便。选用锥环对数 的多少，取决于所传递扭矩的大小。高精度十字联轴器的组成，其中与电机轴联 接的轴套的端面有与中心对称的凸键，与丝杠联接的轴套上开有与中心对称的端 面键槽，中间一件联轴节的两端上分别有与中心对称且互相垂直的凸键和键槽, 它们分别与件和件相配合，用来传递运动和转矩。为了保证十字联轴器的传动精 度，在装配时凸键与凹键的径向配合面要经过配研，以便消除反向间隙和传递动 力平稳。5 .PLC的结构、形式及工作原理

32、？答：PLC的结构：可编程控制器实质上是一种工业控制用的专用计算机， PLC与微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。PLC的形式：一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的“内装型” PLC,另一类是那些输入/输出接口技术规范、输入/输出点数、程序存储容量以 及运算和控制能力均能满足数控机床控制要求的“独立型” PLCoPLC的工作原理：数控机床的控制包含两个方面：一方面是坐标轴运动的 位置控制；另一方面是数控机床加工过程的顺序控制。在讨论PLC、CNC和机 床的辅助装置以及强电线路的关系时，常把数控机床分为“NC侧”和“MT侧” 两大部分。“NC侧”包括CNC系统的硬件和

33、软件以及与CNC装置相连接的外 围设备JMT侧”包括机床机械各部分及其液压、冷却、润滑、排屑等辅助装置、 机床继电器线路和强电线路等。PLC处于NC和MT之间，对NC侧和MT侧的 输入，输出信号进行处理。MT侧顺序控制的最终对象随数控机床的类型、结构、 辅助装置等的不同而有很大差别。机床结构越复杂、辅助装置越多、最终受控对 象也越多。一般来说，最终受控对象的数量和顺序控制程序的复杂程度从低到高 依次为CNC车床、CNC铳床、加工中心、FMC、FMSo PLC在数控机床上有三 种不同的配置方式：（DPLC在机床一侧，代替了传统的继电器、接触器逻辑控 制，PLC有（m+n）个输入/输出（I/O）点

34、。（2） PLC在电机电气控制柜中，PLC 有m个输入，输出（I/O）点。（3） PLC在电气控制柜中，而输入/输出接口在机 床一侧。这种配置方式使CNC与机床接口的电缆大为减少。6 .PLC在数控机床中的应用？答：（1） PLC在数控机床中实现M控制功能：主轴准停控制主轴的正、 反转控制主轴的调速主轴的停止控制；（2） PLC在实现M功能上的应用： M功能的译码PLC完成M功能信号的处理润滑系统自动控制（3） PLC在 实现T功能的应用双向就近找刀控制刀库自动选刀控制（4） PLC在数控机床中其他方面的应用故障检测显示对加工零件计数。模块4数控特种加工机床习题答案1 .数控电火花成型机床的分

35、类、组成、特点？答：数控电火花成型机床的分类：（1）按控制方式分类：分为普通数显电火 花成型机床、单轴数控电火花成型机床及多轴数控电火花成型机床。（2）按机床 结构分类：分为固定立柱式数控电火花成型机床、滑枕式数控电火花成型机床及 龙门式数控电火花成型机床。（3）按电极交换方式分类：分为手动式和自动式。数控电火花成型机床的组成：一般由机床主体、脉冲电源、工作液系统、自 动控制系统组成。机床主体包括床身、主轴头、工作台和工作液槽等。数控电火花成型机床的特点：（1）优点：脉冲放电的能量密度高，便于加 工特殊材料和复杂形状的工件。不受材料的硬度的影响，不受热处理状况的影响。 脉冲放电时间极短，放电时

36、产生的热量传导范围小，材料受热处理影响范围小。 加工时，工具电极和材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具电极材料不 需要比工件材料硬度高。直接利用电能加工，便于实现加工过程的自动化。（2） 缺点：只能加工金属等导电材料。但最近研究表明，在一定条件下也可以加工 半导体和聚晶金刚石等非导体超硬材料。加工速度一般较慢。存在电极损耗。 由于电火花加工靠电、热来蚀除金属，电极也会受损耗，影响加工精度。最小 角部半径有限制。2 .数控电火花成型机床的加工对象？答：数控电火花成型机床应用领域日益扩大，已在机械（特别是模具制造）、 宇航、航空、电子、核能、仪器、轻工等部门用来解决各种难加工材料和复杂形 状零

37、件的加工问题。加工范围可从几微米的孔、槽到几米大的超大型模具和零件。3 .数控电火花成型机床加工在模具制造中的应用？答：自从电火花加工发明以来，它在金属加工领域已成为不可缺少的加工工 艺之一。而首先获得大量使用的就是模具制造行业，最初是冲裁模的加工，后来 在成型模具的加工方面也得到了广泛的使用。例如锻模，70%的工作量可由电火 花加工来完成。电火花加工在模具制造中的应用主要体现在以下几个方面：（1） 加工各种模具零件的型孔，如冲裁模、复合模、连续模等各种冲模的凹模；凹凸 模、固定板、卸料板等零件的型孔；拉丝模、拉深模等具有复杂型孔的零件等。 （2）加工复杂形状的型腔，如锻模、塑料模、压铸模、橡

38、皮模等各种模具的型腔加工。（3）加工小孔，即对各种圆形、异形孔的加工（可达”（Hmm）,如线切 割的穿丝孔、喷丝板型孔等。（4）电火花磨削，如对淬硬钢件、硬质合金工件进 行平面磨削、内外圆磨削、坐标孔磨削以及成型磨削等。（5）强化金属表面，如 对凸模和凹模进行电火花强化处理后，可提高耐用度。（6）其他加工，如刻文字、 花纹、电火花攻螺纹等。4 .数控电火花线切割加工的组成、分类、特点？答：数控电火花线切割加工的组成：数控电火花线切割机床主要由机械装置、 脉冲电源装置、工作液供给装置、数控装置和编程装置所组成。数控电火花线切割加工的分类：按控制方式可分为模仿型控制、光电跟踪控 制、数字程序控制及

39、微机控制等；按电源形式可分为RC电源、晶体管电源、分 组脉冲电源及自适应控制电源等；按加工特点可分为大、中、小型以及普通直壁 切割型与锥度切割型等；按走丝速度可分为慢走丝方式和快走丝方式两种，其中, 快速走丝电火花线切割机床丝速在512m/s之间，慢速走丝电火花线切割机床丝 速在0.10.5m/s之间。数控电火花线切割加工的特点：（1）不需要制造特定形状电极，可节约电极制 造费用，缩短生产周期。（2）可加工用一般切削加工方法难以加工或无法加工的形 状复杂的工件。（3）加工过程中工具电极和工件电极不直接接触，不产生切削力， 工件的变形小，工具电极不需要太高强度。且电极材料不必比工件材料硬，可加

40、工一般切削加工方法无法加工的高硬度金属材料和半导体材料。（4）通过对电参 数的调节就可实现粗、半精、精加工，操作方便，自动化程度高。（5）电极丝移 动加工，单位长度电极的损耗很小，对加工精度影响小。（6）切削过程中金属去 除量很少，材料利用率很高，可有效节约贵重材料。（7）同传统切削加工此，线 切割加工材料去除率低，不适合形状简单、大批量零件加工。5 .数控电火花线切割机床的加工对象？答：电火花线切割加工主要适用于新产品试制、精密零件加工及模具加工 等，为机械加工开辟了一条新的工艺途径。（1）加工模具。适用于加工各种类型 的冲模，绝大多数冲裁模具都采用线切割加工制造；（2）加工电火花成型加工用

41、 的电极。由于线切割加工过程中金属的去除量小，所以适用于加工一般穿孔加工 用的电极以及带锥度型腔加工用的电极，以及铜鸨、银鸨合金之类的电极材料, 能够最大程度上节约成本。同时也适用于加工微细复杂形状的电极；（3）加工零 件。在零件制造方面，可用于加工品种多数量少的零件，形状特殊和难加工材料 的零件，材料试验样件，各种型孔、特殊齿轮凸轮、样板、成型刀具。还可进行 新产品的试制、微细加工、异形槽和人工标准缺陷的窄缝加工等。同时适用于多 个零件叠加起来加工，可以获得一致的尺寸。6 .数控激光切割机床的主要组成？答：数控激光切割机主要由床身、工作台、横梁、切割头、数控电气箱和激 光发生器等组成。7 .

42、数控火焰等离子切割机的原理及特点、组成？答：数控火焰等离子切割机原理及特点：固态物质随温度升高可转化为液态、 气态和等离子态（等离子体）。等离子体能通过很大的电流，具有很高的能量密 度和极高的温度（1600-3300K）o切割原理如图4-22所示。等离子切割机可切割 所有金属材料，切割厚度在01150mm之间，切割时的板材变形小，设备成本 低，其最大特点是切割速度快，比火焰切割速度大10倍左右。数控火焰等离子切割机组成：操作台、吊挂架、溜板、横梁、大车架、纵向 右齿轮箱、纵向滚动导轨、割据、三割炬。8 .数控压力机传动系统及工作原理？答：传动系统主要由3部分组成：主传动系统，转盘选模系统和进给传动系 统。另外还有气动系统等。转盘选模系统的作用是将所需模具转到打击器下。上、