项目二 数控机床的功能部件
同步训练参考答案
一、填空题
1. 功能部件的成本在一台数控机床的总成本中占有（ 很大的比重 ）, 功能部件生产的（ 专业化 ）已成为国内外数控机床制造行业的普遍做法。
2. 为实现加工中心刀具的自动装卸，主轴单元设计有刀具（ 自动装卸 ）、（ 夹紧 ）、（ 主轴定向停止 ）和主轴孔内的切屑清除装置。
3. 数控车床主轴端部，一般采用短圆锥法兰盘结构，具有（ 定心 ）精度高、主轴的（ 悬伸 ）长度短、（ 刚度好 ）等优点。
4.数控铣床和加工中心的主轴前端为（ 7∶24 ）锥孔，刀柄安装在主轴锥孔中，（ 定心 ）精度高，但是主轴内孔需要设置刀柄加紧装置。
5. 最适于高速运转的主轴形式是将主轴电机的（ 定子 ）和（ 转子 ）直接装入（ 主轴单元 ）内部，称其为电主轴。
6.电主轴是一种智能型功能部件，不仅（ 转速高 ）、（ 功率大 ），还具备（ 控制 ）主轴温升与振动等机床运行参数的功能。
7. 滚珠丝杠螺母副的作用是将电动机的旋转运动转换为执行部件的（ 直线 ）运动。
8. 滚珠丝杠副的摩擦系数小、不能自锁，当作用于垂直位置时，为防止因突然停电而造成移动部件（ 自动下滑 ），必须加有（ 制动 ）装置。
9. 滚珠丝杠副的轴向间隙是指丝杠和螺母（ 无相对 ）转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向（ 窜动量 ）。为了保证滚珠丝杠副（ 反向传动 ）精度和轴向（ 轴向刚度 ），必须消除轴向间隙。
10. 数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动（ 换刀装置 ），分为安装四把刀具的四方形刀架和安装多把刀具的回转刀架。
11. 在带有（ 旋转刀具 ）的数控机床中，例如钻削中心，更换（ 主轴头 ）换刀是一种常见的换刀方式。
12. 数控回转工作台是加工中心上的回转、倾斜（ 坐标 ）的重要基础部
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件，一般的回转工作台可以实现（ 分度 ）运动；数控回转工作台可以实现（ 圆周方向 ）的进给运动。
13. 机床的加工精度和使用寿命在很大程度上取决于机床导轨的质量，目前数控机床使用较多的是摩擦因数较小的（ 滚动 ）导轨和（ 贴塑 ）导轨，而数控磨床或大型数控机床有采用（ 静压 ）导轨的。
14. 自动换刀系统由（ 刀库 ）和（ 刀具交换装置 ）组成。 15. 在刀具交换装置中，对机械手的具体要求是动作( 迅速可靠 )、( 准确协调 )。
16. 按照数控装置的选择刀具指令，（ 刀具交换装置 ）要从刀库中挑选刀具，常用的刀具选择方式有（ 顺序选刀 ）方式和（ 任意选刀 ）方式两种。
17. 滚珠丝杠副滚道上若落入污物及异物，不仅会妨碍滚珠的正常运转，而且使滚珠丝杠副的（ 磨损 ）急剧增加。因此必须对滚珠丝杠副进行有效的（ 防护 ）与（ 密封 ）。
18. 数控车床、加工中心等机床的加工效率高，排屑量大，为及时收集和输送切屑，通常在要配置（ 排屑装置 ）。
19. 数控机床常用的排屑装置主要有（ 链板式排屑装置 ）、（ 永磁式排屑装置 ）、（ 刮板式排屑装置 ）和（ 螺旋式 ）排屑装置。
20. 数控机床的润滑系统在机床整机中占有十分重要的位置，它不仅具有（ 润滑 ）作用，而且还具有（ 冷却 ）作用，以减小机床热变形对加工精度的影响。
21. 数控机床上常用的润滑方式有（ 油脂 ）润滑和（ 油液 ）润滑两种方式。
22. 数控机床的油液润滑一般采用（ 集中 ）润滑系统。
23. 集中润滑系统的特点是（ 定时 ）、（ 定量 ）、准确、高效，使用方便可靠，润滑剂（ 不被重复 ）使用，有利于提高机床使用寿命。
二、思考题
1. 简述数控机床主传动系统的特点？
与普通机床相比较，数控机床主传动系统有以下三方面特点：
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(1)主轴转速高，输出功率大，实现高效率加工。
(2)主轴能自动无级变速且变换迅速可靠，使切削工作始终在最佳状态下进行。
(3)主轴单元设置有刀具自动装卸、夹紧、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除装置。
2.数控机床的主轴变速方式有哪几种？ 数控机床主轴变速有三种配置方式：
1）带有变速齿轮的主传动系统，使主轴实现分段的无级变速。
2）同步带传动的主传动系统，它是数控机床上应用较多的一种传动结构。 3）由调速电动机直接驱动的主传动系统
3.数控机床对主轴单元的基本要求有哪些？主轴为什么需要“准停”？如何实现准停？
主轴单元在结构上要处理好卡盘或刀具的装夹、主轴轴承的定位和间隙调整、主轴的润滑和密封等一系列问题。对于数控镗铣床的主轴，为实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还必须设计有刀具的自动装卸、主轴定向停止和主轴孔内的切屑清除等装置。
加工中心的切削扭矩是由主轴端面键来传递的，刀具装入主轴锥孔时，刀柄上的键槽必须对准主轴前端面的凸键，因此加工中心的主轴部件均设有准停装置。
如教材图2-10所示的电气准停装置，由数控系统发出主轴停转的指令，经磁传感器、放大器、定向电路等控制主轴实现准停。
4.何谓电主轴？电主轴一般应用在哪些场合？
将主轴电机的定子、转子直接装入主轴单元内部，称之为电主轴。 电主轴最初主要用于轴承行业的高速内圆磨削领域，随着数控技术和变频技术的发展，电主轴在数控机床中的应用日益广泛，不仅在高速切削机床上得到广泛应用，也应用于对工件加工有高效率、高表面质量要求的场合以及对小孔的加工。
5.数控机床对进给系统机械传动部分的要求是什么？如何实现这些要求？ 数控机床要求进给系统中的传动装置和元件具有高的寿命、高的刚度、无传
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动间隙、高的灵敏度和低的摩擦阻力等特点。
为了满足数控机床对进给系统机械传动部分的要求首先是采用珠丝杠副灵等摩擦阻力小的传动件；二是要保证传动系统中各种机械零部件的加工精度；三是通过预紧装置来消除传动间隙；四是由于零部件受力后产生弹性变形，也会产生间隙，所以在进给系统反向运动时仍需由数控装置发出脉冲指令进行自动补偿。
6.滚珠丝杠副的工作原理是什么？滚珠丝杠副滚珠循环方式分为哪两类？各自的特点是什么？
在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时可形成螺旋滚道，并且滚道内填满滚珠，当丝杠相对于螺母做旋转运动时，两者间发生轴向位移，通过回珠器使滚珠逐个滚回到丝杠和螺母之间，构成一个闭合的回路管道。
按滚珠循环方式的不同，滚珠丝杠副可以分为内循环式和外循环式两种。 内循环式的优点是径向尺寸紧凑、刚性好。因其返回滚道行程较短，摩擦损失小，故效率高。
插管式外循环的特点是结构简单、容易制造，但由于返回滚道突出于螺母体外，所以径向尺寸较大，且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。
7.常用的滚珠丝杠副的轴向间隙调整方式有哪几种？各有何特点？ 1）双螺母垫片调隙式结构：结构简单、刚性好、装卸方便可靠，但是调整精度不高，且滚道磨损时，不能随时消除间隙和进行预紧。这种调整方式仅适用于一般精度的数控机床。
2）双螺母齿差调隙式结构：结构较为复杂，尺寸较大，但是调整方便，可获得精确的调整量，预紧可靠不会松动，适用于高精度传动。
3）双螺母螺纹调隙式结构：结构简单紧凑、调整方便，但调整精度较差。 8.齿轮消除间隙的方法有哪些？直齿圆柱齿轮调整传动间隙的三种方法有何特点？
直齿圆柱齿轮传动间隙的调整有三种方法： 1）偏心套调整 2）轴向垫片调整 3）双齿轮错齿调整
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斜齿圆柱齿轮传动间隙的调整有两种方法： 1）垫片调整 2）轴向压簧调整
锥齿轮传动间隙的调整有两种方法： 1）周向压簧调整 2）轴向压簧调整
直齿圆柱齿轮采用偏心套和轴向垫片调整间隙的两种方法，其特点是结构比较简单、传动刚度好、能传递较大的动力，但齿轮磨损后齿侧间隙不能自动补偿。
直齿圆柱齿轮采用双齿轮错齿调整间隙的方法，结构较复杂，传动刚度低，不宜传递大扭矩，对齿轮的齿厚和齿距要求较低，可始终保持齿侧无间隙啮合，尤其适用于检测装置。
9.分度工作台和数控回转工作台各有何特点？简述分度工作台的功用及工作过程。
分度工作台的特点是只能够完成分度运动，而不能实现圆周进给运动；数控回转工作台可以实现圆周方向的进给运动。
分度工作台的功用是按照数控系统的指令，在需要分度时工作台连同工件回转规定的角度，以改变工件相对于主轴的位置，使工件一次安装可以加工多个表面。
分度工作台的工作过程：分度前液压系统控制工作台抬起，使上、下两个鼠牙盘离啮合，解除工作台的定位状态；之后分度机构传动工作台回转分度；当工作台达到预定位置，液压系统控制工作台下降，使上、下鼠牙盘在新的位置重新啮合，工作台定位压紧，同时分度机构复位。
10.自动换刀系统中的刀库是如何分类的？盘式刀库和链式刀库各有何特点？
常用的刀库形式有盘式刀库、链式刀库等。
盘式刀库又分为：①刀具轴线与刀盘轴线平行布置的刀库，图2-46(a)为径向取刀形式，图2-46(b)为轴向取刀形式；②刀具径向安装在刀库上，结构如图2-46(c)所示；③刀具轴线与刀盘轴线呈一定角度布置的，结构如图2-46(d)所示。
链式刀库有单链环和多链环布局，图2-47(a)为单链环布局，图2-47(b)为多
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