课程考核的主要要求.docx

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课程考核的主要要求

课程考核的主要要求

本课程主要分为两大部分，机床分析与机床设计，机床分析部分要求重点掌握机床的成形原理、车床的结构特点、齿轮加工机床的工作范围、工作原理、组合机床的结构特点等。

机床设计设计部分为本次考查的重点，包括主传动系统的设计涉及的概念（包括公比选择、转速图、转速表、机电工程学院结构网、结构等）和设计方法、主轴部件设计包括滚动轴承特点、润滑方式、静压轴承的特点、主轴设计；进给系统设计重点伺服系统要求、直线电机伺服系统结构、滚珠丝杠、导轨等结构部件的功用等特点。

支承件部分要求掌握机床支承件的特点和要求以及应用范围；导轨的功用和

要求、失效形式等。

机床的性能：

低速运动平稳性问题、机床热稳定性问题、机床的精度等概念。

课程考核的主要题型

1.填空题20×1＝20分

2.选择题10×2＝20分

3.判断题15×1＝15分

4.问答题6×5小题＝30分

5.分析综合题（2个小题，共15分）

1.机械制造装备的一般功能要求有哪些？

加工精度方面的要求；强度、刚度和抗振性方面的要求；加工稳定性方面的要求；耐用度方面的要求，技术经济方面的要求

2.制造装备的作业空间设计指的是什么？

3.车床进给传动链（螺纹车削进给传动链：

基本组、倍增组、移换机构）。

4.为什么在CA6140上分别采用丝杠和光杆分别实现车螺纹和普通切削进给?

5.主轴箱摩擦离合器的作用有哪些？

6.成形运动基本概念（成形运动是由主运动和进给运动组成，内、外联传动链等）。

7.为什么在金刚镗床和坐标镗床上能加工出精密孔？

这二种机床的应用范围有何相同和不同之处？

落地镗床有什么特点？

答：

坐标镗床是一种高精度机床。

其主要特点是具有坐标位置的精密测量装置。

依靠坐标测量装置，能精确地确定工作台、主轴箱等移动部件的位移量，实现工件和刀具的精确定位。

另外这种机床的主要零部件的制造和装配精度很高，并有良好的刚性和抗振性。

金刚镗床是一种高速精密镗床，它因以前采用金刚石镗刀而得名。

机床的特点是主轴短而粗，主轴部件具有良好的刚性和抗振性，切削速度很高，而切削深度和进给量极小，加工精度可达IT5～IT6，表面粗糙度Ra达0.63μm～0.08μm。

应用范围：

坐标镗床：

主要用来镗削精密孔（1T5级或更高）和位置精度要求很高的孔系，也用在生产车间成批量地加工精密孔系。

相同点：

都是高精度，都有良好的刚性和抗振性，都可以成批量加工

不同点：

落地镗床特点：

将被加工工件直接安装在落地工作台上，加工过程中，工件不动，所需的各种运动全由机床部件来完成。

8.齿轮展成加工的基本原理。

齿条刀具的移动A和工件的旋转运动B共同形成齿廓渐开线的运动形成齿廓渐开线的过程，简单的直线移动A和简单的旋转运动B之间必须维持准确的运动关系，即齿条刀具移过一个齿距时，工件也必须转过一个齿。

渐开线的运动是由刀具运动A和工件运动B复合而形成的。

单纯的直线移动A和单纯的旋转运动B，称为简单成形运动。

复合运动可以分解为简单的直线移动A和简单的旋转运动B。

9.滚齿机滚切加工直齿、斜齿圆柱齿轮的传动原理和传动原理图。

滚齿机又是唯一能加工蜗轮的齿轮加工机床

1．形成母线（渐开线）的运动和传动链

①由动力源（电机）到刀具主轴的传动链称为外联系传动链

②联系滚刀和工件之间的传动链，称展成传动链。

2．形成导线（直线）的运动和传动链

滚切直齿圆柱齿轮所需要的传动链为：

两个外链——主运动传动链、进给运动传动链；（外链的功能是实现执行件的简单运动，或把动力源接通到内链。

）

一个内链——展成运动链。

内链的唯一功能是实现执行件之间的复合（严格的传动比关系）运动。

滚切斜齿圆柱齿轮（齿长方向不是直线，而是螺旋线。

）

10.滚切加工斜齿圆柱齿轮的传动链（主运动、展成运动、进给运动、差动运动、差动运动传动链的传动路线）。

（滚刀：

B1工件：

B2）

（备注：

刀架的下降运动A和工件的旋转运动B，（图1.8-8）复合成螺旋运动。

此前工件因参与展成运动已具有旋转运动B2，现在B3如何施之于工件呢?

由于工件（工作台）只有一个自由度，所以B2和B3必须合成一个运动之后再传给工件才行。

B3称为附加运动。

）

传动链的传动路线

主运动：

电机—1—2—iv—3—4—滚刀（B1）

展成运动：

联系滚刀和工件之间的传动链，称展成传动链。

滚刀（B1）—4—5—6—7—ix—8—9—工件（B2）

进给运动：

工件—9—10—is—11—12—刀架升降丝杠一刀架

差动运动：

刀架和工件之间的复合运动保证刀架直线移动一个螺旋线的导程T时，工件的附加转动为一转。

这条内链即：

刀架—丝杠—12—13—iy—14—15—合成—6—7—ix—8—9—工件，习惯上称它为差动传动链。

11.组合机床的组成、结构和工艺特点。

组合机床是由侧底座、中间底座、立柱底座、立柱、动力箱、滑台等通用部件及多轴箱、夹具等主要专用部件组成。

专用部件也通常由大量的通用部件和标准部件组成。

组合机床的配置形式有：

卧式，立式，倾斜式，复合式

工艺范围：

组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸体、气缸盖、变速箱箱体、电机座及仪表壳等零件，也可用来完成轴套类、转盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。

目前组合机床主要用于平面加工和孔加工2类工序。

平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。

随着自动化的发展，组合机床的工艺范围已扩展到车外圆、行星铣削等工序。

12.分级变速主传动各级转速为什么按等比数列排列？

常用的公比值有哪些？

公比选择的原则？

试述确定分级变速传动系统标准公比的原则？

分级变速主传动各级转速为什么按等比数列排列：

使转速范围内的转速相对损失均匀；使变速传动系统简化

公比的选取原则：

公比值小则相对转速损失少，但变速范围在一定时变速级数将增加，变速箱的结构复杂，一般取1.26或1.41等较大公比，对于大批量生产用的专用机床，专用化机床及自由机床，通常取1.12或1.26等较小公比，由于此类机床不经常变速，可用齿轮变速，机床结构不会应采用小公比而复杂，对于非自动化小型机床，加工周期内切削时间小于辅助时间，常用P=1.58、1.78的大公比，以简化机床结构。

13.结构网及结构式。

结构网：

表示各变速传动组的传动副数和各变速传动组的级比指数，还表示传动顺序和变速顺序。

14.根据机床主轴轴承精度对主轴回转精度的影响效果，用图分析说明选择主轴轴承的精度等级时，前轴承通常要比后轴承高一个等级的合理性。

15.机床主轴采用的滚动轴承的精度有哪些等级？

分别适合于哪些机床？

主轴设计时前后轴承精度等级选取的原则。

16.什么是主轴轴承的预紧？

机床主轴轴承预紧的目的是什么？

实现预紧的方法有哪些？

17.主轴组件采用滚动和滑动轴承的优缺点比较，静压轴承节流器的作用？

滚动轴承和滑动轴承都可用于机床主轴，都能满足旋转精度的要求。

相比之下滚动轴承有下述优点：

①在转速和载荷变化范围很大的情况下滚动轴承仍能稳定工作，而动压滑动轴承在低速时难以形成具有足够压力的油膜；

②滚动轴承能在零间隙、甚至负间隙（预紧到有一定过盈量）的条件下工作，对提高旋转精度和刚度有利，而滑动轴承则必须有一定间隙才能正常工作；

③滚动摩擦系数小，发热少；

④滚动轴承容易润滑，可以用脂润滑，装填一次用到修理时才更换，若用油时所需油量也远比滑动轴承小；

⑤滚动轴承为标准件，可以外购。

滚动轴承的缺点是：

①滚动体的数目有限，所以滚动轴承在旋转中的径向刚度是变化的，易产生振动；

②滚动体与内外圈是刚性接触，而滑动轴承的油膜形成粘性阻尼层，故滚动轴承的阻尼较滑动轴承要低；

③滚动轴承的径向尺寸比滑动轴承大。

18.控制主轴部件运行时的温升和热变形，提高其热稳定性十分必要，可采取哪些措施？

①减少支承发热量。

合理选择轴承类型和精度，保证支承的制造和装配质量，采用适当的润滑方式，均有利于减少轴承发热。

②采用散热装置。

通常采用热源隔离法、热源冷却法和热平衡法，能够有效地降低轴承温升，减少主轴组件热变形。

19.什么是机床主轴悬伸量a和支承跨距L？

分析在主轴截面一定情况下，a和L对主轴系统刚度性能的影响。

20.指出直线伺服电机进给系统的基本组成。

结合其结构特点，列举该技术应用到高速数控机床优缺点？

将旋转电动机沿径向剖开后，拉直展开就形成了直线电动机。

其基本组成：

1—直线滚动导轨；2—床身；3—工作台；4—直线电机动件（绕组）；5—直线电机定件（永久磁钢）

或可能：

初级部件，次级部件，线性位置测量系统，导轨系统，动力拖链

直线电机的优点：

1）进给速度要与高速主轴相匹配，达到60m/min或更髙

2）加速度要大，瞬间达到高速度，至少1～2g

3）动态性能要好，具有较高的精度和刚度

直线电机的缺点：

1）存在严重的端部效应

2）推力波动大

3）控制难度大

4）安装困难，需要隔磁

5）成本髙

21.简述滚珠丝杠预拉伸的目的是什么？

预拉伸量如何确定？

滚珠丝杠工作时要发热，其温度高于床身。

为了补偿因丝杠热膨胀而引起的定位精度误差，可采用丝杠预拉伸结构，使预拉伸量略大于热膨胀量。

发热后，热膨胀量将抵消部分预拉伸量，使丝杠内的拉应力下降，但长度却没有变化。

预拉伸量=公称行程-目标行程（螺纹部分在常温下的长度）

22.支承件的功用和基本要求。

支承件是机床的基础构件，包括床身，立柱，横梁，摇臂等。

作用：

承载和作为基准。

基本要求：

1）使用要求（安装其它零部件、排屑申通、吊运安全）

2）工艺要求（便于安装和装配）

3）性能要求：

1应具有足够的静刚度、较高的刚度——重量比。

2应具有较好的动态特性。

3应具有较好的热变形特性。

23.在机床支承件设计中，截面形状的选择原则是什么？

如何补偿不封闭支承件的刚度损失？

支承件变形主要是弯扭变形。

且搞弯刚度和搞扭刚度随支承件的截面惯性矩增大而增大。

设计原则：

24.导轨的主要功用：

导向与支承

25.滚动导轨的结构形式、特点及预紧方法。

26.什么是机床定位精度，定位误差一般由于哪些原因产生？

影响机械装备加工精度的主要因素有哪些？

定位精度：

指机床上的移动部件在调整或者加工的过程中，由传动系统驱动所到达的实际位置与要求到达的位置之间的差值。

误差：

1.由传动系统，传动构件上的固定误差所造成的，有规律并能确定数值，常称为系统误差。

2.由一系列不确定的偶然误差造成，无一定的规律，常称为偶然性误差。

影响因素有：

机床的几何精度，传动精度，运动精度，定位精度等。

27.根据误差传递规律，试述提高机床传动精度的途径。

合理选择传动件

合理布置传动件，有效利用误差传递规律

尽可能地缩短传动链

提高各传动件的制造和装配精度

28.进给传动系统消除间隙的机构.

齿隙补偿机构、键联接间隙补偿机构、

29.简述防止与控制机床热变形的措施有哪些？

机床热变形对精度的影响大体有哪3种？

防止与控制：

减少热源的发热量、将热源置于易散热的位置

机床热变形对精度的影响：

线性位移变化，角度变化，工作台等部件运动的直线变化

30.什么是机床低速运动平稳性？

试论述影响机床低速运动平稳性的因素和条件，并指出改善机床低速运动平稳性的措施。

答：

机床在运动的时候不会产生明显的速度不均匀，不会产生跳跃式的时走时停的状态，也不会产生时快时慢的现象叫做机床低速运动平稳性。

爬行的机理：

滑动导轨的不平稳性与滑动面间的摩擦特性有着极密切的关系。

影响运动不平稳的主要摩擦特性是：

滑动面间的摩擦阻力与运动速度、静动摩擦力之差以及部件的停顿时间等。

防止爬行的措施：

1）减小静动摩擦力之差deitaF和改变摩擦系数随速度变化的特性。

用滚动摩擦力代潜滑动摩擦

采用减摩材料

使用专用导轨润滑油

2）提高传动系统的刚度K

31.已知某分级变速机床主轴系统，主轴转速范围n＝180～1000r/min，电动机额定转速和主传动系统图均已知。

问：

1）写出该机床主传动路线表达式；

2）查表计算出公比、转速级数Z和变速范围；

3）写出结构式并画出转速图