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第五章　數(shù)控機(jī)床及工業(yè)機(jī)器人

本章重要考點(diǎn)

1.數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)、組成、再生改造；

2.CNC裝置的控制流程、軟件特點(diǎn)；

3.PLC的特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床中兩類(lèi)PLC的形式與區(qū)別；

4.伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、區(qū)別以及相關(guān)計(jì)算；

5.工業(yè)機(jī)器人、FMC、FMS的基本功能及組成。

第一部分　客觀(guān)題考點(diǎn)

【考點(diǎn)1】數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)、組成、再生改造

【例題·多選題】下列敘述中，正確的是（ ）。

A.在曲線(xiàn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間確定一些中間點(diǎn)的計(jì)算稱(chēng)為插補(bǔ)運(yùn)算

B.脈沖增量插補(bǔ)算法可以輸出脈沖或速度信號(hào)

C.數(shù)字增量插補(bǔ)算法適用于所有伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

D.只要知道曲線(xiàn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)就可以通過(guò)插補(bǔ)完成曲線(xiàn)加工

『正確答案』A

『答案解析』在進(jìn)行曲線(xiàn)輪廓加工時(shí)，只要知道曲線(xiàn)的種類(lèi)、起點(diǎn)、終點(diǎn)以及速度等，就可以根據(jù)給定的數(shù)字函數(shù)，在曲線(xiàn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化，確定一些中間點(diǎn)，從而加工出給定的曲線(xiàn)輪廓，這種方法稱(chēng)為 插補(bǔ)。目前插補(bǔ)運(yùn)算有兩大類(lèi)：一類(lèi)是以脈沖形式輸出的脈沖增量法，它適用于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)；另一類(lèi)是以數(shù)字量形式輸出的數(shù)字增量法，適用于以交、直流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件的閉環(huán)（或半閉環(huán)）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

【例題·單選題】下列關(guān)于數(shù)控機(jī)床加工零件的說(shuō)法中，不正確的是（ ）。

A.是在人的干擾下加工零件

B.是按預(yù)先編寫(xiě)的零件加工程序自動(dòng)加工

C.其加工精度可以利用軟件進(jìn)行校正和補(bǔ)償

D.一般借用通用夾具

『正確答案』A

『答案解析』數(shù)控機(jī)床按預(yù)先編寫(xiě)的零件加工程序自動(dòng)加工，沒(méi)有人為干擾，而且加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正和補(bǔ)償，因此可以獲得高的加工精度和重復(fù)精度。數(shù)控機(jī)床一般借用通用夾具，幾乎不需要專(zhuān)用夾具，只需要更換零件加工程序，具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性，因而可大大縮短生產(chǎn)周期。

【例題·單選題】數(shù)控機(jī)床由（ ）組成。

A.CAD／CAM系統(tǒng)、機(jī)床主機(jī)、輔助裝置

B.CNC系統(tǒng)、機(jī)床主機(jī)、輔助裝置

C.計(jì)算機(jī)及PLC、機(jī)床主機(jī)、輔助裝置

D.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、機(jī)床主機(jī)、輔助裝置

『正確答案』B

『答案解析』數(shù)控機(jī)床分成兩大部分，即CNC系統(tǒng)和機(jī)床主機(jī)（包括輔助裝置）。

【鏈接】CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出（I/O）設(shè)備、CNC裝置、主軸控制單元及進(jìn)給控制單元組成。

【例題·單選題】關(guān)于數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）。

A.主軸箱、進(jìn)給變速箱及其傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化

B.進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件應(yīng)具有高效率、無(wú)間隙、低摩擦的特點(diǎn)

C.采用熱對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)及熱平衡措施，以減小熱變形

D.提高機(jī)床的靜剛度和固有頻率、減低其阻尼以獲得高的動(dòng)剛度和高抗振性

『正確答案』D

『答案解析』阻尼越大，動(dòng)剛度也越大，所以應(yīng)該提高數(shù)控機(jī)床的阻尼以獲得高的動(dòng)剛度。

【鏈接】為了滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床高自動(dòng)化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，其機(jī)械結(jié)構(gòu)具以下一些特點(diǎn)：高剛度和高抗振性；小的機(jī)床熱變形；高效率、無(wú)間隙、低摩擦傳動(dòng)；簡(jiǎn)化的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

【例題·多選題】按照刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，可以將數(shù)控機(jī)床分為（ ）數(shù)控機(jī)床。

A.平面控制

B.連續(xù)控制

C.斷續(xù)控制

D.點(diǎn)位控制

E.輪廓控制

『正確答案』DE

『答案解析』按照刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，可以將數(shù)控機(jī)床分為點(diǎn)位控制和輪廓控制數(shù)控機(jī)床。

【鏈接】點(diǎn)位控制（或位置控制）數(shù)控機(jī)床，只能控制工作臺(tái)（或刀具）從一個(gè)位置（點(diǎn)）精確地移動(dòng)到另一個(gè)位置（點(diǎn)），在移動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行加工，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸可以同時(shí)移動(dòng)，也可以依次移動(dòng)。輪廓控制數(shù)控機(jī)床，能夠同時(shí)對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制，不僅控制輪廓的起點(diǎn)和終點(diǎn)，而且還要控制軌跡上每一點(diǎn)的速度和位置，因而能夠加工曲線(xiàn)（或曲面）。

【例題·多選題】可以采用輪廓控制的數(shù)控機(jī)床有（ ）。

A.數(shù)控車(chē)床

B.加工中心

C.數(shù)控磨床

D.數(shù)控沖床

E.數(shù)控銑床

『正確答案』ABCE

『答案解析』點(diǎn)位控制（或位置控制）數(shù)控機(jī)床包括數(shù)控鏜床、鉆床、沖床。輪廓控制數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車(chē)床、銑床、磨床、電加工機(jī)床和加工中心等。

【例題·單選題】下列敘述中，錯(cuò)誤的是（ ）。

A.閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的反饋檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上

B.半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上

C.半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置安裝在電動(dòng)機(jī)或絲杠的端頭

D.開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床不帶位置檢測(cè)反饋裝置

『正確答案』B

『答案解析』半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的檢測(cè)裝置安裝在電動(dòng)機(jī)或絲杠的端頭。

【鏈接】按照伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類(lèi)：閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，位置檢測(cè)裝置安裝要機(jī)床工作臺(tái)上，加工精度高。缺點(diǎn)：裝配、調(diào)試難度大。半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。將檢測(cè)元件安裝在電動(dòng)機(jī)的端頭或絲杠的端頭，調(diào)試比較方便，因而廣泛采用。開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。不帶位置檢測(cè)反饋裝置。多為經(jīng)濟(jì)型。

【例題·單選題】（2008）與半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床相比，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（ ）。

A.具有比較高的加工精度

B.設(shè)計(jì)、調(diào)試比較方便

C.環(huán)內(nèi)包含的機(jī)械環(huán)節(jié)比較少

D.應(yīng)用得更廣泛

『正確答案』A

『答案解析』閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床由于能夠減少乃至于消除由于傳動(dòng)部件制造、裝配所帶來(lái)的誤差，因而可以獲得很高的加工精度。

【例題·單選題】加工中心與普通數(shù)控機(jī)床相比，最大的區(qū)別是加工中心具有（ ）。

A.計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)

B.刀庫(kù)，能自動(dòng)更換刀具

C.自動(dòng)裝卸工件裝置

D.物料自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)裝置

『正確答案』B

『答案解析』加工中心是有刀庫(kù)，并且能夠自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床，運(yùn)用十分廣泛。分為鏜銑類(lèi)加工中心和車(chē)削中心。自動(dòng)換刀裝置是加工中心的基本特征，它的投資占到整機(jī)投資的30%~50%。加工中心的故障有50%以上與自動(dòng)換刀裝置有關(guān)。

【例題·多選題】以下所列數(shù)控機(jī)床的一些組成部分的使用壽命中，正確的有（ ）。

A.主要機(jī)械大件（如床身、立柱、主軸箱等）的使用壽命達(dá)10年以上

B.數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命也可達(dá)10年

C.一些頻繁運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械部件（如滾動(dòng)絲杠副）可保持運(yùn)動(dòng)精度的壽命約為5年

D.易損電器元件（如行程開(kāi)關(guān)）的使用壽命也可達(dá)5年

E.一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型的數(shù)控系統(tǒng)在制造廠(chǎng)生產(chǎn)出來(lái)，其壽命為5～6年

『正確答案』ABC

『答案解析』易損電器元件（如行程開(kāi)關(guān)）的使用壽命只有2年左右。

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