1、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、
2、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
3、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
4、精度可 达 IT5 IT6 ，表面粗糙度 Ra 达 0.63 m 0.08 m 。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
5、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 ) 的运动和传动链由动力源 ( 电机 ) 到刀具主轴的传动链称为外联系传动链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
6、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，
7、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 1 2 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
8、 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
9、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，
10、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
11、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：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；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；滚动摩擦系数小，发热少；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；滚动轴承为标准件，可以外购。滚动轴承的缺点是：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；滚动体与内外圈是刚性接触，而滑动轴承的
12、油膜形成粘性阻尼层，故滚动轴承的阻尼较滑动轴承要低；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？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。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
13、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 2g3 ） 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
14、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
15、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，
16、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
17、：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 K31. 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
