第一章緒論1-1數控機床由哪些部分組成，各有什么作用？答：數控機床一般由數控系統、伺服單元、驅動單元、檢測反饋裝置和機床本體等組成。其中，數控系統主要由數控裝置、控制面板以及通訊接口等組件組成。(1)數控裝置。數控裝置是數控系統的核心，一般選用專用計算機或通用計算機。數控裝置的作用是讀取鍵盤輸入的數據和進給驅動單元反饋的位置信息，完成程序編譯和運行，輸出控制信號和指令；與PLC單元協同工作，實現機床各部件的控制。(2)控制面板。用于顯示機床的運行狀態和選擇工作模式。提供手動進給控制、速度調節以及輔助指令等功能。(3)伺服與驅動單元。由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電動機組成。接收數控裝置的指令，并驅動傳動裝置和運動部件，實現刀具的運動軌跡。(5)檢測反饋裝置。包括檢測元件和反饋電路，用于檢測執行元件（如電動機）的轉角和運動部件的位移，并將其轉化為電信號反饋給數控系統。(6)機床本體。包括主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺和輔助運動裝置等。提供機械結構支撐和動力傳遞功能。1-2數控系統中的PLC，主要承擔什么控制功能？答：主要用于開關量信號的讀取和輸出控制，如移動部件行程開關、氣動或液壓系統壓力開關（傳感器）、控制面板上的按鈕等信號讀取、控制面板上的指示燈、電磁閥和電磁鐵等元件開閉控制等。1-3數控機床的工作流程是什么？答：工作流程如下：(1)編制數控程序。加工零件前，先要根據零件圖樣將零件加工的全部工藝過程、工藝參數、幾何參數及操作步驟等，按規定的代碼及程序格式進行編寫。(2)輸入。主要是把數控程序、控制參數和補償數據輸入到數控裝置。(3)譯碼。譯碼程序如同翻譯，按一定的語法規則將上述信息轉化成計算機能夠識別的數據格式，并按一定的規則存放在指定的內存專用區域。(4)刀具補償。數控加工程序通常是按零件輪廓軌跡編寫的，而數控機床在加工過程中控制的是刀具中心軌跡，因此在加工前必須將零件輪廓變換成刀具中心的軌跡。(5)插補。根據給定速度和給定輪廓的線型，在輪廓起點與終點之間，確定擬合直線段的中間點，即“數據密化”過程。(6)位置控制和切削加工。位置控制的任務是在每個采樣周期內，將插補計算出的指令位置與實際反饋位置相比較，用位置差值控制伺服電動機轉速。1-4簡述在線編程和離線編程的特點和應用場合。答：在線編程是利用數控系統鍵盤和顯示屏在機床上直接創建、編寫、修改、調試和保存數控加工程序。主要創建簡單的數控加工程序或用于在已有數控加工程序的基礎上稍加修改的場合。離線編程是利用數控系統離線編程工具或CAD/CAM工具軟件，在臺式計算機或便攜式計算機上完成數控加工程序的創建、編寫、修改、調試和保存，再借助U盤復制到數控系統，或通過USB/網絡等途徑將數控程序下載到數控系統。1-5數控機床有哪些主要特點？答：(1)加工精度高，產品質量穩定。數控機床設計制造機械部件的精度、剛度和熱穩定性均較高。(2)可加工復雜異形零件。微小直線段理論上可以擬合任意復雜的平面曲線，也可完成普通機床難以加工或根本不能加工的復雜異形零件，且加工精度一般不受零件及復雜程度的影響。(3)勞動生產率高。數控機床的主軸轉速和進給量范圍比普通機床大，良好的結構剛性允許數控機床采用大的切削用量，從而有效地節省了機床占用時間。(4)加工零件的適應性強，靈活性好。當加工零件改變時，數控機床只需要換零件的加工程序，調整刀具參數等操作，無需改變機械部分和控制部分的硬件，就能加工新的零件。(5)工人勞動強度小。加工零件時，不需要從事繁重的重復性手工操作，勞動強度與緊張程度均大為減輕，勞動條件也得到相應的改善。(6)生產管理水平高。數控機床是機械加工自動化設備，以數控機床為基礎建立起來的柔性制造單元、柔性制造系統、計算機集成制造系統、智能制造或云制造系統，可實現機械制造集成化、自動化、信息化和智能化。1-6哪些零件適于采用數控機床加工？答：數控機床最適宜加工以下類型的零件：(1)中小批量的零件。(2)需要多次改型設計的零件。(3)加工精度要求高、結構形狀復雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件。(4)難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內腔的殼體或盒型零件，(5)必須在一次裝夾中完成銑、鏜、鉸或攻螺紋等多工序復合加工的零件。(6)加工和檢測設備需要組網，構建智能制造系統和云制造系統。1-7什么叫做點位控制、直線控制、輪廓控制數控機床？有何特點及應用？答：點位控制數控機床。刀具在從某一位置移到下一位置的過程中，不考慮其運動軌跡，只要求刀具能最終準確到達目標位置，運動過程中不切屑，各坐標軸之間的運動無任何聯系。直線控制數控機床。要保證點與點之間的準確定位，還要控制兩個相關點之間的位移速度和路線，軌跡一般是平行于各坐標軸或與坐標軸成一定夾角的直線。輪廓控制數控機床。數控系統能同時控制兩個或兩個以上的軸，位置及速度不間斷的嚴格控制，運動過程中切削工件，需具備直線和圓弧插補，刀具補償、機床軸向運動誤差補償、絲杠的螺距誤差和齒輪的反向間隙誤差補償等功能，可加工出符合圖樣要求的復雜形狀零件。1-8簡述開環、閉環、半閉環控制數控機床的區別。答：開環控制數控機床沒有位置檢測裝置，，無法反饋實際位移值給數控裝置和進給伺服單元，控制信號單向傳送。通常采用功率步進電機作為執行元件，系統精度受步進電機的步距精度、工作頻率和傳動機構精度影響，難以實現高精度加工。優點是結構簡單、成本低、調試維修方便，適合經濟型、中小型數控機床，對精度和速度要求不高。全閉環控制數控系統配置了位置檢測裝置，能將實際位移反饋給數控裝置，并與位置指令值進行比較，通過控制機床的移動速度消除位置差值。該系統具有高定位精度，但系統復雜，調試和維修困難，對檢測元件要求高，需要保護措施，購置和使用成本高，適用于大型或精密的數控設備。半閉環控制數控機床與全閉環控制相似，但位置檢測裝置安裝在傳動鏈的旋轉部件上，無法直接測量工作臺的實際位移，而是通過轉角換算得到位移量。相較于全閉環控制系統，精度較低，但結構簡單，調整方便，檢測元件價格低廉，系統穩定性好，是目前最常用的控制系統之一。1-9列舉我國數控系統的主要品牌答：比較典型的有華中數控系統、華興數控及北京航天數控等。型號有航天Ⅰ型、華中Ⅰ型、華中-2000型等。1-10基于云服務的數控機床，將為數控機床產業帶來哪些新變化？答：數控機床總的發展趨勢是高速高效、高精度、高可靠性、復合化、開放式、智能化、網絡化、云服務和云制造。其中