金属切削机床试卷1--10答案汇总.doc

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三、简答题：（每题5分，计 25 分）
16. 试分析 CA6140 型卧式车床的传动系统。
答：CA6140 型卧式车床的传动系统主要由主运动传动链，车螺纹传动链，纵向进给传动链，横向进给传动链和快速移动传动链组成。

17. 什么是组合机床？组合机床的应用范围有哪些？
组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配少量的专用部件组成的专用机床。可加工气缸盖，变速箱体，变速箱盖等箱体零件。

18. 在插齿机上加工直齿圆柱齿轮，主要有哪些运动组成？其中那些运动不参与工件表面的形成过程？
在插齿机上加工直齿圆柱齿轮，

主要运动有主运动、展成运动、圆周进给运动、径向切入运

动及让刀运动等。其中让刀运动不参与工件表面的形成过
19. 一般机床包括哪三个基本部分？
执行件 运动源 传动装置
20. 为什么车削螺纹时用丝杠承担纵向进给，而车削其他表面时，用光杠传动纵向和横向进给？能否用一根丝杠承担纵向进给又承担车削其他表面的进给运动。
车削螺纹时，必须严格控制主轴转角与刀具纵向进给量之间的关系，而丝杠螺母传动具有间隙小，能时刻保证严格的传动比的特点，所以要用丝杠承担纵向进给的传动件。车削其他表面时，不必严格控制主轴转角与刀具纵向进给量之间的关系， 为减少丝杠磨损和便于操纵，另外，丝杠是无法传递横向进给运动的，因此要用光杠传动纵向和横向进给不能用一根丝杠承担纵向进给又承担车削其他表面的进给运动。这样，可以防止丝杠磨损过快，使用寿命降低，并使机床的操纵更容易。
四、画图题：（每题10分，计 10 分）
21. 画简图表示用成形车刀车削外圆锥面时，需要哪些成形运动？其中哪些是简单运动？哪些是复合运动？
（1）用成型车刀车削外圆锥面
A 为成形车刀的横向进给运动； B 为工件的旋转运动。 两简单成形运动。

（2）用尖头车刀纵、横向同时进给车外圆锥面
A 为车刀的进给运动；
B 为工件的旋转运动；
两个简单运动。

六、计算题：（每题10分，计 20 分）
23.某传动系统如图所示：
1）写出此传动路线的表达式，并说明有多少种转速；
2）计算主轴极限转速nmax和nmin。

解：1.主运动的传动路线表达式：
27/43 39/39
电动机（1440r/min）I— 27/49— II——35/35——III——26/52—
31/39
24/54—IV——50/28——V——30/67——VI（主轴）
2. nmax = 1440 X 27/49 X 35/35 X 39/39 X 50/28 X 30/67 = 634.4(r/min)
nmin = 1440 X 27/49 X 27/43 X 26/52 X 24/54 X 30/67 = 49.6(r/min)
答： 主轴的最高转速为634.4 r/min 。
主轴的最低转速为49.6 r/min 。
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四、名词解释：（每题5分，计 15 分）
21. 顺铣：在切削部位刀齿的旋转方向和零件的进给方向相同时为顺铣
22. 刀具耐用度：
23. 机床型号CA6140: 类别代号C加重型，“A” 是结构特性代号，车床的主参数床身上最大回转直径为400mm。
五、简答题：（每题5分，计 25 分）
24. 与一般卧式车床相比，精密及高精密卧式车床主要采取了哪些措施来提高其加工精度和减小表面粗糙度？
答：措施⑴提高机床几何精度，提高主轴及轴承精度以及丝杠和螺母精度。
⑵主传动链采用分离传动的形式把主轴箱和变速箱分开，提高主轴的
运动平稳性减少主轴热变形，从而提高机床工作精度。
⑶主轴皮带轮采用卸荷式结构。
⑷减小加工表面粗糙度，主轴前后轴承均采用高精度滑动轴承或采用高精度静压轴承，采用无级变速传动。
25. 什么是组合机床？组合机床的应用范围有哪些？
组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件所组成的专用机床。可加工气缸体，气缸盖，变速箱体，变速箱盖等箱体零件。
26. 主轴滚动轴承油润滑的方式有哪几种？
油脂润滑、油液循环润滑、油雾润滑、油气润滑等方式
27. Y3180E滚齿机上用左旋滚刀加工左旋齿轮，机床需要哪些表面成型运动？
解：需要的表面成形运动有：滚刀的高速旋转为主运动；滚刀与工件之间的啮合运动即展成运动；滚刀架的垂直进给运动；附加运动。
28. 主轴部件按运动方式可分为哪几类？
主轴部件按运动方式可分为一下几类：
①只做旋转运动的主轴
②既有旋转运动又有轴向进给运动的主轴
③既有旋转运动又有轴向调整移动的主轴
④既有旋转运动又有径向进给运动的主轴
⑤主轴做旋转运动又做行星运动的主轴
六、画图题：（每题10分，计 10 分）

29.

七、分析题：（每题10分，计 10 分）
30. 如下图所示：
如何提高CA6140主轴的旋转精度？（从轴承间隙的调整方面分析）
八、计算题：（每题10分，计 20 分）
31. 如图利用下图的传动系统，加工L=4mm螺纹，试选择挂轮a.b.c.d的齿轮（挂轮齿数应为5的倍数）

1解：由图可知。
1×××××6=4
×××=
×=×
×=×
得：a=20，b=45，c=40，d=25；

32.

解：1.主运动的传动路线表达式：
27/43 39/39
电动机（1440r/min）I— 27/49— II——35/35——III——26/52—
31/39
24/54—IV——50/28——V——30/67——VI（主轴）
2. nmax = 1440 X 27/49 X 35/35 X 39/39 X 50/28 X 30/67 = 634.4(r/min)
nmin = 1440 X 27/49 X 27/43 X 26/52 X 24/54 X 30/67 = 49.6(r/min)
答： 主轴的最高转速为634.4 r/min 。主轴的最低转速为49.6 r/min 。

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四、简答题：（每题5分，计 15 分）
24. 溜板箱进给箱包含哪些部分？各部件作用是什么？
①双向牙嵌式离合器
②纵向横向机动进给和快速移动操纵机构
③开合螺母及其操纵机构作用是接通或断开从丝杠传来的运动。
④互锁机构作用是防止走刀时开合手柄误操作而损坏机床。
⑤超越离合器作用是防止光杠和快速电动机同时相关轴而造成破坏。
⑥安全离合器作用是使刀架在过载时能自动停止前进避免损坏传动机构
25. 为什么某些机床导轨需要卸荷？液体卸荷导轨与液体静压导轨有何不同？
一些重型机床的移动执行件加工作台质量较大，作用在导轨面上的平均压力很大，为了较少平均压力，必须加宽导轨面的宽度，使结构庞大，否则会加快导轨磨损，并易产生爬行，因此，常用卸荷装置来减小作用在工作导轨面上的压力，以提高其耐磨性和低速运动的平稳性，对一些精密机床，为提高其运动的灵活性，亦需用卸荷导轨，对于液压传动的机床，需采用液体卸荷导轨，它是在导轨面上开出比液体静压导轨小的油腔，因此，压力油不是以将运动部件浮起，仍然是两导轨面直接接触，液体的压力只卸去一部分载荷，从而减小作用在导轨面上的压力，而液体静压导轨的油腔面积大，压力油必须将动导轨完全浮起，是两导轨面脱离接触，形成完全的液体摩擦。
26. 推力轴承配置中，前端定位结构的特点有哪些？
推力轴承安装在前轴承内侧，前支承结构复杂，受力大，温升高，主轴受膨胀向后伸长，对主轴前端位置影响较小
五、画图题：（每题10分，计 10 分）
27. 画出12=31×23×26和12=31×26×23方案结构式对应的结构网。并比较两者哪个比较合理。

合理的结构式为：12＝31×23×26。
合理性：① 符合变速级数、级比规律；② 传动件“前多后少”；③ 结构网“前密后疏”；④ 第二扩大组的变速范围r＝1.416＝8，满足极限变速范围要求。

六、分析题：（每题10分，计 20 分）
28. CA6140型车床主传动链中，能否用双向牙嵌式离合器或双向齿轮式离合器代替双向多片式摩擦离合器，实现主轴的开停及换向？在进给传动链中，能否用单向摩擦离合器或电磁离合器代替齿轮式离合器M3、M4、M5？为什么？
答:不能代替双向多片式摩擦离合器，因起到过载保护作用。不能代替齿轮式离合器，因其可以保证准确的传动比。
29. 试分析 CA6140 型卧式车床的主轴组件在主轴箱内怎样定位。其径向和轴向间隙怎样调整。
CA6140 型卧式车床的主轴在主轴箱内是靠 5 个轴承定位的。轴的前端有 3 个轴承，其中，有 2 个向心球轴承，1 个推力向心滚柱轴承，中间一个推力向心轴承，后端一个向心推力滚柱轴承。其径向间隙可通过旋转轴前端轴承左边的调整环，推动抵套向右微移，使主轴最前轴承的内圈沿锥度向右微移，以减小主轴前端的径向间隙。主轴的轴向间隙可通过旋转主轴后端的调整环，推抵套向右，使后端的推力轴承内圈带着主轴右移，减小后端轴承内、外圈之间的间隙，从而减小了主轴的轴向间隙，调定后需锁紧固定螺钉。
七、计算题：（每题10分，计 20 分）
30. 根据下图所示回答下列问题：
1、计算各传动轴转速，画转速图，写出结构式。
2、该变速箱主轴采用什么形式的支承，各轴承叫什么名称？
3、Ⅱ轴双联滑移齿轮与Ⅱ轴配合采用什么形式导向？
4、主轴材料如何选择？采用哪种热处理形式？箱体材料采用哪种材料？

1，结构式为：Z=21X24 转速图下图所示 （10分）
2．主轴采用的支承形式为：前后两支承，前支承轴承为双排圆柱滚子轴承，后支承轴承为
推力球轴承和圆锥球轴承，（4分）
3．II轴双联滑移齿轮与II轴配合采用导向形式为：花键轴。（2分）
4、主轴材料选择40Cr ，采用热处理形式为：调质处理，箱体材料采用HT250 （4分）

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五、简答题：（每题5分，计 15 分）
28. Y3180E滚齿机上用左旋滚刀加工左旋齿轮，机床需要哪些表面成型运动？
滚刀的高速旋转为主运动；
滚刀与工件之间的啮合运动即展成运动；滚刀架的垂直进给运动；附加运动。
29. CA6140型车床主传动链中，能否用双向牙嵌式离合器或双向齿轮式离合器代替双向多片式摩擦离合器，实现主轴的开停及换向？在进给传动链中，能否用单向摩擦离合器或电磁离合器代替齿轮式离合器M3、M4、M5？为什么？
答:不能代替双向多片式摩擦离合器，因起到过载保护作用。不能代替齿轮式离合器，因其可以保证准确的传动比。

30. CA6140型车床进给箱包含哪些部分？
变换螺纹导程和进给量的变速机构变换螺纹种类的移换机构丝杠和光杠的转换机构操纵机构
六、画图题：（每题10分，计 10 分）
31 推力轴承都分别布置在前、后支承出，称为两端定位，画出示意图，并说明该定位结构的特点和适用范围。
两端定位：受轴向力的轴承，分别布置在前、后支承。
②在一端调间隙，尚方便。
缺点：①跨距较大时，受热伸长，主轴可能弯曲，影响精度；
②受热伸长时，影响轴承正常间隙（过松、过紧）
七、分析题：（每题10分，计 20 分）
32. 在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时， 附加运动和垂直进给运动传动链的两端件都是工作台和刀架， 这两条传动链是否可以合并为一条传动链，为什么？

答：不能合并为一条传动链。虽然附加运动和垂直进给运动传动链的两端件都是工作台和刀架，但两条传动链中具有合成机构，合成机构的两个输入端分别刀架的旋转运动与刀架的垂直运动，这是刀架的两种完全不同的运动，其计算位移不同。

从图中可清楚地看出，刀架的旋转运动机构与刀架的垂直运动机构是滚齿机上的两个完全不同的机构。尽管它们控制的都是刀架，但它们带给刀架的是两种完全不同的运动。

33. 根据主轴支距L与端部位移y的关系得出如图所示曲线，回答下述问题：
1、解释曲线1、2、3所表示的意义及它们之间的关系；
2、说明何为主轴最佳跨距和合理跨距；
3、由于结构原因主轴组件不能采用合理支承跨距时，应如何提高主轴组件的刚度。

这表明，在作用力F和主轴悬伸量a一定的条件下，弹性主轴本体变形所引起的轴端位移y1，随支距L的加大而增加，且成线性关系，即支距L越大，主轴的刚度则越低。

分析主轴组件前端位移的组成并说明主轴最佳跨距和合理跨距的确定方法。当由于结构原因不能采用合理跨距时应该如何提高主轴组件的刚度？
答：主轴合理跨距：在主轴前端受力时主轴端部产生的位移是由主轴本身及其支承产生的变形引起的。 对于一个已确定主轴前端悬伸量的主轴组件来说，存在一个最佳支承跨距L0可以使得主轴组件的综合刚度最大，即可以使得主轴端部产生位移最小。由于当0.75≤L实/L0≤1.5时主轴组件的刚度损失不超过5%~7%，这在工程上可以认为是合理的刚度损失，所以称（0.75~1.5）L0为主轴合理跨距L合
当由于结构原因不能使用合理跨距时，应该区别对待：当支承跨距大于合理跨距时应该加大主轴的刚度，当支承跨距小于合理跨距时应该加大支承的刚度——轴承与轴承座的刚度。
八、计算题：（每题10分，计10 分）
34. 如图所示传动系统，试计算：
1)轴A的转速（r/min)；
2)轴A转1转时，轴B转过的转数；
3)轴B转1转时，螺母C移动的距离。

解：1
2
3
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24. 在通用机床和数控机床的使用中，对切削运动的描述有何不同？
1卧式车床切削运动
①主运动正轴正、反转停止
②进给运动纵向进给运动横向进给运动 
2数控车床建立工件坐标系
用M03、M04、M05主轴正转、反转、停止。 
Xxxxxfxxxx横向进给 Zxxxxfxxxx纵向进给
即用代码控制切削运动与辅助运动
25. 转塔车床与卧式车床的主要区别是什么？
区别：转塔车床没有尾座和丝杠，而在尾座的位置变装一个可纵向移动的多工位刀架，刀架上安装多把刀具。

26. 卧式镗床可进行哪些工作运动？
①镗杆的旋转主运动②平旋盘的旋转主运动③镗杆的轴向进给运动④主轴箱垂直进给运动⑤工作台纵向进给运动⑥工作台横向进给运动⑦平旋盘径向刀架进给运动⑧辅助运动
六、画图题：（每题10分，计 10 分）
27. 画出12=31×23×26和12=31×26×23方案结构式对应的结构网。并比较两者哪个比较合理。

合理的结构式为：12＝31×23×26。
合理性：① 符合变速级数、级比规律；② 传动件“前多后少”；③ 结构网“前密后疏”；④ 第二扩大组的变速范围r＝1.416＝8，满足极限变速范围要求。

七、分析题：（每题10分，计 20 分）
28. 卧式车床床身在切削力的作用下，会产生哪些变形？根据下列简图说明这些变形对被加工工件的尺寸精度（Δd/2）有何影响？

竖直平面内的弯曲变形，水平平面内的弯曲变形，扭转变形水平平面内的
弯曲变形1：1
反映到工件上，扭转变形近似1：1
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五、简答题：（每题5分，计 15 分）
24. 能否在CA6140车床上,用车大导程螺纹传动链车削较精密的非标螺纹?
答不能因为加工较大精密螺纹在CA6140车床上只要采用的措施、就是缩短传动链、而车大导程螺纹传动路线长传动件的累积误差大所以不能用车大导程螺纹传动链车削较精密的非标螺纹。
25. 说明何谓简单运动？何谓复合运动？其本质区别是什么？
答：简单运动是可以独立的运动，包括旋转运动或直线运动。
复合运动是由两个或两个以上的旋转运动或直线运动按照确定的运动关系组合而成的成形运动。 本质上说，简单运动是机床最基本的运动；复合运动是有两个或 3 两个以上的简单运动叠加而成的运动，组成复合运动的各简单运动之间有着严格的运动关系。
26. 什么是主轴组件的前端定位和后端定位？各有何缺点？
1）前端定位，推力轴承布置在前支撑处，主轴发热后向后伸长，轴前端的轴向精度较高，但前支撑结构复杂。
2）后端定位推力轴承布置在后支撑处，主轴受热后向前伸长，影响轴端的精度和刚度，便于轴承间隙调整。
3）两端定位推力轴承布置在前后支撑处，支撑结构简单，发热量小，但主轴受热变形会改变轴承间隙影响主轴旋转精度。
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四、简答题：（每题5分，计 15 分）
24. 滚珠丝杠螺母传动副有哪些特点。
1。传动效率高，因为滚珠丝杠采用滚珠滚动代替普通丝杠螺母副的滑动，减小了摩擦力，能量损失小，机械效率可以达到92%以上。
2。消除了螺母副之间的轴向间隙，(通过预紧滚珠）
3。由于摩擦力小，丝杠的磨损也小，丝杠的寿命高。
25. 支承板的焊接结构的特点有哪些？
？？优点：构造合理，易简化结构，减轻自重，板厚限制小，制造周期短，成本低，还可焊接不同金属材料等。
26. 争取均匀磨损应采取哪些措施？
1. 力求使摩擦面上压强均匀分布，例如导轨的形状和尺寸要尽可能对集中载荷对称；
2. 尽量减小扭转力矩和倾覆力矩；保证工作台、溜板等支承件有足够的刚度；
3. 摩擦副中全长上使用机会不均的那一件硬度应高些，例如车床床身导轨的硬度应比床鞍导轨硬度高。
五、画图题：（每题10分，计 10 分）
27.
六、分析题：（每题10分，计 20 分）
28. 试分析 CA6140 型卧式车床的传动系统：
答：CA6140 型卧式车床的传动系统主要由主运动传动链，车螺纹传动链，纵向进给传动链，横向进给传动链和快速移动传动链组成。主运动传动链，首端件为主电动机，末端件为主轴；车削螺纹运动传动链，首端件为主轴，末端件为刀架；纵向和横向进给运动传动链，首端件为主轴，末端件为刀架；快速运动传动链，首端件为快速电动机，末端件为刀架。

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24. 精密卧式车床的特点有哪些?
①．提高机床的几何精度
②．主传动链采用“分离传动”的形式，即把主轴箱和变速箱分开，把主传动的大部分传动和变速机构安放在远离主轴的单独变速箱中，再通过带传动将运动传至主轴箱
③．主轴上的皮带轮采用卸荷式结构，以减少主轴的弯曲变形
④．为减少加工表面粗糙度，有些卧+式精密车床的主轴前后均采用精度滑动轴承。
25. 通用机床的型号包含哪些内容？
答：通用机床的型号有基本部分和辅助部分组成。
其基本部分包括分类代号，类代号，通用特性、结构特性代号，组代号，系代号，主参数或设计顺序号，主轴数或第二主参数，重大改进顺序号等；辅助部分包括其他特性代号，企业代号等。基本部分中的类别代号、组别代号、系别代号、及主参数是通用机床型号中必须包含的内容
26. 与普通滑动导轨相比，滚动导轨具有的特点。
摩擦因数小(0. 0030. 005),运动灵活、低速运动平稳性好,且不易发生爬行,可以预紧,刚度高、寿命长、精度高,定位精度可达0. 10. 2μm,润滑方便等特点
五、画图题：（每题10分，计 10 分）
27. 绘图说明通用机床主传动的功率和转矩特性。

七、计算题：（每题10分，计 20 分）
30. 如图利用下图的传动系统，加工L=4mm螺纹，试选择挂轮a.b.c.d的齿轮（挂轮齿数应为5的倍数）
31. 欲设计某普通车床的主传动系统。
已知：主轴最高转速Nmax=1500r/min，主轴最低转速Nmin=33.5r/min，公比φ=1.41
求：
1、计算主轴的变速范围Rn；
2、利用公式计算主轴的转速级数Z；
3、写出至少4个可供选择的结构式。

答： 1、主轴的变速范围Rn＝1500/33.5＝45；
2、主轴转速级数Z＝12；
3、主轴各级标准转速为：
33.5、47.5、67、95、132、190、265、375、530、750、1060、1500 r/min；
4、4个不同的结构式：
12＝31×23×26；12＝31×26×23；12＝23×31×26；12＝26×23×31。
5、合理的结构式为：12＝31×23×26。
合理性：① 符合变速级数、级比规律；② 传动件“前多后少”；③ 结构网“前密后疏”；④ 第二扩大组的变速范围r＝1.416＝8，满足极限变速范围要求。
12＝31×23×26

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四、简答题：（每题5分，计 25 分）
18. 机动进给操纵手柄与开合螺母手柄之间为何要互锁？

答：
开合螺母机构与机动纵向和横向进给操纵机构都作用于大溜板箱，使之移动。如果两机构同时作用时，机床的传动链将遭到破坏。 而螺母机构与横向机动进给机构虽分别作用于大溜板箱及中溜板箱，同时接通时不会损坏传动链， 但同时接通时破坏了螺纹加工时的纵向进给与横向机动进给间的关系。所以，开合螺母操纵机构与机动纵向和横向进给操纵机构之间需要互锁。
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