数控机床管理与维护问答第2版_中国机械工程学会设备与维修工程分会_9787111637615

本书是机械设备维修问答丛书之一，由中国机械工程学会设备与维修工程分会组织修订编写。
本书共分7章，以问答形式介绍了数控机床的运行与发展，数控机床的机械结构，数控机床的技术性能及精度检验，机床的数控系统，数控机床的伺服驱动、接口及标准化，数控机床的故障诊断及维修，以及数控机床的管理维护与技术改造等知识。
本书取材广泛，由现行的专业技术标准及数控机床高效管理运行、维护、维修工作实践汇编而成。
本书可供广大设备管理、维护维修、操作人员参考，也可供相关专业工程技术人员参考使用。

目前，随着工业经济的持续发展，数控机床的应用日益普及及所显示出来的巨大效益，已成为装备制造业技术进步的主力。
在新时期到来时，现代机电控制技术已有了新的发展，CIMS（计算机集中制造系统）的出现代表了高新技术在装备制造行业已由单机机电一体化设备走向数字化、网络化、智能化。
为此，对数控机床的管理、维护、监测、修理与改造，已普遍引起制造业的重视。由于数控机床是新技术高端产品，涉及机械、电气、液压、气动、光学与计算机技术等许多专业知识领域；同时数控机床所产生的故障涉及的因素较多，因而对其运行管理及维护维修工作也带来一定的难度。本书是将多年来在数控机床管理、维护、维修及改造方面的实践经验，结合当前国内外数控机床故障诊断、状态监测、维护修理与技术改造的动态，以问答形式编写而成的。更侧重于一些带有普遍性的故障和出现故障后如何排除及给出思路。本书由中国机械工程学会设备与维修工程分会组织修订，以适应新时代形势的需要。
本书共分7章，即数控机床的运行与发展，数控机床的机械结构，数控机床的技术性能及精度检验，机床的数控系统，数控机床的伺服驱动、接口及标准化，数控机床的故障诊断及维修，数控机床的管理维护与技术改造等内容。
本书取材广泛，由现行的专业技术标准及数控机床高效管理运行、维护、维修工作实践等资料汇集而成。可供广大设备维护、操作和管理人员，以及专业工程技术人员参考使用。
本书在编写过程中，得到北京信息科技大学机电系统测控北京市重点实验室的指导和帮助，在此表示衷心感谢。

序
由中国机械工程学会设备与维修工程分会主编，机械工业出版社1964年12月出版发行的《机修手册》(8卷10本)，深受设备工程技术人员和广大读者的欢迎。为了满足广大设备管理和维修工作者的需要，经机械工业出版社和中国机械工程学会设备与维修工程分会共同商定，从《机修手册》中选出部分常用的、有代表性的机型，充实新技术、新内容，以丛书的形式重新编写。
从2000年开始，中国机械工程学会设备与维修工程分会，组织四川省设备维修学会、中国第二重型机械集团公司、中国航天工业总公司第一研究院、兵器工业集团公司、沈阳市机械工程学会、陕西省设备维修学会、陕西鼓风机厂、上海市设备维修专业委员会、上海重型机器厂、天津塘沽设备维修学会、大沽化工厂、大连海事大学、广东省机械工程学会、广州工业大学、山西省设备维修学会、太原理工大学、北京化工大学、江苏省特检院常州分院等单位进行编写。
从2002年到2010年已经陆续出版了26本，即《液压与气动设备维修问答》《空调制冷设备维修问答》《数控机床故障检测与维修问答》《工业锅炉维修与改造问答》《电焊机维修问答》《机床电器设备维修问答》《电梯使用与维修问答》《风机及系统运行与维修问答》《发生炉煤气生产设备运行与维修问答》《起重设备维修问答》《输送设备维修问答》《工厂电气设备维修问答》《密封使用与维修问答》《设备润滑维修问答》《工程机械维修问答》《工业炉维修问答》《泵类设备维修问答》《锻压设备维修问答》《铸造设备维修问答》《空分设备维修问答》《工业管道及阀门系统维修问答》《焦炉机械设备安装与维修问答》《压力容器设备管理与维护问答》《压缩机维修问答》《中小型柴油机使用与维修问答》《电动机维修问答》等。
根据工业经济持续发展趋势，结合企业对设备运行中出现的新情况、新问题，针对第1版量大面广的《液压与气动设备维修问答》《压力容器管理与维护问答》《工业管道及阀门维修问答》《工厂电气设备维修问答》《工业锅炉维修与改造问答》《泵类设备维修问答》《空调制冷设备维修问答》《数控机床故障检测与维修问答》等进行了修订。
我们对积极参加组织、编写和关心支持丛书编写工作的同志表示感谢，也热忱欢迎从事设备与维修工程的行家里手积极参加丛书的编写工作，使这套丛书真正成为从事设备维修人员的良师益友。

中国机械工程学会
设备与维修工程分会

目录
序
前言
第1章数控机床的运行与发展
11数控机床是在什么背景下产生并发展起来的？1
12世界上第一台数控机床产生于何时？1
13目前国内外数控机床的现状如何？2
14数控技术今后将朝着哪些方面发展？2
15在数控机床发展过程中，突破了哪些关键性技术？5
16现代设备的特点是什么？9
17当前设备发展新动向有哪些内容？10
18如何做好数控设备状态管理工作？11
19数控机床完好标准有什么要求？12
110数控机床是以什么工作原理对机械零件进行连续轮廓成形加工的？14
111脉冲数字乘法器的工作原理是什么？16
112数控机床按数控系统的特点可分成几类？18
113数控机床是由哪些部分构成的？19
114数控机床程序编制的目的是什么？其步骤是如何实施的？20
115数控机床程序编制的方法有几种？各有什么特点？21
116在编程中对数控机床的坐标轴及运动方向有什么规定？21
117绝对坐标系统与增量坐标系统有什么不同？22
118数控机床编程中，使用的程序代码有哪些？24
119数控编程中零件加工程序结构与程序段格式是怎样的？28
120数控自动编程系统主要由哪些硬件及软件构成？30
121国内外具有代表性的数控语言有哪些？各有什么特点？30
122德国EXAPT自动编程语言具有什么特点？其应用如何？31
123为什么数控图形编程是计算机辅助设计（CAD）与计算机辅助
制造（CAM）集成化、智能化的桥梁？其设计原理如何？34
124数控机床维修包括哪些内容？37
125数控机床的控制系统在维修中有何特点？38
126维修数字电路中，有几种测试技术方案？39
127特征分析技术如何在故障检测仪器中得到广泛使用？41
128逻辑分析技术在数域分析中占有什么地位？41
129数域测试仪器在多功能方向发展中起什么作用？42
130数控机床故障判断与分析方法应如何掌握？43
131数控装置的故障一般应怎样处理？44
132数控机床机械部分发生故障时应如何处理？45
133遇到驱动伺服系统产生故障时，应怎样处理？45
134新的数控机床到达工作现场后，应如何做好安装调试的各项工作？46
135对新机床数控系统的连接与调整应进行哪些项目？47
136对新购进的数控机床如何进行精度及功能调试？49
137数控机床开机调试有哪些步骤要求？50
138什么是计算机辅助制造（CAM）？其要求、结构与特点是什么？52
139什么是成组技术(group technology)?它在实现计算机控制
机械加工中起什么作用？56
第2章数控机床的机械结构
21为什么传统机床的机械结构不能满足数控机床的要求？58
22数控机床在机械结构方面有哪些主要特点与要求？58
23数控机床比传统机床有哪些更高的性能与刚度要求？59
24在数控机床中应采取哪些特殊结构从而提高抗振能力？60
25为什么近年来用新材料与焊接结构取代铸铁和铸造结构来制造
机床的主要部件？62
26数控机床在机械结构设计中对刚度与抗振性能规范要求是什么？63
27对数控机床的构件合理布局与截面尺寸应如何设计？63
28为什么机床的热特性是影响机床加工精度与稳定性的重要因素之一？64
29采取什么措施可减少机床的热变形？64
210在减少运动件摩擦与消除传动间隙方面，对数控机床的机械结构
应采取哪些措施？66
211数控机床在机械结构设计时，如何保证提高机床的使用寿命与
精度的稳定？67
212数控机床机械结构设计中如何体现减少辅助时间？68
213数控机床主运动变速传动机构及主轴机械结构的要求有哪些？69
214数控机床的主传动可以分成哪几种类型？69
215数控机床主运动传动系统的运行参数有哪些？动力结构参数有哪些？69
216与数控机床主运动直接相关的关键零部件有哪些？71
217主轴传动系统中变速用的传动带有哪几种？71
218在数控机床的机械结构中，常用哪些主轴变速装置？72
219为什么在数控机床上要设置主轴准停机构？主轴准停机构有
几种方式？74
220什么是数控机床主轴的拉刀装置？它有什么作用？75
221数控机床对进给运动有什么要求？76
222什么是滚珠丝杠副？其特点是什么？76
223滚珠丝杠从结构上分类有哪几种形式？具体各有什么特点？77
224怎样选用滚珠丝杠副？80
225数控机床进给传动系统中滚珠丝杠副安装与维护有什么要求？81
226数控机床进给系统中对传动齿轮如何消除传动间隙？82
227在进给驱动中静压蜗杆副的机械结构有什么特点？85
228什么是预加负载双齿轮-齿条传动副？87
229数控机床进给系统的机电关系如何？87
230数控机床进给方式应怎样分类？87
231什么是数控机床的回转工作台？88
232数控镗铣床上的回转工作台内部结构有什么特点？88
233什么是数控机床的分度工作台？它起什么作用？90
234什么是数控机床的自动换刀系统？90
235自动换刀装置有几种形式？它们的结构与工作过程如何？91
236按照刀库容量及取刀方式，刀库设计有哪几种形式？94
237自动选刀有几种选择方式？95
238数控机床的自动换刀系统刀具交换方式有几种？98
239在数控加工中心上常用哪一种机械手作为刀具交换装置？100
240数控机床机械系统故障原因如何分析与处理？101
第3章数控机床的技术性能及精度检验
31为什么数控机床的技术性能与要求比普通机床高？103
32对数控机床一般有哪些功能要求？103
33数控机床的精度要求有哪些方面？105
34数控机床加工过程中的位置误差应如何分析？107
35数控机床在切削加工过程存在哪些误差？108
36对数控机床进行精度检查时，一般有哪些检验项目？109
37数控机床精度检验的直接法、样件法、间接法应如何进行？110
38为什么要检验数控机床的几何精度？111
39数控机床定位精度检验为什么十分重要？111
310数控机床出厂时，为什么不附带随动精度检验项目记录清单？113
311数控机床的直线定位精度怎样进行检验的？114
312直线定位精度检验完成后，如何对测量数据进行处理？114
313怎样对数控机床进行分度精度测量？117
314如何进行数控机床重复定位精度测量？117
315对数控机床的失动量应如何测量？117
316数控机床的零点复原精度如何测量？118
317数控机床的脉冲步距精度如何测量？119
318对于数控机床定位误差的测量，应防止哪些问题的发生？119
319数控机床的加工精度应如何检验？119
320数控机床进行精度检验时，会受到哪些外界因素的干扰？122
321日本工业标准（JIS）对数控机床适用范围与尺寸范围有哪些？123
322日本工业标准对数控机床性能试验有哪些说明？124
323日本工业标准（JIS）对数控机床自动换刀试验及检验方法
有何规定？125
324日本工业标准（JIS）标准对数控机床精度检验有何规定？132
第4章机床的数控系统
41什么是机床的数字控制系统？数控系统都包括哪些装置？145
42随着数控技术的不断发展，数控系统有哪些变化？145
43什么是数控装置中所用的数制？146
44什么是国际通用的纸带代码？EIA代码与ISO代码有什么区别？146
45数控装置的工作过程怎样？有哪些重点环节？146
46CNC装置（即计算机数控装置）的硬件构成部分有哪些？147
47CNC系统是由哪些部分组成的？147
48CNC装置是如何工作的？148
49CNC系统有哪些优点？148
410一般CNC装置输入的内容是什么？输入有哪几种形式？149
411CNC系统的运算部分工作内容有哪些？150
412CNC装置具备哪些功能？150
413CNC装置硬件结构中的单微处理机结构是怎样组成的？151
414CNC装置多微处理机硬件结构具有什么特点？152
415CPU总线资源共享结构有什么特点？152
416CNC装置的硬、软界面如何划分？153
417CNC系统中断类型有哪些？154
418通过CNC装置说明该系统各级优先中断服务程序结构情况？154
419CNC系统的管理程序有什么特点？159
420CNC系统如何安排多级中断处理程序？159
421在CNC系统中为何用软件去实现加减速控制？各有什么特点？161
422如何采用系统加减速控制处理？162
423早期CNC装置的显示功能起什么作用？163
424我国早期西门子SINUMERIK 810T系统在屏幕上能显示哪些内容？166
425CNC装置对数据输入输出及通信功能有什么要求？167
426什么是开放式计算机数控系统（PC-NC系统）？168
427PC-NC开放式计算机数控系统发展背景是什么？169
428为什么用PC作为开放式数控系统的技术平台？其优点是什么？169
429PC-NC系统具有哪些特征？它由哪些部分组成？170
430为什么PC-NC是数控机床的一种新的控制系统？171
431传统数控系统体系结构与开放式体系结构各有哪些特点？173
432PA8000 CNC系列的结构有何特点？175
433如何选择PC-NC开放式数控系统的操作系统？176
434开放式数控系统有哪些特点？177
435开放式数控系统应具有何种结构为宜？177
436如何建立开放式系统的相关功能结构？178
437我国早期开发的国产数控系统有哪些？当前国产数控系统发展
情况如何？179
第5章数控机床的伺服驱动、接口及标准化
51数控机床的伺服驱动系统可分为几类？它由哪些部分组成？187
52数控机床常用的伺服驱动元部件有哪几种？各有什么特点？187
53在数控机床进给驱动系统中如何保证位置精度？188
54数控机床对进给驱动系统有什么要求？188
55常见的数控机床驱动伺服系统有哪些？189
56数控机床对主轴驱动系统有什么技术要求？190
57常见的数控机床主轴驱动系统有哪些？各有什么特点？190
58数控机床位置伺服的开环系统有什么特点？191
59什么是数控机床位置伺服的闭环与半闭环系统？192
510什么是步进电动机？其工作原理是什么？194
511在反应式步进电动机的结构中，顺轴式及垂轴式
各有什么特点？195
512步进电动机有哪些技术特性？196
513什么是电液脉冲装置？其工作原理是什么？199
514电液脉冲马达有哪些特性？200
515数控机床进给伺服电动机有哪些类型？201
516数控机床采用的直流伺服电动机与早期的相比，有哪些特点？203
517通过实例说明数控机床采用笼式交流电动机的情况？204
518为了保证伺服刚度，在数控机床的伺服系统中对机械传动
部分应如何进行估算？204
519为什么数控机床进给驱动采用直流电动机？206
520永磁直流电动机有几种类型？各有什么特点？206
521什么是直流速度控制单元？其工作原理是什么？208
522交流电动机调速控制其发展情况如何？209
523典型的直流与交流伺服电动机及速度控制单元有哪些？209
524数控机床对主轴驱动有什么要求？210
525直流主轴电动机在结构上有什么特点？211
526用框图说明直流主轴控制单元是什么？211
527交流主轴电动机结构上有什么特点？212
528数控机床伺服系统所采用的检测元件与系统有什么性能要求？213
529旋转变压器的结构与工作原理是什么？213
530数控机床上使用的光栅检测装置，其工作原理与结构是什么？214
531光栅检测装置的信号如何进行处理？217
532感应同步器结构与特点如何？218
533什么是脉冲编码器？其光电脉冲编码器结构与工作原理是什么？218
534数控机床NC侧与MT侧是什么？219
535数控机床接口的定义是什么？220
536数控机床接口有哪些主要功能？220
537数控装置与数控机床电气设备之间的接口分为几类？220
538数控机床的通/断信号与代码信号按功能分成几类？221
539数控接口标准化有什么意义？222
540数控机床的CNC系统常采用哪种接口方式？222
541数控机床接口与总线有哪些规范文件？224
542CAMAC(计算机自动测量与控制）标准接口总线有几部分组成的？224
543美国IEEE-488标准接口总线的结构是怎样的？225
544美国电子工业协会(EIA)的RS-232C数据传送标准有什么内容？226
545什么是国际标准化组织体系？227
546我国标准化体系如何建立的？228
547常用的数控技术标准有哪些？228
548数控技术规范性文件有哪些？229
549数控机床标准参考资料有哪些？230
550数控机床坐标系统与运动方向有什么规定？231
551数控系统轴伺服故障报警如何处理？232
第6章数控机床的故障诊断及维修
61仪器仪表检测技术应用现状如何？234
62仪器仪表检测技术发展途径是什么？235
63智能工业监测技术应用现状如何？237
64智能工业监测技术发展途径是什么？238
65什么是设备故障诊断技术？242
66设备故障诊断技术应用现状如何？242
67故障诊断技术发展目标是什么?244
68什么是振动？246
69什么是谐振动？246
610什么是固有频率及阻尼振动？247
611什么是受迫振动与共振？其特性有哪些？248
612设备的异常振动如何进行判断？249
613什么是机械波的合成与传递？249
614什么是信号处理技术？常用的哪些方法对信号进行处理分析？250
615什么是机械图像的时域识别与频域识别？252
616数据域信息（或信号）有哪些主要特征？253
617数字电路与分立元件电路有什么区别？254
618数字电路对测试分析仪器的能力有什么要求？255
619高档数控机床故障预报技术应用如何？255
620如何构建数控机床故障预报平台？257
621数控机床如何获取故障预报样本数据？257
622如何开展车铣复合机床故障预报实践？259
623数字电路故障诊断技术是如何发展起来的？262
624为什么计算机对故障的模拟是一种很重要的维修手段？263
625如何利用计算机软件的模拟功能进行故障诊断？264
626计算机智能故障诊断的过程如何进行？266
627数控机床故障诊断方法有哪些？269
628加工中心换刀故障如何进行分析处理？271
629数控机床出现故障应如何处理？272
630数控机床出现常见故障应如何排除？273
631在故障诊断中采用哪些多功能分析仪器仪表？276
632如何对数控机床系统开展在线监测工作？278
633如何应用专业检测仪器仪表对数控机床进行在线监测？280
第7章数控机床的管理维护与技术改造
71现代设备工程发展情况如何？283
72结合当前形势，现代设备管理的任务是什么？284
73现代设备工程的含义是什么？285
74现代设备工程对清洁与文明生产有哪些要求？286
75现代设备工程对数控设备的管理有什么要求？287
76数控机床在生产使用中应注意哪些方面的工作？287
77数控机床维护保养有什么要求？288
78如何开展数控机床的维护保养工作？288
79数控机床液压系统出现异常现象如何处理？290
710数控机床机械部分的维护保养如何开展？290
711数控机床辅助装置如何开展维护保养？292
712数控机床数控系统如何进行使用维护？293
713数控机床强电控制系统如何进行维护保养？295
714数控车床如何开展点检及保养工作？295
715数控磨床如何进行维护保养？298
716数控加工中心如何进行维护保养？299
717数控机床维护维修及保养工作中，安全有何要求？300
718数控机床维修工作包含哪些内容？301
719数控机床维修中，设备工作环境条件有哪些方面需要注意？302
720数控机床集成电路，在使用中应注意哪些方面?303
721如何分析数控机床的参数设置与运行的关系？305
722如何排除NC系统的失控状态？306
723当数控机床出现无报警的故障应怎样排除？307
724软件发生故障的原因是什么？308
725对软件故障应采用什么方法予以排除？309
726如何应用观察检查法来发现数控机床故障？310
727对LTC-50数控车床加工过程故障应如何处理？311
728加工中心换刀出现故障应如何处理？311
729数控系统参数丢失应如何恢复？312
730对数控车床超程检测程序应如何改进？314
731数控机床修理质量有何规定？316
732数控机床修理竣工验收应如何进行？317
733数据机床修理工艺如何制定？318
734设备高级修复技术有何特点？319
735高频熔焊的高级修复技术在数控机床应如何应用？321
736电刷镀高级修复技术在数控机床应如何应用？323
737胶粘高级修复技术在数控机床应如何应用？324
738开展数控机床技术改造具有什么意义？327
739大型专用数据设备的技术改造中应注意哪些方面？328
740数控立式铣床进行技术改造时应注意哪些方面？329
741数控机床技术改造与机床数控化改造有何不同？332
742数控机床改造应注意哪些方面？333
743数控机床选型时应考虑哪些方面？334
744选用数控机床时应如何确定机床精度？335
745选择数控机床时应考虑数控系统的哪些因素？335
746数控机床使用时对生产工时应如何估算？336
747数控机床使用时应如何考虑ATC自动换刀配置？336
748数控机床伺服驱动电动机及主轴驱动电动机的选用
应如何考虑？338
749什么是投资风险？339
750什么是风险管理？340
751数控设备在投资中应怎样考虑投资风险与防范？341
参考文献342

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