第三届全国数控技能大赛理论试题分析

第三届全国数控技能大赛 理论试题分析 谭积明 理论竞赛部分 第三届理论试题涉及的内容 1、机械制图 2、工程材料及金属热处理知识 3、机电控制知识 4、计算机基础知识 5、专业英语基础 6、数控设备常识及维护保养方法 7、金属切削刀具知识 8、典型零件加工工艺 9、公差与测量及零件测量方法 10、基本机床操作 理论竞赛部分 第三届理论竞赛题型 一、基础知识题 (配分约 40分 ) 1、单项选择题 （每题 1分，约 15题） 2、判断题 （每题 0.5分，约 10题 ） 3、填空题 （每题 1分，约 10题） 4、简答题 （每题 4分，约 3题） 理论竞赛部分 A B C D 图 -1工件图 1、单项选择题 （每题 1分，约 15题） 例： 1如图 -1所示，已知零件的两个视图 ，正确的第三视图应该选择（ D ）。 （机械制图知识 ） 理论竞赛部分 例： 图标 是用 于说明刀片的适用范围。某刀片标注的字母 符号和颜色为 ， 那么它最适合加工 的材料是（ D ）。 A. H59 B.HT150 C. TC4 D. 1Gr11MoV 理论竞赛部分 例： 高速钢刀具切削温度超过 550600 时，刀具材料会发生金相变 化，使刀具迅速磨损，这种现象称为（ B ）。 扩散 B. 相变 C. 氧化 D. 粘接 （金属切削刀具知 识） 理论竞赛部分 例： 数控机床在做圆弧插补加工圆时经常出 现不圆度超差，有时在换向点也出现明显的 接缝误差，如图 -3所示，使用下列工具中的 ( A )可快速确定误差原因。 （数控设备常识） 理论竞赛部分 理论竞赛部分 例： 目前高速主轴主要采用以下 3 种 特殊 轴承（ A ） 陶瓷轴承、磁力轴承、空气轴承 B. 滚针轴承、陶瓷轴承、真空轴承 C. 静压轴承、空气轴承、陶瓷轴承 D. 真空轴承、滚珠轴承、磁力轴承 （数控设备常 识） 理论竞赛部分 2、判断题 （每题 0.5分，约 10题） 例： （ ）镗削不锈钢、耐热钢材料，采用 极压切削油能减少切削热的影响，提高刀具 寿命，使切削表面粗糙值减少。 （ ）梯形螺纹测量一般是用三针测量法 测量螺纹的小径。 理论竞赛部分 例： （ ）机床有硬限位和软限位，但 机床软限位在第一次手动返回参考点前是 无效的。 （ ） 使用电主轴的机床在空运转 时主轴上必须有刀。 理论竞赛部分 3、 填空题 （每题 1分，约 10题 ） 例： 请根据英文写一数控指令语句： In XY-plane， tool current position is point A (20,0). Moving the cutting tool in clockwise arc interpolation to point B (40,0). This arc is more than half circle and radius is 20. ( G02 X40 Y0 R-20 ). 理论竞赛部分 例： 下面是根据图 -5所编制的一段钻孔循环的程序 O0001 N10 G90 G00 G54 X0 Y0 Z100 N20 G00 G43 Z20.0 H01 N30 S1000 M03 N50 G90 G83 X0 Y0 Z-30.0 R3.0 Q5.0 F300. N60 G90 G00 G80 Z100 M05 N70 M30 请根据 FANUC的指令格式，把 N50语句中钻孔循环 的数值改为增量坐标输入的形式 （ G91 G83 X0 Y0 Z-33.0 R-17.0 Q5.0 F300 ） 理论竞赛部分 例： 数控系统的报警大体可以分为操作报 警，程序错误报警，驱动报警及系统错误 报警，某个数控车床在启动后显示 “没有 Z 轴反馈 ”这属于（ 驱动错误报警 ）。 理论竞赛部分 连连看： 请把图中的液压元件的名称与符号正确地 连接起来。 理论竞赛部分 4、简答题 （每题 4分，约 2题） （本题 4分）去应力退火和回火都可以消除 内应力，请简述两者在生产中的区别。 答： （ 1）去应力退火安排在毛坯生产之 后或零件机械加工之后，是去除由于各种 冷热加工所产生的内应力，材料的组织和 性能不发生变化。（ 2分） （ 2）回火是紧随淬火之后的热处理工 艺，用于消除淬火内应力。获得所需的稳 定回火组织和性能。（ 2分） 理论竞赛部分 （本题 4分） 难加工材料的切削性能差主要反映 在哪些方面？说出 4种生产中常见的难加工材料 及牌号。 答： （ 1）刀具的寿命明显降低；（ 0.5） （ 2）已加工表面的质量差，表面粗糙度值增大 ；（ 0.5） （ 3）切屑形成和排出较困难；（ 0.5） （ 4）切削力和单位切削功率大（ 0.5） 高锰钢（ 0.5）、淬火钢（ 0.5）、高强度钢（ 0.5）、不锈钢（ 0.5）、 高温合金钢、钛合金、纯金属（纯铜、紫铜） 理论竞赛部分 二、综合技能题 (配分约 60分 ) 共 12题，有必做题和选做题，依据 不同的组别和题的要求做题。 例： 【 学生、教师、职工必做题 】 【 学生必做题。教师、职工不做 】 理论竞赛部分 【 学生、教师、职工必做题 】 （本题 3分 ）如 图 -11所示，工件以外圆定位， V形块角度为 90 。现在小圆柱上铣平面，求工序尺寸 H的定位 误差（要求有计算过程）。 解：定位基准位移误差为： 理论竞赛部分 【 学生、教师、职工必做题 】 （本题 2分）如图 -10所示 ，有一台五轴数控铣床，在 保证工作台面垂直于主轴轴 线的前提下，用杠杆千分表 、支架和磁力表座一套组件 找正，请问：要想精确地使 主轴轴线与工作台旋转中心 线重合，应该如何做？ 理论竞赛部分 答：应该把磁力表座吸附在工作台面 上，架起杠杆千分表，把杠杆千分表 的表头压在主轴锥孔的内表面上，然 后旋转工作台。如果杠杆千分表的指 针处处为零，则此时主轴轴线与工作 台旋转中心线重合。 理论竞赛部分 【 学生、教师、职工必做题 】 （本题 3分 ） 现有 一个零件，其部分轴向尺寸要求如图 -12所示， （径向尺寸略）。加工过程的工序如图 -13。请 问修改哪几个工序尺寸，才能保证孔的位置尺寸 。请画出尺寸链图，并写出计算过程。 理论竞赛部分 F上 =（ 0.1+0）（ -0.3 ） =0.4 F上 =（ 0.1+0）（ -0.1 ） =0.2 F下 =（ -0.1 0.2） 0 = -0.3 F下 =（ -0.1 0.1） 0 = -0.2 理论竞赛部分 【 学生、教师、职工必做题 】 （本题共 5分）在 立式加工中心上批量生产圆弧板零件，如图 -20 所示。加工中心主轴转速为 606000转 /分。圆弧 板上的直槽宽为 1mm，槽深为 5mm。每条直槽 均指向圆弧板的圆心，槽间的夹角为 5。零件材 料是 LY12。零件尺寸以及它在 NC旋转工作台上 的安装位置如图 -21所示。假设 NC旋转工作台的 旋转中心以及它的工作台面就是工件坐标系的原 点（ 0， 0， 0）。按照图 -20所示的坐标方向，圆 弧板的圆心点坐标在（ 0， -100， -100）处。根 据上述条件做下面两件事： 理论竞赛部分 理论竞赛部分 理论竞赛部分 （ 1） 请回答如果要高效率、高质量地加工圆弧 板上面的每个直槽，使用何种刀具？（ 0.5分） 答：使用 1mm宽的锯片铣刀 （ 2）请编制加工所有直槽的程序。（ 4.5分） 设：锯片铣刀直径是 60；刀心从 R270切到 R155； #1是旋转的初始角 -45； #2是 A轴初始角 0； #3是 A轴增量的步长 5； % O1000; N0010 G90 G00 G54 X-75 Y200 Z100 A0; N0020 G43 Z50 H01; N0030 S2000 M03; N0040 G01 Z-100 F3000; N0050 #1= -40; N0060 #2 = 0; N0070 #3 = 5; N0080 WHILE #1 LT 45 DO1; N0090 #2 = #2 + #3; N0100 #4 = 141.42 * COS #1 ; N0110 #5 = 141.12 * SIN #1 ; N0120 #6 = 270 - #4; N0130 G90 G01 Y#6 Z#5 A#2; N0140 G91 G01 Y-115 F500; N0150 X-10 F3000; N0160 Y+115; N0170 X+10; N0180 #1 = #1 + #3; N0190 END 1; N0200 G90 G00 Z100 M05; N0210 M30; % 理论竞赛部分 一名卧式加工中心操作工，要在两个月内 完成 3000件如图 -22所示零件的机加工。卧 式加工中心主要参数是：工作行程 X500Y500Z580、主轴转速 20-10000rpm 、进给速度 0-30M/min、 40主轴锥孔、 40 个刀位的刀库、带 400400可交换 NC工作 台。零件毛坯是已加工的 mm150mm的 LY12CZ铝棒料。根据以上条件做如下事情 ： 理论竞赛部分 理论竞赛部分 （ 1） 【 学生必做题。教师、职工不做 】 （本题 2分） 简述夹具的设计原则。 1）保证加工质量 要充分分析工序中工件的技术要求要对其精度进行验 算和误差分析。保证技术要求的关键是正确选择定位方 法、定位元件、夹紧方案和夹紧结构，正确选择夹压方 式。要有足够的刚度，但不能过分加大夹具的总体尺寸 。夹紧力要符合 “三要素 ” 2）提高劳动生产率，降低加工成本。 3）操作方便，安全，尽可能降低劳动强度。 4）正确处理排屑和注意冷却润滑液的收集 5）注意夹具结构工艺性 理论竞赛部分 （ 2） 【 学生、教师、职工必做题 】 （本题 6分） 为加工此批零件设计夹具，并画出夹具草图。 参考答案： 1、斜面、轮廓槽、孔加工工装草图： V型槽定轴线（ 1分），圆柱销（或定位挡板）定 长度，压板从两端压紧工艺夹头，一个压板同时 压紧两件，在 Y轴行程上装夹 4件以上 2、去除工艺夹头工装草图： 双圆柱销以零件槽、孔和斜面定位，压板从两端 压紧工件部分一个压板同时压紧两件、在 Y轴行 程上装夹 4件以上 理论竞赛部分 参考夹具草图： 夹具 1 理论竞赛部分 夹具 2 理论竞赛部分 （ 3） 【 学生、教师、职工必做题 】 (本小 题 4分 )请画出三种