数控机床编程与加工技术习题（附答案）

数控机床编程与加工技术习题（附答案）一、填空题（每空2分，共20分）1.数控机床的核心控制单元是______，其主要功能是接收输入的______，并将其转换为机床各坐标轴的位移指令。2.数控车削加工中，G90指令表示______，G94指令表示______，两者均属于______（模态/非模态）指令。3.加工中心编程时，刀具长度补偿指令为______（写出指令代码及格式），刀具半径补偿的建立与取消需在______（直线/圆弧）段完成。4.数控铣削中，圆弧插补指令G02表示______方向圆弧，G03表示______方向圆弧，其判断依据是______（从刀具/工件）看圆弧的旋转方向。5.加工薄壁零件时，为避免变形，应优先采用______（大/小）切削深度、______（高/低）切削速度的工艺参数。二、判断题（每题2分，共20分，正确打“√”，错误打“×”）1.数控程序中的F指令表示进给速度，其单位在车削中通常为mm/r，铣削中通常为mm/min。（）2.G00指令为快速定位指令，其移动速度由系统参数设定，与程序中F值无关。（）3.刀具半径补偿仅适用于铣削加工，车削加工中无需考虑刀具半径补偿。（）4.加工中心换刀时，必须使用M06指令，且换刀点应设置在安全高度。（）5.数控车床编程时，X轴的坐标值通常以直径值表示，称为“直径编程”。（）6.圆弧插补时，I、J、K参数表示圆弧起点相对于圆心的坐标增量。（）7.粗加工时应优先选择较大的切削深度和进给量，以提高加工效率。（）8.数控程序中的M00指令为程序暂停，重新启动需手动操作；M01指令为可选暂停，需系统参数激活。（）9.加工螺纹时，数控车床需通过G32指令或G92指令实现，其中G92为螺纹切削循环指令。（）10.数控铣床的工件坐标系（G54~G59）设定后，程序中无需再使用G92或G50指令重新设定。（）三、简答题（每题5分，共20分）1.简述数控加工中“基点”与“节点”的区别，并说明其在编程中的应用场景。2.数控车削加工中，为什么需要进行刀尖半径补偿？常用的补偿指令是什么？3.加工中心的“刀具长度补偿”有何作用？如何通过程序实现刀具长度正补偿和负补偿？4.简述数控铣削加工中“顺铣”与“逆铣”的区别，以及选择顺铣的优势。四、编程题（共40分）（一）数控车削编程（20分）如图1所示为一轴类零件（材料45钢，毛坯尺寸Φ50×100mm），要求：（1）制定合理的加工工艺（包括装夹方式、加工顺序、刀具选择）；（2）编写数控加工程序（FANUC系统，采用直径编程，程序起始符为%，使用G99进给模式）。（注：图1为简化示意图，具体尺寸如下：左端为Φ50mm外圆（长度20mm），右端为Φ30mm外圆（长度30mm），中间为R10mm圆弧过渡；右端Φ30mm外圆末端有M24×2的外螺纹（有效长度20mm），螺纹退刀槽宽4mm、深2mm（直径Φ22mm）；工件总长90mm。）（二）数控铣削编程（20分）如图2所示为一平面型腔零件（材料铝合金，毛坯尺寸100mm×100mm×15mm），要求：（1）确定工件坐标系原点（建议以毛坯上表面中心为原点）；（2）选择合适的刀具（直径Φ10mm立铣刀，刃长20mm）；（3）编写粗、精加工数控程序（FANUC系统，粗加工留0.5mm余量，精加工一次完成，程序起始符为%）。（注：图2为简化示意图，具体尺寸如下：外轮廓为边长80mm的正方形（倒R5mm圆角），内部型腔为Φ40mm的圆（深度8mm），型腔与外轮廓间距10mm，所有加工面表面粗糙度Ra1.6μm。）答案一、填空题1.数控系统（CNC系统）；数控程序（或加工程序）2.外圆/内孔切削循环；端面切削循环；模态3.G43H__（或G44H__）；直线4.顺时针；逆时针；从刀具向工件方向（或垂直于圆弧平面的坐标轴正方向）5.小；高二、判断题1.√2.√3.×（车削中需考虑刀尖半径补偿）4.√5.√6.×（I、J、K为圆心相对于起点的坐标增量）7.√8.√9.√10.√三、简答题1.基点：零件轮廓由基本几何元素（直线、圆弧）组成时，各几何元素的交点或切点称为基点（如直线与圆弧的交点），用于直接编程；节点：当零件轮廓由非圆曲线（如样条曲线）组成时，需用直线或圆弧段逼近，逼近线段的交点称为节点，用于非圆曲线的近似编程。2.车削加工中，刀尖实际为圆弧（R0.4~R1.6），若不补偿，会导致加工轮廓（尤其是圆弧或锥面）产生形状误差。常用补偿指令为G40（取消补偿）、G41（左补偿）、G42（右补偿），需配合T指令指定补偿号。3.刀具长度补偿用于补偿不同刀具长度差异，确保刀尖到达正确的Z向位置。正补偿（G43）为刀具长度大于标准刀时，Z向坐标减去补偿值；负补偿（G44）为刀具长度小于标准刀时，Z向坐标加上补偿值（或理解为G43H__为“+补偿值”，G44H__为“-补偿值”）。4.顺铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相同，刀具切入时切削厚度由大变小，表面质量好，刀具磨损小；逆铣：旋转方向与进给方向相反，切入时切削厚度由小变大，易产生振动和毛刺。顺铣优势：表面粗糙度低、刀具寿命长，适用于精加工。四、编程题（一）数控车削编程1.加工工艺：-装夹：三爪卡盘夹持左端Φ50mm外圆（伸出长度约60mm），右端用顶尖辅助支撑（防变形）。-加工顺序：粗车外圆→精车外圆→切退刀槽→车螺纹→切断（若需）。-刀具选择：T0101（90°外圆车刀，粗、精车用），T0202（切槽刀，刀宽4mm），T0303（60°螺纹车刀）。2.加工程序（FANUC系统）：```%O0001G40G97G99M03S600；（取消补偿，恒转速，每转进给，主轴正转600r/min）T0101；（换外圆粗车刀）G00X52Z2；（快速定位至循环起点）G71U2R1；（外圆粗车循环，背吃刀量2mm，退刀量1mm）G71P10Q20U0.5W0.1F0.2；（粗车轨迹由N10~N20，X向留0.5mm精车余量，Z向留0.1mm，进给0.2mm/r）N10G00X30；（精车起点）G01Z0F0.1；（车端面）X30Z-30；（车Φ30外圆）G02X50Z-50R10；（车R10圆弧）G01Z-70；（车Φ50外圆）N20X52；（粗车循环终点）G00X100Z100；（返回换刀点）M03S1000；（精车转速1000r/min）T0101；（调用精车刀补）G00X32Z2；（快速定位）G70P10Q20F0.08；（精车循环）G00X100Z100；T0202；（换切槽刀，刀宽4mm）M03S400；（切槽转速400r/min）G00X32Z-48；（定位至退刀槽左侧）G01X22F0.05；（切槽至Φ22mm）G04X2；（暂停2秒，光整槽底）G00X32；（退刀）Z-52；（移动至槽右侧）G01X22F0.05；G00X100Z100；T0303；（换螺纹车刀）M03S300；（螺纹转速300r/min，避免乱扣）G92X23.8Z-46F2；（螺纹循环，第一刀X23.8）X23.4；（第二刀）X23.0；（第三刀）X22.8；（第四刀，保证中径尺寸）G00X100Z100；M30；（程序结束）%```（二）数控铣削编程1.工件坐标系：原点设定为毛坯上表面中心（X0Y0Z0），Z0为上表面。2.刀具选择：Φ10mm立铣刀（D01=10mm，半径补偿号D01）。3.加工程序（FANUC系统）：```%O0002G40G49G80G90G94；（初始化）M03S1500；（主轴正转1500r/min）G54G00X0Y0Z100；（定位至工件坐标系上方）T01D01；（调用Φ10mm立铣刀，半径补偿D01）；粗加工外轮廓（留0.5mm余量）G00Z5；（下刀至安全高度）G01Z-7.5F100；（粗加工深度-7.5mm，留0.5mm精加工余量）G41G01X-40Y-40D01F200；（建立左补偿，至外轮廓起点）Y40；（铣左侧直线）G02X-35Y45R5；（倒R5圆角）X35；（铣上侧直线）G02X40Y40R5；（倒R5圆角）Y-40；（铣右侧直线）G02X35Y-45R5；（倒R5圆角）X-35；（铣下侧直线）G02X-40Y-40R5；（倒R5圆角）G40G01X-50Y-50；（取消补偿）G00Z100；；粗加工内部型腔（留0.5mm余量）G00X0Y0Z5；G01Z-7.5F100；G41G01X20Y0D01F200；（建立补偿，至型腔起点）G02I-20J0；（铣Φ40型腔，半径20mm，留0.5mm余量）G40G01X30Y0；（取消补偿）G00Z100；；精加工外轮廓（深度-8mm）G00Z5；G01Z-8F100；G41G01X-40Y-40D01F150；（建立补偿）Y40；G02X-35Y45R5；X35；G02X40Y40R5；Y-40；G02X35Y