(2025年)国开期末考试243《数控机床》机考试题及答案

(2025年)国开期末考试243《数控机床》机考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.数控系统中，用于实现刀具半径补偿的功能代码是（）。A.G40B.G41C.G54D.G90答案：B2.以下哪种插补方式属于直线插补的改进型，可实现更平滑的轮廓加工？（）A.逐点比较法B.数字积分法C.样条插补D.最小偏差法答案：C3.闭环伺服系统与半闭环伺服系统的主要区别在于（）。A.反馈元件的位置B.驱动电机的类型C.控制精度的高低D.系统响应速度答案：A4.数控车床中，G71指令的功能是（）。A.外圆粗车循环B.端面粗车循环C.螺纹切削循环D.精车循环答案：A5.以下哪种检测元件常用于半闭环伺服系统的位置反馈？（）A.光栅尺B.感应同步器C.旋转变压器D.激光干涉仪答案：C6.数控铣床中，G02指令表示（）。A.快速定位B.直线插补C.顺时针圆弧插补D.逆时针圆弧插补答案：C7.数控机床的“回参考点”操作主要目的是（）。A.清除系统报警B.建立机床坐标系C.校验刀具长度D.优化加工路径答案：B8.加工中心的自动换刀装置（ATC）中，最常用的刀具交换方式是（）。A.机械手换刀B.主轴直接换刀C.转塔头换刀D.刀库转位换刀答案：A9.以下哪种误差属于数控机床的几何误差？（）A.伺服系统滞后误差B.滚珠丝杠热变形误差C.导轨直线度误差D.刀具磨损误差答案：C10.数控系统中，M03指令的含义是（）。A.主轴正转B.主轴反转C.冷却液开D.程序暂停答案：A二、判断题（每题2分，共20分。正确填“√”，错误填“×”）1.数控机床上的G00指令是快速定位指令，其移动速度由系统参数设定，与程序中的F值无关。（）答案：√2.刀具半径补偿仅适用于轮廓加工，对平面铣削或钻孔加工无意义。（）答案：×（刀具半径补偿也可用于平面铣削的侧面加工）3.半闭环伺服系统的位置反馈信号来自工作台的实际位移。（）答案：×（半闭环反馈来自电机或丝杠端）4.数控车床的X轴通常与主轴轴线平行，Z轴与主轴轴线垂直。（）答案：×（X轴与主轴轴线垂直，Z轴平行）5.G94指令是端面切削循环，适用于加工垂直于Z轴的端面。（）答案：√6.加工中心的刀库容量越大，加工效率一定越高。（）答案：×（需结合实际加工需求，过大刀库可能增加换刀时间）7.数控机床的重复定位精度是指在相同条件下，多次定位到同一点的位置一致性。（）答案：√8.数控系统的PLC主要用于处理开关量信号，如冷却液控制、主轴启停等。（）答案：√9.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。（）答案：×（I、J、K表示圆心相对于起点的坐标增量）10.数控机床的热变形误差可通过温度补偿功能或优化冷却系统减小。（）答案：√三、简答题（每题8分，共40分）1.简述数控车床与普通车床的主要区别。答案：（1）控制方式：数控车床通过数控系统程序控制，普通车床依赖人工操作；（2）加工精度：数控车床通过伺服系统和反馈控制实现高精度（通常±0.01mm），普通车床受操作者技能影响大；（3）柔性化：数控车床通过修改程序可快速适应不同零件加工，普通车床需重新调整工装；（4）自动化：数控车床可实现自动换刀、自动进给，普通车床依赖手动操作；（5）复杂零件加工能力：数控车床可加工复杂曲面（如圆弧、螺纹），普通车床仅能加工简单轮廓。2.说明G90与G94指令的功能及应用场景。答案：G90（外圆/内孔切削循环）：用于加工圆柱面或圆锥面的单次循环，通过设定起始点、终点和切削深度，自动完成多次进给，适用于轴向长度较长的外圆或内孔粗加工；G94（端面切削循环）：用于加工垂直于Z轴的端面或锥面，通过设定端面的起始点、终点和切削深度，自动完成多次径向进给，适用于端面余量较大的粗加工。两者均通过减少编程指令数量，简化粗加工阶段的程序编写。3.伺服系统的组成及各部分作用是什么？答案：伺服系统由驱动装置、执行元件、检测反馈装置和伺服控制器组成：（1）驱动装置：将数控系统的控制信号转换为驱动执行元件的电能（如放大电压、电流）；（2）执行元件：将电能转换为机械能（如伺服电机输出转矩和转速）；（3）检测反馈装置：实时检测执行元件或工作台的位置、速度（如编码器、光栅尺），反馈给伺服控制器；（4）伺服控制器：接收数控系统指令，结合反馈信号计算误差，调整驱动装置输出，实现位置、速度的精确控制。4.刀具补偿的意义及主要类型有哪些？答案：意义：通过补偿功能修正刀具实际尺寸与编程尺寸的差异，避免因刀具磨损、更换或安装误差导致的加工尺寸偏差，提高程序通用性（同一程序可适配不同尺寸刀具）。类型：（1）刀具半径补偿（G40/G41/G42）：用于铣削或车削轮廓加工时，补偿刀具半径对加工路径的影响；（2）刀具长度补偿（G43/G44/G49）：用于铣削加工中，补偿刀具长度差异对Z轴切削深度的影响；（3）刀尖圆弧半径补偿（G40/G41/G42在车削中的应用）：针对车刀刀尖圆弧导致的轮廓误差进行补偿，避免过切或欠切。5.简述数控机床日常维护的主要内容。答案：（1）机械部分：定期检查导轨、丝杠的润滑状态（补充润滑油），清理导轨防护装置内的切屑；检查主轴轴承间隙，调整皮带张力；（2）电气部分：检查数控系统、伺服驱动器的散热风扇是否正常，清理灰尘；测试急停按钮、限位开关的可靠性；（3）液压/气动系统：检查液压油位、油压，更换老化密封件；清理气动系统过滤器，确保气压稳定（通常0.4-0.6MPa）；（4）刀库与换刀装置：检查刀具夹紧力，清洁刀套和机械手的接触面；测试换刀动作的流畅性，调整定位精度；（5）数控系统：定期备份参数和程序，防止数据丢失；检查电池电量（用于保持RAM数据），及时更换；（6）切削液系统：清理水箱内的切屑和杂质，定期更换切削液，防止变质影响加工质量和设备寿命。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某数控铣床需加工如图1所示的零件（外轮廓尺寸：长80mm，宽60mm，四个圆角R5mm，材料为45钢，刀具为φ10mm立铣刀，要求精加工）。请完成以下任务：（1）编写外轮廓精加工的数控加工程序（采用G54工件坐标系，工件上表面为Z0，起刀点为（-100,-100,50），要求包含刀具半径补偿、进退刀路径）；（2）说明选择刀具半径补偿左/右补偿的依据。答案：（1）加工程序（FANUC系统）：O0001；G90G54G40G49G80；（初始化）M03S1200；（主轴正转，转速1200r/min）G00X-100Y-100Z50；（快速定位至起刀点）G00X-50Y-40Z5；（快速接近工件上方5mm）G01Z-5F100；（下刀至切削深度）G41D01X-40Y-30F200；（左补偿，建立刀补，进入轮廓起点）G01Y30；（加工左侧边）G02X-30Y40R10；（加工左上角R5mm圆弧，实际编程R=5+刀具半径5=10mm）G01X30；（加工上侧边）G02X40Y30R10；（加工右上角R5mm圆弧）G01Y-30；（加工右侧边）G02X30Y-40R10；（加工右下角R5mm圆弧）G01X-30；（加工下侧边）G02X-40Y-30R10；（加工左下角R5mm圆弧）G40G01X-50Y-40；（取消刀补，返回退刀点）G00Z50；（抬刀）M05；（主轴停）M30；（程序结束）（2）刀具半径补偿方向选择依据：沿刀具前进方向看（从Z轴正方向向负方向看），刀具位于工件轮廓左侧时用G41（左补偿），右侧时用G42（右补偿）。本题中，加工外轮廓时，刀具沿逆时针方向运动，刀具位于轮廓左侧，故选择G41左补偿。2.某数控车床加工外圆时出现尺寸不稳定（同一批零件直径偏差±0.05mm），试分析可能的故障原因及排查方法。答案：可能原因及排查方法：（1）伺服系统问题：-伺服电机或驱动器故障（如编码器信号干扰），导致进给速度不稳定；排查：用示波器检测编码器反馈信号是否正常，更换伺服驱动器测试。（2）机械传动误差：-滚珠丝杠与螺母间隙过大（反向间隙），导致反向运动时位置偏差；排查：通过激光干涉仪检测反向间隙，调整丝杠预紧力或补偿系统参数（如反向间隙补偿）。-导轨润滑不良或磨损，导致运动阻力变化；排查：检查导轨润滑油量，清理导轨面铁屑，观察运动时是否有卡顿。（3）刀具问题：-刀具磨损或刀片松动，导致切削力变化引起尺寸波动；排查：检查刀片磨损量（如后刀面磨损量超过0.3mm需更换），紧固刀夹。-刀尖圆弧半径与补偿值不匹配（如未正确输入刀尖半径补偿参数）；排查：测量实际刀尖半径，修改刀补参数（T代码中的R值）。（4）工件装夹问题：-卡盘夹紧力不足，加工时工件松动；排查：检查卡