(2025年)《数控技术》期末考试复习题及参考答案

(2025年)《数控技术》期末考试复习题及参考答案一、选择题（每题2分，共20分）1.下列关于数控系统组成的描述中，错误的是（）。A.控制介质是存储加工程序的载体B.伺服系统负责将指令转化为机床运动C.数控装置的核心是PLC模块D.机床本体包括主传动和进给传动系统答案：C2.逐点比较法插补直线时，若当前偏差F≥0，下一步应向（）方向进给。A.X正方向B.Y正方向C.X负方向D.Y负方向答案：A3.某数控程序中出现“G02X50Y30R10F100”，该指令表示（）。A.直线插补至（50,30），进给速度100mm/minB.顺时针圆弧插补至（50,30），半径10mmC.逆时针圆弧插补至（50,30），半径10mmD.快速定位至（50,30），主轴转速100r/min答案：B4.半闭环伺服系统的位置检测元件通常安装在（）。A.机床工作台B.伺服电机轴端C.滚珠丝杠末端D.刀具刀架答案：B5.下列G代码中，属于非模态指令的是（）。A.G01B.G02C.G04D.G90答案：C6.数控车床中，“G41”指令的功能是（）。A.刀具长度正补偿B.刀具半径左补偿C.刀具半径右补偿D.刀具长度负补偿答案：B7.脉冲当量是指（）。A.每个脉冲对应的机床运动位移B.伺服电机的额定脉冲频率C.数控系统的最小输入单位D.插补算法的计算步长答案：A8.下列关于CNC系统软件结构的描述，正确的是（）。A.单任务软件结构仅能处理插补任务B.前后台型软件中，前台为中断服务程序C.并行处理技术会降低系统实时性D.资源分时共享不适用于多任务系统答案：B9.数控铣床中，“M03S800”指令表示（）。A.主轴顺时针旋转，转速800r/minB.主轴逆时针旋转，转速800mm/minC.冷却液开启，流量800L/hD.程序暂停，等待手动操作答案：A10.开环伺服系统的主要缺点是（）。A.结构复杂，成本高B.无法检测位置误差C.响应速度慢D.仅适用于大型机床答案：B二、填空题（每空1分，共20分）1.数控加工程序的基本组成单元是________，其格式通常包括________和________两部分。答案：程序段；准备功能字；辅助功能字2.插补算法可分为________和________两大类，其中________适用于轮廓控制，________适用于点位控制。答案：基准脉冲插补；数据采样插补；基准脉冲插补；数据采样插补（或根据实际分类调整，此处以常见分类为准）3.刀具半径补偿的执行过程包括________、________和________三个阶段。答案：刀补建立；刀补执行；刀补取消4.FANUC系统中，程序结束并复位的指令是________，程序暂停的指令是________。答案：M30；M005.伺服系统按控制方式可分为________、________和________，其中________的精度最高。答案：开环；半闭环；闭环；闭环6.数控车床的X轴通常与________平行，正方向为________远离工件的方向。答案：横向导轨；刀具7.脉冲编码器是________检测元件，用于测量________或________。答案：旋转式；转速；角位移8.数控系统的可靠性指标通常用________表示，其单位是________。答案：平均无故障时间（MTBF）；小时三、判断题（每题1分，共10分）1.G代码分为模态代码和非模态代码，其中模态代码仅在当前程序段有效。（）答案：×（模态代码持续有效，直到被同组代码取代）2.闭环伺服系统的检测元件直接测量机床工作台的位移，因此精度高于半闭环系统。（）答案：√3.M02和M30都表示程序结束，但M30会自动回到程序开头。（）答案：√4.逐点比较法插补圆弧时，偏差计算公式与直线插补相同。（）答案：×（圆弧插补偏差公式基于到圆心的距离）5.刀具长度补偿仅影响Z轴（或车床的Z轴）的坐标，对X轴无影响。（）答案：√6.开环系统使用步进电机作为执行元件，无需位置反馈。（）答案：√7.数控系统的分辨率越高，加工精度不一定越高，还需考虑机械传动误差。（）答案：√8.G94是端面切削循环指令，G90是外圆切削循环指令（数控车床）。（）答案：√9.数据采样插补的输出是位置增量，适用于直流或交流伺服电机。（）答案：√10.主轴准停功能（M19）的作用是使主轴在特定角度停止，便于换刀。（）答案：√四、简答题（每题6分，共30分）1.简述数控系统的组成及各部分功能。答案：数控系统由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置组成。控制介质存储加工程序（如U盘、DNC接口）；数控装置（CNC装置）是核心，负责译码、插补、位置控制等；伺服系统将数控装置的指令转化为机床运动（驱动电机、驱动器）；机床本体是执行部件（床身、导轨、主轴等）；检测反馈装置（如编码器、光栅尺）实时检测位移或速度，用于闭环/半闭环控制。2.逐点比较法插补的四个基本步骤是什么？以直线插补为例说明。答案：（1）偏差计算：计算当前点与理想直线的偏差F；（2）坐标进给：根据F的符号决定向X或Y方向进给一步；（3）偏差更新：进给后重新计算新的偏差；（4）终点判断：检查是否到达终点（进给步数是否等于总步数）。例如，插补第一象限直线OA（起点O(0,0)，终点A(xe,ye)），初始偏差F0=0，若F≥0则向X正方向进给，F<0则向Y正方向进给，每进给一步更新F值，直到到达A点。3.说明G00与G01指令的区别（从指令含义、速度控制、应用场景三方面）。答案：G00是快速定位指令，用于刀具快速移动到目标位置，速度由系统参数设定（与F无关），通常用于非切削空行程；G01是直线插补指令，刀具按指定进给速度（F值）沿直线切削，用于零件轮廓的精加工或粗加工。两者的关键区别在于G00不参与切削，速度不可调（由系统预设），而G01参与切削，速度由编程指定。4.刀具半径补偿的作用有哪些？实际应用中需注意哪些问题？答案：作用：（1）避免刀具半径导致的过切或欠切，保证加工轮廓精度；（2）简化编程（无需按刀具中心轨迹编程）；（3）方便刀具磨损或更换时调整补偿值，无需修改程序。注意问题：（1）刀补建立和取消应在远离工件的空行程段完成，避免在切削过程中进行；（2）刀补指令（G41/G42）需与刀具移动方向配合（左补偿/右补偿）；（3）轮廓转接处需考虑过切风险（如锐角转接时可能需要调整补偿方式）；（4）刀具半径值需准确输入系统，否则影响加工精度。5.比较半闭环伺服系统与闭环伺服系统的区别（从检测位置、精度、成本、调试难度四方面）。答案：（1）检测位置：半闭环检测电机轴或丝杠端的角位移，闭环检测机床工作台的直线位移；（2）精度：闭环直接测量最终位移，精度更高（受机械传动误差影响小），半闭环精度受丝杠螺距误差、反向间隙等影响；（3）成本：闭环需高精度直线检测元件（如光栅尺），成本更高；（4）调试难度：闭环系统需补偿机械传动误差，调试更复杂（如间隙补偿、螺距误差补偿），半闭环调试相对简单。五、综合题（共20分）1.（8分）如图所示（假设工件坐标系原点在工件右端面中心），编写数控车床外圆及圆弧加工程序（FANUC系统）。已知：起刀点为（100,100），加工路径为：快速定位至（52,2）→直线插补车外圆至（52,-50）→顺时针圆弧插补至（40,-60）（圆弧半径10mm）→快速返回起刀点。要求包含必要的准备功能（如G90、G40、G21等）及辅助功能（如M03、M08、M30）。答案：O0001；G21G40G97G99；（公制输入，取消刀补，恒转速，每转进给）M03S800；（主轴正转，800r/min）M08；（冷却液开）T0101；（1号刀，1号刀补）G00X100Z100；（起刀点）G00X52Z2；（快速定位至循环起点）G01Z-50F0.15；（直线车外圆，进给0.15mm/r）G02X40Z-60R10F0.1；（顺时针圆弧插补，半径10mm）G00X100Z100；（快速返回起刀点）M09；（冷却液关）M05；（主轴停）M30；（程序结束并复位）2.（6分）某数控铣床出现“伺服过载报警”，可能的故障原因有哪些？请列出至少4项并说明排查方法。答案：可能原因及排查方法：（1）机械卡阻：检查导轨、丝杠是否有异物或润滑不良，手动移动轴观察阻力；（2）伺服电机故障：测量电机绕组电阻是否正常，检查编码器信号是否稳定；（3）驱动器参数设置错误：核对驱动器的电流限制、增益等参数是否与电机匹配；（4）切削负载过大：检查切削深度、进给速度是否超出工艺要求，调整加工参数；（5）电缆故障：检查电机动力线、编码器信号线是否断路或短路，用万用表测试通断；（6）系统参数错误：查看系统的轴负载极限参数是否设置过小，适当调高（需谨慎）。3.（6分）采用逐点比较法插补第一象限直线，起点为（0,0），终点为（4,3）。要求：（1）列出插补过程中每一步的偏差F、进给方向、当前坐标；（2）计算总进给步数。答案：总进给步数N=4+3=7步。插补过程：步数|偏差F|进给方向|当前坐标(x,y)0|F0=0|—|(0,0)1|F≥0→X+|X+|(1,0)，F1=F0-ye=0-3=-32|F<0→Y+|Y+|(1,1)，F2=F1+xe=-3+4=13|F≥0→X+