(2025年)车工(数控床)高级工习题与答案(附解析)

(2025年)车工(数控床)高级工习题与答案(附解析)一、选择题（每题3分，共30分）1.数控车床加工一批轴类零件时，发现轴向尺寸一致性超差（±0.05mm），最可能的故障原因是（）A.刀具前角过大B.滚珠丝杠反向间隙未补偿C.冷却液浓度过高D.主轴轴承润滑不足答案：B解析：轴向尺寸一致性超差主要与进给系统的定位精度有关。滚珠丝杠反向间隙未补偿会导致每次反向移动时产生位置偏差，尤其在批量加工中累积误差明显。刀具前角影响切削力和表面质量，冷却液浓度影响冷却效果，主轴轴承润滑不足主要影响旋转精度，均不直接导致轴向尺寸一致性问题。2.加工钛合金零件时，应优先选择的刀具材料是（）A.YG8（钨钴类硬质合金）B.YT15（钨钛钴类硬质合金）C.PCBN（立方氮化硼）D.陶瓷刀具答案：A解析：钛合金化学活性高，高温下易与刀具材料中的钛元素发生亲和反应（如YT类硬质合金含TiC），加剧刀具磨损。YG类硬质合金不含钛元素，与钛合金亲和性低，更适合加工钛合金。PCBN和陶瓷刀具硬度高但脆性大，钛合金弹性模量小、加工时易产生振动，易导致崩刃，故不优先选择。3.采用G73指令进行轮廓粗车时，参数“Δi”表示（）A.X向总退刀量（半径值）B.X向总切削深度（直径值）C.循环次数D.Z向总切削深度答案：A解析：G73为仿形粗车循环指令，Δi为X向总退刀量（半径值），Δk为Z向总退刀量（半径值），Δd为粗车循环次数。该指令通过分层去除毛坯与零件轮廓的差值，适用于毛坯形状与零件轮廓接近的场合（如铸件、锻件）。4.加工M30×2-6g外螺纹时，螺纹小径计算正确的是（）A.30-2×1.0825≈27.835mmB.30-2×0.6495≈28.701mmC.30-2×0.5413≈28.917mmD.30-2×0.866≈28.268mm答案：B解析：普通螺纹小径计算公式为D1=d-1.0825P（d为公称直径，P为螺距）。但实际加工中，考虑到螺纹牙底有0.125P的削平量，小径可简化为d-1.3P。本题中d=30mm，P=2mm，计算得30-1.3×2=27.4mm，但选项中无此答案。需注意题目可能考察理论小径（未考虑削平），即d-1.0825P=30-2×1.0825=27.835mm（选项A），但实际加工中常以d-1.3P作为编程小径。此处可能存在题目设定差异，正确选项应为B（可能题目误将1.0825取近似值0.6495×2，因牙型高度H=0.866P，小径=大径-2×(5/8)H=d-1.0825P，0.866×5/8≈0.541，0.541×2≈1.082，故正确计算应为A，但可能题目选项设置错误，需结合标准。根据GB/T196-2003，M30×2的小径为27.835mm，故正确答案应为A，此处可能题目选项标注错误，需以标准为准）。（注：经核查，原题选项B为“30-2×0.6495≈28.701mm”，其中0.6495为H/2（H=0.866P，H/2=0.433P），此计算错误。正确答案应为A，可能题目存在笔误，解析时需指出。）5.数控车床液压卡盘夹紧力不足时，首先应检查（）A.卡盘爪磨损量B.液压系统压力C.卡盘定位面清洁度D.主轴编码器信号答案：B解析：液压卡盘夹紧力由液压系统压力决定，压力不足会直接导致夹紧力下降。卡盘爪磨损（影响夹持精度）、定位面清洁度（影响装夹稳定性）、主轴编码器（影响转速控制）均非夹紧力不足的直接原因，故优先检查液压系统压力。二、判断题（每题2分，共20分。正确打√，错误打×）1.加工薄壁零件时，应采用大主偏角刀具以减小径向切削力。（）答案：√解析：大主偏角（如93°~95°）可使径向切削分力减小（径向力Fy=Fz×cotκr），κr增大则cotκr减小，Fy降低，减少薄壁零件变形。2.G96指令用于恒线速切削时，需配合G50限制最高转速。（）答案：√解析：G96（恒线速控制）会随切削直径减小自动提高主轴转速，为防止转速过高（超过主轴最高允许转速），必须用G50S_设定最高转速限制。3.刀具半径补偿仅适用于外圆/内孔车削，端面车削无需补偿。（）答案：×解析：当刀具刀尖有圆弧半径时，端面车削（尤其是台阶面或曲面过渡处）也需要进行半径补偿，否则会导致轮廓尺寸偏差。4.加工中心孔时，若中心钻折断，可能原因是主轴转速过高。（）答案：×解析：中心钻直径小、刚性差，转速过高会导致切削温度急剧上升，加剧磨损；但折断更常见的原因是进给量过大（轴向力超过中心钻强度）或工件未找正（偏载）。5.数控车床螺距误差补偿是通过修改系统参数，修正各轴在全行程内的定位误差。（）答案：√解析：螺距误差补偿（backlashcompensation）是通过激光干涉仪测量各轴在指定位置的实际坐标与指令坐标的偏差，将补偿值输入系统参数，使数控系统在运行时自动修正位置误差。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述数控车床加工细长轴时，防止弯曲变形的工艺措施。答案：（1）采用中心架或跟刀架：中心架用于固定工件中间部位（如加工长轴中段时），跟刀架随刀具移动支撑工件，减少径向切削力引起的变形；（2）减小径向切削力：选用大主偏角（κr=80°~93°）、正值刃倾角（λs=3°~10°）刀具，降低径向分力；（3）优化切削参数：采用低转速、小背吃刀量、大进给量（但需保证表面质量），减少切削热和切削力；（4）反向进给：刀具从卡盘向尾座方向进给，利用轴向切削力拉伸工件，抵消径向力引起的弯曲；（5）充分冷却：使用高压冷却液降低切削温度，减少热变形；（6）预校直工件：加工前对毛坯进行校直，减小原始弯曲量。2.分析车削不锈钢零件时刀具磨损快的主要原因及应对措施。答案：主要原因：（1）不锈钢塑性大、加工硬化严重（硬化层硬度可达基体的1.5~2倍），加剧刀具前刀面磨损；（2）高温下不锈钢与刀具材料（如硬质合金中的Co）亲和性强，易产生粘结磨损；（3）切屑与前刀面接触长度短，切削力集中在刀尖附近，导致刀尖磨损加剧。应对措施：（1）刀具材料选择：优先选用含TaC或NbC的细晶粒硬质合金（如YG6X、YS25），或涂层刀具（TiC/TiN复合涂层）；（2）刀具几何参数优化：增大前角（γo=15°~20°）减小切削变形，增大刃倾角（λs=5°~10°）使切屑流向待加工表面，减小对已加工表面的摩擦；（3）切削参数调整：采用较低的切削速度（v=50~80m/min）、中等进给量（f=0.1~0.3mm/r）、较小背吃刀量（ap=0.5~2mm），避免加工硬化层重复切削；（4）冷却润滑：使用极压乳化液或硫化油，增强润滑性能，减少粘结磨损。3.说明G76指令（螺纹复合循环）中各参数的含义（以格式G76P(m)(r)(a)Q(Δdmin)R(d)；G76X(u)Z(w)R(i)P(k)Q(Δd)F(L)；为例）。答案：（1）P(m)(r)(a)：m为精车重复次数（1~99），r为螺纹尾端倒角量（0~99，单位0.1L），a为刀尖角度（80°、60°、55°、30°、29°、0°）；（2）Q(Δdmin)：最小切削深度（半径值，单位μm，需为整数）；（3）R(d)：精车余量（半径值，单位mm）；（4）X(u)/Z(w)：螺纹终点坐标（绝对/增量）；（5）R(i)：螺纹锥度差（半径值，i=（D-d）/2L，D为大端直径，d为小端直径，L为螺纹长度，圆柱螺纹时i=0）；（6）P(k)：螺纹牙型高度（半径值，单位μm，k=0.5413P，P为螺距）；（7）Q(Δd)：第一次切削深度（半径值，单位μm，需大于Δdmin）；（8）F(L)：螺纹导程（单头螺纹时L=P）。4.简述数控车床加工精度检验的主要项目及常用检测工具。答案：主要项目及检测工具：（1）几何精度：-床身导轨直线度：水平仪、激光干涉仪；-主轴轴向窜动：千分表（固定在刀架上，测头抵主轴端面中心）；-主轴径向跳动：千分表（测头抵主轴锥孔内检验棒外圆）；-刀架定位精度：激光干涉仪（测量各刀位移动后的实际位置与指令位置偏差）。（2）加工精度：-尺寸精度：千分尺、内径百分表、三坐标测量机；-形状精度（圆度、圆柱度）：圆度仪、千分表（测量工件同一截面最大/最小直径差）；-位置精度（同轴度、垂直度）：偏摆仪（测同轴度）、直角尺+千分表（测台阶面与轴线垂直度）；-表面粗糙度：表面粗糙度仪、对比样块。（3）定位精度与重复定位精度：-各直线轴定位精度：激光干涉仪（测量全行程内各点的定位误差）；-重复定位精度：激光干涉仪（同一位置多次定位的误差标准差）。四、综合题（共30分）如图所示为某减速箱输出轴零件图（材料40Cr，调制处理28~32HRC），要求在CJK6140数控车床上完成加工（机床最大加工直径φ400mm，最大加工长度750mm，配备VDI25刀架，可选刀具：外圆车刀（涂层硬质合金，κr=93°，γo=15°，rε=0.8mm）、切槽刀（宽4mm，κr=90°）、螺纹车刀（60°，rε=0.1mm）、中心钻（A2.5）、钻头（φ20mm））。（注：因无法插入图纸，假设零件结构为：总长200mm，左端φ60h6（长50mm），中间φ50h7（长80mm，含M42×2-6g外螺纹，螺纹长30mm），右端φ40h8（长40mm），各外圆表面粗糙度Ra1.6μm，φ60h6与φ50h7同轴度0.02mm，φ50h7与φ40h8垂直度0.03mm，两端面有中心孔。）要求：（1）制定加工工艺路线；（2）编写数控加工程序（毛坯为φ65mm×210mm圆钢，采用手动对刀，工件坐标系原点设在右端面中心）；（3）说明关键工序的质量控制措施。答案：（1）加工工艺路线：①粗车右端面→钻中心孔（A2.5）→粗车右端φ40h8外圆（留0.5mm余量）→粗车中间φ50h7外圆（留0.5mm余量）→粗车左端φ60h6外圆（留0.5mm余量）；②调头装夹（夹右端φ40h8外圆，找正左端φ60h6外圆）→粗车左端面（保证总长200mm±0.1mm）→钻中心孔；③双顶尖装夹→精车左端φ60h6外圆（尺寸φ60h6，Ra1.6μm）→精车中间φ50h7外圆（尺寸φ50h7，Ra1.6μm）→车M42×2-6g外螺纹（中径φ40.701mm~φ40.835mm，小径φ39.835mm）；④调头双顶尖装夹→精车右端φ40h8外圆（尺寸φ40h8，Ra1.6μm）→车右端面（保证总长200mm±0.05mm）；⑤切退刀槽（φ38mm×4mm，位于螺纹右端）；⑥检验：测量各尺寸、同轴度（用偏摆仪测φ60h6与φ50h7径向跳动）、垂直度（用直角尺+千分表测φ50h7端面与轴线垂直度）、表面粗糙度（粗糙度仪）。（2）数控加工程序（以FANUC系统为例，仅编写双顶尖装夹精车及螺纹加工部分）：O0001；T0101（外圆精车刀，rε=0.8mm）；M03S1200（恒线速G96S200，G50S3000；）；G00X65Z2；G70P10Q20；（精车循环，粗车程序略）N10G00X42Z2；G01Z-30F0.1；（精车φ42外圆，为螺纹做准备）X50；Z-110；（精车φ50h7外圆至尺寸φ50.00-0.025mm）X60；Z-160；（精车φ60h6外圆至尺寸φ60.00-0.019mm）X65；N20G00Z2；G00X100Z100；T0202（切槽刀，宽4mm）；M03S800；G00X44Z-32；G01X38F0.05；（切退刀槽φ38×4mm）G04X2；（暂停，保证槽底平整）G01X44；G00X100Z100；T0303（螺纹车刀，60°）；M03S600；G76P020560Q100R0.1；（m=2精车次数，r=0.5×0.1L=0.1×2=0.2mm，a=60°，Δdmin=0.1mm，d=0.1mm精车余量）G76X39.835Z-30R0P1083Q500F2；（X=小径39.835mm，Z=-30mm螺纹终点，R=0（圆柱螺纹），P=牙型高度0.5413×2×1000=1083μm，Q=第一次切削深度0.5mm（半径值），F=螺距2mm）G00X100Z100；M30；（3）关键工序质量控制措施：①双顶尖装夹：检查顶尖与中心孔接触面积（≥80%），中心孔需修研（用60°油石或中心孔