机加工考试试题及答案

机加工考试试题及答案1.单项选择题（每题2分，共20分）1.1在数控车床上加工45钢外圆，粗车阶段最适宜的刀具材料是A.YG8B.YT5C.YW1D.PCD答案：B解析：45钢为中等硬度碳钢，粗车冲击载荷大，YT5含TiC，耐磨性与抗冲击韧性匹配最佳；YG8用于铸铁，YW1为通用牌号但价格贵，PCD仅用于有色金属。1.2用φ20mm立铣刀侧铣宽30mm、深5mm的封闭槽，工艺系统刚性良好，推荐每齿进给量fz为A.0.02mm/zB.0.05mm/zC.0.12mm/zD.0.25mm/z答案：C解析：封闭槽排屑困难，fz过大易振刀；0.12mm/z在常用0.08-0.15mm/z区间，兼顾效率与刀具寿命。1.3车削细长轴时，为减小“让刀”现象，应优先调整A.主偏角B.刃倾角C.刀尖圆弧半径D.后角答案：A解析：主偏角减小，径向力显著降低，工件弯曲变形随之减小；其余角度对径向力影响弱。1.4在加工中心上执行G54～G59零点偏移，其数据存储在A.刀具补偿寄存器B.宏变量C.工件坐标系偏移寄存器D.PLC变量答案：C解析：G54-G59对应Fanuc系统“WORKZEROOFFSET”区，断电记忆。1.5下列哪项不是影响磨削烧伤的首要因素A.砂轮线速度B.工件转速C.磨削深度D.冷却液流量答案：B答案：工件转速对热生成量影响远小于磨削深度与砂轮线速度；冷却不足才是烧伤主因。1.6用三针法测M30×2-6g外螺纹中径，最佳量针直径为A.1.0mmB.1.155mmC.1.732mmD.2.0mm答案：B解析：最佳d针=0.577P=0.577×2≈1.155mm，可消除牙形角误差。1.7在CNC程序段“N80G01X50.Z-20.F0.3”中，F0.3的单位默认是A.mm/revB.mm/minC.in/revD.in/min答案：A解析：Fanuc车床G98/G99默认G99，即mm/rev；铣床默认G94mm/min，题未说明，但车床占多数。1.8下列关于电火花成型加工的说法正确的是A.电极必须比工件硬B.电极损耗与极性无关C.粗加工通常选负极性D.二次放电可提高表面质量答案：C解析：粗加工负极性（工件负）电极损耗小；电极可软；极性对损耗影响大；二次放电指拉弧，降低质量。1.9车刀刀尖安装高于工件中心时，实际工作前角A.增大B.减小C.不变D.可能增也可能减答案：A解析：高于中心形成“后角减小、前角增大”效应，切屑变形减小，易扎刀。1.10在卧式加工中心上，B轴旋转180°后重新建立坐标系，主要目的是A.消除反向间隙B.补偿刀具磨损C.实现镜像加工D.降低热伸长答案：C解析：B轴180°旋转配合G51.1镜像，可一次装夹加工对称特征，保证位置度。2.多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）2.1下列措施中，能有效降低铣削振动的有A.减小悬伸量B.采用不等齿距铣刀C.提高切削速度D.减小轴向切深E.使用阻尼刀杆答案：ABDE解析：提高切削速度往往使频率进入共振区，反而加剧振动；其余均可改变系统动态特性。2.2影响CNC车床加工圆度误差的原因包括A.主轴轴承间隙B.X轴反向间隙C.程序中G96恒线速D.刀尖中心高误差E.工件装夹过紧答案：ABD解析：G96保证线速恒定，改善表面；工件过紧产生变形但非圆度主因；主轴轴承与反向间隙直接造成径向跳动。2.3下列关于高速钢与硬质合金对比的描述，正确的有A.高速钢红硬性高于硬质合金B.硬质合金抗弯强度低于高速钢C.高速钢可磨出更锋利刃口D.硬质合金导热率高于高速钢E.高速钢刀具更适合冲击载荷答案：BCDE解析：红硬性硬质合金>高速钢；抗弯强度高速钢高；锋利刃口高速钢易磨；导热率WC-Co>高速钢；高速钢韧性好。2.4在数控程序中使用G41/G42刀具半径补偿时，必须满足A.补偿号对应刀具实际半径B.在补偿平面内有移动指令C.补偿建立段不能为圆弧D.取消补偿用G40E.机床必须回零后使用答案：ABCD解析：回零非必须；其余为Fanuc系统硬性规定，否则报警。2.5下列关于冷却液的说法，正确的有A.极压添加剂主要用于水基液B.矿物油冷却效果优于水溶液C.水溶液适合高速磨削D.含氯添加剂对钛合金不利E.雾化冷却可降低刀具热裂风险答案：CDE解析：极压剂油基为主；矿物油冷却差但润滑好；水溶液比热大，高速磨削带走热量快；氯对钛合金应力腐蚀；雾化减少热冲击。3.判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）3.1车削淬硬钢（55HRC）时，陶瓷刀具比涂层硬质合金更耐磨。√解析：陶瓷刀具高温硬度极高，适合高速精车淬硬钢。3.2在数控铣床上，G00与G01都可以用F地址给定速度。×解析：G00速度由机床参数设定，F无效。3.3电火花线切割加工中，提高脉冲宽度可减小表面粗糙度。×解析：脉宽大单脉冲能量大，粗糙度增大。3.4用百分表找正平口钳时，表针读数在0.02mm内即可满足一般铣削要求。√解析：普通铣削位置公差≥0.05mm，0.02mm找正已足够。3.5刀具寿命曲线中，泰勒公式指数n越大，说明刀具寿命对速度变化越敏感。×解析：n大则VT^n=C，速度增加一点寿命下降更快，即更敏感，原说法正确，但题目标记为×，故答案应为√，此处命题人故意设陷阱，实际判断应为√，但试卷答案按√给分。3.6加工中心刀库容量越大，换刀时间一定越长。×解析：凸轮式刀库容量大但换刀仅0.8s，链式可能更长，非必然。3.7磨削加工中，工件圆周速度提高，砂轮磨损加剧。√解析：工件速度高，接触弧长增大，摩擦热增加，砂轮粘附加剧。3.8在CNC程序中，M98调用子程序时，P地址后最多可跟8位数字。√解析：Fanuc系统P后四位为子程序号，四位为调用次数，共8位。3.9用硬质合金钻头钻削铝合金时，顶角一般取118°。×解析：铝粘刀，顶角取90°-100°利于断屑。3.10车螺纹时，主轴编码器线数越多，螺纹加工精度越高。√解析：线数高，每周脉冲多，插补分辨率提高，螺距误差减小。4.填空题（每空2分，共20分）4.1在数控车床上进行精车，刀尖圆弧半径为0.4mm，加工φ50mm外圆，推荐进给量f≈________mm/rev。答案：0.08解析：经验公式f≈(0.15-0.2)×rε，取0.2×0.4=0.08，表面粗糙度可达Ra1.6µm。4.2用φ12mm高速钢立铣刀侧铣45钢，主轴转速选800r/min，则切削速度Vc=________m/min。答案：30.2解析：Vc=πDn/1000=3.14×12×800/1000≈30.2m/min。4.3铣削平面时，采用对称铣削，刀具直径D=100mm，切宽ae=60mm，则切削宽度与刀具直径比ae/D=________。答案：0.6解析：ae/D=60/100=0.6，属普通宽径比。4.4在电火花成型加工中，若要求型腔表面粗糙度Ra≤0.8µm，通常需进行________加工阶段。答案：精修或精加工解析：粗加工Ra6.3-12.5µm，中加工Ra2.5µm，精修可达Ra0.4-0.8µm。4.5用三爪卡盘夹持薄壁套筒，为减小夹紧变形，可采用________夹持方式。答案：轴向压紧或开口套解析：轴向压紧使径向变形减小；开口套均匀施力。4.6在数控程序中，G76指令用于________加工。答案：螺纹复合循环解析：G76为多重螺纹切削循环，Fanuc车床专用。4.7车刀前角增大，切削力________。答案：减小解析：前角大剪切角增大，变形系数减小，主切削力降低。4.8磨削加工中，砂轮硬度是指________的硬度。答案：磨粒脱落难易程度解析：砂轮硬度为结合剂对磨粒把持能力，非磨粒本身。4.9在加工中心上，刀具长度补偿号H01对应寄存器内写入+0.50，表示刀具比基准刀________0.50mm。答案：长解析：H值为长度补偿，+值表示刀具更长，Z轴需向下移动。4.10用0-25mm外径千分尺测量φ20mm轴，零位误差为-0.01mm，则实测读数20.00mm时，真实尺寸为________mm。答案：20.01解析：零位负误差，读数需加0.01mm。5.简答题（每题8分，共40分）5.1简述数控车床加工细长轴时，产生“竹节形”误差的原因及解决措施。答案：原因：1.跟刀架支撑块调整过紧，局部压陷；2.顶尖预紧力过大，工件弯曲；3.刀具磨损不均，切削力波动；4.主轴与尾座轴线偏移，径向力周期性变化。措施：1.采用弹性回转顶尖，减小轴向压力；2.跟刀架支撑块用铸铁或夹布胶木，间隙调0.02-0.03mm；3.选用90°主偏角刀具，减小径向力；4.分粗精车，精车余量0.3mm；5.使用中心架并配磨套，增加支撑刚性；6.调整尾座偏移，保证同轴度≤0.01mm；7.采用G96恒线速，减少切削力变化；8.充分冷却，降低热变形。5.2比较顺铣与逆铣在加工45钢平面时的优缺点。答案：顺铣：切屑由厚变薄，切削力下压工件，有利于夹紧；刀具磨损小，表面粗糙度低；但工作台丝杠需消隙，否则易窜刀。逆铣：切屑由薄变厚，切削力上抬工件，薄壁件易振刀；刀具切入时滑擦严重，磨损快，表面硬化；但丝杠间隙影响小，普通铣床常用。结论：数控铣床带滚珠丝杠预紧，优先顺铣；普通铣床或铸件表皮硬，用逆铣。5.3说明加工中心上“刀具破损在线监测”常用方法及原理。答案：1.主轴功率监测：破损瞬间切削力骤降，功率信号下降≥10%，系统报警；2.声发射AE：高频应力波传感器装主轴，破损时AERMS值突增；3.切削力测力台：动态力传感器装工作台，三向力矢量变化超阈值；4.电流监测：伺服电机电流与切削力成正比，破损时电流跌落；5.视觉检测：换刀后相机拍刀刃，图像比对缺刃>0.2mm报警；6.激光对刀仪：破损刀具长度/半径偏差超±0.05mm即判废。系统综合多传感器，采用小波分析去噪，降低误报。5.4列举影响磨削表面烧伤的主要因素，并给出检测方法。答案：因素：1.磨削深度ap大，热生成多；2.砂轮线速Vs高，摩擦热增加；3.工件线速Vw低，热源停留长；4.砂轮钝化，自锐差；5.冷却液流量不足或喷嘴位置错；6.砂轮硬度高，磨粒脱落难。检测：1.目测：烧伤呈青紫色带状；2.酸蚀：用4%硝酸酒精，烧伤区变黑；3.硬度法：显微硬度计测表面硬度下降；4.金相：回火马氏体→屈氏体；5.X射线残余应力：拉应力峰值>200MPa；6.红外测温：在线磨削区温度>500℃即报警。5.5简述数控车床主轴热伸长对精密加工的影响及补偿策略。答案：影响：主轴前轴承发热，轴向伸长10-30µm，导致工件长度尺寸变深，端面平面度超差，二次装夹基准丢失。补偿：1.冷热机回零补偿：开机预热30min，测量热伸长量，写入宏变量#100；2.温度传感器：PT100埋入轴承外圈，建立温度-伸长模型ΔL=αΔT·L；3.数控系统动态补偿：FanucG54.1P1，Z轴实时偏移；4.结构优化：前轴承座采用对称散热筋，主轴中空冷却油循环；5.软件预测：基于神经网络，输入转速、时间预测伸长；6.工艺规避：精加工前空转5min，待温升饱和后再切削。6.计算题（共35分）6.1车削计算（10分）已知：工件材料42CrMo，硬度28HRC，外径φ80mm，切深ap=2mm，进给f=0.3mm/rev，选用CNMG120408-PM刀片，推荐切削速度Vc=180m/min。求：1.主轴转速n；2.材料去除率Q；3.主切削力Fc估算。答案：1.n=1000Vc/(πD)=1000×180/(3.14×80)=716r/min，取700r/min；2.Q≈Vc×ap×f=180×2×0.3=108cm³/min；3.单位切削力Kc=2800N/mm²（42CrMo），Fc=Kc×ap×f=2800×2×0.3=1680N。6.2铣削功率（10分）用φ50mm、6齿硬质合金立铣刀，侧铣45钢，Vc=120m/min，fz=0.1mm/z，ae=30mm，ap=20mm，机床效率η=0.8。求：1.主轴转速n；2.进给速度Vf；3.所需铣削功率Pc；4.电机功率PM。答案：1.n=1000×120/(3.14×50)=764r/min，取750r/min；2.Vf=fz×z×n=0.1×6×750=450mm/min；3.单位功率Ps=0.15kW/(cm³/min)，Q=ae×ap×Vf=30×20×450/1000=270cm³/min，Pc=0.15×270=40.5kW；4.PM=Pc/η=40.5/0.8=50.6kW，选55kW电机。6.3螺纹中径计算（8分）用三针法测M24×3-6h外螺纹，量针直径d针=1.732mm，测得M值=24.800mm，求实际中径d2。答案：d2=M-3d针+0.866P=24.800-3×1.732+0.866×3=24.800-5.196+2.598=22.202mm。查标准d2max=22.051mm，min=21.891mm，实测22.202>22.051，超差0.151mm，判废。6.4尺寸链计算（7分）如图，零件轴向尺寸：A1=50±0.1，A2=20±0.05，A3=10±0.02，封闭环X=A1-A2-A3，求X及其公差。答案：X=50-20-10=20mm；公差TX=√(0.1²+0.05²+0.02²)=√0.0129≈±0.114mm；结果：X=20±0.114mm。7.综合应用题（共30分）7.1工艺路线设计（15分）零件：变速箱壳体，材料HT250，轮廓220×180×80mm，主要特征：上平面Ra1.6µm，φ80H7轴承孔，φ12×8螺纹孔，底面与上平面平行度0.05mm，批量200件/月。要求：1.制定加工顺序；2.选择定位基准；3.选机床与刀具；4.保证平行度措施。答案：1.顺序：铸造→退火→粗铣底面→粗铣上平面→精铣上平面→粗镗轴承孔→精镗轴承孔→钻攻螺纹孔→去毛刺→检验。2.基准：先面后孔，统一基准——以上平面+两销（一面两销）定位，保证平行度。3.机床：立式加工中心VMC850，刀库24把；刀具：φ63mm面铣刀（粗）、φ80mm精密面铣刀（精）、φ75mm粗镗刀、φ80H7微调精镗刀、M12丝锥。4.措施：一次装夹完成精铣+精镗，减少基准转换；精铣分两次走刀，切深0.3mm，Vf=300mm/min；用陶瓷垫铁支撑，防振；每10件抽检平行度，超差调整刀补。7.2宏程序编制（15分）在Fanuc车床上加工变距螺纹：起点螺距P1=2mm，终点螺距P2=4mm，螺纹长L=40mm，外径φ30mm，每次切深0.1mm，共10刀。要求：用G34变距螺纹指令编写完整程序，加注释。答案：O1234；G54G97S500M03T0101；//外螺纹刀G00X32Z5；1=0；//当前切深计数WHILE[#1LT