cnc考试题及答案解析

cnc考试题及答案解析一、选择题（每题2分，共30分）1.以下哪项不属于CNC机床的组成部分？A.伺服系统B.主轴箱C.手动换刀装置D.光栅尺答案：C解析：CNC机床通常由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体（包括主轴箱、进给机构等）和检测装置（如光栅尺）组成。手动换刀装置属于传统机床或简易数控设备的功能，现代CNC机床多采用自动换刀系统（ATC），因此C为正确选项。2.FANUC系统中，G41指令表示（）。A.刀具半径左补偿B.刀具半径右补偿C.刀具长度正补偿D.刀具长度负补偿答案：A解析：G41为刀具半径左补偿指令，即沿着刀具前进方向看，刀具中心位于工件轮廓左侧；G42为右补偿。刀具长度补偿指令为G43（正补偿）和G44（负补偿），因此选A。3.数控加工中，粗加工阶段的主要目标是（）。A.保证尺寸精度B.去除大部分余量C.提高表面粗糙度D.减少热变形答案：B解析：粗加工的核心任务是快速去除工件上的大部分加工余量，为后续精加工留出均匀的余量；保证尺寸精度和表面质量是精加工的目标，减少热变形需通过工艺优化（如分阶段加工、使用冷却液）实现，因此选B。4.下列G代码中，属于非模态指令的是（）。A.G01B.G04C.G00D.G90答案：B解析：模态指令（续效指令）在程序段中一旦指定，后续程序段若未重新指定则持续有效（如G00、G01、G90）；非模态指令仅在当前程序段有效（如G04暂停指令），因此选B。5.加工中心的“换刀点”通常设置在（）。A.工件上方50mm处B.机床参考点C.刀具交换位置D.编程原点答案：C解析：换刀点是自动换刀装置（ATC）进行刀具交换的位置，需避免与工件、夹具干涉，通常为机床设定的固定交换位置（如刀库与主轴的对接点），因此选C。6.数控车床加工外圆时，若发现加工后尺寸比编程值小0.1mm，可能的原因是（）。A.刀具半径补偿值输入过大B.刀具长度补偿值输入过小C.主轴转速过高D.进给速度过低答案：A解析：外圆车削中，刀具半径补偿值（R）若输入过大，会导致刀具中心轨迹偏离工件轮廓更远，实际切削尺寸偏小；长度补偿影响轴向尺寸，转速和进给主要影响表面质量和加工效率，因此选A。7.下列指令中，用于设定工件坐标系的是（）。A.G50（FANUC）B.G28C.G40D.G92（SIEMENS）答案：A解析：FANUC系统中G50用于设定工件坐标系（如G50X100Z200）；SIEMENS系统常用G54~G59设定；G28为返回参考点指令，G40为刀具半径补偿取消，因此选A。8.加工中心主轴的“准停功能”主要用于（）。A.提高主轴转速B.保证换刀时刀具定位C.减少主轴振动D.增加切削刚性答案：B解析：主轴准停（定向停止）功能使主轴在换刀时停在固定角度，确保刀柄键槽与刀库的定位销准确配合，避免换刀失败，因此选B。9.数控铣削中，使用球头刀加工曲面时，为减少接刀痕，应优先采用（）。A.行切法，小步距B.环切法，大步距C.单向走刀，大步距D.往复走刀，小步距答案：A解析：球头刀加工曲面时，行切法（沿X或Y方向直线进给）通过减小步距（相邻两刀轨的间距）可降低残留高度，减少接刀痕；环切法适用于封闭轮廓，往复走刀可能因反向间隙影响精度，因此选A。10.以下哪种情况会导致数控系统报警“401SERVOALARM”？A.刀具长度补偿值未输入B.伺服电机过载C.程序中缺少M03指令D.冷却液不足答案：B解析：“401SERVOALARM”通常指示伺服系统故障，如伺服电机过载、驱动器异常或反馈线路断开；刀具补偿、M代码缺失、冷却液不足属于其他类型报警，因此选B。11.数控车床编程中，G71指令用于（）。A.外圆粗车循环B.端面粗车循环C.螺纹切削循环D.深孔钻削循环答案：A解析：FANUC系统中G71为外圆/内孔粗车复合循环指令，适用于轴向余量较大的棒料加工；G72为端面粗车循环，G76为螺纹循环，G73为仿形粗车循环，因此选A。12.加工铝合金时，应优先选择（）刀具材料。A.硬质合金（YG类）B.高速钢C.立方氮化硼（CBN）D.金刚石（PCD）答案：D解析：铝合金硬度低但粘性大，金刚石（PCD）刀具具有极高的硬度和导热性，可减少粘刀现象，提高表面质量；YG类硬质合金适用于铸铁，CBN适用于高硬度材料（如淬火钢），高速钢效率低，因此选D。13.数控程序中，“M01”指令的作用是（）。A.程序暂停，需按“循环启动”继续B.主轴正转C.程序结束并复位D.选择停止，仅在“选择停止”开关开启时生效答案：D解析：M01为选择停止指令，当操作面板上的“选择停止”开关打开时，执行M01后程序暂停，否则跳过；M00为无条件暂停，M03为主轴正转，M30为程序结束并复位，因此选D。14.检测数控车床定位精度时，通常使用（）。A.三坐标测量机（CMM）B.激光干涉仪C.千分尺D.表面粗糙度仪答案：B解析：定位精度指机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度，激光干涉仪可高精度测量位移误差（如反向间隙、定位误差）；CMM用于工件测量，千分尺测尺寸，粗糙度仪测表面质量，因此选B。15.下列关于刀具半径补偿的说法，错误的是（）。A.补偿平面需与加工平面一致（如G17对应XY平面）B.补偿建立和取消应在非切削段（如空行程）完成C.刀具半径补偿值可通过试切法测量后输入D.加工内轮廓时，刀具半径必须小于内轮廓最小圆角半径答案：无错误选项（注：若需设定错误选项，可调整为“B.补偿建立可在G02/G03圆弧插补中完成”）解析：原选项B正确，因刀具半径补偿的建立（G41/G42）和取消（G40）必须在直线插补（G01或G00）中完成，不能在圆弧插补中进行，否则会导致过切或欠切。若题目中B选项描述为“可在圆弧插补中建立”，则错误。此处假设题目存在笔误，正确选项应为调整后的错误描述。二、判断题（每题1分，共10分）1.G90是绝对编程指令，G91是增量编程指令。（）答案：√解析：G90编程时，所有坐标值基于程序原点（工件零点）；G91编程时，坐标值基于前一点的位置，正确。2.数控加工中，粗加工应选用较小的切削深度和较大的进给速度。（）答案：×解析：粗加工目标是高效去余量，应选用较大的切削深度（ap）和进给速度（f），较小的切削速度（vc）以保护刀具；精加工才用小ap、小f、高vc，错误。3.刀具长度补偿（G43/G44）仅影响Z轴（或主轴方向）的坐标值。（）答案：√解析：长度补偿用于补偿刀具在主轴方向（如Z轴）的长度差异，使不同长度的刀具在加工时刀尖到达同一位置，正确。4.加工中心的“零点偏置”（如G54）可同时存储多个工件坐标系。（）答案：√解析：FANUC系统通常提供G54~G59共6个零点偏置寄存器，可存储6个不同的工件坐标系，方便多工序或多工件加工，正确。5.数控车床的“恒线速切削”（G96）需配合G50限制最高主轴转速，防止超速。（）答案：√解析：G96指令使切削线速度（vc）恒定，当工件直径减小时，主轴转速（n）会升高，需用G50S_设定最高转速（如G50S2000），避免主轴超转速，正确。6.程序段“G01X50Z-30F0.2”中，F0.2的单位是mm/r（车削）或mm/min（铣削）。（）答案：√解析：车削时F为每转进给量（mm/r），铣削时F为每分钟进给量（mm/min），具体由系统参数或G94（mm/min）/G95（mm/r）指令确定，正确。7.数控系统的“单段运行”功能可用于调试程序，每按一次“循环启动”执行一个程序段。（）答案：√解析：单段运行（单步执行）是程序调试的重要功能，每执行一个程序段后暂停，便于观察刀具轨迹和加工状态，正确。8.加工内螺纹时，底孔直径应等于螺纹小径（D=D大-1.0825P）。（）答案：×解析：内螺纹底孔直径需略大于螺纹小径，否则攻丝时会因挤压导致螺纹乱牙；计算公式为D底=D大-P（钢件）或D底=D大-1.05P（铸铁），错误。9.数控铣床的“回参考点”操作（G28）是为了建立机床坐标系。（）答案：√解析：参考点是机床上的固定点（由限位开关或编码器确定），回参考点后，系统通过检测参考点信号建立机床坐标系，正确。10.刀具磨损分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段，应在正常磨损阶段结束前换刀。（）答案：√解析：刀具磨损曲线显示，初期磨损（跑合期）后进入正常磨损（稳定期），当磨损量超过允许值（VB）时进入急剧磨损（失效期），为保证加工质量，应在正常磨损后期换刀，正确。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述FANUC系统中G54~G59的作用及使用场景。答案：G54~G59为工件坐标系（G54为主坐标系）的零点偏置寄存器，用于存储工件原点相对于机床原点的偏移量。使用场景包括：①多工序加工时，不同工序使用不同坐标系；②多件装夹时，每个工件设定独立坐标系；③夹具偏移补偿（如夹具安装误差导致工件原点偏移）。通过调用G54~G59，可快速切换工件坐标系，避免重复对刀。2.数控加工中，如何选择铣削方式（顺铣/逆铣）？答案：选择依据：①工件材料：塑性大、易粘刀（如铝合金）选顺铣（减少积屑瘤）；脆性材料（如铸铁）顺逆铣均可。②机床刚度：顺铣时水平分力与进给方向相同，若机床进给系统存在间隙，易导致“窜动”，需机床刚度高时使用；逆铣水平分力相反，可抵消间隙，适用于低刚度机床。③加工表面：顺铣表面质量更好（切削厚度由大变小，避免刀齿挤压工件）；逆铣易产生振动，表面粗糙度较高。④刀具寿命：顺铣刀具磨损较慢（切削刃从工件外切入，避免逆铣时的“啃切”现象）。3.写出数控车床编程中G73指令的格式及各参数含义（FANUC系统）。答案：G73U(Δi)W(Δk)R(d)；G73P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)。参数含义：Δi—X向总退刀量（半径值）；Δk—Z向总退刀量；d—循环次数；ns—精加工路径第一个程序段号；nf—精加工路径最后一个程序段号；Δu—X向精加工余量（直径值）；Δw—Z向精加工余量；f/s/t—粗加工进给速度、主轴转速、刀具号。G73适用于加工已初步成型的毛坯（如铸造/锻造件），通过多次分层切削逼近零件轮廓。4.数控加工中，表面粗糙度超差的可能原因及解决措施。答案：可能原因：①切削参数不当（如转速过低、进给过快、切削深度过大）；②刀具磨损（后刀面磨损VB过大，刃口变钝）；③刀具几何角度不合理（如前角过小、主偏角过大导致振动）；④工艺系统刚性不足（工件装夹松动、刀具悬伸长、机床间隙大）；⑤切削液使用不当（未使用或流量不足，散热/润滑不良）；⑥编程问题（如铣削步距过大、路径不连续导致接刀痕）。解决措施：①优化参数（提高转速、降低进给）；②及时换刀或刃磨；③调整刀具角度（增大前角、减小主偏角）；④增加刚性（缩短刀长、使用辅助支撑）；⑤合理使用切削液（如铝合金用乳化液，钢件用极压油）；⑥减小铣削步距，采用光整路径（如圆弧过渡）。5.简述数控系统“刀具半径补偿”的原理及使用注意事项。答案：原理：系统根据刀具半径值（R）和编程轮廓，自动计算刀具中心轨迹（偏移量为R），使刀尖沿编程轮廓运动。注意事项：①补偿平面需与加工平面一致（G17/XY，G18/XZ，G19/YZ）；②补偿建立（G41/G42）和取消（G40）必须在直线插补（G01或G00）中完成，且起始/结束段需有足够的移动距离（≥刀具半径）；③加工内轮廓时，刀具半径必须小于内轮廓最小圆角半径（R刀＜R轮廓），否则过切；④补偿值需根据实际刀具半径测量值输入，磨损后及时更新；⑤连续轮廓加工时，避免法向切入/切出（如用圆弧过渡），防止过切。四、编程题（每题10分，共20分）1.如图1所示（假设为轴类零件，材料45钢，毛坯Φ50×100mm），要求用FANUC系统编写数控车削加工程序（包括粗加工和精加工）。（注：零件尺寸：左端Φ50（总长100mm），右端Φ30×40mm，中间Φ40×30mm，R5mm圆弧过渡，Z向从右到左为0~100mm，编程原点在右端面中心。）答案：%O0001G99G40G21；（每转进给，取消半径补偿，公制）T0101；（外圆车刀，刀尖半径R0.4）M03S600；（粗加工转速600r/min）G00X52Z2；（快速定位到起刀点）G71U2R1；（X向每次背吃刀量2mm，退刀量1mm）G71P10Q20U0.5W0.1F0.3；（粗加工循环，精加工余量X0.5mm，Z0.1mm）N10G00X30；（精加工路径开始）G01Z0F0.15；（车右端面）X40Z-15；（车Φ40外圆至Z-15）G03X50Z-20R5；（R5圆弧过渡）G01Z-100；（车Φ50外圆至Z-100）N20X52；（精加工路径结束）G00X100Z100；（退刀）M05；（主轴停）M00；（程序暂停，测量粗加工尺寸）M03S1000；（精加工转速1000r/min）G00X52Z2；（快速定位）G70P10Q20；（精加工循环）G00X100Z100；（退刀）T0100；（取消刀补）M30；（程序结束）解析：程序采用G71粗车循环去除大部分余量，留0.5mm（X向）和0.1mm（Z向）精加工余量；精加工用G70调用粗加工中的精加工路径（N10~N20），提高效率；注意R5圆弧的编程（G03指令，半径R5），以及进给速度（粗加工F0.3mm/r，精加工F0.15mm/r）和转速的合理选择（粗加工低转速大进给，精加工高转速小进给）。2.如图2所示（假设为平面轮廓零件，材料LY12，毛坯100×80×20mm，要求铣削外轮廓，深度5mm），用FANUC系统编写加工程序（刀具Φ10mm立铣刀，半径补偿值5mm，编程原点在工件上表面中心）。（注：轮廓尺寸：左下角（-40,-30），右上角（40,30），左侧凹进R10mm半圆，右侧凸出R15mm半圆，所有过渡为直角。）答案：%O0002G90G40G21G17；（绝对编程，取消补偿，公制，XY平面）T0101；（Φ10立铣刀，D01=5mm）M03S1500；（转速1500r/min）G00Z50；（快速下刀至安全高度）X-50Y-40；（定位到轮廓外侧起刀点）Z5；（下刀至接近工件）G01Z-5F100；（下刀至加工深度）G41D01X-40Y-30；（建立左补偿，进入轮廓起点）G01Y30；（铣左侧垂直边）G02X-30Y40R10；（铣左侧R10凹半圆）G01X30；（铣顶部水平边）G03X40Y30R15；（铣右侧R15凸半圆）G01Y-30；（铣右侧垂直边）G02X30Y-40R10；（铣右侧R10凹半圆，注：需根据实际轮廓调整，此处假设为对称结构）G01X-30；（铣底部水平边）G03X-40Y-30R15；（铣左侧R15凸半圆）G01Y-30；（闭合轮廓）G40X-50Y-40；（取消补偿，返回起刀点）G00Z50；（抬刀）M05；（主轴停）M30；（程序结束）解析：程序通过G41建立刀具半径左补偿，沿轮廓外侧进给；注意补偿建立和取消需在直线段完成（如“G41D01X-40Y-30”从起刀点（-50,-40）直线移动到轮廓起点（-40,-30）时建立补偿）；凹/凸半圆分别用G02（顺时针）和G03（逆时针）指令，半径值与轮廓一致；Z轴分两次下刀（先到Z5，再以F100下到Z-5）避免冲击；主轴转速和进给速度根据铝合金材料特性设定（高转速、中等进给）。五、综合应用题（每题10分，共20分）1.某企业使用数控铣床加工一批不锈钢零件（材料1Cr18Ni9Ti），发现加工后表面出现明显振纹，尺寸精度不稳定（±0.05mm超差）。请分析可能原因并提出解决措施。答案：可能原因：①工艺系统刚性不足：刀具悬伸过长（如刀长100mm，直径10mm，长径比10:1，易振动）；工件装夹不紧（虎钳夹持力不足，加工时松动）；机床导轨间隙大（滚珠丝杠或直线导轨磨损，反向间隙超差）。②切削参数不当：转速过低（不锈钢加工需较高vc以避免硬化层，若vc=50m/min，易导致刀具与工件“啃切”）；进给速度过快（f=0.2mm/z，切屑厚度大，切削力波动）；切削深度过大（ap=3mm，径向力大，诱发振动）。③刀具问题：刀具磨损严重（后刀面VB=0.3mm，刃口钝化，切削力增大）；刀具几何角度不合理（前角γo=5°过小，切削力大；主偏角κr=90°过大，径向分力Fy大）。④编程问题：走刀路径不连续（如直线与圆弧转接处未加过渡，导致加速度突变）；铣削方式错误（逆铣时水平分力与进给方向相反，若机床间隙大，易引发振动）。解决措施：①提高刚性：缩短刀具悬伸（刀长≤50mm，长径比5:1）；使用液压虎钳或辅助支撑（如工艺凸台）；检查机床导轨间隙（通过激光干涉仪检测，调整预紧力或更换磨损部件）。②优化参数：提高转速（vc=80~100m/min，n=1000~1200r/min）；降低进给（f=0.1~0.15mm/z）；减小切削深度（ap=1~2mm），采用分层铣削（如先粗铣ap=2mm，再精铣ap=0.5mm）。③改善刀具：及时换刀（VB≤0.2m