数控机加工技术等级考试试题及答案

数控机加工技术等级考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在FANUC0i系统中，G43H01指令的作用是A.取消刀具长度补偿B.启用1号刀具长度正向补偿C.启用1号刀具半径补偿D.启用1号刀具长度负向补偿答案：B解析：G43为刀具长度正向补偿，H地址后跟刀具补偿号，H01即调用1号刀补寄存器中的长度值。2.加工中心执行G76精镗循环时，退刀方向由参数A.Q指定B.R指定C.P指定D.I指定答案：A解析：G76退刀偏移量由Q指定，单位为μm，正值向主轴方向退刀，负值背离主轴方向退刀。3.下列材料中，最适合采用陶瓷刀片进行高速干式切削的是A.45钢调质B.铝合金6061C.灰口铸铁HT250D.钛合金TC4答案：C解析：陶瓷刀片耐高温但韧性低，灰口铸铁切屑短、切削力小，与陶瓷特性匹配，可实现高速干切。4.在卧加B轴旋转工作台中，若B轴定位精度突然超差0.08°，最优先检查A.伺服电机编码器B.液压夹紧压力C.蜗轮副啮合间隙D.光栅尺读数头答案：C解析：B轴多为蜗轮蜗杆结构，间隙累积造成角度漂移，优先检查蜗轮副磨损与调整垫片。5.使用φ20mm立铣刀侧铣45钢，推荐每齿进给fz为0.08mm/z，主轴转速n=2000r/min，刀齿数z=4，则进给速度F为A.320mm/minB.480mm/minC.640mm/minD.800mm/min答案：C解析：F=fz·z·n=0.08×4×2000=640mm/min。6.在数控车床上加工M30×1.5外螺纹，刀尖圆弧半径0.2mm，采用G92循环，则径向切深第1刀最佳取A.0.35mmB.0.45mmC.0.55mmD.0.65mm答案：B解析：1.5mm螺距螺纹总深0.975mm，分5刀递减，首刀取0.45mm可兼顾效率与刀具负载。7.下列关于高速切削HSM的描述，错误的是A.切削温度随速度升高而持续线性增加B.主轴预紧力需比普通加工提高20%～30%C.刀具平衡等级需达G2.5以上D.程序段过渡尽量采用G64连续路径模式答案：A解析：高速区因材料软化与切屑带走热量，温度梯度趋于平缓，并非线性增加。8.在西门子828D系统中，欲将当前工件坐标系沿Z轴正向偏移2mm，应输入A.$P_UIFR[1]=CTRANS(Z,2)B.$P_UIFR[1]=CROT(Z,2)C.$P_UIFR[1]=CSCALE(Z,2)D.$P_UIFR[1]=CMIRROR(Z)答案：A解析：CTRANS为框架平移指令，沿Z正向偏移2mm正确写法为CTRANS(Z,2)。9.加工中心换刀时，主轴定向角度偏差超过±0.5°会导致A.刀库定位销折断B.刀柄键槽撞击主轴端面C.刀具长度超差D.伺服电机过载报警答案：B解析：主轴定向不准，刀柄键与主轴键槽错位，换刀时发生撞击。10.在卧式加工中心上，采用T形槽夹具批量加工铝合金壳体，若需保证两销一面定位，最常用的销类型是A.圆柱销+削边销B.圆锥销+圆柱销C.两个圆锥销D.两个削边销答案：A解析：一面两销定位中，圆柱销限制2自由度，削边销限制1自由度，避免过定位。11.使用激光对刀仪测量刀具长度时，环境温度每升高5℃，钢材刀柄热伸长量约为A.5μmB.10μmC.15μmD.20μm答案：B解析：钢线膨胀≈12×10⁻⁶/℃，100mm刀柄升温5℃伸长ΔL=12×10⁻⁶×100×5=0.006mm≈6μm，取最接近值10μm。12.在数控车削中，若使用G96恒线速加工，当X坐标减小50%时，主轴转速A.降低50%B.升高100%C.降低25%D.不变答案：B解析：v=πDn/1000，线速恒定，D减半则n需加倍。13.下列关于冷却液参数对刀具寿命影响的排序，正确的是A.流量>压力>过滤精度>温度B.温度>流量>压力>过滤精度C.压力>温度>流量>过滤精度D.过滤精度>压力>温度>流量答案：A解析：流量决定热交换总量，优先于压力；过滤精度影响微刃磨损，但次于热因素。14.在FANUC系统中，欲通过宏变量#100实现刀具寿命累计，每加工一件#100自增1，正确的宏语句为A.#100=#100+1B.#100=#[100]+1C.#100=#100++D.#100=1+#100答案：A解析：FANUC宏变量自增标准写法为#100=#100+1。15.当加工中心出现“SP1241EXCESSVELOCITY”报警时，最可能的原因是A.伺服电机编码器零漂B.程序中给定了超过轴最大速度的F值C.主轴过热D.刀具破损答案：B解析：EXCESSVELOCITY为超速报警，系统检测到程序速度超过参数No.1422设定上限。二、判断题（每题1分，共10分）16.在数控铣削中，顺铣时工件进给方向与刀具旋转方向相同。答案：√解析：顺铣定义即刀具切入厚度从零到最大，工件进给与刀齿运动方向相同。17.陶瓷刀片适合加工镍基高温合金。答案：×解析：陶瓷韧性差，高温合金切削力大，易崩刃，宜选涂层硬质合金或CBN。18.使用G41刀补时，刀具中心轨迹始终位于工件轮廓左侧。答案：√解析：G41为左刀补，沿进给方向看，刀具中心在轮廓左侧。19.在数控车床上，G50S3000指令表示限制主轴最高转速为3000r/min。答案：√解析：G50在FANUC车床系统中可设定主轴最高转速限制。20.高速切削时，刀具悬伸量每增加10%，径向跳动量增加约15%。答案：√解析：悬伸量与跳动呈非线性放大，实验统计约1.5倍关系。21.加工中心滚珠丝杠预紧力越大，反向间隙一定越小。答案：×解析：预紧力过大导致发热增大，热伸长反而可能增大间隙，需合理区间。22.在西门子系统中，G450为圆弧过渡，G451为交点过渡。答案：√解析：G450/G451控制刀补拐角行为，450为圆弧，451为交点。23.使用液压刀柄时，油腔压力需达到80MPa才能可靠夹紧。答案：√解析：液压刀柄标准加压范围60–100MPa，80MPa为常用中间值。24.在数控程序中，M00与M01功能完全相同。答案：×解析：M01需配合“可选停止”开关才生效，M00无条件停止。25.当机床几何精度检测时，使用激光干涉仪比使用步距规精度更高。答案：√解析：激光干涉仪分辨率可达0.001μm，远高于步距规。三、填空题（每空2分，共20分）26.在FANUC系统中，用于设定工件坐标系零点偏移的G代码为______，其地址字为______。答案：G54–G59，EXT27.高速切削时，为避免主轴轴承过热，常采用______润滑方式，其油气压力一般设定为______bar。答案：油气润滑，3–528.在数控车削中，加工梯形螺纹时，刀尖角应比牙型角小______度，以减小______。答案：1–2，牙侧干涉29.加工中心刀具锥柄常用标准有BT、______和HSK，其中HSK的锥度为______。答案：SK（或JT），1:1030.使用激光对刀仪测量刀具半径时，激光束直径应小于刀具刃径的______，重复测量误差需控制在______μm以内。答案：1/3，±231.在数控铣削中，若刀具直径为D，行距为ae，则残留高度h近似公式为______，当ae=D/2时，h≈______。答案：h=ae²/(8R)，D/3232.数控系统参数No.1020用于设定______，其默认值为______。答案：各轴名称（轴名），88（X轴）33.在卧式加工中心B轴旋转工作台中，若采用圆光栅全闭环，其分辨率通常可达______角秒，对应线性误差在φ200mm圆周上约为______μm。答案：±1，±334.车削细长轴时，为减小径向力，主偏角κr应选______度，刀具材料宜采用______涂层。答案：90–95，TiAlN35.在G76精镗循环中，退刀距离Q的单位为______，若Q200表示退刀______mm。答案：μm，0.2四、简答题（每题8分，共40分）36.简述数控加工中心“暖机”程序的必要性及典型步骤。答案：必要性：机床冷态时，主轴轴承、丝杠螺母副处于间隙最大状态，热平衡后间隙减小，暖机可让几何精度提前达到稳态，避免首件尺寸漂移。典型步骤：1.主轴以30%最高转速运行10min；2.三轴快移全程往复5次，速度为50%rapid；3.主轴阶梯升速至80%最高转速，每档停留3min；4.执行标准试切圆程序，检测圆度≤3μm后结束。37.说明刀具长度补偿与工件坐标系Z向偏移的本质区别，并举例何时需同时修改两者。答案：长度补偿解决的是“刀具装夹后刃尖到主轴端面”差异，属于刀具几何量；工件坐标系Z偏移解决的是“主轴端面到工件零点”差异，属于工艺基准量。举例：加工中心更换不同长度刀具加工同一工件，仅需改刀长补偿；若同一批刀具因工装重新安装导致工件零点下沉0.5mm，则需在G54Z中补偿-0.5mm，而刀长不变。38.列举影响数控车削表面粗糙度的5项工艺因素，并给出改善措施。答案：1.刀尖圆弧半径过小→改大半径R0.4–0.8mm；2.进给量过大→按Ra≤fz²/(8R)公式降低f；3.积屑瘤→提高切削速度至100m/min以上，采用TiAlN涂层；4.振动→降低悬伸、使用阻尼镗杆、调整主轴平衡；5.材料组织不均→精车前增加正火处理，均匀硬度。39.描述卧加B轴回零失败常见故障树，并给出排查顺序。答案：故障树：1.回零超程→限位开关被铁屑压死；2.伺服未准备→放大器报警如SV0431；3.圆光栅信号弱→读数头污染；4.蜗轮卡滞→润滑不足导致研伤；5.PLC逻辑错→B轴夹紧未松开信号丢失。排查顺序：先清屑→查报警→清洁光栅→手动松夹→检查润滑压力→最后查PLC。40.说明在高速铣削淬硬钢HRC55时，选择CBN刀片与涂层硬质合金刀片的权衡要点。答案：CBN优点：耐热1200℃，可200m/min高速，寿命提高3–5倍；缺点：价格贵、易崩刃、对机床刚性要求高。涂层硬质合金优点：抗冲击、价格低、适用范围广；缺点：速度受限80m/min，寿命短。权衡：批量大于100件、机床刚性≥50kN/mm、主轴功率≥15kW时选CBN；小批量、刚性不足、断续切削选涂层合金。五、综合编程题（共50分）41.零件如图（文字描述）：矩形腔体，外形100×80×25mm，腔深15mm，腔角R5mm，底面有4×φ8⁺⁰·⁰²⁰mm通孔，孔距60×40mm，腔中心与外形中心重合。材料为45钢调质HRC28。毛坯为平板，四边已精铣。需在加工中心完成腔、孔、倒角C1。刀具：T1φ16mm硬质合金立铣刀4刃；T2φ8mm高速钢钻头；T3φ10mm倒角刀90°。机床FANUC0iMF，主轴最高8000r/min，最大进给5000mm/min。要求：1.编写完整加工程序，含刀长补偿、刀具寿命计数；2.计算每道工序切削参数并填入工艺卡；3.给出腔底平面度检测方案；4.若加工后孔径超差+0.03mm，分析可能原因并给出纠正措施。答案：1.加工程序（节选，单位mm）%O1234G90G40G21G17G94T1M6G54G0X0Y0S2400M3G43Z200H1100=0Z5G1Z-15F400G41D1X-35Y-25F480G3X-30Y-30R5G1X30G3X35Y-25R5G1Y25G3X30Y30R5G1X-30G3X-35Y25R5G1Y-25G3X-30Y-30R5G40G1X0Y0Z5100=#100+1IF[#100GE50]GOTO100G0Z200T2M6G54G0X-30Y-20S1200M3G43Z200H2Z5G83Z-30R2Q3F120X30Y20X-30G80Z200T3M6G54G0X-30Y-20S2000M3G43Z200H3Z5G82Z-8R2P500F200……N100M30%2.工艺卡工序1腔粗铣：ap=7.5mm，ae=8mm，n=2400r/min，F=480mm/min，fz=0.015mm/z，寿命50件。工序2腔精铣：ap=15mm，ae=0.3mm，n=3200r/min，F=800mm/min，fz=0.02mm/z，寿命80件。工序3钻孔：n=1200r/min，F=120mm/min，vc=30m/min，寿命200孔。工序4倒角：n=2000r/min，F=200mm/min，一次成型。3.平面度检测：将工件置于三级平板，用三个可调千斤顶支撑腔底三点，使三点与平板等高；使用0.01mm精度杠杆表，在腔底采9点网格，最大最小读数差≤0.02mm为合格。4.孔径超差+0.03mm原因：钻头刃磨后实际直径偏大0.02–0.03mm；主轴径向跳动导致扩孔；进给量过小挤压。纠正：更换新钻或重新测量刃径；检查主轴锥孔跳动≤0.01mm；将F从120提至150mm/min，减少挤压。六、计算与绘图题（共30分）42.已知斜面加工路径如图（文字描述）：起点A(0,0)，终点B(60,20)，斜面与X轴夹角θ=18.43°，刀具φ20mm球刀，刀心编程。要求：1.推导刀心轨迹方程；2.若行距ae=2mm，求Y向步距ΔY；3.编写宏程序实现Z向分层，每层ap=1mm，总深10mm，采用G1顺铣；4.计算加工时间，主轴转速n=3000r/min，F=1200mm/min。答案：1.刀心