《数控机床与编程》题库及答案

《数控机床与编程》题库及答案一、填空题1.数控机床按伺服系统的控制方式分类，可分为开环控制数控机床、______和______。2.在数控编程中，用于确定刀具与工件相对位置关系的基准点称为______。3.数控车床的坐标系中，Z轴通常与______平行，正方向为______。4.准备功能G代码中，G00表示______，G01表示______。5.在FANUC系统中，M03指令的功能是______，M05指令的功能是______。6.数控铣削加工中，刀具半径补偿指令G41表示______，G42表示______。7.一个完整的加工程序由______、______和______三部分组成。8.数控机床的精度指标主要包括______、______和______。9.在圆弧插补指令中，G02表示______时针圆弧插补，G03表示______时针圆弧插补。圆弧的终点坐标用______和______指定。10.数控机床的插补是指______。二、单项选择题1.下列代码中，属于模态代码的是（）。A.G04B.M00C.G01D.M022.在数控铣床上，加工一个Ø20的孔，采用Ø10的铣刀进行螺旋铣削，精加工时最合适的刀具半径补偿值应设置为（）。A.5.0B.10.0C.15.0D.20.03.程序段“G90G01X30.Y20.F200;”中，F200表示（）。A.主轴转速为200r/minB.进给速度为200mm/minC.刀具号为200号D.暂停时间为200ms4.用于取消刀具半径补偿的指令是（）。A.G40B.G41C.G42D.G495.在数控车床编程中，通常采用（）编程，可使程序计算简便，减少错误。A.绝对值编程B.增量值编程C.混合编程D.极坐标编程6.下列M指令中，属于程序结束指令的是（）。A.M00B.M01C.M02D.M307.滚珠丝杠螺母副相对于普通丝杠螺母副，最主要的优点是（）。A.制造成本低B.传动效率高C.自锁性能好D.结构简单8.在FANUC系统中，调用子程序的指令是（）。A.M98B.M99C.G98G999.数控机床的核心部件是（）。A.伺服驱动系统B.数控装置（CNC）C.检测反馈装置D.机床本体10.对于形状复杂、精度要求高的模具零件，最适合采用的加工机床是（）。A.数控车床B.数控铣床C.加工中心D.数控线切割机床三、判断题1.G代码和M代码都是模态代码。（）2.数控机床的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。（）3.在同一个程序段中，可以同时指定G00和G01指令。（）4.增量值编程是根据前一个位置的坐标值来计算移动量的编程方式。（）5.数控机床的脉冲当量越小，机床的加工精度就越高。（）6.M02和M30指令功能完全相同，都是程序结束并返回到程序开头。（）7.刀具长度补偿功能主要用于铣床和加工中心。（）8.圆弧插补时，I、J、K地址分别表示圆心相对于圆弧起点的X、Y、Z轴偏移量。（）9.开环控制数控机床没有位置检测反馈装置，其精度完全取决于步进电机的步距精度和传动系统的精度。（）10.子程序结束必须用M99指令，以便返回主程序。（）四、简答题1.简述数控机床的基本组成及各部分的作用。2.什么是刀具半径补偿？其在数控加工中有何重要作用？3.简述数控编程中绝对坐标编程（G90）与增量坐标编程（G91）的区别，并各举一简单程序段示例。4.在数控车削加工中，为什么要进行刀具位置补偿？简述其补偿原理。5.列举并简要说明数控加工工艺分析的主要内容。五、编程题1.在数控车床上加工如下图所示零件（外圆轮廓），已知毛坯为Ø45的棒料，材料为45钢。请编写从右端面开始，完成外轮廓粗、精加工（不含切断）的FANUC系统加工程序。要求：(1)使用90°外圆车刀T0101进行粗、精车。(2)使用G71复合循环进行粗加工，精加工余量X向0.5mm，Z向0.1mm。(3)精加工轮廓轨迹为：从(0,0)→(0,-15)→(20,-15)→(20,-30)→(40,-30)→(40,-45)。(4)主轴转速S800，粗加工进给F0.25，精加工进给F0.1。（零件图示意：一个阶梯轴，从左到右直径和长度分别为：Ø40长15，Ø20长15，端面有C2倒角，此处编程按直角处理）2.在立式数控铣床（或加工中心）上加工一个80mm×60mm的长方形外轮廓，深度为5mm，四个角有R8的圆角。工件坐标系原点设在上表面中心。使用Ø10的立铣刀。请编写FANUC系统的精加工程序。要求：(1)采用刀具半径左补偿（G41）进行加工。(2)采用顺铣方式。(3)主轴转速S2000，进给速度F300。(4)下刀点与拾刀点均在工件外安全高度（如Z50）处。(5)不考虑粗加工，仅编写精加工轮廓路径。六、计算分析题1.在数控车床上用圆弧插补指令加工一个凸圆弧面。已知圆弧起点A的坐标为（X30,Z0），终点B的坐标为（X50,Z-20），圆弧半径R为25mm。试判断此圆弧是劣弧还是优弧？并计算圆心相对于起点的增量坐标I、K值（采用直径编程，X值为直径值）。2.某数控机床的滚珠丝杠导程为10mm，与之相连的伺服电机编码器每转脉冲数为2000。该机床驱动系统采用了5:1的减速齿轮传动。请计算：(1)伺服电机每转对应工作台的移动距离。(2)该数控系统的脉冲当量（每个脉冲对应工作台的移动距离）。答案与解析一、填空题1.闭环控制数控机床，半闭环控制数控机床。解析：按伺服系统控制方式，开环无反馈，闭环有直接位置反馈，半闭环反馈在电机或丝杠端。2.对刀点。解析：对刀点是程序起点，用于建立工件坐标系。3.主轴轴线，刀具远离工件的方向。解析：这是标准规定，车床Z轴与主轴重合。4.快速点定位，直线插补。解析：G00为快速移动，G01为按指定进给速度的直线运动。5.主轴正转，主轴停止。解析：M代码为辅助功能，M03启动主轴顺时针旋转。6.左刀补，右刀补。解析：沿刀具前进方向看，刀具在轮廓左侧为G41，右侧为G42。7.程序开始部分，程序内容，程序结束部分。解析：完整程序包括程序名、刀具信息、加工路径、程序结束符等。8.定位精度，重复定位精度，加工精度。解析：这是评价数控机床几何和工作精度的主要指标。9.顺，逆，X，Y（或对应坐标轴）。解析：G02/G03方向判断取决于观察平面，终点坐标必须给定。10.在所需路径或轮廓上的已知点之间，确定多个中间点的过程。解析：插补是CNC的核心功能，用于生成连续运动轨迹。二、单项选择题1.C解析：模态代码一经指定持续有效，直到被同组代码取代。G01（直线插补）为模态代码，G04（暂停）、M00（程序暂停）、M02（程序结束）均为非模态。2.A解析：螺旋铣孔时，精加工刀具中心轨迹半径为孔半径。Ø20孔半径为10mm，Ø10铣刀半径为5mm，因此补偿值应为10-5=5mm。3.B解析：F指令指定进给速度，单位通常为mm/min或mm/r。4.A解析：G40用于取消刀具半径补偿，G41/G42是建立补偿。5.C解析：数控车床常采用混合编程，X轴用直径绝对值（或增量），Z轴用绝对值（或增量），更为灵活方便。6.D解析：M30表示程序结束，自动返回到程序开头，并可能复位。M02结束但不一定返回开头。7.B解析：滚珠丝杠通过滚珠将滑动摩擦变为滚动摩擦，传动效率可达90%以上，是其主要优点。8.A解析：M98调用子程序，M99从子程序返回。9.B解析：数控装置（CNC）是大脑，负责信息处理、插补运算、控制指令输出。10.C解析：加工中心带有刀库和自动换刀功能，一次装夹可完成多工序（铣、钻、镗、攻丝等），最适合复杂模具加工。三、判断题1.错解析：并非所有G代码和M代码都是模态的，有些是非模态（一次性）代码。2.对解析：标准坐标系规定。3.错解析：G00和G01同属01组模态代码，不能在同一程序段中出现，后者会取代前者。4.对解析：增量编程（G91）定义的是相对于当前位置的位移量。5.对解析：脉冲当量是数控系统发出一个脉冲机床执行部件的位移量，其值越小，理论上控制精度越高。6.错解析：M02程序结束，光标停在结尾；M30程序结束，光标自动返回到程序开头，为下一次加工做准备。7.对解析：车床常用刀具位置（几何）补偿，而长度补偿主要用于多把长度不同的铣刀或钻头。8.对解析：I、J、K是圆心坐标相对于圆弧起点坐标的增量值。9.对解析：开环系统无反馈，精度取决于步进电机及机械传动链的精度和刚度。10.对解析：M99是子程序结束并返回主程序的专用指令。四、简答题1.答：数控机床通常由以下几部分组成：数控装置（CNC）：核心。接收输入信息，进行编译、运算、逻辑处理，输出控制指令。伺服驱动系统：执行机构。包括伺服电机和驱动装置，精确执行CNC发出的位移和速度指令。检测反馈装置：闭环/半闭环系统才有。检测位移或速度信号并反馈给CNC，构成闭环控制。机床本体：机械结构。包括床身、导轨、主轴、进给机构等，需高刚度、高精度、低摩擦。辅助装置：保障系统。如液压、气动、润滑、冷却、排屑、防护等装置。控制介质与输入/输出设备：用于程序存储与传输，如U盘、磁盘、键盘、显示器等。2.答：刀具半径补偿是数控系统根据编程轮廓轨迹和实际刀具半径值，自动计算出刀具中心轨迹的功能。重要作用：简化编程：编程时直接按零件图纸轮廓尺寸编程，无需计算刀具中心轨迹。提高精度：通过修正补偿值，可补偿刀具磨损、换刀误差，保证加工尺寸。增加柔性：使用不同半径的刀具加工同一轮廓，只需修改补偿值，无需重编程序。实现粗精加工：通过设置不同的补偿余量，可用同一程序完成粗、半精、精加工。3.答：区别：绝对坐标编程（G90）：所有坐标点的坐标值均以工件坐标系原点为基准给定。增量坐标编程（G91）：坐标点的坐标值是相对于前一个点的位移量。示例：绝对编程：`G90G01X50.0Z-30.0F0.2;`（刀具移动到绝对坐标(50,-30)点）绝对编程：`G90G01X50.0Z-30.0F0.2;`（刀具移动到绝对坐标(50,-30)点）增量编程：`G91G01X20.0Z-15.0F0.2;`（刀具从当前位置向X正方向移动20mm，向Z负方向移动15mm）增量编程：`G91G01X20.0Z-15.0F0.2;`（刀具从当前位置向X正方向移动20mm，向Z负方向移动15mm）4.答：原因：由于刀具的安装误差、磨损或使用多把刀时刀尖位置不一致，若不补偿，会导致加工尺寸错误。补偿原理：数控系统预先在刀具补偿存储器中设定每把刀的刀尖位置相对于机床参考点的偏移量（X、Z向）。当程序调用某刀号时，系统自动将该刀的偏移量叠加到编程坐标上，使刀尖按正确的轨迹运动。例如，当刀具磨损使外圆尺寸变大时，可输入一个负的X向磨损补偿值，使刀具向工件中心多移动一点，从而车出正确的尺寸。5.答：主要内容包括：零件图分析：明确加工内容、技术要求（尺寸、形位公差、表面粗糙度等）。确定装夹方案：选择定位基准、夹具类型，确保定位准确、夹紧可靠。制定加工路线：划分工序、安排工步，确定刀具的走刀路径（进退刀、加工顺序），保证效率与精度。选择刀具与切削用量：根据材料和加工性质选择刀具类型、材料、几何参数；确定切削速度、进给量、背吃刀量。数值计算：计算轮廓的基点、节点坐标，为编程做准备。填写工艺文件：如数控加工工序卡、刀具卡、走刀路线图等。五、编程题1.答（数控车床程序）：```O0001;G99G21G40;（每转进给，公制，取消刀补）T0101;（调用1号刀及1号刀补）G00X100.Z100.;（安全点）M03S800;G00X46.Z2.;（循环起点）G71U2.R0.5;（粗车循环，切深2mm，退刀量0.5mm）G71P10Q20U0.5W0.1F0.25;（精加工轮廓段号，X余量0.5，Z余量0.1）N10G00X0;G01Z0F0.1;X20.;Z-15.;X40.;Z-45.;N20X46.;（轮廓结束）G00X100.Z100.;M05;M00;（暂停，测量）T0101;（重新调用，确保刀补有效）M03S800;G00X46.Z2.;G70P10Q20;（精加工循环）G00X100.Z100.;M30;```2.答（数控铣床精加工程序）：```O0002;G90G94G21G17G40;（绝对，分进给，公制，XY平面，取消补偿）G54;（建立工件坐标系）M03S2000;G00X-60.Y-50.;（移动到下刀点外侧）Z50.;（安全高度）Z5.;（接近工件）G01Z-5.F100;（下切至深度，慢速）G41G01X-40.Y-30.D01F300;（建立左刀补，D01中存入刀具半径值5）Y26.;（直线插补，铣左侧边）G02X-32.Y34.R8.;（顺时针铣左上圆角）G01X32.;（铣上侧边）G02X40.Y26.R8.;（铣右上圆角）G01Y-26.;（铣右侧边）G02X32.Y-34.R8.;（铣右下圆角）G01X-32.;（铣下侧边）G02X-40.Y-26.R8.;（铣左