大学考试试卷数控加工工艺与编程及参考答案

大学考试试卷数控加工工艺与编程及参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在数控机床上，确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为（）。A.对刀B.定位C.夹紧D.装夹2.下列指令中，属于非模态指令的是（）。A.G01B.G02C.G04D.G903.在FANUC数控系统中，用于调用子程序的指令是（）。A.M98B.M99C.M30D.M024.数控编程中，用于设定工件坐标系原点的指令是（）。A.G54B.G50C.G92D.G285.在铣削加工中，顺铣与逆铣的根本区别在于（）。A.切削速度方向B.进给方向与切削刃旋转切入工件方向的关系C.主轴旋转方向D.刀具材料6.加工中心与普通数控铣床的主要区别在于（）。A.主轴转速B.进给速度C.是否带有刀库和自动换刀装置D.控制系统7.在数控车削中，用于设定恒线速度切削的指令是（）。A.G96B.G97C.G98D.G998.下列刀具材料中，红硬性最好的是（）。A.高速钢B.硬质合金C.陶瓷D.立方氮化硼9.程序段“G02X20Y20I10J0F100;”中，圆弧的圆心坐标是（）。A.(10,0)B.(0,10)C.(10,10)D.(20,20)10.数控机床的重复定位精度主要影响（）。A.零件的尺寸精度B.零件的表面粗糙度C.批量生产零件的一致性D.刀具寿命二、多项选择题（每题3分，共15分，多选、少选、错选均不得分）1.下列属于数控机床几何精度检验项目的有（）。A.主轴轴向窜动B.主轴径向跳动C.工作台面的平面度D.X轴反向间隙E.定位精度2.在制定数控加工工艺时，需要重点考虑的因素包括（）。A.零件的结构工艺性B.毛坯的选择C.刀具的选择与切削用量的确定D.加工路线的规划E.数控系统的品牌3.关于数控编程中的刀具补偿，下列说法正确的有（）。A.G41为刀具半径左补偿B.使用刀具半径补偿可以简化编程C.刀具半径补偿值存储在刀具偏置寄存器中D.建立或取消刀具半径补偿必须在直线移动指令段中进行E.刀具长度补偿与刀具半径补偿可以同时使用4.下列指令中，属于准备功能（G代码）的有（）。A.M03B.G00C.T0101D.G43E.G285.影响数控加工表面质量的因素主要有（）。A.机床的振动B.刀具的几何参数与磨损C.切削用量D.工件材料E.冷却润滑条件三、判断题（每题1分，共10分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.（）数控加工程序由程序号、程序内容和程序结束符三部分组成。2.（）G00指令要求刀具以点位控制方式从当前位置快速移动到目标位置。3.（）在数控车床编程中，X坐标值通常采用直径编程。4.（）M00指令表示程序暂停，按下循环启动键可继续执行后续程序。5.（）数控机床的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。6.（）精加工时，应选择较大的背吃刀量、较高的进给速度和较低的切削速度。7.（）圆弧插补指令G02/G03中，R值为负时表示圆心角大于180°的圆弧。8.（）对刀的目的是确定工件坐标系原点在机床坐标系中的位置。9.（）数控机床的伺服系统属于数控系统的组成部分。10.（）固定循环指令通常用于简化孔加工、型腔加工等重复性动作的编程。四、填空题（每空1分，共15分）1.一个完整的数控加工程序由______、______和______三部分组成。2.在FANUC系统中，G17、G18、G19分别用于选择______、______、______平面。3.数控机床的插补方式主要有______插补和______插补。4.切削用量三要素是指______、______和______。5.数控机床的伺服驱动系统按控制方式可分为______、______和______。6.在铣削加工中，常用的铣刀类型有______铣刀、______铣刀和______铣刀等。五、简答题（每题5分，共20分）1.简述数控加工工艺规程设计的主要内容。2.什么是刀具半径补偿？其在数控编程中的作用是什么？3.简述数控机床对刀的主要步骤。4.在数控铣削加工中，选择走刀路线时应遵循哪些基本原则？六、编程与计算题（共20分）1.（8分）如下图所示零件，材料为45钢，需在数控铣床上加工外轮廓及φ20mm的通孔。已知毛坯为100mm×80mm×20mm的板料，六面已加工。请完成以下任务：（1）列出加工所需的刀具（类型、规格）。（2）编写精加工程序（仅加工外轮廓，深度5mm，不考虑刀补建立/取消的具体位置，使用刀具半径补偿，工件坐标系原点设于工件上表面中心，FANUC系统格式）。（零件图示意：一个80×60的矩形外轮廓，四个角有R10的圆角，中心有一个φ20的圆孔）2.（12分）在数控车床上加工如下图所示轴类零件，材料为45钢，毛坯为φ50mm×100mm棒料。请完成：（1）制定合理的数控加工工艺过程（包括工序、工步、刀具、切削用量简要说明）。（2）编写精加工程序（工件坐标系原点设于工件右端面中心，使用93°外圆车刀，考虑恒线速度切削，FANUC系统格式）。（零件图示意：从右至左，依次为：端面→φ30长20段→R5圆弧→φ40长15段→φ48长25段，台阶连接处有倒角C2）参考答案与解析一、单项选择题1.B解析：定位是使工件在机床或夹具中占据正确位置的过程。对刀是确定刀具与工件相对位置，夹紧是在定位后固定工件，装夹是定位与夹紧的总和。解析：定位是使工件在机床或夹具中占据正确位置的过程。对刀是确定刀具与工件相对位置，夹紧是在定位后固定工件，装夹是定位与夹紧的总和。2.C解析：G04是暂停指令，仅在本程序段有效，属于非模态指令。G01、G02、G90均为模态指令，一旦指定持续有效，直至被同组指令取代。解析：G04是暂停指令，仅在本程序段有效，属于非模态指令。G01、G02、G90均为模态指令，一旦指定持续有效，直至被同组指令取代。3.A解析：M98用于调用子程序，M99用于子程序结束返回。M30和M02为主程序结束指令。解析：M98用于调用子程序，M99用于子程序结束返回。M30和M02为主程序结束指令。4.A解析：G54~G59为设定工件坐标系指令，用于选择预先在机床偏置寄存器中设置好的工件坐标系原点。G92是设定临时工件坐标系，G50用于车床设定坐标系限制，G28是返回参考点。解析：G54~G59为设定工件坐标系指令，用于选择预先在机床偏置寄存器中设置好的工件坐标系原点。G92是设定临时工件坐标系，G50用于车床设定坐标系限制，G28是返回参考点。5.B解析：顺铣是切削部位刀齿的旋转方向与工件进给方向相同，逆铣则相反。这是两者的本质区别，直接影响切削力、刀具寿命和加工质量。解析：顺铣是切削部位刀齿的旋转方向与工件进给方向相同，逆铣则相反。这是两者的本质区别，直接影响切削力、刀具寿命和加工质量。6.C解析：加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，能在一次装夹中完成多工序加工，这是其与普通数控铣床的核心区别。解析：加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，能在一次装夹中完成多工序加工，这是其与普通数控铣床的核心区别。7.A解析：G96是恒线速度控制指令，S后指定恒定的线速度（m/min）。G97是取消恒线速度，恢复为恒转速（r/min）。解析：G96是恒线速度控制指令，S后指定恒定的线速度（m/min）。G97是取消恒线速度，恢复为恒转速（r/min）。8.D解析：立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石，具有极高的热稳定性和红硬性（约1400-1500℃），适合加工淬硬钢、冷硬铸铁等难加工材料。陶瓷次之，硬质合金再次，高速钢最差。解析：立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石，具有极高的热稳定性和红硬性（约1400-1500℃），适合加工淬硬钢、冷硬铸铁等难加工材料。陶瓷次之，硬质合金再次，高速钢最差。9.A解析：在G02/G03指令中，I、J分别表示圆心相对于圆弧起点的X、Y向增量坐标。起点为(0,0)，I10J0表示圆心在起点X方向+10，Y方向0的位置，即(10,0)。解析：在G02/G03指令中，I、J分别表示圆心相对于圆弧起点的X、Y向增量坐标。起点为(0,0)，I10J0表示圆心在起点X方向+10，Y方向0的位置，即(10,0)。10.C解析：重复定位精度是指在同一条件下，多次重复定位时位置的一致性。它直接影响批量加工时，零件尺寸的一致性和稳定性，是衡量机床稳定性的重要指标。解析：重复定位精度是指在同一条件下，多次重复定位时位置的一致性。它直接影响批量加工时，零件尺寸的一致性和稳定性，是衡量机床稳定性的重要指标。二、多项选择题1.ABC解析：几何精度是机床的基础精度，检验静态下的几何形状和位置精度，如主轴跳动、工作台平面度等。D、E项属于机床的运动精度和定位精度检验项目。解析：几何精度是机床的基础精度，检验静态下的几何形状和位置精度，如主轴跳动、工作台平面度等。D、E项属于机床的运动精度和定位精度检验项目。2.ABCD解析：制定工艺时需综合考虑零件特性、毛坯、刀具、切削参数、加工路径等工艺因素。E项数控系统品牌主要影响编程格式和操作，不是工艺设计的核心内容。解析：制定工艺时需综合考虑零件特性、毛坯、刀具、切削参数、加工路径等工艺因素。E项数控系统品牌主要影响编程格式和操作，不是工艺设计的核心内容。3.ABCDE解析：所有选项均正确。G41为左补偿；使用补偿后可按零件轮廓编程；补偿值存储在偏置寄存器；建立/取消补偿需在G00/G01移动段进行；长度补偿（G43/G44）与半径补偿（G41/G42）可同时生效。解析：所有选项均正确。G41为左补偿；使用补偿后可按零件轮廓编程；补偿值存储在偏置寄存器；建立/取消补偿需在G00/G01移动段进行；长度补偿（G43/G44）与半径补偿（G41/G42）可同时生效。4.BDE解析：G代码为准备功能，控制机床运动方式。B（快速定位）、D（刀具长度正补偿）、E（返回参考点）均为G代码。A（M03主轴正转）是辅助功能，C（T0101选刀）是刀具功能。解析：G代码为准备功能，控制机床运动方式。B（快速定位）、D（刀具长度正补偿）、E（返回参考点）均为G代码。A（M03主轴正转）是辅助功能，C（T0101选刀）是刀具功能。5.ABCDE解析：表面质量受机床-夹具-工件-刀具工艺系统刚度（振动）、刀具（几何、磨损）、切削参数（vc,f,ap）、工件材料性能及冷却润滑状况的综合影响。解析：表面质量受机床-夹具-工件-刀具工艺系统刚度（振动）、刀具（几何、磨损）、切削参数（vc,f,ap）、工件材料性能及冷却润滑状况的综合影响。三、判断题1.√解析：标准程序结构包括程序号（如O0001）、程序内容（由若干程序段组成）、程序结束符（如M30或%）。解析：标准程序结构包括程序号（如O0001）、程序内容（由若干程序段组成）、程序结束符（如M30或%）。2.√解析：G00是快速点定位指令，各轴以系统设定的最快速度独立或联动移动至目标点，轨迹通常为折线。解析：G00是快速点定位指令，各轴以系统设定的最快速度独立或联动移动至目标点，轨迹通常为折线。3.√解析：为方便编程和尺寸测量，数控车床X坐标常采用直径值编程，即X坐标值为实际径向位移值的2倍。解析：为方便编程和尺寸测量，数控车床X坐标常采用直径值编程，即X坐标值为实际径向位移值的2倍。4.√解析：M00为程序计划暂停，执行后主轴停转、进给停止、冷却关闭，便于操作者检验、测量等，按“循环启动”继续。解析：M00为程序计划暂停，执行后主轴停转、进给停止、冷却关闭，便于操作者检验、测量等，按“循环启动”继续。5.√解析：标准规定：拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向，构成右手直角坐标系。解析：标准规定：拇指指向X轴正方向，食指指向Y轴正方向，中指指向Z轴正方向，构成右手直角坐标系。6.×解析：精加工时，为保证表面质量和尺寸精度，应选择较小的背吃刀量和进给量，以及较高的切削速度（在刀具允许范围内）。解析：精加工时，为保证表面质量和尺寸精度，应选择较小的背吃刀量和进给量，以及较高的切削速度（在刀具允许范围内）。7.√解析：用R指定圆弧时，R正负决定圆心角大小。R为负表示圆心角大于180°，R为正表示圆心角小于等于180°。解析：用R指定圆弧时，R正负决定圆心角大小。R为负表示圆心角大于180°，R为正表示圆心角小于等于180°。8.√解析：对刀的核心是测量出刀具刀位点与工件坐标系原点之间的位置偏差，并将此偏差值输入到相应的刀具偏置或工件坐标系偏置寄存器中。解析：对刀的核心是测量出刀具刀位点与工件坐标系原点之间的位置偏差，并将此偏差值输入到相应的刀具偏置或工件坐标系偏置寄存器中。9.√解析：数控系统通常由输入/输出装置、数控装置（CNC）、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体组成。伺服系统是执行机构。解析：数控系统通常由输入/输出装置、数控装置（CNC）、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体组成。伺服系统是执行机构。10.√解析：固定循环（如G81~G89）将钻孔、攻丝、镗孔等典型动作预先编好子程序，用一条指令调用，极大简化编程。解析：固定循环（如G81~G89）将钻孔、攻丝、镗孔等典型动作预先编好子程序，用一条指令调用，极大简化编程。四、填空题1.程序号、程序内容、程序结束符2.XY、ZX、YZ3.直线、圆弧（或：基准脉冲、数据采样等，但常用为直线和圆弧插补）4.切削速度、进给量f（或进给速度）、背吃刀量5.开环控制系统、半闭环控制系统、闭环控制系统6.立、面、键槽（或：端、三面刃、球头等，填常用类型即可）五、简答题1.答：数控加工工艺规程设计是连接产品设计与实际制造的桥梁，主要内容包括：（1）分析零件图，明确加工要求与技术关键。（2）选择毛坯类型、规格及热处理方式。（3）拟定工艺路线：划分工序、确定加工顺序、安排热处理及辅助工序。（4）工序设计：选择机床与工装（夹具、刀具、量具）、确定工步内容、划分加工余量、计算工序尺寸及公差。（5）确定切削用量（,f（6）编制数控加工工艺文件，如工序卡、刀具卡、走刀路线图等。2.答：刀具半径补偿是数控系统的一种功能，它使刀具中心轨迹相对于零件轮廓自动偏移一个刀具半径值。作用：（1）简化编程：编程员可直接按零件轮廓尺寸编程，无需计算刀具中心轨迹。（2）提高加工精度：通过调整偏置值，可补偿刀具磨损、重磨造成的尺寸变化。（3）实现粗、精加工：使用同一程序，通过改变偏置值，可用一把刀完成粗、半精、精加工。（4）避免过切：在内轮廓加工时，系统能自动判断并避免因刀具半径大于轮廓内凹圆角而产生的过切。3.答：数控机床对刀主要步骤（以铣床试切法为例）：（1）安装工件与刀具：正确装夹工件，将刀具装入主轴。（2）X向对刀：主轴旋转，手动移动刀具轻触工件左侧面，记录机床X坐标值X1；移至右侧面轻触，记录X坐标值X2。计算工件中心X坐标：=(X1（3）Y向对刀：同理，通过触碰工件前、后面，计算中心Y坐标并输入。（4）Z向对刀：移动刀具轻触工件上表面，记录此时机床Z坐标值。设加工深度为h，则工件坐标系Z原点偏置值为=h（通常h=0时，=）。将其输入Z偏置中。（5）验证：输入程序，进行空运行或试切验证。4.答：数控铣削走刀路线选择原则：（1）保证加工精度和表面质量：精加工采用连续、单向的切削路径，避免在轮廓表面停顿或垂直下刀。（2）路径最短，空行程最少：在安全前提下，优化进刀、退刀和换刀路径，提高效率。（3）简化数值计算：尽可能利用数控系统的插补、补偿、循环功能。（4）保证轮廓完整性：避免在轮廓上留下刀痕，切入切出点应选在轮廓的延长线或切线上。（5）减少变形：对于刚性差的工作，采用对称、分层、多路径等策略分散切削力，控制变形。六、编程与计算题1.（1）刀具列表φ16mm立铣刀（或端铣刀）：用于外轮廓精加工。φ16mm立铣刀（或端铣刀）：用于外轮廓精加工。φ20mm钻头（或键槽铣刀/立铣刀）：用于预钻孔或直接加工通孔。φ20mm钻头（或键槽铣刀/立铣刀）：用于预钻孔或直接加工通孔。（可选）中心钻：用于孔加工定位。（可选）中心钻：用于孔加工定位。（2）精加工程序（外轮廓）假设工件上表面中心为G54原点，φ16mm立铣刀，半径补偿D01=8.0mm，安全高度50mm，轮廓深度5mm。```O1000;G90G54G17G40G49G80;（安全初始化）G00X-50Y-40;（快速定位至下刀点外侧）Z50M03S1500;Z5;G01Z-5F100;（下刀至切削深度）G41Y-30D01F200;（建立左刀补，切入轮廓起点）G01X-30;（加工直线段）G02X-20Y-40R10;（加工R10圆角