数控机床实训理论试卷试题及答案(高职)

数控机床实训理论试卷试题及答案(高职)一、填空题1.数控机床的英文缩写是______，它是一种利用______对机床的______进行控制的自动化机床。2.CNC系统一般由______、______、______、______和机床本体组成。3.在数控编程中，G代码用于指定______，M代码用于指定______。4.数控机床的坐标系采用______坐标系，其中平行于主轴轴线的坐标轴定义为______轴，通常用______表示。5.刀具半径补偿指令中，G41表示______补偿，G42表示______补偿，G40表示______补偿。6.数控车床编程中，通常采用______坐标系编程，X轴坐标值通常用______值表示。7.数控机床的定位精度是指机床的______部件在______指令下，运动到______位置的准确程度。8.滚珠丝杠螺母副的传动间隙可以通过______和______两种方法进行消除。9.数控机床的伺服系统按控制方式可分为______、______和______三类。10.在FANUC系统中，程序段“G01X50.Z-30.F0.2；”中，G01表示______，X50.Z-30.表示______，F0.2表示______。11.数控机床的维护保养中，日常维护的核心是______、______、______。12.切削用量三要素包括______、______和______。13.数控铣床上，确定工件坐标系原点的指令是______（FANUC系统常用）。14.子程序调用指令是______，子程序结束并返回主程序的指令是______（以FANUC系统为例）。15.数控机床的急停按钮通常为______色，按下后机床将______所有运动。二、单项选择题1.下列哪项不属于数控机床的特点？（）A.高精度B.高柔性C.高生产率D.低操作者技能要求2.数控机床的核心部分是（）。A.控制介质B.数控装置C.伺服系统D.测量反馈装置3.下列G指令中，属于模态指令的是（）。A.G00B.G04C.G28D.G924.在数控铣床编程中，G17、G18、G19分别代表（）平面。A.XY、XZ、YZB.XZ、XY、YZC.YZ、XZ、XYD.XY、YZ、XZ5.程序段“G90G54G00X0Y0；”的含义是（）。A.绝对编程，选择工件坐标系1，快速定位到(0,0)点B.增量编程，选择工件坐标系1，快速定位到(0,0)点C.绝对编程，选择机床坐标系，快速定位到(0,0)点D.增量编程，选择机床坐标系，快速定位到(0,0)点6.数控车床中，指令“G96S150；”表示（）。A.主轴恒线速度控制，线速度为150m/minB.主轴恒转速控制，转速为150r/minC.主轴恒线速度控制，线速度为150mm/minD.主轴恒转速控制，转速为150m/min7.用于刀具长度正补偿的指令是（）。A.G43B.G44C.G49D.G408.在数控加工中，换刀点应设置在被加工工件轮廓的（），并留有一定的安全距离。A.内部B.外部C.轮廓线上D.任意位置9.下列哪种检测装置属于直接测量？（）A.旋转变压器B.光电编码器（安装在丝杠上）C.光栅尺D.感应同步器10.数控机床开机后，通常需要进行（）操作，以建立机床坐标系。A.对刀B.回零（返回参考点）C.装夹工件D.输入程序11.程序“M03S800；”中，M03的功能是（）。A.程序停止B.主轴正转C.主轴反转D.换刀12.数控机床的“超程”报警通常是由于（）。A.刀具损坏B.程序错误C.工件松动D.机床移动部件试图移动到限位开关之外13.在FANUC系统的固定循环指令中，“G83”通常用于（）。A.钻孔B.攻丝C.镗孔D.深孔钻（断屑式）14.数控机床的冷却液主要作用不包括（）。A.冷却刀具和工作B.润滑C.排屑D.提高机床刚性15.加工中心与普通数控铣床的主要区别在于（）。A.数控系统不同B.主轴功率不同C.带有自动换刀装置（ATC）D.工作台大小不同三、判断题1.数控机床适用于大批量、形状简单的零件生产。（）2.增量坐标编程（G91）是指刀具运动终点的坐标值相对于前一位置的增量。（）3.M00指令表示程序结束，机床停止所有动作。（）4.数控机床的加工精度完全由数控系统决定。（）5.在数控车床编程中，X轴的脉冲当量通常是Z轴的一半。（）6.G02/G03指令可用于数控车床和数控铣床的圆弧插补。（）7.刀具半径补偿功能只能在G00或G01指令段中建立或取消。（）8.数控机床的伺服电机过热报警，可能的原因是负载过大或电机冷却故障。（）9.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。（）10.数控加工程序必须经过后置处理才能被机床的数控系统识别。（）四、简答题1.简述数控机床加工的一般步骤。2.什么是插补？常见的插补方法有哪些？3.简述数控机床对刀的主要方法及其特点。4.列举数控机床日常维护保养的至少五项主要内容。5.在数控编程中，为什么要使用刀具半径补偿？简述其应用过程。五、编程题1.数控车床编程：已知毛坯为Φ40mm的棒料，材料为45钢。请编写一个精加工程序，加工如下图所示零件（外圆轮廓）。切削起点为(42,2)，切削终点为(42,-40)。使用1号刀（外圆车刀），刀具号T0101，主轴转速800r/min，进给速度0.15mm/r。不考虑切断。（零件图描述：从右至左，Φ38外圆长20mm，然后是一个R5的凹圆弧，接着是Φ30外圆长15mm，最后是一个C2倒角连接至Φ40毛坯外圆。所有尺寸学生应能从文字描述中构建出简单轮廓。）2.数控铣床编程：在80mm×80mm×20mm的铝合金板料上，铣削一个60mm×60mm、深5mm的方形型腔。型腔四角有R5的圆角。使用Φ10mm的立铣刀，刀具号T01，主轴转速2000r/min，进给速度300mm/min。采用分层铣削，每层切深2.5mm。请编写加工程序（使用刀具半径补偿，假设工件坐标系原点设在板料上表面中心）。六、分析题某学生在数控铣床上加工一个轮廓零件后，发现零件尺寸比程序设定的尺寸整体大了一圈（约等于刀具半径）。请分析可能导致此问题的至少三个原因，并提出相应的解决措施。答案与解析一、填空题1.NC/CNC；数字化信息/数字控制信号；运动轨迹和操作2.输入/输出装置；数控装置（CNC单元）；伺服驱动装置；检测反馈装置解析：这是CNC系统的五大组成部分。解析：这是CNC系统的五大组成部分。3.机床的运动方式/准备功能；机床的辅助功能4.右手笛卡尔；Z；Z解析：大拇指方向为X轴正方向，食指为Y轴正方向，中指为Z轴正方向。解析：大拇指方向为X轴正方向，食指为Y轴正方向，中指为Z轴正方向。5.左刀尖/左；右刀尖/右；取消6.XZ；直径解析：数控车床默认X坐标为直径值，方便图纸尺寸编程。解析：数控车床默认X坐标为直径值，方便图纸尺寸编程。7.移动；数控系统所发出的；理论8.双螺母预紧；单螺母变位导程预紧（或答“垫片调整”、“齿差调整”等具体方法亦可）9.开环控制系统；半闭环控制系统；全闭环控制系统解析：按有无检测反馈及反馈位置分类。解析：按有无检测反馈及反馈位置分类。10.直线插补；目标点坐标；进给速度（0.2mm/r或0.2mm/min，需结合机床设置判断）11.清洁；润滑；防锈12.切削速度；进给量f；背吃刀量13.G54（或G54~G59中任意一个）解析：G54~G59为常用的工件坐标系选择指令。解析：G54~G59为常用的工件坐标系选择指令。14.M98；M9915.红；立即停止二、单项选择题1.D解析：数控机床对操作者的编程、工艺、维护等技能要求较高，并非“低要求”。解析：数控机床对操作者的编程、工艺、维护等技能要求较高，并非“低要求”。2.B解析：数控装置（CNC）是进行运算、控制和管理的核心。解析：数控装置（CNC）是进行运算、控制和管理的核心。3.A解析：模态指令一旦指定，在后续程序段中一直有效，直到被同组指令取代。G00（快速点定位）是模态指令。G04（暂停）、G28（返回参考点）、G92（坐标系设定）通常为非模态或具有特殊性。解析：模态指令一旦指定，在后续程序段中一直有效，直到被同组指令取代。G00（快速点定位）是模态指令。G04（暂停）、G28（返回参考点）、G92（坐标系设定）通常为非模态或具有特殊性。4.A解析：G17:XY平面，G18:ZX平面，G19:YZ平面。解析：G17:XY平面，G18:ZX平面，G19:YZ平面。5.A解析：G90为绝对编程，G54为选择第一工件坐标系，G00为快速定位。解析：G90为绝对编程，G54为选择第一工件坐标系，G00为快速定位。6.A解析：G96是恒线速控制，S后跟线速度，单位通常为m/min。解析：G96是恒线速控制，S后跟线速度，单位通常为m/min。7.A解析：G43为长度正补偿，G44为负补偿，G49为取消补偿。解析：G43为长度正补偿，G44为负补偿，G49为取消补偿。8.B解析：为防止换刀时刀具与工件、夹具发生碰撞，换刀点必须设在工件外部安全位置。解析：为防止换刀时刀具与工件、夹具发生碰撞，换刀点必须设在工件外部安全位置。9.C解析：光栅尺直接测量工作台的直线位移，属于直接测量。安装在丝杠上的编码器测量的是丝杠转角，通过计算得到位移，属于间接测量。解析：光栅尺直接测量工作台的直线位移，属于直接测量。安装在丝杠上的编码器测量的是丝杠转角，通过计算得到位移，属于间接测量。10.B解析：回参考点是建立机床坐标系原点的关键步骤，开机后通常必须先执行。解析：回参考点是建立机床坐标系原点的关键步骤，开机后通常必须先执行。11.B12.D解析：超程即运动部件超出了机床设定的软件或硬件行程极限。解析：超程即运动部件超出了机床设定的软件或硬件行程极限。13.D解析：G83为深孔啄钻循环，适合深孔加工，可断屑、排屑、冷却。解析：G83为深孔啄钻循环，适合深孔加工，可断屑、排屑、冷却。14.D解析：冷却液无法提高机床的结构刚性。解析：冷却液无法提高机床的结构刚性。15.C解析：加工中心的核心特征是具有自动换刀装置(ATC)和刀库，能实现多工序集中加工。解析：加工中心的核心特征是具有自动换刀装置(ATC)和刀库，能实现多工序集中加工。三、判断题1.错解析：数控机床特别适用于多品种、小批量、形状复杂的零件生产。大批量简单零件更适合专用机床或流水线。解析：数控机床特别适用于多品种、小批量、形状复杂的零件生产。大批量简单零件更适合专用机床或流水线。2.对3.错解析：M00是程序暂停指令，按下循环启动键可继续执行。程序结束指令通常是M02或M30。解析：M00是程序暂停指令，按下循环启动键可继续执行。程序结束指令通常是M02或M30。4.错解析：加工精度是数控系统、机械传动系统、伺服系统、刀具、工件、环境等多因素综合影响的结果。解析：加工精度是数控系统、机械传动系统、伺服系统、刀具、工件、环境等多因素综合影响的结果。5.对解析：因为数控车床X轴通常以直径编程，为使实际移动距离与编程值一致，X轴的脉冲当量常设为Z轴的一半。解析：因为数控车床X轴通常以直径编程，为使实际移动距离与编程值一致，X轴的脉冲当量常设为Z轴的一半。6.对解析：G02顺时针圆弧，G03逆时针圆弧，是基本的插补指令。解析：G02顺时针圆弧，G03逆时针圆弧，是基本的插补指令。7.对解析：建立或取消刀补时，必须是在G00或G01的直线移动程序段中，不能在圆弧插补段。解析：建立或取消刀补时，必须是在G00或G01的直线移动程序段中，不能在圆弧插补段。8.对解析：负载过大导致电流升高，冷却不良导致散热不足，都会引起电机过热。解析：负载过大导致电流升高，冷却不良导致散热不足，都会引起电机过热。9.对解析：通过对刀操作，将测量得到的偏置值输入到数控系统的刀具偏置寄存器或工件坐标系设定中，从而建立工件坐标系与机床坐标系的联系。解析：通过对刀操作，将测量得到的偏置值输入到数控系统的刀具偏置寄存器或工件坐标系设定中，从而建立工件坐标系与机床坐标系的联系。10.对解析：用CAD/CAM软件生成的刀位轨迹文件（如APT、CLS），必须经过针对特定机床数控系统的后置处理，转换成该机床能识别的G代码程序。解析：用CAD/CAM软件生成的刀位轨迹文件（如APT、CLS），必须经过针对特定机床数控系统的后置处理，转换成该机床能识别的G代码程序。四、简答题1.数控机床加工一般步骤：(1)工艺分析：分析零件图样，明确加工内容、技术要求，确定加工方案。(2)数值计算：计算零件轮廓的基点、节点坐标值。(3)编写程序单：根据工艺方案和计算出的坐标，按照机床规定的指令代码和程序格式编写加工程序。(4)程序输入：通过MDI、磁盘、网络等方式将程序输入到数控装置。(5)程序校验与试切：利用图形模拟或空运行功能检查轨迹，必要时进行试切，验证程序正确性。(6)工件装夹与对刀：安装工件和刀具，进行对刀操作，设定工件坐标系和刀具参数。(7)自动加工：在监控下运行程序，完成零件加工。(8)工件检验：加工完成后，对工件进行检测。2.插补：在数控系统中，根据程序给定的零件轮廓起点、终点和形状，实时计算出一系列中间点的坐标，并向各坐标轴发出脉冲指令，控制刀具沿设定轨迹运动的过程。常见插补方法：基准脉冲插补（脉冲增量插补）：如逐点比较法、数字积分法（DDA）。输出为脉冲序列。数据采样插补（时间分割插补）：如直线函数法、扩展数字积分法。在每个插补周期内计算各轴的位置增量。3.对刀主要方法及特点：试切法：手动操作机床，使刀具轻触工件已加工表面，记录坐标值。特点：简单、成本低、应用广；效率较低，依赖操作者经验，有轻微试切损伤。对刀仪法：使用专用对刀仪（机内或机外）测量刀具尺寸。特点：精度高、效率高、不损伤工件；需要购置对刀仪，增加成本。自动对刀（探头测量）：通过机床配备的测头自动接触工件或基准面进行测量。特点：自动化程度高、精度高、可在线补偿；系统复杂，成本高。4.数控机床日常维护保养主要内容（至少五项）：(1)清洁机床各部位，特别是导轨、丝杠、刀库、换刀装置等运动部件。(2)检查并按润滑图表要求添加润滑油、润滑脂。(3)检查液压、气动系统压力是否正常，管路有无泄漏。(4)检查冷却液液位、浓度，必要时更换或添加。(5)检查机床各部位紧固件是否松动。(6)开机后低速空运行一段时间，检查有无异常声音、振动或发热。(7)定期清理或更换电气柜的过滤网，保证散热良好。5.使用刀具半径补偿的原因：编程时，通常按零件轮廓轨迹编写程序（即按零件图纸尺寸编程）。编程时，通常按零件轮廓轨迹编写程序（即按零件图纸尺寸编程）。实际加工时，刀具中心轨迹需要偏离零件轮廓一个刀具半径值。实际加工时，刀具中心轨迹需要偏离零件轮廓一个刀具半径值。使用刀具半径补偿功能，编程者无需计算刀具中心轨迹，只需按零件轮廓编程，并在程序中指定补偿方向和补偿量（刀具半径值），数控系统会自动计算并偏移出正确的刀具中心轨迹。使用刀具半径补偿功能，编程者无需计算刀具中心轨迹，只需按零件轮廓编程，并在程序中指定补偿方向和补偿量（刀具半径值），数控系统会自动计算并偏移出正确的刀具中心轨迹。应用过程：(1)在程序开始切削前，用G41/G42指令在直线移动（G00/G01）中建立刀补，系统开始计算偏置轨迹。(2)在切削轮廓过程中，系统自动执行补偿。(3)在切削完成、刀具离开工件后，用G40指令在直线移动中取消刀补。五、编程题1.数控车床编程（FANUC系统格式示例）：```O1000;G99G21G40;（每转进给，公制，取消刀补）T0101;（换1号刀，调用1号刀补）M03S800;（主轴正转800r/min）G00X42.0Z2.0;（快速定位至切削起点）G01X38.0Z0F0.15;（接触工件）Z-20.0;（车Φ38外圆，长20mm）G02X30.0Z-25.0R5.0;（车R5凹圆弧）G01Z-40.0;（车Φ30外圆，长15mm）G01X36.0;（径向退刀）G01X40.0Z-42.0;（车C2倒角）G00X100.0Z100.0;（快速退至安全位置）M05;（主轴停）M30;（程序结束并返回）```解析：采用绝对编程（G90为默认）。注意X坐标为直径值。R5凹圆弧连接Φ38和Φ30两段圆柱。C2倒角通过连接点(X40,Z-42)实现。解析：采用绝对编程（G90为默认）。注意X坐标为直径值。R5凹圆弧连接Φ38和Φ30两段圆柱。C2倒角通过连接点(X40,Z-42)实现。2.数控铣床编程（FANUC系统格式示例，型腔中心为G54原点）：```O2000;G90G17G21G40G49G80;（安全初始化）G54G00X0Y0;（选择坐标系，定位于中心）T01M06;（换1号刀）M03S2000;G43H01Z50.0;（建立刀具长度补偿，安全高度）Z5.0;（下刀至安全平面）G01Z-2.5F100;（下切至第一层深度，慢速）D01;（调用刀具半径补偿号，D01中存储半径值5.0）G41G01X30.0Y-30.0F300;（建立左刀补，移至型腔右上角切入点）G03X30.0Y-30.0I0J0;（原地圆弧切入，减少接刀痕）G01X-30.0;（铣上边）G03X-30.0Y30.0R5.0;（铣左上角R5圆角）G01Y30.0;（铣左边）G03X30.0Y30.0R5.0;（铣左下角R5圆角）G01X30.0;（铣下边）G03X30.0Y-30.0R5.0;（铣右下角R5圆角）G01Y-30.0;（铣右边）G03X30.0Y-30.0R5.0;（铣右上角R5圆角）G03X25.0Y-25.0I-5.0J0;（圆弧切出）G40G01X0Y0;（取消刀补，回中心）G01Z-5.0F100;（下切至第二层最终深度）G41G01X3