数控加工基础知识及数控车床加工的常用指令试卷及答案

数控加工基础知识及数控车床加工的常用指令试卷及答案一、填空题（每空1分，共20分）1.数控机床的核心组成部分是______，它接收加工程序，经过译码和运算，向伺服系统发出指令，控制机床各坐标轴的运动。2.数控机床的坐标系采用______坐标系，其中平行于机床主轴的坐标轴定义为______轴。3.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______。4.数控车床的编程方式有绝对坐标编程和增量坐标编程。绝对坐标编程指令为______，增量坐标编程指令为______。5.数控系统中，准备功能指令由字母______和其后两位数字组成，用于指定机床的运动方式。6.辅助功能指令由字母______和其后两位数字组成，主要用于控制机床的辅助动作，如主轴的启停、冷却液的开闭等。7.在数控车床加工中，指令G00用于______定位，其运动轨迹通常为______。8.直线插补指令是______，圆弧插补指令有______和______，分别用于顺时针和逆时针圆弧加工。9.数控车床的刀具补偿功能包括______补偿和______补偿，前者用于修正刀具实际位置与编程轨迹的偏差，后者用于调整加工尺寸。10.指令M03表示主轴______转，M04表示主轴______转，M05表示主轴______。11.螺纹切削循环指令G92属于______循环，它包含了进刀、切削、退刀和返回的完整动作。12.在FANUC等常用系统中，指令G98表示进给速度的单位为______，G99表示进给速度的单位为______。二、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列哪一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.完全无需人工干预2.数控机床的伺服系统按控制方式分类，不包括（）。A.开环控制系统B.半闭环控制系统C.全闭环控制系统D.手动控制系统3.在数控车床坐标系中，正X轴的方向是（）。A.指向操作者B.背离操作者C.水平向左D.水平向右4.程序段“G01X50.0Z-30.0F0.2;”中，F0.2表示（）。A.主轴转速为0.2r/minB.进给速度为0.2mm/minC.进给速度为0.2mm/rD.刀具号为2号5.下列G指令中，属于模态指令（续效指令）的是（）。A.G04B.G00C.G28D.G926.在数控车床上车削外圆时，若刀具安装位置高于工件中心，可能会导致（）。A.前角增大，后角减小B.前角减小，后角增大C.前角和后角都增大D.前角和后角都减小7.指令“G02X_Z_R_F_;”中的R表示（）。A.圆弧的直径B.圆弧的半径C.圆弧的圆心坐标D.圆弧的终点角度8.用于调用子程序的指令是（）。A.M98B.M99C.M30D.M029.在FANUC系统中，指令“G71U1.0R0.5;”中的U1.0表示（）。A.精加工余量B.每次切深（背吃刀量）C.退刀量D.循环起点10.程序段“T0101;”通常表示（）。A.选择1号刀具，调用1号刀补B.选择10号刀具，调用10号刀补C.主轴转速为101r/minD.调用1号子程序11.下列指令中，不能用于螺纹切削的是（）。A.G32B.G76C.G92D.G7012.在数控车削中，为确保槽底的光洁度，在刀具切至槽底后通常需要（）。A.立即快速退刀B.暂停几秒钟C.提高主轴转速D.改变进给方向13.指令“G96S150;”表示（）。A.恒线速度控制，线速度为150m/minB.恒转速控制，转速为150r/minC.设定主轴最高转速为150r/minD.设定进给速度为150mm/min14.程序结束并返回程序开头的指令是（）。A.M00B.M01C.M02D.M3015.在加工中心上，与数控车床的T指令功能相似的指令是（）。A.G指令B.M指令C.S指令D.H/D指令（长度/半径补偿号）三、判断题（每题1分，共10分）1.（）数控机床只适用于大批量生产。2.（）增量坐标编程是以前一个位置为基准来计算当前坐标值。3.（）G00指令的运动速度由程序中F地址指定。4.（）M00指令表示程序暂停，按循环启动键可继续执行。5.（）数控车床的刀具补偿功能可以完全消除对刀误差。6.（）G41是刀具半径左补偿指令，用于铣床；在车床中，常用的是刀尖圆弧半径补偿G41/G42。7.（）G90指令在数控车床中表示绝对值编程，在数控铣床中表示单一形状固定循环。8.（）子程序结束必须用M99指令，以返回主程序。9.（）恒线速度控制（G96）功能下，随着工件直径减小，主轴转速会自动升高。10.（）数控加工程序的编制方法只有手工编程一种。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述数控机床加工的主要步骤。2.解释数控编程中“模态指令”与“非模态指令”的区别，并各举一例。3.简述在数控车床上使用G71外圆粗车循环指令编程时，精加工轮廓段编写应注意哪些事项？4.说明在数控车削加工中，刀尖圆弧半径补偿（G41/G42）的作用及一般使用步骤。五、编程题（共20分）用FANUC系统格式编写一个数控车床加工程序。已知毛坯为φ45mm的棒料，材料为45钢。需加工零件如下图所示（示意图：一个阶梯轴，从左至右依次为：端面，φ40长30的轴段，R5圆弧过渡，φ30长20的轴段，C2倒角，φ20长15的轴段，零件总长65mm。未注倒角C1）。要求：1.编写完整的加工程序，包括程序开始、工艺设置（坐标系、主轴转速、刀具等）、加工路径、程序结束。2.使用G71进行外圆粗加工，G70进行精加工。3.合理选择切削用量（在程序中用S、F表示）。4.不考虑切断，加工至尺寸。（请根据文字描述在答题区编写程序，假设1号刀为93°外圆粗车刀，2号刀为93°外圆精车刀，3号刀为切断刀（宽4mm），工件坐标系原点设在工件右端面中心。）答案与解析一、填空题1.数控系统（或CNC装置）。解析：数控系统是数控机床的“大脑”，负责处理程序并发出控制命令。2.右手笛卡尔，Z。解析：标准坐标系遵循右手定则，Z轴通常与主轴轴线平行。3.刀位点。解析：刀位点是刀具上的一个特征点，代表刀具在程序中的位置，如车刀的刀尖。4.G90，G91。解析：G90指定后续坐标值为相对于编程原点的绝对值；G91指定后续坐标值为相对于前一位置的增量值。5.G。解析：G代码用于定义几何运动和加工循环模式。6.M。解析：M代码控制机床的辅助功能，属于开关量控制。7.快速，折线。解析：G00以系统设定的最快速度移动，各轴独立运动，路径通常不是直线。8.G01，G02，G03。解析：G01控制刀具以F指定的进给速度作直线运动；G02为顺时针圆弧；G03为逆时针圆弧。9.刀具位置（或几何），刀具磨损（或刀尖圆弧半径）。解析：位置补偿修正刀具安装偏差；磨损/半径补偿修正刀具磨损或刀尖圆弧对加工形状的影响。10.正（或顺时针），反（或逆时针），停止。解析：主轴旋转方向从主轴轴向负Z方向观察确定。11.单一形状固定。解析：G92是车削螺纹的固定循环，一个程序段完成一个螺纹切削循环。12.毫米/分钟（mm/min），毫米/转（mm/r）。解析：G98常用于铣削；G99常用于车削，与主轴转速关联。二、单项选择题1.D。解析：数控机床仍需人工进行装夹、对刀、程序调试和维护等工作。2.D。解析：伺服系统是自动控制系统，手动控制不属于其分类。3.B。解析：在卧式车床中，正X方向是刀架远离主轴中心（工件）的方向，即背离操作者。4.C。解析：在默认G99状态下（车床常用），F表示主轴每转的进给量。5.B。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（快速定位）是01组的模态指令。6.A。解析：刀具装高，实际工作前角增大，工作后角减小，可能引起振动和刀具后面与工件摩擦。7.B。解析：在G02/G03指令中，R代表圆弧半径，用正值表示。8.A。解析：M98用于调用子程序，M99用于子程序结束返回。9.B。解析：在G71指令格式“G71U(Δd)R(e);”中，U指定每次切削深度（半径值）。10.A。解析：T后四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具补偿号。11.D。解析：G70是精加工循环指令，不能用于螺纹切削。G32、G92、G76均可用于螺纹加工。12.B。解析：在槽底暂停（用G04指令），可以使刀具对槽底进行光整，提高表面质量。13.A。解析：G96是恒线速度控制指令，S后指定切削线速度（m/min）。14.D。解析：M30表示主程序结束，自动返回程序开头，为下一次加工做准备。M02仅结束程序。15.D。解析：加工中心用H代码指定长度补偿号，用D代码指定半径补偿号，其作用与车床的T代码后两位调用补偿值类似。三、判断题1.×。解析：数控机床柔性高，特别适合形状复杂、精度要求高、产品更新快的单件、小批量生产。2.√。解析：增量坐标（相对坐标）的基准点是当前点。3.×。解析：G00的移动速度由机床系统参数设定，不受F指令控制。4.√。解析：M00是程序计划暂停指令，常用于测量、检查等。5.×。解析：刀具补偿可以修正对刀误差和磨损，但无法修正如机床精度、工艺系统刚性等引起的误差。6.√。解析：车床的刀尖圆弧半径补偿原理与铣床的刀具半径补偿相似，G41/G42用于车削时根据刀尖方位进行轨迹偏置。7.√。解析：G代码的含义在不同类型的数控机床上可能不同，需参考具体机床的系统手册。8.√。解析：M99是子程序结束并返回主程序的专用指令。9.√。解析：恒线速度控制下，为保持切削线速度Vc恒定（=π10.×。解析：编程方法主要有手工编程和自动编程（CAD/CAM）两种。四、简答题1.答：数控机床加工的主要步骤包括：工艺分析：分析零件图，确定加工内容、方法、步骤和工艺参数。工艺分析：分析零件图，确定加工内容、方法、步骤和工艺参数。数学处理：计算零件轮廓的基点、节点坐标值。数学处理：计算零件轮廓的基点、节点坐标值。程序编制：根据工艺和坐标数据，按照数控系统规定的格式编写加工程序单。程序编制：根据工艺和坐标数据，按照数控系统规定的格式编写加工程序单。程序输入：通过MDI、磁盘、网络等方式将程序输入CNC系统。程序输入：通过MDI、磁盘、网络等方式将程序输入CNC系统。工件装夹与对刀：安装工件和刀具，设定工件坐标系原点（对刀）。工件装夹与对刀：安装工件和刀具，设定工件坐标系原点（对刀）。程序校验与试切：利用图形模拟或空运行功能检查程序，必要时进行试切。程序校验与试切：利用图形模拟或空运行功能检查程序，必要时进行试切。自动加工：运行程序，完成零件自动加工。自动加工：运行程序，完成零件自动加工。工件检测：加工完成后，对工件进行测量检验。工件检测：加工完成后，对工件进行测量检验。2.答：模态指令：又称续效指令，一旦被指定，在后续程序段中一直保持有效，直到被同组的其他指令取代。它简化了编程。例如：G01、G02、G03等。非模态指令：又称非续效指令，仅在本程序段内有效，不影响后续程序段。例如：G04（暂停）。3.答：使用G71编程时，精加工轮廓段（从循环起点到精加工轮廓结束的程序段）编写应注意：轮廓必须符合X轴、Z轴方向共同单调增大或减小的变化模式。轮廓必须符合X轴、Z轴方向共同单调增大或减小的变化模式。轮廓中不能调用子程序。轮廓中不能调用子程序。第一段必须且只能是X方向的移动指令（不能有Z轴移动）。第一段必须且只能是X方向的移动指令（不能有Z轴移动）。轮廓中应包含所有需要精加工的形状，如倒角、圆弧、锥度等。轮廓中应包含所有需要精加工的形状，如倒角、圆弧、锥度等。在轮廓段中指定的F、S功能对精加工有效，对粗加工循环无效（粗加工的F、S在调用G71前指定）。在轮廓段中指定的F、S功能对精加工有效，对粗加工循环无效（粗加工的F、S在调用G71前指定）。4.答：作用：在数控车削中，由于刀尖通常存在一个圆弧半径，用理论刀尖点编程时，在加工锥面、圆弧等非圆柱面时会产生形状误差（过切或少切）。刀尖圆弧半径补偿（G41/G42）功能可以自动计算刀尖圆弧中心的轨迹，补偿掉圆弧半径带来的误差，加工出正确的零件形状。使用步骤：1.在程序开始前，在刀具补偿参数界面输入所用刀具的刀尖圆弧半径R值和刀尖方位号T。2.在精加工轮廓程序段前，于安全位置建立补偿。程序段格式通常为：`G40G00/G01X_Z_;`（取消补偿）→`G41/G42G00/G01X_Z_;`（建立左/右补偿）。3.编写精加工轮廓轨迹。4.在精加工轮廓结束后，于安全位置取消补偿。程序段格式：`G40G00/G01X_Z_;`。五、编程题答：（以下为一个参考程序，切削用量为示例值，实际需根据机床、刀具、材料调整）```O0001;(程序号)G99G21G40;(每转进给，公制，取消刀补)T0101;(换1号粗车刀，调用1号刀补)M03S800;(主轴正转，800r/min)G00X100.0Z100.0M08;(快速至安全点，开冷却液)X47.0Z2.0;(快速至循环起点)G71U2.0R0.5;(外圆粗车循环，切深2mm，退刀量0.5mm)G71P10Q20U0.5W0.1F0.25;(精加工轮廓段号N10~N20，X向精余量0.5mm，Z向0.1mm，粗车进给0.25mm/r)N10G00X0;(精加工轮廓开始，快速定位至X0)G01Z0F0.1;(接触端面)X38.0C1.0;(车端面，倒角C1)Z-30.0;(车φ40外圆至φ38，长30)G02X48.0Z-35.0R5.0;(车R5圆弧)G01Z-55.0;(车φ30外圆至φ28，长20)X38.0Z-65.0;(车C2倒角，终点X38Z-65对应