数控铣理论知识题及答案

数控铣理论知识题及答案一、单项选择题1.数控铣床的坐标系采用（）坐标系，其Z轴的正方向通常定义为（）。A.笛卡尔，主轴远离工件的方向B.极坐标，主轴靠近工件的方向C.笛卡尔，主轴靠近工件的方向D.极坐标，主轴远离工件的方向2.在数控编程中，G00指令表示（）。A.直线插补B.顺时针圆弧插补C.快速点定位D.暂停3.刀具半径补偿功能的主要作用是（）。A.提高主轴转速B.简化编程，使编程轨迹与零件轮廓一致C.自动测量刀具长度D.控制进给速度4.数控铣削中，精加工余量通常留取（）。A.0.1~0.5mmB.1~2mmC.2~5mmD.5mm以上5.对于硬质合金立铣刀，在铣削45号钢时，通常采用的切削液是（）。A.水B.煤油C.乳化液D.油基切削油6.程序段“G90G54G00X100.Y50.;”中，G54的作用是（）。A.设定绝对坐标编程B.设定快速移动C.调用工件坐标系1D.取消刀具半径补偿7.FANUC系统中，用于调用子程序的指令是（）。A.M98B.M99C.M30D.M028.在数控铣床上，用平口钳装夹矩形工件时，通常最先找正并夹紧的是（）。A.第一个面B.第二个面C.第三个面D.任意一个面9.顺铣与逆铣的根本区别在于（）。A.铣刀旋转方向不同B.工件进给方向与铣刀旋转方向在切削点的相对运动关系不同C.使用的刀具不同D.主轴转速不同10.数控机床的滚珠丝杠副进行预紧的主要目的是（）。A.增加承载能力B.消除反向间隙，提高传动精度C.减小摩擦力D.提高运动速度二、多项选择题1.下列指令中，属于模态指令的有（）。A.G01B.G00C.M03D.G41E.M002.影响数控铣削表面粗糙度的因素包括（）。A.主轴转速B.进给速度C.切削深度D.刀具几何角度E.工件材料3.数控铣床的主轴部件通常应具备（）功能。A.自动松拉刀B.主轴定向停止C.恒线速切削D.刀具半径补偿E.主轴冷却4.在加工中心上，能够实现自动换刀的装置关键组成部分包括（）。A.刀库B.机械手C.主轴准停机构D.工作台E.数控系统5.下列属于数控机床伺服系统类型的有（）。A.开环伺服系统B.半闭环伺服系统C.全闭环伺服系统D.步进伺服系统E.模拟伺服系统三、判断题1.G代码和M代码都是数控程序中的准备功能指令。（）2.数控铣床的参考点（机床零点）是机床上一个固定不变的点，通常由机床制造厂家设定。（）3.刀具长度补偿功能可以补偿不同刀具之间的长度差异，使编程时无需考虑刀具的实际长度。（）4.在圆弧插补指令G02/G03中，I、J、K地址分别表示圆弧起点到圆心的矢量在X、Y、Z轴上的分量。（）5.球头铣刀既可以用于三维曲面加工，也可以用于二维轮廓的精加工。（）6.数控机床的脉冲当量越小，理论上机床的加工精度和分辨率就越高。（）7.恒线速切削功能（G96）主要用于车床，在铣床上没有应用。（）8.在加工塑性材料时，采用高速铣削可以有效地抑制积屑瘤的产生，改善加工表面质量。（）9.闭环伺服系统比开环伺服系统具有更高的控制精度，但成本也更高，系统更复杂。（）10.数控加工程序中，程序段号（如N10，N20）是必须的，否则程序无法执行。（）四、填空题1.数控铣床常用的对刀方法有________、________和________等。2.在FANUC系统中，G17、G18、G19分别指定了________、________、________平面。3.刀具半径补偿的建立、执行和取消分别使用指令________、________和________。4.数控机床的插补是指数控系统根据给定的________和________，实时计算并控制刀具与工件间相对运动的轨迹。5.加工中心与普通数控铣床最主要的区别在于加工中心具有________和________功能。6.一个完整的数控加工程序由________、________和________三部分组成。7.在切削用量三要素中，对刀具寿命影响最大的是________。8.数控铣削薄壁零件时，容易产生的主要问题是________和________。9.数控机床的定位精度主要反映了机床的________精度，而重复定位精度则反映了机床的________精度。10.在宏程序中，用于存储变量的地址是________，例如1，2等。五、简答题1.简述顺铣和逆铣各自的特点及适用场合。2.什么是刀具半径补偿？简述其编程步骤（以G41左补偿为例）。3.列举数控铣床/加工中心上常用的夹具类型（至少四种），并简述其适用场合。4.简述数控机床回参考点（回零）操作的目的和意义。5.在数控编程中，什么是基点？什么是节点？在轮廓加工编程时，如何获取它们的坐标？六、编程题1.使用FANUC系统格式，编写一个精铣外轮廓的程序。零件轮廓为100mm×80mm的矩形，四个角有R10的圆角。工件坐标系原点设在工作上表面中心，毛坯已预加工至单边余量1mm，最终深度为5mm。使用φ10mm立铣刀，主轴转速S=1500r/min，进给速度F=200mm/min。要求采用刀具半径左补偿（G41），安全高度Z50.，参考平面Z5.，不考虑工件装夹，只编写轮廓精加工程序段。2.编写一个钻孔循环程序。在工件上表面（Z0）的四个角位置钻四个φ8mm的通孔，孔深为15mm（工件厚度）。孔中心坐标分别为（-40，30），（40，30），（40，-30），（-40，-30）。使用G81钻孔循环，钻头尖部初始平面在Z10.，参考平面在Z2.，钻孔深度Z-18.（确保钻通）。主轴转速S=800r/min，进给速度F=100mm/min。七、计算题1.用一把直径为D=16mm的四齿硬质合金立铣刀铣削某合金钢工件。已知主轴转速n=(1)铣刀的切削速度（单位：m/min）。(2)铣床工作台的进给速度F（单位：mm/min）。（已知圆周率π≈2.在数控铣床上加工一段圆弧轮廓，已知圆弧起点坐标为（X20，Y0），终点坐标为（X0，Y20），圆弧半径为20mm，采用顺时针方向加工。请判断该圆弧是小于180度还是大于180度，并使用I、J格式写出其圆心坐标，以及完整的G02/G03程序段（假设刀具已在起点，Z轴已到位，只编写圆弧插补段）。答案与解析一、单项选择题1.A解析：数控机床的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。对于立式数控铣床，Z轴通常定义为平行于主轴的方向，正方向为刀具远离工件的方向。解析：数控机床的标准坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。对于立式数控铣床，Z轴通常定义为平行于主轴的方向，正方向为刀具远离工件的方向。2.C解析：G00指令是快速点定位指令，命令刀具以机床设定的最快速度从当前位置移动到指定点，用于非切削的空行程移动。解析：G00指令是快速点定位指令，命令刀具以机床设定的最快速度从当前位置移动到指定点，用于非切削的空行程移动。3.B解析：刀具半径补偿功能允许编程人员直接按零件轮廓尺寸编程，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，从而简化编程，并可通过修改刀具半径值实现同一程序进行粗、精加工。解析：刀具半径补偿功能允许编程人员直接按零件轮廓尺寸编程，数控系统会自动计算刀具中心轨迹，从而简化编程，并可通过修改刀具半径值实现同一程序进行粗、精加工。4.A解析：精加工余量是指留给精加工工序的少量材料，用于去除粗加工留下的刀痕和误差，获得精确尺寸和良好表面质量。通常在0.1~0.5mm之间，具体根据工件材料、刀具和加工要求确定。解析：精加工余量是指留给精加工工序的少量材料，用于去除粗加工留下的刀痕和误差，获得精确尺寸和良好表面质量。通常在0.1~0.5mm之间，具体根据工件材料、刀具和加工要求确定。5.C解析：铣削碳钢等普通材料时，乳化液具有良好的冷却、润滑和清洗作用，且成本较低，是常用的切削液。解析：铣削碳钢等普通材料时，乳化液具有良好的冷却、润滑和清洗作用，且成本较低，是常用的切削液。6.C解析：G54~G59是用于选择预置工件坐标系（工作零点偏置）的指令。G54对应机床系统中存储的第一组工件坐标系偏置值。解析：G54~G59是用于选择预置工件坐标系（工作零点偏置）的指令。G54对应机床系统中存储的第一组工件坐标系偏置值。7.A解析：在FANUC系统中，M98用于调用子程序，M99用于子程序结束并返回到主程序。解析：在FANUC系统中，M98用于调用子程序，M99用于子程序结束并返回到主程序。8.A解析：用平口钳装夹矩形工件时，应遵循“六点定位原则”。首先找正并夹紧第一个面（基准面），然后找正第二个面（与固定钳口垂直），最后夹紧第三个面（上表面），以保证定位准确。解析：用平口钳装夹矩形工件时，应遵循“六点定位原则”。首先找正并夹紧第一个面（基准面），然后找正第二个面（与固定钳口垂直），最后夹紧第三个面（上表面），以保证定位准确。9.B解析：顺铣是铣刀旋转方向与工件进给方向在切削点相同；逆铣则相反。这是两者的本质区别，并由此导致切削力、刀具磨损、加工质量等方面的不同。解析：顺铣是铣刀旋转方向与工件进给方向在切削点相同；逆铣则相反。这是两者的本质区别，并由此导致切削力、刀具磨损、加工质量等方面的不同。10.B解析：滚珠丝杠副存在轴向间隙。预紧可以消除此间隙，提高轴向刚度和传动精度，避免反向运动时的“空程”误差。解析：滚珠丝杠副存在轴向间隙。预紧可以消除此间隙，提高轴向刚度和传动精度，避免反向运动时的“空程”误差。二、多项选择题1.A,B,D解析：模态指令一经指定，在后续程序段中一直有效，直到被同组其他指令取代。G01、G00、G41均为模态G代码。M03是主轴正转，也是模态的。M00是暂停指令，是非模态的。解析：模态指令一经指定，在后续程序段中一直有效，直到被同组其他指令取代。G01、G00、G41均为模态G代码。M03是主轴正转，也是模态的。M00是暂停指令，是非模态的。2.A,B,D,E解析：表面粗糙度受切削参数（n,F）、刀具（几何角度、刃口状态、磨损）、工件材料（塑性、硬度）及工艺系统刚性等多方面影响。切削深度（ap）主要影响切削力，对表面粗糙度间接影响较小。解析：表面粗糙度受切削参数（n,F）、刀具（几何角度、刃口状态、磨损）、工件材料（塑性、硬度）及工艺系统刚性等多方面影响。切削深度（ap）主要影响切削力，对表面粗糙度间接影响较小。3.A,B,C,E解析：现代数控铣床/加工中心主轴具备自动松拉刀（ATC需要）、主轴定向停止（换刀、镗孔退刀需要）、恒线速切削（车削中心或某些铣削场合）及冷却功能。刀具半径补偿是数控系统的功能，非主轴部件功能。解析：现代数控铣床/加工中心主轴具备自动松拉刀（ATC需要）、主轴定向停止（换刀、镗孔退刀需要）、恒线速切削（车削中心或某些铣削场合）及冷却功能。刀具半径补偿是数控系统的功能，非主轴部件功能。4.A,B,C解析：自动换刀装置的核心是刀库（存刀）、机械手（取送刀）和主轴准停机构（保证刀柄键槽对准）。工作台和数控系统是机床整体组成部分，非换刀装置专有。解析：自动换刀装置的核心是刀库（存刀）、机械手（取送刀）和主轴准停机构（保证刀柄键槽对准）。工作台和数控系统是机床整体组成部分，非换刀装置专有。5.A,B,C解析：按有无检测反馈及反馈位置，伺服系统分为开环（无反馈）、半闭环（反馈在电机或丝杠端）和全闭环（反馈在最终执行部件端）。步进和模拟是驱动电机的类型或控制信号形式。解析：按有无检测反馈及反馈位置，伺服系统分为开环（无反馈）、半闭环（反馈在电机或丝杠端）和全闭环（反馈在最终执行部件端）。步进和模拟是驱动电机的类型或控制信号形式。三、判断题1.错解析：G代码是准备功能指令，用于设定机床运动方式。M代码是辅助功能指令，用于控制机床的辅助动作，如主轴启停、冷却液开关等。解析：G代码是准备功能指令，用于设定机床运动方式。M代码是辅助功能指令，用于控制机床的辅助动作，如主轴启停、冷却液开关等。2.对解析：机床参考点是机床坐标系的原点，是机床制造商通过行程开关或编码器精确设定的物理位置，是建立机床坐标系的基准点。解析：机床参考点是机床坐标系的原点，是机床制造商通过行程开关或编码器精确设定的物理位置，是建立机床坐标系的基准点。3.对解析：通过测量各刀具与基准刀的长度差，并将差值输入到对应的刀具长度补偿寄存器中（如H01，H02），编程时使用G43/G44指令调用，即可实现不同长度刀具的编程统一。解析：通过测量各刀具与基准刀的长度差，并将差值输入到对应的刀具长度补偿寄存器中（如H01，H02），编程时使用G43/G44指令调用，即可实现不同长度刀具的编程统一。4.错解析：I、J、K表示的是圆心相对于圆弧起点的矢量增量值，即圆心坐标减去起点坐标，而不是起点到圆心的矢量。解析：I、J、K表示的是圆心相对于圆弧起点的矢量增量值，即圆心坐标减去起点坐标，而不是起点到圆心的矢量。5.对解析：球头铣刀的刀位点是球心，其R刃可用于三维空间复杂曲面的成型加工。同时，其底部球刃也可以用于二维轮廓的底部清角或小圆角的精加工。解析：球头铣刀的刀位点是球心，其R刃可用于三维空间复杂曲面的成型加工。同时，其底部球刃也可以用于二维轮廓的底部清角或小圆角的精加工。6.对解析：脉冲当量是数控系统每发出一个脉冲，机床执行部件移动的最小位移量。脉冲当量越小，机床理论上可达到的定位精度和运动分辨率越高。解析：脉冲当量是数控系统每发出一个脉冲，机床执行部件移动的最小位移量。脉冲当量越小，机床理论上可达到的定位精度和运动分辨率越高。7.对解析：恒线速切削（G96）主要用于车床，保证车削不同直径时切削速度恒定。铣床刀具直径固定，切削速度由主轴转速控制，一般使用恒转速（G97）模式。解析：恒线速切削（G96）主要用于车床，保证车削不同直径时切削速度恒定。铣床刀具直径固定，切削速度由主轴转速控制，一般使用恒转速（G97）模式。8.对解析：高速铣削时，切削温度高，工件材料局部软化，切削力减小，且切削过程在积屑瘤易于形成的温度区间停留时间短，因此能有效减少或避免积屑瘤。解析：高速铣削时，切削温度高，工件材料局部软化，切削力减小，且切削过程在积屑瘤易于形成的温度区间停留时间短，因此能有效减少或避免积屑瘤。9.对解析：闭环系统直接检测工作台位移进行反馈，能补偿丝杠磨损、间隙、热变形等误差，精度最高，但系统复杂、成本高、调试维护要求高。解析：闭环系统直接检测工作台位移进行反馈，能补偿丝杠磨损、间隙、热变形等误差，精度最高，但系统复杂、成本高、调试维护要求高。10.错解析：程序段号（行号）主要用于程序检索和跳转，不是程序执行的必要条件。大多数数控系统可以执行没有行号的程序。解析：程序段号（行号）主要用于程序检索和跳转，不是程序执行的必要条件。大多数数控系统可以执行没有行号的程序。四、填空题1.试切法对刀、寻边器对刀、对刀仪对刀(或：光电式对刀、机械式对刀)2.XY平面、ZX平面、YZ平面3.G41/G42、轮廓加工指令（如G01）、G404.数学函数、轮廓数据5.自动换刀装置（ATC）、刀库6.程序开始部分（程序头）、程序内容（加工部分）、程序结束部分（程序尾）7.切削速度（Vc）8.变形、振动9.静态、动态10.五、简答题1.顺铣特点：切削力将工件压向工作台，振动小，加工表面质量好，刀具后刀面磨损小，但要求机床进给机构间隙小。适用场合：精加工、机床刚性较好、进给丝杠无间隙或间隙已消除。逆铣特点：切削力有将工件抬离工作台的趋势，易引起振动，刀具后刀面磨损较快，但切入时冲击小，对机床进给机构间隙要求不高。适用场合：粗加工、带硬皮铸锻件毛坯、老旧机床。2.刀具半径补偿：是数控系统的一种功能，它使编程轨迹（零件轮廓）与实际刀具中心轨迹自动偏移一个刀具半径值。编程步骤（G41左补偿）：建立补偿：在刀具切入工件前，于安全平面使用G00/G01指令运动到切入点，同时指定G41及补偿号Dxx。建立补偿：在刀具切入工件前，于安全平面使用G00/G01指令运动到切入点，同时指定G41及补偿号Dxx。执行补偿：沿工件轮廓进行切削加工。执行补偿：沿工件轮廓进行切削加工。取消补偿：在刀具切出工件后，抬刀前，使用G40指令取消半径补偿，使刀具中心回到编程轨迹。取消补偿：在刀具切出工件后，抬刀前，使用G40指令取消半径补偿，使刀具中心回到编程轨迹。3.常用夹具及适用场合：机用平口钳：适用于形状规则（矩形、方形）的中小零件。压板螺栓：适用于大型、形状不规则或需要在工作台上直接装夹的零件。万能分度头：适用于需要圆周分度加工的零件，如铣削多边形、花键、齿轮等。专用夹具：针对特定零件大批量生产，定位精度高，效率高。真空吸盘：适用于薄板类、非导磁材料（如铝板、复合材料板）的装夹。4.回参考点目的和意义：建立机床坐标系：参考点是机床坐标系的唯一原点，回零后机床各轴坐标被设定为已知值，从而建立起准确的机床坐标系。消除累积误差：数控系统通常采用增量式编码器，断电后位置信息丢失。回零操作可以找回机床的绝对基准位置，消除因断电、急停等操作可能产生的坐标漂移误差。为工件坐标系设定提供基准：工件坐标系（G54~G59）的偏置值都是相对于机床坐标系设定的，必须先建立准确的机床坐标系。5.基点：构成零件轮廓的各几何要素（直线、圆弧等）间的连接点或交点。如直线的端点、圆弧的起点、终点、圆心等。节点：当用直线或圆弧逼近非圆曲线轮廓时，逼近线段与被加工曲线的交点。坐标获取：对于由直线和圆弧组成的规则轮廓，基点和圆心坐标可通过零件图样尺寸直接计算或几何作图法获得。对于非圆曲线或列表曲线，节点的坐标需要通过数学方法（如等间距法、等误差法）计算，或利用CAD/CAM软件绘图后自动捕捉获取。六、编程题1.```O1001;G90G54G00X-60.Y-50.;(快速定位至下刀点外侧)Z50.;S1500M03;Z5.;G01Z-5.F100;(下切至加工深度)G41X-50.Y-40.D01F200;(建立左补偿，运动至轮廓起点A)Y30.;G02X-40.Y40.R10.;(加工R10圆角)G01X40.;G02X50.Y30.R10.;G01Y-30.;G02X40.Y-40.R10.;G01X-40.;G02X-50.Y-30.R10.;G01Y-40.;(回到起点附近)G40X-60.Y-50.;(取消补偿，切出)G00Z50.;M05;M30;```解析：程序从轮廓外部下刀，通过直线运动建立刀具半径补偿。轮廓加工顺序为从A点逆时针绕行一周。注意圆弧拐角处使用G02指令。加工完成后，先取消补偿再抬刀。解析：程序从轮廓外部下刀，通过直线运动建立刀具半径补偿。轮廓加工顺序为从A点逆时针绕行一周。