数控技术试题库含答案

数控技术试题库含答案一、填空题1.数控机床的伺服系统按控制方式可分为开环控制、半闭环控制和______。2.在数控编程中，G代码用于控制机床的______功能，M代码用于控制机床的______功能。3.数控机床的坐标系采用______坐标系，其三个直线坐标轴X、Y、Z的关系符合______法则。4.滚珠丝杠副的传动效率远高于普通滑动丝杠，其效率通常可达______以上。5.光栅尺是一种常用的______测量装置，其测量精度高，但易受______影响。6.插补是指根据给定的数学函数，在理想的轨迹或轮廓上的______之间，确定多个中间点的______过程。7.在FANUC系统中，G54~G59用于设定______坐标系，其值存储在机床的______中。8.刀具半径补偿指令G41表示______补偿，G42表示______补偿，使用后需用______指令取消。9.数控机床的主轴准停功能（如M19）常用于______和______等场合。10.逐点比较法插补中，偏差函数的计算是判断______与______的相对位置。二、单项选择题1.下列哪一项不属于数控机床的核心组成部分？A)数控装置B)伺服驱动装置C)检测反馈装置D)冷却装置2.关于脉冲当量的描述，正确的是：A)每个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量B)数控系统每分钟发出的脉冲数量C)伺服电机每转所需的脉冲数D)进给速度的设定单位3.在数控车床上，通常定义的X轴是：A)水平方向，平行于工件装夹面B)垂直方向，平行于主轴轴线C)径向，刀架横向移动的方向D)轴向，刀架纵向移动的方向4.下列G指令中，属于模态指令的是：A)G00B)G04C)G28D)G925.加工中心与普通数控铣床的主要区别在于：A)具有更高的主轴转速B)具有自动换刀装置和刀库C)采用闭环控制系统D)能够进行多坐标联动加工6.采用半径编程法编制圆弧程序时，当圆弧圆心角大于180度时，R值应取：A)正值B)负值C)绝对值D)任意值均可7.数控系统中，PLC的主要功能是：A)进行轨迹插补运算B)处理用户编写的加工程序C)控制机床的逻辑动作，如冷却、润滑、换刀D)伺服电机的位置控制8.下列哪种检测元件既可用于半闭环系统，又可用于全闭环系统？A)光电编码器B)旋转变压器C)光栅尺D)感应同步器9.在FANUC系统中，程序段“G90G01X50.Y30.F200;”中，F200表示：A)主轴转速为200转/分钟B)进给速度为200毫米/分钟C)刀具号为200号D)延时200毫秒10.关于刀具长度补偿，以下说法错误的是：A)使用G43指令建立正方向长度补偿B)补偿值存储在刀具偏置寄存器中C)目的是使编程轨迹与刀尖轨迹一致D)只能对Z轴方向进行补偿三、判断题1.数控机床的加工精度完全由数控系统的精度决定。2.增量坐标编程（G91）中，坐标值表示的是目标点相对于前一点的位移量。3.主轴转速功能字S后跟的数值，在数控车床和铣床中均直接代表每分钟主轴转数。4.圆弧插补指令G02/G03的方向判断，对于数控铣床的XY平面，是从Z轴正方向向负方向观察。5.数控加工程序由程序号、程序段和程序结束符组成，其中程序段是程序的基本单元。6.开环控制系统结构简单、成本低，但精度和速度较低，且无误差校正能力。7.机床原点、编程原点、工件坐标系原点必须是同一点。8.子程序调用指令M98和返回指令M99必须成对使用。9.恒线速切削控制（G96）功能常用于车削端面或直径变化较大的外圆，以保证表面质量。10.数控机床的重复定位精度通常高于其定位精度。四、简答题1.简述数控机床加工的主要特点。2.解释何为“插补”，并列举两种常见的插补方法。3.说明在数控铣削加工中，使用刀具半径补偿的作用和主要步骤。4.简述开环、半闭环、闭环伺服系统在结构、精度和应用上的主要区别。5.什么是数控编程中的“基点”和“节点”？计算基点是编程中的关键步骤，为什么？五、编程题1.在数控车床上加工如下图所示零件（外圆轮廓），毛坯为Φ50mm的棒料。请编写精加工程序（不考虑切断）。零件描述：从右端开始，轮廓依次为：端面→Φ48外圆（长10mm）→R5圆弧（凸弧）→Φ40外圆（长20mm）→锥面（大端Φ40，小端Φ30，长15mm）→Φ30外圆（长10mm）。假设工件坐标系原点设在零件右端面中心，使用1号刀为93°外圆精车刀，主轴转速800r/min，进给速度0.15mm/r。2.在立式数控铣床上加工一个80mm×60mm的长方形外轮廓，深度为5mm，轮廓四周留有2mm的加工余量（即毛坯为84mm×64mm）。使用Φ10mm的立铣刀，刀具半径补偿有效。请编写轮廓精加工程序。要求：工件上表面中心为编程原点（G54），下刀点设在毛坯轮廓外左下角（安全位置），采用顺铣方式，主轴转速1500r/min，进给速度300mm/min，Z轴安全高度为50mm。六、计算与分析题1.某数控车床X轴丝杠螺距为6mm，与伺服电机直连，伺服电机编码器每转脉冲数为2500p/r。数控系统设定X轴直径编程。试计算：(1)该轴的脉冲当量（单位：mm/脉冲）。(2)若程序指令为“G01U-1.0F0.1;”（U为X轴增量坐标），理论上伺服电机需要发出多少个脉冲？刀具移动的实际距离是多少毫米？2.用逐点比较法对第一象限直线OE进行插补，起点O(0,0)，终点E(5,3)。设脉冲当量δx=δy=1。(1)列出插补计算过程表（包括步数、偏差判别、进给、偏差计算、终点判断）。(2)画出插补轨迹图。答案与解析一、填空题1.闭环控制。伺服系统按有无反馈及反馈位置分类。2.运动（或准备）；辅助（或杂项）。G代码定义运动方式，M代码控制开关功能。3.右手直角笛卡尔；右手螺旋。这是数控机床坐标系的国际标准定义。4.90%。滚珠丝杠因滚动摩擦而效率极高。5.直线位移（或位置）；油污和灰尘（或污染）。光栅尺通过光栅条纹计数实现高精度测量，但对环境清洁度要求高。6.已知点；坐标数据。插补的本质是数据点的密化。7.工件；存储器。G54~G59是常用的6个工件坐标系偏置寄存器。8.左刀；右刀；G40。沿刀具前进方向看，刀具在轮廓左侧为G41，右侧为G42。9.镗孔退刀；自动换刀。准停可使主轴停在固定角度位置，保证键槽对齐。10.动点；理想轨迹。偏差函数F是判断当前点与理论轨迹位置关系的依据。二、单项选择题1.D。冷却装置是辅助系统，非核心。2.A。脉冲当量是决定系统分辨率和精度的基本参数。3.C。数控车床Z轴平行于主轴（纵向），X轴垂直于主轴（横向、径向）。4.A。G00（快速点定位）是模态指令，一旦指定持续有效，直到被同组代码取代。G04（暂停）、G28（返回参考点）、G92（坐标系设定）通常为非模态。5.B。自动换刀装置（ATC）和刀库是加工中心的标志性特征。6.B。根据ISO标准，当圆弧圆心角>180°时，R取负值；≤180°时，R取正值。7.C。PLC（可编程逻辑控制器）负责机床侧的顺序逻辑控制，与轨迹运算（由CNC完成）分离。8.C。光栅尺直接测量工作台位移，用于全闭环；其读数头也可与电机连接用于半闭环，但较少见。编码器、旋变多用于半闭环。9.B。在G94（每分进给）模式下，F单位是mm/min；在G95（每转进给）模式下是mm/r。题中未指定，默认常见铣床设置为G94。10.D。刀具长度补偿通常用于Z轴，但理论上也可用于其他轴，取决于系统功能。三、判断题1.错误。加工精度是机床结构、传动系统、伺服系统、检测系统、数控系统及刀具等多方面因素的综合体现。2.正确。G91模式下，坐标值是增量值。3.错误。在数控车床上，当使用恒线速功能（G96）时，S代表切削线速度（m/min）。在铣床上通常直接代表r/min。4.正确。判断圆弧顺逆时，观察平面应为垂直于该平面的坐标轴的正方向向负方向看。5.正确。程序由程序号（如O0001）、若干程序段（如N10G00X100.）和程序结束符（如M30）组成。6.正确。开环系统无反馈，步进电机易丢步，是其优缺点。7.错误。机床原点是机床上的固定点；编程原点是编程时设定的点；工件坐标系原点是为加工方便在工作上设定的点，三者通常不同。8.正确。M98调用子程序，子程序以M99结束并返回主程序。9.正确。G96S_；指定恒线速度，主轴转速会随工件直径变化自动调整，保证切削速度恒定。10.正确。定位精度包含系统性误差和随机性误差，重复定位精度只包含随机性误差，故数值上通常更优。四、简答题1.答：①自动化程度高，劳动强度低；②加工精度高，质量稳定，重复性好；③对复杂形状零件的适应性强，柔性好；④生产效率高；⑤有利于现代化生产管理（如CAD/CAM集成）；⑥初期投资及维护成本较高。2.答：插补是在轮廓控制系统中，根据给定的轮廓信息（如直线、圆弧），计算刀具与工件相对运动轨迹上中间点坐标的过程，实质是数据点的密化。常见方法：①逐点比较法：每走一步比较偏差，决定下一步；②数字积分法（DDA）：利用积分原理进行累加运算，产生脉冲分配。3.答：作用：编程时直接按零件轮廓编程，通过补偿指令和参数，由系统自动计算刀具中心轨迹，简化编程；可通过修改补偿值实现同一程序进行粗、精加工或调整尺寸。步骤：①建立补偿：在切入轮廓前程序段使用G41/G42及D代码；②执行补偿：刀具沿轮廓切削；③取消补偿：在切出轮廓后程序段使用G40。注意建立和取消补偿时应在安全的移动段进行，避免过切或碰撞。4.答：类型反馈检测位置精度结构复杂性成本典型应用开环无反馈较低简单低经济型机床、步进电机驱动半闭环电机轴或丝杠端较高中等中等大多数中高档数控机床闭环机床工作台或最终运动部件高复杂高高精度机床半闭环无法消除丝杠螺母副的传动误差，闭环可以，但闭环系统稳定性调试更复杂。5.答：基点：构成零件轮廓的各几何要素（直线、圆弧等）的连接点（如切点、交点）。节点：当用直线或圆弧逼近非圆曲线时，逼近线段与被逼近曲线的交点。原因：数控编程本质是给出刀具中心轨迹上一系列有序的坐标值。基点是轮廓几何元素间的关键坐标点，只有准确计算出这些点的坐标，才能正确描述轮廓，进而通过插补生成加工路径。计算错误将直接导致加工轮廓失真。五、编程题1.数控车床编程（FANUC系统格式）：```O0001;G99G21G40;（每转进给，公制，取消刀补）T0101;（调用1号刀及1号刀补）M03S800;（主轴正转800r/min）G00X100.Z100.;（快速至安全点）G00X52.Z2.;（快速至循环起点）G01Z0F0.2;（接近端面）X-1.F0.1;（车端面，过中心）G00X48.Z2.;（退至Φ48外圆起点）G01Z-10.F0.15;（车Φ48外圆）G03X58.Z-15.R5.;（车R5凸圆弧，注意X值：48+2R5=58）G03X58.Z-15.R5.;（车R5凸圆弧，注意X值：48+2R5=58）G01Z-35.;（车Φ40外圆，10+20=30，但圆弧终点在Z-15，故30-15=15？需修正）```解析：轮廓计算需仔细。Φ40外圆起点在圆弧终点（X58,Z-15），但X58是圆弧终点直径，Φ40外圆起点应为X40。因此程序段有误。正确计算与编程思路：设右端面中心为(0,0)。轮廓点：A(0,0)->B(48,-10)->C(48,-10)到D(40,-15)为R5凸圆弧->E(40,-35)->F(30,-50)锥面->G(30,-60)。圆弧终点D坐标计算：圆弧起点B(48,-10)，半径R5，圆心在(48+5,-10)=(53,-10)?不对，凸圆弧圆心应在X减小方向。对于后置刀架，G03为逆圆弧。从B到D，Z向移动-5，X向需从48到40，变化-8。根据几何关系，此R5圆弧并非标准相切，需给出圆心角或确切条件。原题描述“Φ48外圆（长10mm）→R5圆弧（凸弧）→Φ40外圆”隐含了相切关系。假设圆弧与两外圆均相切，则圆心位于两平行线（X=48,X=40）的中线X=44上，且到两直线的垂直距离为4。半径为5，根据勾股定理，圆心在Z方向的偏移为√(5²-4²)=3。因此圆心坐标为(44,-10-3)=(44,-13)。圆弧起点B(48,-10)，终点D(40,-16)（Z向移动-6？）。可见原题数据“Φ40外圆（长20mm）”可能从Z-16开始。这需要更精确的图纸。鉴于题目数据可能不自洽，以下提供基于常见假设（圆弧与两圆相切，且Φ40段长度为20）的修正程序框架：```O0001;G99G21G40;T0101;M03S800;G00X100.Z100.;X52.Z2.;G01Z0F0.2;X-1.F0.1;G00X46.Z2.;（精车从小于48开始）G01X48.Z-1.F0.15;（倒角或直接定位）Z-10.;（车Φ48）G03X40.Z-15.R5.;（车R5圆弧，假设终点Z为-15）G01Z-35.;（车Φ40，长20，-15+(-20)=-35）X30.Z-50.;（车锥面，长15）Z-60.;（车Φ30，长10）X52.;（X向退刀）G00X100.Z100.;M30;```注：实际编程必须依据准确图纸坐标。2.数控铣床编程（FANUC系统格式，顺铣用G41）：```O0002;G90G94G21G17G40;（绝对编程，分进给，公制，XY平面，取消补偿）G54;（调用工件坐标系）G00X-12.Y-22.;（快速定位至下刀点，毛坯左下角外：X=-(84/2+2)=-44?不对，原点在中心。计算：轮廓半宽40，余量2，则毛坯半宽42，左下角点X=-42,Y=-32。再向外偏移安全距离，取X=-45,Y=-35）Z50.;（至安全高度）M03S1500;G01Z5.F500;（下至慢速下刀高度）Z-5.F100;（下切至深度）G41G01X-40.Y-30.D01F300;（建立左刀补，D01中存刀具半径5，移动至轮廓起点（-40，-30））Y30.;（铣左边，从Y=-30到Y=30）X40.;（铣上边）Y-30.;（铣右边）X-40.;（铣下边）G40G01X-45.Y-35.;（取消刀补，移动至轮廓外）G00Z50.;（提刀至安全高度）M30;```解析：工件80x60，原点在中心，轮廓顶点坐标：(±40,±30)。毛坯84x64，半尺寸为(42,32)。下刀点选在(-45,-35)，安全。顺铣用G41。切入/切出采用直线段，垂直轮廓方向。六、计算与分析题1.解：(1)脉冲当量=丝杠导程/(电机每转脉冲数)=。由于是直径编程，系统内部处理时，X轴指令值（直径值）对应的脉冲数计算会考虑此关系。但脉冲当量