机床数控技术试题知识讲解

一、填空题（每空1分，共30分）

1、数控机床按伺服系统的控制方式可分为、、。

2、一般数控加工程序由程序号、、坐标值、、主轴速度、刀具、辅助功能等功能字组成。

3、较常见的CNC软件结构形式有软件结构和软件结构。

4、数控技术中常用的插补算法可归纳为插补法和插补法。

5、当标尺光栅与指示光栅相对运动一个，莫尔条纹移动一个。

6、数控机床主轴常用机、电结合的方法，即同时采用和变速两种方法。

7、数控铣削加工需要增加一个回转坐标或准确分度时，可以使用配备或使用。

8、改变刀具半径补偿值的可以实现同一轮廓的粗、精加工，改变刀具半径补偿值的可以实现同一轮廓的凸模和凹模的加工。

9、电火花成形加工需具备的条件是、、。

10、影响电火花加工精度的主要因素是、、。

11、脉冲当量是指。数控车床X轴方向上的脉冲当量为Z方向上的脉冲当量的。

12、数控机床的日常维护与保养主要包括、、等三个方面内容。

13、3B格式的数控系统没有功能，确定切割路线时，必须先根据工件轮廓划出电极丝中心线轨迹，再按编程。

二、判断题（每题1分，共10分，正确打√错误打×）

1、更换电池一定要在数控系统通电的情况下进行。否则存储器中的数据就会丢失，造成数控系统的瘫痪。（）

2、数控机床几何精度的检测验收必须在机床精调后一次完成，不允许调整一项检测一项。（）

3、数控铣削螺纹加工，要求数控系统必须具有螺旋线插补功能。（）

4、有静态显示或动态模拟功能的数控系统，只能检查运动轨迹的正确性，无法检查工件的加工误差（）

5、当脉冲放电能量相同时，热导率愈小的金属，电蚀量会降低。（）

6、开环数控机床，进给速度受到很大限制，其主要原因是步进电机的转速慢。（）

7、当数控机床具有刀具半径补偿功能时，其程序编制与刀具半径补偿值无关。（）

8、只有加工中心机床能实现自动换刀，其它数控机床都不具备这一功能。（）

9、M03指令功能在程序段运动结束后开始。（）

10、刀具半径补偿仅在指定的二维坐标平面内进行。（）

三、选择题（单项选择题、每空1分，共5分）

1、数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（）

A、提高加工精度

B、提高机床精度

C、保证自动换刀、提高刀具重复定位精度，满足一些特殊工艺要求

2、用铣刀加工轮廓时，其铣刀半径应（）

A、选择尽量小一些

B、大于轮廓最小曲率半径

C、小于或等于零件凹形轮廓处的最小曲率半径

D、小于轮廓最小曲率半径

3、在数控电火花成形加工时，为获得较高的精度和较好的表面质量，在工件或电极能方便开工作液孔时，宜采用的工作液工作方式为（）。

A、抽油式

B、喷射式

C、冲油式

4、数控电火花慢走丝线切割加工时，所选用的工作液和电极丝为（）

A、纯水、钼丝

B、煤油、黄铜丝

C、乳化液、钼丝

D、去离子水、黄铜丝

5、柔性制造系统英文简称为（）

A、CIMS

B、FMC

C、FMS

D、DNC

四、写出下列指令代码的功能（10分）

G01 G17 G43 G91 M00 M05 M30

G03 G40 G80 G95 M06 G04 G41

G81 G96 M03 M08 M02 M09

五、简答题（各5分，共15分）

1、在加工中心机床上，用G54~G59指令设定工件坐标系时，操作者如何进行设定？

2、我国标准如何规定数控机床坐标轴和运动方向？

3、简述闭环控制系统位置控制原理。

六、FANUC-0T系统的指令，编写下图1零件数控车削加工程序（并注意刀具半径补偿）。（10分）

七、按华中数控铣床的指令格式，编写下图零件外形的数控铣削加工程序（工件厚度10mm）。（10分）

八、用3B格式按图依电极丝中心轨迹编制中部保留型面的数控线切割程序（毛坯尺寸为160×130mm）。（10分）

参考答案

一、填空题（每空1分，共22分）

1、（1）计算机数控装置（2）伺服系统（3）受控设备

2、（4）半闭环控制数控机床（5）闭环控制数控机床（6）闭环控制数控

3、（7）固定循环（8）子程序

4、（9）生产节拍（10）工件的流动路线

5、（11）一面两销（12）两圆柱销的连线方向

6、（13）确定刀具在刀柄上装夹的轴向尺寸和径向尺寸（14）机外对刀仪

7、（15）电火花成形多轴数控（16）多轴数控摇动

8、（17）电脑（18）控制器（19）后置

9、（20）步进（21）调试单个程序的

10、（22）离线诊断

二、选择题：下列各题的选项中有一个或多个是正确的，请将其代号填入括号中。（每题2分，共16分）

1、（A、B）

2、（A、C）

3、（B、C、D）

4、（C）

5、（B）

6、（ C ）

7、（ D ）

8、（ C、D ）

三、判断题：在下列各题的括号内，正确的打“√”，错误的打“×”（每题1分，共10分）

1、（×）

2、（√）

3、（×）

4、（×）

5、（×）

6、（√）

7、（×）

8、（×）

9、（×）

10、（×）

四、简答题（共26分）

1、（12分）

答：在数控加工工序设计时，要选择确定的工艺基准有原始基准（工序基准）、定位基准、测量基准。

原始基准（工序基准）的作用：通过它及其原始尺寸来保证设计尺寸。

定位基准的作用：通过它来确定原始尺寸方向的位置。

测量基准的作用：通过它来测量工件上各表面间的位置。

对于数控加工作为最终工序时，其定位基准选择的原则是：定位基准应力求与设计基准或原始基准重合；应使定位准确和稳定可靠，并使夹具简单。

2、（6分）

答：（1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量a p，其次选择一个较大的进给量f,最后确定一个合适的切削速度v 。增大背吃刀量a p 可使走刀次数减少，增大进给量f 有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。

（2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量a p和进给量f ，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。

（3）在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围。对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。

3、（8分）

答：数控电火花成形加工时，当采用短脉冲加工，如紫铜加工钢ti＜10μs 时，电子质量小，其惯性也小，在电场力的作用下容易在短时间内获得较大的运动速度，即使采用较短的脉冲进行加工也能大量迅速地到阳极，轰击阳极表面。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同时间内获得的速度远小于电子，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲便结束，所以负极的蚀除量小于正极，故此时应选用正极性加工；当采用长脉冲，如紫铜加工钢ti＞80μs 时，正离子可以有足够的时间加速，获得较大的运动速度，并有足够的时间到达负极表面，加上它的质量大，因而正离子对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量则大于正极，应选用负极性加工；采用含碳氢化合物的工作液（如煤油）时，在放电过程中将分解形成带负电荷的碳胶粒，电场力使碳胶粒吸附在正极表面，在一定条件下可形成一定厚度的化学吸附层，称为炭黑膜。如采用负极性加工（电极接正极），碳黑膜会吸附在电极上，对电极有保护和补偿作用，可实现电极“低损耗”加工，且一般采用较大的脉冲宽度。

数控电火花线切割加工时，脉冲电源的脉宽t i较窄（2～60μs），单个脉冲能W M、平均电流i e（1～5A）一般较小，所以它总是采用正极性加工。

五、综合编程题（共26分）

1、（14分）

解：数控加工程序如下：

N010 G50 X80.0 Z80.0；（坐标系设定）

N020 S400 M03；

N030 G01 X46 Z3 F120；

N040 G71 P050 Q130 U0.4 W0.2 D1.5 F100；(粗车循环)

NO50 G00 X0；

N060 G01 X10.0 Z-2；

N070 Z-20；

N080 G02 U10 W-5 R5；

N090 G01 W-10；

N100 G03 U14 W-7 R7；

N110 G01 Z-52；

N120 U10 W-10；

N130 W-20；

N140 X50；

N150 G70 P050 Q130；（精车循环）

N160 G00 X80 Z80；

N170 M05；

N180 M02；（程序结束）

2、（12分）

解：

（1）偏移量：D=r+δ=0.12/2+0.01=0.07 mm

（2）线切割路线：从ф10孔→右上方型孔

（3）电极丝中心到ф10孔中心的距离为：5-0.07=4.93 mm

（4）3B格式程序：用相对坐标编程

B4930 B0 B G X L1；穿丝孔切入，O→电极丝中心

B4930 B0 B G Y NR1；加工ф10孔

B4930 B0 B G X L3；切出，电极丝中心→O

D ；拆卸钼丝

B22500 B15000 B G X L3；空走，O→右上方型孔中心

D ；重新装钼丝

B0 B4930 B G Y L2；右上方型孔中心切入→+Y方向电极丝中心

B7500 B0 B G X L3；电极丝中心→向左走直线

B0 B4930 B G Y NR2；加工左边的R5型孔

B15000 B0 B G X L1；加工下边的直线

B0 B4930 B G Y NR4；加工右边的R5型孔

B7500 B0 B G X L2；加工右上的直线

B0 B4930 B G Y L4；+Y方向电极丝中心→右上方型孔中心切出

D ；加工结束

五、名词解释：

数字控制:（Numerical Control NC）是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。

数控机床:（Numerical Control Machine Tools）是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

进给轴：数控机床的一个进给自由度。

加工中心(MC)：带有自动换刀装置的数控机床。

CNC：计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为控制核心的数字控制系统。

DNC：直接数字控制系统是用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统。

FMC：柔性制造单元是由加工中心与自动交换工件的装置所组成，同时数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能。

FMS：柔性制造系统由加工、物流、信息流组成的系统

CIMS：计算机集成制造系统是生产设备的集成、以信息为特征的技术集成和功能集成。

脉冲当量：单位脉冲下，进给伺服系统驱动元件所给的最小位移。

并行处理：是指软件系统在同一时刻或同一时间间隔内完成两个或两个以上任务处理的方法。

插补：是根据给定进给速度和给定轮廓线形的要求，在轮廓的已知点之间，确定一些中间点的方法。

主从结构：CNC装置上的多机系统，以一个CPU对资源有控制权，而其它CPU对资源无控制权。

MTBF：平均无故障时间，是CNC系统寿命范围内总工作时间和总故障次数之比。MTTR：平均修复时间，总故障停机时间比总故障次数。

伺服系统：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。

开环进给伺服系统：不需要对实际位移和速度进行测量，不需要将所测得的实际位移和速度反馈到系统的输入端与输入的指令位置和速度进行比较的系统。

闭环进给伺服系统：将检测元件装在执行部件上，直接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统

半闭环进给伺服系统：将检测元件安装在进给伺服系统传动链中的某一个环节上，间接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统

系统增益：进给伺服系统时间常数的导数。

速度增益：速度环中进行速度调节的参数，大小等于速度比上速度误差。

PWM：晶体管脉冲调宽调速系统，是通过改变脉冲宽度的方法来改变电枢回路的平均电压，达到电机调速的目的。

预紧：进给伺服系统或主轴系统为了消除传动间隙，而施加的预紧力。

一、填空题（每空1分，共30分）

1、数控机床组成包括和两大部分。

2、数控机床的类型按加工功能分为、、和其他等几种类型。

3、所谓数控编程，一般指包括、、、、的全部工作。

4、工艺指令包括和两部分。

5、选择对刀点的原则：①；②；③。

6、数控铣床类型通常分为、、三种类型。

7、数控铣床开机步骤包括以下过程：①；②；③。

8、数控铣床程序模拟运行步骤包括以下过程：①；②；③；④；⑤。

9、G30 指令的功能是。

10、电加工是利用电极间隙产生局部瞬间高温，对金属材料进行蚀除的一种加工方法。

11、数控电火花线切割机床的类型分为、两种。

二、选择填空（每小题1.5分，共12分）

1、在数控加工程序中，用各种指令描述工艺过程中的各种操作和运动特性。

a) F、S b) G、M c) T、P

2、G91状态下，程序段中的尺寸数字为。

a) 半径值b) 绝对坐标值c) 增量坐标值

3、使刀具以点控制方式，从刀具所在点快速移动到目标点，而移动速度与程序段中的进给速度无关。

a) G00 b) G01 c) G28

4、在华中数控系统中，调用子程序指令是。

a) M08 b) M99 c) M98

5、数控机床的控制核心是。

a) 数控系统b) 专用软件c)CPU

6、FMS是指。

a）直接数控系统；b）自动化工厂；

c）柔性制造系统；d）计算机集成制造系统。

7、编排数控加工工序时，为了提高精度，可采用。

a)精密专用夹具； b）一次装夹多工序集中；

c)流水线作业法； d）工序分散加法。

8、加工中心与普通数控机床区别在于。

a)有刀库和自动换刀装置； b）转速

c）机床的刚性好；d）进给速度高。

三、判断题(对的打“√”，错的打“×”；每小题1分，共10分)

1、数控机床能加工传统机械加工方法不能加工的大型复杂零件。

2、数控机床的进给运动是由工作台带动工件运动来实现的。

3、数控加工编程时选择工件上的某一点作为程序原点，此原点为工件坐标系原点。

4、走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和方向。

5、数控机床是按照事先编制好的零件数控加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。

6、模态指令也称续效指令，一经程序段中指定，便一直有效，直到以后程序段中出现同组另一指令(G指令)或被其它指令取消(M指令)时才失效。

7、数控机床坐标系可以随意改变。

8、借助于电子计算机编制数控加工程序的过程称为计算机辅助编程，习惯上称自动编程。

9、数控铣床执行G92指令时，x、y、z轴方向会移动。

10、G指令是用M和两位数值来表示。

四、请举例简要说明华中数控车床的对刀步骤及刀偏的设置方法。（8分）

五、编写如图1所示的零件数控车削精加工程序。（10分）

六、数控车削零件如图2所示，毛坯材料为45号钢，直径为30mm，长度为100mm。要求：使用4把车刀，1号刀为粗车90°外圆车刀，2号刀为精车90°外圆车刀，3号刀为切断刀（刀宽3mm），4号刀为三角螺纹车刀。请编写粗、精车加工程序，并予以对应工艺说明。（附螺纹有关参数：牙深（半径量）0.9 74mm,切削深度（直径量）第1次0.8mm, 第2次0.6mm, 第3次0.4mm, 第4次0.16mm）（18分）

七、数控铣削如图3所示的零件，毛坯材料为45号钢，直径为140mm,高度为50mm。要求：（1）铣平上端面；（2）铣凹槽，槽深6mm。（说明：可以选用多把不同半径端铣刀）（12分）

一、填空题（每空1分，共30分）CNC数控系统和机床主体。

2、金属切削类、金属成型类、特种加工类

3、零件图样分析、工艺分析与设计、图形数学处理、编写并输入程序清单、程序校验。

4、准备功能指令（G指令）和辅助功能指令（M指令）

5、①在机床上容易找正，在加工中容易检查；②编程时便于数值计算；③对刀误差小。

6、数控铣床类型：立式、卧式、立卧两用。

7、①打开机床电源开关；②打开电脑；③进入C:\HCNC\N.bat

8、①工作方式选择开关在“自动”位置；②按下主菜单“自动加工”；③按下“选择程序”；④在对话框找到相关程序；⑤按下“机床锁住”键，按下“循环启动”键

9、返回第二参考点

10、脉冲放电

11、快走丝、慢走丝。

二、选择填空题（每小题1.5分，共12分。在每小题给出的选项中，选出正确答案。）

1.(b)

2.(c)

3.(a)

4.(c)

5.(a)

6.(c) 7(b) 8(a)

三、判断题（每小题1分，共10分。答题正确每小题给1分,否则扣1分）

1.(√)

2.( √)

3.( √)

4.( √)

5.( √)

6.( √)

7.(×)

8.( √)

9.( ×)10.( √)

四、对刀步骤：（1）回参考点；（2）车外圆约30mm，主轴停转，将刀平移（x值不变）到适当位置；（3）用游标卡尺测量外径，记录参数如25.42；（4）将刀移回轴端（x值不

变）约能切去0.5mm为宜，（5）工作方式选择开关在“自动”位置，MDI方式输入

“G91G01X-25.42F50M03”,然后按下“循环启动”键，到位后，按下“急停”开关，使主轴停转。刀偏设置：（1）选择1号刀为标刀，回参考点；车外圆至适当位置A点，主轴停转，按下MDI键，按下“刀偏表”，将光标移至0001位，按下“标刀选择”；按下“X轴置零”“Z轴置零”（2）将刀架移至安全位置，将2号刀换到工作位置，使其刀尖与A点重合，在“相对实际坐标”中的X值、Z值则为刀具偏置值；（3）将刀偏值输入“刀偏表”内。其他与此相同操作。

评分标准：每一步骤为1分，若操作步骤不完全相同，如果合理也可适当给分。

五、精加工程序

%0001

N010 G92X50Z30

N020 G00X0Z0M03

N030 G03X26.46Z-35R20F100

N040 G02X26.46Z-65R20

N050 G03X40Z-80R20

N060 G01Z-85

N070 G00X50M05

N080 Z30

N090 M02

评分标准：程序号、每个程序段各1分六、粗、精加工程序

%0005 程序号

N010 G92X40Z30 对刀点

N020 M06T0101 1号刀，粗车外圆N030 G00Z0M03

N040G73U10W5R4P100Q150X0.6Z0.3F 400S500

N100 G01X12.2F100

N110 Z-21

N120 X16.2

N130 Z-29.5

N140 X24.2Z-46

N150 Z-72

N050 G00X40

N060 Z30M05

N070 T0100

N200 M06T0202 2号刀精车外圆

N210 G00Z0M03

N220 G01X10.88F100

N230 X11.88Z-1

N240 Z-21

N250 X15

N260 X16Z-22

N270 Z-29.5

N280 X24Z-46

N290 Z-72

N300 G00X40

N310 Z30M05

N320 T0200

N400 M06T0404 4号刀切槽

N410 G00Z-17

N420 G81X9Z-17F100

N430 G81X9Z-18

N440 G01Z-16

N450 X11.88

N460 X10.88Z-17 N470 G00X40

N480 Z30M05

N490 T0400

N500 M06T0303 3号刀螺纹加工N510 G00Z3M03

N520 G82X11.08Z-19F1.5

N530 G82X10.48Z-19

N540 G82X10.08Z-19

N550 G82X10.02Z-19

N560 G00Z30M05

N570 T0300

N600 M06T0404 4号刀切槽、切断N610 G00Z-51M03

N620 G81X20Z-51F100

N630 G81X20Z-52F100

N640 G00Z-61

N650 G81X20Z-61F100

N660 G81X20Z-64

N670 G81X20Z-67

N680 G00Z-66

N690 G81X13Z-66F100

N700 G01Z-63F100

N710 X20

N720 G03X14Z-66R3

N730 G01X0

N740 G00X40

N750 Z30M05

N760 M02

评分标准：每把刀的使用各占4.5分七、加工程序

%0008

N010 G92X0Y0Z30

N020 G00X65Y0M03 铣端面

N030 G01Z-5F200

N040 G91G02X0Y0I-65J0

N050 G01X-10

N060 G02X0Y0I-55J0

N070 G01X-10

N080 G02X0Y0I-45J0

N090 G01X-10

N100 G02X0Y0I-35J0

N110 G01X-10

N120 G02X0Y0I-25J0

N130 G01X-10

N140 G02X0Y0I-15J0

N150

45、根据题图，进行封闭轮廓加工编程。铣刀首先在O点对刀（设此点为加工编程原点），加工过程则从O点开始，自选主轴快速上升80mm，移动到期点，开启主轴，安全高度为10mm，主轴向下移动到工件表面下

8mm，加工时经过2—3—4—5—6—7—8—9，机床停止运动，刀具回到编程原点上方

80mm，加工程序结束。设刀具半径为8mm。

%

O0002

N10 G92 X0 Y0 Z0

N20 G90 G00 X-30 Y-50 Z80 N30 G00 Z10 S350 M03

N40 G43 H01 Z10 S350 M03 N50 G41 G01 Z-8 D01 F0.105 N60 Y-30

N70 Y30

N80 G02 X30 Y30

N90 G01 Y20

N100 G03 X50 Y0

N110 G01 X20

N120 G02 X20 Y-30

N130 G01 -50

N140 G40 X0 Y0 Z80

N150 M02