數控專業(yè)教師考試招聘機械類(數控方向)試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.下列數控系統(tǒng)中，屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)的是（）。A.步進電機驅動系統(tǒng)B.光柵尺反饋的伺服系統(tǒng)C.編碼器反饋的半閉環(huán)系統(tǒng)D.僅用脈沖編碼器的開環(huán)系統(tǒng)2.數控加工中，G41指令的功能是（）。A.刀具長度正補償B.刀具半徑左補償C.刀具半徑右補償D.刀具長度負補償3.數控車床加工外圓時，若工件材料為45鋼，硬度HRC25-30，宜選用的刀具材料是（）。A.高速鋼（HSS）B.硬質合金（YT15）C.立方氮化硼（CBN）D.陶瓷刀具4.下列插補方式中，適用于復雜曲線加工且精度最高的是（）。A.直線插補B.圓弧插補C.樣條插補D.脈沖增量插補5.加工中心的“換刀點”通常設置在（）。A.工件坐標系原點B.機床參考點C.遠離工件的安全位置D.刀具初始裝夾位置6.數控編程中，M03指令表示（）。A.主軸順時針旋轉B.主軸逆時針旋轉C.程序暫停D.冷卻液開啟7.某數控車床的脈沖當量為0.001mm/脈沖，若要使刀架移動5mm，需要輸入的脈沖數是（）。A.5000B.500C.50D.58.下列誤差中，屬于數控車床幾何誤差的是（）。A.熱變形誤差B.伺服系統(tǒng)跟隨誤差C.導軌直線度誤差D.刀具磨損誤差9.數控銑削加工中，粗加工時為提高效率，應優(yōu)先增大（）。A.切削速度（Vc）B.進給速度（F）C.背吃刀量（ap）D.主軸轉速（n）10.對于數控系統(tǒng)的“手動數據輸入（MDI）”模式，主要用于（）。A.編輯較長的加工程序B.單步執(zhí)行復雜程序段C.輸入并立即執(zhí)行簡短指令D.模擬加工過程---二、填空題（每空1分，共20分）1.數控系統(tǒng)的核心組成部分包括______、______和______，其中負責處理輸入指令并生成控制信號的是______。2.數控車床的主運動是______，進給運動是______；加工中心的主要特點是具備______和______功能。3.常用的數控編程方法有______和______，其中______適用于復雜曲面加工。4.刀具半徑補償分為______和______，補償指令分別為______和______（用G代碼表示）。5.數控加工中，切削三要素是______、______和______，其中______對刀具壽命影響最大。6.機床參考點是機床坐標系的______，由______確定，通常通過______操作建立。---三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述數控加工中“刀具半徑補償”的作用及應用場景。2.對比數控車床與普通車床的結構差異，說明數控車床的加工優(yōu)勢。3.分析數控銑削加工中“顫振”產生的主要原因，并提出3項改進措施。4.簡述數控系統(tǒng)“插補”的定義及常用插補算法的特點（至少列舉2種）。5.列舉5種常見的數控加工工藝文件，并說明其在生產中的作用。---四、計算題（每題10分，共30分）1.某軸類零件外圓尺寸要求為φ50±0.02mm，實際加工后測量值為φ49.99mm。計算該尺寸的實際偏差、極限偏差和公差，并判斷是否合格。2.用硬質合金刀具（K類）車削灰鑄鐵（HT200）外圓，工件直徑D=80mm，要求切削速度Vc=120m/min，進給量f=0.3mm/r，背吃刀量ap=2mm。計算主軸轉速n（r/min）和進給速度F（mm/min）。（π取3.14）3.如圖1所示（假想零件圖：直角坐標系中，起點A（0,0），終點B（40,30），采用逐點比較法插補直線AB，脈沖當量δ=0.01mm/脈沖）。要求：（1）寫出逐點比較法直線插補的偏差計算公式；（2）計算從A到B的插補步數，并列出前5步的偏差計算過程（包括坐標位置、偏差值、進給方向）。---五、編程題（20分）如圖2所示（假想軸類零件圖：材料45鋼，毛坯尺寸φ60×120mm，需加工外圓φ50×80mm（右段）、φ40×30mm（左段），右端面倒角C1，左端面車平，M24×2外螺紋（有效長度20mm），無熱處理要求）。要求：（1）選擇合適的加工設備（數控車床，FANUC0i系統(tǒng)）；（2）制定加工工藝路線（包括裝夾方式、刀具選擇、加工順序）；（3）編寫數控加工程序（包含必要的注釋，程序段號連續(xù)，使用絕對值編程）。---六、綜合分析題（20分）某企業(yè)采用數控銑床加工鋁合金薄壁零件（壁厚2mm，輪廓尺寸150×100×30mm），加工后發(fā)現零件變形超差（平面度0.2mm，要求≤0.05mm）。請分析可能的變形原因（至少5項），并提出針對性的改進措施（每項原因對應1項措施）。---參考答案及解析一、單項選擇題1.B（閉環(huán)系統(tǒng)通過位置檢測裝置直接反饋機床移動部件的實際位置，光柵尺屬于直接測量元件）2.B（G41為刀具半徑左補償，即沿刀具進給方向看，刀具在工件左側）3.B（45鋼硬度適中，硬質合金YT15（鎢鈦鈷類）適合鋼件加工，高速鋼用于低速，CBN和陶瓷用于高硬度材料）4.C（樣條插補可擬合復雜曲線，精度高于直線/圓弧插補）5.C（換刀點需遠離工件，避免碰撞，通常設定在機床參考點或固定安全位置）6.A（M03為主軸順時針旋轉，M04為逆時針）7.A（脈沖數=移動距離/脈沖當量=5/0.001=5000）8.C（幾何誤差包括導軌直線度、主軸跳動等固有誤差，熱變形和伺服誤差為動態(tài)誤差）9.C（粗加工時，增大背吃刀量ap對效率提升最顯著，其次是進給速度F，最后是切削速度Vc）10.C（MDI模式用于輸入并立即執(zhí)行單條或簡短指令，如調整主軸轉速、手動換刀等）二、填空題1.輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服系統(tǒng)；數控裝置2.工件旋轉；刀具移動；自動換刀；多工序集中加工3.手工編程；自動編程（CAD/CAM）；自動編程4.左補償；右補償；G41；G425.切削速度（Vc）、進給量（f）、背吃刀量（ap）；切削速度6.原點；機床制造廠；回零（返回參考點）三、簡答題1.作用：通過刀具半徑補償功能，編程時無需考慮刀具實際半徑，直接按工件輪廓編程，系統(tǒng)自動計算刀具中心軌跡，簡化編程；同時可通過調整補償值（如刀具磨損后）保證加工精度。應用場景：銑削平面/輪廓、車削外圓/內孔（需區(qū)分內外輪廓）、刀具半徑變化時的批量加工調整。2.結構差異：數控車床有伺服驅動系統(tǒng)（替代普通車床的機械傳動）、數控裝置（替代人工操作）、自動刀架（替代手動換刀）；通常具備封閉防護結構。加工優(yōu)勢：自動控制加工過程，精度高（尺寸一致性好）；可加工復雜曲面（如圓弧、螺紋）；生產效率高（減少裝夾、換刀時間）；適合多品種小批量生產。3.顫振原因：刀具剛性不足（如長徑比過大）；切削參數不合理（如轉速與工件固有頻率共振）；機床系統(tǒng)剛度低（導軌間隙大、主軸軸承松動）；工件裝夾不牢固（薄壁件夾緊力不足）；切削液使用不當（潤滑冷卻效果差）。改進措施：縮短刀具懸伸長度（提高剛性）；調整轉速避開共振區(qū)（如降低或提高10%-15%）；檢查并調整機床間隙（緊固導軌、更換軸承）；采用專用夾具（如扇形軟爪）增大夾緊力；使用極壓切削液增強潤滑。4.插補定義：數控系統(tǒng)根據零件輪廓的基本幾何元素（直線、圓弧等），在軌跡起點和終點之間計算出若干中間點坐標，控制刀具按給定速度沿軌跡移動的過程。常用算法：-逐點比較法：通過比較刀具實際位置與理想軌跡的偏差，決定下一步進給方向，適用于中等精度的直線/圓弧插補，計算簡單但速度較低；-數字積分法（DDA）：利用積分原理計算坐標增量，可實現多軸聯(lián)動，適合復雜曲線插補，但誤差累積需補償；-時間分割法：將軌跡按時間分割為微小線段，計算每段的進給量，適用于閉環(huán)系統(tǒng)的高速高精度加工。5.工藝文件及作用：-數控加工工藝卡：規(guī)定加工順序、刀具、參數等，指導生產；-數控編程任務書：明確零件技術要求，為編程提供依據；-刀具調整單：記錄刀具尺寸補償值，確保加工精度；-工序卡：詳細說明每道工序的操作內容，用于現場指導；-檢驗卡：規(guī)定檢驗項目和標準，控制產品質量。四、計算題1.解：-實際偏差=實際尺寸-基本尺寸=49.99-50=-0.01mm；-上極限偏差=+0.02mm，下極限偏差=-0.02mm；-公差=上極限偏差-下極限偏差=0.04mm；-實際偏差（-0.01mm）在-0.02mm~+0.02mm范圍內，合格。2.解：-主軸轉速n=1000Vc/(πD)=1000×120/(3.14×80)≈477.7r/min（取478r/min）；-進給速度F=f×n=0.3×478≈143.4mm/min（取143mm/min）。3.解：（1）逐點比較法直線插補偏差公式：對于第一象限直線OA（起點O(0,0)，終點A(xe,ye)），任意點P(xi,yi)的偏差Fi=yi×xe-xi×ye；若Fi≥0，向+X方向進給；若Fi<0，向+Y方向進給。（2）插補步數N=|xe|+|ye|=40+30=70步。前5步計算（起點A(0,0)，終點B(40,30)）：|步數|當前坐標(xi,yi)|偏差Fi=yi×40-xi×30|進給方向|新坐標(xi+1,yi+1)||------|-----------------|-----------------------|----------|-------------------||1|(0,0)|0×40-0×30=0|+X|(1,0)||2|(1,0)|0×40-1×30=-30|+Y|(1,1)||3|(1,1)|1×40-1×30=10|+X|(2,1)||4|(2,1)|1×40-2×30=-20|+Y|(2,2)||5|(2,2)|2×40-2×30=20|+X|(3,2)|五、編程題（1）設備選擇：FANUC0i-TC數控車床（適合軸類零件加工，系統(tǒng)穩(wěn)定）。（2）工藝路線：-裝夾方式：三爪自定心卡盤夾緊毛坯右端，伸出長度100mm（留20mm用于左端面車平）；-刀具選擇：T0101（90°外圓車刀，粗精加工）、T0202（切斷刀，寬度4mm，用于切槽）、T0303（60°外螺紋車刀）；-加工順序：①車右端面（定總長）→②粗車外圓φ50×80mm、φ40×30mm（留0.5mm精加工余量）→③精車外圓至尺寸→④車右端面倒角C1→⑤車左端面（調頭裝夾，夾緊φ50外圓，車左端面至總長120mm）→⑥切槽（φ36×4mm，為螺紋退刀槽）→⑦車M24×2外螺紋（有效長度20mm）。（3）加工程序（O0001）：```G99G40G21G97；//每轉進給、取消刀補、米制單位、恒轉速T0101；//換90°外圓車刀，刀補01M03S600；//主軸正轉，轉速600r/minG00X62Z2；//快速定位至循環(huán)起點G71U1.5R0.5；//外圓粗車循環(huán)，背吃刀量1.5mm，退刀0.5mmG71P10Q20U0.5W0.1F0.3；//粗車路徑P10-P20，X向留0.5mm、Z向留0.1mm余量，進給0.3mm/rN10G00X41；//精車起點（X41=φ40+1mm余量）G01Z0F0.15；//車左段外圓φ40X40Z-1；//倒角C1（Z-1對應45°倒角）Z-30；//車φ40外圓至Z-30X50；//車臺階面至X50Z-110；//車右段外圓φ50至Z-110（總長110mm，后續(xù)車右端面定總長）X60；//退刀至X60N20Z-120；//精車終點（預留車右端面）G70P10Q20；//精車循環(huán)，執(zhí)行P10-P20程序段G00X100Z100；//快速退刀T0202；//換切斷刀（刀寬4mm）M03S400；//降低轉速，防止切槽振動G00X52Z-108；//定位至切槽起點（Z-108=Z-110+2mm，預留2mm車右端面）G01X36F0.08；//切槽至φ36（螺紋退刀槽）G00X52；//退刀Z-110；//定位至右端面G01X0F0.1；//車右端面，定總長120mm（Z-110車至X0，總長=110+10=120mm）G00X100Z100；T0303；//換60°螺紋車刀M03S300；//螺紋加工轉速（≤1200/P=600r/min，取300r/min）G00X26Z2；//定位至螺紋循環(huán)起點（X26=φ24+2mm）G92X23.8Z-98F2；//第一次螺紋切削（X23.8=24-0.2）X23.4；//第二次切削（X23.4=23.8-0.4）X2