2025年機(jī)床數(shù)控試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列數(shù)控系統(tǒng)組成中，屬于控制核心的部件是（）。A.輸入輸出裝置B.伺服驅(qū)動(dòng)裝置C.數(shù)控裝置D.檢測(cè)反饋裝置2.加工中心執(zhí)行G41指令時(shí)，刀具補(bǔ)償方向?yàn)椋ǎ?。A.左補(bǔ)償B.右補(bǔ)償C.半徑補(bǔ)償D.長(zhǎng)度補(bǔ)償3.逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)直線時(shí)，若偏差函數(shù)F＞0，下一步進(jìn)給方向應(yīng)為（）。A.+X方向B.-X方向C.+Y方向D.-Y方向4.下列伺服電機(jī)中，適用于半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的是（）。A.步進(jìn)電機(jī)B.直流伺服電機(jī)C.交流伺服電機(jī)D.直線電機(jī)5.數(shù)控編程中，G90指令表示（）。A.絕對(duì)坐標(biāo)編程B.增量坐標(biāo)編程C.快速定位D.直線插補(bǔ)6.加工內(nèi)輪廓時(shí)，若刀具半徑大于輪廓最小凹圓弧半徑，會(huì)導(dǎo)致（）。A.過(guò)切B.欠切C.表面粗糙度差D.加工效率低7.下列誤差中，屬于數(shù)控系統(tǒng)幾何誤差的是（）。A.伺服滯后誤差B.熱變形誤差C.絲杠螺距累積誤差D.切削力引起的變形8.數(shù)控車(chē)床加工螺紋時(shí)，需保證（）與主軸轉(zhuǎn)速?lài)?yán)格同步。A.X軸進(jìn)給B.Z軸進(jìn)給C.刀架旋轉(zhuǎn)D.冷卻系統(tǒng)9.五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的“五軸”通常指（）。A.三個(gè)直線軸+兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸B.四個(gè)直線軸+一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸C.兩個(gè)直線軸+三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸D.五個(gè)直線軸10.數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)備份的主要目的是（）。A.提高加工效率B.防止參數(shù)丟失后無(wú)法恢復(fù)C.優(yōu)化切削參數(shù)D.減少編程錯(cuò)誤二、填空題（每空1分，共20分）1.數(shù)控裝置由（）和（）組成，負(fù)責(zé)處理輸入的加工程序并提供控制指令。2.脈沖當(dāng)量是指（），其數(shù)值越小，機(jī)床加工精度（）。3.M03指令表示（），M08指令表示（）。4.開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)無(wú)（）裝置，其精度主要取決于（）的性能。5.圓弧插補(bǔ)時(shí)，G02表示（）圓弧，G03表示（）圓弧，方向判斷依據(jù)是（）。6.刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償指令為（），用于補(bǔ)償（）與（）的長(zhǎng)度差異。7.反向間隙補(bǔ)償是為了消除（）在（）時(shí)的間隙誤差，通常通過(guò)（）參數(shù)設(shè)置實(shí)現(xiàn)。8.高速加工中，為避免刀具磨損加劇，應(yīng)選擇（）的切削速度和（）的進(jìn)給量。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述數(shù)控加工工藝分析的主要步驟。2.說(shuō)明逐點(diǎn)比較法直線插補(bǔ)的基本原理，并列出偏差函數(shù)的計(jì)算公式。3.比較半閉環(huán)伺服系統(tǒng)與全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差異及優(yōu)缺點(diǎn)。4.數(shù)控編程時(shí)，為什么需要進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償？簡(jiǎn)述其執(zhí)行過(guò)程。5.列舉數(shù)控車(chē)床加工外圓時(shí)常見(jiàn)的加工誤差，并分析可能的原因。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.采用逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)直線段OA，其中起點(diǎn)O為(0,0)，終點(diǎn)A為(4,3)。要求：（1）計(jì)算總步數(shù)；（2）列出各插補(bǔ)步驟的偏差函數(shù)值、進(jìn)給方向及新的坐標(biāo)值；（3）畫(huà)出插補(bǔ)軌跡示意圖（文字描述即可）。2.某數(shù)控銑床加工一段圓弧，起點(diǎn)為(20,10)，終點(diǎn)為(10,20)，圓心為(10,10)，采用數(shù)字積分法（DDA）進(jìn)行圓弧插補(bǔ)。已知脈沖當(dāng)量δ=0.01mm，寄存器位數(shù)n=4位。要求：（1）判斷圓弧方向（G02或G03）；（2）計(jì)算初始積分器中的被積函數(shù)值；（3）列出前4步插補(bǔ)運(yùn)算過(guò)程（包括積分累加、溢出脈沖及坐標(biāo)更新）。3.某零件需在加工中心上進(jìn)行平面銑削，加工區(qū)域?yàn)?00mm×300mm的矩形，刀具直徑φ20mm，切削深度5mm，進(jìn)給速度F=500mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S=1500r/min。要求：（1）計(jì)算刀具切削時(shí)的線速度v（π取3.14）；（2）計(jì)算加工該平面所需的時(shí)間（假設(shè)刀具沿X軸單向進(jìn)給，行距為刀具直徑的70%，忽略切入切出時(shí)間）。五、綜合分析題（20分）某零件如圖所示（注：假設(shè)零件為帶內(nèi)孔的圓盤(pán)，外圓直徑φ100mm，內(nèi)孔直徑φ40mm，厚度20mm，材料為45鋼，外圓需加工至Ra1.6μm，內(nèi)孔需加工至Ra3.2μm），需在數(shù)控車(chē)床上完成加工。要求：（1）制定加工工藝路線（包括工序順序、裝夾方式）；（2）選擇外圓和內(nèi)孔加工的刀具（類(lèi)型、材料、幾何參數(shù)）；（3）編寫(xiě)外圓粗加工和精加工的部分加工程序（使用FANUC系統(tǒng)，包含必要的G、M代碼，粗加工留0.5mm余量，精加工一次完成）。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C2.A3.A4.C5.A6.A7.C8.B9.A10.B二、填空題1.輸入輸出接口；CNC單元（或中央處理單元）2.數(shù)控裝置發(fā)出一個(gè)脈沖時(shí)，機(jī)床移動(dòng)部件的位移量；越高3.主軸正轉(zhuǎn)；切削液開(kāi)4.位置檢測(cè)；步進(jìn)電機(jī)（或伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）5.順時(shí)針；逆時(shí)針；從垂直于圓弧所在平面的坐標(biāo)軸正方向向負(fù)方向看6.G43/G44；實(shí)際刀具；編程刀具7.傳動(dòng)部件（如絲杠螺母副）；反向運(yùn)動(dòng)；系統(tǒng)8.較高；適中（或合理匹配）三、簡(jiǎn)答題1.主要步驟：①分析零件圖紙（尺寸、精度、材料）；②確定加工方案（加工方法、設(shè)備選擇）；③劃分工序（粗加工、精加工順序）；④確定裝夾方式（夾具選擇、定位基準(zhǔn)）；⑤選擇刀具（類(lèi)型、材料、參數(shù)）；⑥確定切削用量（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給、背吃刀量）；⑦編制工藝文件（工序卡、刀具卡）。2.基本原理：逐點(diǎn)比較刀具當(dāng)前位置與理想軌跡的偏差，根據(jù)偏差符號(hào)決定進(jìn)給方向，使刀具逐步逼近理想軌跡。直線插補(bǔ)偏差函數(shù)公式：F=YeXXeY（其中Xe、Ye為終點(diǎn)坐標(biāo)，X、Y為當(dāng)前坐標(biāo)）。若F≥0，向+X方向進(jìn)給；F＜0，向+Y方向進(jìn)給。3.結(jié)構(gòu)差異：半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在伺服電機(jī)或絲杠端部（檢測(cè)電機(jī)或絲杠轉(zhuǎn)角）；全閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在機(jī)床移動(dòng)部件上（直接檢測(cè)工作臺(tái)位移）。優(yōu)點(diǎn)：半閉環(huán)成本低、調(diào)試簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好；全閉環(huán)精度高。缺點(diǎn)：半閉環(huán)無(wú)法補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)誤差；全閉環(huán)成本高、易受振動(dòng)影響。4.原因：編程時(shí)按零件輪廓編程，實(shí)際刀具存在半徑，需通過(guò)補(bǔ)償使刀具中心軌跡偏移輪廓，避免過(guò)切或欠切。執(zhí)行過(guò)程：①刀補(bǔ)建立（G41/G42+D代碼，在切入段完成）；②刀補(bǔ)執(zhí)行（刀具中心按補(bǔ)償軌跡運(yùn)動(dòng)）；③刀補(bǔ)取消（G40，在切出段完成）。5.常見(jiàn)誤差：①尺寸超差（原因：刀具磨損、切削參數(shù)不當(dāng)、編程錯(cuò)誤）；②圓度誤差（原因：主軸跳動(dòng)、工件裝夾不緊、切削力變形）；③表面粗糙度差（原因：進(jìn)給量過(guò)大、刀具刃口磨損、切削液不足）；④錐度誤差（原因：導(dǎo)軌平行度差、絲杠螺距誤差、刀具對(duì)中不準(zhǔn)）。四、計(jì)算題1.（1）總步數(shù)N=Xe+Ye=4+3=7步；（2）插補(bǔ)步驟：第1步：F0=0，進(jìn)給+X，坐標(biāo)(1,0)，F(xiàn)1=0×14×0=0（或按公式F=YeXXeY=3×14×0=3）；第2步：F1=3＞0，進(jìn)給+X，坐標(biāo)(2,0)，F(xiàn)2=3×24×0=6；第3步：F2=6＞0，進(jìn)給+X，坐標(biāo)(3,0)，F(xiàn)3=3×34×0=9；第4步：F3=9＞0，進(jìn)給+X，坐標(biāo)(4,0)，F(xiàn)4=3×44×0=12；第5步：F4=12＞0？不，終點(diǎn)X=4已到，需向Y方向進(jìn)給。實(shí)際正確計(jì)算應(yīng)為：初始F0=0，當(dāng)X=4時(shí)，剩余Y=3，后續(xù)應(yīng)進(jìn)給Y方向。正確步驟應(yīng)為：步1：F=0，+X→(1,0)，F(xiàn)=3×1-4×0=3；步2：F=3＞0，+X→(2,0)，F(xiàn)=3×2-4×0=6；步3：F=6＞0，+X→(3,0)，F(xiàn)=3×3-4×0=9；步4：F=9＞0，+X→(4,0)，F(xiàn)=3×4-4×0=12；步5：F=12＞0？此時(shí)X已達(dá)終點(diǎn)，應(yīng)比較Y是否達(dá)終點(diǎn)。實(shí)際逐點(diǎn)比較法中，當(dāng)X=Xe時(shí)，若Y＜Ye，進(jìn)給+Y。步5：F=3×4-4×0=12＞0，+Y→(4,1)，F(xiàn)=3×4-4×1=8；步6：F=8＞0，+Y→(4,2)，F(xiàn)=3×4-4×2=4；步7：F=4＞0，+Y→(4,3)，到達(dá)終點(diǎn)。（3）軌跡：從(0,0)→(1,0)→(2,0)→(3,0)→(4,0)→(4,1)→(4,2)→(4,3)，近似直線。2.（1）圓心(10,10)，起點(diǎn)(20,10)在圓心右側(cè)，終點(diǎn)(10,20)在圓心上側(cè)，從Z軸正方向看（假設(shè)XY平面），圓弧為逆時(shí)針，故G03；（2）圓弧半徑R=10mm（X方向從10到20，差10；Y方向從10到20，差10，故R=10）。DDA插補(bǔ)時(shí)，積分器初始值：X積分器被積函數(shù)=2R=20（或取終點(diǎn)坐標(biāo)與圓心差，即Xe-X0=20-10=10，Ye-Y0=10-10=0？需修正：DDA圓弧插補(bǔ)的被積函數(shù)為當(dāng)前坐標(biāo)與圓心的差值。起點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于圓心為(10,0)，故X積分器初始值=10，Y積分器初始值=0（或絕對(duì)值，具體因系統(tǒng)而異，此處假設(shè)為相對(duì)坐標(biāo)）；（3）前4步（δ=0.01，n=4位，寄存器容量=16）：步1：X積分器=10+10=20（溢出1次，X-1），Y積分器=0+0=0（無(wú)溢出），坐標(biāo)(20-0.01,10)=(19.99,10)；步2：X積分器=20-16=4（剩余）+10=14，無(wú)溢出；Y積分器=0+10（因圓弧插補(bǔ)Y被積函數(shù)應(yīng)為當(dāng)前Y坐標(biāo)，起點(diǎn)Y=10，圓心Y=10，故Ye-Y0=0？可能需重新計(jì)算，正確DDA圓弧插補(bǔ)被積函數(shù)為X=Xe-X0=10，Y=Ye-Y0=0，后續(xù)每步X積分器加Y，Y積分器加X(jué)（逆圓）。修正：逆圓插補(bǔ)時(shí)，X積分器加Y，Y積分器加X(jué)。初始X=10，Y=0；步1：X積分=0+0=0（Y=0），無(wú)溢出；Y積分=0+10=10，無(wú)溢出；步2：X積分=0+0=0；Y積分=10+10=20（溢出1次，Y+δ），坐標(biāo)(20,10+0.01)=(20,10.01)，Y積分器=20-16=4；步3：X積分=0+4（Y積分器當(dāng)前值）=4；Y積分=4+10=14；步4：X積分=4+4=8；Y積分=14+10=24（溢出1次，Y+0.01），坐標(biāo)(20,10.02)，Y積分器=24-16=8；（注：DDA圓弧插補(bǔ)具體計(jì)算需根據(jù)實(shí)際公式調(diào)整，此處為簡(jiǎn)化示例）3.（1）線速度v=πdn/1000=3.14×20×1500/1000=94.2m/min；（2）行距=20×70%=14mm；進(jìn)給次數(shù)=500/14≈36次（向上取整36次）；加工長(zhǎng)度=300mm（Y向長(zhǎng)度）；總進(jìn)給距離=36×300=10800mm；時(shí)間t=10800/500=21.6分鐘。五、綜合分析題（1）工藝路線：①粗車(chē)外圓（φ100mm留0.5mm余量）、粗車(chē)內(nèi)孔（φ40mm留0.5mm余量）；②精車(chē)外圓（至φ100mm）、精車(chē)內(nèi)孔（至φ40mm）；③切斷（若為棒料）。裝夾方式：三爪卡盤(pán)夾持外圓（粗車(chē)），精車(chē)時(shí)采用軟爪夾持，避免夾傷已加工表面。（2）刀具選擇：外圓粗加工用硬質(zhì)合金90°外圓車(chē)刀（刀片型號(hào)CNMG120408，前角10°，后角8°）；外圓精加工用涂層硬質(zhì)合金90°外圓車(chē)刀（刀片型號(hào)DNMG150604，前角15°，后角10°，刃口修光）；內(nèi)孔粗加工用硬質(zhì)合金內(nèi)孔車(chē)刀（刀桿φ25mm，刀片型號(hào)CCMT09T304，前角8°）；內(nèi)孔精加工用涂層硬質(zhì)合金內(nèi)孔車(chē)刀（刀片型號(hào)TCMT110204，前角12°，刃口鋒利）。（3）加工程序（FANUC系統(tǒng)）：O0001；G99G40