銑工高級(jí)工考試題庫及答案一、刀具材料與幾何參數(shù)1.（單選）當(dāng)銑削高溫合金GH4169時(shí)，下列刀具材料中抗粘結(jié)性能最佳的是A.YG6XB.YT5C.YW2D.PCD答案：C2.（單選）可轉(zhuǎn)位面銑刀主偏角κr=45°，其徑向切削力Fr與軸向切削力Fa的比值約為A.0.2B.0.5C.1.0D.2.0答案：B3.（判斷）對(duì)于相同刀具直徑，密齒銑刀的齒距角小于疏齒銑刀，因此其每齒進(jìn)給量必然減小。答案：√4.（填空）用φ80mm六齒硬質(zhì)合金立銑刀側(cè)銑40Cr調(diào)質(zhì)鋼（280HBW），推薦每齒進(jìn)給量fz=mm；若要求表面粗糙度Ra≤0.8μm，則最大每齒進(jìn)給量不應(yīng)超過mm。答案：0.12；0.085.（簡(jiǎn)答）說明“負(fù)倒棱”對(duì)銑刀壽命的影響機(jī)理，并給出高速銑削淬硬鋼時(shí)推薦的倒棱參數(shù)范圍。答案：負(fù)倒棱在刃口形成25°～15°、寬0.05～0.1mm的微刃，可鈍化刃口微崩，降低熱裂紋擴(kuò)展速率；同時(shí)增大楔角，使切削溫度下降約8%，刀具壽命提高20%～35%。淬硬鋼HRC55～62高速銑削推薦：倒棱寬度bγ=0.05mm，倒棱角γ01=20°，配合TiAlN涂層最佳。6.（計(jì)算）用φ50mm四齒立銑刀銑削寬度ae=30mm、深度ap=5mm的槽，工件材料為45鋼（σb=650MPa），刀具允許最大切削力Fc=1800N。求最大每齒進(jìn)給量fzmax。（公式：Fc=Kc·ae·ap·fz·z，Kc=2100N/mm2）答案：fzmax=1800/(2100×30×5×4)=0.143mm/z7.（綜合）圖示為可轉(zhuǎn)位面銑刀刀體，刀片槽定位角ε=15°，刀片后角α0=11°，要求裝配后形成工作法向后角αne=7°。求刀體槽底傾角δ應(yīng)取多少？答案：tanδ=tan(αne+ε)tanα0→δ=18.3°二、高速銑削工藝1.（單選）高速銑削Al7Si0.6Mg鋁合金時(shí)，為防止刃口積屑瘤，切削速度vc宜選A.200m/minB.600m/minC.1200m/minD.2000m/min答案：D2.（單選）下列措施中，對(duì)抑制高速銑削鈦合金時(shí)“顫振—燒刀”耦合現(xiàn)象最直接有效的是A.降低齒數(shù)B.增大進(jìn)給C.采用變齒距銑刀D.使用水基冷卻液答案：C3.（多選）高速銑削模具淬硬鋼時(shí)，產(chǎn)生“魚鱗紋”缺陷的主要原因包括A.刀柄徑跳>5μmB.主軸熱伸長(zhǎng)C.刀具涂層剝落D.進(jìn)給軸伺服增益失配E.工件裝夾剛性不足答案：A、B、D、E4.（填空）高速銑削時(shí)，若主軸轉(zhuǎn)速n=24000r/min，刀具直徑d=12mm，則切削速度vc=m/min；為保證刀尖最大離心加速度ac≤1500g，刀具最大允許不平衡量Gmax=g·mm。（公式：ac=ω2r，ω=2πn/60）答案：904.8；3.25.（簡(jiǎn)答）解釋“高速銑削鈦合金時(shí)采用微量潤(rùn)滑（MQL）+低溫CO?冷卻”的協(xié)同作用機(jī)理。答案：MQL在刀屑界面形成油膜，降低摩擦系數(shù)30%；CO?低溫射流(78℃)使切削區(qū)溫度降至鈦合金再結(jié)晶溫度以下，抑制絕熱剪切，切屑由鋸齒狀變?yōu)檫B續(xù)，切削力下降15%，刀具壽命提高2.3倍。6.（計(jì)算）用φ20mm兩齒整體硬質(zhì)合金立銑刀高速側(cè)銑Ti6Al4V，切寬ae=0.6d，切深ap=1.5d，要求體積去除率Q≥120cm3/min，求最小進(jìn)給速度vf。（公式：Q=ae·ap·vf）答案：vf=120/(1.2×3)=3333mm/min7.（綜合）某模具高速銑削程序段：G01X100.Y50.Z5.F3000；實(shí)測(cè)主軸負(fù)載瞬間由35%升至95%，伴隨尖銳噪聲。請(qǐng)給出三步現(xiàn)場(chǎng)診斷與修正方案。答案：①用激光對(duì)刀儀檢測(cè)刀具擺長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)刀柄與主軸錐孔接觸率<70%，重磨錐柄并更換HSKA63刀柄；②采用Kistler9257B測(cè)力儀，F(xiàn)FT頻譜顯示7200Hz處峰值，與刀齒通過頻率吻合，判定為顫振，將主軸轉(zhuǎn)速由18000r/min調(diào)至17200r/min（避開7200Hz×3諧頻）；③將刀具由4齒改為3齒變齒距，齒距角分別為95°、125°、140°，再測(cè)負(fù)載降至55%，表面粗糙度由Ra1.6μm降至Ra0.4μm。三、復(fù)雜曲面與五軸聯(lián)動(dòng)1.（單選）五軸銑削葉輪流道時(shí)，為避免“刀尖干涉”，刀具前傾角λ與側(cè)傾角ω應(yīng)滿足A.λ>0°且ω>0°B.λ<0°且ω<0°C.λ>0°且ω<0°D.λ=ω=0°答案：A2.（單選）采用“刀軸雙樣條插補(bǔ)”策略加工S形試件，其主要優(yōu)點(diǎn)是A.降低機(jī)床慣性B.提高刀軸光順性C.減少后置處理時(shí)間D.增大切削力答案：B3.（多選）關(guān)于五軸RTCP（RotationToolCenterPoint）功能，下列說法正確的是A.開啟RTCP后，手動(dòng)移動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸不會(huì)改變刀尖位置B.關(guān)閉RTCP時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)仍自動(dòng)補(bǔ)償?shù)堕L(zhǎng)C.RTCP精度取決于旋轉(zhuǎn)軸編碼器分辨率D.RTCP可消除非線性誤差E.RTCP需與三維刀補(bǔ)同時(shí)啟用答案：A、C、D4.（填空）五軸側(cè)銑變截面螺旋槳槳葉，刀軸矢量采用“流線法”規(guī)劃，若槳葉扭角從根部20°線性變化至梢部45°，刀軸在u=0.5參數(shù)處的前傾角λ應(yīng)取°。答案：32.55.（簡(jiǎn)答）說明五軸端銑淬硬鋼模具時(shí)，采用“刀軸漸變過渡”相比“刀軸突變”對(duì)表面殘余應(yīng)力的影響。答案：刀軸漸變過渡使切削力變化率降低40%，熱載荷分布均勻，表面殘余壓應(yīng)力由220MPa增至380MPa，抑制裂紋萌生，模具疲勞壽命提高1.8倍。6.（計(jì)算）已知五軸機(jī)床擺頭C軸中心到刀尖距離L=300mm，C軸零位誤差Δθ=0.02°，求在XY平面內(nèi)產(chǎn)生的刀尖線性誤差ΔP。答案：ΔP=L·sinΔθ=300×0.000349=0.105mm7.（綜合）圖給整體葉盤通道，最小喉口寬度14mm，通道深70mm，需用φ10mm長(zhǎng)頸立銑刀加工。請(qǐng)給出刀軸矢量規(guī)劃三步法，并驗(yàn)證無干涉。答案：①建立通道參數(shù)化曲面，離散2萬點(diǎn)云；②采用“滾球法”計(jì)算可達(dá)性錐，約束刀軸傾角λ∈[5°,15°]，側(cè)傾角ω∈[10°,10°]，生成無干涉刀軸矢量場(chǎng)；③用Vericut9.2模擬，刀柄與輪轂最小距離2.3mm，滿足安全裕度>1mm，驗(yàn)證通過。四、精度控制與誤差補(bǔ)償1.（單選）數(shù)控銑床熱機(jī)30min后，主軸Z向熱伸長(zhǎng)呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律，時(shí)間常數(shù)τ約等于A.5minB.10minC.20minD.40min答案：C2.（單選）采用“雷尼紹QC20W”球桿儀測(cè)試，若XY平面圓度誤差呈45°方向拉長(zhǎng)，其主要原因是A.伺服不匹配B.垂直度誤差C.反向間隙D.比例失配答案：D3.（多選）下列誤差屬于系統(tǒng)性幾何誤差的有A.直線度B.滾擺C.螺距累積D.刀具磨損E.主軸熱漂移答案：A、B、C4.（填空）某加工中心X軸光柵尺分辨率為0.1μm，采用“交叉補(bǔ)償”法，測(cè)得定位誤差曲線呈二次拋物線，峰峰值12μm，則補(bǔ)償后殘余誤差可降至μm以內(nèi)。答案：±0.75.（簡(jiǎn)答）說明“基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)熱誤差補(bǔ)償”在模具高速銑削中的實(shí)施流程。答案：布置6組溫度傳感器（主軸前軸承、立柱、床身等），采集溫度與Z向熱伸長(zhǎng)數(shù)據(jù)，建立3層BP網(wǎng)絡(luò)（輸入6節(jié)點(diǎn)、隱含10節(jié)點(diǎn)、輸出1節(jié)點(diǎn)），在線訓(xùn)練200組樣本，預(yù)測(cè)誤差<1μm，每10ms刷新補(bǔ)償值寫入PLC偏移寄存器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)。6.（計(jì)算）用激光干涉儀檢測(cè)X軸，記錄5個(gè)目標(biāo)點(diǎn)誤差分別為+2、+5、+8、+11、+14μm，采用最小二乘擬合直線度誤差，求直線度f。答案：擬合直線斜率2.9μm/m，最大偏差±0.6μm，直線度f=1.2μm7.（綜合）某企業(yè)批量加工鋁合金殼體，孔距公差±5μm，實(shí)測(cè)Cpk=0.83。請(qǐng)給出提升Cpk≥1.33的三步改進(jìn)方案并預(yù)測(cè)效果。答案：①更換0級(jí)滾珠絲杠，反向間隙由4μm降至1μm，定位誤差下降60%；②引入空調(diào)恒溫20±0.5℃，熱變形誤差由8μm降至2μm；③采用刀具長(zhǎng)度激光對(duì)刀儀，刀長(zhǎng)重復(fù)精度±1μm，補(bǔ)償后孔距分散度σ由4.8μm降至2.1μm，Cpk=1.42，滿足要求。五、數(shù)控編程與后置處理1.（單選）在Sinumerik828D系統(tǒng)中，指令“TRAORI(1)”的作用是A.開啟五軸變換B.關(guān)閉RTCPC.激活刀長(zhǎng)補(bǔ)償D.回參考點(diǎn)答案：A2.（單選）海德漢iTNC530中，使用“M128”指令后，機(jī)床進(jìn)入A.快速定位模式B.刀軸定向插補(bǔ)C.三維半徑補(bǔ)償D.程序段預(yù)讀答案：B3.（多選）下列變量屬于宏程序局部變量的是A.1B.100C.500D.1000E.33答案：A、E4.（填空）在FANUC宏程序中，表達(dá)式“101=SQRT[[102]2+1032]”表示；若102=3、103=4，則101=。答案：求兩軸矢量和模；55.（簡(jiǎn)答）說明“旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系法”與“刀軸矢量法”在五軸后置處理中的差異。答案：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系法將刀軸矢量映射到機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸，計(jì)算量小，但奇異區(qū)需特殊處理；刀軸矢量法直接插補(bǔ)刀軸方向，非線性誤差小，軌跡光順，但計(jì)算量大，適用于高速高精場(chǎng)合。6.（計(jì)算）已知某五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)：擺頭B±110°、轉(zhuǎn)臺(tái)C±360°，刀長(zhǎng)L=200mm，刀尖點(diǎn)P(100,50,30)，刀軸矢量V(0.5,0.5,0.707)。求B、C軸角度及XYZ補(bǔ)償值。答案：C=arctan(Vy/Vx)=45°；B=arcsin(Vz)=45°；XYZ補(bǔ)償值：X'=100200·sinB·cosC=58.58mm；Y'=50200·sinB·sinC=8.58mm；Z'=30+200·cosB=171.57mm7.（綜合）給出葉片流道五軸精加工程序框架（Sinumerik格式），要求：刀軸光順、進(jìn)退刀安全、含刀補(bǔ)。答案：%_N_BLISK_FIN_MPF;$PATH=/_N_WKS_DIR/_N_BLISK_WPDN10G0G17G40G90N20T="D10L150"M6N30S12000M3F3000N40TRAORI(1)N50WORKPIECE_CSYS:CYCLE800(0,"TABLE",0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)N60CUT3DC:TCARR=1N70LEAD=8TILT=2N80G0X20Y0Z50N90ORIAXES:A3=0B3=0C3=1N100G1Z5N110SPLINEPATH:XYZA3B3C3F3000N120…(刀軌點(diǎn)云，共8000段)N130G0Z50N140TRAFOOFN150M30六、特種材料與先進(jìn)冷卻1.（單選）銑削碳纖維復(fù)合材料時(shí)，為防止層間剝離，切削速度vc宜選A.50m/minB.150m/minC.300m/minD.500m/min答案：A2.（單選）下列冷卻方式中，對(duì)降低銑削鎳基高溫合金刀具磨損速率最顯著的是A.水基乳化液B.液氮低溫C.超臨界CO?D.微量油霧答案：B3.（多選）采用激光輔助銑削（LAM）陶瓷時(shí)，激光參數(shù)對(duì)材料去除率影響顯著的有A.功率密度B.光斑直徑C.掃描速度D.離焦量E.激光波長(zhǎng)答案：A、B、C、D4.（填空）采用低溫液氮（196℃）冷卻銑削Inconel718，切削力平均下降%，刀具壽命提高倍。答案：25；3.55.（簡(jiǎn)答）說明“超聲振動(dòng)輔助銑削”對(duì)鈦合金表面完整性的改善機(jī)理。答案：超聲振動(dòng)（20kHz，10μm振幅）使刀具與工件周期性分離，平均切削力下降30%，切削溫度降低200℃，表面殘余壓應(yīng)力增至450MPa，白層厚度由8μm降至2μm，疲勞壽命提高2倍。6.（計(jì)算）用φ8mmPCD銑刀銑削SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料（SiC45%），設(shè)定vc=200m/min，每齒進(jìn)給量fz=0.02mm，求主軸轉(zhuǎn)速n與進(jìn)給速度vf。答案：n=200×1000/(π×8