(2025年)國家開放大學(xué)電大專科《數(shù)控機床》簡答題綜合題題庫及答案1.簡述數(shù)控機床的基本組成及各部分作用數(shù)控機床由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機床本體和檢測反饋裝置五部分組成?？刂平橘|(zhì)是存儲加工程序的載體（如U盤、DNC接口），用于將加工指令傳遞給數(shù)控裝置；數(shù)控裝置是核心，負(fù)責(zé)譯碼、運算和邏輯處理，提供控制指令；伺服系統(tǒng)接收數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動機床執(zhí)行部件（如坐標(biāo)軸）運動，實現(xiàn)精確位移；機床本體是執(zhí)行加工的機械部分，包括床身、主軸、進(jìn)給機構(gòu)等；檢測反饋裝置（如編碼器、光柵尺）實時檢測執(zhí)行部件的位置或速度，反饋給數(shù)控裝置以修正誤差，保證加工精度。2.說明數(shù)控系統(tǒng)中G代碼與M代碼的區(qū)別及典型代碼示例G代碼（準(zhǔn)備功能代碼）用于規(guī)定機床的運動方式或加工模式，如坐標(biāo)移動、插補方式、刀具補償?shù)?。典型代碼如G00（快速定位）、G01（直線插補）、G02/G03（圓弧插補）、G41/G42（刀具半徑左/右補償）。M代碼（輔助功能代碼）用于控制機床輔助動作，與加工無直接關(guān)聯(lián)但為加工提供條件，如主軸啟停、冷卻液開關(guān)、換刀等。典型代碼如M03（主軸正轉(zhuǎn)）、M05（主軸停轉(zhuǎn)）、M08（冷卻液開）、M09（冷卻液關(guān)）、M06（換刀）。二者區(qū)別在于G代碼主導(dǎo)加工軌跡控制，M代碼主導(dǎo)輔助動作控制，部分代碼需配合使用（如G01與M03同時生效）。3.分析開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的特點及應(yīng)用場景開環(huán)系統(tǒng)無位置檢測反饋裝置，伺服電機多為步進(jìn)電機，通過脈沖數(shù)量控制位移，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但精度受步進(jìn)電機步距誤差和傳動間隙影響，適用于低精度、小功率加工（如經(jīng)濟型數(shù)控車床）。閉環(huán)系統(tǒng)在機床執(zhí)行部件（如工作臺）上安裝位置檢測裝置（如光柵尺），直接測量實際位移并反饋，精度高（可達(dá)±0.001mm），但系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，多用于高精度加工（如精密數(shù)控銑床）。半閉環(huán)系統(tǒng)檢測位置在伺服電機軸或絲杠端（如編碼器），間接測量工作臺位移，避免了機床本體變形等干擾，兼顧精度與成本，廣泛應(yīng)用于通用數(shù)控機床（如中高端數(shù)控加工中心）。4.簡述數(shù)控車床與數(shù)控銑床在編程上的主要差異（1）坐標(biāo)系定義：數(shù)控車床通常采用Z（主軸軸線）和X（徑向）兩軸聯(lián)動，X軸以直徑編程（如G90X50Z-30表示車削直徑50mm）；數(shù)控銑床采用X、Y、Z三軸聯(lián)動，以絕對坐標(biāo)或增量坐標(biāo)編程（如G01X20Y30Z5F100）。（2）加工對象：車床主要加工回轉(zhuǎn)體零件，編程側(cè)重外圓、端面、切槽、螺紋等循環(huán)指令（如G71外圓粗車循環(huán)、G92螺紋切削循環(huán)）；銑床主要加工平面、曲面、型腔，側(cè)重輪廓插補（如G02/G03圓弧插補）、刀具半徑補償（G41/G42）及三維加工指令（如宏程序）。（3）對刀方式：車床常用試切對刀法，通過測量試切后的直徑和長度設(shè)定刀偏；銑床需設(shè)定工件坐標(biāo)系（如G54-G59），對刀時測量刀具在X、Y、Z向的零點偏移。5.解釋刀具半徑補償?shù)淖饔眉皥?zhí)行過程作用：（1）簡化編程，無需按刀具中心軌跡編程，直接按零件輪廓編程；（2）實現(xiàn)同一程序加工不同尺寸刀具（通過修改補償值）；（3）補償?shù)毒吣p或重磨后的尺寸變化，保證加工精度。執(zhí)行過程分三步：（1）刀補建立：刀具從起刀點接近工件，在G41/G42指令下進(jìn)入補償狀態(tài)（如G01G41D01X10Y20）；（2）刀補執(zhí)行：刀具按零件輪廓軌跡移動，實際路徑為輪廓偏移一個刀具半徑；（3）刀補撤銷：加工完成后，通過G40指令取消補償，刀具返回安全位置（如G01G40X0Y0）。需注意刀補建立/撤銷時不能有刀具半徑方向的位移，否則會產(chǎn)生過切或欠切。6.列舉數(shù)控系統(tǒng)常見的故障類型及診斷方法故障類型：（1）機械故障：如導(dǎo)軌磨損、絲杠間隙過大、主軸軸承損壞；（2）電氣故障：如伺服驅(qū)動器報警、編碼器信號丟失、接觸器觸點燒蝕；（3）系統(tǒng)軟件故障：如參數(shù)丟失、程序錯誤、PLC程序異常；（4）檢測反饋故障：如光柵尺污染、編碼器斷線、傳感器信號不穩(wěn)定。診斷方法：（1）直觀法：觀察報警信息、聽異常聲響、聞焦糊味、觸摸發(fā)熱部件；（2）參數(shù)檢查法：對比正常參數(shù)表，排查參數(shù)設(shè)置錯誤（如伺服增益、間隙補償值）；（3）替換法：用同型號備件替換可疑模塊（如更換驅(qū)動器、主板）；（4）功能測試法：單獨運行某軸或功能（如手動移動X軸），判斷故障范圍；（5）PLC梯形圖法：通過監(jiān)控PLC輸入/輸出信號（如急停按鈕狀態(tài)、刀位信號），定位邏輯錯誤。7.簡述數(shù)控加工工藝分析的主要內(nèi)容（1）零件圖分析：檢查尺寸公差、形位公差、表面粗糙度是否合理，確認(rèn)加工難點（如薄壁件易變形）；（2）加工方案制定：確定加工方法（如車削、銑削、鉆孔）、加工順序（先粗后精、先主后次）、定位基準(zhǔn)（以已加工面或工藝孔為基準(zhǔn)）；（3）刀具選擇：根據(jù)材料（如硬質(zhì)合金銑刀加工鋼件、金剛石刀具加工鋁件）、加工類型（如端銑刀銑平面、球頭銑刀加工曲面）選擇刀具類型和規(guī)格；（4）切削參數(shù)確定：包括主軸轉(zhuǎn)速（n=1000πD/v）、進(jìn)給速度（F=f×z×n）、背吃刀量（粗加工取2-5mm，精加工取0.1-0.5mm）；（5）夾具設(shè)計：選擇通用夾具（如三爪卡盤、平口鉗）或?qū)Ｓ脢A具，確保定位準(zhǔn)確、夾緊可靠且不干涉加工；（6）程序驗證：通過數(shù)控系統(tǒng)圖形模擬或試切，檢查程序是否存在過切、欠切或碰撞。8.綜合題：某軸類零件需在數(shù)控車床上加工，已知毛坯為φ50mm×120mm的45鋼棒料，零件尺寸為φ40mm（長80mm）、φ30mm（長20mm）的階梯軸，右端有M24×2的外螺紋（有效長度15mm），表面粗糙度Ra1.6μm。要求：（1）制定加工工藝路線；（2）編寫數(shù)控加工程序（FANUC系統(tǒng)，使用G71、G70、G92指令）。（1）加工工藝路線：①三爪卡盤裝夾毛坯，伸出長度100mm；②粗車外圓：用90°外圓車刀（T0101），G71粗車循環(huán)加工φ50→φ42（留0.5mm精車余量）、φ42→φ32（留0.5mm精車余量）；③精車外圓：換精車刀（T0202），G70精車循環(huán)加工至φ40mm（長80mm）、φ30mm（長20mm）；④切槽：用4mm寬切槽刀（T0303），在φ30mm右端切退刀槽（寬5mm，深至φ22mm）；⑤車螺紋：用60°螺紋車刀（T0404），G92循環(huán)加工M24×2外螺紋（有效長度15mm，小徑21.835mm）；⑥切斷：用切槽刀切斷，保證總長100mm。（2）加工程序（O0001）：G98G40G49G80G90；（初始化）M03S800T0101；（主軸正轉(zhuǎn)，800r/min，1號粗車刀）G00X52Z2；（快速定位至循環(huán)起點）G71U2R1；（粗車每次背吃刀量2mm，退刀量1mm）G71P10Q20U0.5W0.1F100；（粗車循環(huán)，精車余量X向0.5mm，Z向0.1mm）N10G00X32；（精車起點）G01Z0F50；X40Z-80；Z-100；X50；（精車軌跡）N20G00X100Z100；（循環(huán)終點）T0202S1200；（換2號精車刀，1200r/min）G70P10Q20；（精車循環(huán)）G00X100Z100；T0303S500；（換3號切槽刀，500r/min）G00X32Z-95；（定位至槽位）G01X22F30；（切槽至φ22mm）G04X2；（暫停2秒）G01X32；G00Z-90；G01X22；（修正槽寬）G00X100Z100；T0404S600；（換4號螺紋刀，600r/min）G00X26Z-82；（定位至螺紋起點）G92X23.4Z-97F2；（第一次切削，X=24-0.6=23.4）X23.0；（第二次）X22.6；（第三次）X22.2；（第四次）X21.835；（第五次，小徑21.835mm）G00X100Z100；M30；（程序結(jié)束）9.綜合題：某數(shù)控銑床加工中心出現(xiàn)“401X軸伺服報警”，提示“伺服準(zhǔn)備未就緒”。結(jié)合電氣原理，分析可能的故障原因及排查步驟?？赡茉颍海?）伺服驅(qū)動器電源故障：如驅(qū)動器主電源（AC200V）或控制電源（DC24V）缺失；（2）伺服電機故障：電機繞組短路/斷路、編碼器損壞或連線松動；（3）系統(tǒng)與驅(qū)動器通信故障：CNC到驅(qū)動器的控制信號線（如脈沖使能、報警復(fù)位）斷開或接觸不良；（4）機械卡阻：X軸導(dǎo)軌潤滑不良、絲杠螺母卡死，導(dǎo)致電機過載；（5）參數(shù)設(shè)置錯誤：如伺服軸使能參數(shù)（1815）未開啟、電子齒輪比（1820）設(shè)置錯誤。排查步驟：（1）查看驅(qū)動器面板顯示，確認(rèn)是否有具體故障代碼（如AL.31過電流、AL.32過載）；（2）檢查驅(qū)動器電源：用萬用表測量輸入電壓（AC200V）和控制電壓（DC24V）是否正常；（3）斷開電機與機械連接（如脫開絲杠聯(lián)軸器），手動轉(zhuǎn)動電機軸，若阻力過大則電機或編碼器故障；（4）更換同型號驅(qū)動器測試，若故障轉(zhuǎn)移則原驅(qū)動器損壞；（5）檢查CNC到驅(qū)動器的信號線（如CX3接口的+24V、伺服使能信號），用示波器測量脈沖輸出是否正常；（6）復(fù)位系統(tǒng)參數(shù)，對比標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表，修正異常參數(shù)（如電子齒輪比應(yīng)等于（絲杠導(dǎo)程×1000）/（電機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)×減速比））；（7）若機械部分卡阻，檢查導(dǎo)軌潤滑情況（油標(biāo)是否有油）、絲杠間隙（用千分表測量反向間隙），必要時調(diào)整預(yù)緊力或更換軸承。10.簡述滾珠絲杠副的特點及安裝方式特點：（1）傳動效率高（η=0.92-0.98），是滑動絲杠的3-4倍；（2）運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象；（3）反向間隙小，通過預(yù)緊可實現(xiàn)無間隙傳動；（4）壽命長，滾動摩擦磨損小；（5）制造成本高，對潤滑和防護要求嚴(yán)格。安裝方式：（1）一端固定、一端自由：固定端采用角接觸球軸承成對背靠背安裝，承受軸向力；自由端僅支撐徑向力，適用于短絲杠（如小型數(shù)控車床）；（2）兩端固定：兩端均用角接觸球軸承或推力軸承，預(yù)拉伸絲杠以補償熱變形，提高剛度，適用于長絲杠（如加工中心Z軸）；（3）一端固定、一端支承：固定端承受軸向力，支承端用深溝球軸承承受徑向力，兼顧剛度和熱膨脹，用于中等長度絲杠（如數(shù)控銑床X軸）。安裝時需保證絲杠軸線與導(dǎo)軌平行（誤差≤0.02mm/m），并定期加注鋰基潤滑脂。11.解釋數(shù)控系統(tǒng)中“參考點”與“工件坐標(biāo)系”的定義及設(shè)定方法參考點（機床原點）是機床固有的基準(zhǔn)點，由制造廠家設(shè)定（通常為刀具退離到極限位置的機械零點）。設(shè)定方法：通過回參考點操作（手動或自動執(zhí)行G28指令），機床檢測到參考點開關(guān)信號后，確認(rèn)各軸當(dāng)前位置為參考點，建立機床坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系是編程時使用的坐標(biāo)系，原點（工件零點）由編程者設(shè)定（通常為零件設(shè)計基準(zhǔn)）。設(shè)定方法：（1）試切對刀法：車削時試切外圓，測量直徑后輸入X向偏置值（如X50）；試切端面，輸入Z向偏置值（如Z0）；（2）G54-G59指令：在MDI模式下輸入各軸偏置值（如G54X100Y80Z50），系統(tǒng)自動存儲為工件坐標(biāo)系；（3）尋邊器對刀：銑床用尋邊器接觸工件側(cè)面，測量X/Y向偏移量；用Z軸設(shè)定器測量Z向偏移量，輸入到工件坐標(biāo)系參數(shù)中。參考點是機床的物理基準(zhǔn)，工件坐標(biāo)系是零件加工的編程基準(zhǔn)，二者通過對刀偏置值關(guān)聯(lián)。12.綜合題：分析數(shù)控加工中“刀具磨損”的類型及應(yīng)對措施刀具磨損類型：（1）前刀面磨損（craterwear）：高溫高壓下切屑與前刀面摩擦，形成月牙洼，常見于高速切削塑性材料（如鋼件）；（2）后刀面磨損（flankwear）：刀具后刀面與已加工表面摩擦，形成磨損帶（VB值），是低速切削脆性材料（如鑄鐵）的主要磨損形式；（3）邊界磨損（notchwear）：刀具主副切削刃靠近工件表面處的磨損，由加工硬化層或切屑邊界應(yīng)力集中引起（如車削臺階軸）。應(yīng)對措施：（1）合理選擇刀具材料：加工鋼件用YT類硬質(zhì)合金（如YT15），加工鑄鐵用YG類（如YG8），高速切削用涂層刀具（如TiN涂層）或陶瓷刀具；（2）優(yōu)化切削參數(shù)：降低切削速度（v）和進(jìn)給量（f）可減少前刀面磨損，增大背吃刀量（ap）對磨損影響較?。唬?）改善冷卻潤滑：使用乳化液或極壓切削油，降低切削溫度（前刀面磨損與溫度呈指數(shù)關(guān)系）；（4）調(diào)整刀具幾何參數(shù)：增大前角（γo）減小前刀面摩擦，增大后角（αo）減小后刀面摩擦，采用負(fù)倒棱增強刃口強度；（5）及時換刀：通過觀察切屑顏色（藍(lán)紫色表示溫度過高）、聽切削聲音（尖銳異響提示磨損嚴(yán)重）或測量加工尺寸（超差時需換刀），設(shè)定合理的刀具壽命（如VB≤0.3mm）。13.簡述數(shù)控車床螺紋加工中“螺距誤差”的產(chǎn)生原因及補償方法產(chǎn)生原因：（1）主軸轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定：編碼器與主軸連接松動，導(dǎo)致主軸轉(zhuǎn)數(shù)與進(jìn)給脈沖不同步；（2）絲杠螺距誤差：滾珠絲杠本身的制造誤差或長期使用后的磨損，導(dǎo)致Z軸進(jìn)給與主軸旋轉(zhuǎn)不同步；（3）編程錯誤：螺紋指令（如G92）中F值與實際螺距不符（如F2對應(yīng)螺距2mm）；（4）刀具安裝偏差：螺紋刀刀尖角不對稱（非60°）或刀尖中心與工件軸線不等高，導(dǎo)致牙型誤差；（5）熱變形：切削熱使工件或刀具膨脹，螺距實測值大于理論值（如鋼件熱膨脹系數(shù)11.5×10^-6/℃）。補償方法：（1）檢查主軸編碼器連接：確保編碼器與主軸同步轉(zhuǎn)動（如鍵槽無松動），必要時更換編碼器；（2）進(jìn)行螺距誤差補償：在數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)中（如FANUC的3620-3624）輸入各位置的絲杠誤差值，系統(tǒng)自動修正進(jìn)給量；（3）校驗程序：用螺紋千分尺測量中徑，用牙型樣板檢查牙型角，確認(rèn)F值正確；（4）調(diào)整刀具：使用對刀樣板安裝螺紋刀，保證刀尖角對稱且中心高與工件軸線一致（誤差≤0.1mm）；（5）控制切削溫度：采用低轉(zhuǎn)速（n≤1000/P，P為螺距）、小進(jìn)給（f≤P），并充分冷卻，減少熱變形影響。14.綜合題：某立式加工中心在加工平面時出現(xiàn)“表面粗糙度超差”，試從機床、刀具、工藝三方面分析可能原因及解決措施機床方面：（1）主軸軸承磨損：主軸徑向跳動超差（＞0.01mm），導(dǎo)致刀具振動；解決措施：更換主軸軸承，調(diào)整預(yù)緊力。（2）導(dǎo)軌間隙過大：X/Y軸導(dǎo)軌鑲條松動，運動時產(chǎn)生爬行；解決措施：調(diào)整鑲條間隙（用0.03mm塞尺檢查，不得塞入）。（3）伺服系統(tǒng)增益不足：進(jìn)給軸動態(tài)響應(yīng)慢，跟蹤誤差大；解決措施：增大伺服增益參數(shù)（如FANUC的2021），提高系統(tǒng)剛性。刀具方面：（1）刀具磨損：后刀面磨損帶VB＞0.3mm，切削刃變鈍；解決措施：及時換刀或重磨刀具。（2）刀具伸出過長：刀桿剛性不足，切削時產(chǎn)生顫振；解決措施：縮短刀具伸出長度（L≤3D，D為刀具直徑）。（3）刀具材料不合適：加工鋁合金用高速鋼刀具，粘刀嚴(yán)重；解決措施：改用硬質(zhì)合金或金剛石涂層刀具。工藝方面：（1）切削參數(shù)不當(dāng)：轉(zhuǎn)速過高（v＞200m/