2025年新版數(shù)控大賽試題及答案一、理論知識(shí)題（每題3分，共30分）1.五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床中，A軸與C軸的聯(lián)動(dòng)通常用于加工哪種類型的曲面？簡(jiǎn)述其與3+2軸加工的本質(zhì)區(qū)別。2.某數(shù)控系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制，反饋元件為旋轉(zhuǎn)編碼器，若絲杠螺距為5mm，編碼器分辨率為2500脈沖/轉(zhuǎn)，系統(tǒng)電子齒輪比設(shè)置為2:1，計(jì)算該系統(tǒng)的最小指令單位（脈沖當(dāng)量）。3.硬質(zhì)合金刀具加工45鋼（HRC28-32）時(shí)，選用涂層類型為TiAlN，若切削速度從120m/min提升至180m/min，需同步調(diào)整哪兩個(gè)關(guān)鍵切削參數(shù)？調(diào)整原則是什么？4.簡(jiǎn)述G76螺紋循環(huán)指令中“Q最小切入量”與“R精加工余量”的作用，若加工M30×2-6g外螺紋（小徑27.835mm），初始背吃刀量設(shè)為0.5mm，試計(jì)算第一次切入后的切削深度（假設(shè)采用等面積遞減法，不考慮刀具半徑補(bǔ)償）。5.加工中心換刀過(guò)程中，若出現(xiàn)“刀庫(kù)定位不準(zhǔn)”報(bào)警，可能的機(jī)械故障原因有哪些？（至少列出3項(xiàng)）6.采用球頭銑刀加工自由曲面時(shí)，殘余高度（ScallopHeight）與哪些參數(shù)相關(guān)？若要求殘余高度≤0.02mm，刀具半徑R=10mm，計(jì)算最大允許的行距（步距）。（公式：h=S2/(8R)，h為殘余高度，S為行距）7.數(shù)控車床加工薄壁套筒（材料鋁合金，壁厚2mm），內(nèi)孔尺寸要求φ80H7（+0.030/0），試分析可能導(dǎo)致內(nèi)孔橢圓度超差的3個(gè)工藝因素，并提出對(duì)應(yīng)改進(jìn)措施。8.簡(jiǎn)述FANUC系統(tǒng)中G51.1（比例縮放）與G52（局部坐標(biāo)系）的區(qū)別，若對(duì)已編程的φ50外圓進(jìn)行1.005倍比例縮放，同時(shí)在X方向偏移+2mm，應(yīng)如何設(shè)置相關(guān)參數(shù)？9.某零件需在數(shù)控銑床上進(jìn)行深孔鉆削（孔深150mm，直徑φ20mm，材料40Cr），選用槍鉆加工時(shí)，與普通麻花鉆相比，需特別注意哪些工藝要點(diǎn)？（至少4項(xiàng)）10.智能數(shù)控系統(tǒng)中，基于切削力監(jiān)控的自適應(yīng)控制技術(shù)，通常通過(guò)采集哪些信號(hào)實(shí)現(xiàn)？當(dāng)檢測(cè)到切削力異常增大時(shí)，系統(tǒng)可能采取哪些調(diào)整策略？二、編程與工藝分析題（共40分）（一）零件圖（略）：某軸類零件材料為42CrMo，毛坯尺寸φ85×220mm，需加工外輪廓至圖示尺寸（見下表），要求：①外圓φ75h6（-0.019/0），表面粗糙度Ra0.8μm；②錐度1:10（大端φ70，小端φ60，長(zhǎng)度100mm）；③M24×2-6g外螺紋（有效長(zhǎng)度30mm）；④R15mm圓弧過(guò)渡（與φ75外圓及錐面光滑連接）。1.制定加工工藝路線（包括裝夾方式、刀具選擇、工序順序）。（10分）2.編寫FANUC系統(tǒng)數(shù)控車削加工程序（從換刀開始，包含粗精加工、螺紋加工，要求合理使用循環(huán)指令，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)注釋）。（20分）3.若加工后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)φ75外圓尺寸超差（實(shí)測(cè)φ74.985mm），分析可能的原因（至少4項(xiàng)），并提出補(bǔ)償措施。（10分）（二）加工中心編程題（20分）：某模具型腔需加工封閉輪廓（見下表），材料為H13模具鋼（HRC48-52），要求：①輪廓由直線段（X0-Y0→X50-Y0→X50-Y30）與R20mm圓?。ㄟB接X50-Y30與X0-Y30，圓心X25-Y50）組成；②表面粗糙度Ra0.4μm；③采用φ12mm球頭銑刀（刀尖半徑6mm），主軸轉(zhuǎn)速12000r/min，進(jìn)給速度2000mm/min，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償H01=150mm，刀具半徑補(bǔ)償D01=6.0mm。編寫FANUC系統(tǒng)加工程序（包含刀具初始定位、分層銑削（每層切深0.5mm）、輪廓精加工，要求使用刀具半徑左補(bǔ)償，忽略快速移動(dòng)指令）。三、操作與調(diào)試題（共30分）1.數(shù)控車床對(duì)刀操作：使用試切法對(duì)1號(hào)外圓車刀（主偏角93°）進(jìn)行X軸與Z軸對(duì)刀，簡(jiǎn)述具體步驟（包含數(shù)值輸入界面操作）。（10分）2.加工中心調(diào)試：某零件首件加工后，發(fā)現(xiàn)孔位置度超差（實(shí)測(cè)偏差X+0.08mm，Y-0.06mm），排查后確認(rèn)機(jī)床幾何精度合格，試分析可能的編程與操作原因（至少4項(xiàng)），并說(shuō)明如何通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)或程序調(diào)整補(bǔ)償。（10分）3.智能監(jiān)控應(yīng)用：某數(shù)控磨床配備振動(dòng)傳感器與溫度傳感器，實(shí)時(shí)采集砂輪主軸振動(dòng)（頻率范圍100-5000Hz）與軸承溫度（量程0-150℃），若加工過(guò)程中振動(dòng)幅值突然增大30%且軸承溫度升至120℃，分析可能的故障原因（至少3項(xiàng)），并提出應(yīng)急處理措施。（10分）答案一、理論知識(shí)題1.五軸聯(lián)動(dòng)中A軸（繞X軸旋轉(zhuǎn)）與C軸（繞Z軸旋轉(zhuǎn)）聯(lián)動(dòng)主要用于加工復(fù)雜自由曲面（如葉輪、模具）。本質(zhì)區(qū)別：五軸聯(lián)動(dòng)是五個(gè)軸同時(shí)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，可實(shí)時(shí)調(diào)整刀具姿態(tài)；3+2軸是三個(gè)直線軸聯(lián)動(dòng)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸定位后鎖死，僅實(shí)現(xiàn)定向加工，無(wú)法同步調(diào)整刀具方向。2.脈沖當(dāng)量=螺距/(編碼器分辨率×電子齒輪比)=5/(2500×2)=0.001mm/脈沖（即1μm）。3.需調(diào)整進(jìn)給量（f）與背吃刀量（ap）。原則：切削速度（vc）提高時(shí)，為避免刀具壽命急劇下降，應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量（通常f減小10%-20%）；若需保持材料去除率（Q=ap×f×vc），可同步減小背吃刀量（ap減小幅度小于f）。4.Q為最小切入量（防止初始切入量過(guò)大損壞刀具），R為精加工余量（保留最后1-2刀精車）。第一次切入后切削深度=√(0.52+(2×0.5×(小徑-公稱直徑)/2))？實(shí)際等面積法公式：每次切削面積≈π×(Dn2-Dn+12)/4（Dn為第n次切削后的直徑）。初始切削深度=（85-27.835）/2=28.5825mm（毛坯φ85，小徑27.835），第一次切入后直徑=85-2×0.5=84mm，切削深度=0.5mm（背吃刀量為半徑方向）。5.機(jī)械故障原因：①刀庫(kù)定位銷磨損或松動(dòng)；②凸輪分割器間隙過(guò)大；③刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)鏈條張緊力不足；④刀具重量超過(guò)刀庫(kù)額定負(fù)載導(dǎo)致擺動(dòng)。6.相關(guān)參數(shù)：刀具半徑R、行距S、切削方向與曲面法向夾角。由h=S2/(8R)得S=√(8Rh)=√(8×10×0.02)=√1.6≈1.26mm（最大行距≤1.26mm）。7.工藝因素及改進(jìn)：①裝夾力過(guò)大→采用彈性脹套夾具，減小徑向夾緊力；②切削熱變形→使用冷卻液（如乳化液），降低切削速度；③刀具主偏角過(guò)大（如90°）→改用80°主偏角刀具，減小徑向切削力；④走刀路線不合理（如從外向內(nèi)車削）→改為從內(nèi)向外車削，利用材料剛性。8.區(qū)別：G51.1是對(duì)整個(gè)程序段的坐標(biāo)值按比例縮放（包括刀具補(bǔ)償值）；G52是建立局部坐標(biāo)系，僅影響后續(xù)程序段的絕對(duì)坐標(biāo)。設(shè)置：G51X1.005Y1.005（比例縮放）；G52X2.0（局部坐標(biāo)偏移）。9.工藝要點(diǎn)：①必須使用高壓冷卻（8-20MPa），確保切屑排出；②導(dǎo)向套與工件孔口間隙≤0.05mm，防止鉆頭偏擺；③初始鉆入時(shí)進(jìn)給速度降低50%，穩(wěn)定后恢復(fù)；④每鉆削3-5倍直徑深度需退刀排屑；⑤刀具懸伸比≤10:1（150/20=7.5，符合要求）。10.采集信號(hào)：主軸電機(jī)電流（反映切削扭矩）、進(jìn)給軸伺服電流（反映進(jìn)給抗力）、加速度傳感器振動(dòng)信號(hào)。調(diào)整策略：自動(dòng)降低進(jìn)給速度；暫停加工并報(bào)警；啟動(dòng)刀具磨損補(bǔ)償；切換至備用刀具。二、編程與工藝分析題（一）軸類零件1.工藝路線：①粗車：三爪卡盤裝夾毛坯（夾持φ85外圓，伸出200mm），選用90°硬質(zhì)合金外圓車刀（T0101），粗車外圓、錐面、圓?。ū吵缘读?mm，f=0.2mm/r，vc=120m/min）；②精車：換精車刀（T0202，涂層CVD，f=0.08mm/r，vc=180m/min），精車φ75h6外圓（留0.3mm精車余量）、錐面（留0.2mm）、圓?。ㄝ喞龋虎圮嚶菁y：換60°螺紋車刀（T0303），加工M24×2外螺紋（小徑21.835mm，分4刀切削：0.8/0.6/0.4/0.1mm）；④切斷：換切斷刀（T0404，刀寬4mm），保證總長(zhǎng)215mm（留5mm精加工）；⑤調(diào)頭裝夾（夾持φ75外圓，用軟爪保護(hù)），精車端面及總長(zhǎng)至210mm。2.加工程序（FANUC系統(tǒng)）：O0001；T0101M03S600（粗車刀，vc=120m/min→n=1000×120/(π×85)≈450r/min，取600r/min）；G00X90Z5；G71U2R1；G71P10Q20U0.5W0.1F0.2；N10G00X60Z2；（錐面小端φ60）G01Z0F0.1；X70Z-100；（錐度1:10，長(zhǎng)度100mm，大端φ70）X75；G02X85Z-115R15；（R15圓弧，Z向從-100到-115，總長(zhǎng)15mm）Z-200；（毛坯總長(zhǎng)220mm，留20mm夾持）N20X90；G00X100Z100；T0202S1000（精車刀，vc=180m/min→n=1000×180/(π×75)≈764r/min，取1000r/min）；G00X90Z5；G70P10Q20F0.08；G00X100Z100；T0303S500（螺紋車刀，vc=50m/min→n=1000×50/(π×24)≈663r/min，取500r/min）；G00X26Z5；G76P020060Q100R0.05；（2次精車，60°牙型，最小切入量0.1mm，精車余量0.05mm）G76X21.835Z-30P1082Q400F2；（牙高=1.082×2=2.164mm，第一次切入量0.4mm）G00X100Z100；M30；3.超差原因及補(bǔ)償：①刀具磨損：精車刀后刀面磨損量VB＞0.3mm→更換刀具或調(diào)整刀具補(bǔ)償值（X向+0.015mm）；②切削熱變形：工件未充分冷卻→增加冷卻液流量，延長(zhǎng)冷卻時(shí)間；③編程錯(cuò)誤：精車余量計(jì)算錯(cuò)誤（實(shí)際留量0.2mm而非0.3mm）→修改G71的U參數(shù)為0.3；④伺服系統(tǒng)滯后：快速移動(dòng)后未充分減速→在精車段前增加G01過(guò)渡指令；⑤夾具松動(dòng)：三爪卡盤夾持力不足→重新裝夾，使用力矩扳手確保夾緊力。（二）加工中心編程O0002；T01M06（φ12球頭銑刀）；G43H01Z100M03S12000；G00X0Y0Z5；M08；%分層銑削（假設(shè)型腔深度10mm，分20層，每層0.5mm）FOR1=0TO10STEP0.5；G01Z[-1]F2000；G41D01X0Y0；G01X50Y0；G01X50Y30；G03X0Y30I-25J20；（圓心X25,Y50→I=0-25=-25，J=30-50=-20？正確圓心坐標(biāo)應(yīng)為(X25,Y30+R=50)，故圓弧起點(diǎn)X50,Y30，終點(diǎn)X0,Y30，圓心X25,Y50，所以I=25-50=-25，J=50-30=20）G01X0Y0；G40X-10Y0；ENDFOR；G00Z100M09；M30；三、操作與調(diào)試題1.試切法對(duì)刀步驟：①X軸對(duì)刀：手動(dòng)模式下，用1號(hào)刀輕觸工件外圓（保持0.1mm左右切深），記錄此時(shí)CRT顯示的X坐標(biāo)值（如X-150.0）；測(cè)量工件外圓直徑（如φ50.0mm），計(jì)算刀補(bǔ)值：X補(bǔ)=當(dāng)前X坐標(biāo)+直徑值=-150+50=-100，將-100輸入刀具補(bǔ)償表的X軸位置（如1號(hào)刀X補(bǔ)償）；②Z軸對(duì)刀：手動(dòng)模式下，用刀尖輕觸工件端面（Z向接觸后退出），記錄CRT顯示的Z坐標(biāo)值（如Z-200.0），將0輸入刀具補(bǔ)償表的Z軸位置（Z補(bǔ)=-200+0=-200，或直接在刀補(bǔ)界面輸入Z0）；③驗(yàn)證：輸入G00X100Z100，再輸入G00X[刀補(bǔ)后坐標(biāo)]Z[刀補(bǔ)后坐標(biāo)]，檢查刀尖是否對(duì)準(zhǔn)工件原點(diǎn)。2.孔位置度超差原因及補(bǔ)償：①工件坐標(biāo)系（G54-G59）設(shè)置錯(cuò)誤→重新測(cè)量工件基準(zhǔn)面，修正G54中的X/Y偏移值（如X-0.08，Y+0.06）；②刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償值錯(cuò)誤（H01）→重新對(duì)刀，用對(duì)刀儀測(cè)量刀具長(zhǎng)度，修正H01值；③程序中的坐標(biāo)值計(jì)算錯(cuò)誤（如圖紙尺寸轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤）→檢查程序中的G00/G01坐標(biāo)，修正X/Y數(shù)值；④進(jìn)給速度過(guò)高導(dǎo)致伺服滯后→降低精加工進(jìn)給速度（