2025年數(shù)控加工與編程試題答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列數(shù)控系統(tǒng)中，屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)的是（）A.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)B.半閉環(huán)伺服系統(tǒng)C.全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)D.開環(huán)步進(jìn)系統(tǒng)答案：C2.數(shù)控編程中，G00指令的功能是（）A.直線插補(bǔ)B.快速定位C.圓弧插補(bǔ)D.暫停答案：B3.刀具半徑補(bǔ)償指令G41表示（）A.左刀補(bǔ)B.右刀補(bǔ)C.取消刀補(bǔ)D.半徑補(bǔ)償輸入答案：A4.工件坐標(biāo)系設(shè)定指令為（）A.G50B.G54C.G92D.G40答案：B5.加工中心的核心部件是（）A.刀庫B.主軸系統(tǒng)C.進(jìn)給系統(tǒng)D.數(shù)控裝置答案：B6.數(shù)控車床編程中，X軸通常采用（）A.半徑編程B.直徑編程C.長度編程D.角度編程答案：B7.圓弧插補(bǔ)指令G02表示（）A.順時(shí)針圓弧插補(bǔ)B.逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)C.螺旋線插補(bǔ)D.橢圓插補(bǔ)答案：A8.切削用量三要素中，對(duì)刀具壽命影響最大的是（）A.背吃刀量B.進(jìn)給量C.切削速度D.切削深度答案：C9.子程序結(jié)束并返回主程序的指令是（）A.M98B.M99C.M03D.M05答案：B10.五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的“五軸”通常指（）A.X、Y、Z直線軸+A、B旋轉(zhuǎn)軸B.X、Y、Z直線軸+U、V平行軸C.X、Y、Z直線軸+C、D傾斜軸D.X、Y、Z直線軸+E、F擺動(dòng)軸答案：A二、判斷題（每題1分，共10分）1.G90為增量值編程指令，G91為絕對(duì)值編程指令。（×）2.刀具長度補(bǔ)償指令G43為正補(bǔ)償，G44為負(fù)補(bǔ)償。（√）3.數(shù)控車床的G71指令用于外圓粗車循環(huán)，G72用于端面粗車循環(huán)。（√）4.加工中心換刀時(shí)，主軸必須處于準(zhǔn)停狀態(tài)。（√）5.圓弧插補(bǔ)中，I、J、K參數(shù)表示圓心相對(duì)于圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量。（√）6.數(shù)控程序中的F指令表示進(jìn)給速度，單位為mm/r（車床）或mm/min（銑床）。（√）7.粗加工時(shí)應(yīng)選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量，較高的切削速度。（×）8.工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（編程原點(diǎn)）可與機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，也可根據(jù)加工需要設(shè)定。（√）9.數(shù)控系統(tǒng)的MDI功能允許手動(dòng)輸入單個(gè)程序段并執(zhí)行。（√）10.五軸加工可以一次裝夾完成復(fù)雜曲面的加工，減少定位誤差。（√）三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述數(shù)控加工工藝分析的主要內(nèi)容。數(shù)控加工工藝分析需重點(diǎn)關(guān)注以下方面：①加工方法選擇：根據(jù)零件材料、結(jié)構(gòu)及精度要求，確定車、銑、鉆等基本加工方式；②工序劃分：按“先面后孔”“先粗后精”原則劃分粗加工、半精加工、精加工工序；③刀具選擇：根據(jù)加工特征（如平面、槽、孔）選擇立銑刀、鉆頭、車刀等，確定刀具材料（硬質(zhì)合金、陶瓷）及幾何參數(shù)（直徑、刃長）；④切削用量確定：結(jié)合刀具壽命與加工效率，合理設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速（S）、進(jìn)給速度（F）、背吃刀量（ap）；⑤走刀路線設(shè)計(jì)：優(yōu)化起刀點(diǎn)、切入點(diǎn)、退刀點(diǎn)，避免空行程過長，減少刀具磨損；⑥裝夾方案：選擇通用夾具（三爪卡盤、平口鉗）或?qū)Ｓ脢A具，確保定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，減少裝夾變形。2.刀具半徑補(bǔ)償?shù)淖饔眉笆褂米⒁馐马?xiàng)。刀具半徑補(bǔ)償?shù)暮诵淖饔檬牵孩俸喕幊蹋壕幊虝r(shí)只需按零件輪廓軌跡編寫，無需考慮刀具實(shí)際半徑；②保證加工精度：通過補(bǔ)償值調(diào)整，抵消刀具磨損或更換帶來的尺寸偏差；③適應(yīng)工藝需求：粗加工時(shí)可通過調(diào)整補(bǔ)償值預(yù)留精加工余量。使用時(shí)需注意：①補(bǔ)償平面選擇（G17/G18/G19）；②刀補(bǔ)建立與取消應(yīng)在切入/切出工件的直線段完成，避免在圓弧段進(jìn)行；③補(bǔ)償值需與實(shí)際刀具半徑一致，若刀具磨損需及時(shí)更新補(bǔ)償參數(shù)；④連續(xù)輪廓加工時(shí)，需避免刀具半徑過大導(dǎo)致過切（如內(nèi)輪廓拐角處）。3.說明數(shù)控車床G71指令的參數(shù)含義及應(yīng)用場(chǎng)景。G71為外圓/內(nèi)孔粗車循環(huán)指令，格式為：G71U(Δd)R(r)P(ns)Q(nf)U(Δu)W(Δw)F(f)S(s)T(t)。參數(shù)含義：Δd—背吃刀量（半徑值，mm）；r—每次退刀量（mm）；ns—精加工路線起始程序段號(hào)；nf—精加工路線結(jié)束程序段號(hào)；Δu—X向精加工余量（直徑值，mm）；Δw—Z向精加工余量（mm）。應(yīng)用場(chǎng)景：適用于棒料毛坯的軸類零件粗加工，可自動(dòng)完成多個(gè)切削層的橫向（X向）進(jìn)給與縱向（Z向）退刀，快速去除余量，保留均勻的精加工余量。4.加工中心自動(dòng)換刀（ATC）的主要流程。加工中心換刀流程包括：①主軸準(zhǔn)停：主軸停止旋轉(zhuǎn)并定位到固定角度，確保刀柄鍵槽對(duì)準(zhǔn)；②刀庫定位：根據(jù)當(dāng)前程序調(diào)用的刀具號(hào)，刀庫旋轉(zhuǎn)將目標(biāo)刀具移動(dòng)到換刀位置；③刀具交換：機(jī)械手（或主軸與刀庫直接交換）執(zhí)行抓刀動(dòng)作，先將主軸上的舊刀取下，再將刀庫中的新刀裝入主軸；④刀具數(shù)據(jù)更新：系統(tǒng)自動(dòng)讀取新刀的長度、半徑補(bǔ)償值，更新到當(dāng)前程序；⑤刀庫回位：刀庫旋轉(zhuǎn)將舊刀放回原刀位，完成換刀。整個(gè)過程需嚴(yán)格控制各動(dòng)作時(shí)序，避免碰撞。5.影響數(shù)控加工精度的主要因素及控制措施。影響因素包括：①機(jī)床精度：如導(dǎo)軌直線度、絲杠螺距誤差、主軸跳動(dòng)等，需定期維護(hù)校準(zhǔn)；②刀具因素：刀具磨損、刃口鈍化導(dǎo)致尺寸偏差，應(yīng)合理選擇刀具材料（如涂層硬質(zhì)合金）并設(shè)定換刀周期；③編程誤差：插補(bǔ)誤差（如用直線逼近曲線）、刀補(bǔ)計(jì)算錯(cuò)誤，可通過提高插補(bǔ)精度（如采用樣條插補(bǔ)）或優(yōu)化刀補(bǔ)參數(shù)減??；④熱變形：機(jī)床主軸、絲杠因切削熱或環(huán)境溫度變化產(chǎn)生熱伸長，需采用冷卻系統(tǒng)（如主軸油冷）或熱補(bǔ)償功能；⑤裝夾誤差：工件定位不準(zhǔn)或夾緊力過大導(dǎo)致變形，應(yīng)設(shè)計(jì)合理的夾具（如薄壁件采用彈性夾具）并控制夾緊力；⑥測(cè)量誤差：檢測(cè)工具精度不足或測(cè)量方法不當(dāng)，需使用高精度量具（如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)）并規(guī)范測(cè)量流程。四、編程題（共20分）（一）數(shù)控車床編程（10分）零件材料為45鋼，毛坯尺寸Φ50×120mm，需加工外輪廓（見下圖），要求：①使用G71粗車循環(huán)；②調(diào)用G70精加工；③設(shè)定合理的切削參數(shù)（S、F）。程序如下（FANUC系統(tǒng)）：O0001；T0101；（調(diào)用1號(hào)外圓車刀，刀具補(bǔ)償1）M03S800；（主軸正轉(zhuǎn)，800r/min）G00X52Z2；（快速定位到循環(huán)起點(diǎn)）G71U2R1；（背吃刀量2mm，退刀量1mm）G71P10Q20U0.5W0.1F0.2；（粗車循環(huán)，X向留0.5mm余量，Z向留0.1mm）N10G00X20；（精加工起始段：快速接近工件）G01Z0F0.1；（直線插補(bǔ)至端面）X25Z-2.5；（倒角C2.5）Z-30；（車Φ25外圓）X30Z-40；（錐度1:5）Z-60；（車Φ30外圓）G02X40Z-70R5；（順時(shí)針圓弧插補(bǔ)，R5）G01Z-90；（車Φ40外圓）X48；（車外圓至Φ48）Z-110；（車Φ48外圓）N20X50；（精加工結(jié)束段）G70P10Q20；（精加工循環(huán)）G00X100Z100；（快速退刀）M05；（主軸停）M30；（程序結(jié)束）（二）加工中心編程（10分）在鋁合金板（100×100×20mm）上加工邊長為60mm的正方形外輪廓（深度5mm），要求：①使用G41刀具半徑補(bǔ)償；②從工件左上角切入；③設(shè)定合理的切削參數(shù)。程序如下（FANUC系統(tǒng)）：O0002；T0202；（調(diào)用2號(hào)立銑刀，直徑Φ10mm，刀具補(bǔ)償2）M03S1500；（主軸正轉(zhuǎn)，1500r/min）G54G00X-30Y-35Z100；（工件坐標(biāo)系G54，快速定位到安全高度）Z5；（下刀至接近工件）G01Z-5F100；（下刀至切削深度）G41D02X-30Y-30；（建立左刀補(bǔ)，切入起點(diǎn)（-30,-30））G01Y30F200；（銑削左側(cè)邊）X30；（銑削頂邊）Y-30；（銑削右側(cè)邊）X-30；（銑削底邊）G40G01X-30Y-35；（取消刀補(bǔ)，退至切出點(diǎn)）G00Z100；（抬刀至安全高度）M05；（主軸停）M30；（程序結(jié)束）五、綜合分析題（10分）某軸類零件加工后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Φ50h7外圓尺寸超差（實(shí)測(cè)Φ50.03mm），表面粗糙度Ra值達(dá)3.2μm（要求Ra1.6μm）。試分析可能原因及解決措施?？赡茉蚣按胧?.尺寸超差：①刀具磨損：粗加工后刀具后刀面磨損量超過0.3mm，導(dǎo)致精加工時(shí)實(shí)際背吃刀量增大；措施：增加刀具磨損檢測(cè)，粗加工后測(cè)量余量并調(diào)整精加工補(bǔ)償值，或更換新刀。②編程誤差：G71循環(huán)中Δu（X向精加工余量）設(shè)定過?。ㄈ?.3mm），實(shí)際加工中因毛坯余量不均，局部余量過大，精加工未完全切除；措施：增大Δu至0.5-0.8mm，確保精加工充分。③熱變形：切削熱導(dǎo)致工件膨脹，冷卻后收縮量不足；措施：采用切削液冷卻，或降低切削速度（如從800r/min降至600r/min），減少熱輸入。2.表面粗糙度超差：①進(jìn)給量過大（如F0.3mm/r），導(dǎo)致殘留面積高度增加；措施：減小進(jìn)給量至0.15-0.2mm/r。②刀具刃口鈍化：刀尖圓弧半徑過小（如R0.2mm）或刃口