(2025年)《數(shù)控加工工藝》習(xí)題與參考答案一、選擇題（每題2分，共10分）1.下列關(guān)于數(shù)控加工工序集中原則的描述中，錯誤的是（）。A.減少裝夾次數(shù)，提高加工精度B.減少機床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本C.適合加工形狀復(fù)雜、工序多的零件D.對操作工人的技術(shù)要求較低2.加工淬硬鋼（HRC55-62）的精密外圓時，最適宜選擇的刀具材料是（）。A.高速鋼（HSS）B.硬質(zhì)合金（WC-Co）C.立方氮化硼（CBN）D.陶瓷（Al?O?）3.某軸類零件以兩端中心孔作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)屬于（）。A.設(shè)計基準(zhǔn)B.工序基準(zhǔn)C.定位基準(zhǔn)D.測量基準(zhǔn)4.數(shù)控車削編程中，G71指令的主要功能是（）。A.外圓粗車循環(huán)B.端面粗車循環(huán)C.固定形狀粗車循環(huán)D.精加工循環(huán)5.加工中心換刀時，換刀點的位置通常應(yīng)設(shè)置在（）。A.工件表面上方5mm處B.機床參考點C.遠(yuǎn)離工件且無干涉的安全位置D.刀具初始裝夾位置二、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述數(shù)控加工工藝路線設(shè)計的主要內(nèi)容。2.粗加工與精加工分開進(jìn)行的主要原因有哪些？3.刀具前角對切削過程的影響主要體現(xiàn)在哪些方面？如何根據(jù)加工材料選擇前角大??？4.數(shù)控編程中，刀具半徑補償（G41/G42）的作用是什么？使用時需注意哪些問題？5.列舉三種常見的數(shù)控加工誤差來源，并說明其對應(yīng)的減小措施。三、分析題（共60分）1.（15分）某軸類零件如圖1所示（材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理HRC28-32），需加工外圓φ50h6（長度80mm）、φ40h7（長度50mm）、鍵槽（寬10mm×深3mm）及兩端面（總長150mm±0.1mm）。試制定其數(shù)控加工工藝路線（含設(shè)備選擇、定位基準(zhǔn)、工序順序及關(guān)鍵工藝參數(shù)）。2.（15分）加工一批鋁合金盤類零件（直徑φ200mm，厚度20mm，中心有φ50H7通孔，外圓需車削至φ200h7，表面粗糙度Ra1.6μm）。現(xiàn)有三爪卡盤、四爪卡盤、花盤-角鐵三種夾具，分析應(yīng)選擇哪種夾具？并說明裝夾方案（含定位面、夾緊點、防變形措施）。3.（15分）某模具型腔為自由曲面（材料為P20模具鋼，硬度HRC30-35），需采用數(shù)控銑削加工。試從刀具選擇（類型、材料、幾何參數(shù)）、切削參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、背吃刀量）、走刀路徑規(guī)劃（策略、方向）三個方面，說明工藝方案設(shè)計要點。4.（15分）智能數(shù)控系統(tǒng)（如具備自適應(yīng)控制、工藝數(shù)據(jù)庫功能）對傳統(tǒng)數(shù)控加工工藝優(yōu)化有哪些具體影響？結(jié)合實例說明其在提高加工效率、保證質(zhì)量方面的應(yīng)用。參考答案一、選擇題1.D（工序集中對操作工人的綜合技能要求更高，需掌握多工序操作知識）2.C（CBN刀具適合加工高硬度材料，耐磨性和熱穩(wěn)定性優(yōu)于硬質(zhì)合金和陶瓷）3.C（中心孔用于定位，屬于定位基準(zhǔn)）4.A（G71為外圓/內(nèi)孔粗車循環(huán)，用于切除較大余量）5.C（換刀點需避開工件、夾具及機床部件，確保換刀安全）二、簡答題1.主要內(nèi)容包括：①確定加工方法（如車、銑、鉆等）；②劃分加工階段（粗加工、半精加工、精加工）；③安排工序順序（先基準(zhǔn)后其他、先面后孔、先主后次）；④確定工序集中與分散程度；⑤選擇機床與工藝裝備（刀具、夾具、量具）；⑥確定切削參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、背吃刀量）。2.原因：①粗加工切削力大、發(fā)熱多，易引起工件變形，分開可減少精加工時的殘余應(yīng)力影響；②粗加工后工件尺寸誤差大，精加工可修正尺寸精度；③粗加工使用大余量、大切削參數(shù)，精加工使用小參數(shù)保證表面質(zhì)量；④便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷（如氣孔、夾砂），避免后續(xù)工序浪費。3.前角影響：①增大前角可減小切削力和切削熱，但會降低刀具強度；②前角過小會導(dǎo)致切削力增大，易產(chǎn)生積屑瘤。材料選擇：加工塑性材料（如鋼）時，前角取10°-20°；加工脆性材料（如鑄鐵）時，前角取5°-15°；加工高硬度材料（如淬火鋼）時，前角取-5°-5°（負(fù)前角增強刀具強度）。4.作用：①簡化編程（無需按刀具實際半徑計算輪廓坐標(biāo)）；②補償?shù)毒吣p或更換時的半徑變化；③實現(xiàn)同一程序加工不同尺寸的零件（通過調(diào)整補償值）。注意問題：①補償平面需與編程平面一致（如G17為XY平面）；②刀具半徑補償應(yīng)在切入工件前建立，切出后取消；③避免在補償狀態(tài)下執(zhí)行非移動指令（如M代碼）；④注意補償方向（G41左補償，G42右補償）與刀具移動方向的配合。5.誤差來源及措施：①定位誤差（工件定位不準(zhǔn)確）：選擇精度高的定位基準(zhǔn)（如一面兩銷），提高夾具制造精度；②熱變形誤差（切削熱引起工件膨脹）：采用冷卻液降溫，粗精加工間隔散熱，控制切削參數(shù)減少發(fā)熱；③刀具磨損誤差（刀具后刀面磨損導(dǎo)致尺寸超差）：定期換刀或調(diào)整刀具補償值，選用耐磨性好的刀具材料（如涂層硬質(zhì)合金）；④機床幾何誤差（導(dǎo)軌不平行、絲杠間隙）：定期檢測機床精度，使用反向間隙補償功能。三、分析題1.工藝路線制定：-設(shè)備選擇：數(shù)控車床（加工外圓、端面）+數(shù)控銑床（加工鍵槽）。-定位基準(zhǔn)：粗加工以毛坯外圓和端面為基準(zhǔn)；半精加工/精加工以兩端中心孔為基準(zhǔn)（互為基準(zhǔn)原則）。-工序順序：①粗車兩端面（留0.5mm余量），鉆中心孔；②粗車φ50外圓（留1.5mm余量）、φ40外圓（留1.5mm余量）；③調(diào)質(zhì)處理（HRC28-32）；④修研中心孔（提高定位精度）；⑤精車φ50h6（轉(zhuǎn)速800r/min，進(jìn)給量0.1mm/r，背吃刀量0.3mm）、φ40h7（轉(zhuǎn)速1000r/min，進(jìn)給量0.08mm/r，背吃刀量0.2mm）；⑥銑鍵槽（立銑刀φ10mm，轉(zhuǎn)速1200r/min，進(jìn)給量0.05mm/z，深度3mm，對稱分布）；⑦檢驗（測外圓尺寸、鍵槽位置度、表面粗糙度）。2.夾具選擇與裝夾方案：-應(yīng)選擇三爪卡盤（鋁合金為軟材料，三爪自定心可保證外圓與孔的同軸度）。-裝夾方案：①定位面：以工件一端面（A面）和內(nèi)孔（φ50H7）為定位基準(zhǔn)（一面一孔定位）；②夾緊點：三爪均勻夾緊外圓（避免單點受力變形）；③防變形措施：調(diào)整卡爪夾緊力（0.3-0.5MPa），采用軟爪（銅或鋁合金材質(zhì)）增大接觸面積，避免剛性卡爪壓傷表面；粗車時留0.3mm余量，精加工前松夾再輕夾，釋放殘余應(yīng)力。3.模具型腔加工工藝要點：-刀具選擇：①類型：球頭立銑刀（適應(yīng)曲面輪廓）；②材料：涂層硬質(zhì)合金（如TiAlN涂層，耐高溫磨損）；③幾何參數(shù)：前角10°-15°（兼顧切削力與強度），后角8°-12°（減少摩擦），螺旋角45°（提高排屑性能），直徑φ12mm（兼顧加工效率與拐角適應(yīng)性）。-切削參數(shù)：轉(zhuǎn)速8000-10000r/min（高速銑削降低切削力），進(jìn)給量0.1-0.15mm/z（保持穩(wěn)定切削），背吃刀量徑向0.2-0.3mm（小切深減少刀具偏轉(zhuǎn)）、軸向0.5-1mm（分層加工）。-走刀路徑：①策略：采用“粗加工（等高線）→半精加工（殘余高度清除）→精加工（沿曲面流線）”；②方向：順銑為主（減少刀具磨損），拐角處增加圓弧過渡（避免急停導(dǎo)致過切）；③行距：精加工時行距≤0.05mm（保證表面粗糙度Ra0.8μm以下）。4.智能數(shù)控系統(tǒng)的影響與實例：-影響：①自適應(yīng)控制：實時監(jiān)測切削力、振動等參數(shù)，自動調(diào)整轉(zhuǎn)速/進(jìn)給量（如加工中切削力超閾值時，系統(tǒng)降低進(jìn)給率）；②工藝數(shù)據(jù)庫：存儲不同材料、刀具的最優(yōu)參數(shù)（如輸入“P20鋼+φ10mm球刀”，系統(tǒng)推薦轉(zhuǎn)速12000r/min、進(jìn)給量1500mm/min）；③預(yù)測性維護(hù)：通過刀具磨損傳感器，提前預(yù)警換刀時間（