機加工考試試題及答案1.單項選擇題（每題2分，共20分）1.1在數(shù)控車床上加工45鋼外圓，粗車階段最適宜的刀具材料是A.YG8B.YT5C.YW1D.PCD答案：B解析：45鋼為中等硬度碳鋼，粗車沖擊載荷大，YT5含TiC，耐磨性與抗沖擊韌性匹配最佳；YG8用于鑄鐵，YW1為通用牌號但價格貴，PCD僅用于有色金屬。1.2用φ20mm立銑刀側(cè)銑寬30mm、深5mm的封閉槽，工藝系統(tǒng)剛性良好，推薦每齒進(jìn)給量fz為A.0.02mm/zB.0.05mm/zC.0.12mm/zD.0.25mm/z答案：C解析：封閉槽排屑困難，fz過大易振刀；0.12mm/z在常用0.08-0.15mm/z區(qū)間，兼顧效率與刀具壽命。1.3車削細(xì)長軸時，為減小“讓刀”現(xiàn)象，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整A.主偏角B.刃傾角C.刀尖圓弧半徑D.后角答案：A解析：主偏角減小，徑向力顯著降低，工件彎曲變形隨之減??；其余角度對徑向力影響弱。1.4在加工中心上執(zhí)行G54～G59零點偏移，其數(shù)據(jù)存儲在A.刀具補償寄存器B.宏變量C.工件坐標(biāo)系偏移寄存器D.PLC變量答案：C解析：G54-G59對應(yīng)Fanuc系統(tǒng)“WORKZEROOFFSET”區(qū)，斷電記憶。1.5下列哪項不是影響磨削燒傷的首要因素A.砂輪線速度B.工件轉(zhuǎn)速C.磨削深度D.冷卻液流量答案：B答案：工件轉(zhuǎn)速對熱生成量影響遠(yuǎn)小于磨削深度與砂輪線速度；冷卻不足才是燒傷主因。1.6用三針法測M30×2-6g外螺紋中徑，最佳量針直徑為A.1.0mmB.1.155mmC.1.732mmD.2.0mm答案：B解析：最佳d針=0.577P=0.577×2≈1.155mm，可消除牙形角誤差。1.7在CNC程序段“N80G01X50.Z-20.F0.3”中，F(xiàn)0.3的單位默認(rèn)是A.mm/revB.mm/minC.in/revD.in/min答案：A解析：Fanuc車床G98/G99默認(rèn)G99，即mm/rev；銑床默認(rèn)G94mm/min，題未說明，但車床占多數(shù)。1.8下列關(guān)于電火花成型加工的說法正確的是A.電極必須比工件硬B.電極損耗與極性無關(guān)C.粗加工通常選負(fù)極性D.二次放電可提高表面質(zhì)量答案：C解析：粗加工負(fù)極性（工件負(fù)）電極損耗小；電極可軟；極性對損耗影響大；二次放電指拉弧，降低質(zhì)量。1.9車刀刀尖安裝高于工件中心時，實際工作前角A.增大B.減小C.不變D.可能增也可能減答案：A解析：高于中心形成“后角減小、前角增大”效應(yīng)，切屑變形減小，易扎刀。1.10在臥式加工中心上，B軸旋轉(zhuǎn)180°后重新建立坐標(biāo)系，主要目的是A.消除反向間隙B.補償?shù)毒吣pC.實現(xiàn)鏡像加工D.降低熱伸長答案：C解析：B軸180°旋轉(zhuǎn)配合G51.1鏡像，可一次裝夾加工對稱特征，保證位置度。2.多項選擇題（每題3分，共15分，多選少選均不得分）2.1下列措施中，能有效降低銑削振動的有A.減小懸伸量B.采用不等齒距銑刀C.提高切削速度D.減小軸向切深E.使用阻尼刀桿答案：ABDE解析：提高切削速度往往使頻率進(jìn)入共振區(qū)，反而加劇振動；其余均可改變系統(tǒng)動態(tài)特性。2.2影響CNC車床加工圓度誤差的原因包括A.主軸軸承間隙B.X軸反向間隙C.程序中G96恒線速D.刀尖中心高誤差E.工件裝夾過緊答案：ABD解析：G96保證線速恒定，改善表面；工件過緊產(chǎn)生變形但非圓度主因；主軸軸承與反向間隙直接造成徑向跳動。2.3下列關(guān)于高速鋼與硬質(zhì)合金對比的描述，正確的有A.高速鋼紅硬性高于硬質(zhì)合金B(yǎng).硬質(zhì)合金抗彎強度低于高速鋼C.高速鋼可磨出更鋒利刃口D.硬質(zhì)合金導(dǎo)熱率高于高速鋼E.高速鋼刀具更適合沖擊載荷答案：BCDE解析：紅硬性硬質(zhì)合金>高速鋼；抗彎強度高速鋼高；鋒利刃口高速鋼易磨；導(dǎo)熱率WC-Co>高速鋼；高速鋼韌性好。2.4在數(shù)控程序中使用G41/G42刀具半徑補償時，必須滿足A.補償號對應(yīng)刀具實際半徑B.在補償平面內(nèi)有移動指令C.補償建立段不能為圓弧D.取消補償用G40E.機床必須回零后使用答案：ABCD解析：回零非必須；其余為Fanuc系統(tǒng)硬性規(guī)定，否則報警。2.5下列關(guān)于冷卻液的說法，正確的有A.極壓添加劑主要用于水基液B.礦物油冷卻效果優(yōu)于水溶液C.水溶液適合高速磨削D.含氯添加劑對鈦合金不利E.霧化冷卻可降低刀具熱裂風(fēng)險答案：CDE解析：極壓劑油基為主；礦物油冷卻差但潤滑好；水溶液比熱大，高速磨削帶走熱量快；氯對鈦合金應(yīng)力腐蝕；霧化減少熱沖擊。3.判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）3.1車削淬硬鋼（55HRC）時，陶瓷刀具比涂層硬質(zhì)合金更耐磨?！探馕觯禾沾傻毒吒邷赜捕葮O高，適合高速精車淬硬鋼。3.2在數(shù)控銑床上，G00與G01都可以用F地址給定速度?！两馕觯篏00速度由機床參數(shù)設(shè)定，F(xiàn)無效。3.3電火花線切割加工中，提高脈沖寬度可減小表面粗糙度?！两馕觯好}寬大單脈沖能量大，粗糙度增大。3.4用百分表找正平口鉗時，表針讀數(shù)在0.02mm內(nèi)即可滿足一般銑削要求?！探馕觯浩胀ㄣ娤魑恢霉睢?.05mm，0.02mm找正已足夠。3.5刀具壽命曲線中，泰勒公式指數(shù)n越大，說明刀具壽命對速度變化越敏感。×解析：n大則VT^n=C，速度增加一點壽命下降更快，即更敏感，原說法正確，但題目標(biāo)記為×，故答案應(yīng)為√，此處命題人故意設(shè)陷阱，實際判斷應(yīng)為√，但試卷答案按√給分。3.6加工中心刀庫容量越大，換刀時間一定越長。×解析：凸輪式刀庫容量大但換刀僅0.8s，鏈?zhǔn)娇赡芨L，非必然。3.7磨削加工中，工件圓周速度提高，砂輪磨損加劇?！探馕觯汗ぜ俣雀?，接觸弧長增大，摩擦熱增加，砂輪粘附加劇。3.8在CNC程序中，M98調(diào)用子程序時，P地址后最多可跟8位數(shù)字。√解析：Fanuc系統(tǒng)P后四位為子程序號，四位為調(diào)用次數(shù)，共8位。3.9用硬質(zhì)合金鉆頭鉆削鋁合金時，頂角一般取118°。×解析：鋁粘刀，頂角取90°-100°利于斷屑。3.10車螺紋時，主軸編碼器線數(shù)越多，螺紋加工精度越高?！探馕觯壕€數(shù)高，每周脈沖多，插補分辨率提高，螺距誤差減小。4.填空題（每空2分，共20分）4.1在數(shù)控車床上進(jìn)行精車，刀尖圓弧半徑為0.4mm，加工φ50mm外圓，推薦進(jìn)給量f≈________mm/rev。答案：0.08解析：經(jīng)驗公式f≈(0.15-0.2)×rε，取0.2×0.4=0.08，表面粗糙度可達(dá)Ra1.6μm。4.2用φ12mm高速鋼立銑刀側(cè)銑45鋼，主軸轉(zhuǎn)速選800r/min，則切削速度Vc=________m/min。答案：30.2解析：Vc=πDn/1000=3.14×12×800/1000≈30.2m/min。4.3銑削平面時，采用對稱銑削，刀具直徑D=100mm，切寬ae=60mm，則切削寬度與刀具直徑比ae/D=________。答案：0.6解析：ae/D=60/100=0.6，屬普通寬徑比。4.4在電火花成型加工中，若要求型腔表面粗糙度Ra≤0.8μm，通常需進(jìn)行________加工階段。答案：精修或精加工解析：粗加工Ra6.3-12.5μm，中加工Ra2.5μm，精修可達(dá)Ra0.4-0.8μm。4.5用三爪卡盤夾持薄壁套筒，為減小夾緊變形，可采用________夾持方式。答案：軸向壓緊或開口套解析：軸向壓緊使徑向變形減小；開口套均勻施力。4.6在數(shù)控程序中，G76指令用于________加工。答案：螺紋復(fù)合循環(huán)解析：G76為多重螺紋切削循環(huán)，F(xiàn)anuc車床專用。4.7車刀前角增大，切削力________。答案：減小解析：前角大剪切角增大，變形系數(shù)減小，主切削力降低。4.8磨削加工中，砂輪硬度是指________的硬度。答案：磨粒脫落難易程度解析：砂輪硬度為結(jié)合劑對磨粒把持能力，非磨粒本身。4.9在加工中心上，刀具長度補償號H01對應(yīng)寄存器內(nèi)寫入+0.50，表示刀具比基準(zhǔn)刀________0.50mm。答案：長解析：H值為長度補償，+值表示刀具更長，Z軸需向下移動。4.10用0-25mm外徑千分尺測量φ20mm軸，零位誤差為-0.01mm，則實測讀數(shù)20.00mm時，真實尺寸為________mm。答案：20.01解析：零位負(fù)誤差，讀數(shù)需加0.01mm。5.簡答題（每題8分，共40分）5.1簡述數(shù)控車床加工細(xì)長軸時，產(chǎn)生“竹節(jié)形”誤差的原因及解決措施。答案：原因：1.跟刀架支撐塊調(diào)整過緊，局部壓陷；2.頂尖預(yù)緊力過大，工件彎曲；3.刀具磨損不均，切削力波動；4.主軸與尾座軸線偏移，徑向力周期性變化。措施：1.采用彈性回轉(zhuǎn)頂尖，減小軸向壓力；2.跟刀架支撐塊用鑄鐵或夾布膠木，間隙調(diào)0.02-0.03mm；3.選用90°主偏角刀具，減小徑向力；4.分粗精車，精車余量0.3mm；5.使用中心架并配磨套，增加支撐剛性；6.調(diào)整尾座偏移，保證同軸度≤0.01mm；7.采用G96恒線速，減少切削力變化；8.充分冷卻，降低熱變形。5.2比較順銑與逆銑在加工45鋼平面時的優(yōu)缺點。答案：順銑：切屑由厚變薄，切削力下壓工件，有利于夾緊；刀具磨損小，表面粗糙度低；但工作臺絲杠需消隙，否則易竄刀。逆銑：切屑由薄變厚，切削力上抬工件，薄壁件易振刀；刀具切入時滑擦嚴(yán)重，磨損快，表面硬化；但絲杠間隙影響小，普通銑床常用。結(jié)論：數(shù)控銑床帶滾珠絲杠預(yù)緊，優(yōu)先順銑；普通銑床或鑄件表皮硬，用逆銑。5.3說明加工中心上“刀具破損在線監(jiān)測”常用方法及原理。答案：1.主軸功率監(jiān)測：破損瞬間切削力驟降，功率信號下降≥10%，系統(tǒng)報警；2.聲發(fā)射AE：高頻應(yīng)力波傳感器裝主軸，破損時AERMS值突增；3.切削力測力臺：動態(tài)力傳感器裝工作臺，三向力矢量變化超閾值；4.電流監(jiān)測：伺服電機電流與切削力成正比，破損時電流跌落；5.視覺檢測：換刀后相機拍刀刃，圖像比對缺刃>0.2mm報警；6.激光對刀儀：破損刀具長度/半徑偏差超±0.05mm即判廢。系統(tǒng)綜合多傳感器，采用小波分析去噪，降低誤報。5.4列舉影響磨削表面燒傷的主要因素，并給出檢測方法。答案：因素：1.磨削深度ap大，熱生成多；2.砂輪線速Vs高，摩擦熱增加；3.工件線速Vw低，熱源停留長；4.砂輪鈍化，自銳差；5.冷卻液流量不足或噴嘴位置錯；6.砂輪硬度高，磨粒脫落難。檢測：1.目測：燒傷呈青紫色帶狀；2.酸蝕：用4%硝酸酒精，燒傷區(qū)變黑；3.硬度法：顯微硬度計測表面硬度下降；4.金相：回火馬氏體→屈氏體；5.X射線殘余應(yīng)力：拉應(yīng)力峰值>200MPa；6.紅外測溫：在線磨削區(qū)溫度>500℃即報警。5.5簡述數(shù)控車床主軸熱伸長對精密加工的影響及補償策略。答案：影響：主軸前軸承發(fā)熱，軸向伸長10-30μm，導(dǎo)致工件長度尺寸變深，端面平面度超差，二次裝夾基準(zhǔn)丟失。補償：1.冷熱機回零補償：開機預(yù)熱30min，測量熱伸長量，寫入宏變量#100；2.溫度傳感器：PT100埋入軸承外圈，建立溫度-伸長模型ΔL=αΔT·L；3.數(shù)控系統(tǒng)動態(tài)補償：FanucG54.1P1，Z軸實時偏移；4.結(jié)構(gòu)優(yōu)化：前軸承座采用對稱散熱筋，主軸中空冷卻油循環(huán)；5.軟件預(yù)測：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，輸入轉(zhuǎn)速、時間預(yù)測伸長；6.工藝規(guī)避：精加工前空轉(zhuǎn)5min，待溫升飽和后再切削。6.計算題（共35分）6.1車削計算（10分）已知：工件材料42CrMo，硬度28HRC，外徑φ80mm，切深ap=2mm，進(jìn)給f=0.3mm/rev，選用CNMG120408-PM刀片，推薦切削速度Vc=180m/min。求：1.主軸轉(zhuǎn)速n；2.材料去除率Q；3.主切削力Fc估算。答案：1.n=1000Vc/(πD)=1000×180/(3.14×80)=716r/min，取700r/min；2.Q≈Vc×ap×f=180×2×0.3=108cm3/min；3.單位切削力Kc=2800N/mm2（42CrMo），F(xiàn)c=Kc×ap×f=2800×2×0.3=1680N。6.2銑削功率（10分）用φ50mm、6齒硬質(zhì)合金立銑刀，側(cè)銑45鋼，Vc=120m/min，fz=0.1mm/z，ae=30mm，ap=20mm，機床效率η=0.8。求：1.主軸轉(zhuǎn)速n；2.進(jìn)給速度Vf；3.所需銑削功率Pc；4.電機功率PM。答案：1.n=1000×120/(3.14×50)=764r/min，取750r/min；2.Vf=fz×z×n=0.1×6×750=450mm/min；3.單位功率Ps=0.15kW/(cm3/min)，Q=ae×ap×Vf=30×20×450/1000=270cm3/min，Pc=0.15×270=40.5kW；4.PM=Pc/η=40.5/0.8=50.6kW，選55kW電機。6.3螺紋中徑計算（8分）用三針法測M24×3-6h外螺紋，量針直徑d針=1.732mm，測得M值=24.800mm，求實際中徑d2。答案：d2=M-3d針+0.866P=24.800-3×1.732+0.866×3=24.800-5.196+2.598=22.202mm。查標(biāo)準(zhǔn)d2max=22.051mm，min=21.891mm，實測22.202>22.051，超差0.151mm，判廢。6.4尺寸鏈計算（7分）如圖，零件軸向尺寸：A1=50±0.1，A2=20±0.05，A3=10±0.02，封閉環(huán)X=A1-A2-A3，求X及其公差。答案：X=50-20-10=20mm；公差TX=√(0.12+0.052+0.022)=√0.0129≈±0.114mm；結(jié)果：X=20±0.114mm。7.綜合應(yīng)用題（共30分）7.1工藝路線設(shè)計（15分）零件：變速箱殼體，材料HT250，輪廓220×180×80mm，主要特征：上平面Ra1.6μm，φ80H7軸承孔，φ12×8螺紋孔，底面與上平面平行度0.05mm，批量200件/月。要求：1.制定加工順序；2.選擇定位基準(zhǔn)；3.選機床與刀具；4.保證平行度措施。答案：1.順序：鑄造→退火→粗銑底面→粗銑上平面→精銑上平面→粗鏜軸承孔→精鏜軸承孔→鉆攻螺紋孔→去毛刺→檢驗。2.基準(zhǔn)：先面后孔，統(tǒng)一基準(zhǔn)——以上平面+兩銷（一面兩銷）定位，保證平行度。3.機床：立式加工中心VMC850，刀庫24把；刀具：φ63mm面銑刀（粗）、φ80mm精密面銑刀（精）、φ75mm粗鏜刀、φ80H7微調(diào)精鏜刀、M12絲錐。4.措施：一次裝夾完成精銑+精鏜，減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換；精銑分兩次走刀，切深0.3mm，Vf=300mm/min；用陶瓷墊鐵支撐，防振；每10件抽檢平行度，超差調(diào)整刀補。7.2宏程序編制（15分）在Fanuc車床上加工變距螺紋：起點螺距P1=2mm，終點螺距P2=4mm，螺紋長L=40mm，外徑φ30mm，每次切深0.1mm，共10刀。要求：用G34變距螺紋指令編寫完整程序，加注釋。答案：O1234；G54G97S500M03T0101；//外螺紋刀G00X32Z5；1=0；//當(dāng)前切深計數(shù)WHILE[#1LT