数控机床试题

《数控机床及其应用》试卷一标准答案考试性质[闭卷（√），开卷（），一张纸开卷（），其他（）]班级姓名学号成绩题号一二三四五六七八九总分评卷人得分一填空（30分）1、数控设备是采用了数控技术的机械设备，就是用数字信号对该设备自动工作过程进行控制。

2、标准的机床直线运动坐标系是一个右手笛卡儿坐标系，机床某一运动的正方向是使工件和刀具距离增大的方向，通常取Z轴平行于机床的主轴，X轴是水平的且平行于工件装夹面，Y轴的正方向按右手笛卡儿坐标系确定。

3、解释下列英文缩写的含义：PLC 可编程逻辑控制器 FMS 柔性制造系统NC 硬接线数控系统 CNC 计算机数控系统CAM 计算机辅助制造 CIMS 计算机集成制造系统4 衡量数控机床可靠性的重要的量化指标是平均无故障工作时间(MTBF)。

5、多微处理器结构的CNC装置大都采用模块化结构，CNC装置有6种基本功能模块，它们是CNC管理模块、CNC 插补模块、位置控制模块PLC模块、数据输入输出和显示模块和存储器模块。

6、存储器用于存放程序、数据和参数，零件加工程序存储器可以采用带后备电池的CMOS RAM或磁泡存储器。

7、插补算法是CNC系统控制软件的核心，就其目前应用而言，可以分为脉冲增量插补和数字增量插补两类。

8、在半闭环数控系统中，常用位置检测装置有测速发电机、光电编码盘等。

在闭环数控系统中，常用的位置检测装置有光栅、旋转变压器。

9、塑料导轨副的材料多为聚四氟乙烯，其摩擦系数小，耐磨性好。

二简答题（20分）1、什么是数控技术？（4分）答：数控技术是指用数字信号构成的控制程序对某一对象进行控制的一门技术，简称NC(Numerical Control)。

2、什么是基点、节点？（4分）答：零件的轮廓是由许多不同的几何要素所组成，如直线、圆弧、二次曲线等，各几何要素之间的连接点称为基点。

将组成零件轮廓曲线，按数控系统插补功能的要求，在满足允许的编程误差的条件下，用若干直线或圆弧来逼近给定的曲线，相邻直线段或圆弧段的交点或切点称为节点。

3、什么是开环、闭环、半闭环控制系统？它们各有什么特点？（7分）答：按数控系统的进给伺服子系统有无位置测量反馈装置可分为开环数控机床和闭环数控机床。

在闭环数控系统中，根据位置测量装置安装的位置不同又可分为全闭环和半闭环两种。

半闭环、全闭环：有位置检测元件上，能进行误差补偿，多用于中高档的全功能数控机床；开环控制系统无位置检测元件，不进行误差补偿，多用于经济型数控机床。

4、数控机床或加工中心如何进行回零（又称回机床参考点）操作？何处为机床的零点？（5分）答：数控机床开机后，将功能选择开关拨到回参考点的功能上，分别将X、Y、Z三个轴回到机床的零位。

机床的零点就是X、Y、Z三个轴正向行程的极限处在空间的交点。

三编程题（20分）以下为加工零件凸台外轮廓的一段程序：（10分）P1234N0010 G54S1500M03N0020 G90G17G00Z50N0030 X0Y0N0040 Z2N0050 G01Z-3F50N0060 G41X20Y14F150N0070 Y62N0080 G02X44Y86I24J0N0090 G01X96N0100 G03X120Y62I24J0N0110 G01Y40N0120 X100Y14N0130 X20N0140 G40X0Y0N0150 G00Z100N0160 M02问：1、P1234是（凸台外轮廓程序在数控系统存储器内的名称）2、N0010表示（采用G54 设定的工件坐标系，并让主轴正转1500转）3、N0020表示（让刀具在XY平面内快速运动到Z50 ）4、N0060表示（建立刀具半径左补偿，刀具以F150的速度运动到X20Y14）5、N0080中I 是（圆心相对圆弧起点X轴方向的增量坐标）J是（圆心相对圆弧起点Y轴方向的增量坐标）6、G02、G03分别表示（顺时针圆弧插补）和（逆时针圆弧插补）7、N0130中Y值是（14 ）8、N0140表示（取消刀具半径补偿，刀具运动到X0Y0 这点）四计算题（30分每题15分）1、设欲加工第一象限直线OE，终点坐标为Xe=4，Ye=3，用逐点比较法插补之。

解：序号偏差判别进给偏差计算终点判别1 F0 = 0 +△Y F1 = 0-3 = -3 ∑1 = 62 F0 = -3 < 0 +△Y F2 = -3 +4 =1 ∑2 = 53 F0 = 1 > 0 +△X F3 = 1-3 = -2 ∑3 =4 4 F0 = -2 < 0 +△Y F4 = -2 + 4=2 ∑4 = 35 F0 = 2 > 0 +△X F5 = 2-3 = -1 ∑5 = 26 F0 = -1 < 0 +△Y F6 = -1+ 4 = 3 ∑6 = 1 7F0 = 3 > 0+△XF7 = 3–3= 0∑7 = 02、某数控机床的进给系统，步进电机采用三相六拍通电方式，丝杠导程S=8mm 。

(1) 给出计算机对应的环行分配表；(2) 若转子齿数Z=40，计算电机步距角θs 。

解：步 序 导 电 相 工作状态 正转 ↓反转 ↑C B A A A ，B B B ，C C C ，A0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1θs = 360°/ mKZr= 360°/ 3x2x40 = 1.5 °《数控机床及其应用》试卷二标准答案考试性质 [闭卷（ √ ），开卷（ ），一张纸开卷（ ），其他（ ）]班级 姓名 学号 成绩一 判断题（每题1分，共12分）题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 评卷人得分（╳）1 G00、G01、G02、G03、G04等都是属于模态码指令。

（√）2 对整圆进行加工时，不能直接用R编程，而应用IJK编程。

（╳）3用绝对坐标编程，所有轨迹点坐标值必须以机床坐标系零点为参考点而设定。

（√）4 刀具半径补偿只能在指定的二维坐标平面内进行。

（╳）5对西门子系统数控车编程，同一程序段只能用绝对编程或相对编程方式（╳）6 当刀具执行“G00”时，以点位方式运动到目标点，其轨迹一定为一条直线。

（╳）7 以绝对坐标指令编写的程序要比增量坐标指令编写的程序精准。

（╳）8 对车刀而言，刀位点指刀尖或刀尖圆弧中心。

（√）9指令G41、G42、G40不能和G02、G03一起用,只能与G00、G01一起使用。

（√）10 编程所给的刀具移动速度，是指各坐标的合成方向上的速度。

（╳）11 螺纹切削时刀具的轴向位移量为螺纹的长度。

（√）12 确定机床的坐标轴，一般先确定Z轴，再确定X轴，再根据右手螺旋法则确定Y轴。

二填空题（每空1分，共18分）1 轮廓铣削加工中，采用刀具半径补偿G41，相当于轮廓顺铣（顺铣、逆铣），故常用于精铣。

2 启动程序加工零件时，当工件坐标系一旦建立，刀具的绝对位置是指相对于工件坐标系原点的坐标值。

3 键槽铣刀的直径是25mm，周铣零件轮廓时需预留单边0.5mm的余量，则刀具半径补偿值是13 。

4在G73～G89孔加工方式固定循环中，通常包括以下六个典型动作：操作1是指到XY平面定位、操作2是指快速移动到R平面、操作3是指孔的切削加工、操作4是指孔底动作、操作5是指返回到R平面、操作6是指返回到起始点。

5 逐点比较法中刀具每走一步都要完成四项内容，分别是偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别。

6 对圆弧进行编程时，有I、J、K和R两种不同的方式，试用这两种格式对右图编程；（从Ａ点到Ｂ点）：G02 X15Y20R10F100或G02 X15Y20I-8J-6F1007 80年代初，国际上出现了FMC，FMC和FMS被认为是实现CIMS 的基础。

8 基点是指零件轮廓各几何要素之间的连接点三简答题（每题8分，共32分）1 简述FANUC系统中，程序G96 S100 、G97 S100的含义和单位。

答：G96 S100 表示切削点线速度控制在100m/min；G97 S100表示恒线速度控制取消后主轴转速为100r/min 。

2 简述在数控加工中为什么要进行刀具半径补偿？答：数控机床在实际加工过程中是通过控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的。

在编程过程中，为了避免复杂的数值计算，一般按零件的实际轮廓来编写数控程序，但刀具有一定的半径尺寸，如果不考虑刀具半径尺寸，那么加工出来的实际轮廓就会与图纸所要求的轮廓相差一个刀具半径值。

因此，采用刀具半径补偿功能来解决这一问题。

3 简述在车削螺纹时为什么要留有引入量和超越量？答：加工螺纹时，由于机床伺服系统本身具有滞后特性，会在起始段和停止段发生螺纹的螺距不规则现象，所以螺纹切削时，应注意在两端设置足够的引入量δ1=2δ2和超越量δ2=1.3P,P为导程。

4 数控机床的伺服系统常用控制类型有哪几种？各自有什么的特点？答：数控机床的伺服系统常用控制类型可分为开环、闭环和半闭环三种闭环制方法。

半闭环、全闭环：有位置检测元件上，能进行误差补偿，多用于中高档的全功能数控机床；开环控制系统无位置检测元件，不进行误差补偿，多用于经济型数控机床。

四计算和编程题（共38分）1、欲加工第一象限直线OE，终点坐标为Xe=4，Ye=3，用逐点比较法插补之。

解：序号偏差判别进给偏差计算终点判别1 F0 = 0 +△Y F1 = 0-3 = -3 ∑1 = 62 F0 = -3 < 0 +△Y F2 = -3 +4 =1 ∑2 = 53 F0 = 1 > 0 +△X F3 = 1-3 = -2 ∑3 = 44 F0 = -2 < 0 +△Y F4 = -2 + 4=2 ∑4 = 35 F0 = 2 > 0 +△X F5 = 2-3 = -1 ∑5 = 26 F0 = -1 < 0 +△Y F6 = -1+ 4 = 3 ∑6 = 17 F0 = 3 > 0 +△X F7 = 3–3= 0 ∑7 = 02 工件如图所示，毛坯为φ28棒料，换刀点在X100、Z50处，主轴转速、进给量如表所示。

用FANUC系统指令编写的端面、外圆粗精加工程序及零件切断程序如下，请完善该程序。

（12分）F(mm/r)S(r/min)吃刀量(mm)粗精粗精粗精车端面0.0510000.5车外圆0.10.0510********.2割断0.05500O001T0101N01 G97 G99 S1000 M03 M08；N02 G0 X30 Z0 ；准备车端面N03 G1 X0 F0.05 ；车端面N04 GOO X30.0 Z10.0N05 G71 U1.0 R2.0;N06 G71 P 7 Q 15 U0.4 W0.2 F0.1N07 G00 X0 Z2.0 S1200 M03;N08 G1 Z0 F0.05 ；N09 G03 X12 Z-6 R6 F0.05 ；车R6外圆弧面N10 G01 Z-16.0 F0.05N11 G02 X16 Z-30 R10 ；N12 G01 Z-51.0；N13 X22 ；N14 X24 Z-52 ；N15 G01 Z-68.0；车φ24外圆N16 G70 P7 Q15 ；外圆精车循环N17 G0 X100 Z50 ；回换刀点准备换刀N19 T0303；换切断（刀宽4mm，左刀尖为刀位点）N20 G97 G99 S315 M03 M08； N21 G00 X30.0 Z-67.0；N22 G1 X0 F0.05 ； 切断 N23 G00X100.0； N24 Z50.0 M05 M09； N25 M303 图示进给系统，已知步进电机为三相，丝杠导程S=8mm ，（12分） （1）采用三相六拍通电方式，给出脉冲分配器输出情况真值表； （2）若转子齿数Z=40，计算电机步距角α； 解：步 序 导 电 相 工作状态 正转 ↓反转 ↑C B A A A ，B B B ，C C C ，A0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1α = 360°/ mKZr= 360°/ 3x2x40 = 1.5 °《数控机床及其应用》试卷三标准答案考试性质 [闭卷（ √ ），开卷（ ），一张纸开卷（ ），其他（ ）]班级 姓名 学号 成绩一填空（1X35=35分） 1 随着数控技术广题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 评卷人得分泛应用，普通机床逐渐被高精度、高效率、高柔性的数控机床所代替。