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深圳职业技术学院 # Y2 U+ F1 t' I+ r- N& ^) C
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线线 2 A$ s$ @7 p% e$ I( ]& F( K; g
| 2001-2002学年度第 2 学期 试卷（A）（答案） 7 G# a) K# ^) J
课程编码 1810009 课程名称 数控机床 学分 3 拟题人 黄海 审题人 李玉炜
4 I, ` ^% b6 [! E, s 先进制造技术与工程 系 CAD/CAM 专业 00 年级，学号___________姓名____________
" `' j C5 \, ?2 g! z. i# f9 G1 }% H
5 U/ o! j* o5 d( K+ B, m0 i/ f) V- ~
| . O& l+ P( Q# s5 p1 A! }
题 号 |
& o- |9 V$ |, ^3 O
: p5 a6 f3 S: L. y5 A- t! W' ` 1 |
4 |' @4 I0 ~* h. }8 E. K9 c0 ^* u! z9 |; c' b, D5 m8 F, H% X
2 | 8 n8 C0 o5 J! n) b" {
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3 |
8 E! q; `. j2 i+ ]: X2 k
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^$ z3 f6 H. u; N3 S. T+ T8 Q
5 |
2 a9 q/ I( W% ?* u1 {$ X9 F1 R+ r3 I: `( H, {- Q+ V2 I) ^
6 | 1 |0 M+ y# m, k
2 S, C3 B0 P0 `. P 7 | 1 @3 P5 b4 a+ K
7 B9 }! w! T O3 M- h8 s
8 | ! B% M1 x1 I. [2 G5 r/ W
% B( m& u4 T% p5 y 9 |
& t( i+ V' y. C$ Q, g8 d0 p8 z7 J* ]
10 |
9 d8 R1 u4 w0 L4 R9 [- T
T4 y8 `' `5 Z( f 总分 |
$ e7 ?/ ~5 f& a+ C2 |9 g$ @
2 Y2 P3 B, n8 `0 i7 O, B|
" C" x2 z" N! F 得 分 |
2 ~6 y- ~" `8 c2 i# Z* [$ s
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' D. Y% q ~: e |
) u; L" h4 N3 j: `! r) |
. X( V' q% W( c9 j# I( G! ]1 y |
~- t& j0 k7 t6 M2 m. M7 Y* C/ }; w0 @, }9 Y$ I" X
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4 q* F$ b, O; m: j) C
8 a3 ^; \( r+ H, Q" i | 9 U* h' L, |7 u
# k5 b+ h( c% u. v# ] |
( z$ q/ e- ?& C* H: [4 H: V
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8 K2 E& f: O" }3 ~: s: N" j B
| 2 v' P& {# ]% H, H+ { _. ?
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评卷人 |
4 Z. B# o/ |1 ~+ x
, @) G3 y: F8 \: ]$ Q |
: i) D+ A( t' N( o0 S8 v+ R- V6 G/ C& n' s0 S# ?
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4 K' f' D) }; J( h; s) t' i& k P" l0 b: o: ]
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) u# \& x" f0 n" g
- e3 ?9 G0 i Z/ b |
- K6 A( A, G/ @: E
' g A5 n/ j7 o# |, a$ [ |
% p7 e8 @! |2 o0 O: L$ _- D
! O/ W/ M) e( c |
7 ^9 i+ [' x+ J+ K# r o& k4 q6 D8 G5 D5 m6 ^
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% s3 t; @7 `3 O9 Q' z+ @! u1 O* H! B7 c. ]" v
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4 x7 q# ^. w" x5 e3 y! `# D$ r |
- a2 l M9 \! C2 v4 _* H) }" z7 C" a- b
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8 G W, ]; S" m6 ^
- w8 r& \" t1 A& n3 t) N5 o |
3 `3 ^5 e+ f" u' v& t! x（闭卷，许带圆规、三角尺、计算器等文具）
2 v, w, [1 b) E# K/ _1 [一、判断题（对的打“〇”，错的打“×”，每题1分，共20分）
- ^' H( |' h* P. w/ ?（〇）1、加工中心检测过程中,需首件细检，中间抽检。
) w% Y' P9 k7 n3 I" m+ R2 L! x& s（×）2、G02是逆时针园弧插补指令。 C& b: r& M' l' C* p8 T9 i
（〇）3、逐点比较插补法的最大误差小于一个脉冲当量。
# l$ m* C/ y) l# r$ s（×）4、CNC开环系统的特点一是位置检测元件易于调整。
. [2 Y& D* Y4 M G9 z' g: \（×）5、M00和M01指令的功能是完全一样的。
- ~4 E4 S2 ]4 `8 j# ~8 B& j) [（×）6、从理论上讲,闭环控制的运动精度主要取决于检测装置的精度,而与传动链的误差无关。
i% P* B q5 u（×）7、感应同步器、光栅均可作为增量式测量的检测元件。 4 Z0 O) @. O2 }
（×）8、由于光栅易受污染,所以不能用于数控铣床上。
& _6 d f+ P- m8 T3 a" S, g/ e（〇）9、工作坐标系G54—G59可任意设定，但必须把这几个坐标系之间的距离记下来。
' a8 K! U& y! x6 E1 B（〇）10、CNC的控制是由数控(NC)和程控(PC)两组装置有机结合来实现的。
% [8 T: H% y) ^（〇）11、G28命令与机床开机后的自动回原点是等效的。
' `7 c% |& }& D（〇）12、进给功能指令，又称F指令，用来指定刀具相对工件运动的速度。 # Z+ @4 D/ P6 E( D. I* c7 C
（〇）13、在使用子程序时,不但可以从主程序调用子程序,子程序也可以调用其它程序。
6 V! H+ ^; a, e! }# U V, J（〇）14、在CNC机床中,PLC主要用于开关量控制。 : f# Q% Y8 k" S j; c0 {
（〇）15、加工中心与数铣、数镗的主要区别为：加工中心设置有刀库和换刀系统。 - i8 H- g* i2 r& _& ~) G
（×）16、用G02编程,加工整圆时,可以使用I、J、K参数,也可以用R参数。 - o$ `! R( ^/ H! w, g' n
（〇）17、数车的Z轴与车床导轨平行，+Z是离开卡盘的方向。 + C( l7 j, i( g. O; @& e1 j
（〇）18、伺服机构运动时表现为正向间隙,它是运动损失的一部分。 , G3 T. h! q9 c' P" E
（〇）19、G81是固定循环钻孔指令。
}- d9 w; i* d# B（×）20、数控加工不需要工序卡片。 + U' F0 G* H$ H5 ?
二、单选题（把最适合的答案编号填入括号内，每题1分，共20分）
% b" B. A, S2 a5 V9 `6 z（ C ）1、强力切削是采用（ ）的切削方法。
0 h5 v/ R. n9 n" T' nA.高速 B.大切削深度 C.大进给量 D.大切削宽度
& d& Z- h8 p3 P* H, {3 \0 a5 W（ D ）2、数控机床的精度和速度主要取决于
6 ~" W! t M' h2 q1 n A、CPU B、机床导轨 C、检测元件 D、伺服系统 3 q5 u/ d5 r7 S9 F0 F
（ A ）取消固定循环应选用（ ）。 6 D: c3 G4 d0 _# K9 h+ j5 u2 i
A.G80 B.G81 C.G82 D.G83
4 R+ ]7 H3 @: J0 q6 D3 W- c（ A ）4、步进电动机没有反馈机构,结构较简单,主要应用在 2 \" P: ~9 _0 I- O0 s6 P" S
A.开环方式 B.半闭环方式 C.闭环控制 D.混合环控制
/ S) K2 v5 P+ Z. e5 @6 e（ C ）5、适于作闭环系统的驱动元件为
0 Z; i, Z0 H, N" ?( N A、步进电机 B、电液脉冲马达 C、交流伺服电机 D、感应同步器 * ]0 R/ C8 ^" G1 a
（ A ）6、CNC闭环系统的位置反馈信号可以从下列部位取得：
! L5 ]% d: D. F2 A A、工作台 B、伺服电机轴 C、主轴 D、滚珠丝杠轴
! M* k, E# k t3 M, I+ V（ D ）7、属于尺寸指令的为： ) I I. ]0 r! p4 l- _5 e+ M
A、G92 B、M03 C、F200 D、X100
0 N9 e' j( u$ Q（ C ）8、机床坐标系原点也称为：
- W0 H; t q; x9 ], ^7 x A、工件零点 B、编程零点 C、机械零点 D、刀具零点
9 v# P; O4 e8 |/ W# F（ D ）9、在立式铣床上，用刀具半径补偿编程加工?20mm圆凸台，试切后为?21mm。若程序和刀半径不变，则设置刀半径补偿量应：
( q ?; B o0 b& l" qA、增加1mm B、减少1 mm C、增加0.5mm D、减少0.5mm ( H; V4 z+ D- h5 i
（ C ）10、G91 G01 X3.0 Y4.0 F100执行后，刀具移动了
$ Y1 v- S/ e1 t: V; lA、1 B、3 C、5 D、0.75
8 M- c2 x4 ]9 Z+ @) `8 j- x1 Y（ B ）11、对于一般深度的有深度要求的盲孔（长径比小于5-10），可用哪个命令：
: q- V! t7 N0 r5 s. |7 N2 Z* Q+ ]A.G81 B.G82 C.G83 D.G73 A. s: R$ s' i( K8 b5 s0 U C
（ D ）12、在铣床上进行曲线、圆弧等切削及复杂曲面切削时，需要： % |5 H" n, z+ t) b/ c4 G
A.点位控制 B.圆弧控制 C.直线控制 D.轮廓控制 ! q) W4 k. g! P3 F: U3 Q& e
（ A ）13、数控机床的柔性是指： ! g) i+ l; c9 G3 p
A.对产品更新适应性强 B.生产率较高 C.加工精度高 D.能批量生产
- [6 V7 N8 \2 h（ C ）14、加工曲面时，采用：
, u* m: n8 R# w t% R+ ^$ QA.端铣刀 B.键槽铣刀 C.球头刀 D.小直径立铣刀
. f' O5 X- P5 H5 Z; E6 `) m（ C ）15、加工中心主轴转数达到20000r/min以上时，一般采用的润滑方式是： $ [" U. U; N$ m) ]* Z
A.油脂 B.油气 C.喷油 D.以上都可
+ G/ d! V% V, x" G（ C ）16、伺服装置每发出一个脉冲信号,反映到机床移动部件上的移动量称为（）。
* i) }1 A2 v- c6 ^: S6 E. GA.位置精度 B.机床定位精度 C.脉冲当量 D.加工精度 $ o2 W( ?3 }6 S+ u2 ~0 n/ B+ L
（ D ）17、数控铣床的指定刀具补偿值号是用： ) d0 J# i( M7 c4 d. A9 i
A.G B.T C. F D. D / X c8 ?$ U3 [) W1 H* `# Y
（ C ）18、以下零件哪个不适合在数控铣上加工：
8 _7 M' l3 `. A' V) dA.曲线轮廓 B.形状复杂尺寸繁多 C.加工余量不稳定 D.不好测量的内腔，凹腔
2 p" _5 f' \) w+ ^! j" W% M- T0 p（ B ）19、数铣加工过程中,按了紧急停止按钮后,应
' C% p7 f# ^) n* \% ^% v) aA.排除故障后接着走 B.手动返回参考点 C.重新装夹工件 D.重新上刀 5 g- z0 i$ K) k* C
（ C ）20、1958年第一台加工中心在（ ）的K&T公司问世。
/ o+ Y. A) m. X C7 ^A.英国 B.苏联 C.美国 D.德国
( A8 o' q" B. r5 I' ]三、填空题（每空0.5分，共15分） / L, G0 T/ G/ x! F) `
1、数控机床由程序载体、输入装置、数控装置、伺服系统和机床本体以及辅助设备组成。 : `2 r" T; |: U: E
2、按执行机构的控制方式分类，数控系统分为开环、闭环和半闭环控制系统。 u. `9 | P# I! r" u7 k' _5 u
3、CNC系统常见的插补方法有逐点比较法、数字积分法、时间分割法和扩展DDA法。 % A1 Z; G: M1 x) @4 |3 c
4、逐点比较法的四个工作节拍为偏差判别、坐标进给、偏差计算、终点判别。
+ X9 B; J9 a& B: ]+ H5、在刀具控制中，为了保证精度和编程方便，通常需有刀具半径补偿和刀具长度补偿功能。 , p$ T4 }6 G! e6 x; R' a
6、PLC在数控机床中的主要作用是控制主轴启停、换向、换刀等。（或：工件夹紧、液压、冷却、润滑的开关） - k" [# A) J& e3 b# _7 F
7、数控机床对伺服系统的要求是:精度高、响应快、调速范围宽、良好的稳定性。 6 n' m0 t6 Y$ E
8、常用的数控指令有准备功能G指令、坐标功能（如XYZ）指令、M指令、S指令、T指令和F指令。
; H2 ]% |/ C$ e' M5 _0 K9、程序字通常是由字母、符号和数字组成。
8 e/ L$ X6 {: N1 Q7 B四、简答题（每题5分，共15分）
% I# f" T% Y6 O" [% D# N1、简述数控机床的加工特点？
0 i+ F1 V: n( Y( @. Y$ ^- L3 t; p答：（1） 加工精度高 J5 Z6 P" }' D$ n Q) Z/ I
（2） 生产柔性大 / \. |0 _! B* w
（3） 劳动强度低 / I" b: ^1 t2 n0 z' W
（4） 生产效率高 % H" c& N* o4 n2 {5 G- X Q3 p
（5） 经济效益好 5 j4 Z& h2 z) l3 f; g( }
（6） 管理现代化 " X$ |0 C* d7 X
2、加工中心孔加工指令为：G90 G98 G83 X10 Y20 Z-30 R3 Q5 P500 F20 L4，试说明该程序中下列指令的含义： 1 M( {5 Z3 E! H8 A5 o- e
G98 ----刀具返回到初始点
: U1 x' R, R# F1 z) x& @1 xR3 ----R平面（参考平面）的Z坐标 # h& v( l9 M" n) V! O
Q5 ----每次加工深度
3 b* ^: ^2 c. N% E I/ x( T: JP500 ----孔底暂定时间500ms . U& e! z+ ^+ g5 n+ D
F20 ----孔加工切削进给速度20mm/min
2 c$ Q% M: R" m, K2 F" v1 h5 k3、简述数控机床对位置测量装置的要求。 + j* ]+ A g! M2 \+ q7 j
答：（1）工作可靠，抗干扰性强 + M5 c. ~1 E& E1 D% x' v3 {
（2）满足精度和速度的要求
. {, J" R5 }0 V9 m' b（3）使用维护方便 $ r: N( r* a" V6 t, R
（4）成本低寿命长 9 F+ ~1 C% O9 T7 C: y
（5）便于与数控系统相联 2 _; A; m& h4 {: I6 c
五、编程计算题（共30分）
7 f8 f( S6 W, {7 U F( }0 T1、若三相步进电动机的转子齿数为40齿，问在三相三拍和三相六拍的情况下，其步距角α3和α6分别为多少？（4分）
5 e0 p% k* N+ }' v" b+ t' E: [[解]已知：z=40，m=3, 三相三拍时：k=1, 三相六拍时：k=2 2 e+ A' H/ i; P& x
故：α3=360o/mzk=360o/（3×40×1）=3o
" |+ J6 v8 y. O! \. ?$ jα6=360o/mzk=360o/（3×40×2）=1.5o & p4 ]# }$ D n+ S- z+ |
答：步距角α3和α6分别为3o和1.5o
9 z: V- h8 Y7 G/ H9 W& [2、根据下列程序%0090（G90方式），画出轨迹图，并用G91方式重新编写一遍，程序名取为%0091。（6分） + B1 \8 X1 y: o# U* Q& N6 x6 I9 @
%0090
, c" o9 g: S* |: ^- d! a8 l; y N10 G92 X0 Y18 S530 M03 " x0 d1 d5 E7 f$ _& g0 ^
N20 G02 X18 Y0 R18 F100 - Q3 \% H7 p! K) C: J% B: j3 e
N30 G03 X68 Y0 R25
: K( e' l* X7 t, }1 T N40 G02 X88 Y20 R20 - [( Q$ C: O$ [ C9 j W
N50 M30 $ O- q) m `7 g& X# f; f
答：（1）%0091
Q6 z: [9 F/ x! H% u9 H N10 G91 S530 M03
$ p) l- P$ |8 F! u N20 G02 X18 Y-18 R18 F100
6 E# k* k( x! s+ t' e* X9 i- t N30 G03 X50 Y0 R25
9 t; H: F' D+ C# S) N( Z- W N40 G02 X20 Y20 R20
7 T. X6 s5 L' ?& I/ H# E: v N50 M30
* g0 Z- t5 L. g# G( W; s1 b（2）轨迹图如下 1 n$ S& x) U+ o: E# C
D& x$ X2 P) o
5 n& e! z3 H; N& _2 i- A" V) S# \. Ble=""> / _+ r* ~, I; m
$ k4 N; P' ?* w% b& J5 T
3、加工第一象限顺圆，圆弧起点为A（1，4），终点为B（4，1），试写出整个计算流程和节拍表，并画出走步轨迹图。（8分）
5 m! K0 o+ C; d
( u3 O5 m9 z# H, G) ~$ q1 u
7 M6 l7 J6 ^5 h1 q- g( \' M7 x3 v& T9 a7 r
6 t5 C n5 {1 V+ o$ S/ V! \|
! W# t" I0 @" |6 ^" ] w 步数 |
/ q% D; z- R- z) [
. A" T3 a2 y$ {+ w5 P6 _ 偏差判别 | 9 J: K: v0 W4 o6 o* R, `
0 J/ a8 E" ], {# R1 F: G 坐标进给 |
9 \" U; L- x1 u+ {9 z- D6 [1 T/ M+ `& E8 j
偏差计算 | # D" a4 i/ X S! g% |0 I# P( ]
3 `3 b% z+ U# V |
坐标计算 | 0 f4 v9 o" l/ z: r( q* c$ Q. W `
* {5 T* T6 p: W) n- l3 Y/ q
终点判别 |
4 z" Y/ q" g, _& D6 x" B' J" O% O
$ s% A' t6 i* y% O) Z4 H7 W| ' m( A! ?1 M8 h: j5 b
起点 | ! n" H' @% h% @6 R/ D2 b
1 m2 H2 G$ h( N! [ a5 |- d0 L |
. \' l' y* X0 m( q
5 k# x2 ]9 n8 z9 V' w' g# y |
) K+ g/ F( j$ R! g
! A, g; |2 i- A/ i F0=0 |
, ?# K; t4 R" `
. }* c6 Y4 [& h) S, x: q1 Q' P/ ~ X0=1,Y0=4 | : I0 w G; {7 M. x1 S
7 [1 @4 ~8 S c1 W Σ=6 |
+ c6 L! J5 w# @0 b, u2 W/ x
. L* T$ q9 K; ~' P0 c1 q| + t! n5 H: D! P) l/ t
1 | ! P. [8 } v* J1 F8 X& ]9 j3 a
4 c: j; Z( `" Y" B, @# x& Y F0=0 | $ U* Y* Z1 u" @+ C8 o
8 z8 v0 A; E9 L: [1 C -ΔY |
' L/ ^ b: Z7 J) }* g3 B* c6 L( A, Y; K# e9 H
F1=F0-2Y0+1=-7 | 8 f( S5 ~6 f' U d( P# B5 W
: l0 r* J1 K8 B0 M# ~5 t$ l
X1=1,Y1=3 |
6 a6 `1 P2 r3 h. ]/ z" n& x) @0 v- C9 h: ]' _" K
Σ=5 |
5 t8 ]1 \7 _: |3 K+ N2 n' z5 S& c# J4 V$ V3 `
|
& Y/ |9 i. F& a5 i0 `6 R 2 |
8 ~9 c' {. o, j0 B* Y! y' ]
7 L# _- c5 c F2 S: x6 r F1=-7<0 | 9 x' s: e, ], @8 c% d: d3 \
7 \ H k9 P' p$ N% k, u! a3 d +ΔX | % D$ n# L" x" C
2 |9 P/ ^5 w, C5 {% J0 v F2=F1+2X1+1=-7+3=-4 |
* w) A3 G C9 Q3 L1 e* B: T% `' s
0 G$ |" A! d& H; c% v+ R X2=2,Y2=3 | g( z5 v& O( f3 f& @
, [) [: |5 f+ R2 }# W# x
Σ=4 | . @# ?, K v) s k" n" o/ a
# x! C# `) k" y( E| 1 R( B' o$ r$ p
3 |
5 B4 Z x. I2 f& A
! h( d: h1 t. u$ G- N. d9 E F2=-4<0 |
1 z! S- L; i6 C6 g9 M( V# N6 s& u3 N: |; S0 S
+ΔX |
6 d/ A- e3 j, E+ |/ c, @2 ~! ]! k- ?$ C" i N8 n) P
F3=F2+2X2+1=-4+5=1 |
) c; J* l- a: Y- i( Y) [: d
! y# [4 \/ A6 H J( `+ c h X3=3,Y3=3 | * I( O! Y! ]& I2 e8 P9 l* t
5 g4 g7 O I' I% M5 N
Σ=3 | : K9 F& _; h. v& d* U2 p+ a
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7 R$ h1 X: ]. f) m* d 4 | ) X* ?& \4 n3 R* l, x& q5 n
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( K( V$ x3 O2 B1 i. i. ~$ o F4=F3-2Y3+1=1-5=-4 |
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( m- R7 m) E/ z/ Z, W1 ?- i X4=3,Y4=2 |
1 m6 e2 X( ], i7 q0 l7 c/ Q! Y: j* y
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- l& d: a& P- Q+ s3 p" l% E- f$ X+ Q Σ=0 | 0 B# u- X) G# R. X
(计算流程：5分) ! C; L+ d( m2 j
走步轨迹图（3分）如下： 6 |: d |2 c# a
6 _2 d. |% N h# ^$ @
! |+ G6 [; o* |4、如图所示，已知立铣刀半径r=8mm，圆台外径和棱形加工余量为0.5mm,请精铣圆台外径和棱形。（共12分）
7 p5 P* b/ E- j8 c: P(1)若工件中心表面为O（0，0，0）点，试说明G92 X0 Y0 Z10的对刀过程。（4分） 7 W( O2 F8 d9 b" L L4 z" H
(2)按尺寸画出工件的顺铣刀心轨迹图、起刀点、退刀点（用虚线画）和转接矢量。（4分）
# T H! E/ v1 \6 o* b+ S(3)编写精铣程序。（4分） 4 K7 W7 W2 C0 S& x9 c2 k
+ q+ H+ `) w8 i
) T- R/ a; h) f2 W
第五题，第4小题参考答案图：棱圆
5 |" s! X& J- u7 d/ O# B[参考答案] . y7 Q, e% h7 c
(1)找X轴中心：刀（可用贴纸法或用分中棒）寻靠工件左边，置G92 X0回车，再按START→寻靠工件右边，记下读数XR , 抬刀高出工件表面→运行G90 G01 X(XR/2),即刀到了工件中心。
. _: D& Y+ _3 J3 e同理找Y轴中心。 9 d# |1 X5 G7 {* A9 N
找Z0点：在工件表面贴一小薄纸片，然后降刀直至纸动，但又不致伤着工件表面，运行G92 Z0即找好Z0点。再上升Z轴10mm,即完成了G92 X0 Y0 Z10的对刀过程 " \1 X# |5 m8 B# n: u6 ?) |
(2)答案见图 ; a9 A9 Z( u' j
(3)精铣程序为 " d7 `9 y2 a4 |5 x3 b
%0286
* |& I: ^; V! LG92 G90 G17 X0 Y0 Z10 ) h2 l$ O0 e2 v. F8 B$ }
G00 X-30 Y0 S530 M03 P; u! _5 K* {8 C& P
Z2 - t$ M& S0 g$ j L" L+ ? t
G01 Z-1 F60
. w8 L7 D0 y! G' m: j$ lG02 X30 Y0 R30 Z-3
: V7 Y9 P* r4 hX0 Y30 R30 Z-1 " \- f0 s! i( C. M: p
X-30 Y0 R30 Z-3 8 `; u8 \$ S% k* P5 L6 E" m6 p( [
X0 Y-30 R30 Z-1 / l/ `* t2 v& d3 Q
G01 Z2
' Y' Z0 H; a) }, eG00 X-60 Y-45 4 R" l5 {& @1 e) B0 O
Z-5
( ]3 u# w6 }+ u* I) m' }G01 G42 X40 F500 D01 {1 y$ x! R0 U8 t6 U
X0 F80 A# I& r, Q* a
G03 J45 , z; C6 W$ K' l: F+ x
G01 X40 F500 - N( a& {# Z, o, h4 }2 J
G40 X60
4 Y, s5 {8 P* E+ a! r+ wG00 Z10 $ ]/ ^1 x; ^5 r8 }' s
X0 Y0 M30 |
发表于 2005-12-6 10:55:54
