机械专业考试试题

2004 - 2005 学年 第 2 学期 数控技术 试卷 (A 闭卷)

题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 核分人 分值 10 10 30 得分 6 6 10 28 100

一、选择题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正

确选项前的字母填在题后的括号内。

1.开环控制系统中经常使用的伺服电动机是 。

A. 直流伺服电动机 B. 交流伺服电动机 C. 步进电动机 D. 力矩电动机

2.使用数控系统的刀具直径补偿功能时，刀具中心的运动轨迹是 。

A．工件的真实廊形 B．工件廓形的等距线 C．工件廊形的插补直线 D．工件廓形的插补圆弧 3.以最大进给速度移动到指定位置的点定位功能字是 。

A．G00 B．G01 C．G08 D．G09 4..数控机床的优点是 。

A．加工精度高、生产效率高、工人劳动强度低、可加工复杂型面、减少工装费用。 B．加工精度高、生产效率高、工人劳动强度低、可加工复杂型面、工时费用低。 C．加工精度高、专用于大批量生产、工人劳动强度低、可加工复杂型面、减少工装费用。 D．加工精度高、生产效率高、对操作人员的技术水平要求较高、可加工复杂型面、减少工装费用。 5.在逐步比较圆弧插补中，若偏差函数F＜0，则刀具在 。

A．圆心 B．圆上 C．圆外 D．圆内 6.闭环控制系统的位置反馈元件应 。

A.装在电机轴/传动丝杆上 B．装在伺服电机轴上 C．装在传动丝杆上 D．装在执行部件上

7.数控系统常用的两种插补功能是 。

A．直线插补和圆弧插补 B．直线插补和抛物线插补 C．圆弧插补和抛物线插补 D．螺旋线插补和抛物线插补 8. 时间分隔法是 插补。

A．脉冲增量 B．数字增量 C．逐点比较法 D．数字积分法 9.根据所用进给伺服系统的类型，数控机床可分为 数控机床。

A．开环；半闭环；闭环 B．硬线；计算机 C．点位控制连续控制 D．多功能和经济型 10. 计算机数控的英文缩写是 。

A. NC B. CNC C. DNC D. FNC

二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）

1. 插补法常用算法有逐点比较法、数字积分法等。 2. 数控机床根据机械运动轨迹可分为 、 及连续控制系统。 3.现代数控机床的辅助动作，如刀具的更换和切削液的起停等是用 进行控制的。

4.在自动编程中，根据不同数控系统的要求，对编译和数学处理后的信息进行处理，使其成为数控系统可以识别的代码，这一过程称为 。

5.数字增量插补法在每个插补周期输出一个数字量（或称为指令位移增量），数字增量插补是用 被插补曲线的过程。

6.直线进给运动的直角坐标系用“X、Y、Z”表示，常称基本坐标系，X、Y、Z坐标轴的相互关系用 决定，大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。

7.CNC装置由计算机主板、系统总线，显示模块，输入/输出模块，存储模块，位置控制模块， 和功能接口模块等硬件模块组成。

8.CNC装置的软件结构的特点主要是 ；实时性和优先抢占调度机制。 9.数控机床用的PLC一般分为两类，一类是内装型的，另一类是 。 10. 逐点比较法插补误差一般情况下 （大于、等于、小于）一个脉冲当量。

三、论述题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)

1.交流伺服电动机与步进电动机的性能有何差异？

2.试绘出逐点比较法直线插补程序框图。

3.与普通机床加工相比，数控加工有那些优点？数控机床最适合加工零件的类别是什么？

4.机床原点与机床参考点有何区别？

5.何谓刀具半径补偿功能，它在加工零件中的主要用途有哪些？

四、综合题（6分）

在数控铣床上精加工图示零件的外轮廓（不含上下平面）。工件厚度20mm,设加工开始时刀具距离工件表面20mm，走刀

路线如图：A→B→C→D→E→A，以下为不考虑刀补时的最终精加工程序：

%0102

N010 G92 X-10 Y-10 Z20 N020 G91 G00 Z-20 M05 S500 N030 Y10 N040 G01 X30 F50 N050 G02 X40 Y20 R10 F50

N060 G03 X30 Y30 R10 N070 G00 X10 Y20 N080 Y0 N090 G00 Y-10 N100 X-10 N110 Z20 N120 M03 N130 M02

1、请划出该程序中使用错误的指令功能字，并在程序段末写出正确的指令功能字。 2、并回答：（1）M02与M30指令有何区别？本程序中可否用M30代替M02？

（2）G00与G01指令有何区别？

五、数控车削加工图示A－B的轨迹，试用半径编程的绝对指令编程法、增量指令编程法编制A-B轨迹的加工的程序段。(6分)

半径编程：

绝对指令编程法：

增量指令编程法：

六、在XY坐标系中,画出下面数控程序执行获得的轨迹(Z轴动作不画)(10分)。

%1234

N02 G92X0 Y0 Z50; N04 M06 T01;

N06 G90 G00 G41 D01 X20 Y20 Z3 S2000 M03; N08 G01 Z-1 F300; N10 G01 X20 Y100; N12 X140;

N14 G03 X170 Y70 R30; N16 G01 Y50;

N18 G02 X140 Y20 R30; N20 G01 X110 Y20; N22 Y50;

N24 G03 X100 Y60 R10; N26 G01 X80; N28 G03 X70 Y50 R10; N30 G01 X70 Y20; N32 X20;

N34 G00 G40 Z100; N36 M05; N38 M30;

七、编程题（本大题共2小题，每小题各14分，共28分）。

1、已知图示工件，毛坯尺寸为φ114, 对刀点如图所示。

⑴请选择数控机床的种类和加工刀具； 建立工件坐标系；

⑵编写车削加工程序，加工ABCDEFG部位的外轮廓，加工尺寸如图，其它参数合理自定。各程序段要求注释。

2、已知采用φ10mm立铣刀，铣削图示零件，要求采用旋转功能编程，有刀具半径补偿功，各部分切削深度2mm，其它参数合理自定。该零件已粗加工过工，编写铣削精加工程序。

各节点坐标见下表：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 点 A B C D E F G H X坐标 25.771 10 10 16.932 39.850 45.804 62.550 80.301 Y坐标 -77.845 -66.453 -47.117

-36.224 3.466 14.8 24.566 16.604

淮 海 工 学 院

2004 - 2005 学年 第 2 学期 数控技术 试卷 (A 闭卷)

参

一、（10分）

1. B 2. B 3. A4. A5. D 6. D 7. A 8. B 9. A 10. B 二、（10分）

1. 脉冲增量（或基准脉冲） 2. 点位控制系统、直线控制系统 3. 可编程控制器（或PLC）

4. 后置处理 5. 直线（段）逼近 6. 右手定则

7. 设备辅助控制接口模块 8. 多任务性与并行处理技术 9. 型 10. 小于 三、（30分） 1.

①交流伺服电动机不会失步；

②具有稳定的转矩特性，可达更高的生产速度 2.试绘出逐点比较法直线插补程序框图。

3.

优点： （1）能加工复杂型面。数控机床能加工普通机床难以完成或者根本不能加工的复杂型面零件，数控机床本身也是因为加工复杂型面的需要而产生的。 （2）加工精度高，产品质量稳定

（3）柔性好——对加工对象改型的适应性强。 （4）生产率高

（5）减轻工人的劳动强度 （6）有利于生产管理

数控机床最适合加工零件的类别是：

适合加工零件类型：多品种中小批量、几何形状复杂、精度要求高的零件生产。主要用于交、直流伺服电机为伺服驱动系统的闭环、半闭环数控系统。 4.

参考点为机床上一固定点，其固定位置，由X向、Y向与Z向的机械挡块及电机零点位置来确定， 机床原点也是机床上的一个固定点。其位置有机床厂家确定。机床原点可与参考点重合。 5.

根据按零件轮廓编制的程序和预先设定的偏置参数，数控装置能实时自动生成刀具中心轨迹的功能称为刀具半径补偿功能。 主要用途

（1）由于刀具的磨损或因换刀引起的刀具半径变化时，不必重新编程，只须修改相应的偏置参数即可。

（2）由于轮廓加工往往不是一道工序能完成的，在粗加工时，要为精加工工序预留加工余量。加工余量的预留可通过修改偏置参数实现，而不必为粗、精加工各编制一个程序。 四、

N020段 G91改为G90，M05 改为M03 N050 段G02改为G03 N060段G03改为G02 N070 段G00 改为G01 N120 段M03 改为M05

M02—程序结束，指针指向程序尾部，要想再次运行加工程序则需重新调用该程序，M30—程序结束并返回程序起点，想要再次执行该程序，只需按“循环启动”即可。本程序中可用M30代替M02。

G00快速定位指令，以系统设定的进给速度移动。G01直线插补指令，以F指定的速度直线移动。。 五、

绝对指令编程法：G90 G01 X25 Z30 增量指令编程法：G91 G01 X20 Z-50 六、

七、

1. ⑴选择数控车床；外圆车刀为01号刀，刀补为01；

⑵该工件的加工程序如下： %1234

G92 X120 Z10; 设定工件坐标系 M03 S1260; 主轴正转 M06 T0101; 换一号刀

G90 G00 X114 Z2; 快速移动刀具到X114 Z2点 G71 U2 R1.8 P100 Q200 X1 Z0.2 F300; 循环加工

N100 G01 X30 Z-15 F100; 刀具以F100速度进行切削Φ30外圆 G03 X60 Z-41; 加工R30圆弧

G01 Z-56; 加工Φ60外圆 X80 Z-86; 加工DE段圆锥

Z-101; 加工Φ80外圆 N200 G02 X114 Z-131; 加工R40圆弧

G00 X120 快速退刀到X120 Z20; 快速退刀到Z20 T0100; 取消一号刀 M02; 程序结束 2. 答

主程序 ％1234 G; M03 S1000;

G90 G00 G41 D01 X10 Y-100 Z10; G01 Z-2 F100; X0;

G02 X0 Y-100 I0 J100; G01 G40 Z10; G00 X10 Y-66.453; M98 P100 G68 X0 Y0 P120; M98 P100 G69;

G68 X0 Y0 P240; M98 P100

G69;

G00 G41 D01 X0 Y22.5 G01 Z-2

G03 X0 Y22.5 I0 J-22.5; G01 Z10;

G00 G40 X150 Y150; M02;

%100 G01 G42 D01 Z-2 ; X10 Y-47.117; G02 X16.932 Y-36.224; G03 X39.850 Y3.466; G02 X45.804 Y14.8; G01 X62.550 Y24.566; G02 X80.301 Y16.604; G02 X25.771 Y-77.845; G02 X10 Y-66.453; G01 X10 Y-47.117; G00 G40 Z10; M99;

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2004 - 2005 学年 第 2 学期 数控技术 试卷 (B 闭卷)

题号 分值 得分 一 10 二 10 三 30 四 6 五 6 六 10 七 28 八 九 总分 100 核分人

一、选择题（本大题共10小题，每题1分，共10分）

1. 计算机数控的英文缩写是 。 A. NC B. CNC C. DNC D. FNC 2. 脉冲当量指的是对应每个脉冲 。

A. 滚珠丝杆转过的角度 B. 电机转过的角度

C. 工作台的位移量 D. 机床的切削用量 3．加工回转类零件一般采用的数控机床是 。

A. 数控车床 B. 数控钻床 C. 数控铣床 D. 数控磨床 4．逐点比较法最适合插补 。

A. 三坐标联动轮廓 B. 二坐标平面轮廓 C. 空间曲线 D. 任意轮廓

5．数控系统组成部分中起核心作用的是 。

A. 数控装置 B. 伺服系统 C. PLC D. 显示器 6．数控机床中采用的坐标系一般是 。

A. 极坐标系 B. 直角笛卡儿坐标系 C. 球坐标系 D. 自行定义 7．如下几种数控系统中，一般情况下精度较高的是 。

A. 开环数控系统 B. 半闭环数控系统 C. 全闭环数控系统

8．在大批大量生产情况下如下几种制造系统生产效率较高的是 。

A. 刚性生产线 B. 数控机床 C. 柔性生产线 D. 加工中心 9．逐点比较法插补在起点处的偏差值一般约定为 。

A. 不确定 B. 大于或等于零 C. 小于零 D. 零

10．硬件数控系统中，数控装置发送给每一坐标轴的脉冲数目，决定了 。

A. 坐标轴移动的速度 B. 加工精度 C. 相对运动距离 D. 数控机床的精度 二、填空题（本大题共10小题，每题1分，共10分）

1．数控机床根据机械运动轨迹可分为 、 及连续控制系统。 2．M03是指 ，M04是指 、M05是指 。 3．数控机床加工中的插补可以用 和 来实现。 4．编码器的作用是 。

5．CNC系统高级自诊断技术主要有 、通信诊断技术等。 6．要求数控机床加工如图所示轮廓零件，则采用的 数控系统一般是 。

7．插补是指 。

8．开环控制系统的驱动电机应采用 驱动。

9．数据采样插补法主要用于 数控系统中，插补结果输出的是 。 10．可编程逻辑控制器（PLC）的主要作用是 。 二、论述题（本大题共5小题，每题6分，共30分）

1. 简述数控机床加工的主要特点及应用。

2. 设OA为第一象限的一段直线，起点为O（0，0），终点为A（4，3），试用逐点比较法加工OA，列表计算插补运算过程,并画出插补轨迹。

脉冲 个数 0 1 2 3 4 5 6 7 进给 方向 偏差判别 偏差计算 终点判别

插补轨迹:

3. 用框图说明CNC数控系统组成，并简述各主要部分的作用。

4．简述开环数控系统和闭环数控系统及半闭环数控系统的特点。

5．刀具半径补偿常用的方法有几种？各有何特点？

四、已知一条折线的起点坐标为（0，0），中间点坐标为（20，40），终点坐标为（－30，50），试写出用绝对坐标和增量坐标两种坐标系下的直线插补程序。（华中数控系统编程）。(6分)

五、已知一段圆弧半径为R15，其起点坐标为（-15，0），终点坐标为（14，－5.38），试写出用绝对坐 标和增量坐标两种坐

标系下的圆弧插补程序。（华中数控系统编程）。(6分)

六、在XY坐标系中,画出下面数控程序执行获得的轨迹(Z轴动作不画)

(10分)

%1234 N10 G

N20 G90 G17 G00 X0 Y0 S1000 M03 N30 X-60 Y-40 N40 G01 X-60 Y0 F100 N50 G02 X0 Y60 R60 N60 G01 X40 Y0

N70 G02 X0 Y-40 R40 N80 G01 X-60 Y-40 N90 G00 Z100 N100 G00 X0Y0 N110 M05 N120 M30

七、编程题（本大题共2小题，每小题各14分，共28分）。

1. 在数控车床上精车图示零件，车床转速S=1500rpm，进给率F=200mm /min， 刀具：外圆车刀T01 ，圆弧车刀：T02。试编写精加工程序。

2. 如图，要求精铣凸轮外形轮廓，Φ100mm的立铣刀，工件厚度10mm，安全面高度80mm，刀具切深5mm，程序原点位于底面，各特征点坐标如下：

点1：X=2.85714, Y=19.79458 点2：X=-2.10526, Y=18.23211 点3：X=10, Y=0 点4：X=20, Y=0 点5：X=2, Y=13.851

点6：X=5, Y=0 点7：X=15, Y=0

刀具转速：S=800rpm，进给率F=200mm/min，试编写精加工程序。

淮 海 工 学 院

2004 - 2005 学年 第 2 学期 数控技术 试卷 (B 闭卷)

参

一、选择题

1.B. 2.C. 3．A. 4．B. 5．A. 6．B. 7．C. 8．A. 9．D. 10．C. 二、填空题

1． 点位控制系统、直线控制系统

2．主轴正传，M04主轴反转，M05主轴停止。 3．硬件 软件 4．检测角位移 5．专家诊断技术 6． 轮廓数控系统 7．插入补上中间点的坐标 8．步进电动机 9． 闭环， 数据

10． 实现对M、S、T功能的控制和译码

三、论述题 1. 特点：

①自动化程度高，可减轻工人的体力劳动强度； ②加工精度高、加工质量稳定可靠，加工误差小； ③加工生产率高；

④适应性强，灵活性好，可加工形状复杂的零件； ⑤有利于生产管理的现代化。

应用：精度要求高、形状复杂的中小批量的生产。

2.解：加工完该段直线刀具沿X、Y轴应走的总步数为：

插补运算过程见下表：

插补轨迹见下图：

3．

CNC作用：接收加工程序并将其转换成其它模块能够识别的机器码，以便对机床的运动及其加工过程进行控制。 辅助控制：对CNC装置和机床的输入、输出信号进行处理，以便实现M、S、T功能的控制和译码。 伺服驱动装置：控制主轴的旋转运动,控制机床各坐标轴的切削进给运动。 4．

开环数控系统：采用步进电极驱动，无检测元件及反馈回路，控制方式简单，精度低，切削力矩小，成本低。 闭环数控系统：采用直流、交流电极驱动，有检测元件及反馈回路，控制方式复杂，精度高，成本高， 半闭环数控系统：环路短、刚度好、间隙小、稳定性好、快速性好、动态精度高，但难以补偿大误差。 5．

刀具半径补偿常用的方法有2种：B刀补和C刀补。

B刀补的特点是刀具中心轨迹的段间连接都是以圆弧进行的。其算法简单，实现容易；尖角工艺性较不好；易产生过切削现象。

C刀补的特点是相邻两段轮廓的刀具中心轨迹之间用直线进行连接；尖角工艺性较好；可实现过切（干涉）自动预报。

四、

绝对坐标系下直线插补程序： G01 x20 y40 F20；

x-30 y50 ；

增量坐标系下直线插补程序： G01 x20 y40 F20； x-50 y10 ； 五、

绝对坐标系下圆弧插补程序： G02 x14 y-5.38 R-15 F20 增量坐标系下圆弧插补程序： G02 x29 y-5.38 R-15 F20 六、

七、 1.

坐标系如图示

％1234 G92 x80 z100 M06 T0101

G00 x80 z0 G90 G18 M03 S1500 M07 G01 x20 C2 F0.2 z-22

x30 z-46 z-51 x40 z-87 x46 z-112

G00 x80 T0100 z150 M06 T0201 G00 x80 z-56 G01 x40

G03 x40 z-82 R20 G00 x80 T0200 z 150 M02 2.

坐标系如图示

％321

G92 X50 Y50 Z100 M06T01

G00 G90 X-10 Y-8 Z80 M03 S800 M07 G01 Z-4 F20 M98 P110 L2 G00 Z100 X40 Y40 M02

子程序 ％110 G01 X-10 Y0

G02 X-2.10526 Y18.23211 R25 X2.85714 Y19.79458 R5 X20 Y0 R20 X-10 Y0 G01 X-10 Y10 G00 Z10 M99

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