一、填空题（20分）
1．不论数控机床是 运动还是 运动，编程时均以 的运动轨迹来编写程序。
2．一个完整的数控程序是由 、 、 三部分组成。
3．穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准是 和 两种，我国采用的标准是 。
4．自动编程根据输入方式的不同，分为 、 、 三种类型。
5．伺服系统的作用是把来自数控系统的 转换成机床运动部件的 ，使工作台精确定位或者按规定的轨迹做严格的相对运动。
6．数控机床通电后的状态，一般设定为： 坐标方式编程，使用 长度单位量纲，取消 补偿，以及主轴和切削液泵停止工作等状态作为数控机床的初始状态。
7．数控机床按控制运动轨迹可分为 、直线控制和 等几种。按控制方式又可分为 、闭环控制和半闭环控制等。闭环控制系统的位置检测装置装在 。
8．加工中心是在数控镗铣床的基础上增加了 装置。数控机床程序编制的方法有 和 。
9．使刀具与工件之间距离 的方向规定为轴的 方向，反之为轴的反方向。
10．编程时的数值计算，主要是计算零件的 和 的坐标，直线段和圆弧段的交点和切点是 ，逼近直线段或圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是 。
二、 判断题（正确的填“√”，错误的填“×”，共10分。）
1．从“A”点(X20 Y10)到“B”点(X60 Y30)，分别使用“G00”及”“G01”指令编制程序，其刀具路径相同。（ ）
2．模态G代码可以放在一个程序段中，而且与顺序无关。（ ）
3．数控机床坐标轴定义顺序是先Z轴，然后确定X轴，最后按右手定则确定Y轴（ ）
4．G40是数控编程中的刀具左补偿指令。（ ）
5．加工箱体类零件平面时，应选择数控车床进行加工。（ ）
6．两轴联动坐标数控机床只能加工平面零件轮廓，曲面轮廓零件必须是三轴坐标联动的数控机床。（ ）
7．刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系的一个点，对刀时，应使刀位点与对刀点重合。（ ）
8．绝对值方式是指控制位置的坐标值均以机床某一固定点为原点来计算计数长度。（ ）
9．增量值方式是指控制位置的坐标是以上一个控制点为原点的坐标值。（ ）
10．数控机床特别适用于零件的批量小、形状复杂、经常改型且精度高的场合。（ ）
三、简答题（36分）
1．数控加工编程的主要内容有哪些？
2．加工中心机床工作时换刀的过程分那几个步骤？
3．数控机床加工和普通机床加工相比有何特点？
4．简述换刀点和工件坐标原点的概念。
5．数控技术中NC、CNC、MC、FMC、FMS、CIMS各代表什么含义？
6．简述刀具补偿在数控加工中的作用。
四、在数控铣床上加工图1所示盖板零件的外轮廓，采用刀具半径补偿指令，编写加工程序，选择零件左端底面A为原点建立工件坐标系。（14分）
图1 盖板零件
五、根据图2所示的待车削零件，材料为45号钢，其中F85圆柱面不加工。在数控车床上需要进行的工序为：切削F80和F62外圆、R70弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角，编写加工程序。要求采用3把刀具，分别为外圆刀、切槽刀、螺纹刀。工件坐标系如图2所示。（20分）
图2 加工零件图
数控加工与编程技术试题答案（一）
一、填空题（20分）
1．不论数控机床是 刀具 运动还是 工件 运动，编程时均以 刀具 的运动轨迹来编写程序。
2．一个完整的数控程序是由 程序编号 、 程序内容 、 程序结束段 三部分组成。
3．穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准是 EIA 和 ISO 两种，我国采用的标准是 ISO 。
4．自动编程根据输入方式的不同，分为 语言数控自动编程 、 图形数控自动编程 、 语音数控自动编程 三种类型。
5．伺服系统的作用是把来自数控系统的 脉冲信号 转换成机床运动部件的 机械运动 ，使工作台精确定位或者按规定的轨迹做严格的相对运动。
6．数控机床通电后的状态，一般设定为： 绝对 坐标方式编程，使用 公制 长度单位量纲，取消 刀具 补偿，以及主轴和切削液泵停止工作等状态作为数控机床的初始状态。
7．数控机床按控制运动轨迹可分为 点位控制 、直线控制和 轮廓控制 等几种。按控制方式又可分为 开环控制 、闭环控制和半闭环控制等。闭环控制系统的位置检测装置装在 机床移动部件上 。
8．加工中心是在数控镗铣床的基础上增加了 自动换刀 装置。数控机床程序编制的方法有 手工编程 和 自动编程 。
9．使刀具与工件之间距离 增大 的方向规定为轴的 正 方向，反之为轴的反方向。
10．编程时的数值计算，主要是计算零件的 基点 和 节点 的坐标，直线段和圆弧段的交点和切点是 基点 ，逼近直线段或圆弧小段轮廓曲线的交点和切点是 节点 。
二、 判断题（正确的填“√”，错误的填“×”，共10分。）
1．从“A”点(X20 Y10)到“B”点(X60 Y30)，分别使用“G00”及”“G01”指令编制程序，其刀具路径相同。（ × ）
2．模态G代码可以放在一个程序段中，而且与顺序无关。（ × ）
3．数控机床坐标轴定义顺序是先Z轴，然后确定X轴，最后按右手定则确定Y轴（ √ ）
4．G40是数控编程中的刀具左补偿指令。（ × ）
5．加工箱体类零件平面时，应选择数控车床进行加工。（ × ）
6．两轴联动坐标数控机床只能加工平面零件轮廓，曲面轮廓零件必须是三轴坐标联动的数控机床。（ × ）
7．刀位点是刀具上代表刀具在工件坐标系的一个点，对刀时，应使刀位点与对刀点重合。（ √ ）
8．绝对值方式是指控制位置的坐标值均以机床某一固定点为原点来计算计数长度。（ √ ）
9．增量值方式是指控制位置的坐标是以上一个控制点为原点的坐标值。（ √ ）
10．数控机床特别适用于零件的批量小、形状复杂、经常改型且精度高的场合。（ √ ）
三、简答题（36分）
1． 数控加工编程的主要内容有哪些？
答：数控加工编程的主要内容有：分析零件图、确定工艺过程及工艺路线、计算刀具轨迹的坐标值、编写加工程序、程序输入数控系统、程序校验及首件试切等。
2．加工中心机床工作时换刀的过程分那几个步骤？
答：（1）装刀：刀具装入刀库；
（2）选刀：根据程序指令，从刀库中选出指定刀具的操作称为自动选刀，常用选刀方式有顺序选刀和随意选刀；
（3）换刀：通过机械手（自动换刀机构）和数控系统的有关控制指令实现刀库刀具和主轴上的刀具的交换。
3．数控机床加工和普通机床加工相比有何特点？
答：（1）适应性强；（2）加工精度高；（3）生产效率高；（4）生产准备周期短；（5）有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展；（6）具有故障诊断能力；（7）监控功能强
4．简述换刀点和工件坐标原点的概念。
答：带有多刀加工的数控机床，在加工过程中如需换刀，编程时还要设一个换刀点。换刀点是转换刀具位置的基准点。换刀点位置的确定应该不产生干涉。工件坐标系的原点也称为工件零点或编程零点，其位置由编程者设定，一般设在工件的设计、工艺基准处，便于尺寸计算。
5．数控技术中NC、CNC、MC、FMC、FMS、CIMS各代表什么含义？
答：NC：数字控制；CNC：计算机数控；MC：加工中心；FMC：柔性制造单元；FMS：柔性制造系统；CIMS：计算机集成制造系统。
6．简述刀具补偿在数控加工中的作用。
答：在加工过程中，由于刀具的磨损，实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致时以及更换刀具等原因，都会直接影响最终加工尺寸，造成误差。为了最大限度地减少因刀具尺寸变化等原因造成的加工误差，数控系统通常都具备有刀具误差补偿功能。
通过刀具补偿功能指令，数控系统可以根据输入的补偿量或者实际的刀具尺寸，调整刀具与工件的相对位置，从而使机床能够自动加工出符合要求的零件。
（1）刀具长度补偿：数控铣床用刀具长度补偿刀具的磨损；（2）刀具半径补偿：指改变刀具中心运动轨迹的功能。
四、在数控铣床上加工图1所示盖板零件的外轮廓，采用刀具半径补偿指令，编写加工程序，选择零件左端底面A为原点建立工件坐标系。（14分）
图1 盖板零件
解答：
1．基点坐标计算
如图所示，零件轮廓由三段圆弧和五段直线连接而成。由图可见，基点坐标计算比较简单。选择A为原点建立工件坐标系，并在此坐标系内计算各基点的坐标。
2．程序设计
为了得到比较光滑的零件轮廓，同时使编程简单，考虑粗加工和精加工均采用顺铣方法规划走刀路线，即按A→H→G→F→E→D→C→B→A切削。程序设计如下：
O0001
N0010 G92 XO YO Z0 建立坐标系
N0020 G00 Z10 抬刀
N0030 T01 S1000 M03 选用1号刀具补偿值，主轴启动
N0040 G00 X-10 Y0 快速定位到中间点
N0050 Z-12 下刀
N0060 G17 选择插补平面
N0070 G41 G01 XO YO Fl00 粗加工刀具半径补偿，并工进到A点
N0080 X0 Y20 直线切削，到H点
N0090 X10 直线切削，到G点
N0100 G03 X25 Y35 I0 J15 F50 圆弧切削到F点，降低进给速度
N0110 G02 X75 Y35 I25 J0 圆弧切削到E点
N0120 G03 X90 Y20 I15 J0 圆弧切削到D点
N0130 G01 X100 Y20 F100 直线切削到C点，增大进给速度
N0140 Y0 直线切削，到B点
N0150 X0 直线切削，到A点
N0160 G40 G01 X-10 Y0 取消刀具半径补偿，并退离工件
N0170 T02 选用2号刀具补偿值，准备精加工
N0180 G26 N0070.0160 跳转到0070程序段，进行精加工
N0190 G00 Z10 抬刀
N0200 M05 主轴停止
N0210 M30 程序结束
五、根据图2所示的待车削零件，材料为45号钢，其中F85圆柱面不加工。在数控车床上需要进行的工序为：切削F80和F62外圆、R70弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角，编写加工程序。要求采用3把刀具，分别为外圆刀、切槽刀、螺纹刀。工件坐标系如图2所示。（20分）
图2 加工零件图
程序如下：
o0001
N10 G92 X200 Z100 S700 建立工件坐标系
T0100 M06 换1号刀
G96 S120 M03 启动主轴、恒线速度
G00 X41.85 Z2 T0101 M08 定位，开冷却液
G01 X47.85 Z-1 F0.2 倒角
W-60 切直径47.85外圆
X50 切端面
X62 Z-120 锥面
Z-135 切f62
X78 端面
X80 Z-136 倒角
Z-155 切f80
G02 Z-215 R70 切圆弧R70
G01 Z-225 切f80
X90 M09 退刀，关冷却液
G00 X200 Z100 T0100 退至换刀点
T0200 M06 换2号刀
G96 S80 M03
G00 X52 Z-60 T0202 M08 定位
G01 X45 F0.1 割槽
G04 X2 延迟
G01 X52 M09 退刀
G00 X200 Z100 T0200 退至换刀点
T0300 M06 换3号刀
G97 S200 M03
G00 X54 Z10 T0300 M08
G92 X47.85 Z-59 F1.5 切螺纹
X47.25
X46.65
X46.25
X45.96
G00 X200 Z100
T0300
M30
数控加工与编程技术试题（二）
一．简答题（每题5分，共40分）
1． G41、G42、G43、G44的含义是什么？
2． 数控机床主要由哪几部分组成？作用是什么？
3． 简述数控机床的工作过程。
4． 加工中心与普通数控机床的主要区别是什么？
5. 确定机床坐标系的原则是什么？试说明立式数控铣床的坐标系是如何定义的。
6. 简要说明按照伺服系统的控制方式，数控机床可以分为那几类？
7. 什么是半径编程和直径编程？试举例。
8.圆弧插补指令G02和G03中I、J、K的意义是什么？
二．试对图示零件进行编程
1.如图1所示零件，采用棒料进行加工，在精车前采用粗车循环去除大部分毛坯余量，粗车后留0.2mm余量(单边)。根据以上零件的加工要求，需要外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀和螺纹车刀。对零件进行数控编程。（25分）
图1
2．加工图2所示零件凸台的外轮廓，采用刀具半径右补偿指令进行编程。（15分）
图2
3. 如图所示，孔深5mm，加工过程为先铣削外形，然后钻孔和镗孔，试编程。（20分）
图3
数控加工与编程技术试题答案（二）
一．简答题（每题5分，共40分）
1． G41、G42、G43、G44的含义是什么？
答：G41为刀具半径左补偿，G42为刀具半径左补偿，G43为刀具长度正补偿，G44为刀具长度负补偿。
2． 数控机床主要由哪几部分组成？作用是什么？
答：(1)CNC系统：逻辑地处理输入到系统中具有特定代码的程序，并将其译码，从而使机床运动并加工零件。
(2) 伺服系统:用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。它把来自数控系统的脉冲信号转换成机床运动部件的机械运动，使工作台、刀具等精确定位或移动。
(3) 机械系统：包括，主轴部分、进给系统、刀库和自动换刀装置(ATC)、自动托盘交换装置(APC)等。它是组成机床的实体部分。
3． 简述数控机床的工作过程。
答：(1)输入：零件加工程序一般通过DNC从上一级计算机输入而来。数控系统一般有边输入边加工和一次将零件加工程序输入计算机内部的存储器，加工时再由存储器一段一段地往外读出两种工作方式。
(2)译码：译码程序将零件加工程序翻译成计算机内部能识别的语言。 (3)数据处理 数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速度计算以及辅助功能的处理。
(4)插补：采用一小段直线或圆弧去逼近(或称为拟合)曲线，或采用抛物线、椭圆、双曲线和其它高次曲线去逼近曲线。在已知一条曲线的种类、起点、终点以及进给速度后，在起点和终点之间进行数据点的密化。
(5)伺服控制：完成本次插补周期的位置伺服计算，并将结果发送到伺服驱动接口中去。
(6)管理程序：调用各个功能子程序，当一个曲线段开始插补时，管理程序即着手准备下一个数据段的读入、译码、数据处理。保证一个数据段加工过程中将下一个程序段准备完毕。
4． 加工中心与普通数控机床的主要区别是什么？
答：加工中心具有自动换刀功能（刀库和换刀机械手）而普通数控机床没有。
5. 确定机床坐标系的原则是什么？试说明立式数控铣床的坐标系是如何定义的。
答：确定机床坐标系的原则是：工件相对静止，刀具运动，即规定以工件为基准，假定工件不动，刀具运动的原则。
对于立式数控铣床坐标系的定义如下：
Z轴：平行于机床主轴的坐标轴。Z轴正方向：为从工作台到刀具夹持的方向，即刀具远离工作台的运动方向。
X轴：为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴。正方向：从主轴向立柱看，立柱右方为正。
Y轴的正方向则根据X和Z轴按右手法则确定。
6. 简要说明按照伺服系统的控制方式，数控机床可以分为那几类？
•答：按照伺服系统的控制方式，数控机床可以分为：开环伺服系统数控机床
•闭环伺服系统数控机床。
7. 什么是半径编程和直径编程？试举例。
答：在数控车削加工中，X坐标值有两种方法，即直径编程和半径编程。
(1)直径编程：采用直径编程时，数控程序中X轴的坐标值即为零件图上的直径值。例如在例图a）中，A点和B点的坐标分别为 A:(30.0,80.0)，B:(40.0,60.0)。
(2)半径编程 采用半径编程，数控程序中X轴的坐标值为零件图上的半径值。例如在例图b）中，A点和B点的坐标分别为A：(15.0,80．0)，B：(20.0,60.0)。
第7题 例图
8.圆弧插补指令G02和G03中I、J、K的意义是什么？
•答：I、J 、K：是从圆弧始点到圆心的矢量分量，是增量值。
二．试对图示零件进行编程
1.如图1所示零件，采用棒料进行加工，在精车前采用粗车循环去除大部分毛坯余量，粗车后留0.2mm余量(单边)。根据以上零件的加工要求，需要外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀和螺纹车刀。对零件进行数控编程。（25分）
图1
答：编程如下：
O0001
N6 G50 X80.0 Z20.0；
N8 G30 UO W0；
N10 T0100 M03 M08；
N12 GOO X70.0 Z10.0；
N14 G71 U1.0 R1.0；
N16 G71 P18 Q30 U0.4 W0.2 F0.3 S800；
N18 G00 X40.0 FO.15；
N19 G42 G01 X30.0 Z0；
N20 G01 Z-25.0；
N22 X40.0；
N24 Z-40.0；
N26 G02 X50.0 Z-45.0 R5.0；
N28 G03 X60.0 Z-50.0 R5.0；
N29 Z-55.0；
N30 G40；
N32 G30 UO W0；
N33 G50 S1500；
N34 G96 S200 T0202；
N36 G70 P18 Q30；
N38 G00 X62.0 Z0；
N40 X32.0；
N42 G01 X-2.0；
N44 G30 UO W0；
N46 T0404；
N48 G00 X41.0 Z-25.0；
N50 G01 X20.0 F0.15；
N52 G00 X50.0；
N54 G30 U0 W0；
N56 G97 S1500 T0303；
N58 G00 X32.0 Z23.0；
N60 G92 X29.0 Z-22.5 F1.5；
N62 X22.80；
N64 G30 U30.0 W20.0 M09 M05；
N66 M30；
2．加工图2所示零件凸台的外轮廓，采用刀具半径右补偿指令进行编程。（15分）
图2
答：编程如下：
N0010 G54 S1500 M03；
N0020 G90 G00 Z50.0;
N0030 X0 Y0;
N0040 Z2;
N0050 G01 Z-3.F50;
N0060 G42 X20.Y14.F150;
N0070 X100.0;
N0075 X120.0 Y40.0；
N0076 Y62.0；
N0080 G02 X96.Y86.I0. J-24.0;
N0090 G01 X44;
N0100 G03 X20.Y62.I0.0 J24.0;
N0110 G01 Y14;
N0140 G40 X0 Y0;
N0150 G00
N155 Z100.0;
N160 M30；
3. 如图所示，孔深5mm，加工过程为先铣削外形，然后钻孔和镗孔，试编程。（20分）
答：编程如下：
O0003 /* 主程序
N1 G54 G90 Z20.0；
N2 T01 M06；
N3 G00 X-10.Y0.0 Z5.0；
N4 S1000 M03；
N5 G01 Z-5.0.F30.0 M08；
N6 G42 X10.0 Y0.0；
N7 X270.0；
N8 G03 X300.0 Y10.0 I0.J-10.0；
N9 G01 Y350.0；
N10 G03 X290.0 I-10.0 J0.0；
N11 G01 X10.0；
N12 G03 X0.0 Y350 I0.0 J-10.0；
N11 G01 Y10.0；
N12 G03 X10.0 Y0.0 I10.0 J0.0；
N13 G40 X-15.Y-15.0；
N14 G00 Z30.0；
N20 T02 M06；
N30 S2000 M03 M08；
N40 M98 P0200；
N50 T03 M06；
N60 S1000 M03 M08；
N70 M98 P0300；
N80 T04 M06；
N90 S2000 M03 M08；
N100 M98 P0400；
Nll0 G28 ；
N150 M30；
•子程序：
O0200 /*钻中心孔子程序
N10 G81 X30.0 Y30.0 R5.0 Z-1.5 F10；
M98 P0100
M99
O0300 /*钻孔子程序
N10 G81 X30.0 Y30.0 R5.0 Z-5.0 F10；
M98 P0100
M99
O0400 /*镗孔子程序
N10 G85 X30.0 Y30.0 R5.0 Z-5.0 F20；
M98 P0100
M99
O0100 /*钻孔位置子程序
N20 Y180.0；
N30 Y330.0；
N40 X270.0 Y30.0；
N50 Y180.0；
N60 Y330.0；
M99；
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