数控技术复习题（填空选择其他网上文档有答案，编程题答案仅供参考）

一、填空题

1. CNC 是的缩写,NC 是的缩写。

2. CAM 是的缩写,CIMS 是的缩写。

3. FMS 是的缩写,FMC 是的缩写。

4. APT 是的缩写,PLC 是的缩写。

5. MTBF 是的缩写，RISC 是的缩写。

6. FRN 是的缩写

7. 数控机床又称数字控制机床，是相对而言的，数字控制系统中的控制信息是数字

量。

8. 数控机床主要由、输入装置、计算机数控系统和强电控制装置、伺服驱动系统和位置

检测装置、机械部分组成。

9. 数控机床按运动方式分为:点位控制数控机床、、轮廓控制数控机床等三类。

10. 数控机床按伺服系统分、闭环数控机床、半闭环数控机床等三类。

11. 将反馈元件安装在伺服电机轴上或滚珠丝杠上,间接计算移动执行元件位移进行反馈的伺服系

统，称为环伺服系统。

12. 数控机床的核心是，它从输入装置中得到电脉冲信号（加工指令），译码、运算、

逻辑判断以及有关处理后，去控制数控机床个执行机构进行有序的过顶动作。

13. 是介于计算机控制系统和机床机械结构、液压装置及其他机构之间的控制系统。

14. 现代数控系统的智能化表现在运用、装备专家系统和具有系统自学习及示教功

能。

15. 按输入方式的不同，自动编程有语言程序自动编程系统、= 和语言自动编程系统。

16. 自动编程即计算机辅助加工程序的编制，主要有数控语言数控自动编制程序和和语音

数控自动编制程序等等

17. 穿孔带是数控机床的一种控制介质，国际上通用标准是ISO 和EIA 两种，我国根据

标准制定了JB/T3208-1999《数控机床穿孔带程序段格式中的准备功能G 和辅助功能M 的代码》。

18. 数控机床的动作是由数控装置控制的，为了描述机床的运动过程，确定机床的运动方向和距离，必

须建立坐标系。

19. 用绝对值编程时，必须设定工件坐标系。工件安装在机床上后，须确定工件坐标系原点在中

的位置，以建立工件的加工坐标系。

20. 在确定了机床各坐标轴及方向后，须进一步确定坐标系原点的位置。在数控车床上，原点一般在

卡盘端面与中心线的交点处。

21. 程序段格式是指程序段中字、字符、数据的书写规则。程序段格式不符规则，数控系统不予接

受，并会立刻。

22. 现代数控机床一般既可用预置寄存的方法设定加工坐标系，也可以用方法设置加工坐

标系。

23. 数控机床坐标轴中，绕Y 轴旋转的坐标轴称为轴。

24. 使用数控机床加工圆弧时，要选择园弧所在的平面，其中是XY 平面选择的指令。

25. 数控机床一般具有刀具半径补偿功能，在进行半径补偿前必须用指令指定补偿是在哪个

平面上进行。

26. G92 指令时用于工件坐标系设定的指令。G92 指令时通过设定相对于坐标原点的相

对位置来建立工件坐标系。

27. G96 代码为恒线速切削控制。系统执行G96 指令后。S 后面的数值表示。

28. G97 代码为恒速切削控制取消，系统执行G97 指令后，S 后面的数值表示主轴的

。

29. 在数控编程时，使用指令后，就可以按工件的轮廓尺寸进行编程，而不需按照刀具

的中心线运动轨迹来编程。

30. 圆弧顺逆的判断方法是：顺着垂直于圆弧平面的坐标轴方向看，顺时针方向为 G02，逆时

针方向为G03。

31. 现代数控车床一般都具有各种不同类型的循环功能。循环功能适用于加工余量较

的零件表面。

32. 在孔加工固定循环中由G98、G99 决定刀具返回时到达的平面。在返回动作中，用G98 指定刀具返

回到平面，用G99 指定刀具返回参考平面。

33. 在固定循环中由G98、G99决定刀具返回时到达的平面。在返回动作中，用 G98指定刀具返回到初

始平面；用G99指定刀具返回。

34. 插补运算所采用的原理和方法一般可以归纳为基本脉冲插补和插补两大类型。

35. 一般计算机数控装置都有插补，高档的数控装置还有抛物线插补、螺旋线插补、极

坐标插补、正弦插补、样条插补等。

36. 逐点比较法的四个步骤：偏差判别、进给、和终点判别

37. DDA 法也叫做，其最大优点是易于实现坐标扩展，每个坐标是一个模块，几

个相同的模块组合就可以实现多坐标联动控制。

38. CNC 装置的数据转换包括输入、译码、、速度处理、插补以及位置控制等几个过

程。

39. 数据采样插补由粗插补和精插补两个步骤组成，一般数据采样插补都是指。

40. 数据采样插补其运算是采用思想，根据编程的进给速度将轮廓曲线分割为每个插补周期

的进给直线段，以此来逼近轮廓曲线。

41. 刀具半径补偿的执行过程主要包括：刀补建立、刀补进行和三个步骤。

42. 当数控系统采用C 功能刀补的时候，系统根据前后两段程序及左、右刀补情况，判断是缩短型转

接、或是伸长型转接。

43. ISO 对数控系统的定义：“数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数

字，并将其译码，从而使机床移动和加工零件”。

44. 计算机数控系统是一种用计算机通过执行其存储器内的程序来实现部分或全部功能，并配有接口

电路和装置的专用计算机系统。

45. 对于计算机数控系统来说，所谓的单微处理器结构，即采用一个处理器来集中控制，

处理数控的各个任务。

46. 现代数控机床使用代替传统的继电器逻辑，利用其逻辑运算功能实现各种开关量的控

制，其已经成为CNC 装置的一个部件。

47. 多微处理器CNC 装置有两个或两个以上的CPU,按照这些CPU 之间相互关系的不同，可以将其分为

主从结构、多主结构和结构。

48. CNC 装置除硬件外还有软件，软件包括管理软件和两大类，管理软件由零件的输

入、输出程序、显示程序和诊断程序等组成。

49. 在闭环系统中，决定了机床的定位精度和加工精度。为了提高数控机床的加工精

度，必须提高检测元件和测量系统的精度。

50. 感应同步器是利用原理，将位移或转角转变为电信号，借以进行位置检测和反馈控

制。

51. 某检测装置是一种控制用的微电机或小型交流电动机，其用途是测量转角，它在工业上是一种常

用的角度测量元件，该测量检测装置为。

52. 增量式编码器每转产生的一个脉冲信号可称为基准脉冲，又称，它是轴旋转一周在固定

位置上产生一个脉冲。

53. 脉冲编码器的作用原理分为接触式、= 和电磁式等几种。其编码类型有二进制编码、二

-十进制计数码、葛莱码等。

54. 为了提高光栅的位置检测精度，可以提高刻线精度和增加刻线密度，但这样成本高，通常采用倍

频的方法提高光栅的分辨精度。

55. 数控机床伺服系统，按其功能和用途可分为进给驱动和主轴驱动，相应的对进给伺服电机要求恒

转矩调速范围宽，主轴伺服电机要求恒调速范围宽，以满足伺服需求。

二、选择题

1. 加工（）零件，宜采用数控加工设备。

A．大批量 B 多品种中小批量 C 单件 D.大批大量

2. （ C ）年美国PARSONS 公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了世界第一台数控机床――三坐标铣

床。

A．1948 B．1950 C．1952 D. 1954

3. 数控机床的诞生是在（）年代。

A．20 世纪50 年代B．20 世纪60 年代 C．20 世纪70 年代 D. 20 世纪80 年代

4. 准备功能G90 表示的功能是（）。

A.预备功能

B.固定循环

C.绝对尺寸

D. 增量尺寸

5. 加工中心与一般数控机床的主要区别是（）。

A. 数控系统复杂程度不同

B. 机床精度不同

C. 有无自动换刀系统

D. 数控机床档次

6. 数控机床有不同的运动形式，需要考虑工件与刀具相对运动关系和坐标系方向，编写程序时，一般

采用的原则是（）。

A. 刀具固定不动，工件移动

B. 铣削加工刀具固定不动，工件移动；车削加工刀具移动，工件固定

C. 分析机床运动关系后再根据实际情况两者的固定和移动关系

D. 工件固定不动，刀具移动。

7. 数控机床上有一个机械原点，该点到机床坐标零点在进给坐标轴方向上的距离可以在机床出厂时设

定。该点称（）。

A．工件零点 B. 机床零点

C. 机床参考点

D. 工件坐标系原点

8. 数控机床开机时一般要进行回参考点操作，其目的是（）。

A. 建立工件坐标系

B. 建立机床坐标系

C. 建立局部坐标系

D. 建立相对坐标系

9. 数控机床的“回零”操作是指回到（）。

A. 对刀点

B. 换刀点

C. 机床的参考点

D. 编程原点

10. 数控机床主轴以800 转/分转速正转时，其指令应是（）。

A. M03 S800

B.M04 S800

C. M05 S800

D. M06 S800

11. 数控机床坐标系建立时，首先要指定的轴是（）

A. X 轴

B. Y 轴

C. Z 轴

D. W 轴

12. 圆弧插补方向（顺时针和逆时针）的规定与（）有关。

A．X 轴 B. Z 轴 C. 不在圆弧平面内的坐标轴

13. G02 X20 Y20 R10 F100.0；所加工的一般是（）。

A. 整圆

B. 90°<夹角<=180°的圆弧

C. 180°<夹角<=360°的圆弧

D. 0°<夹角<=180°的圆弧

14. 圆弧插补指令G02 X Y

R ；这种格式语句不能用于加工（）。

A. 整圆

B. 90°〈夹角〈=180°的圆弧

C. 180°〈夹角〈360°的圆弧

D. 0°〈夹角〈=90°的圆弧

15. 当刀具的刀尖圆弧半径不等于零，不使用刀具半径补偿功能会造成过切或欠切的是（）

A.车圆弧

B.车外圆

C.车端面

D.切槽

16. 绕X 轴旋转的回转运动坐标轴是（）。

A 轴B.

B 轴 C. Z 轴 D.

C 轴

17. 车床上，刀尖圆弧只有在加工（ C ）时才产生加工误差。

A. 端面

B. 外圆柱

C. 圆弧

D. 内圆柱

18. 用Φ12 的刀具进行轮廓的粗、精加工，要求精加工余量为0.4，则粗加工偏移量为（）。

A. 12.4

B. 11.6

C. 6.4

D.12.8

19. 在数控机床坐标系中平行机床主轴的直线运动为（）。

A. X 轴

B.Y 轴

C. Z 轴

D. A 轴

20. 圆弧插补指令G02 X Y R 中，X、Y 后的值表示圆弧的（）。

A. 起点坐标值

B. 终点坐标值

C. 圆心坐标相对于起点的值

D. 圆心坐标值

21. 辅助功能中与主轴有关的M 指令是（）。

A．M06 B. M09 C.M08 D.M05

22. 设H01=7mm，则G91 G43 G01 Z15.0；执行后的实际移动量为（）。

A. 8mm

B. 15mm

C. 22mm

D. 29mm

23. 设H01=6mm，则G91 G43 G01 Z-15.0；执行后的实际移动量为（）。

A.9mm

B. 21mm

C. 15mm

D. 18mm

24. 设H01=6mm，则G90 G44 G01 Z-15.0；如刀补设置正确，则执行该程序段刀具实际移动为（ C ）。

A. 向下移动9mm

B. 向下移动21mm

C. 刀具切削点移动到Z-15mm 的位置

D. 刀具切削点移动到Z-9mm 的位置

25. 执行G91 G01 G44 Z50.0 H02 F100 （H02 补偿值2.00mm）程序后，镗孔深度是（）。

A. 48mm

B. 52mm

C. 50mm

D. 46mm

26. 执行G91 G01 G43 Z-50 H01 F100 （H01 补偿值-2.00mm）程序后，钻孔深度是（）。

A. 48mm

B. 52mm

C. 50mm

D. 54mm

27. 在数控铣床上用φ20 铣刀执行下列程序:

N1 G90 G17 G41 X18.0 Y24.0 M03 H06; N2 G02 X74.0 Y32.0 R40.0 F180;

（刀具半径补偿偏置值是R10.1）后，其加工圆弧的直径尺寸是（）。

A. φ79.

B. φ80.0

C. φ80.19 D．φ80.2

28. 在数控铣床上铣一个正方形零件(外轮廓),如果使用的铣刀直径比原来小1mm,则计算加工后的正

方形尺寸( ).

A．小1mm B. 小0.5mm C. 大1mm D.大0.5mm

29. 数控机床加工过程中，“恒线速切削控制”的目的是（）

A.保持主轴转速的恒定

B.保持进给速度的恒定

C.保持切削速度的恒定

D.保持金属切除率的恒定

30. 下列不属于直线型检测装置的是（）。

A. 感应同步器

B. 光栅

C. 磁栅

D. 旋转变压器

31. 数控机床检测装置有直线型和旋转类型，下列不属于旋转型检测装置的是（）。

A. 测速发电机

B.磁栅

C. 旋转变压器

D. 光电编码器

32. 采用逐点比较法对第一象限的圆弧进行顺圆插补时，若偏差值是-10.0，那么刀具的下一步的进给

方向为（）

A.+X

B.+Y

C.-X

D.-Y

33. 逐点比较法插补第二象限一条直线时,当P 点在直线下侧(F<0)时,应向( )向发生一脉冲。

A. +X

B. –X

C. +Y

D. -Y

34. 电源切断后位置信息不会丢失的位移测量装置是（）。

A. 感应同步器

B. 光栅尺

C.绝对编码盘

D. 增量式编码器

35. 一增量式脉冲发生器每转输出脉冲数为5000，如果单次脉冲的脉冲宽度不能小于6 微秒，则该脉

冲发生器最高允许的转速为（）。

A. 1000 转/分

B. 2000 转/分

C. 4000 转/分

D. 120000 转/分

36. 闭环进给伺服系统与半闭环进给伺服系统主要区别在于（）。

A. 位置控制器

B. 检测单元

C. 伺服单元

D. 控制对象

37. 数控系统所规定的最小设定单位就是（）。

A. 数控机床的运动精度

B. 机床的加工精度

C. 脉冲当量

D. 数控机床的传动精度

38. .若数控冲床的快速进给速度v=15m/min，快进时步进电动机的工作频率f=5000Hz，则脉冲当量

δ为（）

A. 0.01mm

B. 0.02mm

C. 0.05mm

D. 0.1mm

39. 步进电机的转速是通过改变电机的（）而实现。

A．脉冲频率B．脉冲速度C．通电顺序 D. 脉冲电流

40. 控制数控机床加工零件时是（）。

A 数控系统

B 操作者

C 伺服系统 D. 检测系统

41. 直线感应同步器滑尺的正弦和余弦绕组在空间错开的电角度为（）

A．π/6B．π/3 C．π/2 D．π

42. 数控车床可以进行螺纹加工，是因为该车床安装了（）

A 光栅尺

B 磁栅

C 光电编码器 D. 直线感应同步器

43. 数控铣床一般采用半闭环控制方式，它的位置检测器是（）。

A．光栅尺 B.脉冲编码器 C.感应同步器 D 磁栅

44. 步进电动机多相通电可以( )

A．减小步距角B．提高电动机转速 C．增大步距角D．往往能提高输出转矩

45. 可用于开环伺服控制的电动机是( )

A．交流主轴电动机B．永磁宽调速直流电动机

C．无刷直流电动机D．功率步进电动机

46. 一台三相反应式步进电动机，当采用三相六拍通电方式运行时，其步距角为0.75°，则转子的齿

数为（）

A．40 B．60 C．80 D．120

47. 数控机床开环控制系统的伺服电动机多采用（）

A. 直流伺服电机

B. 交流伺服电机

C. 交流变频调速电机

D. 功率步进电动机

48. 采用开环进给伺服系统的机床上，通常不安装（）

A.伺服系统

B.制动器

C.数控系统

D.位置检测器件

49. 半闭环数控机床在实际中广泛存在，半闭环控制系统的传感器装在( A )

A．电机轴或丝杠轴端B．机床工作台上

C．刀具上D．工件上

50. 数控机床进给系统不能采用（）电机驱动。

A 直流伺服

B 步进

C 交流伺服

D 笼式三相交流

51. 控制系统的类型有很多种，数控机床CNC 系统是（）

A. 轮廓控制系统

B. 动作顺序控制系统

C. 位置控制系统

D.速度控制系统

52. 数控机床伺服系统的直接控制目标是（）。

A. 机械运动速度

B. 机械位移

C.切削力

D. 切削用量

53. 采用逐点比较法加工第一象限的斜线，若偏差函数值大于零，规定刀具移动方向为（）。

A. +X

B. -X

C. +Y

D. –Y

54. 脉冲当量是数控机床重要性能指标之一，脉冲当量是指（）。

A. 每发一个脉冲信号，机床相应移动部件产生的位移量

B. 每发一个脉冲信号，伺服电机转过角度

C. 进给速度大小

D. 每发一个脉冲信号，相应丝杠产生转角大小。

55. 步进电机的角位移与（）成正比。

A. 步距角

B. 通电频率

C. 脉冲当量

D. 脉冲数量

56. 宜采用数控加工设备加工零件的类型为（）。

A. 大批量

B. 多品种中小批量

C. 单件

D.大批大量

57. 全闭环伺服系统与半闭环伺服系统的区别取决于运动部件上的（）。

A. 执行机构

B. 反馈信号

C. 检测元件

D. 补偿机构

58. 下列不属于直线型检测装置的是（）。

A.感应同步器

B.光栅

C.磁栅

D.旋转变压器

三、名词解释

1. 准备功能、辅助功能

准备功能字的地址符是G，又称为G功能或G指令，它用来指令机床或控制系统做某种功能的操作，为数控系统的插补运算做准备，所以在程序段中G功能字一般位于尺寸字的前面。

辅助功能指令用于指定主轴的启停、正反转、冷却液的开关、工件或刀具的夹紧与松开、刀具的更换等。

2. 工件坐标系

用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系

3. 插补

插补是数控系统根据零件轮廓线型的有限资料（如直线的起点、终点，圆弧的起点、终点和圆心等），计算出刀具的一系列加工点、完成所谓的数据“密化”工作，满足刀具运动实时控制的要求。

插补可描述为“以脉冲当量为单位，进行有限分段，以折代直，以弦代弧，以直代曲，分段逼近，相连成轨迹”。

4. 基点和节点

一个零件的轮廓线可能由许多不同的几何元素组成，各几何元素的联接点为基点；将组成零件轮廓的曲线，根据数控系统插补的要求，在满足程序编制误差的条件下进行分割，各分割点为节点。

5. 数据采样插补、基准脉冲插补

基准脉冲插补：次插补结束，数控装置向各坐标输出基本脉冲系列，每个脉冲代表基本位移；脉冲系列的频率代表速度；脉冲数量代表位移的大小。

数据采样插补：控装置产生的不是单个脉冲，而是标准二进制数。

6. 步进电机

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的机械角位移或直线位移的控制电机。步

进电机又称脉冲电动机或电脉冲马达。

7. 脉冲当量

脉冲当量是指每发一个脉冲信号，机床相应移动部件产生的位移量

8. 计算机数控装置

CNC装置是数控系统的核心，是一台专用计算机，具有CPU、存储器、总线、外设等。

9. 数控编程

从零件图纸到获得数控机床所需控制介质的全部过程称为数控编程

10. 手工编程和自动编程

用人工完成程序编制过程中的全部工作称为手工程序编制

自动编程是由计算机完成数控加工程序编制过程中的大部分工作。

11. 数控机床、加工中心

数控机床是采用数字化代码程序控制、能完成自动化加工的通用机床。

加工中心在一般数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成，又称自动换刀数控机床。

12. 刀具半径补偿、长度补偿

编程员仅根据零件轮廓编程，数控装置根据零件轮廓和刀具半径R值自动地计算出

刀具中心的轨迹，并自动进行拐角处理、即程序过渡处理，这一功能称为刀具半径补偿

刀具长度补偿功能比较简单与直观，是一种简单的单坐标刀具位置偏置。 四、简答题

1. 简要说明数控技术的发展趋势。

高速度；精度化；功能化、数控系统小型化；能化；控网络化；放式数控；人性，复合化 2. 简要说明相对于通用机床及自动化专用机床来说，数控机床的特点。

（1）能实现复杂零件的加工（复杂）（2）加工精度高、质量稳定（精密）（3）生产效率高（高效）（4）广泛的适应性（多变）（5）减轻了劳动强度，改善生产条件（6）有利于现代化生产管理 3. 简要说明数控机床的组成部分。

数控加工程序、输入装置、计算机数控装置和强电控制装置、伺服驱动系统和位置检测装置、数控机床的机械部分

4. 数控机床有哪些分类方法。各类数控机床有哪些特点。

5. 简要说明数控编程的内容和步骤。

一般来说，程序编制过程主要包括：分析图纸、工艺处理、数学处理、编制程序清单、输入程序及程序检验。

6. 简要说明数控编程及其主要类型。

所谓数控编程是指由分析零件图样到程序检验的全部过程。

手工编程，自动编程：一般有数控语言型，人机交互图像编程和数字化编程三种类型 7. 数控车床的编程特点。

8. 工件坐标系、编程坐标系、机床坐标系三者间有什么联系。

机床坐标系是数控机床安装调试时便设定好的一固定的坐标系统，机床坐标系在进行回参考点操作后便开始在数控系统内部自动建立了。编程坐标系是在对图纸上零件编程计算时就建立的，程序数据便是用的基于该坐标系的坐标值。由对刀操作，找到编程原点在机床坐标系中的坐标位置，然后通过执行G92或G54～G59的指令创建和编程坐标系一致的工件坐标系。可以说，工件坐标系就是编程坐标系在机床上的具体体现。

9. 简要说明数控编程对刀点含义及其选择原则.

对刀点是刀具相对零件运动的起点，也是程序的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。 对刀点选择的原则：

①为提高零件的加工精度，应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上； ②对刀点应选在对刀方便的位置，便于观察和检测；

③对于建立了绝对坐标系统的数控机床，最好选在坐标系的原点上，或选在已知坐标值的点上；

④在加工中心机床上，换刀点位置应在工件的外部的合适位置，避免换刀时刀具与工件、夹具和机床相碰。

10. 刀具半径补偿的指令有哪些。 （G40，G41，G42）

11. 说明用直线逼近曲线 y=f （x)的等误差法的节点计算方法。

等误差拟合轮廓曲线时，使每段的逼近误差相等且小于等于允许误差。这种方法确定各程序段长度不等，程序段数目最少。但其计算过程较复杂。

下面介绍平行线法：

①该方法的计算过程是以曲线)(x f y =的起点为圆心，以允许误差允δ为半径做圆。设起点的坐标为

（a a y x ，），则此圆的方程为（在M 点）()()2

22允δ=-+-a M a M y y x x

②求上述圆与曲线的公切线斜率

③过起点圆圆心做平行于上述公切线的直线与曲线相交求得第二点

12. 说明用直线逼近曲线 y=f(x)的等间距法节点计算过程和逼近误差验算方法。

（1） 已知工件轮廓曲线的方程式为)(x f y =，它是一条连续的曲线。等间距法是将曲线的某一坐标轴分

成等间距然后求出曲线上相应的节点A 、B 、C 、D 、E 等的x 、y 坐标。在极坐标中，间距用相邻节点间的转角坐标增量或向径坐标增量相等的值确定 下面为一种验算误差的方法：

在插补间距确定后，插补直线两端点A 和B 的坐标可求出为（a a y x ，）和（b b y x ，），则直线AB 的方程式为：

b

a b

a a a y y x x y y x x --=-- 令

b a y y D -=，b a x x E -=，

b a b a y x x y C -=

则上式可改写成Dx-Ey=C 它的斜率为k=D/E

根据允许的公差，可以画出表示公差带范围的直线，平行直线的方程为：

22E D C Ey Dx +=-允δ

该直线与y=f(x)，连列解方程组

????

?=+=-)(2

2x f y E D C Ey Dx 允δ ①无交点（在A 、B 两点之间）：满足要求；②相切：临界状态；③两交点：不合格

13. 简要说明用圆弧分割法逼近曲线 y=f(x)的节点计算过程。

该方法应用在曲线y=f(x)是单调的情况。如果曲线不是单调曲线，则应在拐点或凸点处将曲线分段，使曲线为单调曲线。单调曲线用圆弧分割法计算步骤如下：

()()()()[]222

322

22

2

22

1 :11 :开始作曲率圆，其圆心 从曲线曲线起n

n

n

n n n n n

n n n n n n d

y d dx dy R dx y d dx dy y dx y d dx dy dx dy x y x +=

???????++=+?-=曲率半径，点ηζ()()()()

112

22可解得交点)

( :联立曲率圆率圆方程与曲线编程允许误差++?????=±=-+-n n n n n y x x f y R y x ，，考虑允允δηζδ

14. 什么是数控机床的机床坐标系?如何建立？什么是工件坐标系？有哪几种建立方法？

机床坐标系：床上固有的坐标系主轴与机床坐标系的Z轴重合或平行

关键是确定数控机床坐标系的零点（原点）M。机床零点M是确定数控机床坐标系的零点以及其它坐标系

和机床参考点的出发点。数控机床坐标系是由生产厂家实现确定的，可以在机床用户使用说明书中查

到。

工件坐标系：于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。

如果选择工件上某一点作为工件零点，以工件零点为原点且平行于机床坐标轴X、Y、Z建立一个新坐标

系，就称工件坐标系。

15. 在数控加工中，一般孔加工固定循环由哪6 个顺序动作构成？（书上）

16. 简要说明计算机数控（CNC）系统及其基本组成部分。

计算机数控(CNC)系统是一种用计算机通过执行其存储器内的程序来实现部分或全部数控功能，并配有接

口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。目前习惯上所称的计算机数控(CNC)系统多指微型机数控(MNC) CNC系统由数控程序、输入输出设备、计算机数控装置(CNC装置)、可编程序控制器(PLC)、主轴驱动装置

和进给驱动装置(包括检测装置)等组成

17. 简要说明CNC 装置的主要功能。

（1）控制功能（2）准备功能（3）插补功能

（4）进给功能（5）主轴速度功能（6）辅助功能

（7）刀具功能（8）固定循环功能（9）补偿功能

（10）字符图形显示功能（11 ）程序编制功能

（12）输入、出和通信功能（13）自诊断功能

18. 多微处理器CNC 装置有哪几种体系结构。

主从结构，多主结构，分布式结构

19. 多微处理器CNC 装置有哪几种典型结构？简要说明其原理。

（1）共享总线结构. 系统总线的作用是把各个模块有效地连接在一起，按照要求交换各种数据和控制信息，构成一个完整的系统，实现各种预定的功能。

在系统中只有主模块有权控制使用系统总线。由于某一时刻只能由一个主模块占有总线，必须要有仲裁

电路来裁决多个主模块同时请求使用系统总线的竞争，每个主模块按其担负任务的重要程度已预先安排

好优先级别的顺序。总线仲裁的目的，也就是在它们争用总线时，判别出各模块优先权的高低。

（2）共享存储器结构。这种多微处理机结构，采用多端口存储器来实现各微处理机之间的互联和通信。

由多端口控制逻辑电路来解决访问冲突。

20. 简要说明数控机床对位置检测装置的要求。

（1）除了对电磁感应有较强的抗干扰能力外，还要求不怕油、水的污染，也要求检测元件受到环境温度

影响较小。

（2）在机床执行部件移动范围内，满足精度和速度响应时间要求

直线位移检测装置的分辨率一般在0.0001-0.01mm之间，其测量精度可达±0.001-0.02mm/m。

（3）使用维护方便，适用机床工作环境。

由于机床在实际加工中有铁屑和切削液的存在，所以检测元件在拖板上安装时也必须有一定的防护罩。（4）对所检测位移信号处理方便

指从检测元件中取出的与位移有关的电信号，通过有关电路进行放大、整形、细分、记数等信号处理。

一般来说，数字式测量装置的信号处理较方便，而模拟式测量装置的信号处理就较复杂。

（5）使用经济。

成本低、寿命长。

21. 数字式测量装置的特点是什么。

22. 增量式测量和绝对式测量的特点是什么。

增量式测量的特点是只测位移增量，即工作台每移动一个基本长度单位，检测装置便发出一个测量信

号，此信号通常是脉冲形式，这样，一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨力，而通过对脉冲计数便

可得到位移量。

绝对式测量的特点是，被测的任一点的位置都从一个固定的零点算起，每一被测点都有一个对应的测量值，常以数据形式表示。能够自动记忆各进给轴全行程内的每一点位置，不需回零开关。

23. 简述直线感应同步器的工作原理。

滑尺的两个绕组中的任一绕组通以交变激磁电压时，由于电磁效应，定尺绕组上必然产生相应的感应电

势。感应电势的大小取决于滑尺相对于定尺的位置。设

是加在滑尺任一绕组上的激磁交变电压

sin ω= （4?14）S m V V t 定尺绕组上的感应电势为cos cos sin θθω== （4?15）B S m V KV KV t ， θ——反映的是定尺和滑尺的相对移动的距离x ，可用下式表示：

θ=(2π／2τ)x=(π／τ)x ，只要测量出B V 的值，便可求出θ角，进而求得滑尺相对于定尺

移动的距离x 。

24. 感应同步器的特点是什么。 (1)精度高

因为定尺的节距误差有平均自补偿作用，所以尺子本身的精度能做得较高。

直线感应同步器对机床位移的测量是直接测量，不经过任何机械传动装置，测量精度主要取决于尺子的精度

(2)测量长度不受限制

当测量长度大于250mm 时，可以采用多块定尺接长，相邻定尺间隔可用块规或激光测长仪进行调整，使总长度上的累积误差不大于单块定尺的最大偏差。

在行程为几米到几十米的中型或大型机床中，工作台位移的直线测量，大多数采用直线式感应同步器来实现。

(3)对环境的适应性较强

因为感应同步器金属基板和床身铸铁的热胀系数相近，因此当温度变化时，还能获得较高的重复精度 感应同步器是非接触式的空间耦合器件，所以对尺面防护要求低，而且可选择耐温性能良好的非导磁性涂料作保护层，加强感应同步器的抗温、防湿能力。 (4)维护简单、寿命长

感应同步器的定尺和滑尺互不接触，因此无任何摩擦、磨损，使用寿命很长，不怕灰尘、油污及冲击振动。同时由于是电磁耦合器件，所以不需要光源、光电元件，不存在元件老化及光学系统故障等问题。 (5)抗干扰能力强、工艺性好、成本低，便于复制和成批生产。 25. 简述旋转变压器的工作原理。

旋转变压器的可分为定子和转子两大部分。当激磁电压加到定子绕组时，通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。图中Z 为阻抗。设加在定子绕组的激磁

电压为

sin ω=- S m V V t （4—1）

图 4-3 两极旋转变压器

根据电磁学原理，转子绕组12B B 中的感应电势则为

sin sin sin θθω== （4－2）B s m V KV KV t （4—2）

式中K ——旋转变压器的变化；—的幅值m

s V V ；

26. 绘简图说明粗光栅的莫尔条纹形成原理和主要特点。

)

22sin()sin(πτωθωx

t KV t KV E E u m m S

C d -=-=+= 式中，K 为电磁耦合系数，通常小于1，随定尺与滑尺绕组平面间的间隙减小而增大；

m V －激磁电压幅值；

θ－滑尺相对定尺的空间相位角，与滑尺相对于定尺位移x 的关系为πτ

θ22?=

x

。 由此可见，只要检测出定尺输出电压的相位，即可测量出滑尺相对于定尺的位移。 28. 简述绝对值式光电脉冲编码器的组成、工作原理、主要特点和主要类型。

绝对值脉冲编码器主要由光源，光电元件和随被测对象一起旋转的绝对值编码盘构成。其中绝对值编码盘是将圆盘用同心圆环和等分扇形进行分割，然后对被分割的区域形成透光和不透光两种状态，形成编码图案，如4位2进制码盘，有4 个圆环称为码道，由里向外，分别对应

2222

3

210

,,,；每个扇区代表一

个码位，由0000，0001，直到1111，共16 个，光电元件读出的码值、即二进制数便代表被测对象的一个位置。与增量式光电编码器比较，其结构复杂，大于一转时，需要特别处理，要求制作精度高；但能读出绝对坐标值，不会产生累计误差，断电后，位置值还能直接读出。

主要有二进制编码盘和葛莱编码盘两大类。 29. 简要说明数控机床对伺服系统的要求。

1．精度高 伺服系统的精度是指输出量能复现输入量的精确程度。包括定位精度和轮廓加工精度。 2．稳定性好 稳定是指系统在给定输入或外界干扰作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。直接影响数控加工的精度和表面粗糙度。

3．快速响应 快速响应是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。

4．调速范围宽 调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。0～24m / min 。 5．低速大转矩 进给坐标的伺服控制属于恒转矩控制，在整个速度范围内都要保持这个转矩；主轴坐标的伺服控制在低速时为恒转矩控制，能提供较大转矩。在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。

30. 简要分析他励直流电机的调速原理与方法？ 他励直流电机的转速：

m

2T C C R C U C R C U n T E a E a E a a E a I ?

???-=-=

。 可见有三种调速方法：

1）调节电枢电压，由额定值向下调，转速下降，属恒转矩调速，能满足机床伺服进给要求； 2）减少励磁电流，降低磁通，转速升高，输出转矩下降，但功率恒定，能满足机床主轴恒功率驱动。 3）改变电阻，但不能满足机床驱动要求。

五、插补计算 1. 有 I 象限直线，起点 A （0，0），终点 B （3，5），要求用 DDA 法进行插补，请列表说明插补脉

冲的分配过程。 2. 有 I 象限圆弧，圆心在（0，0），起点 A （7，0），终点 B （0，7），要求用逐点比较法进行插补， 请

列表说明插补脉冲的分配过程，并绘出插补轨迹图，要求写出插补计算公式。 3. 有 I 象限圆弧，圆心在（0，0），起点 A （0，7），终点 B （7，0），要求用逐点比较法，请分别 列

表说明插补脉冲的分配过程，并绘出插补轨迹图，逐点比较法要求写出插补计算公式。 4. 2．顺时针加工第Ⅰ象限圆弧 OA ，起点坐标为 O （0，5），终点坐标为 A （5，0），圆弧的圆心在

坐标原点（0,0)，试进行插补运算。要求用逐点比较法进行插补，请分别列表说明插补脉冲的 分配过程，要求写出插补计算公式。 5. 1．若加工第一象限直线 OE ，起点为 O(0，0)，终点为 E(6，4)，设累加器为 3 位，试按 DDA 法 进

行插补计算，并绘出插补轨迹图。 6. 若加工第一象限直线 OE ，起点为 O(0，0)，终点为 E(7，4)，设累加器为 3 位，试按 DDA 法进 行

插补计算，并绘出插补轨迹图。 7. 逆时针加工第Ⅰ象限圆弧 OA ，起点坐标为 O （6，0），终点坐标为 A （0，6），圆弧的圆心在坐 标原点（0,0)，试进行插补运算。要求用逐点比较法进行插补，请分别列表说明插补脉冲的分配 过

程，要求写出插补计算公式。 六、数控编程

1.采用外端面粗切循环加工，编制下图所示零件的加工程序：要求循环起始点在 A(80，1)，切削 深度为 1.2mm 。退刀量为 0.9mm ，X 方向精加工余量为 0.2mm ，Z 方向精加工余量为 0.5mm ，其中 点划线部分为工件毛坯。（本题 10 分）

图外径粗切复合循环编程

%

N1 T0101 （换一号刀，确定其坐标系）

N3 M03 S400 （主轴以400r/min正转）

N4 X80 Z1 （到循环起点位置）

N5 G72W1.2R1P8Q17X0.2Z0.5F100 （外端面粗切循环加工）

N6 G00 X100 Z80 （粗加工后，到换刀点位置）

N7 G42 X80 Z1 （加入刀尖园弧半径补偿）

N8 G00 Z-53 （精加工轮廓开始，到锥面延长线处）

N9 G01 X54 Z-40 F80 （精加工锥面）

N10 Z-30 （精加工Φ54外圆）

N11 G02 U-8 W4 R4 （精加工R4圆弧）

N12 G01 X30 （精加工Z26处端面）

N13 Z-15 （精加工Φ30外圆）

N14 U-16 （精加工Z15处端面）

N15 G03 U-4 W2 R2 （精加工R2圆弧）

N16 Z-2 （精加工Φ10外圆）

N17 U-6 W3 （精加工倒2×45°角，精加工轮廓结束）

N18 G00 X50 （退出已加工表面）

N19 G40 X100 Z80 （取消半径补偿，返回程序起点位置）

N20 M30 （主轴停、主程序结束并复位）

2.用外径粗加工复合循环编制下图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(56，5)，切削深度为1.5mm（半径量）。退刀量为1mm，X 方向精加工余量为0.4mm，Z 方向精加工余量为0.1mm，其中点划线部分为工件毛坯。

G71 外径复合循环编程

%3327

N1 T0101

N2 M03 S400 （主轴以400r/min正转）

N3 G01 X56 Z5 F100 （刀具到循环起点位置）

N4 G71U1.5R1P5Q13X0.4 Z0.1（粗切量：1.5mm精切量：X0.4mm Z0.1mm）

N5 G00 X0 （精加工轮廓起始行，到倒角延长线）

N6 G01 X10 Z-2 （精加工2×45°倒角）

N7 Z-20 （精加工Φ10外圆）

N8 G02 U10 W-5 R5 （精加工R5圆弧）

N9 G01 W-10 （精加工Φ20外圆）

N10 G03 U14 W-7 R7 （精加工R7圆弧）

N11 G01 Z-52 （精加工Φ34外圆）

N12 U10 W-10 （精加工外圆锥）

N13 W-20 （精加工Φ44外圆，精加工轮廓结束行）

N14 X50 （退出已加工面）

N15G00 X80 Z80 （回对刀点）

N16 M05 （主轴停）

N17 M30 （主程序结束并复位）

3.编制下图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(6，3)，切削深度为1.2mm。退刀量为1mm，X 方向精加工余量为0.2mm，Z 方向精加工余量为0.5mm，其中点划线部分为工件毛坯Array

内径粗切复合循环编程

φ120

%

N1 T0101

N2 M03 S400 （主轴以400r/min 正转） N3 G00 X6 Z3 （到循环起点位置）

G72W1.2R1P5Q15X-0.2Z0.5F100（内端面粗切循环加工） N5 G00 Z-61 （精加工轮廓开始，到倒角延长线处） N6 G01 U6 W3 F80 （精加工倒2×45°角） N7 W10 （精加工Φ10外圆） N8 G03 U4 W2 R2 （精加工R2圆弧） N9 G01 X30 （精加工Z45处端面） N10 Z-34 （精加工Φ30外圆） N11 X46 （精加工Z34处端面） N12 G02 U8 W4 R4 （精加工R4圆弧） N13 G01 Z-20 （精加工Φ54外圆） N14 U20 W10 （精加工锥面）

N15 Z3 （精加工Φ74外圆，精加工轮廓结束） N16 G00 X100 Z80 （返回对刀点位置）

N17 M30 （主轴停、主程序结束并复位）

4.编制下图所示零件的加工程序：设切削起始点在 A(60，5)；X 、Z 方向粗加工余量分别3mm 、 0.9mm ；粗加工次数为 3；X 、Z 方向精加工余量分别为 0.6mm 、0.1mm 。其中点划线部分为工件毛坯

G73 编程实例

%

N1 T0101

N2 M03 S400 （主轴以400r/min 正转） N3 G00 X60 Z5 （到循环起点位置）

N4 G73U3W0.9R3P5Q13X0.6Z0.1F120（闭环粗切循环加工） N5 G00 X0 Z3 （精加工轮廓开始，到倒角延长线处） N6 G01 U10 Z-2 F80 （精加工倒2×45°角） N7 Z-20 （精加工Φ10外圆） N8 G02 U10 W-5 R5 （精加工R5圆弧） N9 G01 Z-35 （精加工Φ20外圆） N10 G03 U14 W-7 R7 （精加工R7圆弧） N11 G01 Z-52 （精加工Φ34外圆） N12 U10 W-10 （精加工锥面）

N13 U10 （退出已加工表面，精加工轮廓结束）

N14 G00 X80 Z80 （返回程序起点位置）

N15 M30 （主轴停、主程序结束并复位）

5.有板状零件，厚度为

15mm ，廓形如下图所示，今欲在立式数控铣床上对其进行加工，要求： 1）建立工件坐标系，并求出廓形中各节点的坐标；

2）编写精加工该廓形的加工程序，标明各程序段的功能； 3）绘出刀具中心轨迹。

解：建立坐标系如图所示 计算个点坐标值

A(21.213,-21.213) B(42.426,-42.426) C(60,0) D(70,0) E(90,20) F(90,31.962) G(70,51.962) H(30,51.962) I(0,30) 数控加工程序：

N1 G54 G00 X-20 Y0 Z50 *建立工件坐标系 N4 G43 Z0 H01 S500 M03 *长度补偿，主轴正转 N5 G42 G00 X21.213 Y-21.213 D01 F100 *半径补偿，移至A 点 N6 G01 X42.426 Y-42.426 *加工AB 段 N7 G03 X60.0 Y0.00 R60 *加工圆弧BC N8 G01 X70 Y0 *加工CD 段 N9 G03 X90 Y20 I0.0 J20.0 *加工圆弧DE N10 G01 X90 Y31.962 *加工EF 段 N11 G03 X70 Y51.862 R20 *加工圆弧FG N12 G01 X30 Y51.862 *加工GH 段 N13 G01 X0 Y30.0 *加工HI 段 N14 G02 X21.213 Y-21.213 R30 *加工IA 段 N15 G40 G00 X-20.0 Y0 *取消刀补 N16 M30 *程序结束 6.有回转体零件，形状与尺寸如下图。编写在 CNC 车床上加工该零件的程序，并绘出刀具加工轨 迹（本题 10 分）

10 0 60 90 10 0

7. 有板状零件，零件厚度为10mm ，形状如下图所示。编写数控加工程序，绘出刀具中心轨迹。

N02 G92 X0 Y0 Z50;

N03 G90 G00 G43 Z5 H01 S100 M03;

N05 G01 Z-12 F80;

N07 G42 X15 Y15 D01；

N09 X45;

N11 G03 X65 Y35 R20;

N13 G01 Y50;

N15 G02 X50 Y65 R15;

N17 G01 X5;

N19 X15 Y15;

N20 G00 G40 X0 Y0 Z50;

N21 M05;

N25 M30;

8.采用纵向粗车循环G71 与精车循环G70 编制加工程序。取零件毛坯为棒料，要求循环起始点在A(220.0，260.0)，粗加工切削深度为1.5mm，退刀量为0.5mm，X 方向精加工余量为0.4mm，Z 方向精加工余量为0.2mm，进给量为0.15mm/r，主轴转速为800r/min。(本题16 分)

9、有板状零件，厚度为20mm，廓形如下图所示，今欲在立式数控铣床上对其进行加工，要求：（1）建

立工件坐标系，并求出廓形中各节点的坐标；（2）编写精加工该廓形的加工程序，编程中使用刀具半径右补偿；（3）绘出刀具中心轨迹。

10.内径粗加工复合循环编制图所示零件的加工程序：要求循环起始点在A(6，5)，切削深度为1.5mm（半径量）。退刀量为1mm，X方向精加工余量为0.4mm，Z方向精加工余量为0.1mm，其中点划线部分为工

件毛坯。

G71内径复合循环编程

%

N1 T0101 （换一号刀，确定其坐标系）

N3 M03 S400 （主轴以400r/min正转）

N4 X6 Z5 （到循环起点位置）

G71U1R1P8Q16X-0.4Z0.1 F100 （内径粗切循环加工）

N5 G00 X80 Z80 （粗切后，到换刀点位置）

N6 T0202 （换二号刀，确定其坐标系）

N7 G00 G42 X6 Z5 （二号刀加入刀尖园弧半径补偿）

N8 G00 X44 （精加工轮廓开始，到Φ44外圆处）

N9 G01 W-20 F80 （精加工Φ44外圆）

N10 U-10 W-10 （精加工外圆锥）

N11 W-10 （精加工Φ34外圆）

N12 G03 U-14 W-7 R7 （精加工R7圆弧）

N13 G01 W-10 （精加工Φ20外圆）

N14 G02 U-10 W-5 R5 （精加工R5圆弧）

N15 G01 Z-80 （精加工Φ10外圆）

N16 U-4 W-2 （精加工倒2×45°角，精加工轮廓结束）

N17 G40 X4 （退出已加工表面，取消刀尖园弧半径补偿）

N18 G00 Z80 （退出工件内孔）

N19 X80 （回程序起点或换刀点位置）

N20 M30 （主轴停、主程序结束并复位）

11、有回转体零件，形状与尺寸如下图所示。编写在CNC车床上加工该零件的程序。要有程序段使用增量坐标值

1.

N01 O004;

N02 G50 X370 Z360;

N03 G00 X60 Z352 S100 M03;

N05 G01 W-102 F0.15;

N07 U60 W-30;

N09 G03 U80 W-40 R40;

N11 G01 W-20;

N13 U40;

N15 W-100;

N17 G00 X370 W360 M05；