数控原理与编程期末试卷10及标准答案

一、 填空题（0.5分×40 = 20分）

1． 操作面板一般有 数控操作面板 、 机床操作面板 。

2．数控机床的刀具必须具有 寿命长 、 精度高 、 更换快 。

3．数字控制系统简称NC系统，计算机控制系统简称CNC系统。

4．数控机床按加工路线分类，有点位控制系统, 点位直线控制系统和连续（轮廓）控制系统。

5．请写出下列常用缩写的英文全称：CNC Computer Numerical Control

6．通过计算机和数控机床上的 标准串行接口，可以将数控加工程序直接送入数控系统进行加工。 7．RS232主要作用是用于程序的自动输入。

8．车床的刀具号T0101，前面两位数字表示____调用01号车刀____，后面两位数字表示__01号地址下的刀补值______。 9．G49用来取消刀具________补偿。 10．G40用来取消刀具 补偿。

11．在车床上表示X坐标值，通常采用________编程。 12．圆弧插补指令分顺时针G02和逆时针G03。

1

13．指令“G04 X-”中，X值的含意是暂停时间，不是坐标。 14、插补就是用直线或圆弧形成刀具运动轨迹来逼近或近似描

述零件轮廓形状的过程。因为是在工件轨迹或轮廓曲线上的已知点之间，进行数据点的插入密化，所以称之为插补。其形成的逼近曲线与零件轮廓的最大差值即为插补误差。 15. 数控机床的Z轴一般与主轴轴线重合或平行, 正方向以刀具远离工件方向为准。

16．数控程序编制中，尺寸系统有绝对值编程，增量值编程和混合编程。

17、圆弧插补需要指定插补平面，用G17/G18/G19指令。默认

指令一般为G17，可不写。

18、切入点是刀具可以由此直接进入切削的刀具位置点。一般要求刀具切削表面反向延长线或切向切入工件。

17、程序延时指令G04，和刀具半径补偿指令G41/G42不能在

同一程序段中指定。

19、返回参考点有手动和自动返回参考点两种。

20、数控机床通电后，必须首先寻找机床参考点，即回零，使

各坐标轴均返回各自的参考点，从而确定了机床坐标系后，才能进行其他操作。

21．车床加工时，刀具的换刀点通常设置在 远离 工件的

位置，以免和工件发生碰撞。

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18、要进行数控机床的其他操作，首先必须确定（或寻找）机

床坐标系，使数控系统得知机床原点在机床坐标系中的坐标位置。而确定（或寻找）机床坐标系的方法就是回机床参考点。

22、加工坐标系原点是零件所有尺寸的基准点，所以在每个程

序的开头都要设定工件坐标系。

23、G代码中的非模态指令，只在所在程序段中有效。 24、进给速度是刀具向工件进给的相对速度，有两种单位即

mm/min和mm/r，可以分别用G98和G99指令来指定。 25、接通恒线速控制用G96指令，取消恒线速控制用G97指令。 26、通过旋转机床面板上的转速倍率开关，可在不停机主轴旋转中调节主轴转速。

27．FANUC系统内M98常被用来表示 调用子程序 。 28、G92指令是通过程序来设定工件坐标系的，且只是设定加

工坐标系，与当前的刀具位置有关，而不产生任何动作。 29、G50指令是通过程序来设定工件坐标系的，用G50指令对

刀结束后，在加工前，刀具必须停在程序指定的坐标值的位置。

30、当数控系统具有刀具半径补偿功能时，CNC系统是根据零

件程序和刀具半径（刀心离开工件轮廓的距离），自动计算刀心轨迹，完成对零件的加工的。

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31、数控机床是严格按照从外部输入的程序来自动地对被加工

工件进行加工的。

32、所谓固定循环主要是指加工孔的固定循环和铣削型腔的固定循环。

33、刀具的运动位置，即四个平面为

初始平面---定位刀具的平面, G98使刀具返回到此面 R平面-------距工件表面距离,一般为2~5mm, G99刀具回到此面

工作平面---工件表面

孔底平面---孔底平面的位置

34、M01为选择停按钮。只在机床操作面板上“选择开关”ON时起作用。

35、当螺纹收尾处没有退刀槽时，可按45o退刀收尾。 36、多次固定循环切削是借助精加工程序设定相应参数，就可以完成粗车加工。多次固定循环切削有外圆粗切削循环G71、端面粗切削循环G72、仿形切削循环G73、精切削循环G70。

37．圆弧插补程序的编制，书写方式有：圆心法和半径法。 38．切削过程中，工件与刀具的相对运动按其所起的作用可分为 主运动 、 进给运动 。

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二、选择题（0.5分×30 = 15分） 1．刀具半径补偿是（ B ）。

A．轴的补偿 B．平面补偿 C．常规补偿 2．G00指令移动速度值是（ B ）。

A．数控程序指定 B．机床参数指定 C．操作面板指定

3．（ C ）指令使主轴启动反转。

A．M03 B．M01 C．M04 4．在“机床锁定”方式下进行自动运行，（ A ）功能被所定。

A．进给 B．刀架转位 C．主轴 5．下面的（ B ）指令在程序执行时，仅当操作面板上

的某按钮按下时才有效。

A．M00 B．M01 C．M02 6．以下指令中（ B ）为模态指令。

A．G41，G40，M06 B．S，F，M03 C．G04，M01 7．（ C ）是数控机床上的一个固定基准点，一般位于

各轴正向极限。

A．刀具参考点 B．工件零点 C．机床参考点 8．数控机床中，转速功能S可指定（ C ）。 A．mm/min B．mm/r C．r/min

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9．在下面关于铣床刀具半径补偿的图1和图2，根据运动方

向，如何选择刀具补偿指令（ D ）。

A．1.G42，2.G42 B．1.G42, 2.G41 C．1.G41, 2.G42 D．1.G41, 2.G41

图 图

10．下列G指令中，（ C ）是非模态指令。 A．G00 B．G01 C．G04 11．用φ12的刀具进行轮廓的粗细加工，要求精加工余量为0.4，则粗加工偏移量为（ C ）。

A．12.4 B．11.6 C．6.4 12．设H01=6mm，G91 G43 G01 Z-15；执行后的实际移动量为（ A ）。

A．9mm B．21mm C．15mm 13．在车削螺纹过程中，F所指的进给速度为（ B ）。 A．mm/min B．mm/r C．r/min

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14．属于点位控制系统的数控机床是（ B ）。 A．数控车床 B．数控钻床 C．数控铣床 15．数控机床主轴以800转/分转速正转时，其指令应是（ A ）。

A．M03 S800 B．M04 S800 C．M05 S800 16．根据加工方法不同螺纹加工有：单行程、单次循环、多次

循环螺纹切削。多次循环螺纹切削指令为（ C ）。 A、G32 B、G92 C、G76 17．螺纹切削加工有攻内螺纹和套外螺纹。内螺纹切削用（ A ）

A、丝锥 B、板牙 C、钻头 18．（ A ）为机床通电后必须首先进行的机床回零，如果机床不首先回零则不能动作。

A、手动返回参考点 B、自动返回参考点 C、设定工件坐标系原点

19．确定加工路径时必须考虑 C 。

A、路径最短 B、同方向进给 C、路径短且同方向 20．下列哪个指令格式表示在XY平面内 C 。 A、G18 G20 X B、G19 G03 Y C、G02 X 21．加工的圆弧半径较小时，刀具半径应选 B 。 A、大一点 B、小一点 C、无须考虑

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22．选择对刀点应选在零件的 A 。

A、设计基准上 B、零件边缘上 C、任意位置 23．立铣刀切出工件表面时，必须 B 。 A、法向切出 B、切向切出 C、无须考虑 24．下面哪种格式表示撤消补偿 C 。 A、T0202 B、T0216 C、T0200

25．数控车床外圆复合循环指令用于加工内孔时， A 方向的精加工余量应表示为负值。

A、X方向 B、Y方向 C、Z方向 26．图纸上尺寸标注为200

+0.27

-0.17

，则在程序中应用 C 。

A、200．17 B、200．27 C、200．22 27．下列哪种格式表示限制主轴最高转速。 A 。 A、G50 S1800 B、G96 S200 C、G50 X100 Y100

28．数控机床外圆复合循环指令中， C 方向的切削形状应单调变化。

A、X B、Y C、Z

29．在铣床建立工件坐标系，可以使用哪两种指令（ B ） A) ①G92 X50. Y50. Z10.; ②G50 X50. Y50. Z10.; B) ①G55; ②G92 X50. Y50. Z10.; C) ①T01; ②G50 X50. Y50. Z10.;

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D) ①G56;②G51;

30．机床回零将波段选择旋钮置在 A 位置?

A. INPUT B. REF C. JOG C. DNC D. EDIT E. AXIS

三、 是非判断题（0.5分×50 =25分）兰色为正确。 1. FUNAC系统中，子程序最后一行要用M30结束。 2. 点位直线控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。

3．预防数控机床加工出故障的方法之一是空运行。

4．圆弧插补用半径编程时，当圆弧对应的圆心角大于180°时，半径取负值。

5．刀具长度补偿的偏置量必须正值。

6．起刀点是位于零件轮廓及零件毛坯之外，距离加工零件切入

点较近的刀具位置点。它是程序起点或换刀点。 7．数控车床使用G54—G59指令编程时，该程序段必须放在第

一个程序段，否则执行下面的程序时，刀具会按机床坐标系原点运动，从而可能会引起碰撞。

8．数控机床部件运动的正方向为增大工件与刀具之间距离的方向。

9． 通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静

9

止刀具移动。

10、走刀平面由G17、G18、G19指令来指定。

11、G代码中的模态指令，一旦被执行则一直有效直至被同组指令注销为止。

12．因为毛坯表面的重复定位精度差，所以粗基准一般只能使用一次。

13、进给速度与主轴转速有关时，表示为进给量mm/r，一般是数控车床默认的状态。

14．数控机床加工过程中，可以随时调整主轴速度，但不可以

随时调整进给速度。

16、G92指令是通过程序来设定工件坐标系的，且只是设定加

工坐标系，与当前的刀具位置有关，而不产生任何动作。 17、程序段G41 G01 X10 Y40 D02进行刀具半径补偿。G41表

示刀具半径右补偿；D02表示补偿号，其补偿量应该保存在数控系统内具半径偏置寄存器对应的号码处。 18、在编入G40、G41、G42的G00、G01前后的两个程序段

中，X、Z等的值至少必须有一个变化。

19、刀具半径补偿方式的切换要经过取消偏置方式，即在建立

新的刀补之前，必须先用G40指令取消偏置方式，然后再建立新刀补。

20．对零件的编程就是按零件轮廓编程，也就是编程是以假想

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刀具的半径为零进行的。

21、切入点是刀具可以由此直接进入切削的刀具位置点。一般

要求刀具切向或反向延长线方向切入工件。

22、数控程序的编制是从零件图的分析到制成控制介质即将程

序内容记录在磁盘等控制介质上的全部过程。

23、所谓固定循环主要是指加工孔的固定循环和铣削型腔的固定循环。

24、返回参考点只有手动返回参考点一种。

25. 手动返回参考点即为机床通电后必须首先进行的机床回

零，如果机床不首先回零则不能动作。 25．G41/G42程序中，必须有G02建立刀补。

26．插补运动的实际插补始终不可能与理想轨迹完全相同。 27. 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安

排在最后一次走刀中连续加工出来。

28. 对于径向尺寸先变大后变小的零件，不适合使用G73指令加工。

29、用G96指令接通恒线速和用G97指令取消恒线速之后的主

轴转速S的单位分别是m/min和mm/r。

30．插补运动的实际插补始终不可能与理想轨迹完全相同。 31．多品种小批量加工和单件加工选用数控设备最合适。 32．不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程

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序指令都是相同的

33．通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静止刀具移动。

34．刀具偏置是指刀具沿刀具运动方向偏置一个位置。通过H或D代码设定。

35、二维刀具半径补偿不仅可以自动完成刀具中心轨迹的偏置，

而且还能自动完成直线与直线转接、圆弧与圆弧转接、直线与圆弧转接等尖角过渡功能。

36、无论是从取消偏置方式移向刀具半径补偿方式（G41、G42），

还是刀具半径补偿方式移向取消偏置方式（G40），其移动指令必须是G00、G01，不能用圆弧（G02、G03）插补。 37、在编入G40、G41、G42的G00、G01前后的两个程序段

中，X、Z等的值至少必须有一个变化。

38、程序编制误差一般有逼近、插补、尺寸圆整三方面的误差。 39、M00为选择停按钮。按下启动按钮机床将执行下面的程序

段。

40、M01为暂停按钮。只在机床操作面板上“选择开关”ON时起作用。

41．一般情况下圆柱螺纹攻螺纹前底孔直径应取螺纹孔径最小尺寸和最大尺寸的中间最小值。

42．在车床上使用指令G50 X200. Z100.建立工件坐标系，表示

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起刀点的机床坐标为(200.,100.)

43． 对于径向尺寸先变大后变小的零件，不适合使用G73指令加工。

44． 螺纹切削多次循环指令G76中，m表示精加工最终重复次数。

45． 进给速度与主轴转速有关时，表示为进给量mm/r，一般是数控车床默认的状态。

46．G04 P___指令可以暂停小数秒长度的时间。 47．在铣床固定钻孔循环中，刀具半径补偿有效。

48．G00指令进行快速定位时，刀具移动的速度是程序中的F参数指定的。

49．指令G41 G02 X30. Y30. R15. D01 F100.实现刀具半径右补偿。

50．为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。

四、 改错与程序注释题（2×4＝8分）

1、下列代码是根据下图编写的FANUC系统的数控程序，精加工余量为1mm。

①其中有部分程序段有错误，请你找出来（四个即可），并在旁边进行更正。②请对行号为20，50，80，220的程序段进

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行注释，说明该程序段实现的功能或者指明刀具在该指令下运动的情况。

% O0001

N10 G54 X100. Z30.; 【！】应改为G54 N20 T0101; 选择1号刀具，刀具补偿号为01 N30 M08 S800; 【！】应改为M03 S800 N40 G00 X50. Z5.;

N50 G71 U2. R0.8; 外圆粗切削多次循环，背吃刀量为2mm，退刀量为0.8mm

N60 G71 P70 Q170 U1 W0 F0.2; 【！】应改为G71 P70 Q170 U1. W0 F0.2;

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N70 G01 X12.65 Z0 F0.15;

N80 G03 X19. Z-9. R11.; 圆弧插补指令从(12.65,0)运动到(22,-9),圆弧半径为11

N90 G03 X19. Z-14.55 R11.;

N100 X19. Z-24.55; 【！】应改为G01 X19. Z-24.55; N110 G01 X22. Z-34.55; N120 Z-43.;

N130 G03 X28. Z-46. R3.; 【！】G02 N140 G01 Z-50.; N150 X32.; N160 Z-55.; N170 X45.; N180 M01; N190 G00 X50. Z5.;

N200 G70 P70. Q170. F0.15; 【！】应改为G70 P70 Q170 F0.15; N210 M04; 【！】应改为M05 N220 M30; 程序结束并返回

2、如下图所示零件，刀具T01为?8mm的键槽铣刀，半径补偿号为D01，每次Z轴吃刀为2.5mm。利用子程序分次加工，数控程序如下。请对行号为20，50，70，120，140，160，200

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的程序段进行注释，说明该程序段实现的功能或者指明刀具在该指令下运动的情况。

O

O1000 N10 G54;

N20 G90 G17 G21 G49; 绝对值编程、加工平面为XY平面、米制、取消刀具长度补偿 N30 T01; N40 M03 S1000;

N50 G90 G00 X-4.5 Y-10.0 M08; 绝对值编程、刀具运动到（-4.5，-10），切削液打开 N60 G01 Z0 F100.;

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N70 M98 P1100 L4; 调用子程序1100，调用次数4次 N80 G90 G00 Z10. ; N90 M05; N100 M30; O1100

N110 G91 G01 Z-2.5 F80.;

N120 M98 P1200 L4; 调用子程序1200，调用次数4次 N130 G00 X-76. ; N140 M99; 子程序结束 O1200

N150 G91 G00 X19.;

N160 G41 G01 X4.5 D01 F80.; 刀具半径左补偿 N170 Y75.; N180 X-9.; N190 Y-75.;

N200 G40 G01 X4.5; 取消刀具半径补偿 N210 M99;

五、简答题（4分×3 = 12分）

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1、螺纹加工时为什么留有一定的切入与切出量？（4分） 数控车床上加工螺纹时，沿螺纹方向（Z向）进给速度与主轴转速有严格的匹配关系，为避免螺纹部分受进给机构加减速的影响，所以在螺纹段两侧留出切入量与切出量。 其数值与导程、主轴转速、伺服系统的特性有关。 2、请从3个方面叙述坐标系及运动方向确定的原则：（3分） 1） 刀具相对于静止工件而运动的原则，不管是工件移向刀具，还是刀具移近工件；

2） 标准的机床坐标系是一个右手笛卡儿直角坐标系，三个坐标轴的方向与机床的主要导轨相平行，且可根据右手螺旋方法确定出三个旋转坐标的方向；

3）机床的某一运动部件的运动正方向，规定为增大工件与刀具之间距离的方向。

3. 试述数控车床多次循环G71指令（4分）

G71指令的指令格式： G71 U(Δd) R(e)

G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s)

T(t)

中各部分的的含义。

多次G71指令是外圆粗加工复合循环指令，编程时只需要给出精加工路线和粗加工背吃刀量，系统会自动计算出粗

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加工路线和加工次数，进行平行于Z轴的多次粗切削加工，最后按留有精加工切削余量的精加工形状，即平行于零件轮廓进行最后粗切削加工。只是要求轮廓在X和Z轴方向符合共同单调变化的模式。可进行刀补。

G71指令的指令格式是： G71 U(Δd) R(e)

G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw) F(f) S(s)

T(t)

这里Δd、e分别为背吃刀量和退刀量。

ns、nf分别为精加工形状程序段中的开始程序段号和结束程序段号；

Δu、Δw分别为X轴方向和Z方向的精加工余量。 六．编程题（21分）

1. 下图的零件在加工时分为三道工序进行：

1) 加工外圆（要求使用粗加工循环指令），使用1号外圆车刀；

2) 切槽，使用宽为5mm的2号切槽刀； 3) 加工螺纹，使用3号螺纹刀。

零件材料为45号钢，其中Φ79圆柱面为不加工表面。另外，为了保证加工表面的一致性，要求使用恒线速功能，使用刀

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尖半径补偿功能，螺纹取负公差-0.2mm。这里G98表示每分进给量，G99表示每转进给量。

注：螺纹编程小径计算公式：d1=d-1.08P（d表示外螺纹公称直径）

请编写该零件的数控车床加工程序。（13分）

% O0001 T0101; M03 S800; G00 X90. Z10.; G73 U25. W0 R10; G73 P10 Q20 U1. W0 F0.5;

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N10 G01 X26. Z0 F0.3; G01 X30. Z-2.; Z-30.;

G02 X56. Z-43. R13.; G01 Z-63.; X71. Z-83.; Z-101.; N20 X85.; M01; T0101; M03 S800; G00 X90. Z10.; G70 P10 Q20 F0.15; G00 X150. Z100.; T0202; G00 X50.; Z-30.; G01 X25. F0.5; G04 X3.5; G01 X50.; G00 X150. Z100.;

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T0303;

G01 X35. Z5. F1.; G92 X29.5 Z-27. F2.; X29.1; X28.7; X28.3; X27.84; G00 X50.; Z10.; M05; M30;

2、如下图所示，使用?8mm的铣刀加工深度为10mm的型腔(无需考虑90X120的矩形外轮廓)。请编制相应的铣床数控程序。（8分）

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% O0002 G54; M03 S800; T01; G00 X0 Y0; G01 Z-10. F100.; G42 G01 X5. Y-10. D01; G01 Y-30.; G02 X0 Y-35. R5.; G01 X-42.;

G02 X-50. Y-27. R8.; G01 Y27.;

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G02 X-42. Y35. R8.; G01 X42.; G02 X50. Y27. R8.; G01 Y-27.; G02 X42. Y-35. R8.; G01 X0;

G02 X-5. Y-30. R5.; G01 X-5. Y-10.; Z10.; G40 X0 Y0; G00 X70. Y70.; M05; M30;

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