数控机床维修大赛试题.docx

数控机床维修大赛考试试题
(总时间：360分钟)
注意事项：
1、考生在考试过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在考试的总成绩中扣除相应分值 
2、在裁判员确定机械、电气安全完成后方可进行精度检测和机械加工项，否则视为非法操作，裁判员有权取消其考试资格。
3、考生必须认真填写各答题卡，考试完成后上交。
4、考生在排除故障的过程中，如因为考生的原因造成机床出现新的故障，酌情扣分。但如果在考试的时间内将故障排除，不予扣分。
5、考生在参数设置环节，如修改了评分范围以外的参数，如果修改后的参数对机床运行无影响，则不予扣分，如果影响到机床正常运行，则酌情扣分，如果改善了机床的运行状态，则酌情加分。
6、所有考试成绩必须以6小时 ( 360分钟 ) 内工作完成内容进行计算。
7、由于装配、参数设置、精度检测等原因造成机床定位精度超差，根据超差数据在总成绩中扣除相应分值。（超差小于0.01mm扣3分,0.01～0.02mm扣5分;超过0.02mm扣8分）。
8、在机床进给轴装配及调试过程中，没达到规定时间和没完成技术要求内容时裁判不发给选手溜板箱和轴承座定位销，达到规定时间没完成技术要求内容而要求发放定位销者，除扣除相应小分外,还需再在总成绩中扣除5分。
得分

第一题：数控机床进给轴装配及调试（共22分）
请根据现场配备工具、Z轴部装图及本阶段考核内容完成相应装配、准备工作并填写表一。
本阶段考核内容(所有项选手完成后需经裁判确认可方能进行下一环节)
表一 装配工艺流程卡
产品型号

部件名称

共  2   页

第   1  页
序号
装配内容及技术要求
装配工艺及技术要求
工艺装配工具
完成情况
备注
自检记录
裁判确定记录

一
清洗及零件的摆放，符合金属切屑机床通用技术条件的各项规定

二
拆卸机床尾座放在软基面上

三
以Z轴电机座为基准，安装及调整Z轴溜板箱、轴承支架，要求Z轴电机座、溜板箱、轴承支架三者的同轴度上、侧母线均≤0.01/全长，其轴承孔或丝杆螺母孔与机床床身导轨平行度上、侧母线全长允差均为≤0.01/200mm。

经裁判确认后，发给选手溜板箱和轴承座的定位销，以便选手进行后面的安装调试工作

四
安装Z轴电机座、轴承支架的轴承组件，安装Z轴溜板箱的滚珠丝杠副组件，对Z轴滚珠丝杠副及其整套传动部件予以固定

五
按图纸正确的固定及预紧滚珠丝杠副后，复检滚珠丝杠副在轴承座、电机座、丝杠螺母座端上、侧母线径向跳动

六
Z轴滚珠丝杠副安装后其与电机连接端的径跳和轴窜检侧及调整，径跳允差≤0.012mm，轴窜允差≤0.008mm

七
安装Z轴伺服电机、滚珠丝杠副防护板

八
机床防护门、尾座等其它零件的安装

在加工工件前必须安装机床防护门

九
机床精度检测与补偿

十
装入机床主轴卡盘

裁判签字：
Z轴装配示意图

第二题： 数控机床电气连接（共7分）
得分

请考生结合数控机床电气原理图，将机床接线端子排XT1,XT2尚未连接的电缆按照要求连接完毕，连接时端子排从右端第一条电缆开始编号为XT1-1，XT2-1依次填写表二,如果因为端子排或其他原因造成电缆与端子不对应，需在备注中说明 。全部连接正确得7分，连接错误1条扣1分，扣完为止。如果出现连接不牢靠，连接过于凌乱酌情扣分。
表二：电气连接记录表
所在位置
电缆端号
电缆名称或作用
得分
备注
XT1-1
U01
主轴电机风扇电源

XT1-2

XT1-3

XT1-4

XT1-5

XT1-6

XT1-7

XT1-8

XT1-12

XT1-14

XT2-1

XT2-2

XT2-3

XT2-4

XT2-5

XT2-6

XT2-7

XT2-8

XT2-9

XT2-10

XT2-11

XT2-12

XT2-13

XT2-14

XT2-15

XT2-16

XT2-17

XT2-18

XT2-19

XT2-20

XT2-21

XT2-22

XT2-23

XT2-24

XT2-25

XT2-28

XT2-29

XT2-30

XT2-31

第三题：数控机床参数设置、调试、故障维修（共43分）
得分

1、上电前的检查，此检查在系统上电运行之前必须进行，经裁判查无误后方可以通电运行。（5分）
表三：上电检查记录表
序号
检查事项
是否正常
解决方法
备注
1
各电源的相电阻及对地电阻。若中间经过空开.交流接触器.保险等器件，应手动令这些器件导通测量。  

2
电源变压器的进出线顺序，务必检查。如：伺服变压器，主轴变压器，220V控制变压器， 110V控制变压器等。

3
开关电源，24V正负是否正确。之间是否有短路现象。

4
各继电器线圈控制电源正负是否正确，连接是否牢靠。  

5
伺服电机电源线相序是否正确，各电机电源及反馈端子是否连接正确牢靠。

6
检查各回路导线、电缆的规格是否符合设计要求。  

7
各伺服电机电源线与码盘线是否一一对应。

8
检查所有24V继电器线圈接线是否正确。

9
各轴限位开关是否动作灵活、可靠。目测开关安装位置是否正确。 

10
Z轴是否安装完成。

11
机械是否有干涉，尾座是否已经归位。

裁判没有签字确认前擅自通电者扣5分 裁判确认：
2、请考生根据提供的机床相关技术指标及技术要求设置相关的参数 
机床技术指标及要求：
表四：机床相关部件技术指标：
项目名称
数值
单位
项目名称
数值
单位
主轴电机的额定功率
5.5
KW
X轴伺服电机极对数
3
无
主轴电机的最高转速
4500
R/min
X轴伺服电机编码器线数
2500

主轴电机的极对数
2
无
X轴电机与丝杆传动比
1：1

主轴电机的基本频率
50
Hz
X轴丝杠螺距
4
mm
主轴电机的额定电压
380
V
X轴电机额定及最高转速
1200/2000
r/min
主轴额定电流
11.6
A
Z 轴伺服电机极对数
3

主轴电额定转速
1460
R/min
Z轴伺服电机编码器线数
2500

主轴电机与主轴传动比
3：2
无
Z轴电机与丝杆传动比
1：1

主轴档位
1
无
Z轴丝杠螺距
6
mm
主轴编码器每转脉冲数
1024
无
Z轴电机额定及最高转速
1200/2000
r/min
表五：机床技术指标要求
序号
项目名称
要求
单位
备注
X轴
Z轴

1
主轴速度范围
0-2100
r/min

2
机床坐标显示（公制/英制）
公制

3
X轴坐标显示（直径/）
半径

4
是否采用断电保护
否

5
外置存储设置类型
U盘

6
是否显示pmc轴
否

7
刀补类型
绝对刀偏

8
上电系统是否提示回零
否

9
脉冲输出方式
单脉冲
单脉冲

10
正负软极限设置
根据机床实际情况进行设置
μm
正确设置
11
回参考点方向
正向
正向

12
参考点位置及偏差
0
0
μm

13
回参考点快移速度
X轴2500
Z轴3000
μm/min

14
回参考点定位速度
200
200
μm/min

15
单向定位偏移值
1000
1000
mm

16
最高快移速度
3000
5000
μm/min

17
最高加工速度
1500
3000
μm/min

18
快移加减速时间常数
64ms
64
μm

19
快移加减速捷度时间常数
32
32
μm

20
加工加减速时间常数
64
64
μm

21
加工加减速捷度时间常数
32
32
μm

22
定位允差
20
20
μm

23
最大跟踪误差
12000
12000
μm

3、数控系统、变频器、伺服参数的调整与修改。（共13分）
1）根据系统的连接手册、变频器说明书和伺服说明书以及技术指标进行参数设置，置参数时详细填写表六，以备裁判对照考生填写的答题表进行分数的给定。所有参数的总分为13分，全部设置正确得13分，设置错误或漏设1个扣1分，扣完13分为止，参数设置应能符合技术要求及保证机床正常运行。
表六：参数调整表
参数类别
序号
参数名称
调整前数值
调整后的数值
单位
系统参数
1
主轴编码器每转脉冲数

2
公制/英制编程

3
是否采用断电保护机床位置

4
英制默认显示小数点后位数

5
外置存储设置类型

6
是否显示系统时间

7
是否显示pmc轴

8
主轴编码器方向

PMC用户参数
P0
上电系统是否提示回零

P1
主轴总档位数

P2
主轴手动初始速度

P3
主轴是否支持抱闸

P4
主轴速度完成最大时间

P5
DA对应主轴最高理论转速

P7
刀架工位数

P30
一档理论低速

P31
一档理论高速

P38
一档实测低速

P39
一档实测高速

P46
一档传动比分子

P47
一档传动比分母

参数类别

序号

参数名称
X轴
Z轴
单位
调整前数值
调整后的数值
调整前数值
调整后的数值

轴参数
1
外部脉冲当量分子

μm
2
外部脉冲当量分母

无
3
正软极限位置

μm
4
负软极限位置

μm
5
回参考点方向

无
6
参考点位置

μm
7
参考点开关偏差

μm
8
回参考点快移速度

mm/min
9
回参考点定位速度

mm/min
10
单向定位偏移值

mm
11
最高快移速度

mm/min
12
最高加工速度

mm/min
13
快移加减速时间常数

ms
14
快移加减速捷度时间常数

ms
15
加工加减速时间常数

ms
16
加工加减速捷度时间常数

ms
17
定位允差

μm
伺服参数
1
是否带反馈

无
2
最大跟踪误差

μm
3
电机每转脉冲数

个
4
步进电机拍数

无
5
反馈电子齿轮比分子

无
6
反馈电子齿轮比分母

无
7
参考点零位脉冲输入使能

无
8
是否是步进电机

无

变频器参数调整表：
序号
参数编号
参数名称
调整后前参数
调整后的参数
1

2

3

4

5

伺服驱动参数调整表： 
序号
参数编号
参数名称
调整前的参数
调整后的参数
1

2

3

4

5

4、阅读plc程序，填写表七：(共5分)
表七
序号
要求
答案
1
刀架换刀所允许时间为多少

2
存放主轴档位的寄存器为那个

3
简单描述进给保持实现的条件

5、机床功能检查及调试（共20分）
考生可以根据所列选项进行试车，保证机床各项功能的正确性，各动作能够正常实现。如在调试过程中出现故障，考生应进行排除并做详细记录填入故障排除记录栏，经裁判签字确认以后方可进行下一步。
表八：上电过程记录表
类别
检查事项
技术指标检验标准
是否正常
故障排除记录
备注
电源
机床总
电源
将所有空气开关保险全部拉下。并将数控系统电源线拆下。合上总电源开关，测量单项，三相电压是否正常，符合系统要求。

根据电气图纸，逐步合上空开或保险，检查各电源电压是否正常。按从强到弱，从前到后的顺序经行。

电源
数控系统电源
测量世纪星电源插头24V电压是否正常，对应脚号的极性是否正确，然后断开电源，将电源插头插入。系统启动

急停
急停回路
各电源没有问题，打开急停，系统是否能够复位并显示正常，拍下急停以后，系统处在急停状态。

限位开关检查
机床复位完成后，分别按下每个轴的行程开关，机床应该急停并警报提示相关轴超程警报信息。

裁判签字：
1）手动方式下功能检查。
检测如下功能时首先将机床的工作状态切换到手动方式下，按照表逐项进行检查，如果有问题请进行调试和维修并记录在故障排除记录栏 

表九：手动方式下功能检查记录表
类别
检查事项
技术指标检验标准
是否正常
故障排除记录
备注
手动进给
+X方向
按下机床X轴正向点动按键，机床向正方向移动

-X方向
按下机床X轴负向点动按键，机床向负方向移动

+Z方向
按下机床Z轴正向点动按键，机床向正方向移动

-Z方向
按下机床Z轴负向点动按键，机床向负方向移动

倍率修调
在机床移动过程中，增减机床进给倍率，机床移动速度按比例变化

手动快速进给
+X方向
同时按下机床X轴正向点动和快速进给按键，机床向X正方向快速移动

-X方向
同时按下机床X轴负向点动和快速进给按键，机床向X负方向快速移动

+Z方向
同时按下机床Z轴正向点动和快速进给按键，机床向Z正方向快速移动

-Z方向
同时按下机床Z轴负向点动和快速进给按键，机床向Z负方向快速移动

倍率修调
在机床移动过程中，增减机床进给倍率，机床移动速度按比例变化

机床硬限位保护
+X方向超程

手动将机床移动到X轴正向超程的位置，机床应急停并提示X轴正向超程

如限位开关无效禁止运行机床 

机床硬限位保护
-X方向超程
手动将机床移动到X轴负向超程的位置，机床应急停并提示X轴负向超程

+Z方向超程
手动将机床移动到Z轴正向超程的位置，机床应急停并提示Z轴正向超程

-Z方向超程
手动将机床移动到Z轴负向超程的位置，机床应急停并提示Z轴负向超程

超程解除
机床超程后，按下超程解除按键，系统能够复位，手动移动机床解除超程

主轴
主轴正转
按下主轴正转按键，主轴正转

主轴停止
按下主轴停止按键，主轴停止旋转

主轴反转
按下主轴反转按键，主轴反转

主轴点动
按下主轴点动按键，主轴正转

手摇 
（手摇方式）
+X方向
手摇方式下按下X轴正向点动按键选择X轴，倍率开关选×10,顺时针摇动手轮，机床X轴向正方向移动

-X方向
手摇方式下按下X轴正向点动按键选择X轴，倍率开关选×10,逆时针摇动手轮，机床X轴向负方向移动

+Z方向
手摇方式下按下Z轴正向点动按键选择Z轴，倍率开关选×10,顺时针摇动手轮，机床Z轴向正方向移动

-Z方向
手摇方式下按下Z轴正向点动按键选择Z轴，，倍率开关选×10,顺时针摇动手轮，机床轴向负方向移动

手摇倍率
分别选择不同的倍率×1、×10、×100摇动手轮一格，机床相应移动0.001、0.01 、0.1MM

回参考点
X轴回参考点
工作方式切换到回零方式，按下x轴正向点动按键，机床回零，连续回零5次，并记录回零后机床坐标值。

Z 轴回参考点
工作方式切换到回零方式，按下z轴正向点动按键，机床回零，连续回零5次，并记录回零后机床坐标值。

手动选刀
1号刀
选择1号刀位，按下刀位转换，机床开始换刀。并最终停在1号刀位

2号刀
选择2号刀位，按下刀位转换，机床开始换刀。并最终停在2号刀位

3号刀
选择3号刀位，按下刀位转换，机床开始换刀。并最终停在3号刀位

4号刀
选择4号刀位，按下刀位转换，机床开始换刀。并最终停在4号刀位

机床软限位保护
+X方向
手动移动机床X轴正方向，应当在硬限位5-10MM处提示X正软限位到。

-X方向
手动移动机床X轴负方向，应当在硬限位5-10MM处提示X负软限位到。

+Z方向
手动移动机床Z轴正方向，应当在硬限位5-10MM处提示Z正软限位到。

-Z方向
手动移动机床Z轴负方向，应当在硬限位5-10MM处提示Z负软限位到。

冷却
手动开停
按下冷却开停开关，冷却开，灯亮。再按下冷却关，灯灭掉。

润滑
电子泵润滑
按下电子泵开关，润滑电机旋转，并且有润滑油流出

2）MDI或自动方式
表十MDI或自动方式功能检查记录表
序号
检查事项
检验方法
是否正常
故障排除记录
备注
主轴 在MDI方式下
M03  （S设为500）
输入M03 S500后，主轴正转

M04  （S设为500）
输入M04 S500后，主轴反转

M05
输入M05后，主轴停止旋转

S指令
分别在主轴正转和反转方式下输入S150/S1000/S2100，观察实际转速与指令转速是否相符。相差应在±2%

主轴修调
给定主轴一速度，然后增减主轴倍率，主轴速度应该按相应比例变化

刀架 在MDI方式下
1号刀
输入T01后，按循环启动，刀架旋转开始换刀，换刀成功后停在1号刀位

2号刀
输入T02后，按循环启动刀架旋转开始换刀，换刀成功后停在2号刀位

3号刀
输入T03后，按循环启动刀架旋转开始换刀，换刀成功后停在3号刀位

4号刀
输入T04后，按循环启动刀架旋转开始换刀，换刀成功后停在4号刀位

冷却
M07、M08
输入M07或M08，按下循环启动后，冷却开

M09
输入M09，按下循环启动后，冷却关。

机床运行速度
G01  F
在G01方式下，指定一段行程，并给定一速度，机床应该按照指定速度移动

G00
在G00方式下，指定一段行程，机床应该按照设定速度移动

机床运行距离

在G01方式下，指定0.1-1MM行程，并给定一较低速度，利用百分表检测机床实际移动距离与指令距离是否一致

第四题：位置精度的检测与补偿（共16分）
得分

1、根据位置精度测量作业指导书，对机床的Z轴进行步距规测试，步距规目标位置示意图如下。

测试后，将测量与计算出的相关数据填入下面的表格，并根据计算出的数据填写补偿参数表 。
（注：表中只要求填写“测量记录”，“数据处理”不需要进行结果计算。）
表十一：机床位置精度测试记录表：
测

量 记 录
机床型号

机床编号

测试轴

补偿状态

环境温度

湿度

测试者

测试日期

序号
1
2
3
4
5
6
目标位置Pi/mm

趋近方向
↑
↓
↑
↓
↑
↓
↑
↓
↑
↓
↑
 ↓

位置偏差Xij（μm）
j=1 2
3
4  5

2、补偿参数的设置
表十二：位置精度检测与补偿参数表

反向间隙（微米）

螺补类型(0-无，1-单向，Z-双向，3,4-扩展)

补偿点数  

参考点偏差号  

补偿间隙  

偏差值（μm）[0]  

偏差值（μm）[1]  

偏差值（μm）[2]  

偏差值（μm）[3]  

偏差值（μm）[4]  

偏差值（μm）[5]  

偏差值（μm）[6]  

偏差值（μm）[7]  

偏差值（μm）[8]  

偏差值（μm）[9]  

偏差值（μm）[10]  

3、请将以上表格输入到数控系统的相关参数，然后测量出补偿后的数据填入下面表格，并根据测量数据计算出相关的误差值。
表十三：机床位置精度测试记录表：
测

量 记 录
机床型号

机床编号

测试轴

补偿状态

环境温度

湿度

测试者

测试日期

序号
1
2
3
4
5
6
目标位置Pi /mm

趋近方向
↓
↑
↓
↑
↓
↑
↓
↑
↓
↑
 ↓

位置偏差 Xij （μm）
j=1 2
3
4
  5

本环节需要裁判签字确认，否则不得分。                                   裁判签字确认： 得分
第五题：机床工件的加工测试（共7分）请根据所提供的图纸和给定刀具加工出正确的工件 
注意事项：在进行加工之前,一定要保证卡盘安装正确牢固,防护安装到位，否则不允许进行加工操作。
实操试题
a
b
L
h
s
e
20
20
125
20
25
45

工具、刀具及工件毛坯（参考）
1、外圆端面车刀：（株洲钻石）
说明：方柄(20×20×125)、刀尖角35°、主偏角95°
参 考刀具型号：MVJNR2020K16  
参考刀片型号：VNMG160408-DF 
a
h
b
L
s
20
20
20
125
25

2、外螺纹车刀：（株洲钻石）

说明：方柄(20×20×125)、牙形角60 、螺距2mm。
参考刀具型号：SWR2020K16
参考刀片型号：RT16.01W-2GM

3、毛坯：Φ38×102，毛坯要求车外圆、端面；端面要求平整。 
4、评分标准
该考评任务共7分。工件合格满分7分。

一、工件（配分：7分）
序号
检测精度
允差(mm)
实测(mm)
配分
评分标准（扣完为止）
得分
1
圆弧
R15
±0.1

1
每超差0.1扣0.5分

2
直径尺寸
Φ36
-0.1

1
每超差0.05扣0.5分

3
Φ33
-0.1

1
每超差0.05扣0.5分

4
Φ28
-0.1

1
每超差0.05扣0.2分

5
长度尺寸
100
±0.1

0.5
每超差0.1扣0.2分

6
74
±0.1

0.5
每超差0.1扣0.2分

7
螺纹尺寸
M32×2

2
外径、表面粗糙度、长度不合格各扣0.5