数控机床机械系统运行AB卷期末试题及答案6套.doc

20 —20 学年度第 学期期末 考试试卷 （A卷）
班级 学号 姓名
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密 封 线 内 不 得 答 题
系别：机械工程学院 课程名称 数控机床机械系统运行
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
得分

注意事项 1、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出线
2、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔

一、 填空题（20分）
1、数控机床作为一种典型设备，其组成主要包括 和
两部分。
2、数控铣床可以加工平面、 、 及各种曲面。
3、加工中心是备有刀库，并能 ，对工件进行
的数字控制机床。
4、若以加工精度为特征，普通机床可分为精密机床、 和
。
5、发生线的形成方法有轨迹法、 、 和成形法。
6、数控机床用的刀柄目前主要分为 、 和整体式刀柄。
7、感应同步器在数控机床上有 和 两种工作方式。
8、加工中心的刀库形式很多，常用的有 、格子盒式刀库和
。
9、数控机床按控制系统的特点分类，可分为 、点位控制数控机床和 。
10、脉冲编码器分为光电式、 和 三种。
二、选择题（20分）
1、1959年，世界上第一台加工中心由（ ）公司开发成功。
A、法拿克 B、克耐社列克 C、西门子 D、ABS
2、选购数控机床首先必须确定（ ）
A、典型加工零件 B、数控系统 C、机床附件 D、数控机床规格
3、普通机床变速机构中，基本组可获得（ ）种传动比。
A、2 B、4 C、6 D、8
4、以下哪一项不属于双螺母丝杠消除间隙的方法（ ）
A、齿差调隙式 B、垫片调隙式 C、螺栓调隙式 D、双螺母调隙式
5、以下哪一项属于莫尔条纹的特征（ ）
A、放大作用 B、信息平均效应 C、有脉冲作用 D、误差变换作用

6、一般来说，刀具的长径比至少应控制在（ ）以内。
A、1：8 B、1：4 C、1：6 D、1：2
7、目前世界上最高级数控装置的可控轴数为（ ）
A、21 B、24 C、26 D、30
8、用螺纹车刀车削螺纹时，可获得（ ）成形运动。
A、4 B、3 C、2 D、1
三、判断题（20分）
1、机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。（ ）
2、所谓校正运动是指在精密机床上为了消除传动误差的运动。（ ）
3、在CA6140型车床上，主运动传动链的两个末端件是主轴和刀架。（ ）
4、数控机床的联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴不同时间分别达到空间某一点的坐标数目。（ ）
5、加工中心综合了数控铣床、数控镗床和数控钻床的大部分功能。（ ）
6、数控铣床上，为了保证主轴锥孔的清洁，常用压缩空气吹屑。（ ）
7、位置检测装置的作用是只用于检测工作台位置。（ ）
8、测速发电机在数控系统中用来做动力装置，用于传递动力。（ ）
9、径节螺纹主要用于米制蜗杆的加工中。（ ）
10、数控机床编程方法可分为手工和自动两种。（ ）
四、问答题（40分）
1、加工中心包括那些功能？（8分）

2、数控机床主传动系统具有哪些特点？（8分）

3、加工中心主轴锥孔为何需要设置切屑清除装置？（10分）

《数控机床机械系统运行》A卷参考答案
一、 填空题
1、机床本体，数字控制系统2、沟槽，分齿零件3、自动更换刀具，多工序加工
4、高精度机床，普通精度机床5、相切法，展成法6、模块式刀柄，复合式刀柄
7、鉴相式，鉴幅式8、链式刀库，鼓盘式刀库9、直线控制数控机床，轮廓控制数控机床 10、接触式，电磁感应式
二、 选择题
1、B 2、A 3、D 4、C 5、A 6、C 7、B 8、D
三、 判断题
1、 对 2、 对 3、 错 4、 错 5、 对 6、 对 7、 错 8、 错 9、 错10、 对
四、 问答题
1、 答：（1）加工中心是在数控铣床、数控钻床和数控镗床的基础上增加了自动换刀装置， 工件在一次装夹之后，可以连续完成对工件表面进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工，使得加工工序高度集中。
（2）一般带有自动分度回转工作台或自动转角的主轴箱，加工中心在完成工件一次装夹后，自动完成多平面、多角度的多工序加工。
（3）加工中心能够自动改变机床主轴转速、进给量以及刀具相对工件的运动轨迹，并实现其他一些辅助功能。
（4）一些带有交换工作台的加工中心，当工件在工作位置上进行加工的同时，其他的工件能够在装卸位置的工作台进行装卸，不会对工件的正常加工造成影响，从而提高了生产效率。
2、答：（1）转速高、功率大，可使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。
（2）变速范围宽，其主传动系统有较宽的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
（3）主轴变换迅速可靠，其变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。
（4）主轴组件的耐磨性高，以便传动系统长期保持精度。
3、答：主轴部件具有较高的精度和刚度，如果在主轴锥孔中掉进了切屑或其他污物，在拉紧刀杆时，主轴锥孔表面和刀杆的锥柄就会被划伤，使刀杆发生偏斜，破坏刀具的正确定位，影响加工零件的精度，甚至使零件报废。为了保证主轴锥孔的清洁，常用压缩空气吹屑。
4、答：（1）输入输出设备 输入设备功能：将零件加工程序、机床参数及刀具补偿等数据输入到计算机数控装置。输出设备功能：将零件的加工过程和机床的运行状态等打印或显示输出，以便于工作人员操作。
（2）计算机数控装置 是数控机床最重要的控制核心。主要负责接收输入输出设备的输入的加工信息、存储与计算有关数据、逻辑判断以及控制输入输出等，同时向机床的各个驱动机构发出运动指令，协调机床各部件并准确执行零件的加工程序。
（3）伺服系统 功能：接收计算机数控装置发出的各种动作命令，还必须精确驱动机床进给轴或主轴运动。
（4）机床本体 功能：用来完成各种切削加工的机械部分，是数控机床的主体部分。
（5）位置检测装置 功能：是通过传感器对机床的转速及进给实际位置进行检测，并将角位移转换成电信号，反馈到计算机数控装置，与给定位置进行比较。

20 —20 学年度第 学期期末 考试试卷 （A卷）
班级 学号 姓名
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密 封 线 内 不 得 答 题
系别：机械工程学院 课程名称 数控机床机械系统运行
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
得分

注意事项 1、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出线
2、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔

一、 填空题（每空1分，共10分）

1、数控机床伺服系统包括 和执行装置两大部分。
2、在选购数控机床时首先要明确被加工对象，即确定
3、机械变速机构常采用 变速机构。
4、数控机床组成中， 是数控机床的控制核心。
5、滚珠丝杠的理想接触角等于 度。
6、刀架动作分为刀架抬起、 、刀架压紧和刀架锁紧复位。
7、分度工作台只能完成 ，不能实现圆周进给。
8、 润滑方式不污染周围空气。
9、开环控制数控机床的特点是 ，数控机床发出的信号单方向传递，指令发出后不再反馈回来。
10、数控机床的进给系统中广泛采用 联轴器。
二、 选择题（每小题1分，共10分）

1、 数控机床的环境温度应低于（ ）
A、25°C B、30°C C、35°C D、40°C
2、（ ）数控机床不但要控制点与点的之间的准确定位，还要保证两点之间按直线运动进行切削加工。
A、点位控制 B、直线控制 C、轮廓控制 D、A轴控制
3、（ ）数控铣床的主轴方向可以变换。
A、立卧两用 B、卧式 C、立式 D、龙门式
4、以下关于主轴部件的描述哪项不正确（ ）
A、主轴回转精度影响工件的加工精度
B、主轴功率大小与回转速度影响加工效率
C、主轴的自动变速、准停和换刀功能影响机床的自动化程度
D、主轴刚性影响刀具的安装

5、（ ）形肋条广泛用于箱形截面的床身上。
A、口字 B、三角 C、纵横 D、蜂窝
6、数控机床常用（ ）同步齿形带传动。
A、矩形 B、梯形 C、三角形 D、圆弧形
7、（ ）能自动补偿消除间隙，且导向精度较高。
A、矩形 B、燕尾形 C、三角形 D、圆柱形
8、以下哪种方式可实现双螺母间隙的精确调整（ ）
A、垫片调隙式 B、螺纹调隙式 C、齿差调隙式 D、都不行
9、工件在三爪自定心卡盘中装夹时，若工件直径≦30mm,其悬伸长度不应大于工件直径的（ ）
A、2倍 B、3倍 C、4倍 D、5倍
10、（ ）排屑装置能排除各种形状的切屑，适应性强，适用于各类数控机床。
A、平板链式 B、刮板式 C、螺旋式 D、皮带式

三、判断题（每小题1分，共10分）
1、全闭环系统控制精度较高，但系统稳定性较差。（ ）
2、当载荷较大或存在较大冲击时，数控机床主轴材料选用合金钢。（ ）
3、数控机床电源电压允许的波动范围为正负5%。（ ）
4、数控车床主要用于加工板类零件。（ ）
5、目前数控机床使用的导轨主要有静压导轨、滑动导轨和滚动导轨。（ ）
6、滚珠丝杠采用一端装推力轴承的安装支承方式对丝杠的热变形较敏感。（ ）
7、单臂双爪式机械手不需较复杂的液压系统，且没有漏油现象。（ ）
8、加工中心和数控铣床在结构上完全一样，没有任何区别。（ ）
9、一般主轴的后支承轴承应比前支承轴承精度高一级。（ ）
10、适合数控铣削的主要加工对象有平面类、曲面类和变斜角类零件。（ ）

四、名词解释（每小题2分，共10分）
1、脉冲当量

2、数控技术

a) 联动轴数

班级 学号 姓名
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密 封 线 内 不 得 答 题

4、导向精度

5、刚度

五、问答题（每小题6分，共30分）
1、简述主轴系统性能的检查项目和内容。

2、简述主轴内切屑清除装置的作用。

3、数控机床为提高床身与立柱的接触强度，应采取哪些措施？

4、简述滚珠丝杆螺母副的特点。

5、为确保刀套在链式刀库中准确的停在换刀位置上，需采取哪些措施？

六、综合分析题（每小题15分，共30分）
班级 学号 姓名
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密 封 线 内 不 得 答 题
1、如图所示为TND360数控车床的主轴箱展开图，根据结构图完成以下问题：
1）简述主轴传动原理。（2分）
2）主轴轴承采用什么配置形式？（2分）适用于什么场合？（2分）
3）主轴采用什么轴承？（2分）前后轴承分别如何布置安装？（2分）该安装分别承受什么载荷？（2分）
4）在图上用箭头标出脉冲编码器，并注明。（1分）
5）该脉冲编码器的作用是什么？（2分）

2、如图所示为JCS-018立式加工中心的工作台进给传动系统图，根据结构图完成以下问题：
1）简述进给传动原理。（2分）
2）左支承采用什么轴承？（2分）如何安装？（2分）主要承受什么载荷？（2分）
3）右支承采用什么轴承？（2分）主要承受什么载荷？（2分）
4）脉冲编码器安装在什么部位？（1分）
5）滚珠丝杠代号若为NCH4005—3×2/J左—1000×1200表示什么意义？（2分）

《数控机床机械系统运行》参考答案

答案
填空题
1、驱动装置 2、典型零件 3、滑移齿轮 4、数控系统 5、45度
6、刀架转位 7、分度运动 8、油气 9、不带测量反馈装置 10、挠性
二、选择题
1、B 2、B 3、A 4、D 5、C 6、D 7、C 8、C 9、B 10、A
三、判断题
1、√ 2、√ 3、X 4、X 5、√ 6、X 7、√ 8、X 9、X 10、√
四、名词解释
1、脉冲当量是指数控系统每发出一个脉冲信号，机床机械运动机构就产生一个相应的位移量。
2、数控技术是用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术。
3、联动轴数是指机床数控装置控制的坐标轴同时达到空间某一点的坐标数目。
4、导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互位置的准确性。
5、刚度是指支承件在恒定载荷和交变载荷作用下抵抗变形的能力。
五、问答题
1、答：①用手动方式选择高、中、低三个主轴转速，连续运行5次正、反转的启动和停止动作，实验主轴动作的灵活性和可靠性。②用数据输入方式，主轴从最低一级转速开始运动，逐级提高到允许的最高转速，实测各级转速数，允许误差为设定值的正负10%，同时观察机床的振动，主轴在长时间高速运转后允许温升15°C。③主轴准停装置连续操作5次，实验动作的可靠性和灵活性。
2、答：作用是如果主轴锥孔中落入了切屑、灰尘或其他污物，在拉紧刀杆时，锥孔表面和刀杆的锥柄就会被划伤，甚至会使刀杆发生偏斜，破坏了刀杆的正确定位，影响零件的加工精度，甚至会使零件超差报废。为了保持主轴锥孔的清洁，常采用压缩空气吹屑。
3、答：①采用预紧力。螺栓联结时，应使结合面保持在不小于2MPa的预紧压力。②提高有效接触面平面度，减小接触面的粗糙度值，以提高结合强度。③增加局部强度。在紧固螺栓位置处，加大加厚凹凸缘或增添加强肋。
4、答：①传动效率高，磨损损失小，传动效率为0.92~0.96，功率消耗只相当于常规丝杆螺母副的1/4~1/3。②给予适当预紧，可消除丝杆和螺母的螺纹间隙，可消除反向空行程死区，定位精度高，刚度好。③运动平稳，无爬行现象，传动精度高。④有可逆性，旋转运动可转换为直线运动，直线运动也可转换为旋转运动。⑤磨损小，使用寿命长。⑥制造工艺复杂，成本高。⑦不能自锁。
5、答：①定位盘准停方式，由液压缸推动定位销，插入定位盘的定位槽内，以实现刀套的准停，或采用定位块进行刀套定位。②链式刀库要选用节距精度较高的套筒滚子链和链轮。而且在把套筒装在链条上时，要用专用夹具来定位，以保证刀套节距一致。③传动时要消除传动间隙，主要为反向间隙的消除。

六、综合分析题
1、答：
①通过伺服电动机将运动由带轮传至轴1，再由键带动齿轮，通过齿轮传动将运动传至轴2，带动主轴转动。
②采用前后支承形式，前端为三个滚动轴承，后端为两个滚动轴承。该配置适用于高速、轻载和精密的数控车床主轴。
③主轴采用角接触球轴承；前支承三个一组，前面两个大口朝外（右），后一个大口朝里（左），主要承受径向和轴向载荷；后支承两个一组，小口相对，主要承受径向载荷。
④图示
⑤作用是发出检测脉冲信号，使主轴的旋转运动与进给运动相协调，以满足加工各种螺纹的需求，并保证车削螺纹多次走刀时不乱扣和车多头螺纹时的分度准确。

2、答：
①由伺服电动机通过联轴节驱动滚珠丝杠转动，并由丝杠带动螺母移动，螺母移动带动工作台实现正反向往复直线运动。
②左支承采用两个D46306型为一组的角接触球轴承；大口向外，背靠背安装；主要承受径向和双向轴向载荷。
③右支承采用一个D60305型向心球轴承；仅承受径向载荷。
④脉冲编码器安装在电动机轴端。
⑤NCH4005—3×2/J左—1000×1200表示内循环齿差调隙式的双螺母滚珠丝杠副，名义直径为40 mm，螺距为5 mm，一个螺母工作滚珠3圈，双列，J级精度，左旋，丝杠螺纹长度为1000 mm，丝杠总长度1200mm。

4、数控机床主要有哪些组成部分？其功能如何？（14分）

20 　—20 学年度第 　 学期期末 考试试卷 （A卷）
班级 学号 姓名
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密 封 线 内 不 得 答 题
系别：机械工程学院 课程名称 数控机床机械系统运行
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
得分

注意事项 1、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出线
2、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔

一、 填空题（24分）
1、数控系统种类较多，目前国外比较有名的是德国的 和
日本的
2、数控机床（加工中心）的刀库类型主要有 、 和

3、数控机床的分度工作台只能完成 运动，不能实现
4、数控机床按加工路线分类可分为 数控机床、
数控机床和 数控机床。
5、CNC系统与NC系统的区别在于
6、数控机床系统常用的误差补偿机能有 和
7、感应同步器的工作方式有 和
8、基准信号发生器的作用是

二、选择题（20分）
1、加工中心用的刀具通常为锥柄形式，其比例为（ ）
A、6：24 B、7：24 C、7：21 D、7：28
2、1959年，由克耐社列克公司研制出第一台（ ）机床。
A、数控车 B、数控铣 C、加工中心 D、车削中心
3、以下哪一项不属于莫尔条纹的特点（ ）
A、方向判别 B、均化误差 C、放大作用 D、信息变换作用
4、国产数控机床最高可控轴数为（ ）轴
A、24 B、16 C、12 D、6
5、磁栅主要由磁头、检测电路和（ ）组成。
A、磁感应器 B、磁铁 C、磁性标尺 D、磁条
6、以下哪一项是常用的软件插补方法（ ）
A、逐点比较法 B、基准脉冲插补法 C、相位比较法
D、脉冲计数法

7、在刀具补偿中，两段程序的矢量夹角在90度到180度范围，属于
（ ）类型。
A、 插入型 B、综合型 C、缩短型 D、伸长型
8、十进制数73用8421BCD码表示为（ ）
A、01110011 B、01010011 C、00110111 D、01101001

三、名词解释（9分）
1、脉冲当量：

2、CNC：

3、编码器：

四、问答题（31分）
1、何为刀具半径补偿？其作用是什么？（4分）

2、加工中心主轴为何要设置切屑清除装置？（5分）

3、何为插补？其插补的目的是什么？（6分）

4、步进式伺服系统中的驱动控制电路主要由哪些部分组成？各部分的功能是什么？（8分）

5、静压导轨有哪些优点？（8分）

《数控机床机械系统运行》A卷标准答案
一、 填空
1、西门子 法那克 2、盘式 链条式 格子式 3、分度 圆周进给 4、点位控制 点位直线控制 轮廓控制 5、CNC系统多了一台计算机 6、齿隙补偿 螺距补偿 7、鉴相式
鉴幅式 8、为伺服系统提供一个相位比较基准
二、 选择 BCAD CBDA
三、 名词解释
1、 脉冲当量：指数控装置每发出一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。
2、 CNC：指用一个或多个计算机作为核心组件，用于控制数控系统的系统。
3、 编码器：指的是一种能将机械转角转换为电脉冲的旋转式脉冲发生器。
四、 问答题
1、 答：刀具半径补偿是指在使用具有一定刀具半径的刀具来加工零件的过程中，要使刀具中心偏移零件轮廓一个刀具半径值。 作用是要求数控系统根据程序中的工件轮廓和刀具半径补偿值自动计算刀具中心轨迹。
2、 答：因为如果在主轴锥孔中掉进了切屑或其他污物，在拉紧刀杆时，主轴锥孔表面和刀杆的锥柄就会被划伤，使刀杆发生偏斜，而破坏刀具的正确定位，影响零件的加工精度，甚至使零件报废，为保证锥孔清洁，常用压缩空气吹屑。
3、 答：插补是指在理想的轨迹或轮廓上的已知点之间进行数据点的密化，确定一些中间点的一种方法。 其目的是控制加工运动轨迹使之与工件轮廓相符，并根据加工程序的原始数据及指令来进行插补运算，按一定的关系向机床坐标轴的驱动控制器分配进给脉冲，加工运动轨迹，并以一定的精度逼近工件轮廓。
4、 答：1）脉冲混合电路：功能：将各种脉冲信号混合为能使工作台正向或反向进给的信号。 2）加减脉冲分配电路：功能：为加减速电路分配两列进给脉冲（正向和反向）。
3）加减速电路：功能：控制步进电动机进行加减速转换，并保证电动机工作时不产生丢步。4）环形分配器：功能：接受加减速电路的脉冲信号，并转换为电平信号用以控制步进电动机。5）功率放大器：功能：对由环形分配器送来的脉冲电流进行功率放大。
5、答：1）纯液体摩擦，f=0.0005，所需驱动力和功率大大降低，运动灵敏不产生低速爬行，位移精度和定位精度高。2）两导轨面无直接接触，磨损小寿命长，精度保持性好。3）油膜具有误差均化作用，导向精度提高。4）油膜承载力大，刚度高，吸振性好。
五、计算
序号
偏差判别
坐标进给
新偏差计算
终点判别
1

5
2

4
3

3
4

2
5

1
6

0

20 —20 学年度第 学期期末 考试试卷 （A卷）
班级 学号 姓名
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密 封 线 内 不 得 答 题
系别：机械工程学院 课程名称 数控机床机械系统运行
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
得分

注意事项 1、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出线
2、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔

一、 填空题（20分）
1、加工中心用的刀具选刀方式有顺序选刀和任意选刀，其中任意选刀的编码方式有 、 和
2、机床数控系统主要包括数控装置、 、
和 。
3、欲在数控回转工作台进行蜗轮蜗杆副间隙的消除，可采用
和 方法消除。
4、卧式加工中心结构复杂、占地面积大，并可实现对零件的一次装夹多
工位加工，比较适合于加工 类零件。
5、进行实时误差补偿可利用 和 功能实现
6、数控机床按伺服系统的控制方式分类可分为 、 和
和 系统。
7、数控机床常用 数据通信口。
8、计算机数控系统软件主要由 和 组成。
9、光栅按其用途可分为 和 。
10、鉴相伺服系统中鉴相器的作用是：

二、 选择题（20分）
1、4、 1、国外数控机床最高可控轴数为（ ）轴
A、24 B、16 C、12 D、6
2、1952年由美国麻省理工学院研制成功世界上第一台（ ）
A、数控车床 B、数控钻床 C、加工中心 D、数控铣床
3、以下哪一种不是滚珠丝杠的间隙调整法（ ）
A、齿差调隙 B、螺栓调隙 C、双螺母调隙 D、垫片调隙
4、十进制代码36D转换为二进制代码为（ ）
A、100100B B、011011B C、011110B D、101101B

5、以下哪一个种类不是编码盘的结构分类（ ）
A、光电式 B、电磁式 C、电气式 D、接触式
6、CRT控制器不能生成哪种功能（ ）
A、点信号 B、行信号 C、列信号 D、祯信号
7、在刀具补偿中，两段程序的矢量夹角在180度到360度范围，属于
（ ）类型。
B、 插入型 B、综合型 C、伸长型 D、缩短型
8、数控机床主轴用于高速、轻载，其主轴的支撑形式采用（ ）
A、前支撑采用双列滚子轴承和向心推力轴承，后支撑向心推力轴承
B、前支撑采用高精度双列向心推力轴承
C、前支撑采用双列圆锥滚子轴承，后支撑采用单列圆锥滚子轴承
D、前支撑采用单列向心推力球轴承，后支撑采用双列圆锥滚子轴承

三、判断题（10分）
1、数控机床采用起动诊断是为了确认数控各硬件模块是否正常（ ）
2、数控机床使用的PLC类型有内装型和独立型，内装型独立于CNC外，
而独立型与CNC的来往信号由内部实现，其造价较底（ ）
3、位置检测装置要求具有抗干扰能力，包括对电磁、油污和温度方面（ ）
4、滚珠丝杠若采用两端装止推轴承可大大提高轴向刚度，且无压杆稳定性问题（ ）
5、数控车床采用平床身布局，工艺性好，且易于排屑和冷却液的排流（ ）

四、名词解释（9分）
1、光栅：

2、定位精度：

3、联动轴数：

五、问答题（31分）
1、数控车床上编码器的作用是什么？（4分）