现代切削加工技术与刀具习题答案.doc

（习题集答案） 专业 班级 姓名 学号 机械工程学院2013年3月模块一 切削加工理论及应用第1章 切削加工理论一、简答题1. 写出车外圆、钻孔、拉孔、镗孔及铣削平面这几种加工方法的主运动和进给运动。【答题要点】加工方法主运动进给运动车外圆工件旋转运动车刀沿轴向运动钻孔钻头旋转运动主轴（台）沿轴向运动拉孔拉刀直线运动无进给运动镗孔镗刀（镗杆）旋转运动工作台轴向或径向进给运动铣平面铣刀旋转运动工作台沿X、Y或Z轴进给2. 刀具角度有哪些作用？主偏角与刃倾角确定了刀具哪一结构的空间位置？【答题要点】刀具角度作用：（1）确定刀刃和刀面在空间的位置及关系；（2）确定刀具的切削性能。主偏角与刃倾角确定了住切削刃的空间位置。3. 在定义切削速度、刀具参考系和刀具角度时，为何要强调“切削刃上选定点”这一表达？【答题要点】由于大多数刀具的切削刃是曲线，因此切削刃上不同点的位置、直径、切线不同，因此在定义切削速度、刀具参考系和刀具角度时，必须要强调切削刃上选定点。4. 刀具法平面参考系和正交平面参考系有何异同？在法平面和正交平面内的前角和后角有何关系？什么情况下与重合？【答题要点】法平面是垂直于切削刃上选定点的切线的平面，不一定垂直于基面，正交平面是垂直于切削刃上选定点的的切线在基面上投影线的平面，二者均垂直于切削平面。法平面和正交平面内的前角和后角有关系：，；当刃倾角=0时，与重合。5. 刀具切削部分材料应具备哪些性能？【答题要点】刀具切削部分应具备：（1）较高的硬度和耐磨性；（2）较高的强度和韧性；（3）较高的耐热性和化学稳定性；（4）较好的工艺性和经济性。6. 下列牌号的刀具材料有何特性？适用于何种场合？【答题要点】（1）W9Mo3Cr4V：热稳定性能高于M2；碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；脱碳倾向小于M2；耐用度较高；磨削加工性好。适合于制造比较精密的复杂刀具。（2）YG6X：属细颗粒合金，耐磨性优于 YG6，强度接近YG6。适合于铸铁、冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢、合金钢的半精加工、精加工。 （3）W6Mo5Cr4V2Al (501)。铝高速钢是无钴高速钢，是在W6Mo5Cr4V2 的基础上增加铝、碳的含量，以提高钢的耐热性和耐磨性，并使其强度和韧性不降低。常温硬度7HRC69HRC，具有良好的综合性能。因V含量不高，可磨性良好，生产成本较低。（4）YT15：耐磨性和红硬性较好，但抗冲击能力差。适用于碳钢、合金钢连续切削时的半精加工和精加工7. 试根据切屑变形模型分析三个变形区的特征。【答题要点】第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，主要特点是产生剪切变形；第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处，主要特点是产生纤维化；第三变形区发生于以加工表面上，主要特点是产生纤维化和加工硬化。8. 切削塑性金属时，容易在前刀面上产生积屑瘤，切削速度对其有何影响？它对切削过程有何积极影响和消极影响，【答题要点】对每一种塑形金属，在其他条件不变的情况下，总存在一个，当时，产生积屑瘤，积屑瘤的随的增大先增大后减小直至消失，时，不产生积屑瘤。积极影响：（1）代替刀刃切削，提高刀具耐用度；（2）增大刀具实际前角吧，减小切削变形，减小切削力；消极影响：（1）降低零件的尺寸精度；（2）使切削过程不稳定，降低已加工表面质量。9. 简述影响切削变形的因素。 【答题要点】分别从（1）工件材料；（2）切削速度；（3）切削厚度；（4）刀具前角四个方面阐述。10. 试分析在常规切削速度条件下加工塑形金属时，切削用量三要素对切削力、切削温度、刀具耐用度的影响规律，这些规律对于生产实际有何指导意义？【答题要点】（1）切削用量三要素对切削力的影响规律：背吃刀量与进给量增大，切削力增大，但背吃刀量对切削力的影响更大。无积屑瘤的切削速度范围内，切削速速增大，切削力减小；有积屑瘤的切削速度的范围内，切削速度增大，切削力先减小后增大。对生产实践的指导意义：在工艺系统刚性不定的前提下，为了提高生产率，优先选用较大的进给量和较高的切削速度，选用较小的背吃刀量。 （2）切削用量三要素对切削温度和刀具磨损的影响规律：切削用量增大，切削温度均升高，刀具磨损均增大，影响程度为切削速度进给量背吃刀量。对生产实践的指导意义：在保证刀具耐用度的前提下，优先选用较大的切削用量，其次是进给量，然后再确定切削速度。11. 以硬质合金刀具和高速钢刀具为例，分析影响刀具磨损的主要原因。【答题要点】影响刀具磨损的因素最主要的是切削温度，但对于高速钢和硬质合金又有不同。对于高速钢，低速切削时，以磨粒磨损为主，高速切削时，以粘接、扩散、化学磨损为主；对于硬质合金，低速切削时，容易发生破损，中速切削时，以粘接、扩散磨损为主，高速切削时，以发生塑形破裂为主。12. 切削塑形金属时，有哪些切削类型？它们之间是怎样相互转换的？【答题要点】类型：带状切屑，挤裂（节状）切屑，单元切屑（粒状）。普通切削条件下，通过增大背吃刀量、减小刀具前角和切削速度可以实现带状切屑向单元切屑的转变。高速切削时，增大切削速度，切屑均由带状切屑转化为单元切屑。二、作图题13.作图表示外圆车刀的几何角度：=45、=5、=15、=15、=5、=10。【答题要点】参考课本14. 作图表示切断刀的几何角度：=90、=2、=5、=12、=0。【答题要点】参考课本三、计算与综合15. 车削直径为80mm，长200mm的棒料外圆，若选用=4mm，=0.5mm/r，=240r/min。（1）试计算切削速度、切削机动时间及材料切除率;【答题要点】切削速度：机动时间：材料去除率：（2）若使用车刀的主偏角为=75，试计算切削厚度、切削宽度及切削层公称面积。【答题要点】切削厚度：=0.5sin75=0.483（mm）切削宽度：=4/sin75=4.141（mm）切削面积：=40.5=2（mm2）16. 已知用=90、=2、=5、=12、=0的切断刀切断直径为50mm的棒料。（1）若切削刃安装时高于中心0.2mm，不考虑进给运动的影响，试计算切断后，工件端面留下的剪断心柱直径；【答题要点】在车床上进行切断加工时，若切削刃安装高于工件中心，加工过程中会使工作后角减小，若减小到0，切削刃将无切削作用。即后角的减小值时，对应的直径为剪断心柱直径： =1.92mm（2）若进给量=0.1mm/r，切削刃与中心等高，试计算切断后，工件端面留下的剪断心柱直径。【答题要点】在车床上进行切断加工时，若考虑进运动，加工过程中会使工作后角减小，若减小到0，切削刃将无切削作用。即后角的减小值时，对应的直径为剪断心柱直径D，此时有： ，即 mm。17. 车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用车刀前角为0、左刃后角=12、右刃后角=6。试问左、右刃工作前、后角是多少？【答题要点】所加工梯形螺纹的螺旋升角为： 式中f=6mm，dw=36mm，计算得=3.04在平面内，对左切削刃，工作前角增大了，变为3.04，工作后角减小了，变为8.96。对右切削刃，工作前角减小了，变为-3.04，工作后角增大了，变为9.04。第2章 切削加工理论的应用1. 切削塑形金属时，有哪些理想的切屑形状？可从哪些方面控制切屑的形态？【答题要点】根据生产经验，短管状切屑、平盘旋状切屑、锥盘旋状切屑、短环形螺旋切屑等是可以接受的切屑形状。其中理想的切屑形状为：定向流出的“C”、“6”形切屑，不超过50mm长度的短螺旋切屑。控制切屑的形态有以下方面：（1）从切削条件方面：普通切削条件下，通过增大背吃刀量、减小刀具前角和切削速度可以实现带状切屑向单元切屑的转变。高速切削时，增大切削速度，切屑均由带状切屑转化为单元切屑。（2）从工件材料方面：减小工件的塑形可以实现切屑从长带状切屑向短单元切屑转化。（3）从加工方法方面：采用断续切削或振动切削可实现断屑。（4）从加工刀具方面：在刀具上开设置分屑槽或断屑台可实现断屑。2 可以用哪些指标来衡量材料的切削加工性？【答题要点】衡量材料切削加工性的指标有：（1）加工材料的性能指标；（2）相对加工性指标；（3）刀具寿命指标；（4）其他指标如加工质量，以单位切削力衡量（机床动力不足，工艺系统刚性差），以断屑性能衡量（自动机床，组合机床，自动线，深孔钻）。根据工件材料的硬度、抗拉强度、伸长率（塑形）、冲击韧度、导热率可判断加工性等级。3. 试分析钛合金TC9的切削加工性？【答题要点】（1）钛合金的导热性能低，切屑与前刀面的接触面积很小，致使切削温度很高。当切削温度在 600以上时，钛与氧、氮产生间隙固溶体，对刀具有强烈的磨损作用。（2）钛合金塑性较低，与刀齿材料的化学亲和性强，容易和刀具材料中的 Ti、Co 和C 元素黏结，加剧了刀具的磨损。（3）钛合金的弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面的回弹量(弹性恢复)大，所以已加工表面与后刀面的接触面积特别大，摩擦也比较严重。加工钛合金的注意事项：（1）成形和复杂刀具可选用如 W6Mo5Cr4V2Al等高温性能好的高速钢。尽可能使用硬质合金刀具和，导热性能良好的、强度高的细晶粒钨钴类硬质合金刀具，如 YG3X、YG6X等，以提高生产率，不能选用 YT类和 TiC、TiN 涂层的刀片。（2）刀具几何参数在选用时，应采用较小的前角，后角应比切普通钢的大，刀尖采用圆弧过渡刃，切削刃上避免有尖角出现，切削刃的粗糙度值应尽可能小，以保证排屑流畅和避免崩刃。（3）选用较低的切削速度，中等偏小的进给量，较大的背吃刀量，以使切削刃在冷硬层下进行切削；切削过程中应进行充分冷却，一般用乳化液或极压乳化液，必须注意腐蚀问题。（4）工艺系统应有足够的刚度和功率。4. 已加工表面质量包含哪些内容？怎样减小表面粗糙度(从切削用量、刀具参数及切削过程分析)？【答题要点】已加工表面质量包含：（1）几何方面：表面粗糙度Ra；（2）表面材质的变化：加工硬化、表层残余应力、表层微裂纹、表层金相组织。减小表面粗糙度的措施：（1）提高切削速度，降低进给量；（2）增大刀具前角，合理确定后角，减小主、副偏角，合理使用修光刃。（3）选择抗粘结的刀具材料，合理使用切削液，调整工件材料性能。5. 分别说明倒角刀尖、修圆刀尖、刃口圆弧和倒棱的作用和适用场合。【答题要点】（1）倒角刀尖：改善刀尖强度及善热性能，用于粗加工的硬质合金车刀或铣刀；（2）修圆刀尖：强化刀尖、减小表面粗糙度，用于精加工刀具；（3）刃口圆弧：强化切削刃、减小刀具破损、减小表面粗糙度，用于断续切削；（4）倒 棱：强化切削刃、减小刀具破损，用于硬质合金与陶瓷等脆性刀具；（5）消 振 棱：消除振动、稳定切削过程、提高刀具寿命，用于工艺系统不足的情况。6 切削液有哪些作用？ 常用切削液有哪些类型？试从工件材料、刀具材料、加工要求及加工方法四个方面说明怎样选择合理的切削液？【答题要点】（1）切削液作用：冷却、润滑、防锈、清洗（2）切削液类型：水溶性切削液（包括水溶液、乳化液和合成切削液）、油性切削液（包括切削油和极压切削油）。（3）切削液应考虑以下四个方面选择： 根据工件材料选择：切削普通结构钢等塑性材料时要用切削液，切削铸铁等脆性材料时可不用切削液。切削材料中含有铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、妮、钨等元素时应尽可能采用极压切削油或极压乳化液。加工铜、铝及其合金不能用含硫的切削液。精加工铜及其合金、铝及其合金或铸铁时，可选用离子型切削液或10%12%乳化液。 根据刀具材料选择：高速钢刀具粗加工时应选以冷却作用为主的切削液以降低切削温度；硬质合金刀具粗加工时可不用切削液，必要时用低浓度的乳化液或水溶液连续地、充分地浇注，否则刀片会因冷热不均而产生裂纹；用立方氮化硼砂轮时应选磨削油或乳化油而不能用水溶液。 根据加工要求选择：粗加工时宜选用冷却性能为主的切削液以降低切削温度（如离子型切削液或3%5%乳化液）；精加工时宜选用渗透性和润滑性良好的切削液以减小工件表面粗糙度和提高加工精度。低速切削时宜选用以润滑性能为主的切削油（如极压切削油或 10%12%极压乳化液或离子型切削液）以减小刀屑摩擦；高速度切削时宜选用冷却性能良好的切削液（如离子型切削液和乳化液）。 根据加工方法选择：铰削、拉削、螺纹加工、剃齿等工序宜选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液。磨削加工时宜选用具有良好冷却和清洗性能的用乳化液（一般用离子型切削液）；磨削难加工材料，宜选用润滑性能较好的极压乳化液或极压切削油。车削时一般不用切削液或选用润滑性能好的切削油，铣削时很少用切削液。7. 在传统的有级变速机床上切削时，切削用量的选择有何原则？选定背吃刀量和进给量后，怎样确定切削速度？在数控机床和加工中心中，这一原则是否仍然使用？为什么？【答题要点】（1）切削用量的选择原则：粗加工：首先选取尽可能大的背吃刀量，其次根据机床动力和刚性等选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。精加工、半精加工：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。（2）切削用量的确定方法：背吃刀量主要根据加工余量确定。余量尽量一次切除，如果余量过大，需分两次切除，第一刀的背吃刀量要大，通常为总余量的2/3-3/4。进给量的选择：粗加工时，根据机床功率、刀片强度尽量选大；精加工、半精加工时根据表面粗糙度要求选择。切削速度根据刀具的寿命要求和选定的背吃刀量、进给量计算得出并计算出对应的转速，然后与机床具有的实际转速比较，选择与之相近并使速度损失率最小的机床转速，然后反算得出实际的切削速度。（3）方法（2）的切削速度的确定方法在数控加工时不适用，因为数控机床大多为无机调速。二、综合应用8. 用车刀车削一长度为300mm，直径为30mm的细长轴类零件，零件毛坯的直径为41mm，要求加工到，分为粗、精两次加工。已知：工件材料： 不锈钢1Cr18Ni9Ti（）。刀具材料： (a) YG3X；(b) 陶瓷；(c) YG8；(d) PCD。刀具角度： 主偏角：（a）；（b）。前角：（a）；（b）。刃倾角：（a）；（b）。切削用量： (a) mm，mm/r，m/min；(b) mm，mm/r，m/min回答以下问题：（1）选择粗车和精车时刀具材料；答：粗车选YG8、精车YG3X。（2）选择粗车和精车时切削用量；答：粗车选（a），精车（b）。（3）选择粗车和精车的合理刀具角度并说明理由；答：粗车：主偏角选（b）；前角选（a）； 刃倾角选（a）。 精车：主偏角选（b）；前角选（b）； 刃倾角选（b）。理由：工件为细长轴，刚性差，应用较大的主偏角以减小背向力；粗加工时为了强化切削刃和刀尖，选用较小的前角和刃倾角，精加工时为了减小切削变形和切削力，提高加工质量，选择较大的前角和刃倾角。（4）查表计算粗加工时的切削力和消耗的功率Pc。 【答题要点】第一步：查表3-1、表3-2得、；第二步：由公式计算切削力； 第三步：由公式计算切削功率。 （5）试计算粗加工时求刀具寿命为60min时的切削速度 【答题要点】第一步：由表3-4、表3-5得Cv、m、xv、yv第二步：由公式计算模块二 切削刀具及其应用第3章 车削刀具一、简答题1. 相比焊接车刀，机夹可转位车刀有何特点？某一可转位刀片的型号为SCMA，试分析该刀片的特点及应用场合。【答题要点】（1）机夹可转位车刀的特点：不需焊接、重磨，刀片性能好；生产率高；更换方便，易保证加工精度；刀片标准化，可使用涂层刀片。（2）SCMA刀片形状为正方形、后角为0、精度较低、具有圆柱孔用于夹紧，该刀片用于车削端面。2. 普通卧式车床上使用的可转位车刀和数控机床上使用的可转位车刀有何差别？（分别从刀片的装夹方式和刀具的装夹和对刀简述）【答题要点】数控车床所采用的可转位车刀，其几何参数是通过刀片结构形状和刀体上刀片槽座的方位安装组合形成的，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具，具体要求和特点如表所示。要求特点目的精度高（1）采用M级或更高精度等级刀片；（2）多采用精密级刀杆；（3）用带微调装置的刀杆在机外预调好。保证刀片重复定位精度，方便坐标设定，保证刀尖位置精度。可靠性高（1）采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀；（2）采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其它结构。断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；适应刀架快速移动和换位以及夹紧可靠。换刀迅速（1）采用车削工具系统；（2）采用快换小刀夹。迅速更换切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。刀片材料刀片较多采用涂层刀片。满足生产节拍要求，提高加工效率。刀杆截形刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。刀杆与刀架系统匹配。3. 成形车刀的前角和后角是怎样形成的？在哪个参考平面内测量？前角大于0时，刀具廓形和工件廓形是否相同？【答题要点】首先在制造时形成成形车刀的楔角，然后在装配时形成所需的前角和后角。为了方便测量、制造和重磨，前角和后角均在假定工作平面（进给平面）测量。0时，刀具廓形和工件廓形有差异，这就是为什么要进行廓形设计的原因。4. 图示说明成形车刀切削刃呈什么形状时，该处的=0，如何改善？【答题要点】当成形车刀的切削刃与进给方向在同一平面内时，其后角=0。改善措施有：可以在该处开设较小的主偏角，开槽或斜向安装。二、分析题5. 试分析教材P101图5-6所示自锁式切断车刀切下的切屑变窄机理。【答题要点】由于车刀上设置有V形卷屑槽，当切屑流过卷屑槽时，受到V形槽两边的挤压而发生塑形变形，从而切屑变窄。6. 图为可转位车刀刀片的夹紧机构，试分析刀片的定位和夹紧原理，并说明弹簧8有何作用？【答题要点】刀垫2依靠销轴1安装在刀体上，刀片3依靠底面与侧面分别在刀垫2、刀槽和削边支钉7上定位，拧动螺钉6带动锥孔板5通过压板4压紧刀片，锥孔板5与压板4采用齿啮合，防止刀片向外移动。拆卸时依靠弹簧8推动支钉7松开压板4，取出刀片。三、设计题7.用计算法算出加工图6-11所示工件的棱体成形车刀的廓形深度值，并用作图法作出成形车刀廓形。【答题要点】（1）作图法步骤： 取零件的尺寸，绘制零件的主视图和俯视图； 主视图上零件的最小尺寸处作刀具的前后刀面的投影线； 作出切削刃上各点的后刀面投影线； 在垂直于后刀面的截面中连接各切削刃投影点与相等于零件廓形宽度的引出线的交点，连接各交点所形成的曲线即为成形车刀廓形。（2）根据作图计算。第4章 孔加工刀具一、简答题1麻花钻后角为什么标注在外圆周柱断面中？为什么钻头中心处的后角的数值要磨得大一些？【答题要点】麻花钻的后角标注在外圆周柱剖面中是为了方便刃磨和测量，近钻头中心处后角数值要磨得大些，因为：（1）使横刃获得较大的前角，增加横刃的锋利程度（2）使切削刃上各点工作后角相差较少。（3）为和前角的变化相适应，使切削刃上各点的楔角大致相等，强度相当。2. 麻花钻磨损有何特点？其刃带磨损会产生什么危害？【答题要点】（1）麻花钻磨损的特点 刀尖处摩擦大，发热量大，散热条件差，磨损快。 麻花钻的磨损形式主要是后刀面磨损。（2）刃带磨损的危害 减小麻花钻外圆直径，从而减小孔的尺寸。 引起较剧烈的振动3. 分析麻花钻横刃的切削条件，怎样理解横刃在切削过程中的楔劈挤压的过程。【答题要点】横刃切削条件很差，对加工工件孔的精度有较大的影响，主要是横刃处容易发生严重的挤压而造成很大的轴向力。尽量减小横刃长度，小钻头的横刃长度可忽略不计，大钻头的横刃长度直接影响切屑力的大小，横刃长度还直接影响工作时的定心精度，可将切屑刃横刃端磨成负切削刃，使横刃形成尖角，工作时，定心好，切屑力小。4. 为了改善麻花钻的结构缺陷，可修磨麻花钻的哪些结构？各自的目的是什么？【答题要点】（1）修磨过渡刃：加大刀尖角，增加主切削刃工作长度，减小切削厚度，改善刀尖的强度和散热条件。（2）修磨过横刃：横刃长度修磨短，磨出前角，有利于钻头的定心和减小轴向力。（3）修磨前刀面：改变前角的大小和前刀面形式，以适应不同材料的加工。加工硬脆材料时修磨前刀面外缘减小前角以保证切削刃的强度；加工强度很低的材料时在前刀面上磨出卷屑槽以增大前角，为了减小切削变形。（4）修磨分屑槽：减小切屑尺寸便于排屑。（5）修磨刃带：减小刃带与孔壁的摩擦。5. 为什么微调镗刀要产生预紧力和消除螺纹副的轴向间隙？【答题要点】 产生预紧力的作用是为了防松，保持夹紧可靠，消除螺纹副轴向间隙的目的是使刀头轴向移动准确，便于镗刀的调整，保证加工精度。6. 相对于固定镗刀，浮动镗刀有何特点？【答题要点】（1）可调浮动镗刀的直径尺寸可在一定的范围内调节。（2）刀片浮动并自动定心。（3）刀片位置由两刃切削力平衡，可消除由于镗杆偏摆及刀片安装所造成的误差。（4）不能校正孔的直线度误差和孔的位置偏差。（5）要求孔的直线度误差小，表面粗糙度值Ra不大于3.2m，不能加工20mm 以下的孔。（5）制造简单、刃磨方便，特别适合单件小批量加工大直径孔。7. 分析可转位单刃铰刀能获得较高的加工精度、较小的表面粗糙度和消除孔的多边形误差的原因。【答题要点】可转位单刃铰刀不但可调整直径，而且可调整锥度；刀片可转位1次，可重复使用；可获得较高的加工精度、较低的表面粗糙度，更能消除孔的多边形误差，获得较高的表面质量；8. 设计复合孔加工刀具时，应该着重处理好哪些问题？【答题要点】二、深孔钻系统分析9. 分析如图所示喷吸钻系统的工作原理，并说明这种钻头的应用。【答题要点】喷吸钻的工作原理是利用流体的喷吸效应原理。工作时，压力切削液由进液口流入连接装置后分两路流动，其中2/3经内外钻管的间隙并通过钻头的小孔喷向切削区，对切削部分和导向部分进行冷却、润滑并冲刷切屑。另外1/3切削液则通过内钻管上月牙形的喷嘴高速向后喷出，在喷嘴附近形成低压区，从而对切削区形成较强的吸力，并将吸入切削区的切削液连同切屑吸向内钻管的后部并排回集屑液箱。喷吸钻的应用：用于加工长径比小于 100，直径为 16mm65mm的孔，钻孔精度为 IT10IT11，加工表面粗糙度 Ra为 0.8m3.2m，孔的直线度为 10000.1。三、综合应用10. 粗铰的HT200发动机机体通孔时，若采用煤油作为切削液，试确定铰刀的材料、直径、公差、齿形、齿数、齿形、前角、后角、主偏角及刃倾角。【答题要点】第5章 铣削刀具一、简答题1. 圆柱螺旋铣刀的前角和后角分别在哪个参考平面内标注？这样标注有何好处？【答题要点】前角在法平面内标注，是为了便于测量和制造；后角在端剖面（正交平面）内标注，是为了能够反映实际摩擦的情况。2. 从铣削宽度和铣削深度分析圆柱铣刀和立铣刀制成较大螺旋角（刃倾角）的原因。【答题要点】螺旋齿圆柱铣刀的切削层宽度随刀齿的位置而变化。每个刀齿开始时理论上只是主切削刃上一个点和工件接触。随着刀具的回转，切削宽度逐渐增大，达到最大值后，又逐渐减小。螺旋齿圆柱铣刀每个刀齿的切削宽度是缓慢变化的，因此铣刀的总切削宽度也是缓慢变化的。而直齿圆柱铣刀每齿的切削宽度在和0之间变化，导致铣刀总切削宽度变化较大。因此圆柱铣刀和立铣刀常常制成较大螺旋角以使切削过程平稳。3. 分析圆周铣削时顺铣和逆铣在切削过程和加工表面质量的特点？【答题要点】铣削时刀齿的切削厚度从零逐渐增大，由于切削刃钝圆半径的影响使得切削开始时，刀齿在工作表面上打滑、产生挤压和摩擦，直到切削厚度大于切削刃钝圆半径时刀齿才切入工件，切削力有将工件抬起的趋势，容易引起振动，因此加工表面容易出现严重的加工硬化以及划痕，加工质量差。顺铣时刀齿的切削厚度从最大逐渐减小刀零，避免了切入时的挤压、滑擦和啃刮现象。刀齿切削距离短，铣刀寿命长，已加工表面质量好，特别适合加工硬化性强的难加工材料，避免了振动，安全可靠。4. 端铣时，对称铣削、不对称顺铣和不对称逆铣各适合加工哪些材料？【答题要点】（1）对称铣削：具有较大的平均切削厚度，在用较小的每齿进给量铣削淬硬钢时，为使刀齿超越冷硬层切入工件，应采用对称铣削。（2）铣削碳钢和一般合金钢时，采用这种铣削方式，可减小切入时的冲击，使硬质合金端铣刀的使用寿命提高一倍以上。 （3）用于加工不锈钢和耐热合金时，可减少硬质合金的剥落磨损，可提高切削速度40%60%。 5. 解释硬质合金面铣刀破损的原因，怎样防止面铣刀的破损？【答题要点】硬质合金面铣刀断续切削时，由于其韧性和抗冲击性能差，因此容易产生破损。防止破损的方法有：（1）合理选择铣削用量；（2）合理选择刀具的角度；（3）合理选择刀具的齿数；（4）合理选择刀具的直径；（5）合理选择刀具的安装方式；（6）合理选择铣削方式。6. 铲齿曲线应满足什么要求？怎样实现？【答题要点】铲齿成形铣刀的铲齿曲线应满足：每次沿前刀面重磨后，要求刀齿的刃形不变，后角基本不变。实现方法：铣刀绕铲齿车床主轴作等速旋转的同时，铲刀在具有阿基米德螺线的凸轮的控制下向铣刀轴线等速推进，这样铲出的成形铣刀的齿背曲线为阿基米德螺线。二、综合应用题7已知圆柱螺旋铣刀的前角=15、后角=15、螺旋角=30。试解决以下问题：（1）计算法向前角及法向后角。【解】=0.1841，=3.2321，（2）作图标注以上角度，并说明主偏角为多少度。【答】标注参考课本，主偏角为90。8. 要加工尺寸范围在6000mm200mm的矩形范围内的材料为HT200零件断续凸台表面，如果采用可转位面铣刀一次性走刀加工完，选择合理的铣削方式、铣刀材料、铣刀直径、前角及主偏角。【答题要点】铣削方式采用对称铣削；铣刀直径：1.21.6bD(240320mm)；铣刀材料：粗铣采用YG8，精铣采用YG3，或采用高速钢W18Cr4V2也可；前角-5，后角12，主偏角4560。三、设计题9. 如图为一工件的截形，已知、， 圆弧12和34的半径为25mm。铣刀外径、齿数、铲削量。设计铣刀轴向和前刀面廓形。【答】作图如右：计算方法：第6章 复杂刀具一、简答题1. 拉刀用于哪些场合？能够达到多高的精度和表面粗糙度？【答题要点】拉刀可以完成各种截面形状的通孔、通槽表面的加工，多用于大量或成批生产，但对于某些精度要求高且形状特殊的内外成形表面，用其他方法加工比较困难时，虽是单件、小批量生产，也采用拉刀加工。一般拉床采用液压系统，传动平稳；拉削速度较低，一般为0.04 m/s0.2 m/s (2.5m/min12 m/min)，不会产生积屑瘤，切削厚度很小，一般精切齿的切削厚度为0.005mm0.015mm，因此拉削精度可达IT7、表面粗糙度值Ra=0.88m2.5m。2. 拉削有哪几种方式？各有何优缺点和适用范围？【答题要点】拉削方式有分层式和分块式，分层式包括同廓式和渐成式两种；分块式常为轮切式。将分层式和分块式拉削结合在一支拉刀上应用的综合轮切式。同廓式拉削方式能达到较小的表面粗糙度值，但单位切削力大，且需要较多的刀齿才能把余量全都切除，拉刀较长、刀具成本高、生产率低、不适于加工带硬皮的工件，适合于加工简单的表面。渐成式拉削时每个刀齿均成简单的直线或圆孤，拉刀制造比较方便，但在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，故工件表面质量较差。适合于键槽、花键槽及多边孔的拉削。分块式拉削时每一个刀齿上参加工作的长度较小，在保持相同的切削力的情况下允许的切削厚度比分层拉削要大得多。在同一拉削量下所用刀齿的总数减少了，拉刀长度大大缩短，节省了刀具村料，提高了生产率。刀齿强度高、散热良好、磨损量小。适合于轮切式拉刀主要用于加工尺寸大、余量多的内孔、平面、宽大的键槽和矩形花键孔等，加工带有硬皮的铸件和锻件。综合轮切式拉刀刀齿的齿升量分布较合理，拉削过程较平稳，缩短了拉刀长度，提高了生产率，能获得较好的加工质量。但综合轮切式拉刀的制造较困难。生产中圆孔拉刀较多地采用这种结构。3. 拉削过程中会出现哪些影响精度和表面粗糙度度的因素？怎样解决这些问题？【答题要点】拉削缺陷：（1）划伤；（2）挤亮点；（3）环状波纹；（4）鱼鳞状缺陷；（5）分屑槽沟痕。解决措施：（1）检查拉刀刃部并清洁刃部，去除工件表面切屑及氧化层； （2）选用合理的后角、齿升量及切削液，降低材料工件硬度； （3）检查齿升量，合理选择切削速度，提高机床刚度； （4）合理选择刀具前角，降低工件材料塑形，使用切削液； （5）减小最后一个切削齿的直径。4. 螺纹刀具有哪些类型？各合适在什么场合加工什么样的螺纹？【答题要点】螺纹切削刀具：（1）丝锥：中、小尺寸的螺纹加工； （2）板牙：在单件、小批量生产及修配中加工外螺纹； （3）螺纹车刀：中、小批量及单件较精密螺纹的加工； （4）螺纹铣刀：大批量加工68级螺纹； （5）螺纹切头：大批量加工精密螺纹。螺纹滚压刀具：（1）滚丝轮；（2）搓丝刀。大批量加工各种外螺纹。5. 为什么说拉削丝锥实质上是一把螺旋拉刀，试用拉刀、铲齿成形铣刀的结构参数分析拉削丝锥的几何参数。【答题要点】6. 按被加工齿轮的类型，切齿刀具有哪些种类？7. 滚刀的前角与螺旋角有几种组合方式？零前角、直槽滚刀有哪些优点？8. 滚刀的前角、后角是如何形成的？9. 决定阿基米德滚刀产形蜗杆轴向齿形角的原则是什么？10. 使用滚刀时如何正确的安装、调整与重磨？11插齿刀在使用时如何正确安装、重磨与校验？12. 蜗轮滚刀在工作原理、结构方面与齿轮滚刀有何区别？二、综合应用 13. 加工、的斜齿轮。（1）如果采用盘形齿轮铣刀，刀号应选多少？【解】（2）如果采用齿轮滚刀，试确定滚刀的外径、孔径、长度。14. 加工如图所示工件，已知工件材料为35钢，使用机床为卧式拉床L6110，拉削方式为综合式拉削。已知工件参数如下：LL1组织4525180.02调质刀具材料选用：W18Cr4V，刃部热处理至HRC6365。现设计此拉刀，请完成以下任务。（1） 确定粗切齿的齿升量及齿数；【答】（2） 选择拉刀的几何参数；（3） 确定拉刀的齿距、容屑槽和分屑槽；（4） 试校核拉刀在第一刀齿处的强度。第7章 数控刀具及其工具系统一、简答题1. 对比普通刀具，数控刀具应具备哪些特点？【答】（1）切削性能可靠；（2）可靠的断屑、卷屑和排屑；（3）刀具及其装夹应具有很高的精度；（4）刀具应精确且快速地调整和更换；（5）各种必要的刀具工作状态检测装置；（6）根据数控加工特点制定数控刀具的标准化、系列化和通用化体系2. 何谓数控刀具的工具系统？它包括哪些部分？【答】把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化就组成工具系统，它是用来连接机床主轴与刀具之间的辅助系统。分为镗铣类工具系统和车削类工具系统。镗铣类工具系统分为整体式和模块式，整体式由柄部和刀具组成，模块式由主柄模块、中间模块和工作模块组成。3. 数控刀具尺寸补偿有哪些方式？【答】（1）刀具移位；（2）镗杆变位。4. 说明工具系统模块TMG28A ISOJT50 80-70各符号代表的意义。【答】表示TMG28工具系统的主柄模块，主柄柄部符合ISO标准，规格为50号锥柄7：24，主柄模块接口外径为80mm，装在主轴上的悬伸长度为70mm。二、原理图分析5 分析如图所示镗刀压电晶体补偿装置的工作原理，并说明镗刀的补偿量由什么参数控制？【答题要点】图中镗刀7用螺钉10固定在套筒8上面， 螺钉11用于调整镗刀位置。通交流电或脉冲直流电时，压电晶体管3在每个交流电的正半波（脉冲直流电的每一个脉冲）时伸长，克服弹性胀套5与压板6之间的碟形弹簧9的弹力，将固定镗刀的套筒8顶出，使镗刀获得径向微量位移。在每个交流电的负半波或直流电的脉冲之间，3缩短，2在1的作用下顶紧3，故镗刀不会退回，完成补偿。7. 分析如图所示刀具自动换刀装置的换刀过程。【答题要点】 (1) 机床工作台快速向右移动，工件 5 从主轴 3 下面移开，同时，刀库 1 移到主轴下面，使刀库中的某一个空刀座对准主轴。 (2) 主轴箱下降，将用过的刀具 2插入刀库的空刀座中。 (3) 主轴箱上升，刀库同时回转，将下一个工步的刀具对准主轴。 (4) 主轴箱下降，将下一工步所需刀具插入机床主轴内。 (5) 主轴箱带着刀具上升。 (6) 机床工作台快速向左返回，刀库移开，同时将工件移到主轴下面，整个换刀过程完毕。 7分析图示车削工具系统的工作原理。【答题要点】参考课本的分析。8. 分析如图所示HSK工具系统的工作原理。【答题要点】（1）工作原理：装在主轴内的夹紧装置是依靠拉杆的轴向运动来带动的，用油缸及弹簧驱动拉杆往复运动。（2）夹紧过程：装入刀柄后，拉杆向内（右）移动，拉杆前端的斜面将夹爪径向推出，夹爪钩在刀柄内部的30锥面，拉动刀柄向主轴方向运动，使刀柄端面与主轴端面靠近，完成加紧动作（3）松开过程：（自己描述）模块三 先进切削加工技术第8章 先进切削加工技术1. 对比常规切削速度下切削速度对切屑变形、切削力和切削温度的影响规律，分析高速切削条件下切削速度对切屑变形、切削力和切削温度的影响规律；并以此规律说明高速切削加工有哪些优势？【答题要点】高速切削机理：（1）随着切削速度的增加，切屑经历了长带状切屑松散螺旋屑发条屑弧片屑粒状屑（单元切屑）的锯齿化过程。 （2）在高速切削范围内，随切削速度增加，切削温度降低，摩擦系数减小，剪切角增大，切削力降低。 （3）高速切削范围内，切削温度开始升高很快，但当切削速度到达一定值后，切屑带走的热量随切屑深度的增大而增加，切削温度上升缓慢。 （4）高速切削时，刀具磨损的主要机理是粘接磨损、氧化磨损、扩散磨损及溶解磨损。高速切削优势： （1）生产效率提高：随切削速度的大幅提高，进给速度也相应提高510倍。 （2）机床结构简化：主轴转速和进给的高速化，加速时间少了50%。（3）加工精度提高：切削力可减少30%以上，工件的加工变形减小；切削热还来不及传给工件，工件基本保持冷态，热变形小。（4）表面粗糙度小：保证生产率的同时可采用较小的进给量。（5）节能省源环保：高速切削时，单位功率的金属切除率显著增大，能耗低。2. 高速切削对机床主轴组件、进给系统有何特殊要求？【答题要点】（1）高速主轴要以很高的转速工作，要求有很高的同轴度、大而恒定的转矩、过热检测装置和动平衡的校正措施。电主轴结构是将电机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电机座，并配合其他安全保障措施，实现电机与机床主轴的一体化。（2）) 提高进给速度保证刀具的每齿进给量基本不变；较大的加速度实现瞬间达到高速和高速行程中瞬间准停；进给系统的动态性能要好，能实现快速的伺服控制和误差补偿，达到加高的定位精度和刚度。3. 适用于高速切削的刀具材料选择应该遵循哪些原则？【答题要点】（1）切削刀具材料与加工对象的力学匹配：刀具材料与工件材料在强度、韧性和硬度等力学性能相匹配。（2）切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配：刀具材料与工件材料在熔点、弹性模量、导热系数、热膨胀系数和抗热冲击能力等物理性能相匹配。（3）切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配：刀具材料与工件材料在化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能相匹配。4. 为什么高速切削很适合于大型薄壁复杂铝合金零件以及复杂模具型腔的加工？【答题要点】（1）为了最大限度地减重和满足其他一些要求，许多构件、壁板等采用“整体制造法”，即在大块毛坯上去除余量，形成薄壁，细筋结构的零件，需要去除大量金属材料，导致切削时间占用零件总生产时间比例很大，因此提高生产率的途径之一就是采用高速切削加工。（2）飞机零件的结构复杂、精度高，零件的薄壁、细筋结构刚度差，要尽量减少加工中的径向切削力和热变形，只有采用高速切削加工才能满足这些要求。（3）难加工材料，如镍基高温合金、钛合金、高强度结构钢被现代航空产品大量采用，这些材料强度大、硬度高，耐冲击、加工中容易硬化，切削温度高、刀具磨损严重，属于难加工材料。一般采用很低的切削速度进行加工，如果采用高速切削，不但可以大幅度提高生产率而且可以有效地减少刀具磨损，提高零件的表面质量。5. 精密切削时，切削用量三要素对切削力的影响有哪些特殊的规律？【答题要点】（1）切削速度的影响：精密切削过程中，不考虑积屑瘤的影响，硬质合金加工时切削速度对切削力的影响不明显，金刚石刀具加工时切削力随切削速度的增大而增大。而在普通切削加工中与之恰相反。 （2）进给量与背吃刀量的影响：精密切削时，进给量对Fz的影响比对Fx及Fy的大，而普通切削与此相反；精密切削时，进给量对切削力的影响程度大于背吃刀量的影响，而普通切削与此相反。 6. 深孔加工应该解决那些问题？目前有哪些典型的深孔加工系统？【答题要点】（1） 应解决冷却和排屑问题；（2） 枪钻系统、BTA系统、喷吸钻系统和DF系统。7. 目前普遍接受的观点，振动在切削过程中有哪些作用？应用这些规律解释超声波振动切削机理。【答题要点】（1）摩擦系数减小：振动使相互接触的材料间的静、动摩擦系数减小；超声振动使切削液产生空化，充分发挥切削液的作用；在无切削液的瞬间，前刀面生成氧化膜。 （2）剪切角增大：振动切削时，刀具冲击被切材料产生的裂纹深度比实际切削长度大得多，在刀具前方产生裂纹形成一个附加的剪切角。（3）工件刚性化：振动切削的效果同加工大直径刚性好的工件一样。（4）应力和能量集中：超声振动使得切削力和能量集中在切削刃前方工件很小的范围内，工件材料的原始晶格结构变化微小，因此加工表面质量好，加工硬化和加工变质层很小。（5）相对净切削时间短：超声振动时在每个振动周期内只有少量时间在切削，其余时间刀具与工件是分离的。 8. 简述加热切削的基本原理。【答题要点】在高温作用下，刀具材料的硬度比工件材料下降的要缓慢，并且在高于一定温度后，二者的硬度差距更大，从而有利于切削。增加切削区的温度能降低加工材料的硬度、强度和材料硬化的趋势，提高其塑性，而刀具材料的硬度和强度的降低相对较小，使刀具与工件的硬度（强度）比值变大。9. 试论述绿色加工技术的概念，指出目前比较常见的绿色切削类型并简述其加工原理。【答题要点】绿色加工是指在不牺牲产品的质量、成本、可靠性、功能和能量利用率的前提下，充分利用资源，尽量减轻加工过程对环境产生有害影响的程度，其内涵是指在加工过程中实现优质、低耗、高效和清洁化。 常见的绿色切削类型：干式切削、射流加工技术、干磨技术。原理及关键技术如下：1）干式切削：干式切削技术就是在切削或磨削过程中少用或不用切削液的新兴工艺技术，以适应清洁生产和降低成本的绿色制造技术。干式切削技术的关键技术有： 刀具技术，具有优异的耐热性能（高温硬度）与耐磨性能；采用涂层技术减少刀具与切屑间的摩擦系数；采用虹吸原理及真空系统等先进的切屑的排除技术。 机床技术，主要解决了机床的传热问题和排屑问题。 工艺技术：采用较小的背吃刀量和较高的切削速度；采用红月牙干切工艺；解决刀具材料和工件材料的匹配问题。2）射流加工技术：水射流加工是以一束从小口径孔中射出