2025年数控钻工特殊工艺考核试卷及答案

2025年数控钻工特殊工艺考核试卷及答案一、填空题（每空2分，共30分）1.深孔加工中，当孔的长径比（L/D）大于（20:1）时，需采用特殊排屑与冷却工艺；枪钻加工时，切削液压力通常需达到（6-10MPa）以实现有效排屑。2.钛合金钻孔时，因材料（导热性差）、（化学活性高）的特性，刀具易发生粘结磨损，常用刀具材料为（PCD）或（TiAlN涂层硬质合金）。3.精密孔系加工中，定位基准与加工基准需满足（基准重合）原则；采用坐标法加工时，机床定位精度需控制在（±0.005mm）以内，以保证孔距公差≤±0.01mm。4.交叉孔加工的关键难点是（入口处毛刺控制）与（交叉区域应力集中），通常需采用（阶梯钻预钻引导孔）工艺减少偏斜。5.复合加工中心钻孔时，若需同时完成攻丝，需确保主轴（C轴分度精度）与（进给同步性），避免螺纹乱扣；硬质合金钻头刃磨后，后角一般控制在（8°-12°）以平衡锋利度与强度。二、选择题（每题3分，共30分，每题仅有一个正确选项）1.加工不锈钢深孔（L/D=30）时，优先选用的冷却方式是（）。A.外冷高压喷射B.内冷式钻头+高压内冷C.乳化液浸泡D.干切削答案：B（内冷式钻头通过内部通道将高压切削液直接送至切削区，有效冷却并排出切屑，适用于深孔）2.枪钻加工时，导向块的主要作用是（）。A.增加钻头刚性B.引导切削方向并支撑孔壁C.提高切削速度D.减少刀具振动答案：B（枪钻导向块与孔壁接触，通过摩擦支撑钻头，防止偏斜）3.铝合金高速钻孔（转速＞10000r/min）时，刀具磨损的主要形式是（）。A.氧化磨损B.粘结磨损C.扩散磨损D.磨粒磨损答案：B（铝合金塑性大，易与刀具材料粘结，导致粘结磨损）4.加工淬硬钢（HRC55-60）通孔时，正确的工艺顺序是（）。A.先钻底孔→淬火→精铰B.先淬火→电火花打孔→精磨C.先钻底孔→半精镗→淬火→精磨D.先车削外形→淬火→激光打孔答案：C（淬硬后材料硬度高，需先预加工留余量，淬火后通过磨削保证精度）5.精密孔系加工中，若三坐标测量显示孔距超差+0.02mm，最可能的原因是（）。A.钻头后角过大B.切削液浓度过高C.机床丝杠反向间隙未补偿D.刀具涂层脱落答案：C（机床定位误差（如丝杠间隙）直接影响孔距精度）6.深孔钻削时，切屑形态为“C”型卷屑，说明（）。A.进给量过小B.切削速度过高C.断屑槽参数匹配D.切削液压力不足答案：C（“C”型屑是理想断屑形态，表明断屑槽设计合理）7.加工钛合金TC4时，钻头前角应选择（）。A.+15°B.+5°C.0°D.-5°答案：B（钛合金加工需较小前角以增强刀具强度，避免刃口崩损）8.交叉孔加工时，若入口处出现“鱼眼”状毛刺，主要原因是（）。A.钻头顶角过小B.进给量过大C.切削速度过低D.工件材料太软答案：A（顶角过小导致钻头切入时径向力大，易挤压孔口材料形成毛刺）9.复合加工中，钻孔与铣削共用同一夹具，需重点控制（）。A.夹具的重复定位精度B.切削液的更换频率C.刀具的长度补偿D.主轴的热伸长量答案：A（共用夹具时，重复定位精度直接影响多工序加工一致性）10.加工高温合金GH4169时，钻头寿命显著低于预期，最可能的原因是（）。A.切削速度过高（＞30m/min）B.后角过小（＜8°）C.未使用涂层刀具D.以上均可能答案：D（高温合金加工需低转速、合适后角及涂层刀具，任一条件不满足均会导致寿命下降）三、判断题（每题2分，共20分，正确打“√”，错误打“×”）1.深孔加工中，为提高效率，应尽可能增大进给量（）。答案：×（进给量过大会导致切屑变厚，排屑困难，易堵屑断钻）2.硬质合金钻头加工铸铁时，无需使用切削液（）。答案：×（铸铁加工虽可干切，但使用少量切削液可减少崩刃，提高表面质量）3.精密孔系加工时，应优先采用“一次装夹完成所有孔加工”（）。答案：√（减少装夹次数可避免定位误差累积）4.枪钻的切削部分仅有一个主切削刃（）。答案：√（枪钻为单刃结构，另一侧为导向块）5.加工不锈钢时，钻头刃口应保持锋利，前角可适当增大（）。答案：√（不锈钢塑性大，锋利刃口可减少切削力与加工硬化）6.交叉孔加工时，预钻引导孔的直径应略小于最终孔径（）。答案：×（引导孔直径需接近最终孔径，否则无法有效引导钻头）7.高速钢钻头加工铝合金时，后角应比加工钢件时小（）。答案：×（铝合金软，需较大后角减少摩擦，通常后角12°-15°）8.加工淬硬钢时，可采用陶瓷钻头替代硬质合金（）。答案：×（陶瓷钻头脆性大，易崩刃，一般用于精加工或低速切削）9.深孔钻削中，切屑颜色为深蓝色表明切削温度过高（）。答案：√（切屑颜色随温度升高变化：银白色→黄色→蓝色，蓝色对应高温）10.复合加工中心钻孔时，刀具长度补偿误差会导致孔深超差（）。答案：√（长度补偿错误直接影响Z轴进给终点位置）四、简答题（每题8分，共32分）1.简述深孔钻削的三大关键难点及对应的解决措施。答案：（1）排屑困难：切屑长且不易排出，易堵屑断钻。解决措施：采用内冷式钻头（如枪钻），通过高压切削液（6-10MPa）将切屑从钻头内部排出；设计合理断屑槽（如抛物线槽）控制切屑形态。（2）冷却不足：切削热集中在切削区，刀具易磨损。解决措施：使用高导热性切削液（如极压乳化液），通过内冷通道直接冷却刃口；降低切削速度（一般15-30m/min）减少热量提供。（3）钻头偏斜：长径比大，钻头刚性差，易偏离轴线。解决措施：采用导向套支撑钻头（导向套与工件距离≤2倍钻头直径）；使用刚性更好的硬质合金枪钻替代高速钢钻头；预钻引导孔（长度≥3倍钻头直径）。2.钛合金钻孔时，为何需严格控制切削速度与进给量？请结合材料特性说明。答案：钛合金（如TC4）导热性差（约为钢的1/5），切削热难扩散，刃口温度易超过800℃，导致刀具材料（如硬质合金）中的Co粘结相软化，加剧磨损；同时，钛合金化学活性高，高温下易与刀具材料（如WC）发生化学反应，产生扩散磨损。若切削速度过高（＞20m/min），会显著升高切削温度；进给量过大（＞0.1mm/r），则切屑变厚，切削力增大，刃口应力集中，易崩刃。因此，钛合金钻孔时需采用低转速（10-20m/min）、小进给（0.05-0.1mm/r），并配合PCD或TiAlN涂层刀具（降低粘结与扩散磨损）。3.精密孔系（孔距公差±0.01mm）加工时，需从哪些方面控制定位精度？答案：（1）机床精度：选择定位精度≤±0.005mm的数控机床（如精密加工中心），加工前需进行激光干涉仪校准，补偿丝杠螺距误差与反向间隙。（2）夹具设计：采用一面两销定位，定位销与工件孔的配合间隙≤0.005mm；夹具基准面与机床工作台的平行度≤0.003mm/100mm，避免装夹变形。（3）刀具选择：使用硬质合金精密钻头（刃长公差≤±0.01mm），加工前需在对刀仪上测量刀具半径与长度，补偿误差；采用“钻→扩→铰”工艺，铰刀精度IT6级以上。（4）工艺参数：降低切削速度（避免热变形），采用分层切削（每次切削深度≤2mm），减少刀具磨损对孔位的影响；加工过程中定期检测孔距，动态调整补偿值。4.交叉孔加工时，入口处毛刺与出口处崩裂的产生原因及预防措施。答案：（1）入口处毛刺：原因是钻头切入时，材料在径向力作用下被挤压隆起；若钻头顶角过小（＜118°），径向分力增大，毛刺更明显。预防措施：增大钻头顶角（130°-140°），减小径向分力；预钻倒角（角度＞钻头顶角），引导钻头平稳切入；采用阶梯钻（先钻小直径引导孔，再扩至最终尺寸）。（2）出口处崩裂：原因是钻头即将穿出时，工件材料支撑不足，在轴向力作用下发生塑性变形甚至断裂。预防措施：减小出口侧材料厚度（如在工件底部垫薄钢板）；降低进给量（出口前0.5-1mm时，进给量减半）；采用“啄钻”方式（每次钻削深度≤3mm），减少单次轴向力；使用硬质合金钻头（刃口锋利，减少挤压）。五、计算题（12分）某零件需加工4个深孔（直径φ12mm，孔深240mm，L/D=20），材料为40Cr（σb=785MPa），采用内冷式硬质合金枪钻加工。已知：切削速度v=30m/min，进给量f=0.08mm/r，钻头每刃磨一次可加工8个孔，刃磨时间15min，辅助时间（装夹、对刀等）每个孔5min。求：（1）单个孔的加工时间（包括切削时间与辅助时间）；（2）加工4个孔的总时间（考虑刀具刃磨时间）。解答：（1）单个孔切削时间计算：切削速度v=πdn/1000→转速n=1000v/(πd)=1000×30/(3.14×12)≈796r/min切削行程L=孔深+钻头尖部长度（枪钻尖部长度约为0.3d=3.6mm），取L=240+3.6=243.6mm切削时间t1=L/(n×f)=243.6/(796×0.08)≈3.83min单个孔总时间=切削时间+辅助时间=3.83+5=8.83min（2）加工4个孔总时间：每刃磨一次可加工8个孔，加工4个孔无需刃磨（4＜8），因此总时间=4×8.83=35.32min六、综合分析题（16分）某企业加工一批铝合金（6061-T6）零件，要求加工φ8H7（0/+0.015mm）通孔（孔深30mm），Ra≤0.8μm。实际加工中出现以下问题：（1）孔口毛刺严重（＞0.2mm）；（2）孔径超差（+0.02-+0.03mm）；（3）表面粗糙度Ra=1.2-1.6μm。请分析可能原因，并提出改进措施。答案：可能原因及改进措施：（1）孔口毛刺严重：原因：①钻头顶角过小（如＜118°），径向分力大，挤压孔口材料；②进给量过大（＞0.1mm/r），切屑厚度大，材料塑性变形严重；③钻头刃口钝化（后刀面磨损VB＞0.1mm），切削时挤压而非切削材料。改进措施：①增大钻头顶角至130°-140°，减小径向分力；②降低进给量至0.05-0.08mm/r；③定期刃磨钻头（刃磨后刃口半径≤0.01mm），保持锋利。（2）孔径超差（偏大）：原因：①钻头直径选择错误（实际钻头直径＞φ8.015mm）；②切削速度过高（＞150m/min），刀具热膨胀导致直径增大；③机床主轴径向跳动过大（＞0.01mm），钻头摆动使孔径扩大；④未采用扩孔或铰孔工序，仅用钻头直接加工，精度不足。改进措施：①选用φ8.00-8.01mm的精密钻头（或先钻φ7.8mm底孔，再用φ8H7铰刀精铰）；②降低切削速度至100-120m/min（铝合金导热性好，高速易粘刀，但需平衡效率与精度）；③检查机床主轴跳动（≤0.005mm），必要时调整或更换轴承；④增加铰孔工序（铰刀精度IT6级，余量0.1-0.2mm）。（3）表面粗糙度差：原因：①切屑粘结刃口（积屑瘤），导致孔壁划伤；②切削液选择不当（如使用普通乳化液