2025年机械加工切削与刀具知识测试试卷及答案

2025年机械加工切削与刀具知识测试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.加工高温合金时，最适宜的刀具材料是（）。A.高速钢B.普通硬质合金（YG类）C.立方氮化硼（CBN）D.陶瓷刀具2.切削三要素中，对刀具耐用度影响最大的参数是（）。A.切削速度vB.进给量fC.背吃刀量apD.三者影响相同3.车削45钢时，若前角由10°增大至15°，通常会导致（）。A.切削力增大，刀具强度提高B.切削力减小，刀具强度降低C.切削温度升高，表面质量下降D.切屑变形增大，断屑性能改善4.以下刀具磨损形式中，属于正常磨损的是（）。A.崩刃B.热裂C.后刀面磨损D.塑性变形5.微量润滑（MQL）技术的核心目的是（）。A.完全替代切削液B.减少切削液用量同时保证冷却润滑效果C.提高切削速度D.降低刀具成本6.加工铝合金时，为避免粘刀，刀具前刀面应采用（）。A.抛光处理B.表面粗糙化处理C.涂层TiND.氮化处理7.高速切削（HSC）的典型切削速度范围（以钢件为例）是（）。A.50-100m/minB.200-500m/minC.1000-2000m/minD.5000m/min以上8.可转位刀具的主要优势不包括（）。A.减少换刀时间B.提高刀具材料利用率C.简化刀体制造工艺D.适合加工复杂型面9.积屑瘤对切削加工的影响中，正确的描述是（）。A.粗加工时可增大实际前角，有利于切削B.精加工时可稳定切削，提高表面质量C.会导致切削力波动，降低尺寸精度D.会减少刀具磨损，延长刀具寿命10.加工淬硬钢（60HRC）时，优先选用的刀具材料是（）。A.涂层硬质合金B.聚晶金刚石（PCD）C.陶瓷刀具D.立方氮化硼（CBN）11.主偏角κr增大时，对切削过程的影响是（）。A.切削厚度减小，切削宽度增大B.径向力（切深抗力）增大，易引起振动C.刀具散热条件改善，耐用度提高D.表面粗糙度值降低12.以下关于切削温度的说法，错误的是（）。A.切削速度是影响切削温度最显著的因素B.切削温度最高区域通常在前刀面靠近刀尖处C.提高进给量会导致切削温度降低D.使用切削液可有效降低切削温度13.加工不锈钢时，刀具磨损的主要原因是（）。A.氧化磨损B.粘结磨损C.扩散磨损D.磨粒磨损14.刀具耐用度（T）与切削速度（v）的关系符合（）。A.vT^m=C（m为指数，C为常数）B.v=CT^mC.T=Cv^mD.v+T=C15.以下哪种刀具结构更适合大余量粗加工（）。A.整体式高速钢立铣刀B.可转位硬质合金面铣刀C.涂层硬质合金钻头D.陶瓷刀片车刀二、填空题（每空1分，共20分）1.刀具材料应具备的基本性能包括高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、（）及良好的工艺性。2.切削过程中，切屑的类型主要有带状切屑、节状切屑、（）和崩碎切屑四种。3.刀具角度中，（）角主要影响切屑的流出方向，（）角直接影响刀具的强度和切削力大小。4.硬质合金按成分可分为钨钴类（YG）、（）和（）三类，其中YG类适合加工（）材料。5.切削液的主要作用包括冷却、润滑、（）和（）。6.刀具磨损的三个阶段为初期磨损阶段、（）和（）。7.高速切削时，刀具材料的红硬性要求（）（填“更高”或“更低”），通常采用（）或（）刀具。8.加工钛合金时，由于其（）低、（）高，易导致刀具温度升高和粘结磨损。9.可转位刀具的刀片夹紧方式主要有（）、（）和杠杆式夹紧等。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.增大后角可以减少刀具后刀面与已加工表面的摩擦，因此后角越大越好。（）2.陶瓷刀具的硬度和耐磨性高于硬质合金，但脆性大，适合高速精加工。（）3.干切削技术完全不使用切削液，因此对刀具材料的要求低于湿切削。（）4.积屑瘤的产生与切削速度有关，通常在中低速切削塑性材料时容易形成。（）5.主偏角κr减小，可使切削厚度减小、切削宽度增大，有利于提高刀具耐用度。（）6.高速钢刀具的耐热性优于硬质合金，因此适合高速切削。（）7.切削力的主切削力（Fz）是计算机床动力和刀具强度的主要依据。（）8.涂层刀具的涂层材料通常具有高硬度、低摩擦系数和良好的热稳定性。（）9.加工铸铁时，由于材料脆性大，刀具前角应比加工钢件时更大。（）10.刀具耐用度是指刀具从开始切削到完全报废的总时间。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述前角的作用及选择原则。2.分析切削速度对刀具磨损的影响规律。3.比较干切削与微量润滑（MQL）技术的优缺点。4.说明硬质合金刀具涂层的主要作用及常用涂层材料。5.加工铝合金时，为什么容易出现粘刀现象？可采取哪些措施改善？五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某企业采用YT15硬质合金车刀加工45钢（正火态，200HBW），切削参数为v=120m/min，f=0.3mm/r，ap=2mm，加工后发现刀具后刀面磨损严重（VB=0.4mm，远超正常磨损标准0.3mm），且表面粗糙度Ra=6.3μm（要求Ra≤3.2μm）。试分析可能原因并提出改进措施。2.比较立方氮化硼（CBN）刀具与聚晶金刚石（PCD）刀具的性能差异，说明各自适用的加工场景。--答案一、单项选择题1.C2.A3.B4.C5.B6.A7.B8.D9.A10.D11.C12.C13.B14.A15.B二、填空题1.高耐热性（红硬性）2.单元切屑（粒状切屑）3.刃倾角；前角4.钨钛钴类（YT）；钨钛钽（铌）钴类（YW）；脆性（铸铁或有色金属）5.清洗；防锈6.正常磨损阶段；剧烈磨损阶段7.更高；涂层硬质合金；陶瓷（或CBN）8.热导率；化学活性9.楔块式；螺钉压紧式（或压板式）三、判断题1.×2.√3.×4.√5.√6.×7.√8.√9.×10.×四、简答题1.前角作用：影响切削变形、切削力、切削温度及刀具强度。增大前角可减小切屑变形和切削力，但会降低刀具强度；减小前角则反之。选择原则：加工塑性材料、软材料或精加工时取较大前角；加工脆性材料、硬材料或粗加工时取较小前角；刀具材料强度高（如高速钢）可适当增大前角，脆性大（如陶瓷）应减小前角。2.切削速度对刀具磨损的影响呈先慢后快的规律：低速时，磨损主要由机械摩擦（磨粒磨损）引起，磨损速率较低；中速时，随着切削温度升高，粘结磨损和扩散磨损加剧，磨损速率加快；高速时，切削温度进一步升高，刀具材料因红硬性不足发生塑性变形或氧化磨损，磨损速率急剧上升。存在一个临界速度，超过后刀具耐用度大幅下降。3.干切削优点：无切削液污染，降低成本，简化工艺；缺点：切削温度高，刀具磨损快，适用于低硬度、易加工材料或小余量加工。MQL优点：通过微量润滑（通常0.05-0.5L/h）有效降低摩擦和温度，刀具寿命和加工质量接近湿切削；缺点：需配套雾化装置，对润滑介质和喷嘴位置要求高。4.涂层作用：提高刀具表面硬度和耐磨性，降低摩擦系数，减少粘结磨损，延长寿命；隔离刀具与切屑的热传递，提高耐热性。常用涂层材料：TiN（高硬度、耐磨）、TiC（高耐磨性）、Al2O3（耐高温氧化）、TiAlN（高速切削性能优）、CrN（抗粘结性好）。5.粘刀原因：铝合金塑性高、熔点低，切削时易与刀具材料（如钢、硬质合金）发生粘结；切屑与前刀面接触区温度高，加剧材料融合。改善措施：采用高硬度、低亲和性刀具（如PCD刀具）；增大前角并抛光前刀面，减少摩擦；提高切削速度（降低切屑与刀具接触时间）；使用含氯或硫的切削液（增强润滑）；刀具表面涂层（如DLC涂层）降低粘结倾向。五、综合分析题1.可能原因：①YT15适合加工钢件，但45钢正火态硬度较低（200HBW），若切削速度偏高（120m/min对YT15加工45钢可能接近上限），导致切削温度过高，加速刀具磨损；②进给量f=0.3mm/r较大，导致切削力和表面粗糙度增大；③后刀面磨损超标后，刀具与已加工表面摩擦加剧，进一步恶化表面质量。改进措施：①降低切削速度（如v=80-100m/min），或选用更耐磨的涂层硬质合金刀具（如TiAlN涂层）；②减小进给量（如f=0.2-0.25mm/r），同时调整背吃刀量（如分两次切削，ap=1mm×2）；③检查刀具几何参数（如前角、后角是否合理），必要时增大前角（如12°-15°）以减小切削力；④使用水溶性切削液，降低切削温度和摩擦。2.性能差异：①硬度：PCD（8000-10000HV）高于CBN（3000-4500H