2025年金属切削机床试题及答案

2025年金属切削机床试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于金属切削机床主运动与进给运动的描述中，正确的是（）A.主运动可以有多个，进给运动只能有一个B.主运动的速度通常低于进给运动C.主运动是切除多余金属的主要运动，进给运动是使切削连续进行的运动D.车削加工中，工件旋转是进给运动，刀具移动是主运动2.某机床型号为CK6150，其中“C”代表（）A.车床类B.钻床类C.磨床类D.铣床类3.普通卧式车床的主参数是（）A.床身上最大回转直径B.主轴转速范围C.刀架上最大回转直径D.最大加工长度4.下列刀具材料中，适合加工高温合金且红硬性最好的是（）A.高速钢B.硬质合金C.立方氮化硼（CBN）D.陶瓷5.外圆磨床与普通车床在加工外圆时的主要区别是（）A.外圆磨床的主运动是砂轮旋转，车床是工件旋转B.外圆磨床的进给运动是工件旋转，车床是刀具移动C.外圆磨床只能加工淬火钢，车床不能加工淬火钢D.外圆磨床的加工精度低于普通车床6.数控铣床的“联动轴数”指的是（）A.同时参与插补运动的坐标轴数量B.机床总共有多少根坐标轴C.主轴与进给轴的联动数量D.刀库与主轴的联动数量7.下列导轨类型中，摩擦系数最小、适用于高速机床的是（）A.滑动导轨B.滚动导轨C.静压导轨D.贴塑导轨8.加工中心与普通数控铣床的主要区别是（）A.加工中心具有自动换刀装置B.加工中心的主轴功率更大C.加工中心的控制系统更先进D.加工中心的进给速度更高9.车削加工中，若工件材料为45钢（硬度200HB），刀具材料选用YT15，此时合理的切削速度范围约为（）A.30-50m/minB.60-100m/minC.120-180m/minD.200-300m/min10.机床热变形对加工精度的影响最显著的是（）A.主轴部件B.床身C.立柱D.尾座二、填空题（每空1分，共20分）1.金属切削机床按加工性质和所用刀具分类，可分为车床、铣床、磨床、钻床、镗床、齿轮加工机床等，其中______是应用最广泛的一类机床。2.机床的传动系统中，将电动机的旋转运动传递到主轴的部分称为______传动链，将主轴的旋转运动传递到刀架的部分称为______传动链。3.普通车床的主轴箱内通常采用______轴承（填写轴承类型）支撑主轴，以保证高旋转精度和承载能力。4.刀具的切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和______组成。5.外圆磨床的砂轮主轴一般采用______轴承或静压轴承，以满足高速、高精度的要求。6.数控车床的刀架分为排刀式刀架和______刀架，后者可安装多把刀具并自动换刀。7.加工中心的刀库类型主要有盘式刀库、链式刀库和______刀库，其中______刀库适用于大容量刀具存储。8.机床的几何精度是指机床在______状态下的精度，如导轨的直线度、主轴的径向跳动等；工作精度是指机床在______状态下加工工件的精度。9.切削用量三要素包括切削速度v_c、进给量f（或进给速度v_f）和______。10.为减少机床振动，通常采用______措施（至少写出一种），如增加床身壁厚、采用阻尼材料等。11.齿轮加工机床中，滚齿机主要用于加工______齿轮，插齿机主要用于加工______齿轮（填写“直齿”或“斜齿”或“内齿”）。12.高速切削机床的主轴通常采用______驱动技术，取消了传统的皮带或齿轮传动，提高了传动效率和精度。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述普通车床与数控车床在结构和功能上的主要差异。2.说明外圆磨床砂轮架和工件头架的运动特点，并解释为何外圆磨床能加工高硬度工件。3.列举三种常见的机床导轨防护装置，并说明其作用。4.分析刀具材料应具备的主要性能，并比较硬质合金与陶瓷刀具的适用场景。5.简述机床主传动系统的设计要求（至少列出4项）。四、计算题（每题10分，共30分）1.用硬质合金车刀车削直径为φ80mm的45钢轴类工件，主轴转速n=600r/min，进给量f=0.2mm/r，背吃刀量a_p=2mm。计算：（1）切削速度v_c（单位：m/min）；（2）进给速度v_f（单位：mm/min）；（3）若工件长度为500mm，一次走刀的加工时间t（单位：min，忽略切入切出时间）。2.某外圆磨床加工一批轴类工件，要求直径尺寸为φ50±0.02mm。经检测，工件尺寸分布符合正态分布，平均值μ=49.99mm，标准差σ=0.008mm。计算：（1）尺寸分散范围；（2）废品率（已知Φ(1.25)=0.8944，Φ(2.5)=0.9938）。3.某数控铣床主轴最高转速为12000r/min，刀具直径为φ10mm，加工铝合金工件时推荐的切削速度为400m/min。计算：（1）实际可用的最大主轴转速（保留整数）；（2）若进给量f_z=0.05mm/z（每齿进给量），刀具齿数z=4，计算进给速度v_f（单位：mm/min）。五、综合分析题（每题15分，共30分）1.某企业需加工一批阶梯轴（材料为40Cr，硬度220-250HB，最大直径φ120mm，长度800mm，表面粗糙度要求Ra1.6μm），请选择合适的加工机床和工艺路线，并说明选择依据。2.对比分析普通铣床与数控铣床在加工复杂曲面（如叶轮叶片）时的优缺点，结合具体加工场景说明数控铣床的优势。答案一、单项选择题1.C2.A3.A4.C5.A6.A7.C8.A9.B10.A二、填空题1.车床2.主；进给3.角接触球（或双列圆柱滚子+推力球）4.刀尖5.滚动6.转塔7.箱式；链式8.空载；负载9.背吃刀量a_p10.提高刚度（或优化结构）11.直齿或斜齿；内齿或直齿12.电主轴三、简答题1.结构差异：数控车床通常采用伺服电机驱动进给系统（如滚珠丝杠副），配备数控系统和自动换刀装置；普通车床多为机械传动（如丝杠、光杠），手动换刀。功能差异：数控车床可自动完成复杂轮廓加工（如圆弧、螺纹），适应多品种小批量生产；普通车床依赖人工操作，适合简单形状或大批量标准化零件加工。2.砂轮架运动：高速旋转（主运动），可沿横向（径向）进给；工件头架运动：带动工件低速旋转（圆周进给），并可沿纵向（轴向）移动（纵向进给）。外圆磨床使用砂轮（主要成分为氧化铝或碳化硅，结合剂为陶瓷等），砂轮硬度远高于淬火钢（HRC60以上），且磨削时砂轮表面有大量微刃，可微量切除硬材料，因此能加工高硬度工件。3.（1）刮板式防护罩：通过刮板与导轨贴合，防止切屑、冷却液进入导轨面；（2）伸缩式防护罩：由多层金属或塑料板叠加，随导轨移动伸缩，保护导轨；（3）橡胶密封圈：安装在导轨两端，密封间隙，减少污染物侵入。作用均为延长导轨寿命，保证运动精度。4.刀具材料需具备：高硬度（>工件材料）、高耐磨性、足够强度和韧性、良好的热硬性（红硬性）、工艺性（如可磨削性）。硬质合金：硬度HRA89-94，红硬性800-1000℃，适用于中高速切削（如钢、铸铁）；陶瓷刀具：硬度HRA91-95，红硬性1200℃以上，但脆性大，适用于高速精加工或硬材料（如淬火钢、高温合金）。5.设计要求：（1）满足转速范围和转速级数（如车床主轴转速通常10-2000r/min）；（2）传递足够功率（如主电机功率5-22kW）；（3）保证主轴旋转精度（如径向跳动≤0.01mm）；（4）振动小、噪声低；（5）结构紧凑，便于调整和维护。四、计算题1.（1）v_c=πdn/1000=3.14×80×600/1000=150.72m/min；（2）v_f=f×n=0.2×600=120mm/min；（3）t=L/(f×n)=500/(0.2×600)=4.17min（或保留两位小数4.17min）。2.（1）尺寸分散范围=μ±3σ=49.99±0.024mm，即49.966-50.014mm；（2）公差范围为49.98-50.02mm。计算上限超差：(50.02-49.99)/0.008=3.75，Φ(3.75)≈0.99991；下限超差：(49.98-49.99)/0.008=-1.25，Φ(-1.25)=1-0.8944=0.1056。废品率=（1-0.99991）+0.1056≈10.57%（注：实际中Φ(3.75)更接近0.99991，故废品率主要来自下限超差）。3.（1）n=1000v_c/(πd)=1000×400/(3.14×10)≈12739r/min，但主轴最高转速为12000r/min，故实际最大转速取12000r/min；（2）v_f=f_z×z×n=0.05×4×12000=2400mm/min。五、综合分析题1.机床选择：数控车床（如CK61125）。工艺路线：粗车外圆→半精车外圆→精车外圆（若需更高精度可增加磨削）。依据：40Cr为中碳合金钢，硬度适中，数控车床可完成阶梯轴的多直径段加工；最大直径φ120mm需车床床身上最大回转直径≥120mm；表面粗糙度Ra1.6μm可通过精车（或磨削）实现，数控车床的自动进给和恒线速控制能保证表面质量一致性。2.普通铣床：优点是结构简单、成本低，适合简单平面或直线轮廓加工；缺点是依赖人工操作，加工复杂曲面需靠模