机械加工安全试题及答案

机械加工安全试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在车床上加工长轴类零件时，为防止工件甩动伤人，最优先采取的措施是A.降低主轴转速B.使用中心架或跟刀架C.戴好防护眼镜D.加工前做动平衡试验答案：B解析：长轴高速旋转时极易产生弯曲振动，中心架/跟刀架可在中途提供支撑，消除甩动，是主动安全手段；其余选项属于被动防护或事后补救。2.使用ϕ20

mm高速钢立铣刀侧铣碳钢时，推荐切削速度为25

A.398r/minB.498r/minC.598r/minD.698r/min答案：A解析：由公式n3.数控铣床回零时，操作员站在机床右前方观察，发现Z轴回零超程报警，最安全的处置顺序是A.立即拍下急停→记录报警号→手动将Z轴下移→回零B.直接按复位→手动下移Z轴→再回零C.关闭主电源→推开机床门→手动盘动Z轴丝杠D.按“超程释放”同时手动下移Z轴→回零答案：A解析：超程时系统伺服仍带电，贸然复位或断电可能造成二次碰撞；先急停切断动力，再手动脱离极限位置，最后回零，符合“先停机、后处理”原则。4.磨削加工中，导致“工件表面烧伤”的最直接原因是A.砂轮粒度太粗B.磨削深度过大C.砂轮硬度太低D.冷却液流量不足答案：D解析：烧伤本质是磨削区温度过高，冷却液流量不足使热量无法及时带走；砂轮粒度、硬度影响表面粗糙度与砂轮寿命，而非直接热损伤。5.钻削深孔时，枪钻相比麻花钻最大的优势是A.刀具材料更耐磨B.排屑通道与冷却通道分离C.钻尖角更大D.可一次钻至50倍径答案：B解析：枪钻内部“外冷内排”或“内冷外排”结构，使切削液高压直达切削区并携带切屑排出，避免堵塞；这是实现大长径比深孔的关键。6.车床尾座套筒伸出长度超过其直径的多少倍时，必须加装辅助支撑？A.2倍B.3倍C.4倍D.5倍答案：B解析：套筒悬伸过长刚性急剧下降，3倍径为经验临界值，超过后易振动让刀，影响精度与安全。7.下列哪种个人防护用品在铣削镁合金时严禁使用？A.防刺穿手套B.防尘口罩C.聚碳酸酯护目镜D.纯棉工作服答案：A解析：镁屑易燃，手套易被缠绕并引发缠绕着火；其余均为必要防护。8.加工中心刀库在自动换刀过程中，操作员发现刀臂停在主轴与刀库中间，应首先A.打开防护门检查刀柄B.按“刀库复位”按钮C.拍下急停并通知维修D.手动盘动刀臂电机答案：C解析：刀臂停中间属于严重互锁失效，任何手动干预都可能触发坠落；急停断电后由专业人员排故。9.使用游标卡尺测量锻件毛坯时，为减少测量力误差，正确做法是A.用拇指快速推紧游标B.测量时卡尺垂直于工件轴线C.用微动螺母轻响即止D.多次测量取最大读数答案：C解析：微动螺母可控制恒定测量力，避免过压；垂直轴线是操作规范，但与测量力误差无直接因果关系。10.车削大螺距梯形螺纹时，为防止“扎刀”，最佳工艺顺序是A.直接成形车刀一次切至底径B.先粗车矩形槽，再两侧分别精车C.先精车两侧，再切底槽D.用螺纹铣刀替代车刀答案：B解析：梯形螺纹两侧切削力大，分步切除可减小单侧受力，避免“扎刀”与振动；铣削虽可行，但非“车削”范畴。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.以下哪些措施能有效降低外圆磨削时的圆度误差？A.顶尖预紧力适中B.砂轮平衡等级≤G2.5C.工件转速与砂轮转速成整数倍D.使用跟刀架E.减小磨削深度答案：A、B、E解析：顶尖过紧会压弯工件；砂轮不平衡产生强迫振动；磨削深度大导致让刀；整数倍转速易形成波纹；跟刀架在外圆磨削中不常用。12.数控车床主轴轴承润滑脂流失可能引发A.主轴异常温升B.轴承保持架断裂C.伺服电机过载报警D.工件表面出现鳞刺E.刀尖磨损加剧答案：A、B、C、E解析：润滑失效→温升→间隙变化→保持架疲劳；主轴负载增大→电机过载；刀尖因振动加剧磨损；鳞刺主要由积屑瘤引起，与润滑脂流失无直接因果。13.钻削不锈钢时，为提高孔壁质量，应选用A.含钴高速钢钻头B.118°钻尖角C.低速大进给D.含硫极压切削液E.钻尖横刃修磨至0.05mm答案：A、D、E解析：含钴提高红硬性；横刃修磨减小轴向力；硫系切削液降低粘结；118°通用但非最优，不锈钢推荐135°~140°；低速大进给易撕裂。14.下列关于激光切割安全，说法正确的是A.光纤激光波长1064nm，属于IV类激光B.切割镀锌板时须防锌烟中毒C.观察光斑可戴普通玻璃眼镜D.机床罩壳联锁失效时可用胶带临时固定E.切割碳钢厚板需辅助氧气，应检查氧气管路油脂答案：A、B、E解析：1064nm不可见，IV类激光可致盲；锌烟有毒；普通玻璃不防红外；联锁失效必须停机检修。15.造成立式加工中心“换刀时掉刀”的常见原因有A.主轴拉钉松动B.刀柄锥部有冷却液膜C.换刀点Z坐标偏移+2mmD.刀库刀套减震垫老化E.气压低于0.4MPa答案：A、B、D、E解析：拉钉松、锥部液膜降低夹紧力；减震垫老化导致刀套晃动；气压不足松刀缸未完全伸出；Z偏移+2mm使刀臂抓刀位置更高，不会掉刀。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.车削钛合金时，使用含氯切削油可显著降低切削力。答案：×解析：氯对钛产生应力腐蚀，应选用不含氯的极压切削液。17.数控程序中G96S200表示恒线速200m/min，此时主轴转速随工件直径减小而增加。答案：√解析：恒线速模式n=，d减小则n18.砂轮安装后首次运行，应空转至少5分钟，操作员站在砂轮正前方观察。答案：×解析：空转必要，但应站在侧面45°，防止爆裂飞出伤人。19.铣刀螺旋角越大，轴向分力越大，适合薄壁件侧铣。答案：×解析：螺旋角大轴向分力大，薄壁件易变形，宜用小螺旋角或插铣。20.使用磁吸盘装夹精加工小尺寸零件时，可垫薄纸增加摩擦力。答案：√解析：薄纸可填补平面度误差，提高吸附均匀性，但须确保清洁。21.钻削时钻头的径向跳动主要由主轴锥孔磨损引起。答案：√解析：主轴锥孔磨损导致钻头定心差，径向跳动增大。22.电火花成型加工中，电极损耗与极性无关。答案：×解析：极性效应显著，粗加工负极性损耗小，精加工正极性损耗大。23.车床导轨润滑采用68号导轨油，冬季可直接更换为32号以降阻。答案：×解析：低号油油膜薄，重载时易产生爬行，应选低温性能好的68号合成油。24.加工中心每天开机后执行“热机”程序，可减小丝杠热伸长误差。答案：√解析：热机使丝杠、主轴达到热平衡，减少后续加工尺寸漂移。25.使用超声波清洗铝合金零件时，频率越高，空化腐蚀越严重。答案：×解析：高频（>100kHz）空化泡小，冲击弱，适合精密件；低频腐蚀强。四、填空题（每空2分，共20分）26.铣削力可分解为三个正交分量：切向力、径向力和（轴向力）。27.砂轮的安全线速度计算公式为v=，其中d单位取（mm），n28.车削细长轴时，中心架应安装在工件（中间）位置，并与尾座（同轴）。29.钻削过程中，横刃主要产生（挤压）作用，其长度增加会使（轴向力）显著增大。30.数控车床刀尖圆弧半径补偿指令为（G41/G42），取消补偿指令为（G40）。31.电火花线切割加工中，脉冲宽度增大，则加工速度（提高），表面粗糙度（变差）。32.加工中心刀具长度补偿地址字为（H），半径补偿地址字为（D）。33.车刀前角增大，切削力（减小），但刀尖强度（降低）。34.使用千分尺测量时，当测砧即将接触工件，应转动（棘轮）装置，听到“咔咔”声即止。35.激光切割不锈钢时，常用辅助气体为（氮气），可获得无氧化切边。五、简答题（每题8分，共24分）36.简述数控车床加工外圆时出现“竹节形”误差的原因及排除方法。答案：原因：1.伺服电机增益不匹配，跟随性差；2.丝杠螺母副存在周期性间隙；3.主轴轴承径向跳动大；4.刀具磨损不均，切削力周期性变化。排除：1.调整速度环、位置环增益，使系统刚性最佳；2.检测并调整丝杠预紧，更换磨损螺母；3.测量主轴跳动，更换轴承；4.定时换刀，采用涂层刀片减小力波动；5.降低精加工余量，分粗精两次完成。37.说明立式加工中心Z轴“掉刀”故障的完整排查流程。答案：1.现场保护：拍下急停，记录报警及刀具号；2.目视检查：刀臂、刀套、拉钉是否变形断裂；3.气压检测：气压表读数≥0.55MPa，检查过滤器；4.主轴松刀缸：测量伸出量（标准值15±5.拉刀力测试：用拉力计测BT40刀柄≥18kN；6.锥孔清洁：用无尘布蘸酒精擦拭，无冷却液膜；7.刀库定位：检查刀套水平，减震垫完好；8.换刀点坐标：激光干涉仪测Z轴重复定位≤0.01mm；9.参数核对：松刀延时≥0.3s，夹刀延时≥0.5s；10.模拟换刀：空载运行100次无异常方可生产。38.列举磨削烧伤实时监测的三种方法并比较其优缺点。答案：1.红外测温：非接触，响应快（<1ms），但受冷却液雾影响大；2.声发射（AE）：对表面裂纹敏感，可在线闭环，需高频采集卡；3.巴克豪森噪声（BN）：对相变敏感，可定量烧伤深度，但需标定；4.激光诱导荧光：检测氧化层厚度，精度高，设备昂贵；5.电阻法：利用工件表层电阻变化，简单但接触磨损。综合：AE+红外组合成本适中，工业应用最广。六、计算题（共31分）39.车削ϕ60

mm、长度300

mm的45钢轴，采用硬质合金刀片，推荐切削速度=（1）计算主轴转速n；（3分）（2）若机床最高转速为3000r/min，求恒线速加工时最小可夹直径；（4分）（3）计算切除率Q；（3分）（4）若机床主电机功率P=7.5

kW，效率答案：（1）n（2）=（3）Q（4）切削力=切削功率=电机需输出=功率足够。40.在卧式加工中心上粗铣120×120

mm方形型腔，深度T其中=1.2×，刀具寿命目标T=60

min，取（1）求允许切削速度；（5分）（2）计算所需主轴转速n、进给速度；（3分）（3）估算总加工时间（忽略进退刀，行距）。（7分）答案：（1）60取对数解得≈49.8（2）n=（3）行数N单行长度120

L=七、综合案例分析（共30分）41.某企业使用五轴加工中心批量加工航空铝合金整体叶轮，叶片厚度最薄处0.8

mm，加工中发现叶片边缘出现高频振纹，表面粗糙度由设计0.4

μm恶化至1.2

μm，并伴随刀具崩刃。现场参数：主轴转速n=18000（1）计算刀具每齿进给量并判断是否过大；（4分）（2）利用“刀具悬伸比”经验公式，判断该刀具是否属于高风险悬伸；（4分）（3）给出减振工艺优化方案（至少四点）；（8分）（4）列举在线检测振动的两种工业传感器，并说明安装位置；（4分）（5）若改用热缩刀柄，预计可提高多少倍径向刚度？（参考：热缩比ER弹簧夹套刚度提高约3.5倍）（2分）（6）简述薄壁叶片加工专用夹具设计要点。（8分）答案：（1）=对铝合金薄壁精加工，推荐=0.02~0.05（2）悬伸比==（3）优化：1.降转速至n=12000

r/min，降至0.032.采用三刃球刀，提高切削平稳性；3.刀路改为螺旋铣，径向切深=0.054.使用阻尼减振杆，悬伸缩短至24

5.机床启用“高精度模式”，提高伺服增益；6.增加微量润滑（MQL）降低粘刀。（4）1