金属切割技巧试题及答案

金属切割技巧试题及答案一、单项选择题（本大题共20小题，每小题1分，共20分。在每小题列出的四个备选项中，只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。）1.在金属切削过程中，切削速度最高、消耗功率最大的运动是（）。A.主运动B.进给运动C.辅助运动D.分度运动2.确定车刀前角大小的主要依据是（）。A.工件材料B.刀具材料C.加工性质D.背吃刀量3.切削塑性金属时，若不采取断屑措施，最容易形成的切屑形状是（）。A.带状切屑B.挤裂切屑C.单元切屑D.崩碎切屑4.在精加工时，为了减小工件表面粗糙度值，选择切削用量的原则是首先增大（）。A.切削速度B.进给量C.背吃刀量D.切削深度5.下列刀具材料中，红硬性最好（即耐高温性能最好）的是（）。A.高速钢B.硬质合金C.陶瓷D.金刚石6.积屑瘤的存在对精加工的主要影响是（）。A.增大前角，保护刀具，提高表面质量B.增大前角，保护刀具，降低表面质量C.减小前角，加剧刀具磨损，提高表面质量D.增大切削力，降低表面质量7.切削热传出的最主要途径是（）。A.切屑B.工件C.刀具D.周围介质8.当工件材料强度、硬度较高时，为了保证刀具强度，应选择（）的前角。A.较大B.较小C.零度D.任意9.在车削细长轴时，为了减小工件的弯曲变形，主偏角应选（）。A.B.C.D.10.产生积屑瘤的切削速度范围通常是（）。A.低速B.中速C.高速D.超高速11.刀具磨损过程中，正常磨损阶段的特点是（）。A.磨损速度快B.磨损速度慢，相对稳定C.磨损速度急剧加快D.磨损量基本为零12.衡量刀具材料切削性能的主要指标是（）。A.硬度B.强度C.耐热性D.韧性13.在背吃刀量和进给量一定的情况下，切削速度越高，切削热（）。A.越多B.越少C.不变D.不确定14.标准麻花钻的顶角2ϕA.B.C.D.15.下列哪种因素对切削力的影响最大？（）A.切削速度B.进给量C.背吃刀量D.刀具前角16.磨削加工时，砂轮硬度是指（）。A.磨粒本身的硬度B.磨粒脱落难易程度C.结合剂的硬度D.砂轮的硬度17.切削脆性材料（如铸铁）时，容易形成的切屑是（）。A.带状切屑B.节状切屑C.粒状切屑D.崩碎切屑18.进给量对表面粗糙度的影响主要体现在（）。A.残留面积高度B.积屑瘤C.振动D.塑性变形19.在ISO标准中，硬质合金牌号YT类主要用于加工（）。A.铸铁B.有色金属C.钢料D.不锈钢20.减小刀具表面粗糙度值，可以（）。A.减小切削力B.降低切削温度C.减小摩擦，抑制积屑瘤D.增大切屑变形二、多项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题列出的五个备选项中，至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。多选、少选或错选均不得分。）1.切削用量三要素包括（）。A.切削速度B.进给量C.背吃刀量D.切削厚度E.切削宽度2.刀具在切削过程中，受到的切削力分力通常包括（）。A.主切削力B.切深抗力C.进给抗力D.摩擦力E.惯性力3.下列属于刀具几何参数的有（）。A.前角B.后角C.主偏角D.刃倾角E.模数4.改善工件材料切削加工性的途径有（）。A.调整化学成分B.进行热处理改善金相组织C.改变刀具几何参数D.选择合适的切削液E.增加切削用量5.刀具磨损的主要形式有（）。A.前刀面磨损B.后刀面磨损C.边界磨损D.崩刃E.卷刃6.切削液的主要作用包括（）。A.冷却B.润滑C.清洗D.防锈E.填充7.影响表面粗糙度的因素主要有（）。A.残留面积B.积屑瘤C.鳞刺D.振动E.切削速度8.下列关于高速钢特性的描述，正确的有（）。A.具有较高的硬度B.具有较高的耐热性（约600℃）C.具有良好的强度和韧性D.制造工艺简单，刃磨方便E.红硬性优于硬质合金9.在切削过程中，减小切削热的措施有（）。A.提高切削速度B.增大前角C.增大主偏角D.充分使用切削液E.增加背吃刀量10.非正常刀具损坏（破损）的形式包括（）。A.烧刀B.崩刃C.碎裂D.剥落E.塑性变形三、判断题（本大题共15小题，每小题1分，共15分。请判断下列各题的正误，正确的打“√”，错误的打“×”。）1.在金属切削中，主运动可以是一个，也可以是多个。（）2.刀具的前角越大，切削变形越小，切削力越小。（）3.粗加工时，应取较大的后角；精加工时，应取较小的后角。（）4.切削脆性材料时，切削力主要集中在切削刃附近，容易产生崩刃。（）5.积屑瘤对切削过程只有坏处，没有好处。（）6.切削速度对切削温度的影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。（）7.陶瓷刀具硬度极高，但抗弯强度低，冲击韧性差，主要用于精加工。（）8.增大主偏角可以减小背向力（切深抗力），有利于减小工件的变形。（）9.切削液只能浇注在切削区，不能高压喷射。（）10.刀具耐用度是指刀具从开始切削到磨损达到磨钝标准为止的总切削时间。（）11.硬质合金刀具与高速钢刀具相比，硬质合金允许的切削速度更高。（）12.负的刃倾角可以增加刀尖强度，保护刀尖，但在切削时切屑流向已加工表面。（）13.进给量越大，残留面积高度越大，表面粗糙度值越大。（）14.切削力的大小与工件材料的硬度、强度无关，只与切削用量有关。（）15.在切削用量中，背吃刀量对刀具耐用度的影响最大。（）四、填空题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。请在每小题的空格中填上正确答案。）1.切削运动中，消耗功率最大的运动称为________，使新的金属不断投入切削的运动称为________。2.刀具切削部分由________个面、________个切削刃和________个刀尖组成。3.确定刀具角度的参考系有两类，一类是________参考系，另一类是________参考系。4.切屑的形成过程经历了________、________和________三个阶段。5.衡量材料切削加工性的指标有很多，其中最常用的是________。6.刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为________。7.切削液主要有水溶液、乳化液和________三类。8.在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角称为________。9.当背吃刀量和进给量不变时，提高切削速度，切削温度会显著________。10.主偏角和副偏角越小，工件表面的残留面积高度越________，表面粗糙度值越________。11.砂轮的特性主要由________、________、结合剂、硬度及组织等五个因素决定。12.在车削外圆时，工件转速n=500r/min13.切削力的来源主要包括两个方面：一是变形抗力，二是________。14.P类（YT类）硬质合金主要用于加工________，K类（YG类）硬质合金主要用于加工________。15.刃倾角主要影响切屑的流向和________的强度。五、名词解释（本大题共5小题，每小题3分，共15分。）1.基面2.积屑瘤3.刀具耐用度4.切削温度5.残留面积六、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分。）1.简述前角和后角的主要作用及其选择原则。2.什么是积屑瘤？它对切削过程有何影响？如何抑制积屑瘤的产生？3.简述切削液的主要作用及选择原则。4.影响切削力的主要因素有哪些？它们是如何影响切削力的？5.试述粗加工与精加工在选择切削用量时的主要区别。七、计算与分析题（本大题共4小题，共70分。）1.（15分）在车床上车削一根直径d=80mm的轴，选用切削速度=120m/(1)试计算机床主轴的转速n（r/(2)若切削行程长度L=300mm，试计算基本时间（机动时间）(3)若主切削力=3600N，试计算切削功率（k2.（15分）已知某工件材料的切削加工性较差，现需进行外圆车削。请分析：(1)在刀具材料选择上，应优先考虑哪些特性？推荐一种具体的刀具材料。(2)在刀具几何参数方面，应如何选择前角、后角和主偏角？并说明理由。(3)在切削用量选择上，应遵循什么原则？3.（20分）某工厂在车削45钢（调质处理）外圆时，发现工件表面出现明显的波纹，表面粗糙度严重超标，且伴随有刺耳的噪音。经检查，机床刚性良好，夹具安装牢固。(1)请分析产生这种现象的主要原因是什么？(2)从刀具几何参数和切削用量两个方面，分别提出至少三条具体的改进措施。(3)解释这些改进措施为何能解决问题。4.（20分）用硬质合金外圆车刀车削工件外圆，工件材料为=750=已知当T=60min(1)求常数的值。(2)若为了提高生产率，将刀具耐用度降低到T=30m(3)分析提高切削速度对切削温度、切削力和加工质量的影响。参考答案及详细解析一、单项选择题1.【答案】A【解析】主运动是切除金属层所必需的最基本的运动，它的速度最高，消耗的功率最大。进给运动是使新的金属层不断投入切削的运动，速度较低，消耗功率较小。2.【答案】A【解析】前角的主要功能是影响切屑变形和切削力的大小。工件材料的强度、硬度越低，塑性越大，前角应选得大些；反之，工件材料强度、硬度高，前角应选得小些，以保证刀尖强度。3.【答案】A【解析】切削塑性金属（如钢）时，若切削速度较高，且未采用断屑槽，切屑底层与前刀面发生剧烈摩擦而形成连续的带状切屑。4.【答案】A【解析】精加工时，为了获得较小的表面粗糙度值，通常选用较小的进给量和背吃刀量。在保证刀具耐用度的前提下，提高切削速度可以减小积屑瘤和鳞刺的高度，从而显著降低表面粗糙度。5.【答案】D【解析】金刚石具有极高的硬度和耐磨性，以及良好的导热性，其红硬性（耐热性）可达700~800℃，是所有刀具材料中最好的。陶瓷次之，硬质合金约为800~1000℃，高速钢约为600℃。6.【答案】B【解析】积屑瘤包裹着刀刃，代替刀刃进行切削，增大了实际工作前角，减小了切削变形和切削力，对刀刃有一定的保护作用。但是，积屑瘤的轮廓不规则，时生时灭，会导致工件表面粗糙度变差，尺寸精度降低，因此在精加工时应避免。7.【答案】A【解析】切削热由切屑、工件、刀具和周围介质传出。在干切削时，大部分热量（约50%~86%）由切屑带走；工件传出次之；刀具传出的热量较少。8.【答案】B【解析】工件材料强度、硬度越高，切削力越大，切削温度越高。为了保证刀具具有足够的强度和散热体积，防止崩刃和急剧磨损，应选择较小的前角。9.【答案】D【解析】车削细长轴时，工件刚性差，易产生弯曲变形和振动。主偏角=时，背向力（切深抗力）最小（=si10.【答案】B【解析】积屑瘤的形成与切削温度和摩擦密切相关。在中速切削（一般钢料在=2011.【答案】B【解析】刀具磨损过程分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段。正常磨损阶段是刀具工作的有效阶段，其特点是磨损速度相对缓慢、稳定，磨损量随时间线性增加。12.【答案】C【解析】刀具材料在高温下保持高硬度的能力称为红硬性或耐热性，它是衡量刀具材料切削性能的主要指标。耐热性越好，允许的切削速度越高。13.【答案】A【解析】根据切削温度经验公式θ=，指数最大（通常为0.3~0.5），说明切削速度对切削热的影响最大。速度越高，单位时间内金属变形功和摩擦功越大，产生的热量越多。14.【答案】C【解析】标准麻花钻的顶角2ϕ15.【答案】C【解析】背吃刀量对切削力的影响指数最大（≈1.0），进给量f次之（≈0.75∼0.9），切削速度16.【答案】B【解析】砂轮的硬度是指磨粒在磨削力作用下从砂轮表面脱落的难易程度，也称为结合度。硬度软表示磨粒容易脱落，硬度硬表示磨粒难以脱落，并非指磨粒或结合剂本身的硬度。17.【答案】D【解析】脆性材料（如铸铁）塑性极低，切削层在弹性变形后几乎不产生塑性变形就突然崩碎，形成不规则的碎块状切屑。18.【答案】A【解析】理论残留面积高度是由刀具相对于工件表面的运动轨迹（进给量）和刀具几何形状（副偏角、刀尖圆弧半径）决定的。进给量越大，副偏角越大，残留面积高度越大，表面粗糙度越差。19.【答案】C【解析】ISO标准中，P类（YT类，钨钛钴类）硬质合金含有TiC，耐磨性和耐热性好，但韧性较差，适合加工长切屑的黑色金属，即钢料。K类（YG类）适合加工铸铁、有色金属等短切屑材料。20.【答案】C【解析】减小刀具前、后刀面的表面粗糙度值，可以减小切屑与刀具、工件与刀具之间的摩擦系数，从而减小切削力，降低切削温度，并抑制积屑瘤的产生，有利于提高加工表面质量。二、多项选择题1.【答案】ABC【解析】切削用量三要素包括切削速度、进给量f（或进给速度）、背吃刀量。切削厚度和切削宽度是切削层参数。2.【答案】ABC【解析】为了便于设计和测量，通常将总切削力分解为三个互相垂直的分力：主切削力（切向力）、切深抗力（径向力）、进给抗力（轴向力）。3.【答案】ABCD【解析】刀具几何参数主要包括角度参数（前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角）和结构参数（如刀尖圆弧半径）。模数是齿轮参数。4.【答案】AB【解析】改善材料切削加工性主要从材料本身入手：调整化学成分（如添加硫、铅等易切元素）或通过热处理改变金相组织（如正火、退火、调质）。C、D属于切削条件优化，不是改变材料本身的属性。注：部分教材可能将“选择合适刀具”广义视为改善加工性措施，但核心是材料本身。严格来说AB最准确。若考题语境宽泛，CD也可算辅助措施。此处按最严谨标准。注：部分教材可能将“选择合适刀具”广义视为改善加工性措施，但核心是材料本身。严格来说AB最准确。若考题语境宽泛，CD也可算辅助措施。此处按最严谨标准。5.【答案】ABC【解析】正常的磨损形式包括前刀面月牙洼磨损、后刀面磨损和边界磨损。崩刃和卷刃属于非正常破损。6.【答案】ABCD【解析】切削液具有冷却（降低温度）、润滑（减小摩擦）、清洗（冲走切屑）、防锈（保护工件和机床）四大作用。7.【答案】ABCDE【解析】表面粗糙度受几何因素（残留面积）、物理因素（积屑瘤、鳞刺）、工艺系统振动（波纹）、切削用量（速度影响积屑瘤）、工件材料特性等多方面影响。8.【答案】ABCD【解析】高速钢是加入W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。它具有高硬度（62~67HRC）、高耐热性（约600℃）、高强度和韧性，且工艺性能好。E错误，硬质合金红硬性优于高速钢。9.【答案】BCD【解析】增大前角可减小变形，减小切削热；增大主偏角可减小切削面积和切削厚度变化，减小切削热；使用切削液可带走大量热量。提高切削速度和增加背吃刀量都会增加切削热。10.【答案】ABCDE【解析】非正常损坏（破损）包括早期磨损、崩刃、碎裂、剥落、热裂（烧刀）、塑性变形等。三、判断题1.【答案】×【解析】主运动只有一个，它是切除金属所必需的基本运动。进给运动可以有一个或多个。2.【答案】√【解析】前角越大，切削刃越锋利，切屑变形越小，切削力越小，切削温度越低。3.【答案】×【解析】粗加工时，切削力大，为了保证刀具强度，应取较小的后角；精加工时，为保证表面质量，减小摩擦，应取较大的后角。4.【答案】√【解析】脆性材料形成崩碎切屑，切削力集中在切削刃附近，且伴有冲击，容易导致刀具崩刃。5.【答案】×【解析】积屑瘤对粗加工有一定好处（保护刀具、增大前角），对精加工有害。不能说只有坏处。6.【答案】√【解析】切削速度对切削温度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。这是因为直接影响摩擦功和变形功的速率。7.【答案】√【解析】陶瓷刀具硬度极高，耐磨性好，耐热性高（1200℃以上），但脆性大，抗冲击韧性差，主要用于高速精加工。8.【答案】√【解析】=cos（忽略刃倾角），增大，减小。是引起工件变形和振动的主要力。9.【答案】×【解析】切削液可以浇注，也可以进行高压内冷却或喷雾冷却，以提高冷却效果和排屑能力。10.【答案】√【解析】刀具耐用度是指刃磨后的刀具从开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经过的总切削时间。11.【答案】√【解析】硬质合金的耐热性（800~1000℃）远高于高速钢（600℃），因此允许更高的切削速度。12.【答案】√【解析】负刃倾角（<013.【答案】√【解析】残留面积高度H≈/(8)14.【答案】×【解析】切削力大小与工件材料密切相关。材料硬度、强度越高，变形抗力越大，切削力越大。15.【答案】×【解析】在切削用量三要素中，切削速度对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f，背吃刀量影响最小。四、填空题1.【答案】主运动；进给运动2.【答案】两；三；一（注：若严格数学刃尖定义是两切削刃交点，通常指一个刀尖，但也可以有修圆倒角等。标准答案通常为：2个面，3条刃，1个刀尖）3.【答案】静态（标注）；动态（工作）4.【答案】弹性变形；塑性变形；切屑脱离（滑移）5.【答案】相对加工性（或）6.【答案】磨钝标准（或VB、KT值）7.【答案】切削油8.【答案】前角9.【答案】升高10.【答案】小；小11.【答案】磨料；粒度12.【答案】62.8（计算：v=13.【答案】摩擦力14.【答案】钢料（塑性金属）；铸铁（脆性金属）15.【答案】刀尖五、名词解释1.【答案】基面：通过切削刃上选定点，垂直于该点主运动方向的平面。它是标注刀具角度的参考平面之一。2.【答案】积屑瘤：在切削速度不高、切削塑性金属时，切屑底层与前刀面发生剧烈摩擦而粘结，滞留在前刀面上，形成一个硬度很高的楔块，这个楔块称为积屑瘤。3.【答案】刀具耐用度：刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间，用T表示。4.【答案】切削温度：切削过程中，切削区域（切屑、工件、刀具接触面）的平均温度。它反映了切削热的产生与散出的平衡结果。5.【答案】残留面积：切削时，由于刀具副偏角和刀尖圆弧半径的存在，工件表面上总有一部分金属未被切除，残留下的微小面积称为残留面积。其高度直接影响表面粗糙度。六、简答题1.【答案】(1)前角：影响切削变形、切削力和刀尖强度。选择原则：工件材料软、塑性好时，选较大前角；工件材料硬、强度高时，选较小前角。粗加工取小前角，精加工取大前角。(2)后角：减小后刀面与加工表面的摩擦，影响刀具强度。选择原则：粗加工时切削力大，为了保证刃口强度，取较小后角；精加工时为保证表面质量，减小摩擦，取较大后角。2.【答案】积屑瘤是在中速切削塑性金属时，切屑底层与前刀面粘结形成的硬度很高的楔块。影响：优点是增大刀具实际前角，保护刀刃；缺点是导致工件尺寸精度不稳定，表面粗糙度变差。抑制措施：1.采用高速或低速切削，避开中速区。2.使用润滑性能好的切削液。3.增大刀具前角，减小切削变形。4.提高刀具前、后刀面的刃磨质量，减小摩擦。3.【答案】主要作用：冷却、润滑、清洗、防锈。选择原则：1.粗加工：以冷却为主，多选水溶液或乳化液。2.精加工：以润滑为主，多选切削油或极压切削油。3.难加工材料（高强度、高温合金）：选用极压切削液（含极压添加剂）。4.硬质合金刀具：一般不用切削液（因性脆，怕热裂），如用必须连续充分浇注。4.【答案】主要因素：(1)工件材料：材料强度、硬度越高，切削力越大；塑性越大，变形越大，切削力越大。(2)切削用量：背吃刀量：增大，切削面积成正比增大，切削力成正比增大。进给量f：f增大，切削面积增大，但切屑变形系数减小，切削力增大但不成正比（指数约0.75~0.9）。切削速度：高速时影响不明显，中低速时因积屑瘤影响呈非线性变化。(3)刀具几何参数：前角：前角增大，切削变形减小，切削力减小。主偏角：增大，减小，增大，变化较小。(4)切削液：使用润滑性好的切削液可减小摩擦，降低切削力。5.【答案】粗加工：主要目标是高效率去除余量，半精加工是为精加工做准备。切削用量选择顺序：优先选取大的背吃刀量（尽可能一次切除），其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度确定合适的切削速度。精加工：主要目标是保证加工质量（尺寸精度、表面粗糙度）。切削用量选择顺序：选取较小的背吃刀量和进给量f，为了抑制积屑瘤和减小表面粗糙度，通常选用较高的切削速度（硬质合金刀具）或低速（高速钢刀具）。七、计算与分析题1.【解】(1)计算主轴转速n公式：=变换得：n取标准转速n=478r(2)计算基本时间公式：==(3)计算切削功率公式：=（注意单位统一）此处=120m=【答】机床主轴转速约为478r/min2.【解】(1)刀具材料选择：难加工材料通常具有高强度、高硬度或高韧性，切削温度高，切削力大。应优先考虑刀具材料的高硬度、高耐磨性、高耐热性（红硬性）和足够的强度。推荐：硬质合金（如含TaC、NbC的通用类YW类或细晶粒硬质合金）或陶瓷刀具（用于连续高速精加工）。若