刀具复习知识点 简答题Word文档格式.docx

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（2）热塑性好；

（3）刃磨性好。

（4）热稳定性稍低于W18，V>

40m/min时，性能稍差；

（5）热处理时脱碳倾向大，易氧化，淬火温度范围较窄。

W9Mo3Cr4V

（1）热稳定性能高于M2

（2）碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；

（3）脱碳倾向小于M2

（4）耐用度较高。

W2Mo9Cr4VCo8（M42）

（1）67-69HRC，600℃时，55HRC

（2）含V量低，刃磨性好

（3）含Co，成本高

（4）综合性能好，应用广泛

（5）可加工耐热钢、不锈钢，加工材料硬度越高，效果越明显。

W6Mo5Cr4V2Al（501）

（1）Al的作用：

提高高温硬度，热塑性与刃性，高温形成Al2O3，减轻粘刀。

（提高W,Mo的溶解度，组织晶粒长大）

（2）600℃时，54HRC；

抗弯强度2.9-3.9GPa，

（3）成本低

（4）刃磨性差

（5）切削性能优良：

加工30-40HRC调质钢，耐用度较HSS高3-4倍。

目前提高高速钢切削性能的主要途径有：

（1）在通用性高速钢成分中再增加含碳量、含钒量及添加钴、铝等合金元素

（2）采用粉末冶金的方法制备高速钢

4、常用硬质合金有哪几大类，各有哪些常用牌号，其性能特点如何？

加工钢料和加工铸铁、粗加工和精加工应如何选择硬质合金？

为什么？

常用硬质合金有四大类：

钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽（铌）钴类（YT）和碳（氮）化钛类（YN）。

YG类的主要特点为：

硬度较低、韧性高、导热性好，切削温度低、刃磨性好，刃口锋利，常用牌号有：

YG3X、YG6X、YG6、YG8。

YT类的主要特点为：

硬度高，σ弯和αk较低，随着TiC含量的增加，其导热性、刃磨性、焊接性下降；

耐热性好。

常用牌号有：

YT5、YT14、YT15、YT30

YW类的主要特点为：

晶粒细化，提高σ弯、αk、σ-1和高温性能，同时保持较高的硬度。

粗加工加工钢料时，应选择耐热温度高，有一定抗冲击性能的硬质合金，如YT5,YG3

精加工加工钢料时，应选择硬度高，耐磨性好的硬质合金，如YT15,YT30

粗加工加工铸铁时，应选择抗弯强度高，冲击性能好的硬质合金，如YG6，YG8

精加工加工铸铁时，应选择冲击韧性较好，硬度高，耐磨性好的硬质合金，如YG3，YT5

5、涂层硬质合金有哪些优点？

常用涂层材料有哪些？

涂层硬质合金一般选择YG类硬质合金为基体，韧性较好，而涂层一般要求硬度较高，耐磨性好，与金属亲和力小，高温下有良好的热稳定性，因此涂层硬质合金的主要优点有：

（1）涂层比基体硬度高；

（2）涂层具有高的抗氧化性，抗粘结性，耐磨性，抗月牙洼磨损

（3）低的摩擦系数，可降低切削力，切削温度25%

（4）耐用度提高1-3倍（WC）

常用涂层材料有：

TiC、TiN、Al2O3

7、按下列条件选择刀具材料类型和牌号：

（1）45号钢锻件粗车；

（2）HT200铸铁精车；

（3）低速精车合金钢蜗杆；

（4）高速精车调质钢长轴；

（5）高速精密镗削铝合金缸套；

（6）中速车削淬火钢轴；

（7）加工65HRC冷硬铸铁

（1）45号钢锻件粗车的特点：

工件表面有硬皮，要求刀具耐磨性好，切削力加大，切削温度高，要求刀具耐热性能好，因此选择YT5，YW1，

（2）HT200铸铁精车的特点：

切削力不大，有较小的冲击，由于是精车，要求较好的耐磨性，因此选择CBN，陶瓷刀YG3

（3）低速精车合金钢蜗杆：

加工余量小，切削力小，无冲击，由于是合金钢，要求刀具耐磨性好，选择刀具：

YT30,YG3

（4）高速精车调质钢长轴：

由于是长轴，要求刀具耐磨性很好，对高速精车，要求耐热性良好，选择刀具：

CBN，YN10，陶瓷刀

（5）高速精密镗削铝合金缸套：

工件材料塑性极好，精密镗削，要求刀刃锋利，抗粘结性好。

选择刀具：

PCD，YG3X

（6）中速车削淬火钢轴：

要求刀具硬度高，耐磨性好耐热性好，由于是中等切削速度，易产生积屑瘤，因此选择抗粘结的涂层刀具材料（TiN涂层）或陶瓷刀具

（7）加工65HRC冷硬铸铁：

工件材料硬度较高，脆性大，粗加工是切削力大，要求刀具材料人性较高，同时硬度也较高，粗加工时易选择YG6A，精加工时可选CBN，Sailon陶瓷刀

第三章：

切削变形

第三章简答题

1、切削变形区的划分，各有何特点？

2、

第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，主要特点是产生剪切变形

第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处，主要特点是产生纤维化

第三变形区发生于以加工表面上，主要特点是产生纤维化和加工硬化。

3、金属切削变形的表示方法有哪几个？

4、

剪切角：

φ：

剪切面和切削速度方向的夹角

相对滑移ε：

第一变形区剪切应变量的大小

变形系数ξ：

切削层长度与切屑长度的比

3、剪切角和刀具的前角、摩擦角有何关系？

LeeShaffer近似剪切角公式

γo↑→φ↑→切削变形↓——有利

β↑→φ↓→切削变形↑——应提高刀具的刃磨质量，

施加切削液

5、影响前刀面摩擦系数的主要情况有哪些？

6、

1．工件材料：

强度、硬度↑→切削温度↑→μ↓

2．切削厚度：

切削厚度↑→正应力↑→μ↓

3．切削速度：

切削速度↑→粘结↑→μ↑；

切削速度↑→塑性↑→μ↓

4．刀具前角：

前角γo↑→正应力↓→μ↑

5、什么是积屑瘤？

积屑瘤对加工过程有何影响？

在中等切削速度下，加工钢料等塑性材料时，在前刀面切削刃处由于冷焊作用而粘着一块硬块，该金属称为积屑瘤

积屑瘤对加工过程的影响

1．实际前角增大

2．增大切削厚度

3．使加工表面粗糙度增大

4．对刀具耐用度的影响

7、防止积屑瘤的主要方法有哪些？

8、

1．降低切削速度

2．采用高速切削

3．采用润滑性好的切削液

4．增加刀具前角

5．提高工件材料硬度

7、对切削变形的影响因素有哪些？

一、工件材料对切削变形的影响:

工件材料强度↑→摩擦系数μ↓→剪切角φ↑→切削变形↓

二、刀具前角对切削变形的影响:

前角↑→（β－γo）↓→剪切角φ↑→切削变形↓

三、切削速度对切削变形的影响：

切削速度提高，变形程度越小。

四、切削厚度对切削变形的影响：

进给量f↑→切削厚度ac↑→μ↓→ξ↓→切削变形↓

第四章：

切削力

1、什么叫切削力？

分析加工塑性材料和脆性材料时切削力的来源？

金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。

加工塑性材料时，切削力来自工件材料的弹性变形抗力、塑性变形抗力、前刀面和切屑底面的摩擦力和后刀面和已加工表面的摩擦力。

加工脆性材料时，主要来自工件材料的弹性变形抗力和后刀面的摩擦力。

2、为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx（国标为Ff）、Fy（国标为Fp）和Fz（国标为Fc）三个分力，这三个分力各有何作用？

Fz—切削力或切向力。

它切于过渡表面并与基面垂直。

Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。

Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。

Fy—切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。

Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。

它与工件在切削过程中产生的振动有关。

3、切削力指数公式中各参数的含义是什么？

CFz——与被加工金属和切削条件有关的系数

xfz，yfz，nfz——切削用量三要素的指数，分别表示背吃刀量、进给量和切削速度对切削力影响的大小。

Kfz——表示当实际加工条件与所求得经验公式的条件不符时，各种因素对切削力的修正系数的积

4、影响切削力的因素有哪些？

（1）切削用量对切削力的影响？

（2）刀具角度对切削力的影响？

被加工材料、切削加工用量、刀具几何参数、刀具材料、切削液对切削力的影响、刀具磨损对切削力的影响

（1）背吃刀量ap和进给量f增大，切削力增大，但ap的影响比f的大。

切削速度v对切削力的影响很小。

（2）前角对切削力的影响在刀具角度中影响最大，

前角↑→φ↑→塑性变形↓→ξ↓→摩擦力↓→切削力↓

主偏角↑→切削厚度ac↑→切削变形↓→切削力↓

但Kr>

60-75°

时，Fz会增大（非自由切削）

第五章

第五章：

1、根据公式，对切削热产生的影响大小为ap，v，f，能否说明切削用量对切削温度的影响也是这个顺序？

对切削热产生的影响大小为ap，v，f，不能说明切削用量三要素对切削温度的影响也是这样，因为切削温度不但和切削热的产生有关，也和切削热的传出有关，增加背吃刀量，虽然可使切削热增加，但也增加了刀屑的接触长度，改善了散热条件，因此对切削温度的影响最小，而切削速度对切削温度的影响最大。

2、影响切削温度的因素有哪些？

一、切削用量的影响

二、刀具几何参数的影响

三、工件材料的影响

四、刀具磨损的影响

五、切削液的影响

3、刀具的前角怎样影响切削温度？

随着刀具前角γo增加，切削力降低，产生热量减少，导致切削温度下降。

但前角γo太大时，使刀头散热体积减少，使切削温度升高，因此，存在最佳前角，使切削温度最低。

5、切削用量如何影响切削温度？

影响效果：

v>

f>

ap

切削速度Vc↑一倍→切削温度↑30%～45%

背吃刀量aP↑一倍→切削温度↑5%～8%

进给量f↑一倍→切削温度↑15%～20%

5、切削温度对工件的尺寸精度有何影响？

1、工件本身受热膨胀，直径发生变化，影响尺寸精度；

2、刀杆受热膨胀，使加工直径减少；

3、工件受力变长，车削后工件中部直径变大。

7、加工钢料等塑性材料和加工铸铁等脆性材料时，前刀面和后刀面哪一个切削温度高？

加工钢料等塑性材料，前刀面的切削温度高，因为切屑和前刀面的摩擦比较严重。

加工铸铁等脆性材料时，后刀面的切削温度高，因为加工脆性材料形不成连续的切屑，前刀面上没有摩擦，但后到面上摩擦严重。

第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度

1、后刀面有几个磨损区？

用什么符号表示？

什么情况下容易形成后刀面的磨损？

后刀面有3个磨损区：

刀尖磨损区（C区）、边界磨损区（N区）和刀尖磨损区（B区），

当切削铸铁或以较小的切削厚度切削塑性材料时，容易形成后刀面的磨损

2、刀具磨损的四个主要原因是什么？

刀具磨损的四个主要原因是：

一、硬质点磨损

二、粘结磨损

三、扩散磨损

四、化学磨损（氧化磨损）

3、什么是硬质点磨损？

什么情况下容易发生？

因为工件材料中含有一些碳化物、氮化物、积屑瘤残留物等硬质点杂质，在金属加工过程中，会将刀具表面划伤，造成机械磨损。

低速刀具磨损的主要原因是硬质点磨损

4、高速钢刀具在高速和低速切削钢材时的主要磨损原因？

高速钢在低速切削是主要产生硬质点磨损（切削温度较低），高速时由于切削温度过高，主要产生塑性变形破坏。

5、硬质合金刀具在高速、中速和低速切削钢材时的主要磨损原因？

硬质合金车刀高速切削时，主要以扩散磨损为主；

中速切削主要以粘结磨损为主；

低速切削主要产生硬质点磨损和崩刃。

5、切削温度如何影响磨损原因？

切削温度是影响刀具磨损原因的主要因素，当切削温度较低时，主要产生硬质点磨损，中等切削温度时主要产生粘结磨损，较高温度切削时，主要产生扩散磨损和氧化磨损。

6、刀具磨损过程的三个阶段是什么？

合理的刀具磨损标准如何确定？

刀具磨损过程的三个阶段是初期磨损阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段。

以1/2背吃刀量处后刀面上的磨损带宽度VB达到正常磨损阶段的结束和急剧磨损阶段的开始时的磨损量作为刀具磨钝标准。

7、什么叫刀具的耐用度？

切削用量三要素如何影响刀具的耐用度？

刀具的耐用度指一把刀从开始使用到达到磨钝标准时的实际切削时间（T）。

增加切削用量三要素都能降低刀具的耐用度，其中切削速度影响最大，背吃刀量影响最小。

9、什么是最高生产率耐用度，最低成本耐用度？

10、

最高生产率耐用度：

以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的时间为最少来衡量的刀具耐用度。

最低成本耐用度？

以每件产品或工序的加工费用最低为原则来制定的刀具耐用度。

9、根据破损形貌，刀具脆性破损的形式有哪几种？

刀具脆性破损的原因是什么？

根据破损形貌，刀具脆性破损的形式有：

1．崩刃，2．碎断，3．剥落，4．裂纹破损，

刀具脆性破损的原因是：

（1）、断续切削下的机械冲击和热冲击造成较大的机械应力和热应力；

（2）、硬质合金和陶瓷刀的脆性大，容易在应力的作用下产生破损。

第七章：

工件材料切削加工性

1、什么叫工件材料的切削加工性？

什么是相对加工性？

工件材料的切削加工性指材料用刀具进行切削加工的难易程度；

相对加工性：

以强度σb=0.637GPa，HBS=170～229的45#钢的V60为基准，记（V60）j，其他加工材料的V60与（V60）j比较，所获得的加工性。

2、影响工件材料切削加工性的主要因素有哪4个？

影响工件材料切削加工性的因素

1．工件材料的硬度

2．工件材料的强度（常温强度、高温强度）

3．工件材料的塑性和韧性

4．工件材料的导热系数

3、提高难切削加工材料切削加工性的途径？

1．调整化学成分：

假如S、Pb等形成易切钢

2．热处理改变金相组织和物理力学性能

3、其他方法：

如冷拔处理。

4、分析奥氏体不锈钢、高锰钢难切削加工的原因？

应选择什么刀具材料？

奥氏体不锈钢难加工的原因有:

（1）易产生加工硬化;

（2）导热性差；

（3）断屑困难，刀具易磨损，针对以上特点，易选择导热性好，韧性较好的YG类硬质合金

高锰钢难加工的原因有：

（1）易产生加工硬化；

（2）导热性差，热涨系数大，尺寸不易保证；

（3）断屑困难，刀具易磨损。

针对以上特点，易选择导热性好，韧性较好的YG类硬质合金

第八章：

切削液

1、切削液的主要作用是什么？

水溶性切削液和油性切削液的作用有何不同？

切削液的主要作用是：

冷却，润滑，防锈，排屑等

水溶性切削液的冷却性和排屑性好，有一定的防锈性，但润滑性差；

油性切削液润滑性和防锈性好，排屑性和冷却性较差。

2、极压添加剂的作用原理和主要使用场合是什么？

极压添加剂含有S、P、Cl、I等有机化合物，高温下与金属表面形成化学润滑膜，较耐高温，主要应用于高速加工时产生高温的场合或用于加工难加工材料。

3、车削加工铸铁是如何选择切削液？

硬质合金刀具车削铸铁时一般不用切削液，低速精车时可以选用煤油；

高速精车时可用高浓度的乳化液。

4、车削或铣削加工钢时，如何选用切削液？

采用车削或铣削粗加工钢时，由于发热比较多，切削温度高，易选用冷却性好的水溶液或低浓度的乳化液；

采用车削或铣削低速精加工钢时，由于发热比较少，切削温度较低，为保证加工质量，易选用切削油；

高速精加工时，由于切削温度比较高，切削液应同时具有良好的冷却性和润滑性，因此应选用高浓度的乳化液。

第九章：

已加工表面质量

1、什么叫残留面积？

哪些因素对理论粗糙度有影响？

切削时，由于刀具与工件的相对运动及刀具几何形状的影响，有一小部分金属未被切下来而残留在已加工表面上，称为残留面积。

影响理论粗糙度的因素有：

进给量、刀具的主偏角和副偏角、刀尖的圆弧半径。

2、加工硬化产生的原因是什么？

用什么参数表征加工硬化？

加工硬化产生的原因是：

已加工表面的形成过程中，金属表面复杂的塑形变形。

第一变形区的范围扩大到已加工表面以下，是已加工表面层的一部分金属也产生了塑性变形；

由于刀刃钝圆半径的存在，刀具的后刀面继续与已加工表面摩擦，使已加工表面再次发生剪切变形。

表征加工硬化的参数有硬化程度（N）和硬化深度（hd）。

3、什么是残余应力？

残余应力产生的原因是什么？

残余应力是在没有外力作用下，在物体内部保持平衡而残留的应力。

残余应力产生的原因

（1）机械应力引起的塑形变形；

（2）热应力引起塑形变形；

（3）相变引起的体积变化。

第十章：

刀具合理几何参数的选择

前角的功用：

前角大小主要影响：

切削变形，切削力，切削热，耐用度，散热条件。

确定原则：

在保证刀具耐用度的前提下，尽量选择大的前角。

确定前角时，还应考虑：

1、刀具材料的强度，韧性；

2、工件材料的塑性，脆性；

3．加工条件

2、如何根据工件材料的塑性，脆性和强度确定刀具的前角？

（1）工件材料的塑性材料较高时，为减小减小切削变形和前刀面的摩擦，应选择较大的前角。

（2）当工件材料脆性材料较大时，切削力比较集中，为保护刀刃，应选较小的前角。

（3）当工件材料强度硬度较高时，切削力较大，切削温度较高，为增加强度和散热体积，应选较小的前角。

3、后角的功用及确定原则是什么？

后角的主要功用是：

减少后刀面的摩擦，提高刀具的耐用度，提高加工质量。

1．增大后角，减小弹性恢复层和后刀面的接触长度；

2．刀具锋利；

3．在相同VB标准时，提高刀具的耐用度。

4、后角太大，降低切削部分的强度和散热条件。

确定原则是在不产生摩擦条件下尽量减小后角，主要取决于切削厚度。

实际生产中应考虑：

（1）切削厚度；

（2）加工精度；

（3）工件材料的强度硬度、塑性、弹性等；

（4）工艺系统刚度

4、主偏角的功用及选择原则是什么？

主偏角的功用是：

（1）ap，f不变时，减小Kr可减轻单位长度切削刃上的负荷，散热好

（2）提高刀尖强度，散热体积大。

（3）减少因冲击造成的刀尖损坏

（4）影响背向力

选择原则：

从提高刀具耐用度的角度，应减小主偏角

5、副偏角的功用及选择原则是什么？

副偏角的功用：

最终形成加工表面，影响刀具强度，散热

选择原则：

在不影响摩擦和振动的条件下，应用小的副偏角。

6、刃倾角的功用及选择原则是什么？

刃倾角的功用

（1）控制切屑流向；

（2）影响刀头强度和断续切削时切削刃上受冲击的位置；

（3）影响刀刃的锋利程度；

（4）影响切削分力的大小

1．根据加工要求

（1）加工精度高时，应选择大的刃倾角；

（2）有冲击或加工高强度钢，淬硬钢等应选择负的刃倾角。

2．根据加工条件：

加工断续表面或余量不均匀时，选较大的负刃倾角。

第十一章：

切削用量的制定

1、选择切削用量的原则是什么，从刀具耐用度出发时，按什么顺序选择切削用量？

从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量？

选择切削用量的原则是充分利用刀具的切削性能和机床的性能，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本。

从提高刀具耐用度出发，应首先采用较大的背吃刀量，再选用大的进给量，再根据耐用度确定切削速度。

因为切削用量三要素中背吃刀量对刀具耐用度影响对小，而切削速度影响最大。

从机床动力出发时，应首先选择较大的进给量，再确定背吃刀量，最后选择较低的切削速度。

因为进给量对切削力的影响比背吃刀量的小，所有首先选较大进给量。

虽然切削速度对切削力的影响最小，但增大切削速度，会大大增加切削功率，因此选择较低的切削速度。

2、粗加工时进给量的选择受哪些因素的影响？

当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法增加进给量，而保证表面粗糙度要求？

粗加工时对工件表面质量没有太高要求，进给量受到下列因素的限制：

机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度和工件的装夹刚度等。

精加工时进给量受到表面粗糙度限制时，可以选择较大的刀尖圆弧半径和提高切削速度，从而可以提高进给量。

第十二章：

磨削

1、和切削加工相比，磨削加工有何特点？

和切削加工相比，磨削加工的主要特点有：

1、高速度：

线速度：

30～50m/s；

高速：

>

50m/s

2、高精度：

IT6～IT5级；

表面粗糙度值可达Ra0.01～0.04μm

3、高硬度：

加工淬火钢、硬质合金等高硬度材料；

4、高温度：

磨削温度可达1000℃以上；

使用大量的冷却液。

5、去除单位体积材料的能耗高。

2、砂轮粒度的选择准则是什么？

砂轮粒度选择原则为：

（1）精磨时：

选择粒度小的磨粒,46#-100#；

（2）粗磨时：

磨粒粗12#-36#；

（3）砂轮速度高或砂轮与工件接触面积较大时，粒度大；

（4）磨软而韧金属，粒度粗；

硬而脆金属，粒度小。

3、常用的砂轮结合剂有哪4种？

各有何主要特点？

4、砂轮硬度的选择原则是什么？

砂轮硬度的选择：

（1）工件硬，砂轮软

（2）接触面极大，砂轮软

（3）半精磨比粗磨砂轮软，精磨，成型磨，砂轮硬

（4）气孔率低，砂轮软

（5）树脂结合剂不耐高温，磨粒易脱落，硬度比陶瓷结合剂高1-2级

5、什么叫比磨削能？

为什么磨削的单位切削能高于其他的切削方式？

比磨削能：

磨下单位体积金属所消耗的能量（N.m/mm3）

磨削的单位切削能高于其他的切削方式的主要原因有：

（1）磨削加工是微刃负前角切削加工，工件材料的变形强烈；

（2）和切削加工相比，磨削加工的切削厚度要薄的多，导致消耗的表面能增加。

6、磨削加工表面的残余应力产生的原因是什么？

磨削加工表面的残余应力产生的原因是：

（1）金属组织相变引起的体积变化——相变应力

（2）不均匀热胀冷缩——热应力

（3）残留的塑性变形—