金属切削加工与刀具64学时习题集 精品.docx
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金属切削加工与刀具64学时习题集精品
金属切削加工与刀具
习题集
主编:
机制教研室
主审：
胡照海
姓名：
班级：
学号：
四川工程职业技术学院
第1章、刀具材料与选择
一、填空
1.在金属切削过程中，刀具切削部分是在高温、高压、和剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。
2.刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。
3.常用的刀具材料分为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金四类。
4.碳素工具钢及合金工具钢的耐热性较差，故只用于制造低切削速度的切削刀具和手用刀具，如锉刀、手用铰刀、手用丝锥和板牙。
5.普通高速钢的硬度不高、其耐热温度为550～600℃，通常允许的最大切削速度为15～25 m/min。
6.制造形状复杂的刀具通常用高速钢材料。
7.普通高速钢按钨、钼质量分为钨系高速钢和钼系高速钢，主要牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。
8.硬质合金的主要缺点是抗弯强度、冲击韧度较低、硊性大，因此不耐冲击和振动。
9.硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都高于高速钢，耐热温度可达800～1000℃，切削速度为高速钢的数倍。
10.常用硬质合金分为钨钴类YG、钨钛类YT和钨钛钽（铌）类YW等。
其中YG类适合用于铸铁等脆性工件，YT类适用于加工钢类等普通塑性工件。
11.各类硬质合金牌号中，含钴量越多，抗冲击越好；含碳化物越多，硬度、耐磨性越高。
粗加工时应选用含钴多的硬质合金刀具。
12.陶瓷刀具材料以氧化铝或复合氧化铝为主要成分。
13.陶瓷材料的优点是高硬度与耐磨性、高耐热性、高化学稳定性及抗粘结性好，一般适用于精加工和半精加工硬材料。
14.超硬刀具材料主要有陶瓷和金刚石、立方氮化硼三种。
15.由于金刚石与铁原子的亲和性强，易使其丧失切削能力，故不宜用于加工铁族材料。
16.金刚石的主要缺点是耐热性差、强度低、脆性大，故对冲击、振动敏感，因而对机床的精度、刚度要求高，一般只适宜作非铁合金的精加工。
二、判断题
1.刀具切削部分的材料影响刀具切削性能的好坏。
（√）
2.刀具材料硬度越高，强度和韧性越低。
（√）
3.刀具材料的工艺性是指可加工性、可磨削性和热处理特征等。
（√）
4.刀具材料的耐热性是指高温下保持高硬度、高强度的性能。
（√）
5.高速钢材料具有比工具钢强度、硬度、耐磨性和耐热性高的特点。
（√）
6.普通高速钢车刀不仅用于冲击较大的场合，也常用于高速切削。
（×）
7.硬质合金的性能主要取决于金属碳化物的种类、性能、数量、粒度和粘接剂的含量。
（√）
8.YG类硬质合金一般用于高速切削钢料；YT类硬质合金一般用于加工铸铁、有色金属及其合金。
（×）
9.涂层硬质合金是在韧性较好的硬质合金基体上，涂一层硬度、耐磨性极高的难熔金属化合物获得的。
（√）
10.涂层硬质合金车刀中的涂层有单涂层、双涂层和多涂层之分，各种涂层材料性质不同，可用于不同的场合。
（×）
11.硬质合金是粉末冶金制品。
（√）
12.YW类硬质合金即可切削铸铁，又可切削钢料及难加工材料。
（√）
13.YN类硬质合金进行淬火钢的断续切削。
（×）
14.硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性、抗粘结性均高于高速钢。
（×）
15.陶瓷材料的特点为强度低，韧性和导热性能差。
（√）
16.陶瓷材料适合用于粗加工硬度高的材料。
（×）
17.金刚石的热稳定性极好，可在800度的高温下正常车削任何材料。
（×）
18.金刚石车刀的刀刃可磨得非常锋利，可对有色金属进行精密和超精密高速车削加工。
（×）
19.立方氮化硼的热稳定性和化学惰性比金刚石好的多，立方氮化硼可耐1300~1500℃的高温。
（√）
20.刀具材料中，耐热性由低到高的排列次序是：
碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金。
（√）
三、选择题
1.切削时，刀具要承受切削力和冲击力，所以必须具有（D）。
A、高硬度B、高耐磨性C、耐热性D、足够的强度和韧性
2.YG8硬质合金，其中数字8表示（D）含量的百分数。
A、碳化钛B、钨C、碳化钨D、钴
3.精车45钢应选用（D）牌号的硬质合金刀具。
A、YT30B、YG3C、YG8D、YT5
4.精车铸铁件应选用（A）牌号的硬质合金刀具。
A、YG3B、YG6C、YG8D、YG10
5.刀具材料硬度越高，耐磨性（B）。
A、越差B、越好C、不变
6.在高温下能保持刀具材料的切削性能称为（D）。
A、硬度B、强度C、耐磨性D、耐热性
7.刀具材料允许的切削速度的高低取决于其（D）的高低。
A、硬度B、强度C、耐磨性D、耐热性
8.高速切削钢料宜选用（C）。
A、高速钢B、钨钴类硬质合金C、钨钛类硬质合金
9.切削难加工材料宜选用（）类硬质合金。
A、YTB、YGC、YA
10.在普通高速钢中加入一些其他合金元素，如（B）等，以提高其耐热性和耐磨性，这就是高性能高速钢。
A、镍、铝B、钒、铝C、钴、铝
11.硬质合金是由高硬度、高熔点的金属（A）粉末，用钴或镍等金属作粘接剂烧结而成的粉末冶金制品。
A、碳化物B、氧化物C、氮化物
12.与未涂层刀具比，使用涂层刀具后切削力和切削温度（B）。
A、降低了B、提高了C、不变
13.陶瓷刀具对冲击力（B）敏感。
A、很不B、十分C、一般
14.使用陶瓷刀具可加工钢、铸铁，对于冷硬铸铁、淬火钢的车削效果（C）。
A、一般B、很好C、较差
四、简答题
1.简述刀具材料应具备的性能。
高硬度和高耐磨性；足够的强度和韧性；高的耐热性；良好的工艺性， 稳定的化学性能。
2.简述各种高速钢的应用范围。
（1）W18Cr4V普通高速钢用于制造钻头，丝锥、铣刀及形状复杂的刀具。
（2）高性能高速钢（高铝高速钢、高钴高速钢）用于难加工材料，如不锈钢、高温合金、钛合金等。
（3）粉末冶金高速钢：
制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。
（4）涂层高速钢：
涂覆一层TiN，已在钻头、齿轮刀具、拉刀等形状复杂刀具上应用。
3.简述陶瓷刀具的特点及应用范围。
（1）特点：
①高硬度和高耐磨性，耐热温度达1200℃，化学稳定性好，与金属的亲合力小。
②抗弯强度低，冲击韧性很差。
（2）主要用于金属材料和高硬度材料的半精加工和精加工。
第2章、金属切削加工的基本术语和定义
切削运动和切削用量
一、填空
1.将工件上的被切削层转化成切屑所需要的运动是主运动。
2.切削加工时刀具与工件的相对运动称为切削运动。
3.切削运动分为主运动和进给运动两类。
4.工件在切削过程中形成三个不断变化着的表面，即：
已加工表面、过渡表面和待加工表面。
5.切削用量是衡量切削过程和切削变形大小的参数，包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。
6.金属切屑层的参数有切削厚度hD、切削宽度bD及切削层面积A。
7.车削外圆时，当主、副切削刃为直线，刃倾角为零度，主偏角小于90°时，切削层横截面为平行四边形。
8.当刃倾角为0°，主偏角为90°，切削深度为5mm，进给量为0.4mm/r时，切削宽度是5mm，切削厚度是0.4mm，切削面积是2mm²。
二、判断
1.使新的切削层不断投入切削的运动称为主运动。
（×）
2.切削用量就是用来表征切削运动大小的参数，是金属切削加工之前操作者调整机床的依据。
（√）
3.无论哪种切削加工，主运动往往不止一个。
（×）
4.工件的旋转速度就是切削速度。
（×）
5.工件每转一分钟，车刀沿着进给方向运动的距离称为进给量。
（×）
6.由于在切削刃上各点相对于工件的旋转半径不同，所以切削刃上各点的切削速度也不同。
（√）
7.主运动的特征是速度高，消耗的功率大。
（√）
8.进给运动的速度较低，消耗功率小，可以是一个、两个或多个。
（√）
9.进给量是衡量进给运动大小的参数。
（√）
10.车削时工件的旋转运动是主运动；刨削时刨刀的往复直线运动是主运动。
（√）
11.切削面积由切削深度和进给量决定。
（√）
12.切屑层的参数通常在平行于主运动方向的基面内测量。
（×）
三、选择
1.在各种切削加工中，（B）只有一个。
A、切削运动B、主运动C、进给运动
2.主切削刃正在切削着的表面称为（C）表面。
A、已加工B、待加工C、过渡
3.车削加工的切削运动形式属于（A）
A、工件转动，刀具移动B、工件转动，刀具往复运动C、工件不动，刀具作回转运动
4.（A）的大小直接影响刀具主切削刃的工作长度，反映其切削负荷的大小。
A、切削深度B、进给量C、切削速度
5.切削厚度与切削宽度随刀具（C）大小的变化而变化。
A、前角B、后角C、主偏角
四、简答
1.切削用量包括哪几个参数？
指出各参数的含义。
（1）Vc：
切削速度，即主运动的线速度
（2）f：
进给量，车削时工件每转一转，刀具沿进给方向的移动距离
（3）ap：
前吃刀量，
，垂直于进给方向所试题的切削层尺寸。
2.什么是主运动？
什么是进给运动？
它们之间有什么区别？
（1）主运动是刀刃上线速度最高点的值。
※特点：
线速度高，消耗功率大
（2）进给运动：
工件每转一转刀具沿进给方向的移动距离。
※特点：
消耗功率小，f
直线移动量。
3.切削运动有哪些形式，并举例。
（1）车圆柱面：
①主运动、工件转动n
；②进给运动，刀具直线移动f
（2）铣平面：
①主运动：
铣刀转动n
；②进给运动，工件直线移动
（3）钻床上钻孔：
①主运动：
钻头转动n
；②进给运动，钻头直线移动
五、计算题
1.车削φ60mm的钢件外圆，转速为400r/min，若用同样切削速度精车φ40mm的外圆，请完成一下任务：
计算车削φ60mm外圆的切削速度；
计算车削φ40mm外圆的主轴转速。
（1）
（2）
2.车一直径为50mm的轴，现要一次进给车至直径为42mm，如果机床转速为100r/min，求切削深度及切削速度。
（1）
（2）
3.钻直径为40mm的孔，若钻头转速为200r/min，求切削深度及切削速度。
（1）
（2）
4.毛坯直径为60mm的轴，要一次进给车至直径50mm，选用进给量0.5mm/r，车刀刃倾角为0°，主偏角为60°，求切削厚度、切削宽度和切削层面积。
（1）切削厚度：
（2）背号刀量：
（3）切削宽度：
（4）切削层面积：
刀具切削部分的几何参数
一、填空
1.普通外圆车刀切削部分是由一尖、二刃、三面来加以概括。
2.刀具上切屑所流经的表面称为前刀面，与工件上加工表面相对的刀具表面称为主后刀面，而副后刀面是指与工件上已加工表面相对的刀具表面。
3.控制前刀面方位的刀具角度是前角γ0和入倾角λs，控制主后刀面方位的刀具角度是主后角α0和主偏角Kr，控制副后刀面方位的刀具角度是副后角α0‘、副主偏Kr‘。
4.刀具几何角度是确定刀具切削部分（设计）制造与刀磨的重要参数。
5.用来确定刀具几何角度的参考系有两大类：
正交平面参考系和工作角度参考系。
6.刀具的标注参考系有正交平面参考系、法剖面参考系、切深与进给剖面参考系，最常用的是正交平面参考系。
7.刀具几何角度是由前刀面、后刀面与副后刀面形成的夹角。
8.刀具的六个基本角度是前角γ0、后角α0、主偏角Kr、副主偏Kr‘、副后角α0‘、与刀倾角λs。
9.由于进给运动的影响，工作时工作切削平面和工作基面的位置发生了变化，引起工作角度也发生了变化。
10.车刀安装的高低会引起车刀工作前角和工作后角的变化。
二、判断
1.从结构上看，任何车刀切削部分的组成可概括为三面、二刃、一尖。
（√）
2.车刀的切削平面是通过切削刃并垂直于基面的平面。
（√）
3.在主正交平面内度量的基面与前刀面间的夹角是刀具的前角，有正负之分。
（√）
4.在主正交平面内度量的后刀面与切削平面间的夹角是刀具的前角，有正负之分。
（×）
5.刀具几何参数对切削过程中的切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损及工件的加工质量都有重要影响。
（√）
6.当刀具后角不变时，增大前角，使楔角增大，刀具强度提高。
（×）
7.由于进给运动在合成切削运动中所起的作用很小，通常可用标注角度代替工作角度。
（×）
三、选择
1.定义刀具标注角度的参考系是（A）。
A、标注参考系B、工作参考系C、直角坐标系
2.刃倾角是在（B）内测量的基本角度。
A、基面B、切削平面C、正交平面
3.主切削刃和副切削刃在基面上投影的夹角称为（E）。
A、前角B、主偏角C、副偏角D、刃倾角E、刀尖角
4.在基面内测量的角度有（C）。
A、前角和后角B、刃倾角C、副偏角
5.当刀尖处在切削刃的最高位置时，刃倾角取（正）；当主切削刃与基面平行时，刃倾角取（零）度。
A、正、负B、负、正C、正、零
6.切断过程中，随着工件直径减小，车刀的工作后角（A）。
A、减小B、增大C、不变
四、名词解释
1.切削平面：
通过主切削刃上某一指定点与主切削刃相切，并垂直于基面的平面。
2.基面：
通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。
3.刃倾角：
在切削平面内度量的主切削刃与基面的夹角（高正、低负、平零）。
4.副偏角：
在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。
五、简答
1.车刀工作时的角度为何与静止时不同？
在那些情况下才有必要考虑其不同点？
（1）静止是指假设主运动方向Vc为铅垂方向时所确定的基面Pr和Ps切削平面。
（2）
，工作时合成切削速度方向倾斜，使工作切削平面Pse和工作基面Pre都倾斜，刀具工作角度发生改变。
（3）当进给速度变化较大时考虑工作角度变化对加工的影响。
横向进给：
2.已知外圆车刀的几何角度
=
、
=
、
=
、
=
=
、
=
，试画出刀具切削部分的几何角度。
3.已知外圆车刀的几何角度
=90°、
=
、
=
°、
=
=5°、
=-3°，试画出刀具切削部分的几何角度。
4.已知切断车刀的几何角度
=90°、
=
、
=-3°、
=
=5°、
=0°。
试画出刀具切削部分的几何角度。
第3章、金属切削的基本理论
切削变形与切屑
一、填空
1.被切金属层在刀具切削刃的挤压和前刀面的挤压和摩擦作用下，产生切削变形后与工件分离，形成了切屑。
2.加工脆性材料时，切屑一般为崩碎切屑。
3.从切削变形的原理分析，切屑有带状切屑、节状切屑、单元切屑和崩碎切屑四种类型。
4.形成带状切屑时切削力的变化波动小，切削过程平稳，工件表面质量较高。
5.最易产生积屑瘤的切削速度是20m/min，切削温度约300～350℃。
6.积屑瘤对切削所起的有利作用是增大实际前角和背吃刀量。
7.切削中产生积屑瘤会降低工件表面粗糙度值。
8.积屑瘤对粗加工是有利的，而在精加工时则要避免其产生。
9.刀具前刀面的微观表面粗糙度可抑制积屑瘤的产生。
10.减少加工硬化的措施有修改刀具几何参数、调整切削用量、选择切削液。
11.零件已加工表面质量的含义主要包括三方面内容，即表面粗糙度、加工硬化、残余应力。
12.影响工件表面粗糙度的主要因素有几何因素产生的表面粗糙度、切削过程中不稳定因素产生的表面粗糙度。
二、判断
1.切屑的卷曲和前刀面的挤压有关。
（×）
2.切下来的切屑的厚度通常与切削层的厚度相等。
（×）
3.节状切屑外表面呈锯齿形，内表面局部有裂纹。
（√）
4.节状切屑又叫挤裂切屑；粒状切屑又叫单元切屑。
（×）
5.切削塑性金属时，选择较小的切削厚度、较高的切削速度和较大的前角会形成粒状切屑。
（×）
6.切削脆性金属时形成崩碎切屑。
（√）
7.加工塑性金属时，通过改变切削条件可使切屑形态改变。
（√）
8.切削铸铁、黄铜等脆性材料时往往形成不规则的细小颗粒状崩碎切屑，主要是因为材料的塑性差，抗拉强度低。
（√）
9.在车削中，良好切屑形状的主要标志是：
不缠绕，不飞溅，不损伤工件、刀具和车床，不影响工人的操作和安全。
（√）
10.积屑瘤的硬度与工件材料硬度一样。
（×）
11.切削速度低和高都不易产生积屑瘤。
（√）
12.切削脆性金属材料不会产生积屑瘤。
（√）
13.中等切削速度的条件切削钢件不会产生积屑瘤。
（×）
14.积屑瘤有保护刀具的作用，精车时允许积屑瘤存在。
（×）
15.有了积屑瘤后，实际前角会增大。
（√）
16.切削液可降低切削温度，控制积屑瘤产生。
（√）
17.材料脆性却大，加工硬化越严重。
（×）
三、选择
1.（A）切屑底面光滑，外表面呈毛茸状。
A、带状B、节状C、粒状
2.加工塑性金属时，若刀具前角较大，切削速度较高，切削厚度较小，则容易产生（A）切削。
A、带状B、节状C、粒状
3.切削时若形成挤裂切屑，当将刀具前角增大切削厚度减小时，易形成（A）切削。
A、带状B、节状C、粒状
4.工件材料越（B），刀具前角越（C），切削厚度越（C），越容易形成崩碎切屑。
A、韧B、脆C、大D、小
四、简答
1.较好的屑形有哪几种？
（1）圆柱形螺旋切屑；
（2）发条状切屑；
（3）垫圈形螺旋切屑；
（4）圆锥形螺旋切屑；
（5）弧形切屑。
2.切削用量中对断屑影响最大的要素是什么？
如何影响？
c图 ＋λs：
Vc在主切削刃上的分速度Vcp背离工件中，切屑流向待加工表面。
b图 －λs：
Vc在主切削刃上的分速度Vcp背向工件中心，切屑流向已加工表面。
a图 λs＝0：
切屑流向过渡表面。
3.试述积屑瘤的成因。
切屑底层金属与前刀面冷焊而滞留在前刀面上和为积屑瘤。
（1）塑性金属
（2）切削温度（300～500℃），中等切削速度Vc＝20～30m/min，易生成积屑瘤。
4.积屑瘤对切削加工有什么影响。
（1）增大前角，实际工作前角加大，减少切削变形，降低切削力，保护刀刃。
（2）增大切削厚度hD，△hD的变化引起振动。
（3）积屑瘤部分碎片粘在已加工表面上，使加工表面变得粗糙。
5.试述避免积屑瘤产生的措施。
（1）控制切削速度，避开易生存积屑瘤的中速区（15～20m/min）
Vc＜10m/min低速
Vc＞40m/min高速
（2）增大前角，减小刀屑接触区压力。
（3）采用切削液，减小摩擦。
6.简述加工硬化的成因。
加工硬化，它是在已加工表面严重变形层内，金属晶格伸长、挤压、扭曲、甚至碎裂而使表面层组织硬度增高的现象。
7.简述已加工表面粗糙度的成因。
（1）几何因素产生的表面粗糙度，残留面积高度
（2）切削过程中不稳定的因素影响表面粗糙度，如：
积屑瘤、鳞刺、振动等。
切削力与切削功率
一、填空
1.切削力来源于切削过程中产生的弹性变形、塑性变形和刀具与切屑工件间的摩擦力。
2.切削力可分解为三个互相垂直的分力，即Fc主切削力、Fp径向力、Ff进给力。
3.切削功率近似等于Fc和Vc（10）-3的乘积。
4.工件材料的强度和硬度越高，切削力就越大。
5.前角增大，切削力会下降。
6.切塑性材料时，切削力随切削速度的增加而复杂。
二、选择
1.车削时，主切削力（A）于基面。
A、垂直B、平行
2.材料的强度、硬度相近时，塑性越（B），切削力越小。
A、好B、差
3.切削脆性金属材料的切削力（C）切削钢件的切削力。
A、等于B、大于C、小于
4.切削用量中，对切削力影响最大的是（C），影响最小的是（B）。
A、切削深度B、进给量C、切削速度
5.在中等切削速度下切削钢件，切削力会（B）。
A、增大B、减小C、不变
6.刀具角度中，对切削力影响最大的是（A）。
A、前角B、后角C、主偏角D、刃倾角
三、判断
1.主切削力是主运动切削速度方向的力，它是确定机床电动机功率的主要依据。
（√）
2.钻削时，轴向切削力与进给方向平行。
（√）
3.切削功率是三个切削分力所消耗功率的总和。
（√）
4.背向力不消耗功率，但在车削轴类工件时，易引起工艺系统的变形和振动，对加工精度和表面质量有较大影响。
（√）
5.影响切削力的主要因素是：
工件材料的硬度、塑性和韧性，刀具角度，切削用量，刀具的磨损和刀具材料等。
（√）
6.加工塑性大的材料，车刀的前角对切削力的影响不明显。
（×）
7.合理选用切削液，不但可以降低切削区域的温度，对减小切削力也有十分明显的效果。
（√）
8.主切削力消耗大部分切削功率，是计算机床功率，设计刀具、夹具，选择切削用量的主要依据。
（√）
9.车刀刀尖圆弧半径增大，切削时径向力减小。
（×）
四、简答
1.切削力可分解成哪几个分力？
各分力有何实用意义？
（1）主切削力Fc：
垂直于基面，是校核切削功率和设计机床的主要参数。
（2）径向力FD：
在基面内与进给方向垂直，后使工件产生弯曲变形。
（3）进给力Ff：
在基面内，与进给方向平行，Fp是设计机床进给机构主要参数。
2.切削用量三要素是怎么样影响切削力的？
为什么进给量的影响不如切削深度大?
（1）切削速度Vc：
（2）
（成正例增大），
变化不显著。
（3）
变形系数下降，
略有增加。
3.要减小径向力有哪些主要措施?
（1）
（2）减少刀尖圆弧半径。
五、计算：
1.已知车床电动机功率为6KW，传动效率为0.75，车削时选择切削深度为5mm，进给量为0.4mm/r。
已知单位切削力为1118N/mm2。
求在机床允许的情况下可选择的最大切削速度。
（1）切削面积 A＝apf＝5×0.4＝2mm2
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