金属切削加工与刀具64学时习题集.docx

1、金属切削加工与刀具64学时习题集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 550600 ，通常允

2、许的最大切削速度为 1525m/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 8001000 ，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

3、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

4、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

5、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

6、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13001500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、YT30 B、YG3 C、YG8 D、YT5 4. 精

7、车铸铁件应选用（ A ）牌号的硬质合金刀具。A、YG3 B、YG6 C、YG8 D、YG105. 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、YT B、YG C、YA10. 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

8、，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

9、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：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。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

10、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0.4m

11、m/r时，切削宽度是 5 mm，切削厚度是 0.4 mm，切削面积是 2 mm。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

12、. 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。

13、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：主运

14、动、工件转动n；进给运动，刀具直线移动f （2）铣平面：主运动：铣刀转动n；进给运动，工件直线移动（3）钻床上钻孔：主运动：钻头转动n；进给运动，钻头直线移动五、 计算题1. 车削60mm的钢件外圆，转速为400r/min，若用同样切削速度精车40mm的外圆，请完成一下任务：计算车削60mm外圆的切削速度；计算车削40mm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100 r/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200 r/min，求切削深度及切削速度。（1）（2）4. 毛坯直径为60mm

15、的轴，要一次进给车至直径50mm，选用进给量0.5 mm / 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0 和 入倾角s ，控制主后刀面方位的刀具角度是 主后角0 和 主偏角Kr ，控制副后刀面方位的刀具角度是 副后

16、角0 、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0 、 后角0 、 主偏角Kr 、副主偏Kr 、副后角0 、与刀倾角s 。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

17、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

18、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、

19、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

20、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

21、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 20 m/min，切削温度约 300350 。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

22、。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，

23、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

24、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s

25、：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s：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s0：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（300500），中等切削速度Vc2030m/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

26、生存积屑瘤的中速区（1520m/min）Vc10m/min低速Vc40m/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 、

27、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

28、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

29、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Aapf50.42mm2（2）