现代切削加工技术与刀具习题（第一部分答案）

（习题集答案）

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机械工程学院 2013年3月

模块一 切削加工理论及应用

第1章 切削加工理论

一、简答题

1. 写出车外圆、钻孔、拉孔、镗孔及铣削平面这几种加工方法的主运动和进给运动。 【答题要点】 加工方法 车外圆 钻孔 拉孔 镗孔 铣平面 主运动 工件旋转运动 钻头旋转运动 拉刀直线运动 镗刀（镗杆）旋转运动 铣刀旋转运动 进给运动 车刀沿轴向运动 主轴（台）沿轴向运动 无进给运动 工作台轴向或径向进给运动 工作台沿X、Y或Z轴进给 2. 刀具角度有哪些作用？主偏角?r与刃倾角?s确定了刀具哪一结构的空间位置？ 【答题要点】

刀具角度作用：（1）确定刀刃和刀面在空间的位置及关系；（2）确定刀具的切削性能。主偏角?r与刃倾角?s确定了住切削刃的空间位置。

3. 在定义切削速度、刀具参考系和刀具角度时，为何要强调“切削刃上选定点”这一表达？ 【答题要点】

由于大多数刀具的切削刃是曲线，因此切削刃上不同点的位置、直径、切线不同，因此在定义切削速度、刀具参考系和刀具角度时，必须要强调切削刃上选定点。

4. 刀具法平面参考系和正交平面参考系有何异同？在法平面Pn和正交平面Po内的前角和后角有何关系？什么情况下Pn与Po重合？ 【答题要点】

法平面是垂直于切削刃上选定点的切线的平面，不一定垂直于基面，正交平面是垂直于切削刃上选定点的的切线在基面上投影线的平面，二者均垂直于切削平面。

法平面和正交平面内的前角和后角有关系：tan?n?tan?ocos?s，cot?n?cot?ocos?s；当刃倾角?s=0°时，Pn与Po重合。 5. 刀具切削部分材料应具备哪些性能？ 【答题要点】

刀具切削部分应具备：（1）较高的硬度和耐磨性；（2）较高的强度和韧性；（3）较高的耐热性和化学稳定性；（4）较好的工艺性和经济性。 6. 下列牌号的刀具材料有何特性？适用于何种场合？

【答题要点】

（1）W9Mo3Cr4V：热稳定性能高于M2；碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；脱碳倾向小于M2；耐用度较高；磨削加工性好。适合于制造比较精密的复杂刀具。

（2）YG6X：属细颗粒合金，耐磨性优于 YG6，强度接近YG6。适合于铸铁、冷硬铸铁、合

金铸铁、耐热钢、合金钢的半精加工、精加工。

（3）W6Mo5Cr4V2Al (501)。铝高速钢是无钴高速钢，是在W6Mo5Cr4V2 的基础上增加铝、碳的含量，以提高钢的耐热性和耐磨性，并使其强度和韧性不降低。常温硬度7HRC～69HRC，具有良好的综合性能。因V含量不高，可磨性良好，生产成本较低。

（4）YT15：耐磨性和红硬性较好，但抗冲击能力差。适用于碳钢、合金钢连续切削时的半精加工和精加工

7. 试根据切屑变形模型分析三个变形区的特征。

【答题要点】

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。

8. 切削塑性金属时，容易在前刀面上产生积屑瘤，切削速度对其有何影响？它对切削过程有何积极影响和消极影响， 【答题要点】

对每一种塑形金属，在其他条件不变的情况下，总存在一个v?，当vc?v?时，产生积屑瘤，积屑瘤的随vc的增大先增大后减小直至消失，vc?v?时，不产生积屑瘤。积极影响：（1）代替刀刃切削，提高刀具耐用度；（2）增大刀具实际前角吧，减小切削变形，减小切削力；消极影响：（1）降低零件的尺寸精度；（2）使切削过程不稳定，降低已加工表面质量。

9. 简述影响切削变形的因素。 【答题要点】

分别从（1）工件材料；（2）切削速度；（3）切削厚度；（4）刀具前角四个方面阐述。 10. 试分析在常规切削速度条件下加工塑形金属时，切削用量三要素对切削力、切削温度、刀具耐用度的影响规律，这些规律对于生产实际有何指导意义？

【答题要点】

（1）切削用量三要素对切削力的影响规律：背吃刀量与进给量增大，切削力增大，但背吃刀量对切削力的影响更大。无积屑瘤的切削速度范围内，切削速速增大，切削力减小；有积屑瘤的切削速度的范围内，切削速度增大，切削力先减小后增大。对生产实践的指导意义：在工艺系统刚性不定的前提下，为了提高生产率，优先选用较大的进给量和较高的切削速度，选用较小的背吃刀量。

（2）切削用量三要素对切削温度和刀具磨损的影响规律：切削用量增大，切削温度均升高，刀具磨损均增大，影响程度为切削速度>进给量>背吃刀量。对生产实践的指导意义：在保证刀具耐用度的前提下，优先选用较大的切削用量，其次是进给量，然后再确定切削速度。 11. 以硬质合金刀具和高速钢刀具为例，分析影响刀具磨损的主要原因。

【答题要点】

影响刀具磨损的因素最主要的是切削温度，但对于高速钢和硬质合金又有不同。对于高速钢，低速切削时，以磨粒磨损为主，高速切削时，以粘接、扩散、化学磨损为主；对于硬质合金，低速切削时，容易发生破损，中速切削时，以粘接、扩散磨损为主，高速切削时，以发生塑形破裂为主。 12. 切削塑形金属时，有哪些切削类型？它们之间是怎样相互转换的？

【答题要点】

类型：带状切屑，挤裂（节状）切屑，单元切屑（粒状）。

普通切削条件下，通过增大背吃刀量、减小刀具前角和切削速度可以实现带状切屑向单元切屑的转变。高速切削时，增大切削速度，切屑均由带状切屑转化为单元切屑。

二、作图题

13.作图表示外圆车刀的几何角度：?r=45°、?r=5°、?o=15°、?o=15°、?s=5°、?o=10°。 【答题要点】参考课本

14. 作图表示切断刀的几何角度：?r=90°、?r=2°、?o=5°、?o=12°、?s=0°。 【答题要点】参考课本

???三、计算与综合

15. 车削直径为80mm，长200mm的棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm/r，n=240r/min。 （1）试计算切削速度vc、切削机动时间tm及材料切除率Q; 【答题要点】

切削速度：vc?机动时间：tm??dn1000???80?2401000?60.32m/min

?dlA1000vcapf???80?200?41000?60.32?4?0.5?1.67min

3材料去除率：Q?1000apfvc?1000?4?0.5?60.32?120640mm/min

（2）若使用车刀的主偏角为?r=75°，试计算切削厚度hD、切削宽度bD及切削层公称面积AD。 【答题要点】

切削厚度：hD?fsin?r=0.5sin75°=0.483（mm） 切削宽度：bD?ap/sin?r=4/sin75°=4.141（mm） 切削面积：AD?fap=4×0.5=2（mm2）

16. 已知用?r=90°、?r=2°、?o=5°、?o=12°、?s=0°的切断刀切断直径为50mm的棒料。 （1）若切削刃安装时高于中心0.2mm，不考虑进给运动的影响，试计算切断后，工件端面留下的

剪断心柱直径； 【答题要点】

在车床上进行切断加工时，若切削刃安装高于工件中心，加工过程中会使工作后角减小，若减

?

小到0°，切削刃将无切削作用。即后角的减小值???o?12?时，对应的直径为剪断心柱直径：

D?2h/sin??2?0.2/sin12? =1.92mm

（2）若进给量f=0.1mm/r，切削刃与中心等高，试计算切断后，工件端面留下的剪断心柱直径。 【答题要点】

在车床上进行切断加工时，若考虑进运动，加工过程中会使工作后角减小，若减小到0°，切削刃将无切削作用。即后角的减小值???o?12?时，对应的直径为剪断心柱直径D，此时有：

tan??f/?D，

即 D?f/?tan??1.5mm。

17. 车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用车刀前角为0°、左刃后角?oL=12°、右刃后角?oR=6°。试问左、右刃工作前、后角是多少？ 【答题要点】

所加工梯形螺纹的螺旋升角为：

??arctan?dw式中f=6mm，dw=36mm，计算得?=3.04°

在Pf平面内，对左切削刃，工作前角增大了η，变为3.04°，工作后角减小了η，变为8.96°。对右切削刃，工作前角减小了η，变为-3.04°，工作后角增大了η，变为9.04°。

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第2章 切削加工理论的应用

1. 切削塑形金属时，有哪些理想的切屑形状？可从哪些方面控制切屑的形态？

【答题要点】

根据生产经验，短管状切屑、平盘旋状切屑、锥盘旋状切屑、短环形螺旋切屑等是可以接受的切屑形状。其中理想的切屑形状为：定向流出的“C”、“6”形切屑，不超过50mm长度的短螺旋切屑。

控制切屑的形态有以下方面：

（1）从切削条件方面：普通切削条件下，通过增大背吃刀量、减小刀具前角和切削速度可以实现带状切屑向单元切屑的转变。高速切削时，增大切削速度，切屑均由带状切屑转化为单元切屑。

（2）从工件材料方面：减小工件的塑形可以实现切屑从长带状切屑向短单元切屑转化。 （3）从加工方法方面：采用断续切削或振动切削可实现断屑。

（4）从加工刀具方面：在刀具上开设置分屑槽或断屑台可实现断屑。 2 可以用哪些指标来衡量材料的切削加工性？

【答题要点】

衡量材料切削加工性的指标有： （1）加工材料的性能指标； （2）相对加工性指标； （3）刀具寿命指标；

（4）其他指标如加工质量，以单位切削力衡量（机床动力不足，工艺系统刚性差），以断屑性能衡量（自动机床，组合机床，自动线，深孔钻）。

根据工件材料的硬度、抗拉强度、伸长率（塑形）、冲击韧度、导热率可判断加工性等级。 3. 试分析钛合金TC9的切削加工性？

【答题要点】

（1）钛合金的导热性能低，切屑与前刀面的接触面积很小，致使切削温度很高。当切削温度在 600℃以上时，钛与氧、氮产生间隙固溶体，对刀具有强烈的磨损作用。

（2）钛合金塑性较低，与刀齿材料的化学亲和性强，容易和刀具材料中的 Ti、Co 和C 元素黏结，加剧了刀具的磨损。

（3）钛合金的弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面的回弹量(弹性恢复)大，所以已加工表面与后刀面的接触面积特别大，摩擦也比较严重。

加工钛合金的注意事项：

（1）成形和复杂刀具可选用如 W6Mo5Cr4V2Al等高温性能好的高速钢。尽可能使用硬质合金刀具和，导热性能良好的、强度高的细晶粒钨钴类硬质合金刀具，如 YG3X、YG6X等，以提高生产率，不能选用 YT类和 TiC、TiN 涂层的刀片。

（2）刀具几何参数在选用时，应采用较小的前角，后角应比切普通钢的大，刀尖采用圆弧过渡刃，切削刃上避免有尖角出现，切削刃的粗糙度值应尽可能小，以保证排屑流畅和避免崩刃。

（3）选用较低的切削速度，中等偏小的进给量，较大的背吃刀量，以使切削刃在冷硬层下进行切削；切削过程中应进行充分冷却，一般用乳化液或极压乳化液，必须注意腐蚀问题。

（4）工艺系统应有足够的刚度和功率。 4. 已加工表面质量包含哪些内容？怎样减小表面粗糙度(从切削用量、刀具参数及切削过程分析)？ 【答题要点】

已加工表面质量包含：

（1）几何方面：表面粗糙度Ra；

（2）表面材质的变化：加工硬化、表层残余应力、表层微裂纹、表层金相组织。 减小表面粗糙度的措施：

（1）提高切削速度，降低进给量；

（2）增大刀具前角，合理确定后角，减小主、副偏角，合理使用修光刃。 （3）选择抗粘结的刀具材料，合理使用切削液，调整工件材料性能。 5. 分别说明倒角刀尖、修圆刀尖、刃口圆弧和倒棱的作用和适用场合。

【答题要点】

（1）倒角刀尖：改善刀尖强度及善热性能，用于粗加工的硬质合金车刀或铣刀； （2）修圆刀尖：强化刀尖、减小表面粗糙度，用于精加工刀具；

（3）刃口圆弧：强化切削刃、减小刀具破损、减小表面粗糙度，用于断续切削； （4）倒 棱：强化切削刃、减小刀具破损，用于硬质合金与陶瓷等脆性刀具；

（5）消 振 棱：消除振动、稳定切削过程、提高刀具寿命，用于工艺系统不足的情况。 6 切削液有哪些作用？ 常用切削液有哪些类型？试从工件材料、刀具材料、加工要求及加工方法四个方面说明怎样选择合理的切削液？

【答题要点】

（1）切削液作用：冷却、润滑、防锈、清洗

（2）切削液类型：水溶性切削液（包括水溶液、乳化液和合成切削液）、油性切削液（包括切削油和极压切削油）。

（3）切削液应考虑以下四个方面选择：

① 根据工件材料选择：切削普通结构钢等塑性材料时要用切削液，切削铸铁等脆性材料时可不用切削液。切削材料中含有铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、妮、钨等元素时应尽可能采用极压切削油或极压乳化液。加工铜、铝及其合金不能用含硫的切削液。精加工铜及其合金、铝及其合金或铸铁时，可选用离子型切削液或10%～12%乳化液。

② 根据刀具材料选择：高速钢刀具粗加工时应选以冷却作用为主的切削液以降低切削温度；硬质合金刀具粗加工时可不用切削液，必要时用低浓度的乳化液或水溶液连续地、充分地浇注，否则刀片会因冷热不均而产生裂纹；用立方氮化硼砂轮时应选磨削油或乳化油而不能用水溶液。

③ 根据加工要求选择：粗加工时宜选用冷却性能为主的切削液以降低切削温度（如离子型切削液或3%～5%乳化液）；精加工时宜选用渗透性和润滑性良好的切削液以减小工件表面粗糙度和提高加工精度。低速切削时宜选用以润滑性能为主的切削油（如极压切削油或 10%～12%极压乳化液或离子型切削液）以减小刀屑摩擦；高速度切削时宜选用冷却性能良好的切削液（如离子型切削液和乳化液）。

④ 根据加工方法选择：铰削、拉削、螺纹加工、剃齿等工序宜选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液。磨削加工时宜选用具有良好冷却和清洗性能的用乳化液（一般用离子型切削液）；磨削难加工材料，宜选用润滑性能较好的极压乳化液或极压切削油。车削时一般不用切削液或选用润滑性能好的切削油，铣削时很少用切削液。

7. 在传统的有级变速机床上切削时，切削用量的选择有何原则？选定背吃刀量和进给量后，怎样确定切削速度？在数控机床和加工中心中，这一原则是否仍然使用？为什么？ 【答题要点】

（1）切削用量的选择原则：

粗加工：首先选取尽可能大的背吃刀量，其次根据机床动力和刚性等选取尽可能大的进给量；

最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

精加工、半精加工：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。

（2）切削用量的确定方法：

背吃刀量主要根据加工余量确定。余量尽量一次切除，如果余量过大，需分两次切除，第一刀的背吃刀量要大，通常为总余量的2/3-3/4。

进给量的选择：粗加工时，根据机床功率、刀片强度尽量选大；精加工、半精加工时根据表面粗糙度要求选择。

切削速度根据刀具的寿命要求和选定的背吃刀量、进给量计算得出并计算出对应的转速，然后与机床具有的实际转速比较，选择与之相近并使速度损失率最小的机床转速，然后反算得出实际的切削速度。

（3）方法（2）的切削速度的确定方法在数控加工时不适用，因为数控机床大多为无机调速。

二、综合应用

8. 用车刀车削一长度为300mm，直径为30mm的细长轴类零件，零件毛坯的直径为?41mm，要求

0.05加工到?35??0.05，分为粗、精两次加工。已知：

工件材料： 不锈钢1Cr18Ni9Ti（?b?0.539GPa）。 刀具材料： (a) YG3X；(b) 陶瓷；(c) YG8；(d) PCD。

刀具角度： ①主偏角：（a）?r＝（b）?r＝75?。②前角：（a）?o＝（b）?o＝20?。③刃30；10?；倾角：（a）?s＝?5?；（b）?s＝5?。

切削用量： (a) ap?2.4mm，f?0.5mm/r，vc?60m/min；(b) ap?0.6mm，f?0.1mm/r，

?vc?100m/min

回答以下问题：

（1）选择粗车和精车时刀具材料； 答：粗车选YG8、精车YG3X。 （2）选择粗车和精车时切削用量； 答：粗车选（a），精车（b）。

（3）选择粗车和精车的合理刀具角度并说明理由；

答：粗车：主偏角选（b）；前角选（a）?o＝。 10?； 刃倾角选（a） 精车：主偏角选（b）；前角选（b）?o＝。 10?； 刃倾角选（b）

理由：工件为细长轴，刚性差，应用较大的主偏角以减小背向力；粗加工时为了强化切削刃和刀尖，选用较小的前角和刃倾角，精加工时为了减小切削变形和切削力，提高加工质量，选择较大的前角和刃倾角。

（4）查表计算粗加工时的切削力Fc和消耗的功率Pc。 【答题要点】

第一步：查表3-1、表3-2得CFc、xFc、yFc、nFc、KmF、K?、K?、K?；

rFoFSF

第二步：由公式Fc?CFcapFcfxyFcvnFcKFc?CFcapFcfxyFcvnFcKmFK?rFK?oFK?sF计算切削力；

第三步：由公式Pc?Fcvc?10-3计算切削功率。 （5）试计算粗加工时求刀具寿命为60min时的切削速度v60 【答题要点】

第一步：由表3-4、表3-5得Cv、m、xv、yv

第二步：由公式vT?

CvxvTmapfyvKvT计算v60

模块二 切削刀具及其应用

第3章 车削刀具

一、简答题

1. 相比焊接车刀，机夹可转位车刀有何特点？某一可转位刀片的型号为SCMA，试分析该刀片的特点及应用场合。

【答题要点】

（1）机夹可转位车刀的特点：不需焊接、重磨，刀片性能好；生产率高；更换方便，易保证加工精度；刀片标准化，可使用涂层刀片。

（2）SCMA刀片形状为正方形、后角为0°、精度较低、具有圆柱孔用于夹紧，该刀片用于车削端面。

2. 普通卧式车床上使用的可转位车刀和数控机床上使用的可转位车刀有何差别？（分别从刀片的装夹方式和刀具的装夹和对刀简述）

【答题要点】

数控车床所采用的可转位车刀，其几何参数是通过刀片结构形状和刀体上刀片槽座的方位安装组合形成的，与通用车床相比一般无本质的区别，其基本结构、功能特点是相同的。但数控车床的加工工序是自动完成的，因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具，具体要求和特点如表所示。 要求 精度高 特 点 目的 （1）采用M级或更高精度等级刀片；（2）多采用精保证刀片重复定位精度，方便坐密级刀杆；（3）用带微调装置的刀杆在机外预调好。 标设定，保证刀尖位置精度。 （1）采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断屑器的车刀；（2）采用结构可靠的车刀，采用复合式夹紧结构和夹紧可靠的其它结构。 （1）采用车削工具系统；（2）采用快换小刀夹。 刀片较多采用涂层刀片。 刀杆较多采用正方形刀杆，但因刀架系统结构差异大，有的需采用专用刀杆。 断屑稳定，不能有紊乱和带状切屑；适应刀架快速移动和换位以及夹紧可靠。 迅速更换切削部件，完成多种切削加工，提高生产效率。 满足生产节拍要求，提高加工效率。 可靠性高 换刀迅速 刀片材料 刀杆截形 刀杆与刀架系统匹配。 3. 成形车刀的前角和后角是怎样形成的？在哪个参考平面内测量？前角大于0°时，刀具廓形和工件廓形是否相同？ 【答题要点】

首先在制造时形成成形车刀的楔角90?（，然后在装配时形成所需的前角?f和后角-?f??f）?f。为了方便测量、制造和重磨，前角和后角均在假定工作平面（进给平面）测量。?f>0°时，

刀具廓形和工件廓形有差异，这就是为什么要进行廓形设计的原因。

4. 图示说明成形车刀切削刃呈什么形状时，该处的?O=0°，如何改善？ 【答题要点】

当成形车刀的切削刃与进给方向在同一平面内时，其后角?O=0°。 改善措施有：可以在该处开设较小的主偏角，开槽或斜向安装。

二、分析题

5. 试分析教材P101图5-6所示自锁式切断车刀切下的切屑变窄机理。 【答题要点】

由于车刀上设置有V形卷屑槽，当切屑流过卷屑槽时，受到V形槽两边的挤压而发生塑形变形，从而切屑变窄。

6. 图为可转位车刀刀片的夹紧机构，试分析刀片的定位和夹紧原理，并说明弹簧8有何作用？ 【答题要点】

刀垫2依靠销轴1安装在刀体上，刀片3依靠底面与侧面分别在刀垫2、刀槽和削边支钉7上定位，拧动螺钉6带动锥孔板5通过压板4压紧刀片，锥孔板5与压板4采用齿啮合，防止刀片向外移动。拆卸时依靠弹簧8推动支钉7松开压板4，取出刀片。

三、设计题

7.用计算法算出加工图6-11所示工件的棱体成形车刀的廓形深度值，并用作图法作出成形车刀廓形。 【答题要点】

（1）作图法步骤：

① 取零件的尺寸，绘制零件的主视图和俯视图；

② 主视图上零件的最小尺寸处作刀具的前后刀面的投影线； ③ 作出切削刃上各点的后刀面投影线；

④ 在垂直于后刀面的截面中连接各切削刃投影点与相等于零件廓形宽度的引出线的交点，连接各交点所形成的曲线即为成形车刀廓形。

（2）根据作图计算。

第4章 孔加工刀具

一、简答题

1．麻花钻后角为什么标注在外圆周柱断面中？为什么钻头中心处的后角的数值要磨得大一些？ 【答题要点】

麻花钻的后角标注在外圆周柱剖面中是为了方便刃磨和测量，近钻头中心处后角数值要磨得大些，因为：

（1）使横刃获得较大的前角，增加横刃的锋利程度 （2）使切削刃上各点工作后角相差较少。

（3）为和前角的变化相适应，使切削刃上各点的楔角大致相等，强度相当。 2. 麻花钻磨损有何特点？其刃带磨损会产生什么危害？ 【答题要点】

（1）麻花钻磨损的特点

① 刀尖处摩擦大，发热量大，散热条件差，磨损快。 ② 麻花钻的磨损形式主要是后刀面磨损。 （2）刃带磨损的危害

① 减小麻花钻外圆直径，从而减小孔的尺寸。 ② 引起较剧烈的振动

3. 分析麻花钻横刃的切削条件，怎样理解横刃在切削过程中的楔劈挤压的过程。 【答题要点】

横刃切削条件很差，对加工工件孔的精度有较大的影响，主要是横刃处容易发生严重的挤压而造成很大的轴向力。尽量减小横刃长度，小钻头的横刃长度可忽略不计，大钻头的横刃长度直接影响切屑力的大小，横刃长度还直接影响工作时的定心精度，可将切屑刃横刃端磨成负切削刃，使横刃形成尖角，工作时，定心好，切屑力小。

4. 为了改善麻花钻的结构缺陷，可修磨麻花钻的哪些结构？各自的目的是什么？ 【答题要点】

（1）修磨过渡刃：加大刀尖角?r，增加主切削刃工作长度，减小切削厚度，改善刀尖的强度和散热条件。

（2）修磨过横刃：横刃长度修磨短，磨出前角，有利于钻头的定心和减小轴向力。

（3）修磨前刀面：改变前角的大小和前刀面形式，以适应不同材料的加工。加工硬脆材料时修磨前刀面外缘减小前角以保证切削刃的强度；加工强度很低的材料时在前刀面上磨出卷屑槽以增大前角，为了减小切削变形。

（4）修磨分屑槽：减小切屑尺寸便于排屑。 （5）修磨刃带：减小刃带与孔壁的摩擦。 5. 为什么微调镗刀要产生预紧力和消除螺纹副的轴向间隙？

【答题要点】

产生预紧力的作用是为了防松，保持夹紧可靠，消除螺纹副轴向间隙的目的是使刀头轴向移动准确，便于镗刀的调整，保证加工精度。

6. 相对于固定镗刀，浮动镗刀有何特点？ 【答题要点】

（1）可调浮动镗刀的直径尺寸可在一定的范围内调节。 （2）刀片浮动并自动定心。

（3）刀片位置由两刃切削力平衡，可消除由于镗杆偏摆及刀片安装所造成的误差。 （4）不能校正孔的直线度误差和孔的位置偏差。

（5）要求孔的直线度误差小，表面粗糙度值Ra不大于3.2μm，不能加工φ20mm 以下的孔。 （5）制造简单、刃磨方便，特别适合单件小批量加工大直径孔。 7. 分析可转位单刃铰刀能获得较高的加工精度、较小的表面粗糙度和消除孔的多边形误差的原因。 【答题要点】

可转位单刃铰刀不但可调整直径，而且可调整锥度；刀片可转位1次，可重复使用；可获得较高的加工精度、较低的表面粗糙度，更能消除孔的多边形误差，获得较高的表面质量； 8. 设计复合孔加工刀具时，应该着重处理好哪些问题？ 【答题要点】参考课本

二、深孔钻系统分析

9. 分析如图所示喷吸钻系统的工作原理，并说明这种钻头的应用。 【答题要点】

喷吸钻的工作原理是利用流体的喷吸效应原理。工作时，压力切削液由进液口流入连接装置后分两路流动，其中2/3经内外钻管的间隙并通过钻头的小孔喷向切削区，对切削部分和导向部分进行冷却、润滑并冲刷切屑。另外1/3切削液则通过内钻管上月牙形的喷嘴高速向后喷出，在喷嘴附近形成低压区，从而对切削区形成较强的吸力，并将吸入切削区的切削液连同切屑吸向内钻管的后部并排回集屑液箱。

喷吸钻的应用：用于加工长径比小于 100，直径为 16mm～65mm的孔，钻孔精度为 IT10～IT11，加工表面粗糙度 Ra为 0.8μm～3.2μm，孔的直线度为 1000∶0.1。

三、综合应用

10. 粗铰?30H7的HT200发动机机体通孔时，若采用煤油作为切削液，试确定铰刀的材料、直径、公差、齿形、齿数、前角、后角、主偏角及刃倾角。 【答题要点】

（1）材料：可选择高速钢如W18Cr4V2，也可选用硬质合金如YG3等；

（2）直径：?30H7的公差为IT=0.025mm，孔加工时，孔的直径应该是宜小不宜大，采用煤油做切削液可以起到清洗作用，又可以起到缩孔的作用，此时铰刀的直径这样确定：

d0max?dmax?Pmin=30.025+0.1IT=30.0275mm；d0min?dmax?0.35IT=30.0188

（3）公差：取0.35IT=0.00875mm

（4）齿形：因为d?20mm，故取圆弧形齿槽； （5）齿数：1

（6）角度：前角取4°，后角取7°，主偏角取5°，刃倾角可取0°，也可取7°。

说明：本题为设计题，没有标准答案，只要设计时理由充分且满足实际加工要求即可。

第5章 铣削刀具

一、简答题

1. 圆柱螺旋铣刀的前角和后角分别在哪个参考平面内标注？这样标注有何好处？

【答题要点】

前角在法平面内标注，是为了便于测量和制造；后角在端剖面（正交平面）内标注，是为了能够反映实际摩擦的情况。

2. 从铣削宽度和铣削深度分析圆柱铣刀和立铣刀制成较大螺旋角（刃倾角）的原因。

【答题要点】

螺旋齿圆柱铣刀的切削层宽度随刀齿的位置而变化。每个刀齿开始时理论上只是主切削刃上一个点和工件接触。随着刀具的回转，切削宽度逐渐增大，达到最大值后，又逐渐减小。螺旋齿圆柱铣刀每个刀齿的切削宽度是缓慢变化的，因此铣刀的总切削宽度也是缓慢变化的。而直齿圆柱铣刀每齿的切削宽度在ap和0之间变化，导致铣刀总切削宽度变化较大。因此圆柱铣刀和立铣刀常常制成较大螺旋角以使切削过程平稳。

3. 分析圆周铣削时顺铣和逆铣在切削过程和加工表面质量的特点？

【答题要点】

铣削时刀齿的切削厚度从零逐渐增大，由于切削刃钝圆半径的影响使得切削开始时，刀齿在工作表面上打滑、产生挤压和摩擦，直到切削厚度大于切削刃钝圆半径时刀齿才切入工件，切削力有将工件抬起的趋势，容易引起振动，因此加工表面容易出现严重的加工硬化以及划痕，加工质量差。 顺铣时刀齿的切削厚度从最大逐渐减小刀零，避免了切入时的挤压、滑擦和啃刮现象。刀齿切削距离短，铣刀寿命长，已加工表面质量好，特别适合加工硬化性强的难加工材料，避免了振动，安全可靠。

4. 端铣时，对称铣削、不对称顺铣和不对称逆铣各适合加工哪些材料？

【答题要点】

（1）对称铣削：具有较大的平均切削厚度，在用较小的每齿进给量铣削淬硬钢时，为使刀齿超越冷硬层切入工件，应采用对称铣削。

（2）铣削碳钢和一般合金钢时，采用这种铣削方式，可减小切入时的冲击，使硬质合金端铣刀的使用寿命提高一倍以上。

（3）用于加工不锈钢和耐热合金时，可减少硬质合金的剥落磨损，可提高切削速度40%～60%。 5. 解释硬质合金面铣刀破损的原因，怎样防止面铣刀的破损？

【答题要点】

硬质合金面铣刀断续切削时，由于其韧性和抗冲击性能差，因此容易产生破损。防止破损的方法有：（1）合理选择铣削用量；（2）合理选择刀具的角度；（3）合理选择刀具的齿数；（4）合理选择刀具的直径；（5）合理选择刀具的安装方式；（6）合理选择铣削方式。 6. 铲齿曲线应满足什么要求？怎样实现？

【答题要点】

铲齿成形铣刀的铲齿曲线应满足：每次沿前刀面重磨后，要求刀齿的刃形不变，后角基本不变。实现方法：铣刀绕铲齿车床主轴作等速旋转的同时，铲刀在具有阿基米德螺线的凸轮的控制下向铣刀轴线等速推进，这样铲出的成形铣刀的齿背曲线为阿基米德螺线。

二、综合应用题

7．已知圆柱螺旋铣刀的前角?O=15°、后角?o=15°、螺旋角?=30°。试解决以下问题： （1）计算法向前角?n及法向后角?n。

【解】tan?n?tan?ocos?s?tan?ocos??tan 15?cos30?=0.1841，?n?10.43?； cot?n?cot?ocos?s?cot?cos??cot15?cos30?=3.2321，?n?17.19?；（2）作图标注以上角度，并说明主偏角为多少度。 【答】标注参考课本，主偏角为90°。

8. 要加工尺寸范围在6000mm×200mm的矩形范围内的材料为HT200零件断续凸台表面，如果采用可转位面铣刀一次性走刀加工完，选择合理的铣削方式、铣刀材料、铣刀直径、前角及主偏角。 【答题要点】

铣削方式采用对称铣削；铣刀直径：1.2~1.6bD(240~320mm)；铣刀材料：粗铣采用YG8，精铣采用YG3，或采用高速钢W18Cr4V2也可；前角-5°，后角12°，主偏角45°~60°。

三、设计题

9. 如图为一工件的截形，已知h1?20mm、b1?20mm、23?20mm， 圆弧12和34的半径为

25mm。铣刀外径d?100mm、?f?5?、齿数z?10、铲削量K?4.5mm。设计铣刀轴向和前刀面廓形。

—【答】作图如右：

计算方法：

h1??h1?MB?h1?DGh1?AG?MEBM?DG?h1??h1??KKz???2?Kz?2???arcsin?Rsin?fa/(R?h1)???fab1??b1然后带数据进行计算

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