金屬切削原理與刀具試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.刀具的主偏角是（）。A.主切削刃與基面的夾角B.主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角C.主切削刃與副切削刃的夾角D.主切削刃與切削平面的夾角答案：B解析：主偏角是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角，它對(duì)切削力的分配、刀具耐用度和加工表面質(zhì)量等都有重要影響。選項(xiàng)A描述的是刃傾角；選項(xiàng)C主切削刃與副切削刃的夾角為刀尖角；選項(xiàng)D主切削刃與切削平面的夾角說(shuō)法錯(cuò)誤。2.切削用量三要素中，對(duì)切削力影響最大的是（）。A.切削速度B.進(jìn)給量C.背吃刀量D.三者相同答案：C解析：背吃刀量對(duì)切削力的影響最大，其次是進(jìn)給量，切削速度對(duì)切削力的影響相對(duì)較小。背吃刀量增大，切削層面積增大，切削力顯著增加；進(jìn)給量增大，切削力也會(huì)增加，但增加幅度小于背吃刀量；切削速度對(duì)切削力的影響較為復(fù)雜，在一定范圍內(nèi)，隨著切削速度的提高，切削力會(huì)有所下降。3.高速鋼刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，（）。A.硬度高B.紅硬性好C.強(qiáng)度和韌性好D.耐磨性好答案：C解析：高速鋼具有較高的強(qiáng)度和韌性，適合制造形狀復(fù)雜的刀具，如鉆頭、絲錐等。硬質(zhì)合金的硬度和紅硬性比高速鋼好，耐磨性也更高，但強(qiáng)度和韌性相對(duì)較差。因此選項(xiàng)A、B、D是硬質(zhì)合金的特點(diǎn)，選項(xiàng)C正確。4.切削塑性材料時(shí)，切削區(qū)溫度最高點(diǎn)一般位于（）。A.刀尖處B.前刀面靠近刀刃處C.后刀面靠近刀尖處D.切削刃上答案：B解析：在切削塑性材料時(shí)，切屑與前刀面之間產(chǎn)生劇烈的摩擦和變形，大量的切削熱集中在前刀面靠近刀刃處，所以該區(qū)域溫度最高。刀尖處和后刀面靠近刀尖處溫度也較高，但不是最高點(diǎn)；切削刃上溫度分布不均勻。因此選項(xiàng)B正確。5.積屑瘤對(duì)加工過(guò)程的影響是（）。A.總是有利的B.總是有害的C.粗加工時(shí)有利，精加工時(shí)有害D.粗加工時(shí)有害，精加工時(shí)有利答案：C解析：積屑瘤在粗加工時(shí)可以代替刀刃進(jìn)行切削，保護(hù)刀刃，同時(shí)增大刀具的實(shí)際前角，減小切削力，因此有一定的好處。但在精加工時(shí)，積屑瘤的存在會(huì)使加工表面粗糙度增大，尺寸精度降低，所以是有害的。因此選項(xiàng)C正確。6.車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，為了減小徑向力，應(yīng)選擇（）的主偏角。A.較小B.較大C.中等D.任意答案：B解析：主偏角越大，徑向力越小。車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件剛性較差，徑向力容易使工件產(chǎn)生彎曲變形，因此選擇較大的主偏角可以減小徑向力，提高加工精度。所以選項(xiàng)B正確。7.切削液的主要作用是（）。A.冷卻和潤(rùn)滑B.清洗和防銹C.提高刀具耐用度D.以上都是答案：D解析：切削液具有冷卻、潤(rùn)滑、清洗和防銹等多種作用。冷卻作用可以降低切削溫度，減少刀具磨損；潤(rùn)滑作用可以減小切屑與刀具、工件與刀具之間的摩擦，提高加工表面質(zhì)量；清洗作用可以沖走切屑和磨粒，防止它們劃傷加工表面；防銹作用可以保護(hù)機(jī)床和工件不被腐蝕。因此選項(xiàng)D正確。8.刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)通常是指（）。A.前刀面的磨損量B.后刀面的磨損量C.切削刃的磨損量D.刀尖的磨損量答案：B解析：刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)一般是以后刀面的磨損量作為衡量指標(biāo)。因?yàn)楹蟮睹娴哪p直接影響切削力、切削溫度和加工表面質(zhì)量等。前刀面的磨損也會(huì)對(duì)切削過(guò)程產(chǎn)生影響，但后刀面磨損更具有代表性；切削刃和刀尖的磨損是后刀面磨損的一部分。所以選項(xiàng)B正確。9.下列刀具材料中，硬度最高的是（）。A.高速鋼B.硬質(zhì)合金C.陶瓷D.立方氮化硼答案：D解析：立方氮化硼是一種超硬刀具材料，其硬度僅次于金剛石，比高速鋼、硬質(zhì)合金和陶瓷的硬度都高。高速鋼硬度一般在62-65HRC；硬質(zhì)合金硬度在89-93HRA；陶瓷硬度在91-95HRA；立方氮化硼硬度可達(dá)3000-5000HV。因此選項(xiàng)D正確。10.銑削加工時(shí)，切削厚度是（）。A.不變的B.由小變大C.由大變小D.變化的答案：D解析：銑削時(shí)，由于銑刀的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，切削厚度是不斷變化的。對(duì)于順銑，切削厚度由大變?。粚?duì)于逆銑，切削厚度由小變大。所以選項(xiàng)D正確。11.麻花鉆的橫刃斜角一般為（）。A.45°B.50°-55°C.60°D.70°答案：B解析：麻花鉆的橫刃斜角一般為50°-55°。橫刃斜角的大小會(huì)影響橫刃的長(zhǎng)度和切削性能。橫刃斜角過(guò)大，橫刃長(zhǎng)度增加，切削力增大；橫刃斜角過(guò)小，橫刃強(qiáng)度降低。因此選項(xiàng)B正確。12.鏜削加工時(shí)，鏜刀的主偏角一般?。ǎ.45°B.60°-75°C.90°D.任意角度答案：C解析：鏜削加工時(shí)，為了減小徑向力，防止工件變形，鏜刀的主偏角一般取90°。主偏角為90°時(shí)，徑向力最小，軸向力最大。所以選項(xiàng)C正確。13.拉削加工的特點(diǎn)是（）。A.生產(chǎn)率高，加工精度高B.生產(chǎn)率高，加工精度低C.生產(chǎn)率低，加工精度高D.生產(chǎn)率低，加工精度低答案：A解析：拉削加工是一種高效率的加工方法，因?yàn)槔锻瑫r(shí)有多個(gè)刀齒進(jìn)行切削，一次行程即可完成加工。同時(shí)，拉刀的制造精度較高，所以加工精度也高。因此選項(xiàng)A正確。14.砂輪的硬度是指（）。A.磨粒的硬度B.結(jié)合劑的硬度C.砂輪表面的硬度D.磨粒從砂輪上脫落的難易程度答案：D解析：砂輪的硬度是指磨粒從砂輪上脫落的難易程度。它與磨粒的硬度和結(jié)合劑的硬度有關(guān)，但不是指磨?；蚪Y(jié)合劑的硬度。砂輪硬度高，磨粒不易脫落；砂輪硬度低，磨粒容易脫落。所以選項(xiàng)D正確。15.精加工時(shí)，應(yīng)選擇（）的切削速度。A.較低B.中等C.較高D.任意答案：C解析：精加工時(shí)，為了獲得較好的加工表面質(zhì)量，應(yīng)選擇較高的切削速度。較高的切削速度可以減小積屑瘤的產(chǎn)生，降低表面粗糙度。同時(shí)，在較高的切削速度下，切削力和切削熱相對(duì)穩(wěn)定，有利于保證加工精度。因此選項(xiàng)C正確。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.刀具的幾何角度中，影響切削力的主要角度有（）。A.前角B.后角C.主偏角D.刃傾角E.副偏角答案：ACD解析：前角增大，切削變形減小，切削力減??；主偏角影響切削力的分配，主偏角越大，徑向力越小，軸向力越大；刃傾角主要影響切屑的流向和切削力的方向，刃傾角絕對(duì)值增大，徑向力減小。后角主要影響刀具后刀面與工件之間的摩擦，對(duì)切削力影響較??；副偏角主要影響加工表面的粗糙度，對(duì)切削力影響不大。所以選項(xiàng)A、C、D正確。2.以下屬于切削加工的有（）。A.車削B.銑削C.刨削D.磨削E.拉削答案：ABCDE解析：車削、銑削、刨削、磨削和拉削都屬于切削加工方法。車削是通過(guò)工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削；銑削是通過(guò)銑刀的旋轉(zhuǎn)和工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削；刨削是通過(guò)刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和工件的間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削；磨削是通過(guò)砂輪的旋轉(zhuǎn)和工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削；拉削是通過(guò)拉刀的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行切削。所以選項(xiàng)A、B、C、D、E都正確。3.切削熱的主要來(lái)源有（）。A.切屑變形產(chǎn)生的熱B.切屑與前刀面摩擦產(chǎn)生的熱C.工件與后刀面摩擦產(chǎn)生的熱D.刀具與機(jī)床之間的摩擦熱E.環(huán)境溫度傳遞的熱答案：ABC解析：切削熱的主要來(lái)源有三個(gè)方面：一是切屑變形產(chǎn)生的熱，這是切削熱的主要來(lái)源之一；二是切屑與前刀面之間的摩擦產(chǎn)生的熱；三是工件與后刀面之間的摩擦產(chǎn)生的熱。刀具與機(jī)床之間的摩擦熱對(duì)切削熱的影響較??；環(huán)境溫度傳遞的熱不是切削熱的主要來(lái)源。所以選項(xiàng)A、B、C正確。4.提高刀具耐用度的措施有（）。A.合理選擇刀具材料B.合理選擇刀具幾何參數(shù)C.合理選擇切削用量D.使用切削液E.提高刀具刃磨質(zhì)量答案：ABCDE解析：合理選擇刀具材料可以提高刀具的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，從而提高刀具耐用度；合理選擇刀具幾何參數(shù)，如前角、后角、主偏角等，可以減小切削力和切削熱，延長(zhǎng)刀具使用壽命；合理選擇切削用量，避免過(guò)高的切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量，可以降低切削溫度，減少刀具磨損；使用切削液可以起到冷卻和潤(rùn)滑作用，降低切削溫度，減小摩擦，提高刀具耐用度；提高刀具刃磨質(zhì)量，使刀具刃口鋒利，表面粗糙度小，可以減小切削力和切削熱，提高刀具耐用度。所以選項(xiàng)A、B、C、D、E都正確。5.以下關(guān)于刀具磨損的說(shuō)法正確的有（）。A.刀具磨損分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段B.初期磨損階段磨損速度較快C.正常磨損階段磨損速度比較穩(wěn)定D.急劇磨損階段刀具磨損速度急劇增加E.刀具磨損達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)及時(shí)刃磨或更換刀具答案：ABCDE解析：刀具磨損一般分為初期磨損、正常磨損和急劇磨損三個(gè)階段。初期磨損階段，由于刀具刃口比較鋒利，與工件接觸面積小，單位面積壓力大，所以磨損速度較快；正常磨損階段，刀具表面的微觀不平度逐漸被磨平，磨損速度比較穩(wěn)定；急劇磨損階段，刀具的磨損量達(dá)到一定程度，切削力和切削熱急劇增加，刀具磨損速度急劇上升。當(dāng)?shù)毒吣p達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，為了保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，應(yīng)及時(shí)刃磨或更換刀具。所以選項(xiàng)A、B、C、D、E都正確。三、判斷題（每題1分，共10分）1.刀具的前角越大，切削越輕快，所以前角越大越好。（）答案：錯(cuò)誤解析：刀具前角增大，切削變形減小，切削力減小，切削越輕快。但前角過(guò)大，會(huì)使刀具的楔角減小，刀具強(qiáng)度降低，散熱條件變差，容易導(dǎo)致刀具磨損和破損。因此前角并不是越大越好，應(yīng)根據(jù)工件材料、刀具材料和加工要求等合理選擇前角。2.切削速度越高，切削溫度越高，刀具耐用度越低。（）答案：錯(cuò)誤解析：一般情況下，切削速度提高，切削溫度升高，刀具磨損加劇，刀具耐用度降低。但在一定范圍內(nèi)，隨著切削速度的提高，切削力會(huì)有所下降，同時(shí)切屑與刀具的接觸時(shí)間縮短，也會(huì)在一定程度上減輕刀具的磨損。此外，采用高性能的刀具材料和合理的切削參數(shù)，可以在較高的切削速度下保持較好的刀具耐用度。所以不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為切削速度越高，刀具耐用度越低。3.積屑瘤在任何情況下都應(yīng)該避免。（）答案：錯(cuò)誤解析：如前面所述，積屑瘤在粗加工時(shí)可以代替刀刃進(jìn)行切削，保護(hù)刀刃，同時(shí)增大刀具的實(shí)際前角，減小切削力，有一定的好處。只有在精加工時(shí)，積屑瘤會(huì)影響加工表面質(zhì)量和尺寸精度，才需要避免。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。4.硬質(zhì)合金刀具比高速鋼刀具的耐熱性好，因此在任何情況下都應(yīng)優(yōu)先選用硬質(zhì)合金刀具。（）答案：錯(cuò)誤解析：硬質(zhì)合金刀具耐熱性好，耐磨性高，但強(qiáng)度和韌性相對(duì)較差。高速鋼刀具強(qiáng)度和韌性好，適合制造形狀復(fù)雜的刀具。在一些對(duì)刀具強(qiáng)度和韌性要求較高的場(chǎng)合，如加工細(xì)長(zhǎng)軸、進(jìn)行深孔加工等，高速鋼刀具可能更合適。所以不能在任何情況下都優(yōu)先選用硬質(zhì)合金刀具。5.車削外圓時(shí)，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀具的縱向移動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)。（）答案：錯(cuò)誤解析：車削外圓時(shí)，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，它提供切削所需的主要能量；刀具的縱向移動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使切削能夠連續(xù)進(jìn)行。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。6.切削液的冷卻作用主要是通過(guò)降低切削溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（）答案：正確解析：切削液的冷卻作用是通過(guò)吸收和帶走切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，降低切削區(qū)的溫度，從而減少刀具磨損，提高加工表面質(zhì)量。所以該說(shuō)法正確。7.砂輪的粒度越大，其磨削表面粗糙度越小。（）答案：錯(cuò)誤解析：砂輪的粒度越大，磨粒越粗，磨削時(shí)切除材料的能力越強(qiáng)，但加工表面粗糙度越大。砂輪的粒度越小，磨粒越細(xì)，磨削表面粗糙度越小，但磨削效率可能會(huì)降低。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。8.銑削時(shí)，順銑和逆銑的切削厚度都是由小變大。（）答案：錯(cuò)誤解析：銑削時(shí)，順銑的切削厚度由大變小，逆銑的切削厚度由小變大。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。9.刀具的耐用度是指刀具從開(kāi)始切削到完全報(bào)廢所經(jīng)過(guò)的總切削時(shí)間。（）答案：錯(cuò)誤解析：刀具的耐用度是指刀具從開(kāi)始切削至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò)的總切削時(shí)間。刀具達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)后，還可以通過(guò)刃磨繼續(xù)使用，不一定完全報(bào)廢。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。10.拉削加工可以加工各種形狀的內(nèi)、外表面。（）答案：錯(cuò)誤解析：拉削加工主要用于加工各種形狀的內(nèi)表面，如圓孔、方孔、花鍵孔等，也可以加工一些簡(jiǎn)單的外表面。但對(duì)于一些形狀復(fù)雜、精度要求高的外表面，拉削加工可能不太適用。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述刀具前角的作用和選擇原則。答：刀具前角的作用主要有以下幾個(gè)方面：（1）影響切削變形：前角增大，切削變形減小，切削力減小，切削輕快。因?yàn)檩^大的前角使刀具切入工件時(shí)更加容易，切屑的流動(dòng)阻力減小。（2）影響切削溫度：前角增大，切削變形減小，產(chǎn)生的切削熱減少，切削溫度降低。（3）影響刀具強(qiáng)度：前角過(guò)大，刀具的楔角減小，刀具強(qiáng)度降低，容易導(dǎo)致刀具磨損和破損；前角過(guò)小，切削力增大，也會(huì)影響刀具的使用壽命。（4）影響加工表面質(zhì)量：合適的前角可以減小切屑與前刀面的摩擦，降低表面粗糙度，提高加工表面質(zhì)量。前角的選擇原則如下：（1）工件材料：加工塑性材料時(shí)，為了減小切削變形，可選擇較大的前角；加工脆性材料時(shí)，由于切屑變形小，為了保證刀具強(qiáng)度，前角應(yīng)選得小一些。例如，加工鋁合金時(shí)，前角可以取20°-30°；加工鑄鐵時(shí)，前角一般取5°-15°。（2）刀具材料：高速鋼刀具強(qiáng)度和韌性好，可選擇較大的前角；硬質(zhì)合金刀具強(qiáng)度和韌性相對(duì)較差，前角應(yīng)選得小一些。（3）加工性質(zhì)：粗加工時(shí)，為了保證刀具強(qiáng)度，前角應(yīng)選得小一些；精加工時(shí)，為了提高加工表面質(zhì)量，可選擇較大的前角。2.分析切削用量三要素對(duì)切削溫度的影響。答：切削用量三要素是指切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量，它們對(duì)切削溫度的影響如下：（1）切削速度：切削速度對(duì)切削溫度的影響最為顯著。隨著切削速度的提高，切削溫度迅速上升。這是因?yàn)榍邢魉俣忍岣?，單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬量增加，切削變形和摩擦產(chǎn)生的熱量增多，同時(shí)切屑與刀具的接觸時(shí)間縮短，熱量來(lái)不及傳導(dǎo)出去，導(dǎo)致切削溫度升高。一般來(lái)說(shuō)，切削溫度與切削速度的0.3-0.5次方成正比。（2）進(jìn)給量：進(jìn)給量增大，切削層面積增大，切削力和切削功率增加，產(chǎn)生的熱量增多，切削溫度升高。但進(jìn)給量增大時(shí)，切屑厚度增加，切屑的熱容量增大，散熱條件有所改善，所以進(jìn)給量對(duì)切削溫度的影響不如切削速度明顯。切削溫度與進(jìn)給量的0.15-0.3次方成正比。（3）背吃刀量：背吃刀量增大，切削層面積增大，切削力增大，但切削熱也隨著切削層面積的增大而分散，散熱條件較好。因此，背吃刀量對(duì)切削溫度的影響相對(duì)較小。切削溫度與背吃刀量的0.05-0.15次方成正比。綜上所述，在選擇切削用量時(shí)，為了控制切削溫度，應(yīng)優(yōu)先選擇較大的背吃刀量，其次選擇合適的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具和工件材料等因素選擇合理的切削速度。3.簡(jiǎn)述磨削加工的特點(diǎn)。答：磨削加工具有以下特點(diǎn)：（1）加工精度高：砂輪的磨粒粒度小，磨削時(shí)可以獲得較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度。一般磨削加工的尺寸精度可以達(dá)到IT6-IT5，表面粗糙度Ra值可以達(dá)到0.8-0.2μm，精密磨削時(shí)Ra值可以達(dá)到0.1-0.012μm。（2）磨削硬度高：砂輪的磨粒硬度高，能夠磨削硬度很高的材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金等。這是其他切削加工方法難以做到的。（3）切削速度高：磨削時(shí)砂輪的圓周速度很高，一般在30-35m/s以上，高速磨削時(shí)可以達(dá)到50-60m/s甚至更高。高的切削速度使磨削過(guò)程具有較高的生產(chǎn)率。（4）磨削力大且磨削溫度高：由于砂輪的磨粒是隨機(jī)分布的，且磨粒的刃口形狀不規(guī)則，磨削時(shí)磨粒與工件之間的摩擦和擠壓作用強(qiáng)烈，因此磨削力較大。同時(shí)，高的切削速度和強(qiáng)烈的摩擦作用產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致磨削區(qū)溫度很高，可達(dá)1000℃以上。（5）砂輪具有自銳性：在磨削過(guò)程中，磨粒會(huì)逐漸磨損變鈍，當(dāng)磨粒所受的切削力超過(guò)其強(qiáng)度時(shí)，磨粒會(huì)破碎或脫落，露出新的鋒利磨粒，使砂輪能夠繼續(xù)保持良好的切削性能，這種特性稱為砂輪的自銳性。（6）加工范圍廣：磨削加工可以加工各種外圓、內(nèi)圓、平面、成型面等，還可以進(jìn)行切斷、開(kāi)槽等加工。此外，磨削加工不僅可以加工金屬材料，還可以加工陶瓷、玻璃等非金屬材料。五、計(jì)算題（15分）已知工件材料為45鋼，硬度為200