數(shù)控加工工藝習(xí)題與解析一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于數(shù)控加工工藝特點(diǎn)的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定B.適合小批量、多品種生產(chǎn)C.工藝文件編制簡單，無需詳細(xì)規(guī)劃D.能加工復(fù)雜型面2.數(shù)控車削加工中，粗加工時(shí)優(yōu)先選擇的切削用量參數(shù)是（）。A.切削速度（v_c）B.進(jìn)給量（f）C.背吃刀量（a_p）D.主軸轉(zhuǎn)速（n）3.加工中心加工孔系時(shí)，為避免機(jī)床反向間隙影響孔距精度，應(yīng)采用（）。A.單向趨近定位法B.雙向?qū)ΨQ趨近法C.快速定位法D.手動(dòng)調(diào)整法4.下列刀具材料中，適合高速精加工淬硬鋼（HRC5562）的是（）。A.硬質(zhì)合金（YG類）B.立方氮化硼（CBN）C.高速鋼（W18Cr4V）D.陶瓷刀具5.數(shù)控銑削平面時(shí)，若采用順銑，需重點(diǎn)考慮（）。A.機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的間隙B.工件材料的硬度C.刀具的刃口鋒利度D.切削液的冷卻效果6.車削細(xì)長軸時(shí)，為減少徑向切削力引起的彎曲變形，應(yīng)優(yōu)先（）。A.增大主偏角（κ_r）B.減小主偏角（κ_r）C.增大副偏角（κ_r’）D.減小副偏角（κ_r’）7.下列G代碼中，屬于模態(tài)代碼的是（）。A.G04（暫停）B.G01（直線插補(bǔ)）C.G92（螺紋切削循環(huán)）D.G28（返回參考點(diǎn)）8.加工中心換刀時(shí)，刀具定位誤差主要影響（）。A.孔的位置精度B.孔的尺寸精度C.表面粗糙度D.形位公差9.數(shù)控加工中，“基準(zhǔn)重合”原則指的是（）。A.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)重合B.定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合C.測(cè)量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)重合D.工序基準(zhǔn)與輔助基準(zhǔn)重合10.薄壁零件數(shù)控銑削時(shí)，為防止變形，下列措施中不適用的是（）。A.采用分層多次切削B.增大夾緊力C.使用專用彈性夾具D.選擇小直徑立銑刀二、填空題（每空1分，共15分）1.數(shù)控加工工藝文件的核心是__________，其內(nèi)容需包含工序、工步、刀具、切削參數(shù)等詳細(xì)信息。2.切削用量三要素是指__________、__________和__________。3.數(shù)控車削加工中，G71指令表示__________，G73指令表示__________。4.加工中心常用的對(duì)刀方法有__________、__________和__________（至少填三種）。5.影響表面粗糙度的主要因素包括__________、__________和__________（至少填三種）。6.數(shù)控編程時(shí)，刀具補(bǔ)償包括__________補(bǔ)償和__________補(bǔ)償。7.為避免刀具與工件干涉，數(shù)控銑削曲面時(shí)通常采用__________（順銑/逆銑）或__________（球頭刀/端銑刀）。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述數(shù)控加工工藝路線設(shè)計(jì)的主要原則。2.分析硬質(zhì)合金刀具與高速鋼刀具的性能差異及適用場(chǎng)景。3.數(shù)控車削螺紋時(shí)，為何需要設(shè)置導(dǎo)入量和導(dǎo)出量？通常如何確定其數(shù)值？4.舉例說明加工中心工序集中的優(yōu)勢(shì)，并指出其局限性。5.對(duì)比順銑與逆銑的特點(diǎn)，說明在數(shù)控銑削中如何選擇銑削方式。四、計(jì)算題（共20分）1.（10分）某軸類零件外圓直徑為φ80mm，材料為45鋼（σ_b=600MPa），要求粗車后尺寸為φ82mm（單邊余量2mm），選用硬質(zhì)合金車刀（κ_r=90°，γ_o=10°），切削速度v_c=120m/min，進(jìn)給量f=0.3mm/r，背吃刀量a_p=2mm。計(jì)算：（1）主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）；（2）切削功率P_c（kW，公式：P_c=K_c×a_p×f×v_c/60000，K_c=2000N/mm2）；（3）若一次走刀完成粗車，工件長度L=300mm，計(jì)算加工時(shí)間t（min）。2.（10分）某零件需在加工中心上銑削一個(gè)矩形槽，槽長100mm，槽寬20mm，槽深10mm，選用φ10mm立銑刀（刃長30mm），主軸轉(zhuǎn)速n=2000r/min，進(jìn)給速度v_f=400mm/min，每層切削深度a_p=2mm。計(jì)算：（1）切削速度v_c（m/min）；（2）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f（mm/r）；（3）完成該槽所需的走刀次數(shù)（橫向和縱向）；（4）總加工時(shí)間（忽略快速移動(dòng)和換刀時(shí)間）。五、綜合分析題（共15分）某企業(yè)需加工如圖1所示的階梯軸零件（材料40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度2832HRC），要求采用數(shù)控車床完成粗車和精車工序。零件尺寸標(biāo)注如下：左端φ50mm×100mm（公差0.02/0.05mm），右端φ30mm×80mm（公差0.01/0.03mm），中間過渡圓角R5mm，表面粗糙度Ra1.6μm，兩端面需車平。請(qǐng)完成以下工藝分析：（1）確定工件的定位與裝夾方式；（2）選擇粗車與精車的刀具類型及材料；（3）制定加工順序（包括工步劃分）；（4）合理選擇粗車與精車的切削參數(shù)（需說明依據(jù)）；（5）指出加工中需重點(diǎn)控制的質(zhì)量問題及預(yù)防措施。參考答案與解析一、選擇題1.C（數(shù)控加工工藝文件需詳細(xì)規(guī)劃，包含刀具路徑、參數(shù)等）2.C（粗加工優(yōu)先增大背吃刀量以提高效率）3.A（單向趨近可避免反向間隙影響孔距）4.B（CBN適合高硬度材料的高速精加工）5.A（順銑時(shí)進(jìn)給方向與切削力水平分力同向，需避免進(jìn)給系統(tǒng)間隙導(dǎo)致“打刀”）6.A（增大主偏角可減小徑向切削力）7.B（模態(tài)代碼持續(xù)有效，G01為模態(tài)，其他為非模態(tài)）8.A（換刀定位誤差直接影響孔的位置精度）9.B（定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合可減少基準(zhǔn)不重合誤差）10.B（增大夾緊力會(huì)加劇薄壁變形，應(yīng)減小夾緊力）二、填空題1.數(shù)控加工工序卡2.背吃刀量（a_p）、進(jìn)給量（f）、切削速度（v_c）3.外圓粗車循環(huán)、仿形粗車循環(huán)4.試切對(duì)刀法、機(jī)內(nèi)對(duì)刀儀對(duì)刀、尋邊器對(duì)刀（或Z軸設(shè)定器對(duì)刀）5.進(jìn)給量、切削速度、刀具刃口圓角半徑（或殘留面積高度、振動(dòng)）6.半徑、長度（或位置）7.順銑、球頭刀三、簡答題1.主要原則：①先粗后精（粗加工去除余量，精加工保證精度）；②先主后次（優(yōu)先加工主要表面如配合面，再加工次要表面如螺紋孔）；③基準(zhǔn)先行（先加工定位基準(zhǔn)面，如兩端面和中心孔）；④路線最短（減少空行程，提高效率）；⑤刀具集中（同一把刀完成所有可加工部位，減少換刀次數(shù)）。2.性能差異：硬質(zhì)合金硬度高（HRA8994）、耐熱性好（8001000℃），但韌性低；高速鋼硬度較低（HRC6268）、耐熱性差（600℃），但韌性好、易刃磨。適用場(chǎng)景：硬質(zhì)合金用于高速切削（v_c>100m/min）、粗加工或半精加工；高速鋼用于低速切削（v_c<50m/min）、復(fù)雜刀具（如成形銑刀、拉刀）或精加工（需高刃口質(zhì)量）。3.原因：螺紋車削時(shí)，刀具從靜止加速到穩(wěn)定進(jìn)給需要導(dǎo)入量（δ1），退出時(shí)需減速避免亂扣，因此需要導(dǎo)出量（δ2）。數(shù)值確定：通常δ1=(23)P（螺距），δ2=(12)P；精密螺紋或大螺距時(shí)，δ1、δ2需增大（如δ1=35P）。4.優(yōu)勢(shì)：①減少裝夾次數(shù)，提高位置精度（如一次裝夾完成多面加工）；②縮短工序時(shí)間，提高效率；③減少設(shè)備和夾具數(shù)量，降低成本。局限性：①對(duì)機(jī)床剛性和刀具性能要求高；②程序復(fù)雜，調(diào)試時(shí)間長；③單工序故障影響整體進(jìn)度。5.順銑特點(diǎn)：切削厚度由大變小，刀具壽命長，表面質(zhì)量好；但水平切削力與進(jìn)給方向同向，易引發(fā)“啃刀”（需機(jī)床進(jìn)給無間隙）。逆銑特點(diǎn)：切削厚度由小變大，刃口易磨損，表面質(zhì)量較差；但水平切削力與進(jìn)給反向，無“啃刀”風(fēng)險(xiǎn)。選擇依據(jù)：若機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)間隙?。ㄈ鐫L珠絲杠），工件表面無硬皮，優(yōu)先順銑；若工件表面有硬皮（如鑄件）或機(jī)床間隙大，選擇逆銑。四、計(jì)算題1.（1）n=1000v_c/(πd)=1000×120/(3.14×80)≈477r/min（取480r/min）（2）P_c=2000×2×0.3×120/60000=2.4kW（3）加工時(shí)間t=(L+Δ)/f×n，Δ為切入切出量（取5mm），則t=(300+5)/(0.3×480)≈2.12min2.（1）v_c=πdn/1000=3.14×10×2000/1000≈62.8m/min（2）f=v_f/n=400/2000=0.2mm/r（3）槽寬20mm，銑刀φ10mm，橫向走刀次數(shù)：(2010)/10+1=2次（中心軌跡偏移5mm）；槽深10mm，每層2mm，縱向走刀次數(shù)：10/2=5層（4）每層加工長度=100mm（槽長）+2×5mm（切入切出）=110mm，每層時(shí)間=110/400=0.275min；總時(shí)間=5層×2次×0.275=2.75min五、綜合分析題（1）定位與裝夾：采用一夾一頂方式（三爪卡盤夾持左端φ50mm外圓，右端用頂尖支撐），確保同軸度；或使用液壓卡盤+尾座，減少夾緊變形。（2）刀具選擇：粗車刀選用硬質(zhì)合金（YT15或YTM30），主偏角κ_r=93°（防徑向力過大），刀尖圓弧半徑r_ε=0.8mm（提高刀具強(qiáng)度）；精車刀選用涂層硬質(zhì)合金（如P10），κ_r=95°（減小殘留面積），r_ε=0.4mm（降低表面粗糙度）。（3）加工順序：①車右端面（定總長）；②粗車右端φ30mm外圓（留0.5mm精車余量）；③粗車左端φ50mm外圓（留0.5mm余量）；④精車右端φ30mm外圓（達(dá)尺寸公差）；⑤精車左端φ50mm外圓（達(dá)尺寸公差）；⑥車過渡圓角R5mm（精車時(shí)同步完成）。（4）切削參數(shù)：粗車時(shí)，a_p=1.52mm（單邊余量2mm，分兩次走刀），f=0.30.4mm/r（提高效率），v_c=8010