电大《数控加工工艺》第二章课后题

第2章数控机床刀具的选择

作业答案

思考与练习题

1、简述数控刀具材料的种类、特点及其应用场合？

答：（1）高速钢：具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击，但红硬性、耐磨性较差。应用场合：①普通高速钢——不适于高速和硬材料切削；②高性能高速钢——用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等；③粉末冶金高速钢——用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具。

（2）硬质合金：具有硬度高（大于89 HRC）、熔点高、化学稳定性好、热稳定性好的特点，但其韧性差，脆性大，承受冲击和振动能力低。应用场合：①普通硬质合金：YG类——主要用于加工铸铁及有色金属；YT类——主要用于加工钢料。②新型硬质合金——既可用于加工钢料，又可加工铸铁和有色金属。

（3）陶瓷刀具：硬度高，耐磨性比硬质合金高十几倍，具有良好的抗粘性能，化学稳定性好，脆性大、强度低、导热性差。应用场合：Al2O3基陶瓷刀具——适用于各种铸铁及钢料的精加工、粗加工；Si3N4基陶瓷刀具——适于端铣和切有氧化皮的毛坯工件等。此外，可对铸铁、淬硬钢等高硬材料进行精加工和半精加工。

（4）立方氮化硼（CBN）：有很高的硬度及耐磨性，仅次于金刚石；热稳定性比金刚石高1倍；有优良的化学稳定性；导热性比金

刚石差但比其他材料高得多，抗弯强度和断裂韧性介于硬质合金和陶瓷之间。应用场合：可加工以前只能用磨削方法加工的特种钢，它还非常适合数控机床加工

（5）金刚石：具有极高的硬度，耐磨性高，很高的导热性，刃磨非常锋利，粗糙度值小，可在纳米级稳定切削，较低的摩擦系数。应用场合：主要用于加工各种有色金属、各种非金属材料，不能用于加工黑色金属。

2、选择刀片（刀具）通常应考虑哪些因素？

答：①被加工工件材料的类别：有色金属（铜、铝、钛及其合金）；黑色金属（碳钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、耐热钢等）；复合材料；塑料类等。

②被加工件材料性能的状况：包括硬度、韧性、组织状态—铸、锻、轧、粉末冶金等。

③切削工艺的类别：分车、钻、铣、镗，粗加工、精加工、超精加工，内孔，外圆，切削流动状态，刀具变位时间间隔等。

④被加工工件的几何形状（影响到连续切削或间断切削、刀具的切入或退出角度）、零件精度（尺寸公差、形位公差、表面粗糙度）和加工余量等因素。

⑤要求刀片（刀具）能承受的切削用量（切削深度、进给量、切削速度）。

⑥生产现场的条件（操作间断时间、振动、电力波动或突然中断）。

⑦被加工工件的生产批量，影响到刀片（刀具）的经济寿命。

3、可转位刀具有哪些优点？

答：①刀具寿命高由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷，刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证，切削性能稳定，从而提高了刀具寿命。

②生产效率高由于机床操作工人不再磨刀，可大大减少停机换刀等辅助时间。

③有利于推广新技术、新工艺可转位刀具有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。

4、数控加工对刀具有哪些要求？

答：①刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化；

②刀片或刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配的

选用原则；

③刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化；

④刀片及刀柄的定位基准的优化；

⑤刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高；

⑥对刀柄的强度、刚性及耐磨性的要求高；

⑦刀柄或工具系统的装机重量限制的要求；

⑧对刀具柄的转位，装拆和重复精度的要求；

⑨刀片及刀柄切入的位置和方向的要求；

⑩刀片和刀柄高度的通用化、规则化、系列化；

○11整个数控工具系统自动换刀系统的优化。

5、镗铣类工具系统的结构形式分哪两类？各有何特点？

答：①整体式结构——结构简单、使用方便、可靠、更换迅速等。缺点是锥柄的品种和数量较多。

②模块式结构——减少了工具的规格、品种和数量的储备，对加工中心较多的企业有很高的实用价值。但刚性没有整体式好。

6、HSK刀柄与7：24锥柄相比，有何优点？适用于什么场合？

答：①定位精度高。②静态、动态刚度高。③空心刀柄高速旋转时，在离心力作用下能够“胀大”，与主轴内孔紧密贴合。④重量轻、尺寸小、结构紧凑。⑤清除污垢方便。

主要用于高速加工。

模拟自测题

一、单项选择题

1、切削刃形状复杂的刀具宜采用（D ）材料制造较合适。

（A）硬质合金（B）人造金刚石（C）陶瓷（D）高速钢

2、用硬质合金铰刀铰削塑性金属材料时，由于工件弹性变形的影响，容易出现（A）现象。

（A）孔径收缩（B）孔径不变（C）孔径扩张

3、刀具切削部分材料的硬度要高于被加工材料的硬度，其常温硬度应在（ C ）。

（A）HRC45－50间（B）HRC50－60间（C）HRC60以

4、数控机床一般采用机夹可转位刀具，与普通刀具相比机夹可转位刀具有很多特点，但（ A ）不是机夹可转位刀具的特点。

（A）刀具要经常进行重新刃磨

（B）刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化

（C）刀片及刀柄高度的通用化、规则化、系列化

（D）刀片或刀具的耐用度及其经济寿命指标的合理化

5、YG类硬质合金主要用于加工（A）材料

（A）铸铁和有色金属（B）合金钢（C）不锈钢和高硬度钢（D）工具钢和淬火钢

6、下列那种刀具材料硬度最高（ A ）

（A）金刚石（B）硬质合金（C）高速钢（D）陶瓷

7、刀具材料在高温下能够保持较高硬度的性能称为（B ）。

（A）硬度（B）红硬性（C）耐磨性（D）韧性和硬度

8、HRC表示（D ）。

（A）布氏硬度（B）硬度（C）维氏硬度（D）洛氏硬度

9、JT/BT/ST刀柄柄部锥度为（ A ）。

（A）7：24；（B）1：10；（C）1：5；（D）1：12

10、HSK刀柄柄部锥度为（ B ）。

（A）7：24；（B）1：10；（C）1：5；（D）1：

11、车削阶梯轴时，主偏角Kr的大小应满足（A ）。

（A）Kr≥90°（B）Kr≥75°

（C）Kr≤90° （D）Kr=0°

12、金刚石刀具与铁元素的亲和力强，通常不能用于加工（ B ）。

（A）有色金属；（B）黑色金属；（C）非金属；（D）陶瓷制品

13、机夹可转位刀片的ISO代码是由（C ）位字符串组成的。

（A）8 （B）9 （C）10 （D）13

14、高速钢刀具的合理前角（B ）硬质合金刀具的合理前角。

（A）小于（B）大于（C）等于（D）与刀具材料无关

15、下列哪种刀柄适用于高速加工（ D ）

（A）JT （B）BT （C）ST （D）HSK

二、判断题（正确的打√，错误的打×）

1、YT类硬质合金中，含钴量多，承受冲击性能好，适合粗加工。

（√）

2、可转位式车刀用钝后，只需要将刀片转过一个位置，即可使新的刀刃投入切削。当几个刀刃都用钝后，更换新刀片。（√）

3、在高温下，刀具切削部分必须具有足够的硬度，这种在高温

下仍具有较高硬度的性质称为红硬性。（√）

4、YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料。（×）

5、由于硬质合金的抗弯强度较低，抗冲击韧性差，其合理前角应小于高速钢刀具的合理前角。（√）

6、金刚石刀具主要用于加工各种有色金属、非金属及黑色金属。（×）

7、高速钢与硬质合金相比，具有硬度较高，红硬性和耐磨性较好等优点。（×）

8、硬质合金按其化学成分和使用特性可分为钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽钴类（YW）、碳化钛基类（YN）四类。（√）

9、高速钢车刀的韧性虽然比硬质合金高，但不能用于高速切削。（√）

10、JT/BT/ST刀柄的定心精度比HSK刀柄高。（×）