柔性制造系统（FMS）由加工中心和数控机床为主的机床系统，物料搬运系统、计算机控制系统组
成的柔性制造系统。有很高的柔性加工可变性，特别适用于多品种小批量生产，具有高效自动化水
平高的特点。
4．4 切（磨）削加工
1、何谓切削合力，切削合力与主切削力、进给抗力和吃刀抗力四者的关系如何？
答：在切削过程中为克服工件的变形抗力及刀具前刀面、后刀面上切屑层摩擦力，刀具要受到一个
作用力R称为切削合力，其方向与大小依切削条件变化而变化，为适应机床、夹具、刀具的设计、
使用的需要，需将R 分解为主切削力Pz、进给抗力Px 和吃刀抗力Py，四者的关系为：R= （Pz2+Py2+Px2）1/2；切削法向力PN 为Px、Py的合力，当切深t远大于进给量s，并且刀尖
圆弧半径re及刃倾角λs 又不大时，切削合力将近似地处于于刀具与工件的正交平面内， 则：Px≈PNsinKτ，Py≈PNcosKτ。
2、影响切削力的因素有哪些？刀具对切削力的影响因素有哪些？ 答：影响切削力的因素有：工件材料，切削速度，进给量与切削深度，刀具的前角、主偏角、刃倾
角、刀尖圆半径和刀具的磨损、切削液等。刀具对切削力的影响因素：
（1）前角γ 一般γ增大时切削力下降，并且对Px、Py 的影响比对Pz 的影响大。（2）主偏角
Kr 切削塑性金属时当Kr在小于60°-75°的范围内增大时，切削力减小；当Kr 在大于60°-75°
范围内增大时，由于刀尖圆弧的影响切削力又增大；切削脆性金属时Kr>45°，后切削力基本不变。
（3）刃倾角λs 当λs 在10°-45°范围内变动时，切削力基本不变；但当λs 减小时，Py增大， Px减小。（4）刀尖圆弧半径对切削力影响不大；但当re增大时，Py 增大，Px减小。（5）刀具
磨损磨损增大，切削力增大，尤Py 增大最明显。 3、刀具磨损的类型以及刀具耐用度如何确定？ 答：在切削过程中工件—刀具—切屑的接触区发生强烈的摩擦，刀具切削部分会不可避免的磨损，
刀具磨损的形式有：（1）前刀面磨损成月牙状或凹洼，亦称月牙形磨损；（2）后刀面磨损是刀
具后刀面与工件发生磨损，形成一道后角为零的磨损区；（3）刀尖磨损系刀尖圆弧下的后刀面及临
近的副后刀面上的磨损，是刀具主后刀面磨损的延续；（4）边界磨损系刀尖在后刀面上相应工件
外圆处形成的磨损深沟。
刀具耐用度指刀具重新刃磨后开始使用到又磨损到规定的磨损限度内时总实际切削时间。 4、试述切削加工工艺方法类别
答：我国现行的行业标准JB/T5992-1992《机械制造工艺方法分类与代码》，将工艺方法
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按大类、
中类、小类和细分类四个层次划分。其中切削加工列为第三类：一般有外圆、平面和内孔及渐开线 加工方法。
5、试述外圆表面、孔和平面的加工方案（略）。
答：见机械工程师资格考试指导书表4.4-3《外圆表面加工方案》P169、表4.4-4《孔加工方案》、
表4.4-5《平面加工方案》。P169.
6、试述经济加工精度的概念及如何正确理解其含义。
答：经济加工精度是指在正常加工条件下，该加工方法所能保证的加工精度。其含义可进一步理解 为：
①. 经济加工精度是一个范围，在这范围内成本经济合理。 ②. 经济加工精度是一个动态概念，随机床、刀具、夹具和工艺技术水平的改善会随之提高。 ③. 有关手册文献所介绍的加工精度一般可代表加工经济精度。
7、试述典型的车削、铣削、磨削加工以及车削、铣削、磨削加工的新技术。 （1） 典型的车削类型：外圆柱、端面、滚压；内孔的车、钻、扩、
铰、镗、滚压；螺旋面：车外螺纹、内螺纹、旋风切螺纹、攻内螺纹、绕制弹簧；切断、切槽；锥
面、球面、椭圆柱面；特殊表面，成型、仿形曲面车削。
（2） 铣削典型表面加工类型：铣平面、键槽；铣弧形面、圆曲面、 球面；铣齿形，直、圆弧、锥、齿条；铣花键；铣凸轮。
（3） 磨削典型表面加工类型：磨外圆、外锥面；磨端面；磨内孔； 磨曲面、凹球面、内球面；磨齿轮、齿形；专用表面磨削。
（4） 车削新技术：加热车削：激光加热、等离子弧加热；超声车削（振动）；超精车削；薅态车
削；双主轴车削。
（5） 铣削新技术：高速铣削；超硬铣削。
（6） 磨削新技术：速磨削；高速成型磨削；超精磨削。 8、试述顺铣与逆铣的特点：
答：顺铣和逆铣都发球周铣。顺铣时，铣刀旋转方向与工件前进方向一致，其特点：（1）每齿铣削
厚度从最大到最小，刀具易切入工件。
（2）平均切削厚度大。（3）顺铣时刀具耐用度高，机床动力消耗较低。
（4）刀齿对工件的切削分为F1 向下，有利于夹紧工件，加工过程平稳。（5）其切削分力F2 大
于工作台的摩擦阻力进会千万工作台窜动，工作台丝杠间隙引起切削不稳定。
逆铣时，铣刀旋转方向与工件前进方向相反，其特点：（1）其水平切削分力F2 的方向与工件进给
方向相反，切削进给平稳，有利于提高加工聨面质量和防止扎刀现象；（2）其垂直切削分力1 向
上，不利于工件夹紧；（3）平均切削厚度较小；（4）刀刃切入工件时，是从已加工表面圀始进刀，
切削厚度从零开始，刀刃受挤压，磨损严重，加工表面粗糙度差，有严重的加工硬化层。
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9、试述按照机床夹具通用化程度的不同，机床夹具可分为那些类型及它们的应用范围。 答：按机床夹具通用化程度的不同，机床夹具可分为专用夹具、通用夹具、专业化可调夹具 成组
夹具）和组合夹具等。
10、什么是欠定位和过定位？在机床夹具设计时能否出现欠定位和过定位？为什么？ 答：夹具上工件定位件所能限制的工件自由度小于按照相关工艺规程要求所必须限制的自由度，称
为欠定位。在夹具的设计、制造中不允许出现欠定位。夹具上几个定位件都可能限制工件的同一个
或若干个自由度，造成工件定位不稳定或破坏正确定位，称为过定位。过定位对工件会产生不良的 影响，一般都应设法消除；过定位产生的不良影响未超出工件的技术要求，则可以允许存在，有时
甚至有益。
11、试述 2-3 类型的超硬材料刀具，并说明它们的应用对象。
答：见机械工程师资格考试指导书表4.4-19《各类刀具材料的主要性能》：P187 12、试述刀具几何参数的选择原则。 答：刀具几何参数的选择原则：
（1） 前角——工件材料的强度、硬度愈低，塑性愈好；刀具材料的
抗弯强度和冲击韧度较高；工艺系统刚性差或机床功率不足等，应取大前角。 （2） 后角——应取较大后角的情况：精加工时切削厚度薄；多刃刀
具切削厚度薄；加工工件材料较软、粘，加工硬化倾向大，弹性模量小等。应取较小后角的情况：
工件材料的强度、硬度较高；粗加工强力切削、承受冲击载荷大的刀具；工艺系统刚性差；定尺寸
刀具（如拉刀、铰刀等）；铲齿刀具等。
（3） 主偏角——应取较大主偏角的情况：采用硬质合金刀具进行粗 加工和半精加工；在切削过程中刀具需做中间切入工件或阶梯轴等。应取较小主偏角的情况：工艺
系统刚度允许的条件下；工件材料的强度、硬度高等。
（4） 副偏角——应取较大副偏角的情况：工件或刀具的刚度较差； 在切削过程中刀具需做中间切入工双向进给等。应取较小副偏角的情况：精加工刀具；切断、切槽
也孔加工刀具；加工高硬度和高强度的材料或断续切削；加工细长轴等。 （5） 刃倾角——应取正刃倾角情况：精加工；微量切削的精加工刀
具可取特大正刃倾角；镗刀、铰刀等孔加工刀具加工盲孔；工艺系统刚度不足等。应取负刃倾角情
况：冲击负荷较大的断续切削；加工高硬度材料；孔加工刀具加工通孔等。 （6） 刀尖形状——圆弧形刀尖（圆弧过渡切削刃）：多用于单刃刀
具，钻头、铰刀也使用合理选用刀尖圆弧半径值，可提高刀具耐用度，并对工件表面有修光作用，
但刃磨较困难。倒角形刀尖（直线过渡切削刃）；适用于各类刀具。可提高刀具耐用度和改善工件
表面质量，同时其刃磨方便。
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（7） 刃口形式——锋刃（锐刃）：刃磨刀具的前面、后面时自然形 成的，比较锐利，广泛应用于各类精切削刀具、成形刀具、齿轮刀具等。 1） 倒棱刃：通常是刃口附近的前刀面上的很窄负倒棱，主要适用于 粗加工或半精加工的硬质合金车刀、刨刀及端面铣刀。
2） 消振棱刀：系在刃口附近的后刀面上一条很窄的负后角棱边。主
要用于工艺系统刚度不足条件下进行切削的单刃刀具（如车刀、刨刀、螺纹车刀等）。 3） 零度刃带（白刃）：系在刀具的主后刀面或副后刀面上靠近刃处 磨出的一条后角为零的窄棱边。主要用于多刃刀具。
4） 钝圆刃（倒圆刃）：系在切削刃上特意研磨出一定的刃口圆角。 主要适用于各种粗加工或半精加工的硬质合金刀具及其可转位刀片。 4.5 特种加工
1、什么是特种加工？常用特种加工的方法及特点有哪些？
答：特种加工是指不属于传统加工工艺范畴的加工工艺方法的总称。特种加工是将电、磁、声、光
等物理能量及化学能量或其组合施加在工件被加工的部位上，使材料被去除、累加、变形或改变性
能等。常见的特种加工有电火花加工（EDM）、激光加工（LBM）、超声加工（USM）。 （1） 电火花加工：在液体中通过工具电极与工件之间的脉冲电路放 电将材料调温蚀除。其特点为： ①. 非接触式加工，无切削受力变形 ②. 放电持续时间短，热影响范围小 ③. 工具电极消耗影响加工精度
④. 可加工任何硬、脆、韧和高熔点的导电材料 ⑤. 其一般可用来穿孔、行腔加工、切割等。
（2） 激光加工：材料在激光照射下瞬时急剧溶化和气化，并且产生 强烈的冲击波，使熔化物质爆炸式的喷溅和去除实现加工，轵特点： ①. 材料适应性广，金属非金属均可以被加工 ②. 非接触式加工 ③. 不存在工具磨损 ④. 设备造价较高
⑤. 其一般用来微孔、切割、焊接、热处理刻制等。
（3） 超声（波）加工：利用超声振动的工具端面，使悬浮在工作液 中的磨料冲向工作表面，去除工件表面材料，其特点： ①. 作用力小，热影响小
②. 工具不旋转，加工与工具形状相似的复杂孔 ③. 加工高硬度材料时，工具磨损大
④. 其一般用来型腔加工、穿孔、抛光、零件清洗等，主要用于脆性材料。 2、电火花加工的基本原理。 答：电火花加工是利用工具电极和工件之间的间隙防电来蚀除金属的加工方法，其可以用来切割成
型和表面（形腔）成型加工，前者用工具电极为导线，常称为线切割加工，后者称为电火花成型加 工。
3、评价电火花成型加工工艺质量的主要指标是哪些？
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答：评价电火花成型加工工艺质量的主要指标是：（1）加工效率：单位时间内工件材料的去除量，
单位：mm3/min。（2）加工表面质量：粗糙度、表面组织变化及表面显微裂纹等。（3）加工精
度：尺寸、位置、形状精度。（4）工具电极损耗率：通常用工具电极的何种损耗量对工件材料的何
种蚀除之比表示。
4、影响电火花加工精度的主要因素是什么？ 答：影响电火花加工精度的主要因素：
（4） 脉冲电源的质量和加工参数的选择——包括脉冲宽度ti，放电 时间te，放电周期tp，放电重复频率f，峰值电流ie 等。
（5） 工作液——工作液可以提高放电点的能量密度，增大放电时的 爆炸力，使熔化的金属容易排出。 （6） 电极材料及电极设计
（7） 工艺系统的制造及安装高速的精度和质量。
5、为提高电火花成型加工的效率应调整哪些工艺参数？如果为了降低表面粗糙度，工艺参数又应 如何调整？
答：从电火花加工材料去除率（即加工效率）和表面粗糙度公式可以看出：为提高电火花成型加工
的效率，可以提高放电时间te，或提高峰值电流ie，或提高放电重复频率f；如果为了降低表面粗
糙度，则应减小放电时间te，或减小峰值电流ie。
6、为了保证电火花成形加工的效率和表面质量往往要牺牲什么？
答：只增加峰值电流ie，而减小放电时间te可保证加工效率和表面质量但工具电极相对损耗率增大。
7、什么是电火花线切割加工？
答：在电火花加工中利用导线电电极（钼丝或铜丝）以及电极与工件间的相对运动和放电对工件进
行切割的加工方法叫做电火花线切割加工。
8、一般情况下电火花线切割加工达到什么样的切割效率、表面粗糙度和加工精度？ 答：一般情况下切割效率为20mm2/（min?A）。 表面粗糙度：
1） 高速切割为Ra5-25μm，最佳只有Ra1μm； 2） 低速切割一般可达Ra1.25μm，最佳Ra0.2μm。 加工精度指尺寸精度、形状精度和位置精度的总称。 1） 快速切割时可控加工精度在0.01-0.02mm。 2） 低速走丝时可达0.005-0.002mm。
9、线切割加工的主要工艺参数指标及经济性因素分析。 答：线切割加工的主要工艺参数指标是：
1） 切削速度指单位时间内电极丝中心线在工件上切割的面积总和，
单位用mm2/min 表示，通常40-80mm2/min 为高速切削速度；将每安培电流的切割速度称为
切割效率，一般切割效率为20 mm2/（min?A）。
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