第6章 复杂刀具
一、简答题
1. 拉刀用于哪些场合？能够达到多高的精度和表面粗糙度？
【答题要点】
拉刀可以完成各种截面形状的通孔、通槽表面的加工，多用于大量或成批生产，但对于某些精度要求高且形状特殊的内外成形表面，用其他方法加工比较困难时，虽是单件、小批量生产，也采用拉刀加工。
一般拉床采用液压系统，传动平稳；拉削速度较低，一般为0.04 m/s～0.2 m/s (2.5m/min～12 m/min)，不会产生积屑瘤，切削厚度很小，一般精切齿的切削厚度为0.005mm～0.015mm，因此拉削精度可达IT7、表面粗糙度值Ra=0.88μm～2.5μm。 2. 拉削有哪几种方式？各有何优缺点和适用范围？
【答题要点】
拉削方式有分层式和分块式，分层式包括同廓式和渐成式两种；分块式常为轮切式。将分层式和分块式拉削结合在一支拉刀上应用的综合轮切式。
同廓式拉削方式能达到较小的表面粗糙度值，但单位切削力大，且需要较多的刀齿才能把余量全都切除，拉刀较长、刀具成本高、生产率低、不适于加工带硬皮的工件，适合于加工简单的表面。
渐成式拉削时每个刀齿均成简单的直线或圆孤，拉刀制造比较方便，但在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，故工件表面质量较差。适合于键槽、花键槽及多边孔的拉削。
分块式拉削时每一个刀齿上参加工作的长度较小，在保持相同的切削力的情况下允许的切削厚度比分层拉削要大得多。在同一拉削量下所用刀齿的总数减少了，拉刀长度大大缩短，节省了刀具村料，提高了生产率。刀齿强度高、散热良好、磨损量小。适合于轮切式拉刀主要用于加工尺寸大、余量多的内孔、平面、宽大的键槽和矩形花键孔等，加工带有硬皮的铸件和锻件。
综合轮切式拉刀刀齿的齿升量分布较合理，拉削过程较平稳，缩短了拉刀长度，提高了生产率，能获得较好的加工质量。但综合轮切式拉刀的制造较困难。生产中圆孔拉刀较多地采用这种结构。 3. 拉削过程中会出现哪些影响精度和表面粗糙度度的因素？怎样解决这些问题？ 【答题要点】 拉削缺陷：（1）划伤；（2）挤亮点；（3）环状波纹；（4）鱼鳞状缺陷；（5）分屑槽沟痕。 解决措施：（1）检查拉刀刃部并清洁刃部，去除工件表面切屑及氧化层； （2）选用合理的后角、齿升量及切削液，降低材料工件硬度； （3）检查齿升量，合理选择切削速度，提高机床刚度； （4）合理选择刀具前角，降低工件材料塑形，使用切削液； （5）减小最后一个切削齿的直径。
4. 螺纹刀具有哪些类型？各合适在什么场合加工什么样的螺纹？ 【答题要点】 螺纹切削刀具：（1）丝锥：中、小尺寸的螺纹加工；
（2）板牙：在单件、小批量生产及修配中加工外螺纹； （3）螺纹车刀：中、小批量及单件较精密螺纹的加工； （4）螺纹铣刀：大批量加工6~8级螺纹； （5）螺纹切头：大批量加工精密螺纹。 螺纹滚压刀具：（1）滚丝轮；（2）搓丝刀。大批量加工各种外螺纹。
5. 为什么说拉削丝锥实质上是一把螺旋拉刀，试用拉刀、铲齿成形铣刀的结构参数分析拉削丝锥的几何参数。 【答题要点】
6. 按被加工齿轮的类型，切齿刀具有哪些种类？
7. 滚刀的前角与螺旋角有几种组合方式？零前角、直槽滚刀有哪些优点？
8. 滚刀的前角、后角是如何形成的？
9. 决定阿基米德滚刀产形蜗杆轴向齿形角的原则是什么？
10. 使用滚刀时如何正确的安装、调整与重磨？
11．插齿刀在使用时如何正确安装、重磨与校验？
12. 蜗轮滚刀在工作原理、结构方面与齿轮滚刀有何区别？
二、综合应用
13. 加工mn?3mm、z?28、??30?的斜齿轮。 （1）如果采用盘形齿轮铣刀，刀号应选多少？ 【解】
（2）如果采用齿轮滚刀，试确定滚刀的外径、孔径、长度。
14. 加工如图所示工件，已知工件材料为35钢，?b?0.60GPa，使用机床为卧式拉床L6110，拉削方式为综合式拉削。已知工件参数如下： L L1 45 25 ?d 组织 调质 ?18±0.02 刀具材料选用：W18Cr4V，刃部热处理至HRC63~65。现设计此拉刀，请完成以下任务。 （1） 确定粗切齿的齿升量fzI及齿数ZI； 【答】
（2） 选择拉刀的几何参数；
（3） 确定拉刀的齿距、容屑槽和分屑槽；
（4） 试校核拉刀在第一刀齿处的强度。
第7章 数控刀具及其工具系统
一、简答题
1. 对比普通刀具，数控刀具应具备哪些特点？ 【答】（1）切削性能可靠；（2）可靠的断屑、卷屑和排屑；（3）刀具及其装夹应具有很高的精度；（4）刀具应精确且快速地调整和更换；（5）各种必要的刀具工作状态检测装置；（6）根据数控加工特点制定数控刀具的标准化、系列化和通用化体系 2. 何谓数控刀具的工具系统？它包括哪些部分？
【答】把通用性较强的刀具和配套装夹工具系列化、标准化就组成工具系统，它是用来连接机床主轴与刀具之间的辅助系统。分为镗铣类工具系统和车削类工具系统。镗铣类工具系统分为整体式和模块式，整体式由柄部和刀具组成，模块式由主柄模块、中间模块和工作模块组成。 3. 数控刀具尺寸补偿有哪些方式？ 【答】（1）刀具移位；（2）镗杆变位。 4. 说明工具系统模块TMG28A · ISOJT50 · 80-70各符号代表的意义。
【答】表示TMG28工具系统的主柄模块，主柄柄部符合ISO标准，规格为50号锥柄7：24，主柄模块接口外径为80mm，装在主轴上的悬伸长度为70mm。
二、原理图分析
5 分析如图所示镗刀压电晶体补偿装置的工作原理，并说明镗刀的补偿量由什么参数控制？ 【答题要点】
图中镗刀7用螺钉10固定在套筒8上面， 螺钉11用于调整镗刀位置。通交流电或脉冲直流电时，压电晶体管3在每个交流电的正半波（脉冲直流电的每一个脉冲）时伸长，克服弹性胀套5与压板6之间的碟形弹簧9的弹力，将固定镗刀的套筒8顶出，使镗刀获得径向微量位移。在每个交流电的负半波或直流电的脉冲之间，3缩短，2在1的作用下顶紧3，故镗刀不会退回，完成补偿。 7. 分析如图所示刀具自动换刀装置的换刀过程。 【答题要点】
(1) 机床工作台快速向右移动，工件 5 从主轴 3 下面移开，同时，刀库 1 移到主轴下面，使刀库中的某一个空刀座对准主轴。 (2) 主轴箱下降，将用过的刀具 2插入刀库的空刀座中。 (3) 主轴箱上升，刀库同时回转，将下一个工步的刀具对准主轴。 (4) 主轴箱下降，将下一工步所需刀具插入机床主轴内。 (5) 主轴箱带着刀具上升。 (6) 机床工作台快速向左返回，刀库移开，同时将工件移到主轴下面，整个换刀过程完毕。 7．分析图示车削工具系统的工作原理。 【答题要点】参考课本的分析。
8. 分析如图所示HSK工具系统的工作原理。
【答题要点】
（1）工作原理：装在主轴内的夹紧装置是依靠拉杆的轴向运动来带动的，用油缸及弹簧驱动拉杆往复运动。
（2）夹紧过程：装入刀柄后，拉杆向内（右）移动，拉杆前端的斜面将夹爪径向推出，夹爪钩在刀柄内部的30°锥面，拉动刀柄向主轴方向运动，使刀柄端面与主轴端面靠近，完成加紧动作
（3）松开过程：（自己描述）
模块三 先进切削加工技术
第8章 先进切削加工技术
1. 对比常规切削速度下切削速度对切屑变形、切削力和切削温度的影响规律，分析高速切削条件下切削速度对切屑变形、切削力和切削温度的影响规律；并以此规律说明高速切削加工有哪些优势？ 【答题要点】 高速切削机理： （1）随着切削速度的增加，切屑经历了长带状切屑→松散螺旋屑→发条屑→弧片屑→粒状屑（单元切屑）的锯齿化过程。
（2）在高速切削范围内，随切削速度增加，切削温度降低，摩擦系数减小，剪切角增大，切削力降低。
（3）高速切削范围内，切削温度开始升高很快，但当切削速度到达一定值后，切屑带走的热量随切屑深度的增大而增加，切削温度上升缓慢。
（4）高速切削时，刀具磨损的主要机理是粘接磨损、氧化磨损、扩散磨损及溶解磨损。 高速切削优势：
（1）生产效率提高：随切削速度的大幅提高，进给速度也相应提高5~10倍。 （2）机床结构简化：主轴转速和进给的高速化，加速时间少了50%。
（3）加工精度提高：切削力可减少30%以上，工件的加工变形减小；切削热还来不及传给工件，工件基本保持冷态，热变形小。
（4）表面粗糙度小：保证生产率的同时可采用较小的进给量。
（5）节能省源环保：高速切削时，单位功率的金属切除率显著增大，能耗低。 2. 高速切削对机床主轴组件、进给系统有何特殊要求？ 【答题要点】
（1）高速主轴要以很高的转速工作，要求有很高的同轴度、大而恒定的转矩、过热检测装置和动平衡的校正措施。电主轴结构是将电机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电机座，并配合其他安全保障措施，实现电机与机床主轴的一体化。
（2）) 提高进给速度保证刀具的每齿进给量基本不变；较大的加速度实现瞬间达到高速和高速行程中瞬间准停；进给系统的动态性能要好，能实现快速的伺服控制和误差补偿，达到加高的定位精度和刚度。
3. 适用于高速切削的刀具材料选择应该遵循哪些原则？ 【答题要点】
（1）切削刀具材料与加工对象的力学匹配：刀具材料与工件材料在强度、韧性和硬度等力学性能相匹配。
（2）切削刀具材料与加工对象的物理性能匹配：刀具材料与工件材料在熔点、弹性模量、导热系数、热膨胀系数和抗热冲击能力等物理性能相匹配。
（3）切削刀具材料与加工对象的化学性能匹配：刀具材料与工件材料在化学亲和性、化学反应、扩散和溶解等化学性能相匹配。
4. 为什么高速切削很适合于大型薄壁复杂铝合金零件以及复杂模具型腔的加工？ 【答题要点】
（1）为了最大限度地减重和满足其他一些要求，许多构件、壁板等采用“整体制造法”，即在大