第8练 超高速加工的工业应用 江苏省（职教高考）机械类《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练的第8练，内容涵盖2-2 超高速加工的工业应用。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教） 第8练 模块2 超高速加工技术 单元2 超高速加工的工业应用 一、单项选择题 1．超高速切削在铝合金加工领域应用广泛，其切削机理研究已取得较为成熟的结论并用于指导生产实践。相比之下，目前尚在探索阶段、工艺规范仍很不完善的是（ ）的超高速切削加工机理。 A．黑色金属及难加工材 B．铜合金等有色金属 C．铝合金等轻金属材料 D．聚合物基复合材料 【答案】B 【解析】铝合金的超高速切削机理研究已取得较成熟的结论，而黑色金属及难加工材料（如铸铁、模具钢、钛合金、高温合金）的超高速切削加工机理研究尚在探索阶段，工艺规范很不完善，是当前研究的焦点。 2．超高速加工在航空航天领域的典型应用之一是加工航空发动机整体叶轮。采用超高速铣削替代传统铣削加工叶轮的主要优势是（ ）。 A．可以使用普通刀具 B．不需要数控程序 C．对操作人员要求更低 D．一次装夹完成多面加 【答案】C 【解析】超高速铣削可以在一道工序中完成复杂曲面的加工（一次过技术），表面质量几乎可与磨削相比，因此特别适合整体叶轮这种多曲面复杂零件的高效高精度加工。其余选项描述的优势与超高速加工的特点不符。 3．超高速可转位铣刀在加工过程中主要有两种失效形式。在较低转速时首先出现刀片甩飞现象，随着转速进一步提高达到刀体强度临界值后会出现（ ）。 A．刀具涂层剥落 B．切削刃轻微磨损 C．刀柄松动 D．刀体爆碎 【答案】A 【解析】超高速可转位铣刀两种失效形式：一是夹紧刀片的螺钉被剪断导致刀片甩飞（较低转速时出现），二是刀体爆碎（转速达到刀体强度临界值时出现）。涂层剥落和磨损是正常使用过程中的逐渐损耗，不是高速下的突发失效形式。 4．当超高速加工机床主轴转速达40000r/min时，若刀片崩裂，碎片会像出膛的子弹一样飞出。因此超高速切削机床必须设置（ ）。 A．自动换刀装置 B．安全保护墙和门窗 C．工件自动测量系统 D．切削液高压喷射系统 【答案】D 【解析】安全防护部分明确中，超高速切削速度相当高，安全问题必须充分重视，机床设有安全保护墙和门窗。刀具还须进行极限转速测定，刀具和工件夹紧须绝对安全可靠。自动换刀、测量和冷却系统是功能性配置，不是安全防护的主体。 5．超高速磨削技术在汽车制造领域的主要应用之一是加工曲轴和凸轮轴等关键零件。与常规磨削相比，超高速磨削能在保证精度的同时大幅提高磨削效率，且磨削力降低了约（ ）。 A．20% B．30% C．50% D．80% 【答案】D 【解析】当磨削效率相同时，200m/s时的磨削力仅为80m/s时的50%，即磨削力降低了约50%。25%和80%都是错误数据，30%是超高速切削的切削力降低幅度。 6．在模具制造领域，超高速铣削可以直接加工淬硬模具钢（硬度HRC50以上）。这一应用能够实现的关键前提是刀具材料必须具备（ ）。 A．高耐热性和高硬 B．极高的抗弯强度 C．最大的刀具直径 D．最低的材料成本 【答案】B 【解析】加工淬硬模具钢（HRC50以上）要求刀具材料在高温下仍能保持高硬度和耐磨性，因此耐热性和高硬度是关键。CBN和陶瓷刀具就是因具备这些特性而被广泛用于淬硬钢的硬切削加工。抗弯强度固然重要但非最关键因素，刀具直径和成本不是材料选择的决定条件。 7．目前超高速加工的NC编程面临一个现实问题：多数CNC软件中的自动编程功能还不能满足超高速切削加工的要求，需要（ ）。 A．完全放弃自动编程只用人工编程 B．由人工编程加以补充 C．降低主轴转速以适应软件 D．全部改用离线手工计算坐标 【答案】C 【解析】多数CNC软件中的自动编程都还不能满足超高速切削加工的要求，需要由人工编程加以补充，还需采用一种全新的编程方式，使切削负荷保持稳定。不是完全放弃自动编程，也不是降低转速来迁就软件。 二、填空题 8．超高速加工的主要工业应用领域包括____制造、____制造等重点领域。 【答案】汽车；航空航天 【解析】本题考查基础术语的识记与理解。两个填空分别对应汽车和航空航天，理解其含义和使用场景即可。 9．超高速切削加工的安全保障包括：____及现场人员的安全保障、避免机床刀具工件及有关设施的____。 【答案】机床操作者；损伤 【解析】本题考查基础术语的识记与理解。两个填空分别对应机床操作者和损伤，理解其含义和使用场景即可。 三、综合分析题 10．某航空零部件企业承接了一批钛合金飞机结构件的加工任务。零件壁厚最薄处仅1.5mm，型面为复杂自由曲面，精度要求IT7级，表面粗糙度Ra≤0.8μm。技术团队提出两套方案：方案A为传统数控铣削加手工抛光，方案B为超高速铣削一次加工成形。请回答：（1）从切削力、热变形和表面质量三个角度，分析方案B相比方案A的优势？（2）加工该钛合金薄壁件应选用何种刀具基体材料和涂层方案？（3）钛合金属于难加工材料，超高速加工面临的主要工艺难点是什么？ 【答案】（1）切削力方面：超高速切削力比常规降低30%以上，对壁厚仅1.5mm的薄壁件可大幅减少加工变形；热变形方面：温升不超过3℃且90%以上切削热被切屑带走，不会因温升导致弯翘；表面质量方面：切削力和热影响小使残余应力小，表面质量几乎可与磨削相比，一次过技术可直接达到Ra≤0.8μm的要求。（2）刀具方案：基体选用抗冲击韧度好的硬质合金，通过烧结工艺将CBN或金刚石复合在基体上获得高硬度高耐磨性和足够韧性的复合刀具；也可采用TiAlN涂层硬质合金刀具，其在超高速切削中性能优异，最高工作温度可达800℃。（3）主要工艺难点：钛合金超高速切削机理研究尚在探索阶段，没有完整的加工参数表，实用化切削数据库尚未建立；NC编程需要人工补充，切削负荷稳定性的控制难度大；刀具磨损对加工效率和精度的影响规律尚不完全清楚。 【解析】本题以航空钛合金薄壁件加工为场景，融合了超高速加工的三大工业应用价值（切削力降30%、热变形小温升≤3℃、一次过技术达到高表面质量）、刀具材料选择（CBN/金刚石复合刀具或TiAlN涂层刀具）、难加工材料的工艺难点（机理探索阶段、无完整参数表、NC编程需人工补充）三个知识维度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教）一课一练的第8练，内容涵盖2-2 超高速加工的工业应用。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《现代制造技术基础》（苏教版·凤凰职教） 第8练 模块2 超高速加工技术 单元2 超高速加工的工业应用 一、单项选择题 1．超高速切削在铝合金加工领域应用广泛，其切削机理研究已取得较为成熟的结论并用于指导生产实践。相比之下，目前尚在探索阶段、工艺规范仍很不完善的是（ ）的超高速切削加工机理。 A．黑色金属及难加工材 B．铜合金等有色金属 C．铝合金等轻金属材料 D．聚合物基复合材料 2．超高速加工在航空航天领域的典型应用之一是加工航空发动机整体叶轮。采用超高速铣削替代传统铣削加工叶轮的主要优势是（ ）。 A．可以使用普通刀具 B．不需要数控程序 C．对操作人员要求更低 D．一次装夹完成多面加 3．超高速可转位铣刀在加工过程中主要有两种失效形式。在较低转速时首先出现刀片甩飞现象，随着转速进一步提高达到刀体强度临界值后会出现（ ）。 A．刀具涂层剥落 B．切削刃轻微磨损 C．刀柄松动 D．刀体爆碎 4．当超高速加工机床主轴转速达40000r/min时，若刀片崩裂，碎片会像出膛的子弹一样飞出。因此超高速切削机床必须设置（ ）。 A．自动换刀装置 B．安全保护墙和门窗 C．工件自动测量系统 D．切削液高压喷射系统 5．超高速磨削技术在汽车制造领域的主要应用之一是加工曲轴和凸轮轴等关键零件。与常规磨削相比，超高速磨削能在保证精度的同时大幅提高磨削效率，且磨削力降低了约（ ）。 A．20% B．30% C．50% D．80% 6．在模具制造领域，超高速铣削可以直接加工淬硬模具钢（硬度HRC50以上）。这一应用能够实现的关键前提是刀具材料必须具备（ ）。 A．高耐热性和高硬 B．极高的抗弯强度 C．最大的刀具直径 D．最低的材料成本 7．目前超高速加工的NC编程面临一个现实问题：多数CNC软件中的自动编程功能还不能满足超高速切削加工的要求，需要（ ）。 A．完全放弃自动编程只用人工编程 B．由人工编程加以补充 C．降低主轴转速以适应软件 D．全部改用离线手工计算坐标 二、填空题 8．超高速加工的主要工业应用领域包括____制造、____制造等重点领域。 9．超高速切削加工的安全保障包括：____及现场人员的安全保障、避免机床刀具工件及有关设施的____。 三、综合分析题 10．某航空零部件企业承接了一批钛合金飞机结构件的加工任务。零件壁厚最薄处仅1.5mm，型面为复杂自由曲面，精度要求IT7级，表面粗糙度Ra≤0.8μm。技术团队提出两套方案：方案A为传统数控铣削加手工抛光，方案B为超高速铣削一次加工成形。请回答：（1）从切削力、热变形和表面质量三个角度，分析方案B相比方案A的优势？（2）加工该钛合金薄壁件应选用何种刀具基体材料和涂层方案？（3）钛合金属于难加工材料，超高速加工面临的主要工艺难点是什么？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $