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金属切削原理1切削加工的定义是使用切削工具从毛坯上切除多余的材料,从而获得具有一定形状精度和表面质量的零件2切削加工:使用切削工具从毛坯上切除多余的材料,从而获得具有一定形状精度和表面质量的零件3实现切削过程必须具备的三个条件是刀具与工件之间具有相对运动刀具具有一定的几何形状刀具材料具备切削性能4简述实现切削加工必备的三个条件答:1)刀具与工件之间的相对运动;2)刀具具有一定的空间几何形状;3)满足切削需要的刀具材料性能5切削运动包括 主运动和进给运动6简述主运动和进给运动的特征 答:主运动特点:速度最高消耗功率最大回转或直线运动连续或往复运动只有一个进给运动特点:速度低消耗功率小回转或直线运动连续或间歇运动可能不止一个(拉削无)7主运动:使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动称为主运动8切削加工中工件上存在的三个表面是待加工表面已加工表面过渡表面9在图中标出待加工表面过度表面和已加工表面10在图中标出加工的主运动和进给运动11切削用量三要素是切削速度v进给量f被吃刀量ap12在图中标出切削速度v进给量f背吃刀量ap13刀具由切削部分和装夹部分组成14在图中标出前刀面后刀面副后刀面主切削刃副切削刃过渡刃15标注角度:标注角度是图纸上标注的角度是刃磨角度是静态角度16标注参考系是用来定义刀具标注角度的参考系,以刀具结构为基础,建立在刀具假定安装位置和假定切削运动基础上;工作参考系是用来定义刀具工作角度的参考系,建立在刀具实际安装位置和实际切削运动基础上17车刀标注参考系的假定条件是进给运动只考虑方向,不考虑大小(即不考虑合成切削运动)刀刃上选定点与工件中心等高刀杆与工件轴线垂直18简述车刀标注参考系的假定条件答:进给运动只考虑方向,不考虑大小(即不考虑合成切削运动);刀刃上选定点与工件中心等高;刀杆垂直工件轴线19在图中标出基面切削平面正交平面法平面背平面和假定工作平面20正交平面参考系中的六个独立角度是sororo21正交平面参考系中常用的三个派生角度是o(楔角)r(余偏角)r(刀尖角)22在图中标出前角后角主偏角刃倾角副偏角副后角23在图中标出楔角余偏角刀尖角24切削中,切屑流出的刀面是前刀面,与工件上过渡表面表面对应的刀面是后刀面,与工件上已加工表面对应的刀面是副后刀面25主切削刃由前刀面和后刀面相交而成,副切削刃由前刀面和副后刀面相交而成,过渡刃位于主切削刃和副切削刃相交处26在工作参考系与标注参考系中完全重合的坐标平面是法平面27切槽时,由于进给运动的影响,刀具的前角增大,后角减小28当刀具的工作后角小于等于0度时,刀具丧失切削能力29在车床上用前角为10度,后角为6度,主偏角为90度,刃倾角为0度,副偏角为1.5度,副后角为2度的切断刀切断直径为40mm的工件,进给量为1.5mm/r,主轴转速为80r/min,背吃刀量为5mm,计算剪断芯柱的直径30车削螺纹时,由于进给运动的影响,螺纹刀左侧刃前角变大后角变小,右侧刃前角变小后角变大31在车床上用主偏角90度,副偏角1度,前角15度,后角7度,刃倾角0度,副偏角1度,副后角3度的切断刀切断直径50mm棒料,刀刃安装高于工件中心0.4mm,计算切断后端面留下的剪断芯柱直径32切断时,切削刃低于工件中心会导致,工作前角变小,工作后角变大33切削层:工件上正被刀具切削着的一层金属34切削层参数是切削层公称厚度切削层公称宽度切削层公称面积35在图中标出切削层参数36切削方式可根据切削刃形状分为自由切削和非自由切削,也可根据刃倾角分为直角切削和斜角切削37自由切削:一条直线切削刃参加切削 二维切削(变形发生在平面内)38非自由切削:曲线切削刃或多条直线切削刃参加切削 三维切削(变形发生在立体空间)39工作角度:工作角度是刀具在实际工作状态下的角度是动态角度40进给运动:使主运动能够继续切除工件上多余金属,以便形成工件表面的运动称为进给运动41简述刀具材料应具备的性能答:1)高硬度和耐磨性2)足够的强度和韧性3)高耐热性4)良好的热物理性能和耐热冲击性能5)良好的工艺性6)经济性42刀具材料可分为工具钢硬质合金陶瓷超硬材料,其中工具钢包括碳素工具钢合金工具钢高速钢43低速手用工具使用碳素工具钢制作,低速机用工具使用合金工具钢制作中速机用工具使用高速钢制作,高速机用工具使用硬质合金制作44硬质合金由高硬度高熔点的重金属碳化物(WCTiCTaC钽NbC铌)粉末和金属结合剂(CoNi)粉末冶金而成45刀具涂层按层数可分为单涂层和多涂层,按厚度可分为纳米涂层和微米涂层,按作用可分为硬涂层和软涂层46错涂层刀具可以焊接和刃磨(判断题)47陶瓷刀具材料可分为高纯氧化铝陶瓷复合氧化铝陶瓷复合氮化硅陶瓷48超硬刀具材料包括金刚石和立方氮化硼49错金刚石车刀适合精车淬硬钢(判断题)50切屑的形成过程依次为弹性变形塑性变形挤裂切屑51简述切削塑性材料时的三个变形区及其变型特征答:第一变形区,切削层内的剪切滑移塑性变形区,剪切滑移;第二变形区,切屑底层受到前刀面挤压摩擦的塑性变形区,内摩擦外摩擦变形;第三变形区,已加工表面受到后刀面挤压摩擦的塑性变形区,摩擦变形52在图中标出三个变形区的位置53剪切角:第一变形区简化成的剪切面与切削速度的夹角54错剪切角可以采用麦钱特公式或李和谢弗公式进行精确计算(判断题)55切屑与前刀面的接触区分为粘结区和滑动区,粘结区的是内摩擦,滑动区是外摩擦,其中内摩擦大于外摩擦56内摩擦的实质是切屑底层的滑移变形57简述积屑瘤的成因及预防措施答:切削塑性金属,形成连续切屑,切屑底层与前刀面粘结形成滞留层;抑制措施1)预热处理,减小工件塑性2)增大刀具前角o35,积屑瘤基础不能形成3)减小f,减小前刀面正压力,避免冷焊发生4)改变v,避开积屑瘤生长区间 (HSS低速宽刀精车 Y高速精车)5)采用加热切削或低温切削6)使用润滑性能好的切削液,破坏冷焊条件58简述积屑瘤的利弊及其对粗精加工的影响答:利:保护刀刃(稳定的积屑瘤)增大前角为30左右弊:过切引起振动,已加工表面质量下降磨损刀具弊大于利,稳定的积屑瘤对粗加工有利,对精加工不利59衡量切屑变形的参数中相对滑移更能反映变形的真实情况,变形系数更容易实际测量60简述切屑的类型及其切削特征答:1)带状切屑,切削特征:切削力平稳 表面粗糙度小2)挤裂切屑,切削特征:力的波动较大 表面粗糙度高3)单元切屑,切削特征:力的波动更大 粗糙度更高 有鳞刺出现4)崩碎切屑,切削特征:力的波动最大 表面凸凹不平 易破坏刀具 对机床不利61切屑的类型有带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑,产生带状切屑时加工精度最高,切削脆性材料产生崩碎切屑62切削力:切削过程中作用在工件或刀具上的力63简述切削力的来源答:来源克服被加工材料对弹性变形的抗力克服被加工材料对塑性变形的抗力克服切屑对前刀面过渡表面和已加工表面对后刀面的摩擦64切削塑性材料时切削力来源于弹性抗力塑性抗力切屑与前刀面的摩擦力过渡表面与后刀面的摩擦力65切削热产生于剪切面的变形功切屑与前刀面接触区变形功和摩擦功后刀面与过渡表面接触区变形功和摩擦功66简述切削热的传散途径及其对加工的影响答:切屑:对加工无影响工件:热变形,影响加工精度和表面质量刀具:加剧刀具磨损,热变形影响加工精度周围介质(空气切削液):对加工无影响67切削热的传散途径有切屑刀具工件周围介质68简述温度场的分布答:1)剪切面上各点温度基本一致2)温度最高点在前刀面上距离切削刃较近处3)剪切区域内,垂直剪切方向的温度梯度较大4)垂直前刀面的切屑底层温度梯度大5)后刀面上和工件接触区较短,受到一次热冲击6)不同材料温度分布有区别7)工件导热系数低,刀具前后刀面温度高69切削温度的高低取决于产生热量和散失热量的平衡70. 切削塑性材料时,刀具上温度最高处位于前刀面上接近切削刃处,切削脆性材料时切削温度最高处位于后刀面上切削刃处71. 切削用量中,对切削温度的影响程度依次为切削速度大于进给量大于背吃刀量72. 刀具的失效形式包括磨损和破损,破损又可分为塑性破损和脆性破损73. 刀具的磨损形态分为前刀面磨损后刀面磨损边界磨损74. 刀具磨损的原因有机械磨损粘结磨损扩散磨损热电磨损化学磨损其中扩散磨损通过粘结磨损表现出来,热电磨损会促进扩散磨损75. 刀具磨损的过程分为初期磨损阶段正常磨损阶段急剧磨损阶段76. 耐用度:刃磨后的刀具从开始使用到达到磨钝标准为止所使用的纯切削时间77. 最高生产率耐用度比最低成本耐用度小,正常生产中应采用最低成本耐用度78. 切削用量对刀具耐用度的影响依次为切削速度大于进给量大于背吃刀量79. 已加工表面的形成经历了撕裂挤压变形弹性恢复和摩擦的过程80. 表面质量涵盖表面几何学和表面材质两个方面的问题81. 已加工表面质量的衡量指标有表面粗糙度表面加工硬化程度和硬化层深度残余应力的大小和分布82. 由于刀具几何形状和切削运动形成的粗糙度称为理论粗糙度83. 有一刀尖圆弧半径为零的75外圆车刀,其副偏角Kr=15,当切削速度v=30m/min,进给量f=0.8mm/r,背吃刀量ap=1mm时,求主偏角Kr及其残留面积高度84. 形成鳞刺的四个阶段是抹拭导裂层积切顶85. 已加工表面的加工硬化可以用硬化程度或硬化层深度来衡量86. 已加工表面的残余应力分为压应力和拉应力其中压应力可以提高疲劳强度87. 残余应力产生的原因有塑性变形引起的压应力,切削温度引起的热应力,金相改变引起的体积应力88. 灰铸铁白口铁球墨铸铁马口铁中按切削加工性从难到易依次为白口铁马口铁灰铸铁球墨铸铁89. 索氏体片状珠光体铁素体球状珠光体马氏体回火马氏体渗碳体中按从难到易依次为 铁素体球状珠光体片状珠光体索氏体回火马氏体马氏体 渗碳体90. 改善材料切削加工性的途径有调整化学成分热处理改善切削条件91. 影响材料加工性的因素有物理力学性能化学成分金相组织以及加工条件92. 根据材料的相对加工性可将材料的切削加工性分为8级93. 切削液分为非水溶性切削液和水溶性切削液94. 切削液具有冷却润滑清洗排屑防锈作用95. 切削液渗入工件和刀具之间的途径有毛细作用泵吸作用汽化分子扩散96. 起到润滑作用的是切削液吸附膜,据其形成机理可以分为物理吸附和化学反应97. 添加剂的作用是改善切削液的性能,主要有油性添加剂极压添加剂表面活性剂其他添加剂98. 刃区的剖面形式有锋刃负倒棱倒圆刃消振棱刃带99. 用YT14硬质合金车刀车削40Cr钢(b=0.98GPa)外圆,刀具几何参数为前角=10,主偏角Kr=75所选用切削用量为:切削深度ap=3mm,进给量f=0.25mm/r,试从表中查出各修正参数并求刀具的V60切削速度修正系数KV= KMv KTv KKrv,工件材料修正系数KMv=0.637/b系数及指数加工材料刀具材料进给量mm/rCvXvYvm碳钢和合金钢YT15(干切削)f0.302910.150.200.2碳钢和合金钢YT15(干切削)f0.702420.150.350.2碳钢和合金钢YT15(干切削)f0.702350.150.450.2刀具材料修正系数KTv YT5 YT14 YT15 YT30 结构钢铸钢 0.65 0.8 1.0 1.4主偏角修正系数KKrv 30 45 60 75 90 结构钢 1.13 1.0 0.92 0.86 0.81100. 砂轮由磨料结合剂气孔组成,特性由磨料粒度结合剂硬度组织决定101. 人造磨料分为氧化物系碳化物系超硬材料系102. 砂轮的结合剂包括陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂金属结合剂103. 砂轮的硬度是指在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度104. 砂轮的气孔分为开式和闭式两种,其中开式又可细分为空洞型蜂窝型管道型105. 空洞型和蜂窝型气孔构成砂轮的内冷却通道106. 单个磨粒的磨削过程为滑擦耕犁切削107. 磨削的阶段分为初磨阶段稳定阶段清磨阶段108. 砂轮的磨损分为磨耗磨损和破碎磨损,破碎磨损对砂轮损耗较大109. 砂轮的破碎磨损分为磨粒破碎和结合剂破碎,在初期磨损阶段主要是磨粒破碎磨损,二期磨损阶段主要是磨耗磨损,三期磨损阶段主要是结合剂破碎磨损110. 砂轮的修整的作用是去除钝化或糊塞的磨粒,使新磨粒露出来,同时增加有效切削刃,提高加工表面质量111. 车刀按结构分为整体式车刀焊接式车刀装配式车刀机夹可重磨式车刀机夹可转位式车刀112. 简述车刀结构的发展和解决的主要问题答:整体式车刀到装配式车刀,解决了重型车刀的刃磨问题;整体式车刀到焊接式车刀,解决了高性能刀具材料的使用问题;焊接式车刀到机夹可重磨车刀,解决了焊接带来的刀具缺陷问题;机夹可重磨车刀到机夹可转位车刀,解决了刃磨刀具带来的刀具缺陷问题113. 焊接车刀上的刀槽类型分为通槽半通槽封闭槽,焊接应力最小的是通槽114. 焊接车刀的刀杆常用中碳钢或合金结构钢材料制作115. 焊接车刀的硬质合金刀片用其牌号来表示刀片材料,用其型号来表示刀片的形状116. 车刀的刀杆截面形状有矩形正方形和圆形117. 焊接车刀焊接刀片后置于石灰粉中冷却或回火处理,是为了减小焊接应力118. 成形车刀:根据零件形状和尺寸,专门设计切削刃形状的车刀119. 成形车刀按结构分为平体成形车刀棱体成形车刀圆体成形车刀120. 成形车刀按进给方向分为径向成形车刀和切向成形车刀121. 成形车刀角度是由刃磨和安装形成的122. 简述成形车刀双曲线误差的成因和消除方法答:原因误差1:切削刃与工件母线不重合;误差2:切削刃与圆体刀母线不重合;消除方法前角为0倾斜前刀面,使刃倾角为0CAD设计,CAM加工123. 为减轻下一工序的切削负荷以及对工件倒角修光,可在成形车刀上设置附加刃124. 成形车刀制作中的检验样板用于检验工作样板,工作样板用于检验成形车刀廓形125. 沉孔加工应使用锪钻,定位销孔的加工应使用铰刀,深孔加工应使用深孔钻,中心孔加工应使用中心钻,大尺寸孔的精加工应使用镗刀126. 在图中标出前刀面后刀面副后刀面主切削刃副切削刃过渡刃127. 在图中标出待加工表面过度表面和已加工表面128. 在图中标出加工的主运动和进给运动129. 在图中标出切削速度v进给量f背吃刀量ap130. 构成正交平面标注参考系的平面是基面切削平面正交平面,构成法平面标注参考系的平面是基面切削平面法平面,构成背平面及假定工作平面标注参考系的平面是基面背平面假定工作平面131. 车刀按用途分为外圆车刀端面车刀内孔车刀成型车刀切断刀和切槽刀132. 简述焊接车刀的特点答:1结构简单,制造方便2可根据需要进行刃磨3硬质合金利用充分4切削性能取决于工人刃磨水平,与现代化生产不适应5刀杆不能重复使用,浪费材料6材料线膨胀系数不同,产生热应力和裂纹(焊接和磨刀时)133. 焊接车刀刀片的牌号用于标示刀片的材料,型号用于标示刀片的形状134. 焊接车刀在焊接刀片时使用的是钎焊焊接135. 焊接车刀在焊接刀片时使用的焊料是铜合金,焊剂是工业脱水硼砂136. 简述机夹可重磨车刀