机械制造基础第二章作业.doc

1.金属切削过程的实质是什么？答：金属切削过程就是刀具从工件上切除多余的金属，使工件得到符合技术要求的几何精度和表面质量的过程，其力学本质是挤压、剪切、滑移。2. 切削运动可以分为哪两类，各有什么特点？答：切削运动可以分为主运动和进给运动两类。主运动是切削多余金属层的最基本运动，它的速度最高，消耗的功率最大，在切削过程中主运动只能有一个；进给运动速度较低，消耗的功率较小，是形成已加工表面的辅助运动，在切削过程中可以有一个或几个。3.切削用量的参数有哪些，各自含义是什么？答：切削用量的参数有切削速度、进给量、背吃刀量。切削速度是切削加工时，刀具切削刃上选定点相对工件的主运动速度；进给量是工件或刀具主运动每转一转或每一行程时，刀具和工件之间在进给运动方向上的相对移动量；背吃刀量是在垂直于主运动和进给运动方向的平面内测量的刀具切削刃与工件切削表面的接触长度。4.试述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角的作用，并指出如何选择？答:前角对切削的难易程度有很大的影响；后角是为了减小后刀面与工件之间的摩擦和减小后刀面的磨损；主偏角其大小影响切削条件、刀具寿命和切削分力大小等；副偏角的作用是为了减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦，以防止切削时产生震动；刃倾角主要影响切削刃的强度和切屑的流出方向。前角的选择原则：粗加工、断续切削、刀材强度韧性低、材强度硬度高，选较小的前角；工材塑韧性大、系统刚性差，易振动或机床功率不足，选较大的前角；成形刀具、自动线刀具取小前角；后角的选择原则：粗加工、断续切削、工材强度硬度高，选较小后角, 已用大负前角应增加0 ；精加工取较大后角，保证表面质量；成形、复杂、尺寸刀具取小后角；系统刚性差，易振动，取较小后角；工材塑性大取较大后角，脆材减小0；主偏角的选择原则：主要看系统刚性。若刚性好，不易变形和振动，r取较小值；若刚性差（细长轴），r取较大值；考虑工件形状、切屑控制、减小冲击等，车台阶轴，取90 ；镗盲孔90 ；r小切屑成长螺旋屑不易断较小r，改善刀具切入条件，不易造成刀尖冲击；副偏角的选择原则：系统刚性好时，取较小值，系统刚性差时，取较大值；刃倾角的选择原则：粗加工、有冲击、刀材脆、工材强度硬度高，s取负值；精加工、系统刚性差（细长轴），s取正值；微量极薄切削，取大正刃倾角。5.车外圆时，车刀装得过高过低、偏左或偏右、刀具角度会发生哪些变化？什么情况下可以利用这些变化？答;车刀装得过高时工作前角增大，工作后角减小；过低时工作前角减小，工作后角增大；刀偏左时车刀的工作主偏角减小，副偏角增大；刀偏右时车刀的工作主偏角增大，副偏角减小。6.见附页。7.列举外圆车刀在不同参考系中的主要标准角度及其定义。答：在正交平面参考系中的主要标准角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角。前角是在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角；后角是在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之际的夹角；主偏角是在基面内测量的主切削刃在基面内的投影与进给方向的夹角；副偏角是在基面内测量的副切削刃在基面内的投影与进给方向的反方向的夹角；刃倾角是在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。8偏角的大小对刀具耐用度和三个切削分力有何影响？当车削细长轴时，主偏角应选的较大还是较小？为什么？答：对耐用度影响：主遍角越小,刀具耐用度越高,相对容易引起振动,（主要用于硬度高的工件）。 主遍角越大,刀具耐用度略低,相对切削轻快（主要用于细长轴和台阶轴）。对切削力影响：主偏角增大，Fx，Fy减小，Fz增大。切削细长轴硬增大主偏角，轴向力增大，其他力较小，震动减小，相对切削轻快。9试述刀具的标注角度与工作角度的区别。为什么横向切削时，进给量不能过大？答：刀具的标注角度是指在刀具工作图中要标注出的几何角度，即在标注角度参考系中的几何角度。它是制造和刃磨刀具必须的，并在刀具设计图上予以标注的角度；以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度成为刀具的工作角度，又称实际角度。因为横向切削时若进给量过大，即刀具背吃刀量过大，使得在切削时工件受挤压严重，甚至是挤断工件，从而影响工件加工质量，同时也降低刀具使用寿命。10试分析钻孔时的切削厚度、切削宽度及其进给量、被吃刀量的关系。答：因为钻头有两对称切削刃，故有切削层公称宽度b： b=ap/ 2sinKr 公称厚度h ：h=2fsinKr式中Kr为主偏角，f为进给量，ap为背吃刀量。11.常用的刀具材料有哪些？各有很么特点？答：常用刀具材料有工具钢，高速钢，硬质合金，陶瓷和超硬刀具材料。 1.高速钢有较高的耐热性，有较高的强度，韧性和耐磨性。广泛用于制造中速切削及形状复杂的刀具。2.硬质合金的硬度，耐磨性，耐热性都很高。但抗弯性比高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。3.陶瓷刀具有很高的硬度和耐磨性，有很高的耐热性和化学稳定性，有较低的摩擦系数，可应用范围广。4.超硬材料刀具常用的有金刚石刀具和立方氮化硼。金刚石刀具不宜于切削铁及其合金工件。立方氮化硼是高速切削黑色金属的较理想刀具材料。12.刀具的工作条件对刀具材料提出哪些性能要求，何者为主？答：1，高的硬度和耐磨性，2足够的强度和韧性。3高的耐热性。4.更好的热物理性能和耐热冲击性能。在不同的工作条件下各有偏倚。13.试述各类硬质合金的性能和使用范围。举例说明选用不同牌号时要考虑的问题。答：切削用硬质合金分为三类：1.P类。此类硬质合金硬度高，耐热性好，在切削韧性材料时的耐磨性较好，但韧性较差。一般适用于加工钢件。2.K类。此类硬质合金的韧性较好，耐磨性较差。它适用于加工铸铁，有色金属及合金材料。也可用于加工高强度钢，耐热合金等难加工材料。3.M类。抗弯性能，疲劳强度，冲击韧性，高温硬度和强度，抗氧化能力和耐磨性等较好。既可用于加工铸铁，也可用于加工钢。选用不同牌号要考虑其加工精度。如：加工钢件时YT5用于粗加工，YT30用于精加工。14.试比较硬质合金和高速钢性能的主要区别。答：高速钢有较高的耐热性，有较高的强度，韧性和耐磨性。广泛用于制造中速切削及形状复杂的刀具。2.硬质合金的硬度，耐磨性，耐热性都很高。耐用度较高速钢几十倍，耐用度相同时，切削速度可提高4至10倍。但抗弯性比高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。15.按一下工件材料及切削条件合理选择刀具材料（供选刀具材料：YG3，YG8，YT5，YT30，W18Cr4V）,并说明理由。粗铣铸铁箱体平面。精镗铸铁箱体孔。齿轮加工的剃齿工序。45钢棒料的粗加工。精车40Cr工件外圆。答：选用YG8。此牌号类刀具常用于粗加工铸铁类工件。选用YG3。此牌号类刀具常用于精加工铸铁类工件。选用W18Cr4V。齿轮加工工具常用高速钢刀具。选用YT5。此牌号类刀具常用于粗加工钢件。选用YT30。此牌号类刀具常用于精加工钢件。16金属切削过程有何特征？用什么参数来表示和比较？答：金属切削是会产生很大的力和切削热量。一般以刀具为准，刀具的几个重要参数：主倾角，刃倾角，前角，后角，副倾角和副后角，用这几个参数比较。17.切削过程的三个变形区各有何特点? 它们之间有什么关联？答：第一变形区特征：沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。第二变形区特征：使切削底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减慢，甚至滞留在前刀面上；切屑弯曲；由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度升高。第三变形区特征：已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压与摩擦，产生变形和回弹，造成纤维化和加工硬化。这三个变形区相互关联、 相互影响、 相互渗透。18.有哪些指标可用来衡量切削层的变形程度？它能否真实反映出切削过程的全部变形实质？他们之间有什么样的关系？答：（1）、相对滑移；（2）、切削厚度压缩比h；（3）剪切角。它们间的关系不大。19.什么是积屑瘤？积屑瘤产生的条件是什么？如何抑制积屑瘤？答：积屑瘤是在加工材料时，而在前刀面处黏着一块剖面有事呈三角状的硬块。积屑瘤产生式由于冷焊产生，具体是切屑和前刀面在一定的温度与压力下产生黏结，这便是冷焊。防止积屑瘤产生的主要方法有：降低切削速度，使切削温度降低，黏结不易产生。增大切削速度，使切削温度提高，黏结不在产生。采用润滑性能好的切削液。增大刀具前角，以减小切屑与前角接触区的压力。适当改变工件材料的加工特性，减小加工硬化倾向。20.结合切削的形成分析切削力的来源？ 答：切削时，刀具使被加工材料发生变形并成为切、切削所需的力，即为切削力，而根据切削变形分析知切削力的来源有两方面：是切削层金属，切屑和工件表面金属的弹性变形，塑性变形所以产生的抗力；是刀具与切屑，工件表面间的摩擦阻力。21车削时切削力Fr为什么常分为三个相互垂直的分力？说明这三个分力的作用。 答：由于切削力的来源有两方面：是切削层金属，切屑和工件表面金属的弹性变形，塑性变形所以产生的抗力；是刀具与切屑，工件表面间的摩擦阻力；而为了便于测量与应用，将其分解为三个相互垂直的分离。而三分力的作用：Fz主切削力或切向力，与过度面相切并与基面垂直，是用来计算车刀强度，设计机床零件，确定界定机床功率所必需；Fx进给力，在基面内与轴线方向平行，并与进给方向相反，用来计算车刀进给功率必需；Fy背向力，处于基面内与购并高见轴线垂直，它是用来确定与工件加工精度相关的工件挠度，以及机床零件和车刀强度。22影响切削力的因素有哪些，分别是如何影响的？答：（1）被加工材料的影响，被加工材料的强度越高，硬度越大，切削力越大，同时受材料加工硬化能力大小的影响。化学成分影响材料的物理力学性能，从而影响切削力的大小。（2）切削用量对切削力的影响。被吃刀力和进给量增大，切削力增大；切削速度V对切削力的影响可从F-V关系图上反应。（3）刀具几何参数对切削力的影响。前角增大切削力减小；车刀的负棱是通过其宽度与进给量的比来影响切削力，比越大切削力增大；主偏角对切削力影响。（4）刀具材料对切削力的影响。（5）切削液对切削力的影响（6）刀具磨损对切削力的影响。23为什么要研究切削热的产生与传出？仅从切削热的产生多少能否说明切屑区的温度？答：大量的切削热使得切削温度升高，这将直接影响刀具前刀面上的摩擦系数、积屑瘤的形成与消退、加工精度和以加工表面质量等，是分析工件加工质量和刀具寿命的重要内容。不能，因为各材料的传热不同。24背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样？为什么？如何运用这一规律指导生产实践？答：是不一样，背吃刀量增大一倍，主切削力增大一倍，切削热也成倍增加，但对切削温度影响很小。进给量对切削力和切削温度的影响也是有差异的。吃刀深度对切削温度的影响最小，进给量次之，切削速度影响最大。因此，从控制切削温度和成本的角度出发，在机床允许的情况下，选用较大的吃刀深度和进给量比选用大的切削速度更有利。25解释切削用量三要素对切削力和切削温度的影响为什么正好相反。答：背吃刀量：背吃刀量直接决定切削宽度和切削刃的实际工作长度。切削变形主要在垂直切削宽度方向的平面内发生，与切削宽度方向尺寸关系不大。这样，背吃刀量增加，切削热增加，但同时切削宽度、切削刃参加工作长度增加，改善散热条件。进给量：进给量增大，切削力、切削热增加，时，切削厚度也增大，刀屑接触长度也增加，由切屑带走的切削热增加，散热面积也增加，这样对温度影响小。切削速度：切削速度增大，切削力、切削热增大，同时热量散失也快，温度变化不大。26增大前角可以使切削温度降低的原因是什么？是不是前角越大，切削温度越低？答：因为前角增大，变形和摩擦减小，因而切削热减少，但前角不能过大，否则刀头部分的楔角减小使散热体积减小，不利于切削温度的降低。27.刀具磨损的种类极其原因？答：刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损；正常刀具磨损有三种形态：前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损。原因是：加工时，在刀刃附近的前、后到面上，形成很大的剪应力；加工硬化。非正常刀具磨损包含塑形破损和脆性破损。原因是：脆性大的刀具材料切削高硬度材料或断续切削；切削一定时间后，刀具材料因交变机械应力和热应力所致的疲劳损坏。28.切削加工常用的切削液有哪几种？他在切削中的主要作用是什么？答：常见的切削液有：水溶液；乳化液；切削油。在切削过程中，为了降低切削力和切削温度，减小刀具磨损，改善加工质量和提高生产率，常使用各种切削液。使用切削液不仅可以起到冷却作用，而且还可以起到润滑、清洗和除锈的作用。29.什么叫刀具磨钝标准？刀具磨钝标准和那些因素有关？答：刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。磨钝标准与工件的加工质量、工件的切削加工性、加工条件和刀具类型有关。30.什么叫刀具使用寿命？刀具使用寿命于哪些因素有关？答：一把新刀从开始使用直支达到磨钝标准所经历的实际切削时间，曾为刀具寿命。影响的因素有：切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具材料；其它因素。31. 何谓最高生产率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工可选用的刀具耐用度是否相同？为什么？答：最高生产率耐用度是以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的生产时间最少来衡量的；最低成本耐用度是以每件产品（或工序）的加工费用最低为原则来指定的。 粗加工和精加工可选用的刀具耐度不同，因为粗加工主要考虑效率问题，所用刀具制造简单，而精加工主要注重表面粗糙度等问题，所用刀具也是要求较高，所以前者用最高生产率耐用度，后者用最低成本耐用度。32. 选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量？为什么？答：选择切削用量的原则是要综合考虑生产率、加工质量和加工成本。从刀具的寿命出发，首先选尽可能大的背吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速