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金属加工基本常识 1、金属切削刀具切削部分的材料应具备哪些性能? 答：金属切削刀具切削部分的材料必须具备下列性能：（1）高硬度切削部分材料的硬度要高于被加工材料的硬度。常温下，其硬度应在60HRC以上。（2）高耐磨性即刀具材料必须具有较强的抵抗磨损的能力。（3）足够的强度和韧性刀具在切削过程中要经得起所承受的各种应力和冲击。一般用抗弯强度和冲击韧度来衡量。（4）高的耐热性又称红硬性，即刀具材料在高温下能够保持其硬度的性能。这是衡量刀具材料切削性能的主要指标。（5）良好的工艺性刀具材料应具有良好的可加工性和热处理性能。2、常用的刀具材料有哪几种？各适用于什么场合？答：常用的刀具材料有：（1）碳素工具钢用于制造低速、手动刀具，如锉刀、手用锯条等。（2）合金工具钢用于制造低速、手动刀具，如手用丝锥、手用铰刀、圆板牙、搓丝板及硬质合金钻头的刀体等。（3）高速工具钢（简称高速钢）用于制造各种结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。（4）硬质合金用于切削速度很高、难加工材料的场合，制造形状较简单的刀具，如车刀、刨刀、镶齿铣刀、镶齿滚刀等。3、高速钢有哪些性能?答：高速钢具有良好的淬透性，淬火后的硬度为6366HRC，有的可达6770HRC，具有较高的强度、韧性和耐磨性。当切削温度达540600时仍能维持其切削性能。高速钢具有良好的工艺性，能制造形状复杂的刀具。由于刀具刃磨方便，磨出的刀具刃口锋利，能制成适用于切削量小的精加工刀具。4、硬质合金有哪几类？它的性能如何？适用于加工什么材料?答：硬质合金按其化学成分和使用特性可分为四类：钨钴类（YG）；钨钛钴类（YT）；钨钛钽（铌）钴类（YW）；碳化钛基类（YN）。（1）钨钴类硬质合金（YG0是由WC和Co组成的，其韧性、磨削性能和导热性好。主要适用于加工脆性材料（如铸铁）、有色金属及非金属材料。（2）钨钛钴类硬质合金（YT）是由WC、TiC和Co组成的，这类合金不适宜用来加工脆性材料，而适用于高速切削一般钢材。（3）钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW）是在合金中加入适量的稀有难熔金属碳化物，如碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC），主要用于加工难切削材料。（4）碳化钛基类硬质合金（YN）是由碳化钛作为硬质相，镍、钼作为胶结剂而组成的，主要适合对较高硬度的合金钢、工具钢、淬硬钢等进行连续切削的精加工。5、什么是主运动和进给运动？举例说明。答：（1）主运动使刀具直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成新表面的运动，称为主运动。车削时的主运动是工件的回转运动；牛头刨床刨削时的主运动是滑枕的往复运动；龙门刨床刨削时的主运动则是工作台的往复运动。（2）进给运动不断地把切削层投入切削的运动，称为进给运动。车削时的进给运动是车刀的纵向运动和横向运动；牛头刨床刨削时的进给运动是工作台的横向运动和刀架的向下运动；龙门刨床刨削时的进给运动是刀架的横向运动和向下运动。6、在切削过程中，工件上形成哪三个表面? 答：在切削过程中，工件上形成下列三个表面：（1）待加工表面即将被切去金属层的表面。（2）加工表面切削刃正在切削着的表面。（3）已加工表面已经切去多余金属层而形成的新表面。7、刀具的辅助平面有哪四个？试述基面的定义。答：刀具的辅助平面有四个：基面、切削平面、主剖面和副剖面。基面的定义是：通过切削刃上某选定点，并垂直于该点切削速度方向的平面。8、前角和后角的定义及其对切削过程的影响答：前角在主剖面内，前刀面与基面之间的夹角，前角的大小将影响切削过程中的切削变形和切削力，同时也影响工件表面的表面粗糙度，以及刀具的强度和寿命。前角越大，切屑越易流出，切削力越小，但刀具的强度越差。后角是在主剖面内，后刀面与切削平面之间的夹角，后角的大小将影响刀具后刀面与加工表面之间的摩擦，后角越大，摩擦越小，但后角过大时影响刀具的强度。9、常见的切削有哪四种类型？答：切削时所形成的切悄形状一般有四种类型：带状切屑；挤裂切屑（又称节状切屑 ）；粒状切屑（又称单元切屑）；崩裂切屑。10、车刀的前角、主偏角及进给量对断悄有什么影响？答：车刀的前角、主偏角及进给量对断屑有如下影响：（1）增大车刀的前角，切屑变形小；减小前角，切屑变形大。所以，采用小一些的前角是有利于断屑的。（2）增大车刀的主偏角，会使切削厚度增大，切屑卷曲时塑性变形增大，容易断屑。（3）增大进给量，会使切屑厚度增大，塑性变形加大，切屑容易折断。11、什么是积屑瘤？积屑瘤是如何形成的? 答：在切削塑性金属材料时，常有一些从切屑和工件上带来的金属“冷焊”在前刀面上，靠近切削刃处形成一个硬度很高的楔块，这个楔块就是积屑瘤。积屑瘤的形成是由于在切削过程中，切屑对前刀面产生剧烈的摩擦和巨大的压力，在高压力下，切屑底层金属填满前刀面的细微凹谷，当切屑与前刀面紧密接触到一定程度时，发生“冷焊”现象而停留在前刀面上，形成第一层积屑瘤。由于切屑连续不断的流动，因而在第一层积屑瘤上又会生成第二层积屑瘤。这样，积屑瘤不断堆积，直到形成一个楔块，改变了前刀面的实际几何形状和切削条件，积屑瘤不再增大，一个完整的积屑瘤就形成了。12、积屑瘤对切削加工会产生什么影响?答：在积屑瘤形成与长大到突出于切削刃之外时，就改变了原来的切削深度p和切削厚度c，因此会在已加工表面划出纵向沟纹来。由于积屑瘤是不稳定的，在外力和振动作用下，会造成局部断裂和脱落，不能形成稳定的刀面与切削刃，因此会引起切削过程的不稳定，容易引起振动。对于成形刀具来说，积屑瘤的形成会使刀具几何形状发生畸变，直接影响加工精度。积屑瘤的碎片部分会粘附在已加工表面上，造成已加工表面高低不平和显微硬度的不均匀。因此在精加工时，一定要设法避免积屑瘤产生，粗加工时也应尽量避免积屑瘤的形成。13、在精加工时怎样避免产生积屑瘤?答：在精加工时，为了减少积屑瘤对加工表面质量的影响，可采取下列措施减少或避免积屑瘤的产生：（1）提高切削速度或降低切削速度。因为积屑瘤是在一定的切削条件下形成的，中等切削速度最容易形成积屑瘤，应尽量避开。（2）增大刀具前角、后角和刃倾角，使切削刃锋利，减小摩擦，排屑畅快。（3）减小刀具前刀面的表面粗糙度值，减少切屑与前刀面的摩擦。（4）浇注充分的切削液。14、加工硬化是如何形成的？对切削加工和表面质量有何影响?答：由于刀具切削刃口存在钝圆半径，切削时使切削层内一层薄的金属不能沿滑移面滑移，经过刃口挤压变形后留在已加工表面上。同时后刀面上磨损棱面和已加工表面的弹性变形存在恢复现象，使后刀面对已加工表面产生挤压与摩擦而进一步变形，因而更提高了表面的硬度，该现象称为加工硬化。加工硬化使下道工序在加工时，增大刀具磨损，并使已加工表面上出现微细裂纹和表面残余应力，影响零件的表面质量。但加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性。所以也有采用滚压加工、冷挤压等工艺使工件表面硬化来改善零件的使用性能。15、什么是积屑瘤？积屑瘤是如何形成的? 答：在切削塑性金属材料时，常有一些从切屑和工件上带来的金属“冷焊”在前刀面上，靠近切削刃处形成一个硬度很高的楔块，这个楔块就是积屑瘤。积屑瘤的形成是由于在切削过程中，切屑对前刀面产生剧烈的摩擦和巨大的压力，在高压力下，切屑底层金属填满前刀面的细微凹谷，当切屑与前刀面紧密接触到一定程度时，发生“冷焊”现象而停留在前刀面上，形成第一层积屑瘤。由于切屑连续不断的流动，因而在第一层积屑瘤上又会生成第二层积屑瘤。这样，积屑瘤不断堆积，直到形成一个楔块，改变了前刀面的实际几何形状和切削条件，积屑瘤不再增大，一个完整的积屑瘤就形成了。16、积屑瘤对切削加工会产生什么影响?答：在积屑瘤形成与长大到突出于切削刃之外时，就改变了原来的切削深度p和切削厚度c，因此会在已加工表面划出纵向沟纹来。由于积屑瘤是不稳定的，在外力和振动作用下，会造成局部断裂和脱落，不能形成稳定的刀面与切削刃，因此会引起切削过程的不稳定，容易引起振动。对于成形刀具来说，积屑瘤的形成会使刀具几何形状发生畸变，直接影响加工精度。积屑瘤的碎片部分会粘附在已加工表面上，造成已加工表面高低不平和显微硬度的不均匀。因此在精加工时，一定要设法避免积屑瘤产生，粗加工时也应尽量避免积屑瘤的形成。17、在精加工时怎样避免产生积屑瘤?答：在精加工时，为了减少积屑瘤对加工表面质量的影响，可采取下列措施减少或避免积屑瘤的产生：（1）提高切削速度或降低切削速度。因为积屑瘤是在一定的切削条件下形成的，中等切削速度最容易形成积屑瘤，应尽量避开。（2）增大刀具前角、后角和刃倾角，使切削刃锋利，减小摩擦，排屑畅快。（3）减小刀具前刀面的表面粗糙度值，减少切屑与前刀面的摩擦。（4）浇注充分的切削液。18、加工硬化是如何形成的？对切削加工和表面质量有何影响?答：由于刀具切削刃口存在钝圆半径，切削时使切削层内一层薄的金属不能沿滑移面滑移，经过刃口挤压变形后留在已加工表面上。同时后刀面上磨损棱面和已加工表面的弹性变形存在恢复现象，使后刀面对已加工表面产生挤压与摩擦而进一步变形，因而更提高了表面的硬度，该现象称为加工硬化。加工硬化使下道工序在加工时，增大刀具磨损，并使已加工表面上出现微细裂纹和表面残余应力，影响零件的表面质量。但加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性。所以也有采用滚压加工、冷挤压等工艺使工件表面硬化来改善零件的使用性能。20、说明切削用量三要素及主偏角对切削温度的影响。答：切削用量是影响切削温度的主要因素，其规律是vc、f、p增大，切削温度高，其中vc对切削温度的影响最大，其次是f影响最小的是p，因此在相同的金属切除率条件下，为降低切削温度，防止刀具迅速磨损，保持刀具寿命，增大切削深度或进给量比增大切削速度有利。主偏角对切削温度的影响是：kr增大，主切削刃参加工作长度短，且刀尖角r，减小，使散热条件变差，切削温度升高；反之，切削温度可降低。21、切削液起什么作用?答：切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。其主要作用可归纳如下： （1）冷却作用切削液浇注在切削区域后，促进切削热进行传导、对流和汽化，使切屑、工件、刀具上的热量散去，起到冷却作用。（2）润滑作用切削液渗透到刀具与切屑、工件的接触面之间形成润滑膜而起到润滑作用。（3）清洗作用切削液能冲走切削过程中产生的较细的切屑和磨粒，从而起到清洗、防止刮伤已加工表面和机床导轨的作用。22、常用的切削液有哪几种？如何正确选用?答：常用的切削液有水溶液、乳化液和切削油三种。水溶液是在水中加入防锈添加剂，主要起冷却作用；乳化液是油与水的混合液体，冷却和清洗作用较强；切削油主要起润滑作用。选用切削液时，应根据不同的工艺要求、工件材料和工种特点来选择。如普通车削、攻螺纹可选用机械油；精加工有色金属或铸铁，可选用煤油或煤油与矿物油的混合油；自动机床上可用轻柴油等。23、精加工不锈钢和铝合金应选用哪一种切削液?答：精加工不锈钢时，应选用氧化煤油或75%煤油加25%油酸或植物油。精加工铝合金时，可选用煤油或煤油与矿物油的混合油。24、刀具磨损有哪几种形式？答：刀具磨损有正常磨损和非正常磨损两类。（1）正常磨损主要有三种：1）后刀面磨损常于切削脆性金属材料和切削厚度较小（c0.5mm）的塑性金属材料时发生。3）前后刀面同时磨损一般在加工塑性金属材料时，切削厚度c 0.10.5mm的情况下发生。（2）非正常磨损有两种形式：1）破损在切削刃或刀面上产生裂纹、崩刃或碎裂现象。2）卷刃切削时切削刃或刀面产生塌陷或隆起的塑性变形。25、什么是刀具的寿命？影响刀具寿命的主要因素有哪些? 答：一把新刃磨好的刀具（或可转位刀片上的一个新切削刃），从开始切削至磨损量达到磨钝标准为止所使用的切削时间，称为刀具的寿命，用t（min）表示。一把新磨好的刀具，从开始切削起，经过反复刃磨和使用，直至完全失去切削能力而报废的实际总切削时间，称为刀具的总寿命。影响刀具寿命的主要因素有：工件材料；刀具材料；刀具的几何参数；切削用量。26、刀具磨损过程可分为哪三个阶段？其特点怎样?答：刀具磨损过程可分为以下三个阶段：（1）初期磨损阶段由于刀具表面粗糙度粗或刀具表层组织不耐磨，因而在开始切削的短时间内磨损较快。（2）正常磨损阶段由于刀具表面的高低不平及不耐磨表层在初期磨损阶段已被磨去，刀面上的工作压强减小，而且均匀，所以磨损较初期阶段缓慢，这是刀具工作的有效期间。（3）急剧磨损阶段在正常磨损阶段内，当刀具磨损量超过一定磨损值时，摩擦力加大，切削温度急剧上升，导致刀具大幅度磨损和烧损，失去切削能力，这是急剧磨损阶段。使用刀具时应当避免进入这一阶段。 27、什么是磨钝标准？磨钝标准通常有哪两种?答：刀具磨损到一定程度后需要刃磨或更换新刀。对磨损限度规定一个合理的限度，即为刀具的磨钝标准。磨钝标准有粗加工磨钝标准和精加工磨钝标准两种。28、为了提高刀具的寿命，如何选用切削用量?答：切削用量主要是通过切削温度来影响刀具寿命的，其中切削速度对刀具的寿命影响最大，进给量次之，切削深度影响最小。因此要提高刀具寿命，应当在一定的进给量和切削深度条件下选用合理的切削速度。为提高切削效率，应当以增大切削深度和进给量着手，而不应当盲目地提高切削速度。29、试述前角的作用及怎样合理选择。答：前角的作用有： （1）加大前角能使刀具锋利，减少切削变形，减小切屑与前刀面的摩擦，从而降低了切削力和切削热。（2）前角的大小也影响切削刃与刀头的强度、受力和散热。 （3）影响加工的表面质量。前角的选择：（1）工件材料加工塑性材料，选较大的前角；加工脆性材料，选较小的前角。工件材料强度、硬度高，选较小的前角；强度、硬度低，选较大的前角。（2）加工情况粗加工、断续切削和承受冲击载荷时、应取较小的前角。（3）刀具材料高速钢刀具比硬质合金刀具韧性好，应选用较大的前角。（4）刀具类型成形刀具和展成法刀具为防止刃形畸变，一般选较小的前角，甚至选用0前角。30、试述后角的作用及怎样合理选择。 答：后角的作用主要是减少后刀面与加工表面之间的摩擦，提高已加工表面的质量，配合前角调整切削刃和刀头部分的锋利程度、强度和散热条件。后角的选择：（1）粗加工时，选较小的后角；精加工时，选较大的后角。（2）工件材料的硬度、强度高，选较小后角；工件材料的硬度、强度低、塑性大，选较大后角；加工脆性金属， 选较小后角。（3）刀具尺寸精度高，取较小的后角。（4）车削刚性较差的工件时（如细长轴），为减小振动，选较小后角。31、试述主偏角和副偏角的作用。答：主偏角和副偏角的作用如下：（1）减小主偏角和副偏角，使加工残留面积高度降低，以便得到较细的表面粗糙度，其中副偏角的影响比较明显。（2）在切削深度和进给量一定的条件下，主偏角增大，切削使厚度增加，切削宽度减小，参加切削的刃长减小，切削刃单位长度上的负荷增大。（3）主偏角增大，使吃刀抗力减小，有利于改善工艺系统的刚性。（4）增大主偏角，使切屑宽度减小、厚度增加，并且容易断屑。（5）副偏角增大，可减少副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦。（6）副偏角增大，使刀尖角减小，影响刀尖强度和散热。 32、试述刃倾角的作用。答：刃倾角的作用有：（1）可控制切屑的排出方向，采用正刃倾角可使切屑流向待加工表面，防止划伤已加工表面。（2）当刃倾角为负值时，刀尖位于主切削刃的最低点。切削时离刀尖较远的切削刃先接触工件，而后逐渐切入。这样可使刀尖免受冲击，刀尖强固，有利于提高刀具寿命。（3）可增大实际切削前角，减小切削变形，使切削力下降。（4）可减小切削刃圆角的有效半径，增加锋利性，便于实现微量切削。33、试从刀具几何角度及切削用量方面考虑，采用什么措施可以细化工件的表面粗糙度? 答：为细化工件的表面粗糙度，可以采用以下措施： （1）从刀具几何角度方面考虑： 1）选用较大的前角和后角 2）适当减小主偏角和副偏角（主要是副偏角），增大刀尖圆弧半径。 3）采用正刃倾角，使切屑流向待加工表面，以免使已加工表面拉毛。 （2）从切削用量角度考虑： 1）减小进给量。 2）切削速度尽量避开容易产生积屑瘤的中等切削速度。高速钢刀具采用较低的切削速度，硬质合金刀具可采用较高的切削速度。34、试述麻花钻前、后角的特点。 答：麻花钻切削刃上各点前角是不同的，从外缘到钻心，前角由大逐渐变小直至负值。从外缘到钻麻花钻的后角也是变化的，主切削刃上各点的后角外缘处小，接近中心处大。 35、标准麻花钻的导向部分外径为什么磨有倒锥量？它与孔壁之间形成的角度称为什么角? 答：标准麻花钻的导向部分外径从切削部分向尾部逐渐减小，形成一定的倒锥量，其目的是减小棱边与孔壁的摩擦。它与孔壁之间形成的角度就是麻花钻的副偏角。 36、标准麻花钻将主切削刃上各点的后角磨成外缘处小，接近中心处大，有什么好处? 答：采用这样刃磨的麻花钻有以下好处： （1）使切削刃上各点的楔角变化很小。 （2）弥补进给量的影响，使切削刃上各点都有较合适的后角。 （3）使中心处的后角加大，可以改善横刃处的切削条件。 37、什么是麻花钻的横刃斜角？刃磨时应磨成多少度？ 答：在端面投影中横刃与主切削刃之间的夹角称横刃斜角。刃磨时一般磨成5055。 38、麻花钻的横刃对钻削有什么主要影响？ 答：麻花钻的横刃处有很大的负前角，钻孔时横刃产生很大的轴向抗力，故横刃的切削条件很差。横刃经特殊修磨后，可使切削轻快，这对于大直径的麻花钻更显得重要。 39、基本型群钻的结构有什么特征和优点? 答：基本型群钻是用标准麻花钻修磨而成的。首先磨出两条外刃，然后在两个后刀面上对称地磨出两个月牙型圆弧槽，再修磨横刃使之缩短，变尖变低，同时形成两条内刃，结果使原来一个钻尖变成三个钻尖，原来三条刃变成七条刃，形成“三尖七刃”的结构特征。 与标准麻花钻相比，群钻钻削轻快省力，轴向力减小，转距减小；采用大进给量钻孔，可提高生产率，钻头的寿命也可提高；钻孔精度高，而且不易钻偏，表面粗糙度值较小。 40、为什么孔将钻穿时容易产生钻头折断的观象?答：因为当钻心刚钻穿工件材料时，轴向阻力突然减小，由于钻床进给机构的间隙和弹性变形的突然恢复，将使钻头以很大的进给量自动切入，以致造成钻头折断或钻孔质