金属切削原理与刀具(第5版课后习题答案).pdf

0513 号文件第一章 刀具几何角度及切削要素 1 1 车削直径车削直径 80mm 长 长 200mm 棒料外圆 若选用棒料外圆 若选用 ap 4mm f 0 5mm n 240r min 试计算切削速度 试计算切削速度 vc 机动切削时间 机动切削时间 tm 材料去除率 材料去除率 Q 是多少是多少 答 切削速度 机动时间 材料去除率 Q 1 2 正交平面参考系中参考平面正交平面参考系中参考平面 pr ps po 及刀具角度及刀具角度 o o r s 如何定义 如何定义 答 基面 pr 过切削刃上选定点 平行或垂直与刀具上的安装面 轴线 的平面 切削平面 Ps 过切削刃上选定点 与切削刃相切并垂直于基面的平面 正交平面 po 过切削刃上选定点 同时垂直于基面和切削平面的表面 前角 o 在正交平面中测量的 基面和前刀面的夹角 后角 o 在正交平面中测量的 切削平面和后刀面的夹角 主偏角 r 在切削平面中测量的 切削刃 和进给运动方向的夹角 刃倾角 s 在切削平面中测量的 切削刃和基面的夹角 1 3 法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同 在什么情况下 法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同 在什么情况下 o n 答 法平面参考系和正交平面参考系的相同点 都有基面和切削平面 不同点 法平面参考系的法平面是 过切削刃选定点垂直于切削刃的表面 法平面不一定垂直于几面 正交平面参考系中的正交平面是过切削 刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面 刀具角度定义的相同点为 都有偏角 刃倾角 不同点是 法平面参考系中定义前角和后角分别为法 平面中测量的法前角和法后角 而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角 只有当刀具的刃倾角为 0 时 o n 1 4 假定进给工作平面假定进给工作平面 pf 背平面 背平面 pp 假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的 在什么情况下 假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的 在什么情况下 f o p o 答 假定工作平面假定工作平面 Pf 过切削刃选定点 平行与假定进给运动方向并垂直于基 过切削刃选定点 平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面面的平面 背平面背平面 Pp 过切削刃上选定点 同时垂直于假定工作平面和基面的平面 过切削刃上选定点 同时垂直于假定工作平面和基面的平面 假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角 在假定工作平面假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角 在假定工作平面 Pf 中测量的中测量的 侧前角和侧后角 背平面侧前角和侧后角 背平面 Pp 中测量的背前角和背后角 中测量的背前角和背后角 当刀具的主偏角为当刀具的主偏角为 90 度时 度时 f o 当刀具的主偏角为 当刀具的主偏角为 0 度时度时 p o 1 6 poe 系平面系平面 poe pse pre 及工作角度及工作角度 oe oe re se 如何定义如何定义 答 工作基面答 工作基面 pre 过切削刃上选定点 垂直于合成切削速度的平面 过切削刃上选定点 垂直于合成切削速度的平面 工作切削表面工作切削表面 pse 过切削刃上选定点 过切削刃上选定点 和切削刃相切并垂直于工作基面的平面 和切削刃相切并垂直于工作基面的平面 工作正交表面工作正交表面 poe 过切削刃上选定点 同时垂直于工作基面和工作切削表面的平面 过切削刃上选定点 同时垂直于工作基面和工作切削表面的平面 oe oe 在工作正交表面中测量的前刀面和工作基面的夹角为 在工作正交表面中测量的前刀面和工作基面的夹角为 oe 后刀面和工作切削表面 后刀面和工作切削表面 的夹角为的夹角为 oe re 在工作基面中测量的切削刃和进给运动方向的夹角 在工作基面中测量的切削刃和进给运动方向的夹角 se 在工作切削表面中测量的切削刃 在工作切削表面中测量的切削刃 和工作基面的夹角 和工作基面的夹角 min 32 60 1000 24080 1000 m dn vc min67 1 5 0432 601000 420080 1000 fav dlA t pc m min 12064032 605 0410001000 3 mmfvaQ cp 1 7 已知用已知用 r 90 r 2 o 5 o 12 s 0 的切断刀切断直径 的切断刀切断直径 50mm 棒料 若切棒料 若切 削刃安装时高于工件中心削刃安装时高于工件中心 0 2mm 试计算 不考虑进给运动的影响 切断后工件端面留下的剪断心柱直径 试计算 不考虑进给运动的影响 切断后工件端面留下的剪断心柱直径 解 在车床上进行切断加工时 若切削刃安装高于工件中心 加工过程中会使工作后角减小 若减小到解 在车床上进行切断加工时 若切削刃安装高于工件中心 加工过程中会使工作后角减小 若减小到 0 切削刃将无切削作用 即后角的减小值 切削刃将无切削作用 即后角的减小值 o 12 时 对应的直径为剪断心柱直径 时 对应的直径为剪断心柱直径 D 2h sin 2 0 2 sin12 1 92mm 答 切断后工件端面留下的剪断心柱直径为答 切断后工件端面留下的剪断心柱直径为 1 92mm 1 8 车削外径车削外径 36mm 中径 中径 33mm 内径 内径 29mm 螺距 螺距 6mm 的梯形螺纹时 若使用刀具前角为的梯形螺纹时 若使用刀具前角为 0 左 左 刃后角刃后角 oL 为为 12 右刃后角 右刃后角 oR 为为 6 试问左右刃工作前 后角是多少 试问左右刃工作前 后角是多少 解 所加工梯形螺纹的螺旋升角为 解 所加工梯形螺纹的螺旋升角为 式中式中 f 6mm dw 36mm 计算得 计算得 3 04 在在 pf 平面内 对左切削刃 工作前角增大了平面内 对左切削刃 工作前角增大了 变为 变为 3 04 工作后角减小了 工作后角减小了 变为 变为 8 96 对右切削刃 工作前角减小了对右切削刃 工作前角减小了 变为 变为 3 04 工作后角增大了 工作后角增大了 变为 变为 9 04 1 9 车削直径车削直径 80mm 长 长 200mm 棒料外圆 若选用棒料外圆 若选用 ap 4mm f 0 5mm n 240r min 刀具主偏角 刀具主偏角 r 75 试问切削厚度 切削宽度 切削层公称横截面积为多少 试问切削厚度 切削宽度 切削层公称横截面积为多少 解 解 切削厚切削厚度 度 hD f sin r 0 5sin75 0 483mm 切削宽度 切削宽度 bD ap sin r 4 sin75 4 141mm 切削面积 切削面积 AD apf 4 0 5 2mm2 2 1 刀具切削部分材料应具备哪些性能 刀具切削部分材料应具备哪些性能 答 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能 1 硬度 耐磨性 硬度 耐磨性 2 强度和韧性 强度和韧性 3 耐热性 高温硬度 抗氧化 抗粘结 抗扩散 耐热性 高温硬度 抗氧化 抗粘结 抗扩散 4 热物理性能和热冲击性能 热冲击系数 热物理性能和热冲击性能 热冲击系数 5 工艺性 工艺性 6 经济性经济性 2 2 普通高速钢有哪几种牌号 他们的主要物理 力学性能如何 适合于做什么刀具 普通高速钢有哪几种牌号 他们的主要物理 力学性能如何 适合于做什么刀具 答 答 W18Cr4V W18 化学成 化学成分中含钨量分中含钨量 18 主要特点 主要特点 1 综合性能较好 综合性能较好 2 淬火过热倾向小 热处理易控制 刃磨性能好 淬火过热倾向小 热处理易控制 刃磨性能好 3 含碳量高 塑性变形抗力大 含碳量高 塑性变形抗力大 4 碳化物分布不均 剩余碳化物颗粒大 碳化物分布不均 剩余碳化物颗粒大 30 m 5 抗弯强度 韧性较低 抗弯强度 韧性较低 钨钼钢钨钼钢 W6Mo5Cr4V2 M2 特点 特点 优点 优点 1 碳化物细小均匀 机械性能好 可做大尺寸刀具 碳化物细小均匀 机械性能好 可做大尺寸刀具 2 热塑性好 热塑性好 3 刃磨性好 刃磨性好 4 热稳定性稍低于 热稳定性稍低于 W18 V 40m min 时 性能稍差 时 性能稍差 w d f artg 5 热处理时脱碳倾向大 易氧化 淬火温度范围较窄 热处理时脱碳倾向大 易氧化 淬火温度范围较窄 W9Mo3Cr4V 1 热稳定性能高于 热稳定性能高于 M2 2 碳化物均匀性接近 碳化物均匀性接近 M2 良好的热塑性 良好的热塑性 3 脱碳倾向小于 脱碳倾向小于 M2 4 耐用度较高 耐用度较高 2 3 高生产率高速钢有几种类型 与普通高速钢比较有什么特点 高生产率高速钢有几种类型 与普通高速钢比较有什么特点 答 高生产率高速钢有高碳高速钢 高钒高速钢 钴高速钢 铝高速钢等 答 高生产率高速钢有高碳高速钢 高钒高速钢 钴高速钢 铝高速钢等 与普通高速钢比较有以下特点 与普通高速钢比较有以下特点 1 硬度 耐磨性提高 当强度 韧性有所下降 硬度 耐磨性提高 当强度 韧性有所下降 2 高温硬度提高 高温硬度提高 3 钒高速钢刃磨难度大 钒高速钢刃磨难度大 2 4 P K M 硬质合金的色标是何颜色 硬质合金的色标是何颜色 答 答 P 蓝色 蓝色 M 黄色黄色 K 红色红色 2 5 常用硬质合金有哪些牌号 他们的用途如何 为什么 常用硬质合金有哪些牌号 他们的用途如何 为什么 答 常用硬质合金有四大类 钨答 常用硬质合金有四大类 钨钴类 钴类 YG 钨钛钴类 钨钛钴类 YT 钨钛钽 铌 钴类 钨钛钽 铌 钴类 YT 和碳 氮 化 和碳 氮 化 钛类 钛类 YN YG 类常用牌号有 类常用牌号有 YG3X YG6X YG6 YG8 主要特点为 硬度较低 韧性高 导热性好 切削温 主要特点为 硬度较低 韧性高 导热性好 切削温 度低 刃磨性好 刃口锋利 主要用于加工铸铁等脆性材料 或加工有色金属 度低 刃磨性好 刃口锋利 主要用于加工铸铁等脆性材料 或加工有色金属 YT 类的常用牌号有 类的常用牌号有 YT5 YT14 YT15 YT30 主要特点为 硬度高 主要特点为 硬度高 弯和弯和 k 较低 随着较低 随着 TiC 含量的增加 其导热性 刃磨性 焊接性下降 耐热含量的增加 其导热性 刃磨性 焊接性下降 耐热 性好 主要用于加工钢 性好 主要用于加工钢 YW 类的常用牌号有 类的常用牌号有 YW1 YW2 主要特点为 晶粒细化 提高 主要特点为 晶粒细化 提高 弯 弯 k 1 和高温性能 同时和高温性能 同时 保持较高的硬度 可加工铸铁和钢保持较高的硬度 可加工铸铁和钢 YN 类硬质合金的常用牌号有 类硬质合金的常用牌号有 YN05 YN10 主要性能为 硬度最高 耐磨性好 摩擦系数小 抗粘结能力好 耐热性好 化学稳定性高 抗弯强度 主要性能为 硬度最高 耐磨性好 摩擦系数小 抗粘结能力好 耐热性好 化学稳定性高 抗弯强度 韧性不如韧性不如 WC 基 易崩刃 基 易崩刃 应用 高速精加工淬火钢 较长较大件 应用 高速精加工淬火钢 较长较大件 2 6 涂层硬质合金有什么优点 有几种涂层材料 他们各有何特点 涂层硬质合金有什么优点 有几种涂层材料 他们各有何特点 答 涂层硬质合金一般选择答 涂层硬质合金一般选择 YG 类硬质合金为基体 韧性较好 而涂层一般要求硬度较高 耐磨性好 与类硬质合金为基体 韧性较好 而涂层一般要求硬度较高 耐磨性好 与 金属亲和力小 高温下有良好的热稳定性 因此涂层硬质合金的主要优点有 金属亲和力小 高温下有良好的热稳定性 因此涂层硬质合金的主要优点有 1 涂层比基体硬度 涂层比基体硬度高 高 2 涂层具有高的抗氧化性 抗粘结性 耐磨性 抗月牙洼磨损 涂层具有高的抗氧化性 抗粘结性 耐磨性 抗月牙洼磨损 3 低的摩擦系数 可降低切削力 切削温度 低的摩擦系数 可降低切削力 切削温度 25 4 耐用度提高 耐用度提高 1 3 倍 倍 WC 常用涂层材料有 常用涂层材料有 TiC TiN Al2O3 2 8 陶瓷刀具材料有何特点 各类陶瓷刀具材料的适用场合如何 陶瓷刀具材料有何特点 各类陶瓷刀具材料的适用场合如何 答 氧化铝基陶瓷刀具的特点及应用答 氧化铝基陶瓷刀具的特点及应用 1 高硬度和耐磨性 高硬度和耐磨性 2 耐热性高 切削速度较硬质合金高 耐热性高 切削速度较硬质合金高 2 5 倍倍 3 很高的化学稳定性 抗粘结 抗扩散 很高的化学稳定性 抗粘结 抗扩散 4 较低的摩擦系数 较低的摩擦系数 5 抗弯强度低 冷压纯 抗弯强度低 冷压纯 Al2O3 的的 弯为弯为 0 5GPa 6 导热率低 热冲击性 导热率低 热冲击性差差 6 主要用于高速精车 半精车铸铁及调质结构钢 主要用于高速精车 半精车铸铁及调质结构钢 氮化硅基陶瓷刀具的特点及应用氮化硅基陶瓷刀具的特点及应用 1 硬度不如氧化铝陶瓷 硬度不如氧化铝陶瓷 2 较高的抗弯强度 韧性 较高的抗弯强度 韧性 3 热稳定性 切削温度可达 热稳定性 切削温度可达 1300 1400 度 度 4 较高的导热系数 较低的热膨胀系数 小的弹性模量 耐热冲击性能好于氧化铝陶瓷 较高的导热系数 较低的热膨胀系数 小的弹性模量 耐热冲击性能好于氧化铝陶瓷 应用 加工铸铁 镍基合金 应用 加工铸铁 镍基合金 三 补充练习 1 刀具在什么条件下工作 刀具在什么条件下工作 答 刀具工作时 要承受很大的压力 同时 由于切削是产生的金属塑性变形以及在刀具 答 刀具工作时 要承受很大的压力 同时 由于切削是产生的金属塑性变形以及在刀具 切屑工件相互接触表面间产生的强烈摩擦 使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应切屑工件相互接触表面间产生的强烈摩擦 使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应 力 力 另外 在加工脆性材料 断续切削 粗加工过程中 刀具切削部分要承受一定的冲击力的作另外 在加工脆性材料 断续切削 粗加工过程中 刀具切削部分要承受一定的冲击力的作 用 用 2 高速钢 硬质合金 陶瓷 金刚石 立方氮化硼各有何性能特点 适用于何处 高速钢 硬质合金 陶瓷 金刚石 立方氮化硼各有何性能特点 适用于何处 答 高速钢的特点 耐热温度低 切削速度低 强度高 工艺性最好 主要低速加工铸铁 答 高速钢的特点 耐热温度低 切削速度低 强度高 工艺性最好 主要低速加工铸铁 结构钢结构钢 硬质合金的主要特点 硬质合金的主要特点 1 随碳化物含量的提高 其熔点 硬度 耐磨性提高 随碳化物含量的提高 其熔点 硬度 耐磨性提高 2 化学稳定性好 热稳定性好 化学稳定性好 热稳定性好 3 切削速度高 切削速度高 4 抗弯强度低 冲击韧性低 抗弯强度低 冲击韧性低 主要应用 加工铸铁 结构钢 不锈钢 耐热合金 钛合金等主要应用 加工铸铁 结构钢 不锈钢 耐热合金 钛合金等 陶瓷刀具的主要特点 陶瓷刀具的主要特点 1 硬度高 耐磨 硬度高 耐磨性好 切削速度高性好 切削速度高 2 热化学稳定性好 耐热温度高 热化学稳定性好 耐热温度高 3 抗弯强度低 冲击韧性差 抗弯强度低 冲击韧性差 4 导热性能差 导热性能差 主要应用 主要应用 氧化铝基陶瓷刀具主要用于高速精车 半精车铸铁及调质结构钢 氮化硅基陶瓷氧化铝基陶瓷刀具主要用于高速精车 半精车铸铁及调质结构钢 氮化硅基陶瓷 刀具加工铸铁 镍基合金 刀具加工铸铁 镍基合金 金刚石主要特点 金刚石主要特点 1 具有极高的硬度和耐磨性 具有极高的硬度和耐磨性 2 切削刃可以刃磨得非常锋利 切削刃可以刃磨得非常锋利 3 导热性能非常好 导热性能非常好 4 热稳定性能较低 热稳定性能较低 5 高温下和黑色金属 高温下和黑色金属 铁碳合金铁碳合金 在加工中会发生化学磨损在加工中会发生化学磨损应用 主要用于磨料 用作刀具应用 主要用于磨料 用作刀具 时 多用于在高速下对有色金属及非金属进行精细车削 镗孔时 多用于在高速下对有色金属及非金属进行精细车削 镗孔 3 常用高速钢有哪些牌号 其化学成分和 常用高速钢有哪些牌号 其化学成分和性能特点如何 目前通过那些途径提高高速钢的切性能特点如何 目前通过那些途径提高高速钢的切 削性能 削性能 答 答 W18Cr4V W18 化学成分中含钨量 化学成分中含钨量 18 主要特点 主要特点 1 综合性能较好 综合性能较好 2 淬火过热倾向小 热处理易控制 刃磨性能好 淬火过热倾向小 热处理易控制 刃磨性能好 3 含碳量高 塑性变形抗力大 含碳量高 塑性变形抗力大 4 碳化物分布不均 剩余碳化物颗粒大 碳化物分布不均 剩余碳化物颗粒大 30 m 5 抗弯强度 韧性较低 抗弯强度 韧性较低 钨钼钢钨钼钢 W6Mo5Cr4V2 M2 特点 特点 优点优点 1 碳化物细小均匀 机械性能好 可做大尺寸刀具 碳化物细小均匀 机械性能好 可做大尺寸刀具 2 热塑性好 热塑性好 3 刃磨性好 刃磨性好 4 热稳定性稍低于 热稳定性稍低于 W18 V 40m min 时 性能稍差 时 性能稍差 5 热处理时脱碳倾向大 易氧化 淬火温度范围较窄 热处理时脱碳倾向大 易氧化 淬火温度范围较窄 W9Mo3Cr4V 1 热稳定性能高于 热稳定性能高于 M2 2 碳化物均匀性接近 碳化物均匀性接近 M2 良好的热塑性 良好的热塑性 3 脱碳倾向小于 脱碳倾向小于 M2 4 耐用度较高 耐用度较高 W2Mo9Cr4VCo8 M42 1 67 69HRC 600 时 时 55HRC 2 含 含 V 量低 刃磨性好量低 刃磨性好 3 含 含 Co 成本高 成本高 4 综合性能好 应用广泛 综合性能好 应用广泛 5 可加工耐热钢 不锈钢 加工材料硬度越高 效果越明显 可加工耐热钢 不锈钢 加工材料硬度越高 效果越明显 W6Mo5Cr4V2Al 501 1 Al 的作用 提高高温硬度 热塑性与刃性 高温形成的作用 提高高温硬度 热塑性与刃性 高温形成 Al2O3 减 减轻粘刀 提高轻粘刀 提高 W Mo 的溶解度 组织晶粒长大 的溶解度 组织晶粒长大 2 600 时 时 54HRC 抗弯强度 抗弯强度 2 9 3 9GPa 3 成本低 成本低 4 刃磨性差 刃磨性差 5 切削性能优良 加工 切削性能优良 加工 30 40HRC 调质钢 耐用度较调质钢 耐用度较 HSS 高高 3 4 倍 倍 目前提高高速钢切目前提高高速钢切 削性能的主要途径有 削性能的主要途径有 1 在通用性高速钢成分中再增加含碳量 含钒量及添加钴 铝等合金元素 在通用性高速钢成分中再增加含碳量 含钒量及添加钴 铝等合金元素 2 采用粉末冶金的方法制备高速钢 采用粉末冶金的方法制备高速钢 4 常用硬质合金有哪几大类 各有哪些常用牌号 其性能特点如何 加工钢料和加工铸铁 常用硬质合金有哪几大类 各有哪些常用牌号 其性能特点如何 加工钢料和加工铸铁 粗加工和精加工应如何选择硬质合金 为什么 粗加工和精加工应如何选择硬质合金 为什么 答 常用硬质合金有四答 常用硬质合金有四大类 钨钴类 大类 钨钴类 YG 钨钛钴类 钨钛钴类 YT 钨钛钽 铌 钴类 钨钛钽 铌 钴类 YT 和 和 碳 氮 化钛类 碳 氮 化钛类 YN YG 类的主要特点为 硬度较低 韧性高 导热性好 切削温度低 刃磨性好 刃口锋利 类的主要特点为 硬度较低 韧性高 导热性好 切削温度低 刃磨性好 刃口锋利 常用牌号有 常用牌号有 YG3X YG6X YG6 YG8 YT 类的主要特点为 硬度高 类的主要特点为 硬度高 弯 弯和 和 k较低 随着较低 随着 TiC 含量的增加 其导热性 刃磨性 含量的增加 其导热性 刃磨性 焊接性下降 耐热性好 常用牌号有 焊接性下降 耐热性好 常用牌号有 YT5 YT14 YT15 YT30 YW 类的主要特点为 晶粒细化 提高类的主要特点为 晶粒细化 提高 弯 弯 k 1和高温性能 同时保持较高的硬度 和高温性能 同时保持较高的硬度 粗加工加工钢料时 应选择耐热温度高 有一定粗加工加工钢料时 应选择耐热温度高 有一定抗冲击性能的硬质合金 如抗冲击性能的硬质合金 如 YT5 YG3 精加工加工钢料时 应选择硬度高 耐磨性好的硬质合金 如精加工加工钢料时 应选择硬度高 耐磨性好的硬质合金 如 YT15 YT30 粗加工加工铸铁时 应选择抗弯强度高 冲击性能好的硬质合金 如粗加工加工铸铁时 应选择抗弯强度高 冲击性能好的硬质合金 如 YG6 YG8 精加工加工铸铁时 应选择冲击韧性较好 硬度高 耐磨性好的硬质合金 如精加工加工铸铁时 应选择冲击韧性较好 硬度高 耐磨性好的硬质合金 如 YG3 YT5 5 涂层硬质合金有哪些优点 常用涂层材料有哪些 涂层硬质合金有哪些优点 常用涂层材料有哪些 答 涂层硬质合金一般选择答 涂层硬质合金一般选择 YG 类硬质合金为基体 韧性较好 而涂层一般要求硬度较高 类硬质合金为基体 韧性较好 而涂层一般要求硬度较高 耐磨性好 与金属亲和力小 高温下有良好的热稳定性 因此涂层硬质合金的主要优点有 耐磨性好 与金属亲和力小 高温下有良好的热稳定性 因此涂层硬质合金的主要优点有 1 涂层比基体硬度高 涂层比基体硬度高 2 涂层具有高的抗氧化性 抗粘结性 耐磨性 抗月牙洼磨损 涂层具有高的抗氧化性 抗粘结性 耐磨性 抗月牙洼磨损 3 低的摩擦系数 可降低切削力 切削温度 低的摩擦系数 可降低切削力 切削温度 25 4 耐用度提高 耐用度提高 1 3 倍 倍 WC 常用涂层材料有 常用涂层材料有 TiC TiN Al2O3 7 按下列条件选择刀具材料类型和牌号 按下列条件选择刀具材料类型和牌号 1 45 号钢锻件粗车 号钢锻件粗车 2 HT200 铸铁精车 铸铁精车 3 低速精车合金钢蜗杆 低速精车合金钢蜗杆 4 高速精车调质钢长轴 高速精车调质钢长轴 5 高速精密镗削铝合金缸套 高速精密镗削铝合金缸套 6 中速车削淬火钢轴 中速车削淬火钢轴 7 加工 加工 65HRC 冷硬铸铁冷硬铸铁 答 答 1 45 号钢锻件粗车的特点 工件表面有硬皮 要求刀具耐磨性好 切削力加大 号钢锻件粗车的特点 工件表面有硬皮 要求刀具耐磨性好 切削力加大 切削温切削温 度高 要求刀具耐热性能好 因此选择度高 要求刀具耐热性能好 因此选择 YT5 YW1 2 HT200 铸铁精车的特点 切削力不大 有较小的冲击 由于是精车 要求较好的耐磨铸铁精车的特点 切削力不大 有较小的冲击 由于是精车 要求较好的耐磨 性 因此选择性 因此选择 CBN 陶瓷刀陶瓷刀 YG3 3 低速精车合金钢蜗杆 特点 加工余量小 切削力小 无冲击 由于是合金钢 要求刀 低速精车合金钢蜗杆 特点 加工余量小 切削力小 无冲击 由于是合金钢 要求刀 具耐磨性好 选择刀具 具耐磨性好 选择刀具 YT30 YG3 4 高速精车调质钢长轴 特点 由于是长轴 要求刀具耐磨性很好 对高速精车 要求耐 高速精车调质钢长轴 特点 由于是长轴 要求刀具耐磨性很好 对高速精车 要求耐 热性良好 选择刀具 热性良好 选择刀具 CBN YN10 陶瓷刀 陶瓷刀 5 高速精密镗削铝合金缸套 特点 工件材料塑性极好 精密镗削 要求刀刃锋利 抗粘 高速精密镗削铝合金缸套 特点 工件材料塑性极好 精密镗削 要求刀刃锋利 抗粘 结性好 选择刀具 结性好 选择刀具 PCD YG3X 6 中速车削淬火钢轴 特点 要求刀具硬度高 耐磨性好耐热性好 由于是中等切削速度 中速车削淬火钢轴 特点 要求刀具硬度高 耐磨性好耐热性好 由于是中等切削速度 易产生积屑瘤 因此选择抗粘结的涂层刀具材料 易产生积屑瘤 因此选择抗粘结的涂层刀具材料 TiN 涂层 或陶瓷刀具涂层 或陶瓷刀具 7 加工 加工 65HRC 冷硬铸铁 特点 工件材料硬度较高 脆性大 粗加工是切削力大 要求冷硬铸铁 特点 工件材料硬度较高 脆性大 粗加工是切削力大 要求 刀具材料人性较高 同时硬度也较高 粗加工时易选择刀具材料人性较高 同时硬度也较高 粗加工时易选择 YG6A 精加工时可选 精加工时可选 CBN Sailon 陶瓷刀陶瓷刀 3 1 衡量切削变形用什么方法 如何计算它们 衡量切削变形用什么方法 如何计算它们 答 剪切角剪切角 剪切面和切削速度方向的夹角 剪切面和切削速度方向的夹角 相对滑移相对滑移 切削层在剪切面上的相对滑移量 切削层在剪切面上的相对滑移量 厚度变形系数厚度变形系数 a 切削厚度压缩比切削厚度压缩比 Ach 长度变形系数 长度变形系数 L 切屑外形尺寸的相对变化量 切屑外形尺寸的相对变化量 剪切角的计算 剪切角的计算 相对滑移相对滑移 的计算 的计算 切削厚度压缩比切削厚度压缩比 Ach 的计算的计算 3 2 试述切削过程试述切削过程 3 个变形区和它们的特点个变形区和它们的特点 答 第一变形区 位于始滑移面和终止滑移面之间 主要特点是产生剪切变形答 第一变形区 位于始滑移面和终止滑移面之间 主要特点是产生剪切变形 第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处 主要特点是产生纤维化第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处 主要特点是产生纤维化 o 4 o o o tgctg cossin cos sin cos sin 90sin 0o d ch h OM OM h h 第三变形区发生于以加工表面上 主要特点是产生纤维化和加工硬化 第三变形区发生于以加工表面上 主要特点是产生纤维化和加工硬化 3 3 试述前角 切削速度试述前角 切削速度 vc 和进给量对切削变形的影响规律 和进给量对切削变形的影响规律 答 1 刀具前角对切削变形的影响 刀具前角对切削变形的影响 前角增加 会使剪切角前角增加 会使剪切角 增加增加 切削变形降低 切削变形降低 2 切削速度对切削变形的影响 切削速度提高 变形程度越小 切削速度对切削变形的影响 切削速度提高 变形程度越小 3 进给量对切削变形的影响 进给量增加 会使切削厚度 进给量对切削变形的影响 进给量增加 会使切削厚度 hD 增加 摩擦系数降低 切削变形降低 增加 摩擦系数降低 切削变形降低 3 4 试述背吃刀量试述背吃刀量 ap 进给量 进给量 f 对切削力对切削力 Fc 的影响规律 的影响规律 答 增加背吃刀量答 增加背吃刀量 ap 进给量 进给量 f 都会使切削力都会使切削力 Fc 增大 但增大 但 ap 和和 f 对对 Fc 的影响是不同的 的影响是不同的 进给量进给量 f 增加 会使切削变形降低 单位面积的切削力下降 因此 进给量增加增加 会使切削变形降低 单位面积的切削力下降 因此 进给量增加 1 倍 切削力倍 切削力 Fc 只增加只增加 75 左右 左右 背吃刀量背吃刀量 ap 增加 不会使切削变形降低 单位面积的切削力不变 因此 背吃刀量增加增加 不会使切削变形降低 单位面积的切削力不变 因此 背吃刀量增加 1 倍 切削力倍 切削力 Fc 增加增加 1 倍 倍 3 5 试述主偏角对试述主偏角对 Fc Fp Ff 的影响规律 的影响规律 答 主偏角增加 会使切削厚度答 主偏角增加 会使切削厚度 HD 增加 切屑变形下降 从而使切削力增加 切屑变形下降 从而使切削力 Fc 下降 但下降 但 Kr 60 75 时 时 非自由切削成分增加 非自由切削成分增加 Fz 会增大 会增大 主偏角增加 主偏角增加 Fp 增大 增大 Ff 减小 减小 3 7 用硬质合金车刀用硬质合金车刀 P10 YT15 粗车外圆 工件材料为 粗车外圆 工件材料为 45 钢 钢 229HBS 背吃刀量为背吃刀量为 ap 3mm 进给量 进给量 f 0 3mm r 切削速度 切削速度 vc 90m min 刀具几何角度 刀具几何角度 o 10 s 5 r 75 计算切削力 计算切削力 Fc 和和 切削功率切削功率 Pc 解 查表查表 3 1 表 表 3 2 得 得 CFc 2795 xFc 1 yFc 0 75 kc 3777 nFc 0 15 k oFc 0 95 k rFc 0 92 求得切削力 求得切削力 切削功率 切削功率 Pc Fcvc 60 103 992 100 60 103 1 653kW 3 8 试述背吃刀量和进给量对切削温度的影响规律 试述背吃刀量和进给量对切削温度的影响规律 答 背吃刀量答 背吃刀量 aP 一倍 切削温度 一倍 切削温度 5 8 进给量进给量 f 一倍 切削温度 一倍 切削温度 15 20 因为切削温度不但和切削热的产生有关 也和切削热的传出有关 增加背吃刀量 虽然可使切削热增加 因为切削温度不但和切削热的产生有关 也和切削热的传出有关 增加背吃刀量 虽然可使切削热增加 但也增加了刀屑的接触长度 改善了散热条但也增加了刀屑的接触长度 改善了散热条件 因此对切削温度的影响最小 件 因此对切削温度的影响最小 3 10 试述刀具正常磨损形式和刀具的破损形式有哪些 试述刀具正常磨损形式和刀具的破损形式有哪些 1 正常磨损 正常磨损 1 前刀面的磨损 前刀面的磨损 2 主后刀面的磨损 主后刀面的磨损 3 副后刀面的磨损 副后刀面的磨损 2 刀具的破损形式 切削刃崩碎 切削刃剥落 热裂 沟槽磨损 切削刃细小缺口 塑性变形 刀具的破损形式 切削刃崩碎 切削刃剥落 热裂 沟槽磨损 切削刃细小缺口 塑性变形 3 11 简述刀具磨损的原因 高速钢刀具 硬质合金刀具在中速 高速时产生磨损是什么原因 简述刀具磨损的原因 高速钢刀具 硬质合金刀具在中速 高速时产生磨损是什么原因 答 刀具磨损的四个主要原因是 答 刀具磨损的四个主要原因是 一 硬质点磨损一 硬质点磨损 二 粘结磨损二 粘结磨损 三 扩散磨损三 扩散磨损 四 化学磨损 氧化磨损 四 化学磨损 氧化磨损 高速钢在中速切削是主要产生硬质点磨损 切削温度较低 高速时由高速钢在中速切削是主要产生硬质点磨损 切削温度较低 高速时由于切削温度过高 主要产生塑性于切削温度过高 主要产生塑性 c c F c F c F c F nyx pFc KvfaCF 99292 095 01003 022795 15 075 01 NFc 变形破坏 变形破坏 硬质合金车刀高速切削时 主要以扩散磨损为主 中速切削主要以粘结磨损为主 低速切削主要产生硬硬质合金车刀高速切削时 主要以扩散磨损为主 中速切削主要以粘结磨损为主 低速切削主要产生硬 质点磨损和崩刃 质点磨损和崩刃 3 12 什么叫刀具磨损标准 规定的磨损位置和数值有多大 什么叫刀具磨损标准 规定的磨损位置和数值有多大 答 以答 以 1 2 背吃刀量处后刀面上的磨损带宽度背吃刀量处后刀面上的磨损带宽度 VB 达到正常磨损阶段的结束和急剧磨损阶段的开始时的磨达到正常磨损阶段的结束和急剧磨损阶段的开始时的磨 损量作为刀具磨钝标准 损量作为刀具磨钝标准 3 13 什么叫刀具寿命 什么叫刀具寿命 答 刀具寿命是刀具磨损达到磨钝标准时的总切削时间 答 刀具寿命是刀具磨损达到磨钝标准时的总切削时间 min 其它刀具寿命 其它刀具寿命 1 规定加工条件下 按质完成额定工作数量的可靠性寿命 规定加工条件下 按质完成额定工作数量的可靠性寿命 2 刀具达到磨钝标 刀具达到磨钝标准时实际加工工件数量准时实际加工工件数量 一般用于精加工一般用于精加工 3 刀具达到规定承受冲击次数的疲劳寿命 刀具达到规定承受冲击次数的疲劳寿命 3 14 切削变形 切削力 切削温度 刀具磨损对刀具寿命有何影响 切削变形 切削力 切削温度 刀具磨损对刀具寿命有何影响 答 切削塑形材料时 随着切削变形的增加 变形抗力增大 切削力增加 切削热增加 切削温度升高 答 切削塑形材料时 随着切削变形的增加 变形抗力增大 切削力增加 切削热增加 切削温度升高 刀具的磨损增加 刀具寿命降低 刀具的磨损增加 刀具寿命降低 切削脆性材料时 由于形成崩碎切屑 虽然切削变形轻 但后刀面发热集中 刀具的后刀面磨损加大 切削脆性材料时 由于形成崩碎切屑 虽然切削变形轻 但后刀面发热集中 刀具的后刀面磨损加大 3 15 确定刀具合理寿命有哪两种方法 有何特点 各适用在什么条件下 确定刀具合理寿命有哪两种方法 有何特点 各适用在什么条件下 答 最高生产率刀具寿命 以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的答 最高生产率刀具寿命 以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的时间为最少来衡量的刀时间为最少来衡量的刀 具寿命 具寿命 特点 生产率最高特点 生产率最高 适用 生产有特殊需要或交货时间较紧的情况 适用 生产有特殊需要或交货时间较紧的情况 最低成本刀具寿命 以每件产品或工序的加工费用最低为原则来制定的刀具寿命 最低成本刀具寿命 以每件产品或工序的加工费用最低为原则来制定的刀具寿命 特点 生产成本最低特点 生产成本最低 适用 普通机床生产 订单不紧的情况 适用 普通机床生产 订单不紧的情况 3 16 举例说明普通硬质合金车刀 可转位硬质合金车刀和陶瓷车刀刀具寿命各是多少 为什么 举例说明普通硬质合金车刀 可转位硬质合金车刀和陶瓷车刀刀具寿命各是多少 为什么 答 普通硬质合金车刀的寿命为答 普通硬质合金车刀的寿命为 60 分钟 规定寿命较短 这是因为 刀具简单 制造成本低 刃磨方便分钟 规定寿命较短 这是因为 刀具简单 制造成本低 刃磨方便 可转位硬质合金车刀的寿命为可转位硬质合金车刀的寿命为 30 45 分钟 规定寿命短 因为切削刃转位迅速 刀片更换简便分钟 规定寿命短 因为切削刃转位迅速 刀片更换简便 陶瓷车刀的寿命陶瓷车刀的寿命一般为一般为 180 240 分钟 刀具寿命较长 因为陶瓷刀主要用于精加工 半精加工 分钟 刀具寿命较长 因为陶瓷刀主要用于精加工 半精加工 3 17 用用 K10 YG6 车刀车削灰铸铁 车刀车削灰铸铁 220HBS 工件外圆 选用切削用量为工件外圆 选用切削用量为 vc 80m min ap 3mm f 0 2mm r 刀具几何角度为刀具几何角度为 r 60 r 15 试求刀具寿命 试求刀具寿命 T 60min 时的切削速度时的切削速度 v60 多少 在数控机床上多少 在数控机床上 切削速度是多少 切削速度是多少 解 查表解 查表 3 4 3 5 得各影响系数 影响指数分别为 得各影响系数 影响指数分别为 Cv 189 8 m 0 2 xv 0 15 yv 0 2 各修正系数分别为 材料修正系数为各修正系数分别为 材料修正系数为 KMv 0 89 主偏角修正主偏角修正系数为 系数为 Kkrv 0 88 刀具材料修正系数为 刀具材料修正系数为 Krv 1 代入公式 代入公式 T vv v yx p m v T K faT C v min 7788 089 0 2 0360 8 189 2 015 02 0 60 mv 在数控机床上 切削速度为在数控机床上 切削速度为 15m min 3 18 在下表中分别用在下表中分别用 或变化曲线表示各因素对切削规律的影响趋势 或变化曲线表示各因素对切削规律的影响趋势 二 课后练习二 课后练习 4 1 在各类切屑形状中较为理想的有哪几种 在各类切屑形状中较为理想的有哪几种 答 根据生产经验 短管状切屑 平盘旋状切屑 锥盘旋状切屑 短环形螺旋切屑等是可以接受的切屑形 状 其中理想的切屑形状为 定向流出的 C 6 形切屑 不超过 50mm 长度的短螺旋切屑 4 4 衡量材料切削加工性的指标有哪些 其中根据衡量材料切削加工性的指标有哪些 其中根据工件材料的哪几项性能来判断加工性等级 工件材料的哪几项性能来判断加工性等级 答 衡量材料切削加工性的指标有 1 加工材料的性能指标 2 相对加工性指标 3 刀具寿命指标 4 其他指标 1 加工质量 2 以单位切削力衡量 机床动力不足 工艺系统刚性差 3 以断屑性能衡量 自动机床 组合机床 自动线 深孔钻 根据工件材料的以下性能判断加工性等级 硬度 抗拉强度 伸长率 塑形 冲击韧度 导热率 4 5 分析不锈钢分析不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的加工特点 的加工特点 答 1 不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的强度 韧性较大 增加了粘结倾向 消耗功率大 2 易产生加工硬化 切削力大 3 导热性低 切削温度高 刀具磨损严重 4 塑形高 断屑困难 5 线膨胀系数大 易产生热变形 精加工时影响尺寸精度 6 线膨胀系数大 易产生热变形 精加工时影响尺寸精度 4 6 改善难加工材料加工性能的途径有哪些 改善难加工材料加工性能的途径有哪些 答 答 1 调整工件材料化学成分和合理进行热处理 2 合理选择刀具材料 3 合理选择刀具几何参数 刀具表面研磨 和切削用量 4 提高工艺系统的刚性 机床功率 5 使用切削液 6 注意断屑 排屑 7 采用新的加工技术 4 7 浇注切削液起什么作用 浇注切削液起什么作用 答 冷却 润滑 防锈 排屑洗涤 4 8 切削液有哪几类 各适用何场合 切削液有哪几类 各适用何场合 min 12288 089 0 2 0315 8 189 2 015 02 0 15 mv 答 切削液主要有 水溶性切削液和油性切削液 水溶性切削液又分为水溶液 乳化液和合成切削液 油 性切削液主要有切削油和极压切削油 水溶性切削液冷却性和排屑性好 有一定的防锈性 但润滑性差 主要用于对加工质量要求不高 但发热量大的粗加工 或磨削加工 其中高浓度的乳化液可用于高速精加工 油性切削液润滑性和防锈性好 排屑性和冷却性较差 主要用于低速精加工 4 9 已加工表面质量包括哪些指标 已加工表面质量包括哪些指标 答 几何方面 Ra 表面材质的变化 1 加工硬化 2 表层残余应力 3 表层微裂纹 4 表层金相组织 5 表面粗糙度 4 10 表面理论粗糙度如何计算 实际粗糙度受哪些因素的影响 表面理论粗糙度如何计算 实际粗糙度受哪些因素的影响 答 表面理论粗糙度根据已加工表面质量残留面积的高度计算 影响实际粗糙度的因素有 1 积屑瘤 2 鳞刺 3 切削过程中的变形 4 刀具的边界磨损 5 刀刃与工件相对位置的变化 4 11 减小表面粗糙度要改善哪些因素 减小表面粗糙度要改善哪些因素 答 1 提高切削速度 降低进给量 2 增大刀具前角 合理确定后角 减小副偏角 合理使用修光刃 3 选择抗粘结的刀具材料 4 合理使用切削液 5 调整工建材料性能 4 12 试述前角 后角的作用和选择原则 试述前角 后角的作用和选择原则 答 前角的功用 前角大小主要影响 切削变形 切削力 切削热 耐用度 散热条件 确定原则 在保证刀具耐用度的前提下 尽量选择大的前角 确定前角时 还应考虑 1 刀具材料的强度 韧性 2 工件材料的塑性 脆性 3 加工条件 后角的主要功用是 减少后刀面的摩擦 提高刀具的耐用度 提高加工质量 1 增大后角 减小弹 性恢复层和后刀面的接触长度 2 刀具锋利 3 在相同 VB 标准时 提高刀具的耐用度 4 后角太大 降低切削部分的强度和散热条件 确定原则是在不产生摩擦条件下尽量减小后角 主要取决于切削厚度 实际生产中应考虑 1 切削厚度 2 加工精度 3 工件材料的强度硬度 塑性 弹性等 4 工艺系统刚度 4 13 主偏角 刃倾角的功用及选择原则是什么 主偏角 刃倾角的功用及选择原则是什么 答 主偏角的功用是 1 ap f 不变时 减小 Kr 可减轻单位长度切削刃上的负荷 散热好 2 提高刀尖强度 散热体积大 3 减少因冲击造成的刀尖损坏 4 影响背向力 选择原则 从提高刀具耐用度的角度 应减小主偏角 刃倾角的功用 1 控制切屑流向 2 影响刀头强度和断续切削时切削刃上受冲击的位置 3 影响刀刃的锋利程度 4 影响切削分力的大小 选择原则 1 根据加工要求 1 加工精度高时 应选择大的刃倾角 2 有冲击或加工高强度钢 淬硬钢等应选择负的刃倾角 2 根据加工条件 加工断续表面或余量不均匀时 选较大的负刃倾角 4 16 试述选择切削用量三要素的原则 分别说明他们的选择方试述选择切削用量三要素的原则 分别说明他们的选择方法 法 答 粗加工时切削用量的选择原则 首先选取尽可能大的背吃刀量 其次根据机床动力和刚性等选取尽可能大的进给量 最后根据刀具耐 用度确定最佳的切削速度 精加工 半精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量 其次根据已加工表面的粗糙度要求 选取较小的进给量 最 后在保证刀具耐用度的前提下 尽可能选取较高的切削速度 他们的选择方法分别为 他们的选择 背吃刀量主要根据加工余量确定 余量尽量一次切除 如果余量过大 需分两次切除 第一刀的背吃刀量要大 通常为总余量的 2 3 3 4 进给量的选择 粗加工时 根据机床功率 刀片强度尽量大 精加工 半精加工时根据表面粗糙度要求选 择 切削速度根据刀具的寿命要求和选定的背吃刀量 进给量计算获得 5 1 车刀按用途与结构来分有哪些类型 它们的使用场合如何 车刀按用途与结构来分有哪些类型 它们的使用场合如何 答 车刀按用途分为 外圆车刀 端面车刀 内孔车刀 切断车刀 螺纹车刀 成形车刀等答 车刀按用途分为 外圆车刀 端面车刀 内孔车刀 切断车刀 螺纹车刀 成形车刀等 按结构分为按结构分为 1 整体车刀 小型刀具和加工非铁金属刀具 整体车刀 小型刀具和加工非铁金属刀具 2 焊接式车刀 各类刀具 特别是小刀具 焊接式车刀 各类刀具 特别是小刀具 3 机夹式车刀 大型车刀 螺纹车刀 切断车刀 机夹式车刀 大型车刀 螺纹车刀 切断车刀 4 机夹可转位式车刀 普通车床刀具 自动线 数控机床刀具 机夹可转位式车刀 普通车床刀具 自动线 数控机床刀具 5 2 常用硬质合金焊接车刀的刀片型号如何表示 常用硬质合金焊接车刀的刀片型号如何表示 答 刀片型号用一个字母和三个数字表示 第一个字母和第一位数字表示刀片形状 后两位数字表示刀片答 刀片型号用一个字母和三个数字表示 第一个字母和第一位数字表示刀片形状 后两位数字表示刀片 主要尺寸 若型号相同 个别结构尺寸不同时 在后两位数字后加一个字母以示区别 主要尺寸 若型号相同 个别结构尺寸不同时 在后两位数字后加一个字母以示区别 5 5 卧式车床和数控车床上所使用的可转位刀片有什么区别 卧式车床和数控车床上所使用的可转位刀片有什么区别 答 数控车床所采用的可转位车刀 其几何参数是通过刀片结构形状和刀体上刀片槽座的方位安装组合形答 数控车床所采用的可转位车刀 其几何参数是通过刀片结构形状和刀体上刀片槽座的方位安装组合形 成的 与通用车床相比一般无本质的区别 其基本结构 功能特点是相同的 但数控车床的加工工序是自成的 与通用车床相比一般无本质的区别 其基本结构 功能特点是相同的 但数控车床的加工工序是自 动完成的 因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床动完成的 因此对可转位车刀的要求又有别于通用车床所使用的刀具 具体要求和特点如表所示 所使用的刀具 具体要求和特点如表所示 要求要求 特特 点点 目目 的的 精度高精度高 采用采用 M 级或更高精度等级的刀片 级或更高精度等级的刀片 多采用精密级的刀杆 多采用精密级的刀杆 用带微调装置的刀杆在机外预调好 用带微调装置的刀杆在机外预调好 保证刀片重复定位精度 方便坐保证刀片重复定位精度 方便坐 标设定 保证刀尖位置精度 标设定 保证刀尖位置精度 可靠性高可靠性高 采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断采用断屑可靠性高的断屑槽型或有断屑台和断