机械制造技术基础 第二章 课后答案

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。2.切削运动可分哪两类，各有什么特点？答：切削运动可分为主运动和进给运动。主运动在切削过程中速度最高，消耗的功率最大，并且在切削过程中切削运动只有一个。进给运动的速度较低、消耗的功率较小，进给运动可以有一个或多个。3.切削用量的主要参数有哪些？答.：切削用量的参数有切削速度、进给量和背吃刀量。4.试述车刀前角、后角、主偏角、负偏角和刃倾角的作用，并指出如何使用？答：前角对切削的难易程度有很大的影响，前角大小的选择与工件材料、刀具材料、加工要求有关。后角的作用是为了减小后刀面与工件之间的摩擦和减少后刀面的磨损。主偏角的大小影响切削条件、刀具寿命和切削分力的大小。5.车外圆时，车刀装得过高或过低、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：当刀尖高于工作中心时，刀具工作前角将增大，工作后角将减小。如果刀尖低于工作中心，则刀具工作前角减小，后角增大。若刀杆右偏，则车刀的工作主偏角将增大，负偏角将减小。若刀杆左偏，则车刀的工作主偏角将减小，负偏角将增大。6.试标出图2.52刀具的五个基本角度及主切削刃和副切削刃。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：1）前角：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角；后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角；主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角；副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角；刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角；副后角：在副切削刃上选定点的副正交平面内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。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，主偏角应选得较大还是较小？为什么？答：当切削面积不变时，主偏角增大，切削厚度也随之增大，切屑变厚，因而主切削力随着主偏角的增大而减小，但当主偏角增大到6070之间时，主切削力又逐渐增大主偏角；背向力随着主偏角的增大而减小，进给力随着主偏角的增大而增大。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，进给量不能过长？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，即在几何参考系中的几何角度。而工作角度是指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。在进行横向切削时，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角，使得车刀的工作前角增大，工作后角减小。前刀面的受力也相应增大，影响加工质量和车刀的使用寿命。10.试分析钻孔时的切削厚度、切削宽度及其进给量、背吃刀量的关系。答：答：切削厚度是每次进给量的总和，切削宽度等于背吃刀量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？用什么参来表示和比较？在切削过程中由于切削过程中的变形和摩擦，会出现许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。变形程度用剪切滑移面与切削速度之间的夹角剪切角来表示，用切削力，切削功率，切削热，切削温度，刀具的寿命来比较。17切削过程的三个变形区各有何特点？他们之间有什么联系？第一变形区：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：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；切削弯曲；由摩擦产生的热量使切削与刀具接触面温度上升。第三变形区：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。这三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力比较集中而复杂，金属的切削层就在此处与本体材料分离，大部分变成切屑，很少的一部分留在已加工表面上。18. 有哪些指标可用来衡量切削层的变形程度？它们能否真实反映出切削过程的全部变形实质？它们之间有什么样的关系？用剪切滑移面与切削速度之间的夹角的剪切角来衡量切削层的变形程度，剪切角又和前角、摩擦角有关系。可以反映变形实质。当前角增大时，剪切角随之增大，变形系数减小。当摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形系数增大。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：由于刀屑接触面的摩擦，当切削速度不高又形成连续切屑时，加工钢料和其它塑性材料时，常常在刀刃处粘着剖面呈三角状硬块。硬度为工件硬度的2-3倍，这块金属被称为积屑瘤，叫积屑瘤。高温、高压，粘结、冷焊 当金属切削层从终滑移面流出时，受到刀具前刀面的挤压和摩擦，切屑与刀具前刀面接触面温度升高，挤压力和温度达到一定的程度时，就产生粘结现象，也就是常说的“冷焊”。切屑流过与刀具粘附的底层时，产生内摩擦，这时底层上面金属出现加工硬化，并与底层粘附在一起，逐渐长大，成为积屑瘤，消除措施：采用高速切削或低速切削，避免中低速切削；增大刀具前角，降低切削力；采用切削液。20.结合切削的形成分析切削力的来源？答：因为刀具切入工件时，使被加工材料发生变形并成为切屑，所以（1）要克服被加工材料弹性变形的抗力，（2）要克服被加工材料塑性变形的抗力，（3）要克服切屑与前刀面的摩擦力和后刀面与过度表面和以加工表面之间的摩擦力。21.车削时切削力Fr为什么常分为三个互相垂直的分力？说明这三个分力的作用。答：为了便于测量和应用，Fr常分为三个互相垂直的分力Fz、Fy、Fx。Fz主切削力或切向力，是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必须的。Fx进给力、轴向力，是设计进给结构，计算车刀进给功率所必须的。Fy 背向力，用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算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：影响切削力的因素：1）被加工材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，剪切屈服强度s越高，切削时产生的切削力越大；2）切削用量的影响 在低速范围内，随着切削速度的增加，积屑瘤逐渐长大，刀具实际前角增大，使切削力逐渐减小。在中速范围内，积屑瘤逐渐减小并消失，使切削力逐渐增至最大。在高速阶段，由于切削温度升高，摩擦力逐渐减小，使切削力得到稳定的降低。 3）刀具几何参数的影响 前角。增大，切削变形减小，故切削力减小。4）刀具材料的影响 刀具材料与工件材料之间的摩擦系数会直接影响到切削力的大小。一般按立方碳化棚刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具的顺序，切削力依次增大。5）切削液的影响 切削液有润滑作用，使切削力降低。切削液的润滑作用愈好,切削力的降低愈显著。在较低的切削速度下，切削液的润滑作用更为突出。6）刀具磨损的影响 刀具后刀面磨损带VB愈大，摩擦越强烈，切削力也越大。VB对背向力的影响最为显著。23.为什么要研究切削热的产生和传出？仅从切削热的产生多少能否说明切削区的温度？答：被切削的金属在刀具作用下，会发生弹性和塑性变形而消耗功，因此切削热的主要来源就是切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功。不能，因为产生切削热的同时，还通过切屑、刀具、工件将一部分热量散入到空气中，因此无法说明切削区温度的高低。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：不一样。切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。从他们的指数可以看出，指数越大影响越大。为了有效地控制切削温度以提高刀具寿命，在机床允许的条件下选用较大的背吃刀量和进给量，比选用打的切削速度更为有利。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：对切削温度影响最大的切削用量是切削速度，其次是进给量，而背吃刀量的影响最小，这是因为当切削速度vc增加时，单位时间内参与变形的金属量增加而使消耗的功率增大，提高了切削温度；当f增加时，切屑变厚，由切屑带走的热量增多，故切削温度上升不甚明显；当ap增加时，产生的热量和散热面积同时增大，故对切削温度的影响也小。对切削力影响最大的切削用量是背吃刀量和进给量，切削速度影响最小。背吃刀量增大，进给量增大都会使切削面积增大，从而使变形力增大，摩擦力增大，切削力也随之增大。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：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，反而不利于切削热得散失。27.刀具磨损的种类及其原因？答：刀具磨损可分为正常磨损和非正常磨损，正常磨损又分为前刀面磨损，后刀面磨损，边界磨损，刀具的非正常磨损又分为塑性破损和脆性破损。前刀面磨损是在切削速度较高和切削厚度较大时，切削会在刀面上磨出一个月牙状的小凹坑。后刀面磨损是由于切削刃钝圆半径部位对表面的挤压与摩擦，在切削刃下方会磨出一条后角等于零的棱面，即后刀面磨损。边界磨损的原因有1）工件表面处切削刃上应力突降，形成很高的应力梯度，引起很大的剪应力。2）由于加工硬化引起。28.切削加工中常用的切削液有哪几类？它在切削中的主要作用是什么？答：切削液有油类切削液、乳化液、水基切削液。切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果。29.什么叫刀具磨钝标准？刀具磨钝标准和那些因素有关？答：根据加工情况规定的一个最大的允许磨损值，这个磨损极限称为刀具的磨钝标准。刀具磨钝标准与切削速度、刀具材料，刀具几何角度等有关。30.什么叫刀具使用寿命？刀具使用寿命和哪些因素有关？答：刀具使用寿命是指一把新刀从开始使用到磨钝标准所经历的实际切削时间。刀具的使用寿命与切削速度、进给量、切削深度有关。31.何为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的加工费用最低为原则来制定的。粗加工一般选用耐用度较低的刀具，能降低加工成本；而精加工则选用耐用度较高的刀具，以为在精加工过程中，不希望出现换刀的情况。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：切削用量的原则是提高切削