金属工艺学：第5章 切削加工复习思考答案

1、第5章 复习思考题及答案 1. 试说明下列加工方法的主运动和进给运动。答：(1) 车端面 主运动：工件的旋转运动 进给运动：刀具垂直于工件轴线的直线运动。(2) 在钻床上钻孔；主运动：刀具（钻头）的旋转运动； 进给运动：刀具（钻头）沿轴线的直线运动。(3) 在铣床上铣平面； 主运动：铣刀的旋转运动 进给运动：工作台带动工件的直线运动。(4) 在牛头刨床上刨平面； 主运动：刨刀的直线往复运动； 进给运动：工件垂直于刨刀运动方向的间歇的直线运动。(5) 在平面磨床上磨平面。主运动：砂轮的旋转运动； 进给运动：工作台带动工件的直线运动。第5章 复习思考题及答案 2.弯头车刀刀头的几何形状如习图所示，

2、试分别说明车外圆、车端面(由外向中心进给)时的主切削刃、刀尖、前角、主后角o、主偏角k r 和副偏角。答：（1）车外圆：前角01、主后角02、主偏角k r 3、副偏角4；（2）车端面：前角1、主后角o2、主偏角k r 5、副偏角6第5章 复习思考题及答案 3. 机夹可转位式车刀有哪些优点？答： 避免了因焊接而引起的缺陷，在相同的切削条件下刀具切削性能大为提高。 在一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠。 刀片转位后，仍可保证切削刃与零件的相对位置，减少了调刀停机时间，提高了生产效率。 刀片一般不需重磨，利于涂层刀片的推广应用。 刀体使用寿命长，可节约刀体材料及其制造成本。4. 刀具切削部分材料应具备哪

3、些基本性能？常用的刀具材料有哪些？答：（1）刀具切削部分材料应具备的性能： 高的硬度； 高的耐磨性； 足够的强度和韧性； 高的耐热性； 良好的热物理性能和耐热冲击性能； 良好的工艺性能和经济性。 （2）常用刀具材料：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石。第5章 复习思考题及答案 5. 切屑是如何形成的？常见的有哪几种？答:（1）切屑的形成： 当刀具刚与零件接触时，接触处的压力使零件产生弹性变形，由于刀具与零件间的相对运动，使零件材料与刀具切削刃逼近的过程中，材料的内应力逐渐增大，当剪切应力达到屈服点时材料就开始滑移而产生塑性变形，形成第变形区。 切屑沿前刀面流出时

4、受到前刀面的挤压和摩擦，继续产生塑性变形，切屑底面形成第II变形区。 零件已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压、回弹与摩擦，产生塑性变形，导致金属表面的纤维化和加工硬化，形成第III变形区。 （2）切屑可以分为4种类型: 带状切屑； 节状切屑(挤裂切屑)； 粒状切屑(单元切屑)； 崩碎切屑。第5章 复习思考题及答案 6. 积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有哪些影响？生产中最有效控制积屑瘤的手段是什么？答：（1）积屑瘤的形成：当切屑沿前刀面流出时，在一定的温度和压力的作用下，切屑与前刀面接触的表层产生强烈的摩擦甚至粘接，使该表层变形层流速减慢，使切屑内部靠近表层的各层间流速不同，形成滞流层

5、，导致切屑层内层处产生平行于粘接表面的切应力。当该切应力超过材料的强度极限时，底面金属被剪断而粘接在前刀面上，形成积屑瘤。 （2）积屑瘤对切削加工的影响：积屑瘤由于经过了强烈的塑性变形而强化，因而可代替切削刃进行切削，它有保护切削刃和增大实际工作前角的作用，使切削轻快，可减少切削力和切屑变形，粗加工时产生积屑瘤有一定好处。但是积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，它时现时消，时大时小，这就使切削层的公称厚度发生变化，导致切削力的变化，引起振动，降低了加工精度。第5章 复习思考题及答案 （3）控制积屑瘤的手段： 塑性材料，可将零件材料进行正火或调质处理，以提高其强度和硬度，避免形成积屑瘤。 精车和精铣一般

6、均采用高速切削，而在铰削、拉削、宽刃精刨和精车丝杠、蜗杆等情况下，采用低速切削，以避免形成积屑瘤。 适当的切削液，可有效地降低切削温度，减少摩擦，也是减少或避免积屑瘤产生的重要措施之一。 刀具前角增大，可以减小切削变形和切削力，降低切削温度，因此能抑制积屑瘤的产生 。第5章 复习思考题及答案 7. 切削液的主要作用是什么？常根据哪些主要因素选用切削液？答：（1）切削液的主要作用： 冷却作用； 润滑作用； 清洗和排屑作用； 防锈作用。 （2）切削液的选用 应根据工件材料、刀具材料、工艺要求和切削方式，合理选用切削液，以有效地减小摩擦力，降低切削温度，延长刀具寿命，提高表面加工质量。8. 刀具的磨

7、损形式有哪几种？在刀具磨损过程中一般分为几个磨损阶段？刀具寿命的含义和作用是什么？答：（1）刀具磨损形式：按其发生的部位不同有前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损3种形式。 （2）刀具的磨损阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。 （3）刀具寿命：刀具从开始切削到完全报废，实际切削时间的总和。刀具寿命等于该刀具的耐用度乘以刃磨次数。刀具寿命越长，经济性越好。第5章 复习思考题及答案 10. 高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么？各适合做哪些刀具？答：（1）高速钢的热硬性和耐磨性低于硬质合金，但强度和韧度高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，且价格也比硬质合金低。高速钢除以条状刀坯直

8、接刃磨切削刀具外，还广泛地用于制造形状较为复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具等。 （2）硬质合金硬度高达87HRA92HRA，热硬性很高，在8501000高温时，尚能保持良好的切削性能，能切削一般钢刀具无法切削的材料，如淬火钢之类的材料。硬质合金刀具的缺点是性脆、抗弯强度和冲击韧度均比高速钢刀具低，刃口不锋利，工艺性较差，难加工成形，不易做成形状较复杂的整体刀具，车刀和端铣刀大多使用硬质合金制做。第5章 复习思考题及答案 11. 按照不同的方法，机床可以分为哪些种类？答：（1）按机床的加工性能和结构特点分类： 车床、钻床、镗床、铣床、刨插床、拉床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、特种

9、加工机床、锯床和其他机床。 （2）按机床的通用程度分类： 通用机床（万能机床）、专用机床、专门化机床（专能机床）。 （3）按机床的精度分类： 普通机床、精密机床、高精度机床。 （4）按重量不同分类： 仪表机床、中型机床、大型机床、重型机床和超重型机床。 （5）按自动化程度不同分类： 手动、机动、半自动、自动机床。第5章 复习思考题及答案 12. 解释下列机床型号的含义：答：（1）C6140 加工工件最大直径为400mm的卧式车床。 （2）Z3040 最大钻孔直径为40mm的摇臂钻床。 13. 根据习图所示的传动系统图，试写出其传动路线表达式，并求：(a)主轴有几级转速？(b)主轴的最高转速和最

10、低转速各为多少？ 答：（1） （2）主轴转速级数:4（1+2）=12 级（3）主轴的最高转速：主轴的最高转速：第5章 复习思考题及答案 14. 试述生产过程、工艺过程、工序、工步、走刀、安装、工位的概念。答： 生产过程：将原材料变为成品的全过程。 工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置 及性质，使之变为成品的全过程。 工序：由一个（或一组）工人，在一台机床（工作地）上，对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。 工步：指在同一个工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。 走刀：在相同切削速度和进给

11、量情况下，对同一加工表面多次切削，则每切削一次称为一次走刀。 安装：指工件从定位到夹紧的整个过程，称为安装。 工位：零件在机床上所占据的每一个待加工位置。 第5章 复习思考题及答案 15. 试述生产类型的分类。答：根据零件的生产纲领可以划分出不同的生产类型：单件生产：单个地制造某一种零件，很少重复，甚至完全不重复的生产，称为单件生产。 成批生产：成批地制造相同的零件，每隔一定时间又重复进行的生产，称为成批生产。成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。 大量生产：当同一产品的制造数量很多，在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产，称为大量生产。 小批生产的工艺特征接近单件生产

12、，常将两者合称为单件小批生产。大批生产的工艺特征接近于大量生产常合称为大批大量生产。而成批生产仅指中批生产。第5章 复习思考题及答案 16. 工件的装夹方式有几种？试述它们的应用场合。答：（1）找正安装法 主要应用于单件小批量生产中。有两种方法： 直接找正：是用划针、直尺、千分表等对工件被加工表面进行找正，以保证这些表面与机床工作台支撑面间有正确的相对位置关系的方法。 按划线找正：是在工件定位之前先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加上线，然后将工件装在机床上，按照工件上划出的线进行找正的方法。 （2）夹具安装法 夹具安装法是通过夹具上的定位元件与工件上的定位基面相接触或是相

13、配合，使工件能被方便迅速地定位，然后进行夹紧的方法。广泛用于成批生产和大量生产。第5章 复习思考题及答案 17. 试述夹具的组成部分及其功用。答： 定位元件：用来保证工件在夹具中处于正确位置的元件。 夹紧元件：保持工件在加工过程中不因受外力作用而改变其正确位置的元件。 导向元件：用于保证刀具进入正确加工位置的夹具元件。 夹具体：用于连接夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并通过它与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。第5章 复习思考题及答案 18. 什么叫定位？不完全定位与欠定位有何异同处？ 答：（1）定位：在进行机械加工时，必须把工件放在机床上，使它在夹紧之前就占有一个正

14、确的位置，称为定位。 （2）不完全定位与欠定位的异同 相同处：都是六个自由度没有被全部限制的定位。 不同处：不完全定位中没有被限制的自由度不影响加工精度，因此也是合理的定位。欠定位中需要限制的自由度没有得到完全限制。这种定位不能保证零件的加工精度要求，在零件加工中是绝对不允许的。第5章 复习思考题及答案 19. 根据什么原则选择粗基准和精基准？答：（1）精基准的选择原则： 基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则、可靠、方便原则。 （2）粗基准的选择原则 若零件上具有不加工的表面，为了保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，则应选择不需要加工的表面作为粗基准。若零件上有多个不

15、加工表面，要选择其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。 若必须保证零件某重要表面的加工余量均匀，则应以该表面为粗基准。第5章 复习思考题及答案 若零件上每个表面都需要机械加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的表面为粗基准。 选作粗基准的表面应尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，以及没有飞边、浇口、冒口或其他缺陷。 粗基准一般只能用一次。20. 机械加工为什么要划分加工阶段？答： 可保证加工质量； 可合理使用机床； 及时发现缺陷； 可适应热处理的需要； 减少表面损害。第5章 复习思考题及答案 21. 简述机械加工过程中安排热处理工序的目的及安排顺序。答： 预备热处理：包括

16、退火、正火和调质等，以改善材料的切削性能和消除毛坯制造时的内应力为目的，一般安排在机械加工之前进行。 消除内应力热处理：包括人工时效、退火等，以消除粗加工后产生的内应力，安排在粗加工后进行。预备热处理还常与消除内应力热处理合并进行。 调质处理：中碳钢和低合金钢经调质处理后其综合力学性能有明显提高。考虑材料的淬透性，一般安排在粗加工之后进行。 最终热处理：包括淬火一回火、渗碳淬火和氮化处理等以提高零件的硬度和耐磨性，一般安排在半精加工之后、精加工之前，或安排在精加工之后、光整加工之前。第5章 复习思考题及答案 22. 何谓“工序集中”、“工序分散”？什么情况下采用“工序集中”？什么情况下采用“工

17、序分散”？答： 工序集中是指零件的加工集中在少数几个工序中完成，每个工序所包含的加工内容较多。 工序分散是指整个工艺过程工序数目多，每个工序的加工内容比较少。 在单件小批量生产中，一般采用工序集中的原则。在大批大量生产中，既可采用多刀、多轴高效率自动化机床将工序集中，也可将工序分散后组织流水生产。23. 主轴的机械加工工艺路线大致过程是怎样安排的？答：模锻毛坯、预备热处理（正火）、粗车、半精车、最终热处理（淬火）、粗磨、精磨、检验等。第5章 复习思考题及答案 24. 什么叫零件的结构工艺性，它在生产中有何意义？答： 零件的结构工艺性：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性

18、。 设计的零件结构，在一定的生产条件下若能高效低耗地制造出来，并便于装配和维修，则认为该零件具有良好的结构工艺性。零件的结构工艺性涉及很多方面的内容，如生产批量、生产设备、技术力量、精度要求、材料的切削加工性等。结构工艺性的好坏，都是相对于一定的生产条件而言的。第5章 复习思考题及答案 25. 影响零件结构工艺性的主要因素有哪些？答：影响零件结构工艺性的主要因素有：生产类型、制造条件、生产技术等。26. 衡量零件的结构工艺性主要考虑哪些方面的内容？答： 衡量零件结构工艺性主要考虑以下方面的内容： 零部件与机器的关系、结构与使用的关系、装配与零件的关系、机械零件的加工要求、毛坯及所需材料的种类、零件加工方法与所需设备、良好的人机关系等。第5章 复习思考题及答案 27. 设计零件时，考虑零件结构工艺性的一般原则有哪几项？答：（l）应尽量采用标准化参数，以减少专用刀具和量具的设计和制造；