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..第一部分机械制造技术基础笔记

第三章切削与磨削原理

前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤

1.摩擦面上的接触状态

1峰点型接触〔F不太大时：m=f/F=tsAr/ssAr=ts/ss=常数

此时的摩擦状态为滑动摩擦〔外摩擦。

ss--材料的拉压屈服极限ts--材料的剪切屈服极限

Aa--名义接触面积Ar--实际接触面积

2紧密型接触〔F很大时：m=f/F=tsAa/F=ts/sav≠常数

此时的摩擦状态为粘结摩擦〔内摩擦。

2.前刀面上刀-屑的摩擦：既有粘结摩擦,也有滑动摩擦,以粘结摩擦为主。

前刀面上的平均摩擦系数可以近似用粘结区的摩擦系数表示：m=ts/sav≠常数

当前刀面上的平均正应力sav增大时,m随之减小。

4.积屑瘤

1现象：中速切削塑性金属时,在前刀面上切削刃处粘有楔形硬块〔积屑瘤。

2形成原因：

〔1在一定的温度和很大压力下,切屑底面与前刀面发生粘结〔冷焊；

〔2由于加工硬化,滞流层金属在粘结面上逐层堆积〔长大。

3>对切削过程的影响

〔1积屑瘤稳定时,保护刀具〔代替刀刃切削；

〔2使切削轻快〔增大了实际前角；

〔3积屑瘤不稳定时,加剧刀具磨损；

〔4降低尺寸精度；

〔5恶化表面质量〔增大粗糙度、加深变质层、产生振动。

--粗加工时可以存在,精加工时一定要避免。

4抑制方法

〔1避免中速切削；

〔2提高工件材料的硬度〔降低塑性；

〔3增大刀具前角〔至30~35o；

〔4低速切削时添加切削液。

5.剪切角公式

∵第一变形区的剪切变形是前刀面挤压摩擦作用的结果,

∴切削合力Fr的方向就是材料内部主应力的方向,

剪切面的方向就是材料内部最大剪应力的方向。根据材料力学,二者夹角应为p/4,即：

p/4=c+b-go〔tgb=Ff/Fn=m

f=p/4-b+go--李和谢弗的剪切角公式〔1952

由公式可知：go↗→f↗→Lh↘b<m>↘→f↗→Lh↘

-前刀面上的摩擦直接影响剪切面上的变形。

3.1.4影响切削变形的因素

1.工件材料：强度、硬度↗→sav↗→m<=ts/sav>↘→f↗→Lh↘

2.刀具几何参数：主要是前角的影响。go↗→f↗→Lh↘

3.切削用量

1>切削速度

低速、中速,主要是积屑瘤的影响：

积屑瘤长大时,实际前角gb↗→f↗→Lh↘；积屑瘤变小时,实际前角gb↘→f↘→Lh↗；

高速：vc↗→ts↘→m<=ts/sav>↘→f↗→Lh↘

2>进给量f↗→hD<=f•sinkr>↗→f↗→Lh↘；

3>背吃刀量ap↗→bD<=ap/sinkr>↗

参加切削的刀刃长度增加了,其它条件未改变,所以：Lh基本不变。〔见图3.14

•以上分析均有实验结果为证。

3.1.5切屑类型及切屑控制

1.切屑类型〔p80图3.16

2.切屑的控制-通过合理选择刀具角度、设计卷屑槽或断屑台,可以控制切屑的流向、卷曲程度和使其折断。

3.1.6硬脆非金属材料切屑形成机理

1.刀具对材料的撕裂作用：

刃口前方的材料受到挤压,刃口下方的材料受到拉伸,所以裂纹多数是向刀刃的前下方裂开。向下延伸的裂纹当能量耗尽后终止,转而向上的裂纹最终到达自由表面形成断裂〔越靠近自由表面能量消耗越小。

2.断裂碎块的大小与刃口距附近自由表面的深度有关,距离越深则碎块越大。

3.硬脆材料的切削过程大致可分4个阶段。〔见图3.20,c、d可能会反复进行多次。

§3.2切削力

3.2.1切削合力F及其分力

F的来源：作用在前刀面、后刀面、副後刀面处的正压力和摩擦力的合力。其大小、方向与切削条件有关。为测量和应用方便,通常需将它分解为三个相互垂直的分力,即：

1.主切削力Fc<切向力>：做功最多,用于验算刀具强度、设计机床零件、确定切削功率等；

2.背向力Fp<吃刀抗力、径向力>：不做功,对加工精度影响很大,用于验算工艺系统的强度、刚度。也是引起切削振动的主要作用力。

3.进给力Ff〔走刀抗力、轴向力：用于计算进给功率和验算进给机构的强度。

3.2.2切削力与切削功率的计算用理论公式计算切削力,由于推导公式时采用的切削模型过于简化,所以公式不够精确,计算误差较大。生产实践中多用经验公式〔把切削实验得到的大量数据经过数学处理得到计算切削力。

1.指数形式的切削力经验公式：

主切削力：〔3.10

进给力：〔3.11

背向力：〔3.12

对于常用材料,式中的系数CF〔与工件材料有关、指数XF、YF、ZF及切削条件变化时的修正系数KF〔共8个均可从切削用量手册中查出。

2.由单位切削力计算主切削力

•单位切削力kc-作用在单位切削面积上的主切削力,单位：N/mm2

•kc可以通过实验从下式求得：〔3.13

•各种工件材料的kc可从手册中查出并按下式计算Fc:Fc=kcAcKFc〔3.14

式中：KFc-切削条件修正系数

3.切削功率Pc的计算<此处与教材p84不同

切削功率即各切削分力所做功之和,可按下式计算：

Pc=Fcvc+Ffvf=Fcvc+Fffn×10-3≈Fcvc<W><3.15>

•计算Pc主要用于验算机床电机功率Pm,验算公式：Pm﹥Pc/hm<3.16>

式中：hm--传动效率,新机床取为0.85,旧机床0.75。

3.2.3影响切削力的因素

影响因素的具体体现就是经验公式中的系数、指数和修正系数。

1.工件材料的影响

强度、硬度↗→切削力↗塑性、韧性↗,硬化严重→切削力↗

2.切削用量的影响

1背吃刀量ap:ap↗→bD<=ap/sinkr>↗→切削力↗〔正比

∴ap的指数XF≈1,对ap不需修正。

2>进给量f:f↗→hD<=f•sinkr>↗〔正比→f↗→Lh↘切削力↗但不成正比

∴f的指数YF≈0.75～0.9,

当f≠0.3时,需乘以修正系数Kf。

3切削速度vc:主要与变形程度改变有关。vc≠1.33m/s时,需乘以修正系数Kv。

切脆性材料时,F基本不变。指数ZF≈0

•切削用量三要素对切削力的影响程度：ap影响最大,f其次,vc影响最小。

3.刀具几何参数的影响〔对各分力影响不同,需分别修正

1前角go:go↗→f↗→Lh↘→切削力↘

切脆性材料如铸铁、青铜时,切削力基本不变。

go≠15O时,需乘以修正系数KgFc、KgFp、KgFf。

2负倒棱bg:可以在增大前角的同时,兼顾刀刃的强度。bg/f↗→切削力↗

bg≠0时,需乘以修正系数KbgFc、KbgFp、KbgFf。

3主偏角Kr:

对Fc影响不超过10%,Kr=60～75时,Fc最小；

对两个水平分力影响大Fp↓≈FDCosKr↑Ff↑≈FDsinKr↑

Kr≠75O时,需乘以修正系数KKFc、KKFp、KKFf。

4>刀尖圆弧半径re:re↗→平均Kr↘→Fp↗,Ff↘re≠0.25时,需乘以修正系数KrFc、KrFp、KrFf。

5刃倾角ls：

ls↗→Fc基本不变,Fp↘,Ff↗ls≠0o时,需乘以修正系数KlFc、KlFp、KlFf。4.刀具材料的影响：

影响刀具-工件间的摩擦系数。m：高速钢＞硬质合金＞涂层刀具＞陶瓷＞CBN

5.切削液的影响：润滑作用越强,切削力越小〔低速显著。

6.後刀面磨损量VB:VB↗→Fc、Fp、Ff均↗,Fp最显著。

VB＞0时,需乘以修正系数KVBFc、KVBFp、KVBFf。

§3.3切削热和切削温度

切削过程中温度的变化对切削过程、刀具磨损、加工精度、表面质量等均有重要影响。

3.3.1切削热的产生和传出

1.产生：切削力做功转变成热能。

三个变形区就是三个热源。生热率：Q≈Pc≈Fcvc<J/S>

2.传出：Q=Q屑+Q刀+Q工+Q介

车外圆：Q屑＞80%,Q刀＜10%,Q工＜10%,Q介≈1%

钻孔：Q屑≈28%,Q刀≈14.5%,Q工≈52.5%,Q介≈5%

热量的传递使各部分温度q升高。如：

q屑↗有利于减小切削力但不利于断屑；

q刀过高过低都不好〔各种刀具材料都有其适宜工作温度范围；

q工↗使工件产生热变形,从而影响加工精度；……

•以上分析意在说明：影响切削过程的直接原因不是产生热量的多少,而是各处温度的高低。

3.3.2切削区的温度分布由图3.24可知：

1切削区内各处温度不同〔形成温度场；

2材料经过剪切面时,温度基本一致,经过前、後刀面时,接触面上的温度迅速升高；

3最高温度区是在离刃口一段距离的前刀面上；

4刀刃切过时,已加工表面受到一次热冲击。

•常用的测温方法有：

●红外胶片照相法：测温度场；

●人工热电偶法：测各点温度〔温度场；

●自然热电偶法：测刀-工接触区内的"平均温度",即通常所说的切削温度。该方法可以用来研究：

3.3.3影响切削温度的主要因素

切削区内温度的升高,是受到热量的产生和传出双重影响的动态平衡过程。

其主要影响因素有：

1.切削用量：经验公式为<3.20>

•式〔3.20表明,切削用量三要素对切削温度的影响：vc影响最大,f其次,ap影响最小。

2.刀具几何参数：

1前角：go↗→f↗→Lh↘→Q↘→q↘

但go＞18o～20o时,go↗→楔角bo↘→散热慢,q↘不显著

2主偏角：kr↘→bD<=ap/sinkr>↗<影响小>,hD<=fsinkr>↘<影响大>→q↘

其它参数影响不大。

3.工件材料：

4.刀具磨损：後刀面磨损量VB↗→q↗达到一定值后升温剧烈。

5.切削液：降温效果与液温、导热率、比热、流量、粘度、浇注方式等有关。

§3.4刀具磨损、破损与使用寿命

•切削金属时,刀具本身也会发生磨损或破损。这对加工质量、刀具使用寿命、生产率、经济效益等均有影响。此项研究对正确设计、使用刀具及正确选择切削用量也具有重要意义。〔本节重点是讨论磨损。

3.4.1磨损形式

1.前刀面月牙洼磨损:vc较高、hD较大、切塑性金属时发生,衡量指标：KT；

2.后刀面磨损:衡量指标：VB；

3.边界磨损

3.4.2磨损原因

1.磨料磨损

是低速切削刀具〔拉刀、丝锥、板牙等磨损的主要原因

工件材料内的硬质点：高硬度金属碳化物、氮化物、氧化物等。

2.粘结磨损〔冷焊磨损

中速切削时最严重,与刀-工化学成分、刃磨质量有关。

3.扩散磨损

在紧密接触的表面之间原子会从密度较大的一方扩散到密度较小的一方；扩散速度随切削温度升高而按指数规律增加〔详见P91；

加入TiC可以减缓扩散速度。扩散结果使表层的耐磨性降低,从而加速磨损。

4.化学磨损原因有二：

1高温下氧化；

2切削液使用不当〔极性添加剂中S、Cl的腐蚀作用。

化学磨损在边界处最严重。

3.4.3磨损过程及磨钝标准

1.刀具的磨损过程三阶段〔如图

研磨可减缓初期磨损。

2.刀具的磨钝标准-所允许的刀具最大磨损限度〔多用VB。

●ISO规定了刀具的实验室磨钝标准；

●生产中应根据刀具种类、加工要求、切削条件合理确定磨钝标准〔查有关手册。如：

粗加工应以正常磨损阶段终点处的VB；

精加工、切难加工材料时VB应小些；

自动化加工应以刀具径向磨损量NB作为磨钝标准〔如图。

3.4.4刀具使用寿命及其与切削用量的关系

1.刀具使用寿命〔刀具耐用度T--刃磨后的刀具达到磨钝标准所需的总切削时间。

T是间接反映刀具是否达到磨钝标准的量〔在固定条件下；

刀具总寿命=T×可刃磨次数

刀具使用寿命也可用刀具刃磨一次可切削的总路程Lm衡量：Lm=vc•T

2.T与切削用量的关系〔可通过切削实验求得

1T-vc经验公式〔泰勒公式：vcTm=Co<3.21>

式中：Co-与刀具、工件材料等切削条件有关的常数；m-指数<即图中直线的斜率>。

刀具材料：高速钢硬质合金陶瓷

m值：0.1~0.1250.2~0.30.2~0.4

●m值越大,说明该刀具材料耐热性能越好。

●式〔3.21反映了vc对T的影响程度〔一般很大。

例：用YT15车刀切中碳钢,m=0.2,当v1=100m/min时,T1=160min,则当v2=122m/min时,∵v1T1m=v2T2m=Co∴T2=<v1/v2>1/m•T1=<100/122>1/0.2×160≈60min

当v3=200m/min时,T3=<v1/v3>1/m•T1=<100/200>5×160≈5min

--结论：vc提高一点,则T显著下降。

2>f、ap与T的关系：

综合式〔3.21~23,可得T与切削用量的一般关系式：

用硬质合金切中碳钢时：x=5y=2.25z=0.75

--三要素对T的影响程度：vc最大,f其次,ap最小。这一规律与切削温度有关。

3.4.5刀具的破损

●磨损是连续的、渐进的发展过程；脆性破损〔如崩刃、掉尖、片状剥落、刀片碎裂或刀具折断等主要发生在硬质合金、陶瓷等脆性刀具材料,具有突发性,属随机事件；塑性破损〔如塑性变形、卷刃等则主要是当切削用量选择不当时高速钢刀具的损坏形式。

•在自动化加工中,脆性破损如不能及时发现,将会导致严重后果,所以日益受到重视。

1.刀具破损的主要形式及原因

〔1工具钢和高速钢刀具：

1烧刀-由于切削速度过高,使切削温度超过了刀具材料的相变温度而退火,丧失切削能力。

2卷刃-由于刀具硬度低而工件整体或局部硬度高导致的刀刃塑性变形。

3折断-由于刀具设计、使用不当或负荷过重所致,常见于钻头、丝锥、拉刀、立铣刀等。

〔2硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具：

1崩刃-由于前角过大、刃磨质量差、断续切削、振动、工件余量不均匀、有硬皮、切屑撞击等原因引起的刃口崩落。

2掉尖或刀片断裂-由于刀具材料有缺陷、裂纹扩展、后角过大、切削用量过大、冲击载荷过大、操作不当等原因造成。

3片状剥落-主要与切屑与刀具间的粘结有关,多见于断续切削。

4微裂纹-分为机械疲劳裂纹〔平行于刀刃和热烈纹〔垂直于刀刃,主要与焊接应力、交变载荷、受热不均匀等有关。

2.刀具破损寿命的分布规律

刀具破损寿命N-刀具从开始使用,到发生破损不能使用为止所承受的冲击载荷数。

破损虽是随机现象,却并非无规律可循。大量实验研究表明：硬质合金和陶瓷刀具断续切削条件下的破损寿命接近威布尔分布〔详见p94。只要确定了分布规律,就可以在破损大概率发生之前换刀。

3.刀具破损的防止措施

1合理选择刀具材料〔选强度高、韧性好的；

2合理确定刀具几何参数〔提高刀尖、刀刃的强度；

3合理选择切削用量〔避免超负荷；

4提高刀具焊接和刃磨质量以减少微裂纹；

5减少冲击、避免振动。

3.4.5刀具磨损、破损的检测与监控

●这对于自动化加工十分重要,是保证顺利加工的前提。常用方法有：

1.常规方法

磨损：记录每把刀具实际切削时间,达到规定耐用度值后发出信号换刀。

破损：离线检测刀具是否破损及破损程度以决定是否换刀。

2.切削力〔或切削功率检测法

由测力传感器〔安装在主轴前轴承上或刀杆上在线测量切削力,其增大值反映刀具磨损程度,其突变反映破损。〔需通过实验确定磨损与破损的"阈值"

3声发射检测法

利用切削过程中声发射信号的大小和阶跃突变判断磨损程度和是否破损。

其装置如p96图3.30所示。

§3.6磨削原理

磨削是精加工的主要手段,可加工多种材料,包括淬火钢、合金钢、硬质合金、陶瓷、非金属等难加工材料；可加工多种表面,包括螺纹、齿面、花键、各种成形面等。其特点是精度高,可达IT6~IT5甚至更高；粗糙度小,可达Ra0.32~0.04甚至更小。发达国家磨床可占到机床总数的30~40%,轴承业高达60%。磨削也可用于粗加工,一些高效磨削的金属去除率已超过了切削。

3.6.1砂轮特性

砂轮可视为具有许多细小刀齿的铣刀,它是由磨料加结合剂经压坯、干燥、焙烧而成,气孔起容屑、散热作用。决定其特性的因素有：

1.磨料-起切削作用,分氧化物系〔韧性好,硬度较低,磨各种钢材、碳化物系〔硬、脆,磨铸铁、硬质合金及非金属材料、高硬磨料系三类,详见p106表3.6。

2.粒度-即磨料颗粒大小。大的用筛子分级,粒度号即每英寸长度上的网眼数；小于40mm的为微粉,粒度以其尺寸表示。

粒度细,则粗糙度小,但生产率低,易烧伤。一般是粗磨、磨软材料选粗粒度；精磨、磨硬脆材料选细粒度。详见下表：

3.结合剂-作用是粘合磨粒,使砂轮成形。常用的有：

1陶瓷结合剂〔代号V：性质稳定、成本低,用于大多数砂轮。

2树脂结合剂〔代号S：强度高、弹性好、耐热性差〔自锐性好,用于薄片砂轮、高速磨削和容易发生磨削烧伤、磨削裂纹的工序〔如磨薄壁件、超精磨、磨硬质合金等。

3橡胶结合剂〔代号R：弹性最好。用于无心磨床的导轮、薄片砂轮及抛光砂轮。

4金属结合剂〔代号M：多为青铜。强度高、成形性好但自锐性差,主要用于金刚石砂轮。

4.硬度-在磨削力作用下,磨粒脱落的难易程度。与结合剂、气孔多少有关,影响砂轮的成形性和自锐性。

粗磨、磨硬材料选软砂轮,精磨、成形磨、磨软材料选硬砂轮。常用硬度为软2至中2。

5.组织-磨粒、结合剂、气孔三者间的比例关系。分紧密、中等、疏松三大类〔详见表3.9。

接触面积大、易烧伤工序、粗磨选疏松组织,以利于冷却和容屑；一般用中等组织。

3.6.2磨削加工特点

1.磨粒随机分布：间隔不等,高低不齐,形状各异、随时变化。

--有效磨粒只占总数的一小部分〔5~20%。

2.磨削过程复杂--是磨粒对工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合。

1初接触时-滑擦阶段。

由于磨粒钝圆〔顶角为900~1200、负前角〔平均为-700~-880、系统变形退让的影响,并未切入工件,但发热严重〔占功耗的70~80%,兼有抛光作用。

2切入到一定深度时-刻划阶段。材料塑性变形,向两侧隆起,形成刻痕。

3切入深度超过临界值后-切削阶段。此时仍伴有侧向隆起。

●并非所有有效磨粒都经历此三个阶段。

3.背〔径向力FP最大--约是切向力Fc的2~2.5倍,导致系统变形,延长了初磨

和光磨时间,使生产率降低。〔可采用"控制力磨削"

4.磨削温度高--接触区平均温度可达500~8000C,磨削点温度可达10000C。表面瞬时高温会恶化表面质量〔烧伤、裂纹、内应力、硬度变化等,工件平均温度升高使加工精度难于控制。〔所以应重视冷却液的使用和砂轮的修整。

修整砂轮的目的：剥除已钝化的磨粒；使磨粒具有等高性和微刃性；恢复砂轮正确廓形。

3.6.3磨削烧伤及其控制〔见P155

1.磨削烧伤--由于工件表层温度达到或超过其相变温度而导致的表层金相组织和显微硬度变化、残余应力及微裂纹。磨削淬火钢时,可能产生三种烧伤：

1回火烧伤；2淬火烧伤〔如图4.58所示；3退火烧伤〔干磨削时发生。

2.控制措施

1合理选择磨削用量；2提高冷却效果；3正确选用砂轮；4选用新结构和新工艺〔如开槽砂轮、砂轮粗修整工艺等。《机械制造技术基础》复习大纲参考教材：《机械制造技术基础》于骏一主编北京：机械工业出版社,2004《机械制造技术基础》卢秉恒主编北京：机械工业出版社,2003第一章绪论产品开发的重要性；制造活动的定义；生产类型与组织形式；零件的制造过程。重点要求：制造活动的定义；生产类型与组织形式；零件的制造过程。第二章切削过程及控制基本概念；刀具角度；刀具种类；刀具材料；刀具选用；金属切削层的变形；切屑的类型及控制；切削力；切削热和切削温度；刀具的磨损与破损、刀具生命及刀具状态监控；切削用量；磨削机理重点要求：刀具的角度；刀具的材料；切削力；磨削机理第三章基准及其工件安装基础机床夹具的概念、用途和分类；基准概念；定位原理及其夹紧机构；定位误差及其计算；工件的安装方案设计。重点要求：定位原理及其应用；夹紧的基本概念；定位误差计算。第四章机械加工方法与装备车削、铣削、刨削、磨削、钻削和镗削加工方法；机床的基本结构、分类和型号。重点要求：常用机床和加工方法的分类、特点及其主要和应用。第五章机械制造质量分析与控制机械加工精度与误差；工艺过程的统计分析；机械加工表面质量。重点要求：工艺系统几何误差；工艺系统受力变形引起的误差；工艺系统受热变形引起的误差；内应力重新分布引起的误差；加工误差的正态分布规律及其计算与分析方法；机械加工表面质量对机器使用性能的影响；影响表面粗糙度的因素；影响加工表面物理机械性能的因素。第五章工艺规程设计工艺规程及设计原则和所需的原始资料；工艺规程设计的内容和步骤；工艺路线的拟定；加工余量的确定；工序尺寸及公差的确定；时间定额的确定；工艺方案的经济分析；机器装配与装配工艺系统图；装配精度与尺寸链；保证装配精度的装配方法；装配工艺规程设计；机械加工工艺性评价；机器装配工艺性评价。重点要求：工艺规程设计的基本概念与方法；零件工艺规程设计；机械加工工艺尺寸链的计算；常用装配方法及其部件〔或产品的装配方法确定；面向不同装配方法的装配尺寸链计算。注：教材后面的思考和练习题要求了解及掌握。初试题型都是七个大题:一、名词解释,二、简答,三、论述,四、分析,五、工序CA6140车床主轴箱设计<08、09都是问这个工序为什么在哪个工序之前或之后>,六、定位误差计算,七、尺寸链计算。二、四、六章是重点,其次是第五章—第一章----第三章,09年第七章级课本中带*号的都未涉及。整本书需要至少完整的看上3到5遍以免漏掉知识点,第一遍可能用的时间长一些,最后知识点记得差不多了一天就能看上一遍。01年初试一、名词解释1、外传动链和内传动链2、刀具寿命3、零件的制造精度4、主轴回转误差5、转配精度二、简单回答下列问题1、刀具材料应具备哪些性能2、切削热的来源有哪些3、如何降低切削加工中的表面粗糙度数值4、工艺粗基准的选择应遵守哪些原则5、成组技术的思想是什么三、根据切削力测量实验,用图形法求出切削力经验公式FZ=Caxfy中的常数C和指数X、Y四、论述制定切削用量时所考虑的因素五、1、画图说明刀具磨损的三个形态2、画图说明横向进给运动对刀具的工作前角和工作后角的影响。六、分析计算02初试一、名词解释1、切削平面2、刀具磨钝标准3、加工精度4、工艺系统刚度5、互换装配法二、简单回答下列问题1、衡量切削过程金属层变形的物理量有几个,简要回答它们的定义2、切削力的来源有哪些3、误差复映的机理是什么4、合理安排加工工序的顺序有哪些原则5、成组技术的概念是什么6、磨削烧伤的难以使什么三、用图形法确定切削力经验公式FZ=Caxfy中的常数C和指数X、Y四、从刀具寿命的原则出发,如何制定切削用量？推导出最高生产率刀具寿命公式五、1、刀具磨损的原因是什么2、标注下面45外圆车刀的五个基本角度六、画出冲击减振杆的结构示意图,并说明其减少震动的机理七、分析计算题1、在某自动车床上加工一批小轴,尺寸要求为,现抽200件,已知X=15.038mm,δ=0.024mm。試求出其尺寸分散范围、工艺能力等级,并提出提高合格率的工艺措施。2、某工件有一个Φ40±0.02Χ200mm长孔在镗床上加工。工件不动,镗床主轴旋转,且镗杆轴向进给。加工后发现孔存在圆柱度误差〔如喇叭型,试分析其产生的可能原因。3、某工件如下图所示,孔和外表屏幕均已加工完毕,现要铣长槽,有关要求如图所示,若要实现完全定位,请选择铣槽时的定位方案。有粗糙度符号面为本工序中加工面。4、下图为一轴套零件图,图中标注尺寸为要求尺寸,该零件在车削完成后加工径向小孔,请设计钻孔工序的定位方案,并计算该工序的工序尺寸和公差。08初试回忆一、简答题1、获得尺寸精度、形状精度的方法2、粗精加工定位基准选择的原则3、影响切削温度的因素及影响规律4、切屑的类型及如何获得5、刀具磨损的类型及特点6、加工精度〔表面粗糙度等方面的问题7、磨削烧伤的定义、类型等8、保证转配精度的方法9、刀具材料应具备的性能二、计算题1、装配尺寸链计算〔修配法2、计算不合格率三、分析题就是P204页的图,分析其中的定位、加工顺序等,比较灵活09初试回忆一、名词解释〔3*8=24分

加工精度、切削速度、磨削烧伤、工步、切削宽度、刀具寿命、定位、剪切角

二、简要回答下面问题〔57分：

1."完全互换法装配"和"修配法装配"的优点、缺点以及适用范围。2.再设计刀具时,只用那几个基本角度就可以将一把车刀设计出来。3.切削加工时影响表面粗糙度的因素。4.获得形状精度的方法,并举例5.简述第二变形区的基本特征6.切削力的来源。7.按概率统计的眼光看,误差可以分为哪些,并举例。三、分析题〔30分

1.切削力获得的方式,至少两种,说明其原理。

2.高速钢切削塑性材料,有那几种磨损状态,理论上由那些因素。

四、图形分析题〔9分

分析锥形,鼓型、鞍型,车床加工轴类零件时。

五、〔13分

分析204页车床主轴箱加工路线,考察问什么这道工序在其他工序前？有哪些面是精基准,遵循了什么原则？时效处理问什么在粗加工后,目的是什么？

六、〔15分

定位方案自己选择,画出定位元件。并说明每个定位元件限制哪些自由度,最后计算定位方案。

七、工艺尺寸链〔15分

本次没有考察正态分布统计误差,也没有考装配尺寸链。下次考的几率会很大。20XX机械制造技术基础期末考试题名词解释外传动链：联系动力源和执行机构之间的传动链；内传动链：联系一个执行机构和另一个执行机构之间的传动链。切削速度：在单位时间内,工件和刀具在主运动方向的位移。进给量：在主运动每转一转或每一行程〔或单位时间内,刀具与工件沿进给运动方向的位移。背吃刀量：待加工表面与加工表面之间的垂直距离。切削平面：通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。基面：通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。正交平面：通过主切削刃某上一点并与主切削在基面上的投影相垂直的平面。刀具寿命：一把新刀〔或重新刃磨的刀具从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间。最高生产率刀具寿命<刀具耐用度>：以单位时间生产最高数量的产品或加工每个零件所消耗的时间最短而确定的刀具寿命。磨钝标准：刀具磨损到一定限度就不能继续使用,这个磨损限度称为磨钝标准。塑性破损：磨损破损两种合理切削用量：指充分利用刀具的切削性能和车床的动力性能〔功率、扭矩,在保证质量的前提下,获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。二、简答1.用图表示切削变形区的划分？第一变形区的划分？三个变形区的基本特征？塑性变形区、摩擦变形区、加工表面变形区变形程度的表示方法：剪切角、相对滑移、变形系数塑性变形：变形量最大,沿剪切线的剪切变形,以及随之产生的加工硬化；摩擦变形区：使切削层靠近前刀面处纤维化,流动速度减慢,甚至停滞在前刀面使切削弯曲；加工变形区：已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦、变形与回弹,造成已加工表面的纤维化和和加工硬化；2.刀具磨损的形态？刀具磨损的过程？磨损的原因？前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损〔会画刀具的磨损形态图P43页,介绍各磨损形式的特征初期磨损、正常磨损、急剧磨损〔掌握磨损过程的特征机械磨损：工件材料中硬质点的刻划作用引起的磨损热化学磨损：有扩散、粘结、腐蚀等引起的磨损3．确定切削用量应考虑哪些因素的影响？定性分析切削用量和刀具几何参数的影响？4.为什么适当增加后角可提高刀具寿命？5.机床的型号编制？如CA6140各数字和字母的含义6.获得加工精度的方法？尺寸精度：试切法：先试切出很小一部分加工表面,测量试切后所得的尺寸,按照加工要求调整刀具切削刃相对工件的位置,再试切,在测量,如此经过两三次试切和测量,当被加工尺寸达到加工要求,再加工整个待加工表面。调整法：利用机床上的定程装置,对刀装置或预先调整好刀架,使刀具相对机床夹具满足一定的位置精度要求,然后加工一批工件。需夹具装夹,工件精度一致性好。定尺寸刀具法：用具有一定尺寸精度的刀具〔如铰刀、扩孔转来保证被加工工件尺寸精度的方法。自动控制法：使用一定的装置,在工件达到要求的尺寸时自动停止加工。形状精度：轨迹法：利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状成型法：利用成形刀具切削刃的几何形状切出被加工表面的形状。精度主要取决于切削刃的形状精度和装夹精度。展成法：利用刀具和工件作展成切削运动,切削刃在被加工表面上的包络面形成的成形表面。精度主要取决于机床展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。位置精度：找正装夹：夹具安装：7.刀具的标注角度？前角：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角,前角表示前刀面的倾斜程度有正负之分。后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角,后角表示主后刀面倾斜程度一般为正值。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：在基面内测量的主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会用图表示P188.刀具的工作角度？工作角度：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安装位置对工作角度的影响进给对工作角度的影响,刀尖和工件轴线不等高时的影响。会用图表示P19/P20三、计算题尺寸链的计算P212页例题数据有所变动P213页例题不过要分别用极值发和概率法计算20XX机械制造技术基础期末考试题一、名词解释六点定位原理：采用六个按一定规则布置的支承点,并保持与工件定位基准面的接触,限制工件的六个自由度,使工件位置完全确定的方法。过定位：也叫重复定位,指工件的某个自由度同时被一个以上的定位支撑点重复限制。加工精度：零件加工后的实际几何参数和理想几何参数符合程度。加工误差：零件加工后的实际参数和理想几何参数的偏离程度。原始误差：由机床,刀具,夹具,和工件组成的工艺系统的误差。误差敏感方向：过切削刃上的一点并且垂直于加工表面的方向。主轴回转误差：指主轴瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。表面质量：通过加工方法的控制,使零件获得不受损伤甚至有所增强的表面状态。包括表面的几何形状特征和表面的物理力学性能状态。工艺过程：在生产过程中凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等使其成为成品或半成品的过程。工艺规程：人们把合理工艺过程的有关内容写成工艺文件的形式,用以指导生产这些工艺文件即为工艺规程。工序：一个工序是一个或一组工人在一台机床〔或一个工作地,对同一工件〔或同时对几个所连续完成的工艺过程。工步：在加工表面不变,加工刀具不变,切削用量不变的条件下所连续完成的那部分工序。定位：使工件在机床或夹具中占有准确的位置。夹紧：在工件夹紧后用外力将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。装夹：就是定位和夹紧过程的总和。基准：零件上用来确定点线面位置是作为参考的其他点线面。设计基准：在零件图上,确定点线面位置的基准。工艺基准：在加工和装配中使用的基准。包括定位基准、度量基准、装配基准。二、简答题1.什么是误差复映,减少复映的措施有哪些？误差复映：指工件加工后仍然具有类似毛坯误差的现象〔形状误差、尺寸误差、位置误差措施：多次走刀；提高工艺系统的刚度。2.什么是磨削烧伤？影响磨削烧伤的因素有哪些？磨削烧伤：当被磨工件的表面层的温度达到相变温度以上时,表面金属发生金相组织的变化,使表面层金属强度硬度降低,并伴随有残余应力的产生,甚至出现微观裂纹的现象。影响因素：合理选择磨削用量；工件材料；正确选择砂轮；改善冷却条件。3.什么是传动链误差？提高传动链传动精度的措施有哪些？传动链误差：指传动链始末两端传动元件间相对传动的误差。措施：缩短传动链；降速传动,末节大降速比；提高传动元件的制造精度和装配精度；误差补偿装置。4.减少工艺系统受热变形的措施?减少发热和隔热；改善散热条件；均衡温度场；改进机床机构；加快温度场的平衡；控制环境温度。5.什么是工艺系统的刚度？误差产生的原因？工艺系统刚度：垂直作用于工件加工表面〔加工误差敏感方向的径向切削分力与工艺系统在该方向的变形之间的比值。原因：在机械加工过程中,机床、夹具、刀具、和工件在切削力的作用下,都将分别产生变形y机、y夹、y刀、y工,致使刀具和被加工表面的相对位置发生变化,使工件产生误差。6.工艺规程的设计规则？所设计的工艺规程应能包装零件的加工质量〔或机器的装配质量,达到设计图样上规定的各项技术要求；应使工艺过程具有较高的生产率,使产品尽快投放市场；设法降低制造成本；注意减轻工人的劳动程度,保证生产安全；7.什么是粗基准？精基准？选择原则？精基准：用加工过的表面作为静基准；基准重合原则,基准统一原则,互为基准,自为基准粗基准：选用工件上未加工的表面作为基准；保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则合理分配加工余量的原则便于装夹的原则粗基准一般不得重复使用的原则8.什么叫加工余量？影响加工余量的因素？加工余量：毛坯上留作加工用的表面层影响因素：上工序留下的表面粗糙度和表面缺陷层深度上工序的尺寸公差尺寸公差中没有包括的上工序留下的空间位置误差本工序的装夹误差9.什么叫时间定额?组成部分？时间定额：在一定的生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。组成部分：基本时间、辅助时间、布置工作地时间、休息和生理需要时间、准备与终结时间10.夹具的工作原理？使工件在夹具中占有正确的加工位置。这是通过工件各定位面与夹具的相应定位元件的定位工作面<定位元件上起定位作用的表面>接触、配合或对准来实现的；夹具对于机床应先保证有准确的相对位置,而夹具结构又保证定位元件定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置,这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置,也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置,这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。11.什么叫定位误差？定位误差产生的原因？设计基准在工序尺寸方向上的最大位置