机械制造工艺与装备 习题及答案 叶文华 ch02

第二章金属切削过程2-1切削用量三要素分别是什么?在外圆车削中，如何计算切削层参数?切削用量三要素是指切削速度0、进给量f背吃刀量ap(切削深度)。2-2刀具切削部分由一个刀尖、两个刀刃、三个刀面构成，两个刀刃和三个刀面分别是什么?答案略。2-3刀具正交平面参考系中，各参考平面Pr、Ps、Po及刀具角度ro、ao、kr、k’r、ℷs是如何定义的?试画图标出这些基本角度。基面Pr:通过主切削刃上选定点，重直于该点切削速度方向的平面。切削平面Ps:通过主切削刀上选定点,与主切削刃相切,且重直于该点基面的平面。正交平面Po:通过主切削刀上选定点，重直于基面和切削平面的平面。前角:在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。后角:在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹。主偏角:在基面内测量的主切削刃在基面上角。的投影与假定进给运动方向的夹角。副偏角:在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给运动反方向的夹角。刃倾角:在切削年面内测量的主切削刀与基面间的夹角。2-4进给运动如何影响刀具工作角度?为什么车刀做横向切削时，进给量取值不能过大?因为横向切削时若进给量过大，即刀具背吃刀量过大，使得在切削时工件受挤压严重，甚至是挤断工件，从而影响工件加工质量，同时也降低刀具使用寿命。2-5内孔削时，如果刀尖高于机床主轴中心线，则不考虑车刀横向进给运动的影响，试分析刀具工作前角、工作后角的变化情况。刀具前角增大，后角减小。2-6刀具切削部分的材料应具备哪些性能?(1)在调整机床时，可用百分表，定位量块来控制进给量;(2)对磨损了的刀具，应随时改变进给;(3)合理选择切削用量，减少因切削力变化量;而引起的振动;(4)消除机床传动部件的间隙，提高机床刚性。总之，要消除齿厚偏差的根本途径是控制正确的进给量。2-7常用的高速钢刀具材料有哪几种?适用的范围分别是什么?高速钢;硬质合金;陶瓷;超硬刀具材料。2-8常用的硬质合金有哪几类?适用的范围分别是什么?常用的硬质合金有三类:P类(我国钨钻钵类YT),主要用于切削钢等长屑材料;K类(我国钨钻类YG),主要用于切削铸铁、有色金属等材料;M类(我国通用类YW,可以加工铸铁、有色金属和钢及难加工材料。2-9试述新型刀具材料(陶瓷、立方氮化硼、金刚石)的特点及适用的场合。金刚石:化学式C，具有最大的硬度，热导率高，如,室温条件下,部是热的良导件，但它在高温下的热导率都远远小于金刚石。金刚石可用巨散热器或热交换器、热沉，尤其是在大功率电器件领域。缺点:价格贵、成本高。方卖化朋:化学式BN，总体性能不如金刚石(硬度、热率均不及金刚石)但它也能而搞温、抗腐蚀、散热好。导热率高等,可用作切割工具和地质劫探、石油钻探的钻头、高温高座绝缘、散热穿部牛，防止中子福射的包装材料，以及用来在高温状客的特殊电预解、电阻材料。性价比高。陶瓷:属于硅酸盐材料，特性:不掉色、不吸水。不变形，易清洗,无毒无害。优点:机械强度高，耐磨性、耐腐性性好，热稳金性好,产品环保,价格低，缺点:脆性大易碎.后加工能力低，产品不易回收利用。用于餐具、茶具、碗、碟等。2-10切削变形区如何划分?第一变形区有哪些变形特点?切削形成过程分为三个变形区。第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域。2-11积屑瘤产生的条件是什么?积眉瘤对金属切削过程有什么影响?积屑瘤的形成原因主要是由于切削加工时，在一定的温度和压力作用下，切屑与刀具前面发生强烈摩擦，致使切屑底层金属流动速度降低而形成滞流层，如果温度和压力合适，滞流层就与前刀面黏结而留在刀具前面上，由于黏结层经过塑性变形硬度提高，连续流动的切屑在黏结层上流动时，又会形成新的滞留层，使黏结层在前一层的基础上积聚，这样一层又一层地堆积，黏结层愈来愈大，最后形成积屑瘤。增大实际前角；增大切入深度；增大已加工表面粗糙度；影响刀具耐用度。2-12切削力分解为三个互相垂直的分力的作用是什么?1)主切削力Fc的作用:是计算机床切削功率与选配机床电机、设计与校核机床主轴等零部件以及计算刀具和夹具强度必不可少的参数;也是选择刀具几何形状和切削用量的依据。2)背向力Fp的作用:是进行计算工艺系统刚度、加工精度分析以及工艺系统振动分析时所必须的参数。3)进给力Ff的作用:是设计与校核机床进给机构及计算机床进给功率不可缺少的参数。2-13影响切削力的主要因素有哪些?试论述其影响规律。切削力的来源有两个方面:一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的抗力，二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。影响切削力的因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数等。各因素影响规律略。2-14用硬质合金刀具车削外圆，工件材料为40Cr，试验测得主切削力Fc=1100N，试求切削功率Pc，并校验机床功率(机床额定功率PE为7.5kW，传动效率为0.8)。答案略。2-15背吃刀量ap和进给量/对切削力的影响程度有何不同?背吃刀量ap或进给量f加大,均使切削力增大但两者的影响程度不同。Ap加大时，变形系数E不变，切削力成正比例增大;而f加大时，E有所下降政切削力不成比例增大。ap的指数XFz~1,而f的指数YFz=0,75-0.9。即当ap加大一倍时,Fz均增大一倍，而f加大一倍时,Fz只增加68%~86,因此在切削加工中,如从切削力和切削功率角度考虑加大进给量比加大背吃力量有利。2-16在产生积屑瘤的情况下，切削速度如何影响切削力?工件材料和切削速度是影响积屑瘤的主要因素塑性大的材料，切削时的塑性变形较大，容易产生积屑瘤。塑性较小而硬度较高的材料，产生积屑瘤的可能性以及积屑瘤的高度相对较小。切削脆性材料形成的崩碎切屑不与前刀面摩擦因此一-般无积屑瘤产生。2-17影响切削温度的主要因素有哪些?试论述其影响规律。(1)切削用量对切削温度的影响、f、增大,单位时间内材料的切除量增加,切削热增多,切削温度将随之升高。但三者影响程度不同，切削速度对切削温度的影响最为显著,f次之，最小。原因是增大，前刀面的摩擦热来不及向切屑和刀具内部传导,所以对切削温度影响最大;f增大,切屑变厚，切盾的热容量增大，由切屑带走的热量增多,所以f对切温度的影响不如显著;增大,刀刀上作长度增大，散热条件改善,故对切削温度的影响相对较小。(2)刀具几何参数对切削温度的影响1)前角对切削温度的影响:增大,变形减小切削力减小,切削温度下降。前角超过18°~20°后，对切削温度的影响减弱,这是因为刀具楔角(前、后刀面的夹角)减小而使散热条件变差的缘故。2-18在车削、钻削中，大部分切削热传入刀具、工件、切屑、机床中的哪部分?切屑。2-19刀具磨钝标准、刀具寿命分别如何定义?分析切削用量三要素对刀具寿命的影响规律。刀具寿命指刀具从切削并始至磨钝标准的切削时间，用T表示。刀具允许的最大磨损限度称为磨钝标准,通常以正常磨损终了点的后刀面磨损宽度VB作标准,由于其停机检测不方便,因而采用刀具寿命做衡量标准。切削用量Vc、f、ap增大，摩擦和切削热增加，切削温度升高，将加速刀具的磨损，从而使刀具寿命下降但它们对切削温度的影响程度是不同的。Vc影响最大，f次之、ap影响最小。这是因为随着Vc、提高，单位时间内金属切除量增多，功耗大，热量增大;同时，使摩擦热来不及向切屑内部传导，而是大量积聚在切屑底层，从而使切削温度升高，刀具磨损加剧，寿命降低。而ap增加，参加工作的刀刃长度增加，散热条件得到改善，所以切削温度升高不多，刀具磨损不多。2-20分析确定刀具寿命的原则和应考虑的因素。防止与工件或夹具干涉碰撞。2-21分别从提高切削效率、降低切削力和切削温度、提高刀具耐用度的角度，分析如何选择切削用量及刀具几何参数。答案略。2-22内孔磨削和平面磨削有哪些运动?磨削用量如何表示?答案略。2-23砂轮有哪些组成要素?砂轮如何选用?(1)磨料:目前生产中应用的主要是人造磨料,国家标准中规定，磨料分为团结磨具磨料和涂附磨具磨料。(2)粒度:粒度反映了磨粒的大小，国家标准中规定粒度的表示方法为:粗磨粒F4~F220(用筛分法区分,F后面的数字大致为每英寸筛网长度上筛孔的数目);微粉F230~F1200。(3)结合剂:结合剂是把磨粒固结成磨具的材料。它的性能决定了磨具的强度、硬度、耐冲击性和耐热性，对磨削温度和表面质量也有一定影响。(4)硬度:砂轮的硬度与一般材料的硬度概念不同它是指磨粒在外力作用下从砂轮表面脱落的难易程度。如不易脱落,则砂轮硬;容易脱落则砂轮软。它反映了磨粒固结的牢固程度。(5)组织:砂轮的组织表示砂轮的疏密程度,它反映了砂轮中磨粒、结合剂和气孔之间的体积比例。依据磨粒在砂轮中的体积分数(称为磨粒率)的不同,可分为0~14组织号。高磨粒率应用于成形磨削和精密磨削,低磨粒率应用于磨削热敏性高的材料。2-24为什么磨削外圆时在三个分力中背向力Fp最大，而车削外圆时三个分力中切向力(主切削力)Fc最大?因为砂轮上的磨粒为自然形成的负前角，磨粒较钝,同时参与磨削的磨粒较多,磨削时单位磨削力较大,放造成外圆磨削时磨削力的三个分力中以径向磨削力Fp值最大，而车削车刀为人工刃磨