机械制造基础第二章作业及答案

第一章金属切削过程及其控制

1-1什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？

答：切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。

（一）切削速度 v c

切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具磨损最快。

（二）进给量 f

工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。

进给速度 v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。

（三）背吃刀量 a p

通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。

1-2怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？

答：根据切削时试验时制作的金属切削层变形图片，绘制出金属切削过程中的滑移线和流线示意（流线表示被切削金属的某一点在切削过程中流动的轨迹），可将切削变形区划分为第一变形区、第二变形区、第三变形区。

第一变形区的变性特点有：沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化

1-3什么是积削瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积削瘤的产生？

（李金德）

答：在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具靠近刀尖的前面上，形成积屑瘤。

可采用耐磨性好的刀具，减小刀具的前角和主偏角，降低切削速度等措施。以及对材料进行热处理等。

1-4常用的切屑形态有哪几种？它们一般都在什么情况下生成？怎样对切屑形态进行控制？

答：带状切屑，挤裂切屑，单元切屑，崩碎切屑。带状切屑一般在切削塑性较高的金属材料时产生，挤裂切屑在切削黄铜或用低速切削钢产生，单元切屑在切削铅或用很低的速度切削钢时产生，崩碎切屑在切削脆性金属时产生。生产中常利用切屑转化条件对切屑形态进行控制。

1-5试述刀具破损的形式及防止破损的措施。

答：脆性破损：崩刃、碎断、剥落、裂纹破损；塑性破损防止破损的措施：(1)合理选择刀具材料；(2)合理选择刀具几何参数；(3)保证刀具的刃磨质量；

(4)合理选择切削用量；(5)工艺系统应有较好的刚性

1-6什么是刀具的磨钝标准？什么是刀具耐用度和刀具使用寿命？试分析切削用量三要素对刀具使用寿命的影响规律。

答：（1）规定刀具用到产生急剧磨损前必须重磨或更换新刀刃时的磨损量称为磨损限度或磨钝标准。（2）刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间称为刀具耐用度。刀具耐用度与刀具重磨次数的乘积就是刀具寿命，即一把新刀具从开始投入使用直到报废为止的总切削。（3）1.当背吃刀量ap、进给量f、切削速度vc增大时，都能使切削时间减小。但一般情况下应优先增大aq，以求一次进刀全部切除加工余量，增高生产效率。

2.机床功率当背吃刀量aq、切削速度vc增大时，都能使切削功率成正比增加。此外，增大背吃刀量aq，使切削力增加得多，而增大进给量f却使切削力增加得较少、消耗功率也较少。所以，在粗加工时，应尽量增大进给量f，合理使用机床功率。

3.在切削用量参数中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度vc，其次是进给量f，影响最小的是背吃刀量aq。所以优先增大背吃刀量aq不但能达到高的生产率，相对于vc与f来说，还能更好地发挥刀具切削性能、降低加工成本。

1-7影响切削温度的主要因素有哪些？试论述其影响规律。

答：影响切削温度的因素：切削用量，刀具几何参数，工件材料和切削液等。

影响规律：对于切削力来说，ap影响最大，fn其次，v有降低F的作用对于温度来说，v影响最大，fn其次，ap最小。

1-8影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。

答：影响切削力的因素主要有四个方面：工件材料，进给量，刀具几何参数。影响规律：（1）工件材料。当切削条件相同时，刀具材料与工件材料的工件材料。当切削条件不变时.不同的工件材料切削力的大小是不一样的，并且可能相差甚远，因而工件材料是决定切削力大小的主要因素之一。（2）一般，进给量越大，切削力越大，当进给量增大时，切削力却增大不到1倍。这是由于进给量的增大使切屑减少，从而使切削力相应减少。（3）主偏角和刀夹圆弧半径。主偏角对切削力的影响较小，一般不超过10%，但刀夹圆弧半径的切屑变形较大，它所占实际参与切削刃的比例越大，切削力也越大。因此，刀尖圆弧半径增大时切削力增大。摩擦系数、亲和力越小切削力越小。

1-9刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？常用的硬质合金有哪几类？

如何选用？

(梁飞)

答：（1）性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。1.高硬度和高耐磨性2.足够的强度与冲击韧性3.高耐热性4.良好的工艺性和经济性.（2）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，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。

1-10什么是砂轮硬度？如何正确选择砂轮硬度？

答：砂轮磨具的硬度是反映磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面上脱落的难易程

度。砂轮硬度用软硬表示，砂轮的硬度不同于磨粒的硬度。

砂轮选用的时候，要注意硬度适当，如果太硬，磨钝了的磨粒不及时脱落，会产生大量热量，烧伤工件；砂轮太软，则会使磨粒脱落过快而不能充分发挥作用。