機(jī)械制造答題技巧交出版社稿

1、第一篇金屬切削原理第1章 基本定義31.1.必備知識(shí)和考試要點(diǎn)31.1.1. 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量31.1.2. 刀具的幾何參數(shù)41.1.3. 切削層參數(shù)及切削方式61.2 典型范例和答題技巧7第2章 刀具材料132.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)132.2 典型范例和答題技巧13第3章 金屬切削過(guò)程與物理現(xiàn)象173.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)173.1.1. 金屬切削過(guò)程變形區(qū)的劃分與變形程度173.1.2. 積屑瘤與切屑形狀183.1.3. 切削力及經(jīng)驗(yàn)公式183.1.4. 切削溫度193.2 典型范例和答題技巧19第4章 刀具磨損、破損和刀具使用壽命304.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)304.1.1. 刀具

2、磨損形式與原因304.1.2. 刀具磨損過(guò)程與磨鈍標(biāo)準(zhǔn)314.1.3. 刀具使用壽命與選擇314.2 典型范例和答題技巧32第5章 切削條件的合理選用345.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)345.1.1. 工件材料切削加工性345.1.2. 切削液的種類(lèi)與選用345.1.3. 刀具合理幾何參數(shù)的選擇345.1.4. 切削用量的合理制訂355.2 典型范例和答題技巧36第6章 磨削486.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)486.1.1. 砂輪特性與砂輪使用壽命486.1.2. 磨削運(yùn)動(dòng)與磨削用量496.1.3. 磨削過(guò)程與磨削力和磨削溫度496.2 典型范例和答題技巧50第7章 切削與磨削已加工表面缺陷與控制52

3、7.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)527.1.1. 切削已加工表面形成缺陷527.1.2. 磨削已加工表面形成缺陷537.2 典型范例和解答技巧54第8章 金屬切削刀具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)588.1 基本知識(shí)588.1.1. 車(chē)刀類(lèi)型與設(shè)計(jì)588.1.2. 孔加工刀具588.1.3. 銑削與銑刀設(shè)計(jì)588.1.4. 拉削與拉刀設(shè)計(jì)598.1.5. 齒形加工刀具598.2 典型范例59附錄67附錄1模擬試題假答案（按整理的紙質(zhì)資料）67附錄2各類(lèi)考試試題匯編682.1、“金屬切削原理”課程考試682.2“金屬切削原理與刀具設(shè)計(jì)”課程考試682.3“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”課程考試試題682.4“研究生入學(xué)”考試試題70第

4、1章 基本定義1.1. 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)1.1.1. 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量1、 表面的成形方法任何一個(gè)表面都可看作是一條直（曲）線沿另一條直（曲）線運(yùn)動(dòng)的軌跡所形成，其中的一條發(fā)生線稱(chēng)母線，另一條發(fā)生線稱(chēng)導(dǎo)線。根據(jù)表面發(fā)生線的概念，切削刃與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所形成的工件表面有4種方法：軌跡（描述）法、成型（仿形）法、相切（旋切）法、范成（展成）法。2、 切削運(yùn)動(dòng)形成工件表面的基本條件就是刀具與工件間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即成形運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)作切削運(yùn)動(dòng)。它包括有：主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和其他輔助運(yùn)動(dòng)。成形運(yùn)動(dòng)切削用量1) 主運(yùn)動(dòng)。切削時(shí)它是切除多余金屬層以滿足工件要求最基本的運(yùn)動(dòng)，是速度最高、消耗功率最大的運(yùn)動(dòng)。

5、在切削加工中主運(yùn)動(dòng)只能有一個(gè)。2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指使新的金屬層不斷投入切削并使其在所需方向上繼續(xù)下去的運(yùn)動(dòng)。3) 其他輔助運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)毒卟荒芤淮巫叩毒湍苓_(dá)到工件尺寸要求時(shí)，還需由操作者沿工件的半徑方向完成吃（進(jìn)）刀運(yùn)動(dòng)，由于這種吃刀運(yùn)動(dòng)為間歇進(jìn)行，故可不看成是運(yùn)動(dòng)。但當(dāng)這種吃刀運(yùn)動(dòng)由機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成時(shí)，就應(yīng)看成是一種輔助運(yùn)動(dòng)了（如：外圓磨削、平面磨削、滾齒及插齒等）。3、 切削過(guò)程中工件上的表面在形成要求的工件表面的切削過(guò)程中，工件上有著三個(gè)變化的表面：待加工表面（工件上等待切削加工的表面）、已加工表面（工件上經(jīng)刀具切削后形成的表面）、加工（過(guò)渡）表面（刀具正在切削的表面，或待加工

6、與已加工表面之間的表面）。4、 切削用量切削用量含有三個(gè)要素（切削用量三要素）：切削速vc度、進(jìn)給量f、背吃刀量ap。1) 切削速度vc：是指主運(yùn)動(dòng)的線速度，用符號(hào)vc表示。m/s式中n主軸轉(zhuǎn)數(shù)（r/s或r/min）；d車(chē)削時(shí)，是指工件加工表面的最大直徑；鉆削或銑削時(shí)，是指刀具最大直徑（mm）。2) 進(jìn)給量f：用來(lái)表示進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，有三種表示方法：進(jìn)給速度vf（mm/min），即在單位時(shí)間內(nèi)，刀具相對(duì)于工件在進(jìn)給方向上的位移量；每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f（mm/r），即工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具相對(duì)于工件在進(jìn)給方向上的位移量，車(chē)削常用。每齒進(jìn)給量fz（mm/z），即工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具上每個(gè)刀齒相對(duì)工件在進(jìn)給方向上

7、的位移量。多齒刀具銑刀多用每齒進(jìn)給量。上述三種表示方法有如下關(guān)系式：3) 背吃刀量（切削深度）ap：是表示切削層尺寸的一種方法，指待加工表面與已加工表面間的垂直距離（mm）。車(chē)削時(shí)， mm式中待加工外圓直徑；已加工外圓直徑。鉆削時(shí)，背吃刀量 mm；式中為鉆頭直徑。銑削時(shí)，稱(chēng)作銑削深度ap，是沿銑刀軸線測(cè)得的切削層尺寸。銑削時(shí)的切削用量還有銑削寬度ae，是指垂直于銑刀軸線測(cè)得的切削層尺寸。1.1.2. 刀具的幾何參數(shù)1、 刀具構(gòu)成刀具切削部分的構(gòu)成有：前刀面、（主）后刀面及副后刀面，主切削刃、副切削刃，刀尖。前刀面：切屑流經(jīng)的表面，記作；（主）后刀面：與工件上加工（過(guò)渡）表面相對(duì)的表面，記作；副

8、后刀面：與工件上已加工表面相對(duì)的表面，記作；切削刃：前刀面與（主）后刀面的交線，用以完成主要切除工作，記作；副切削刃：前刀面與副后刀面的交線，輔助參與已加工表面的形成，記作；刀尖：主切削刃與副切削刃之間的過(guò)渡切削刃。2、 刀具角度的參考平面與參考系1) 參考平面切削刃上選定點(diǎn)的基面：是過(guò)該點(diǎn)且與該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面，記作。切削刃上選定點(diǎn)的切削平面：過(guò)該點(diǎn)，是包含切削速度方向，且與加工（過(guò)渡）表面相切的平面，記作。基面和切削平面合稱(chēng)參考坐標(biāo)平面，簡(jiǎn)稱(chēng)參考平面。切削刃上不同點(diǎn)的基面和切削平面不一定相同。2) 測(cè)量平面正交平面（主剖面）：切削刃上選定點(diǎn)的正交平面是過(guò)該點(diǎn)并垂直于切削平面與基面的

9、平面，或過(guò)該點(diǎn)且垂直于切削刃在基面上投影的平面，記為。法平（剖）面：切削刃上選定點(diǎn)的法平面是過(guò)該點(diǎn)并與切削刃垂直的平面，記為。假定工作平面（進(jìn)給剖面）：切削刃上選定點(diǎn)的假定工作平面是過(guò)該點(diǎn)、垂直于基面并與進(jìn)給方向平行的平面，記為。背平面（切深剖面）：切削刃上選定點(diǎn)的背平面是過(guò)該點(diǎn)且垂直于基面與假定工作平面的平面，或垂直于進(jìn)給方向的平面，記為。3) 參考系正交平面參考系：由、三個(gè)互相垂直的平面組成的參考系。法平面參考系：由、組成的參考系，與、無(wú)垂直關(guān)系。假定工作平面與背平面參考系：由、三個(gè)互相垂直平面組成的參考系。3、 刀具標(biāo)注角度1) 正交參考系中的刀具標(biāo)注角度主偏角：在基面內(nèi)測(cè)量的、切削平面

10、與假定工作平面間的夾角，或主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向間的夾角。副偏角：在基面內(nèi)測(cè)量的、副切削平面與假定工作平面間的夾角，或副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向間的夾角。前角：在正交平面內(nèi)測(cè)量的、前刀面與基面間的夾角。后角：在正交平面內(nèi)測(cè)量的、后刀面與切削平面間的夾角。副刃后角：在副刃正交平面內(nèi)測(cè)量的、副后刀面與副切削平面間的夾角。刃傾角：在切削平面內(nèi)測(cè)量的,主切削刃與基面間的夾角。在正交參考系中有如下的派生角度刀尖角：在基面內(nèi)測(cè)量的切削平面與副切削平面間的夾角，或主切削刃與副切削刃在基面上投影的夾角，。余偏角:在基面內(nèi)測(cè)量的切削平面與背平面間的夾角，或主切削刃S在基面Pr上投影與吃刀方向間的

11、夾角，。楔角: 在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面與后刀面間夾角，。2) 法平（剖）面參考系中的刀具標(biāo)注角度前角、后角的測(cè)量平面有正交平面改成法平面就構(gòu)成了法平面參考系中的標(biāo)注角度：、。3) 假定工作平面與背平面參考系中的刀具標(biāo)注角度將測(cè)量平面中的切削平面和正交平面替換成假定工作平面與背平面，標(biāo)注角度有：、。4、 刀具工作角度考慮刀具切削刃上選定點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)速度ve、刀尖安裝不一定對(duì)準(zhǔn)機(jī)床中心高度、背平面不一定平行于側(cè)安裝面等因素。重新構(gòu)成的坐標(biāo)平面參考系稱(chēng)工作坐標(biāo)參考系，在其內(nèi)的刀具角度稱(chēng)刀具工作角度。1) 車(chē)削時(shí)考慮橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的工作角度 ；式中 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響； f刀具相對(duì)于工件的橫

12、向進(jìn)給量； dw切削刃上選定點(diǎn)A處的工件直徑。2) 車(chē)削時(shí)考慮刀尖位置安裝高于機(jī)床主軸中心線的工作角度在背平面中測(cè)量的工作前、后角計(jì)算：；在正交平面中測(cè)量的工作前、后角計(jì)算：；式中 刀尖位置變化引起前后角的變化值；刀尖高于機(jī)床中心的數(shù)值；工件直徑。1.1.3. 切削層參數(shù)及切削方式1、 切削層參數(shù)及與切削用量間的關(guān)系切削層：刀具切削刃在一次進(jìn)給（走刀）中，從工件待加工表面上切下來(lái)的金屬層。切削層公稱(chēng)厚度：是在基面內(nèi)測(cè)量的切削刃兩瞬時(shí)位置加工面間的距離， mm。切削層公稱(chēng)寬度：在基面內(nèi)沿過(guò)渡表面測(cè)量的切削層尺寸。 mm 切削層公稱(chēng)橫截面積:簡(jiǎn)稱(chēng)切削面積，在基面內(nèi)測(cè)量的切削層面積， 2、 切削方式

13、直角切削與斜角切削：切削刃上選定點(diǎn)的切線垂直于該點(diǎn)切削速度的切削稱(chēng)直角切削或正交切削，否則稱(chēng)斜角切削或斜切削。自由切削與非自由切削：只有一條直線切削刃參加的切削稱(chēng)自由切削，反之，副切削刃也參加已加工表面形成過(guò)程的切削稱(chēng)非自由切削。1.2 典型范例和答題技巧【例1.1】 例圖1-1為端面車(chē)刀切削工件端面。已知端面車(chē)刀的幾何角度：。求：（1） 畫(huà)圖標(biāo)出正交參考系中端面車(chē)刀的標(biāo)注角度。（2） 畫(huà)圖標(biāo)出切削層參數(shù)：【分析】1.判定刀具切削時(shí)的進(jìn)給方向。端面車(chē)刀的進(jìn)給方向與外圓車(chē)刀的進(jìn)給方向不同。外圓車(chē)刀的進(jìn)給方向平行于工件的軸線，而端面車(chē)刀的進(jìn)給方向則垂直于工件軸線。刀具標(biāo)注角度中的主偏角、副偏角的定

14、義分別是主、副切削刃在基面中的投影與進(jìn)給方向的夾角；所以只有正確地確定進(jìn)給方向，才能正確地標(biāo)出主、副偏角。2.端面切削時(shí)切削用量的概念如下：進(jìn)給量：主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，車(chē)刀相對(duì)工件徑向移動(dòng)的距離。背吃刀量：沿著工件軸線測(cè)量的待加工表面與已加工表面的距離?！敬鸢浮恳?jiàn)例圖1-2?！纠?.2】 已知外圓車(chē)刀 。試畫(huà)圖標(biāo)出主、副切削刃上的幾何角度，并說(shuō)明以上各角度的定義，當(dāng)車(chē)削的工件時(shí)，刀尖裝高后，工作前、后角是多少？【分析】：1.刃切角的正、負(fù)在外圓車(chē)刀標(biāo)注角度時(shí)，易出現(xiàn)錯(cuò)誤。標(biāo)注時(shí)，S向視圖中刀尖向下為正刃傾角，刀尖向上為負(fù)刃切角。2.在回答各角度的定義時(shí)，一定要嚴(yán)格。如前角：在主切刃選定點(diǎn)的正交平面內(nèi)

15、測(cè)量，前刀面與基面之間的夾角。由于基面的定義是基于“選定點(diǎn)”，所以前角的定義中也一定強(qiáng)調(diào)“過(guò)選定點(diǎn)”。正交面是的測(cè)量平面，不同的測(cè)量平面中所得是不同的，一般說(shuō)的前角均是指正交平面內(nèi)測(cè)量的前角，所以定義中一定要交待出測(cè)量平面。3.標(biāo)注角度時(shí)，選定點(diǎn)不要變。作為參考平面的基面、切削平面均是基于切削刃上的選定點(diǎn)，所以標(biāo)注主偏角時(shí)的選定點(diǎn)亦應(yīng)和標(biāo)注前、后角及刃傾角的選定點(diǎn)一致。4.圖中相應(yīng)符號(hào)要注全，包括進(jìn)給方向、基面、切削平面、正交平面、O-O、O-O、S向。5.由于刀尖安裝時(shí)，刀尖高出工件中心線h值，使實(shí)際切削速度方向發(fā)生變化，這樣基面、切削平面的位置也就發(fā)生變化，從而使工作前、后角與標(biāo)注前后角不

16、再相同?！敬鸢浮?、角度標(biāo)注見(jiàn)例圖1-3；例圖1-3標(biāo)注角度2、角度定義主偏角：在基面中測(cè)量的、過(guò)切削刃上的選定點(diǎn)、主切削刃在基面中的投影與進(jìn)給方向間的夾角。副偏角：在基面中測(cè)量的、副切削刃在基面中的投影進(jìn)給方向間的夾角。前角：在正交平面中測(cè)量的、前刀面與基面間的夾角。后角：在正交平面中測(cè)量的、后刀面與切削平面間的夾角。刃傾角：在切削平面Ps內(nèi)刀具的主切削刃與基面之間的夾角，刀尖高者為正，刀尖低者為負(fù)。副后角：在負(fù)刃正交平面中測(cè)量的、副后刀面與負(fù)切削面間的夾角。3、刀尖裝高3mm后，在正交平面內(nèi)的工作前、后角計(jì)算為：【例1.3】 已知：為加工階梯軸外圓的車(chē)刀角度。畫(huà)圖標(biāo)出該車(chē)刀的標(biāo)注角度，并計(jì)

17、算刀尖角、楔角?！痉治觥?.確定主偏角。該題沒(méi)有給出主偏角的數(shù)值，學(xué)生在答題時(shí)往往一看是外圓車(chē)刀，就按普通外圓車(chē)刀的主偏角（90）繪圖。而該題給出的加工對(duì)象為階梯軸，就相當(dāng)于給出90主偏角。2.注意副刃前角。在車(chē)刀標(biāo)注角度圖中不要求標(biāo)出副刃前角，這是因?yàn)檐?chē)刀的前刀面基本上都是平面，當(dāng)前角和刃傾角確定后，負(fù)刃的前角也隨之確定。即以前角和刃切角為加工參數(shù)，就完全可以加工出平面型的前刀面，所以不需標(biāo)出負(fù)刃的前角。但在標(biāo)副切削刃的后角時(shí)，體現(xiàn)前刀面位置的副刃前角0，畫(huà)圖時(shí)前刀面位置投影線應(yīng)在基面以上。又如切斷刀主切削刃在基面中的投影平行工件軸線，其進(jìn)給方向垂直于工件的軸線，所以切斷刀的主偏角=90，0

18、。3.派生角度計(jì)算。車(chē)刀的刀尖角、楔角0均為派生角度，可通過(guò)公式計(jì)算得出。例圖1-4 角度標(biāo)注【答案】角度標(biāo)注見(jiàn)例圖1-4角度計(jì)算：（加工階梯軸的主偏角=90）【例1.4】 畫(huà)圖說(shuō)明麻花鉆鉆孔時(shí)切削用量的概念、切削層參數(shù)的概念以及二者之間的換算關(guān)系?！痉治觥?.區(qū)分每齒進(jìn)給量和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的概念。對(duì)于麻花鉆，轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，沿其軸線移動(dòng)的距離為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。鉆頭轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，沿軸線移動(dòng)的距離為每齒進(jìn)給量。鉆頭具有兩條主切削刃，即有兩個(gè)刀齒。所以每齒進(jìn)給量和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量呈2倍關(guān)系。2確定待加工表面位置。鉆孔是在實(shí)體上加工孔，所以只能出現(xiàn)已加工表面。而背吃刀量的概念是已加工表面和待加工表面的垂直距離。為了能求

19、得背吃刀量，可以先從擴(kuò)孔加工來(lái)考慮。在擴(kuò)孔加工時(shí)，待加工表面為加工前底孔表面，所以背吃刀量可由下式計(jì)算：例圖1-5鉆削用量與切削層參數(shù)式中：分別為加工前、后孔徑。鉆孔可視為、（鉆頭直徑）的情況。所以3.掌握切削用量與切削層參數(shù)間的關(guān)系公式:、【答案】見(jiàn)例圖1.5。1、鉆削的切削速度系指鉆頭外緣處的線速度： m/s式中:鉆頭直徑 mm；鉆頭轉(zhuǎn)速，r/min。2、鉆削的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量:鉆頭或工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，相對(duì)于工件的軸向位移量，單位為mm/r；鉆削的每齒進(jìn)給量：每轉(zhuǎn)一個(gè)刀齒，鉆頭與工件之間的相對(duì)軸向位移量，單位為mm/z；鉆頭有2個(gè)齒，所以有鉆削的進(jìn)給速度：在每秒鐘內(nèi)，鉆頭與工件之間的軸向位移量，有

20、mm/s3、 背吃刀量，單位為mm。4、 鉆削切削層參數(shù)及與切削用量間的關(guān)系鉆削切削層：刀具一個(gè)齒的進(jìn)給量所切下來(lái)的金屬層。鉆削切削層公稱(chēng)厚度：是垂直于主切削刃在基面上投影方向測(cè)出的切削層斷面尺寸，即 mm 。由于麻花鉆主切削刃上各點(diǎn)的主偏角不等，因此各點(diǎn)的切削厚度也不相等。鉆削切削層公稱(chēng)寬度：在基面內(nèi)沿加工表面測(cè)量的切削層尺寸。 mm 對(duì)麻花鉆來(lái)講，切削層公稱(chēng)橫截面積實(shí)際上系指每個(gè)刀齒的切削面積，有： 【例1.5】 何謂銑削用量四要素？【答案】（1）銑削速度：銑削速度是銑刀外緣處的線速度。（2）進(jìn)給量、：每齒進(jìn)給量。它是銑刀轉(zhuǎn)一個(gè)齒間角時(shí)，工件與銑刀的相對(duì)位移量，單位為mm/Z，是衡量銑削效

21、率和銑刀性能的重要指標(biāo)；每轉(zhuǎn)進(jìn)給量是銑刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，工件與銑刀的相對(duì)位移量，單位為mm/r；進(jìn)給速度。它是每分鐘銑刀相對(duì)工件的移動(dòng)距離，單位為mm/min。（3）銑削深度（背吃刀量）：是平行于銑刀軸線測(cè)量的被切削層尺寸。對(duì)于圓柱銑刀，銑削深度即為被加工表面的寬度。（4）銑削寬度：銑削寬度是垂直于銑刀軸線測(cè)量的被切削層尺寸。對(duì)于圓柱銑刀，銑削寬度則是被加工的深度?！纠?.6】 與車(chē)削相比，銑削切削層參數(shù)有何特點(diǎn)？【答案】（1）切削厚度：切削厚度是在基面中測(cè)量的相鄰刀齒主切削刃運(yùn)動(dòng)軌跡間的距離。無(wú)論是周銑還是端銑，銑削時(shí)的切削厚度都是隨時(shí)變化的。這點(diǎn)與車(chē)刀不同。（2）切削寬度：切削寬度是在基面中測(cè)量

22、的銑刀主切削刃工作長(zhǎng)度。 面銑刀每齒的切削寬度與車(chē)刀情況類(lèi)似，螺旋齒圓柱銑刀加工時(shí)，由于刃傾角（螺旋角）的存在，具有斜角切削的特點(diǎn)，從切入到切出，各刀齒的主切削刃工作長(zhǎng)度隨刀齒的位置變化而變化由于工作刀齒有重疊，故切削過(guò)程比較平穩(wěn)。（3）切削面積每個(gè)刀齒切削面積為，銑刀總切削面積。與車(chē)刀不同的是，由于、和同時(shí)工作齒數(shù)都隨時(shí)在變化，故也是隨時(shí)變化的?！纠?.7】 何謂順銑何謂逆銑？它們各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？【答案】工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向主運(yùn)動(dòng)方向相反是稱(chēng)作逆銑，相同時(shí)稱(chēng)作順銑。它們的優(yōu)缺點(diǎn)可以從以下兩方面分析：1)切削厚度的變化逆銑時(shí)，每個(gè)刀齒的切削厚度由零增至最大。但切削刃并非絕對(duì)鋒利，銑刀刃口處總有圓

23、弧存在，刀齒不能立刻切入工件，而是在已加工表面上擠壓滑行，使該表面的硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，影響了表面質(zhì)量，也使刀齒的磨損加??；順銑時(shí)刀齒的切削厚度是從最大到零，但刀齒切入工件時(shí)的沖擊力較大，尤其工件待加工表面是毛坯或者有硬皮時(shí)。2)切削力方向的影響順銑時(shí)作用于工件上的垂直切削分力始終壓下工件 ，這對(duì)工件的夾緊有利；逆銑時(shí)向上，有將工件抬起的趨勢(shì)，易引起振動(dòng)，影響工件的夾緊。銑薄壁和剛度差工件時(shí)影響更大?！纠?.8】 面銑法有幾種銑削方式？各應(yīng)用于何種場(chǎng)合？【答案】用端部刀齒工作的面銑刀銑削時(shí)，根據(jù)銑削寬度是否對(duì)稱(chēng)分布稱(chēng)作對(duì)稱(chēng)銑削與不對(duì)稱(chēng)銑削，不對(duì)稱(chēng)銑削又可分為不對(duì)稱(chēng)逆銑和不對(duì)稱(chēng)順銑。不對(duì)稱(chēng)逆銑時(shí)，刀齒

24、由最小的切削厚度切入工件，由較大的切削厚度切出，所以切入時(shí)振動(dòng)小，工作平衡而且沒(méi)有用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑時(shí)，由于切入時(shí)切削厚度為零而引起的滑擦現(xiàn)象，當(dāng)加工碳鋼及高強(qiáng)度低合金鋼時(shí)，采用這樣銑削方式較好。不對(duì)稱(chēng)順銑時(shí)，刀齒由較大的切削厚度切入工件，而以較小的切削厚度切出。在加工不銹鋼等變形系數(shù)較大，冷作硬化現(xiàn)象較嚴(yán)重的材料時(shí)，宜選用這種銑削方式。不對(duì)稱(chēng)順銑時(shí)，刀齒切入工件時(shí)的振動(dòng)要比不對(duì)稱(chēng)逆銑大，而且工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與螺母間的間隙應(yīng)予以消除，以免由于水平銑削分力（它與工作臺(tái)的進(jìn)給方向相同）過(guò)大，引起工作臺(tái)竄動(dòng)。 對(duì)稱(chēng)銑削的平均切削厚度較大，銑削淬硬鋼及機(jī)床導(dǎo)軌時(shí)，宜采用這種銑削方式。對(duì)稱(chēng)銑削時(shí)的振動(dòng)較大

25、，要求機(jī)床及工藝剛性要強(qiáng)。銑削較窄的工作時(shí)，不宜采用。 第2章 刀具材料2.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)刀具材料是指刀具切削部分的材料。刀具材料性能的優(yōu)劣對(duì)切削加工過(guò)程、加工精度、表面質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著直接的影響。1. 刀具材料應(yīng)具備的性能：高硬度、足夠的強(qiáng)度和韌性、高耐磨性、高耐熱性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。2. 刀具材料的種類(lèi)：根據(jù)刀具材料的發(fā)展歷程，現(xiàn)有的刀具材料種類(lèi)有：工具鋼（包括碳素工具鋼和合金工具鋼）、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、超硬材料（包括金剛石和立方氮化硼）。其中高速鋼與硬質(zhì)合金是目前用得最為廣泛的刀具材料。3. 刀具材料的選擇：刀具材料的合理選用主要是根據(jù)工件材料的性質(zhì)、加工條件和刀具

26、形狀等。2.2 典型范例和答題技巧【例2.1】 根據(jù)刀具的工作條件說(shuō)明刀具材料應(yīng)具備的性能?！敬鸢浮康毒咴谇邢鲿r(shí)，要承受很大的壓力和很高的切削溫度，有時(shí)還要承受沖擊、振動(dòng)。所以刀具材料應(yīng)滿足以下要求:(1) 高的硬度。硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。刀具要從工件上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度高。切削金屬所用刀具的切削刃的硬度，應(yīng)是工件材料硬度的1.31.5倍以上，一般都在60HRC以上。(2) 足夠的抗彎強(qiáng)度和韌性。要使刀具在承受很大壓力和在切削過(guò)程中通常出現(xiàn)的沖擊和振動(dòng)的條件下正常工作，而不產(chǎn)生崩刃和折斷，刀具材料就必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性。刀具材料必須具備足夠的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性。

27、(3) 高的耐磨性。耐磨性是材料抵抗磨損的能力，是刀具材料應(yīng)具備的最基本性能。在切削過(guò)程中刀具要經(jīng)受劇烈的摩擦，要保證刀具有足夠的使用壽命，作為刀具材料必須具備良好的耐磨性。耐磨性不僅與硬度有關(guān)，往往還與強(qiáng)度、韌度和金相組織結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。一般認(rèn)為，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。(4) 高的耐熱性（紅硬性）。耐熱性是衡量刀具材料切削性能的主要標(biāo)志。它是指刀具材料在高溫下保持或基本保持其硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的能力。刀具材料的高溫硬度愈高，則刀具的切削性能愈好，允許的切削速度也愈高。除高溫硬度外，刀具材料還應(yīng)具有在高溫下抗氧化的能力以及良好的抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散的能力，即刀具材料應(yīng)具有良好的化學(xué)

28、穩(wěn)定性。一般在室溫下，各種刀具材料的硬度相差不大，但由于耐熱性不同，高溫下的切削性能會(huì)有很大差異。工具鋼刀具材料的磨損與金相組織相變有很大關(guān)系，故工具鋼刀具常用紅硬性（加熱4h仍能保持58HRC時(shí)的溫度即為紅硬性）表示耐熱性。如，高速鋼的紅硬性為550650，即在此溫度下，高速鋼仍能保持或基本保持常溫時(shí)的切削性能；硬質(zhì)合金刀具的磨損主要由粘結(jié)和擴(kuò)散引起，故而用與鋼發(fā)生粘結(jié)時(shí)的溫度值來(lái)表示其耐熱性。(5) 良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能。刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)大，使切削熱容易從切削區(qū)散走，導(dǎo)熱性愈好，降低刀具表面的溫度；熱膨脹系數(shù)小，可減少熱變形。在斷續(xù)切削（如銑削）或使用切削液切削時(shí)，常常受到很大

29、的熱沖擊（溫度變化劇烈），使刀具內(nèi)部產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致斷裂，因而刀具材料應(yīng)具備耐熱沖擊性。彈性模量大，可以降低因熱變形而產(chǎn)生的交變應(yīng)力幅度。(6) 良好的工藝性能。為便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能、磨削加工性能等等。(7) 經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一，刀具材料的發(fā)展應(yīng)結(jié)合本國(guó)資源。有的刀具（如超硬材料刀具）雖然單件成本很高，但因其使用壽命很長(zhǎng)，分?jǐn)偟矫總€(gè)零件的成本不一定很高。因此在選用時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)效果。【例2.2】 請(qǐng)回答W18Cr4V、YT15、YG8各屬哪類(lèi)刀具材料？適合加工何種工件材料？可在什么樣的切削條件下加工？【分析】刀

30、具材料的種類(lèi)很多，但比較常用的刀具材料主要有：高速鋼和硬質(zhì)合金兩類(lèi)。高速鋼中按不同的加工性能，可分為通用型高速鋼和高性能高速鋼。常用的硬質(zhì)合金有兩大類(lèi)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的P類(lèi)和K類(lèi)，分別相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)牌號(hào)的YT類(lèi)和YG類(lèi)。根據(jù)刀具材料的性能可加工不同的工件材料。切削條件指的是連續(xù)切削還是斷續(xù)切削，是精加工還是粗加工，這主要是由切削時(shí)刀具承受的沖擊大小來(lái)選擇韌性合適的刀具材料?！敬鸢浮縒18Cr4V屬于通用型高速鋼。其含量分別是：C0.7%0.9%、W18%、Cr4%、V1%。適用于加工硬度在250280HBS以下的大部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵。切削普通鋼料時(shí)，切削速度4060m/min；YT15屬P類(lèi)，屬鎢鈷鈦類(lèi)（

31、WCTiCCo）硬質(zhì)合金。15表示合金中TiC含量15%，適合加工碳鋼和合金鋼，切削條件最宜在連續(xù)切削的半精加工和精加工中。YG8屬K類(lèi)，鎢鈷鈦（WCCo）硬質(zhì)合金。適于加工鑄鐵、有色金屬及其合金，8表示含Co8%。切削條件可以是斷續(xù)切削或粗加工。【例2.3】 如何根據(jù)不同的加工條件合理地選用刀具材料。【答案】加工條件包括工件材料，粗、精加工、是否連續(xù)切削、切削速度等，在選用時(shí)的基本原則是：（1） 沖擊力大或斷續(xù)加工時(shí)，應(yīng)選用韌性好的高速鋼或含鈷量較多的YT15或YG8；（2） 高速切削時(shí)因切削溫度高，應(yīng)使用耐磨性好的硬質(zhì)合金；（3） 加工鑄鐵因切屑呈崩碎狀，切削力集中在刀刃附近，鑄鐵與YG類(lèi)

32、硬質(zhì)合金親和力差，所以應(yīng)選用YG類(lèi)硬質(zhì)合金；（4） 粗、細(xì)加工時(shí)，高速鋼材料都可以使用，對(duì)硬質(zhì)合金卻有差別，粗加工應(yīng)先用韌性較好的YT5或YG8，而精加工則選用耐磨性好的YG3或YT30。【例2.4】 硬質(zhì)合金刀具材料應(yīng)如何選用？【答案】：YG類(lèi)硬質(zhì)合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及其合金、非金屬材料。加工這類(lèi)材料時(shí)，切屑呈崩碎塊粒，對(duì)刀具沖擊很大，切削力和切削熱都集中在刀尖附近。YG類(lèi)合金有較高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性，可減少切削時(shí)的崩刃。同時(shí)，YG類(lèi)合金的導(dǎo)熱性能也較好，有利于從刀尖傳出切削熱，降低刀尖溫度。在從低速到中速范圍內(nèi)切削時(shí)，YG類(lèi)硬質(zhì)合金刀具耐用度比YT類(lèi)合金高。然而，由于YG類(lèi)合金

33、的耐熱性較YT類(lèi)合金差，切鑄鐵時(shí)如果切削速度太高，切削溫度過(guò)高，其耐用度反不及YT類(lèi)合金。此外，由于YT類(lèi)合金的磨加工性較好，可以磨出較銳的切削刃，因此適于加工有色金屬和纖維層壓材料。YT類(lèi)硬質(zhì)合金適于加工鋼料。加工鋼料時(shí)，金屬塑性變形很大，摩擦很劇烈，切削溫度很高。YT類(lèi)合金具有較高的硬度和耐磨性，尤其是有高的耐熱性、抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和抗氧化能力，在加工鋼時(shí)，刀具磨損較小，刀具耐用度較長(zhǎng)。然而在低速切削鋼料時(shí)，由于切削過(guò)程不太平穩(wěn)，YT類(lèi)合金的韌性較差，容易產(chǎn)生崩刃，這時(shí)其耐用度反不及YG類(lèi)合金。因此，在不允許高速切削鋼料的情況下，例如，在多軸自動(dòng)機(jī)床上加工小直徑棒料時(shí)，則可選用YG類(lèi)合金。硬

34、質(zhì)合金中含鈷量增多（WC、TiC含量減少）時(shí)，其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性增高（硬度及耐熱性降低），適合于粗加工；含鈷量減少（WC、TiC含量增加）時(shí)，其硬度、耐磨性及耐熱性增強(qiáng)（強(qiáng)度及韌性降低），宜用于精加工。在加工含鈦的不銹鋼（如1Cr18Ni9Ti）和鈦合金時(shí)，不宜采用YT類(lèi)硬質(zhì)合金。因?yàn)檫@類(lèi)硬質(zhì)合金中的鈦元素和加工材料中的鈦元素之間的親和力產(chǎn)生嚴(yán)重的粘刀現(xiàn)象。這時(shí)切削溫度高、摩擦系數(shù)也較大，因而會(huì)加劇刀具磨損。如選用YG類(lèi)合金刀具加工，則切削溫度較低、刀具磨損較小、加工表面粗糙度較小。在加工淬硬鋼、高強(qiáng)度鋼、奧氏體鋼和高溫合金時(shí)，由于切削力很大，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度很短，切削力集中在切削刃附近

35、，易造成崩刃，因而，這時(shí)不宜采用強(qiáng)度較低、脆性較大的YT類(lèi)合金，而宜采用韌性較好的YG合金。同時(shí)，由于這類(lèi)加工材料的導(dǎo)熱性差，熱量易集中在刀尖處，而YG類(lèi)合金的導(dǎo)熱性較好，故有利于熱量的傳出和降低切削溫度。YW類(lèi)硬質(zhì)合金主要用于加工耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料?！纠?.5】 按以下刀具材料、工件材料、加工條件進(jìn)行刀具材料的合理選擇刀具材料：YG3X、YG8、YT5、YT30、W18G4V。工件材料及切削條件：粗銑鑄鐵箱體平面、精鏜鑄鐵箱體孔、齒輪加工的剃齒工序、45鋼棒料的粗加工、精車(chē)40Cr工件外圓。【答案】1、YG8類(lèi)合金可作為粗銑鑄鐵箱體平面的刀具材料，YG類(lèi)硬質(zhì)合金適合加工鑄鐵等

36、脆性材料和有色金屬；YG8為中晶粒合金，雖耐磨性比YG3X低，但韌性高于YG3X，具有很好的抗沖擊性和抗振性。銑削為斷續(xù)切削，沖擊大，所以在YG類(lèi)中選用YG8。2、精鏜鑄鐵箱體孔的刀具材料選用YG3X，精鏜屬連續(xù)加工，切削力小，為保證工件的加工精度，刀具的耐磨性要好，故應(yīng)選用細(xì)晶粒合金YG3X。3、齒輪加工剃齒工序所用的剃齒刀選用W18Cr4V為刀具材料。剃齒刀的形狀比較復(fù)雜，剃齒工序又屬精加工工序，所以為能制造出刃口比較鋒利、形狀復(fù)雜的刀具，應(yīng)選用具有高強(qiáng)度和高韌性、良好的塑形和可磨性的高速鋼作為刀具材料。所列刀具材料中，W18G4V為高速鋼刀具材料。4、45鋼棒料的粗加工選用YT5作為刀具

37、的材料。加工45鋼時(shí)，工件塑形變形大、摩擦劇烈、切削區(qū)溫度高，所以，應(yīng)選耐熱性高的YT類(lèi)硬質(zhì)合金。YT類(lèi)硬質(zhì)合金的牌號(hào)數(shù)越小，其含TiC的量愈少，含Co量就愈高。含Co量高，其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性就高，適合于粗加工。5、精車(chē)40Cr工件外圓選用YT30作為刀具材料。40Cr屬合金鋼，更具有切削溫度高、刀具磨損快的切削加工性，所以，仍選用具有良好的耐熱性和耐磨性的YT類(lèi)硬質(zhì)合金。精加工切削力小，可選用強(qiáng)度稍低的YT30。【例2.6】 如何根據(jù)刀具的復(fù)雜程度選擇刀具材料【答案】：刀具材料不同，其性能也不同。高速鋼刀具材料具有較硬質(zhì)合金高的強(qiáng)度和韌性、良好的塑形和磨加工性，復(fù)雜刀具由于制造及刃磨較復(fù)雜

38、，常選用高速鋼材料；宜用于制造復(fù)雜刀具。而硬質(zhì)合金則多以刀片形式被用作焊接刀具或機(jī)夾刀具。第3章 金屬切削過(guò)程與物理現(xiàn)象3.1 必備知識(shí)和考試要點(diǎn)3.1.1. 金屬切削過(guò)程變形區(qū)的劃分與變形程度1、變形區(qū)的劃分在切削過(guò)程中工件上的切削層在切削區(qū)發(fā)生變形，分成三個(gè)變形區(qū)，其不同變形區(qū)產(chǎn)生不同的變形。第一變形區(qū)：切削層金屬受到刀具前刀面的推擠產(chǎn)生剪切滑移，由始滑移線和終滑移線所組成的區(qū)域即為第一變形區(qū)。第一變形區(qū)內(nèi)將產(chǎn)生剪切滑移變形。在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的寬度僅為0.02mm0.2mm，切削速度越高，其寬度越小，故可近似看成一個(gè)平面，即為剪切面。剪切面與切削速度間的夾角稱(chēng)剪切角，以表示

39、。第二變形區(qū)：切屑沿前刀面流出時(shí)將進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，靠近前刀面處的金屬纖維化方向基本與前刀面平行，此區(qū)為第二變形區(qū)。第三變形區(qū)：已加工表面受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓摩擦與回彈，造成纖維化與加工硬化區(qū)，此區(qū)稱(chēng)第三變形區(qū)。2、切削變形程度的表示方法剪切角：在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的寬度僅為0.02mm0.2mm，切削速度越高，其寬度越小，故可近似看成一個(gè)平面，即為剪切面。剪切面與切削速度間的夾角稱(chēng)剪切角，以表示。越大變形越小。相對(duì)滑移：，越小變形越小。變形系數(shù)：實(shí)際切削過(guò)程中，切削層金屬受到擠壓變形后，切屑厚度比切削層變厚，長(zhǎng)度比切削層縮短。切屑厚度與切削層厚度之比稱(chēng)厚度

40、變形系數(shù)：；切削層長(zhǎng)度與切屑長(zhǎng)度之比稱(chēng)長(zhǎng)度變形系數(shù)；由于切削寬度沒(méi)有變化，所以有：即為變形系數(shù)：3、剪切角、相對(duì)滑移、變形系數(shù)間的關(guān)系相對(duì)滑移與剪切角的關(guān)系變形系數(shù)與剪切角的關(guān)系或變形系數(shù)與相對(duì)滑移的關(guān)系3.1.2. 積屑瘤與切屑形狀1、積屑瘤。當(dāng)切削鋼、球墨鑄鐵及鋁合金等塑性材料時(shí)，在切削速度不高又能形成帶狀屑的情況下，常常會(huì)有一些從切屑和工件上下來(lái)的金屬粘結(jié)(冷焊)聚積在刀具刃口及前刀面上，形成硬度很高的鼻形或楔形硬塊，以代替刀具進(jìn)行切削，這個(gè)硬塊稱(chēng)為積屑瘤。2、切屑形狀與特點(diǎn)帶狀屑：切削塑性材料、進(jìn)給量較小、切削速度較高、刀具前角較大時(shí)，生成此類(lèi)切屑。切屑底層表面光滑、頂層表面毛茸；此時(shí)

41、的切削過(guò)程較平穩(wěn)，已加工表面租糙度值較小。節(jié)狀屑：切削塑性材料、切削速度較低、進(jìn)給量(切削厚度)較大時(shí)產(chǎn)生節(jié)狀屑。其特點(diǎn)是切屑底層表面有時(shí)有裂紋、頂層表面呈鋸齒形。單元屑：切削塑性材料、前角較小(或?yàn)樨?fù)前角)、切削速度較低、進(jìn)給量較大時(shí)易產(chǎn)生單元屑。其特點(diǎn)是：剪切面上的剪切應(yīng)力超過(guò)工件材料破裂強(qiáng)度時(shí)，則整個(gè)單元被切離成梯形單元。崩碎屑：切削脆性材料經(jīng)常得到的切屑。其特點(diǎn)是：切屑呈不規(guī)則的碎塊狀；. 此時(shí)的已加工表面凸凹不平。3.1.3. 切削力及經(jīng)驗(yàn)公式1、切削力及分解切削力是切削層、切屑及已加工表面的彈塑性變形抗力及刀具與切屑、刀具與已加工表面間的摩擦抗力構(gòu)成。切削力也是金屬切削過(guò)程中的重要

42、物理現(xiàn)象之一。主切削力 (也稱(chēng)切向分力，曾記為)：在切削平面內(nèi)，作用于切削刃上選定點(diǎn)的切削速度方向上，消耗機(jī)床的主要功率，是計(jì)算切削功率、選取機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率和設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的依據(jù)。背向力(也稱(chēng)切深分力、徑向分力，曾記為)：在基面內(nèi)，與吃刀運(yùn)動(dòng)方向致，它能使工件產(chǎn)生變形，是校驗(yàn)機(jī)床主軸在水平面內(nèi)的剛度及相應(yīng)零部件強(qiáng)度的依據(jù)。進(jìn)給力 (也稱(chēng)軸向分力、走刀分力，曾記為)：作用在基面Pr內(nèi)，與進(jìn)給方向相同，是設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的依據(jù)。2、單位切削力是指單位切削面積上的切削力，用表示。3、切削功率功率是力與其作用方向上的速度之乘積。由于所以可知切削功率為 4、切削力計(jì)算理論公式：指數(shù)公式計(jì)算：?jiǎn)挝磺邢?/p>

43、力計(jì)算：3.1.4. 切削溫度1、切削熱與切削溫度切削熱和由它產(chǎn)生的切削溫度是金屬切削過(guò)程中又一重要物理現(xiàn)象。被切金屬層在刀具的作用下，產(chǎn)生彈性和塑性變形而做功，同時(shí)前刀面與切屑，后刀面與加工表面之間的摩擦也要做功，這些功幾乎都轉(zhuǎn)換變成熱。切削熱可由切屑、工件、刀具和周?chē)橘|(zhì)傳導(dǎo)出去。2、切削溫度及分布規(guī)律及其常用測(cè)量方法切削溫度是指刀具與工件接觸區(qū)域的平均溫度。常用熱電偶法測(cè)量。切削溫度切削的分布特點(diǎn)：前刀面上溫度最高處并不在切削刃口處，而是在距刃口有一定距離的位置。工件材料塑性越大，距離刃口處越遠(yuǎn)，反之越近。這是因?yàn)闊崃垦厍暗睹嬗袀€(gè)積累過(guò)程的緣故，這也是刀具磨損嚴(yán)重之處；切屑底層的溫度梯度

44、最大，說(shuō)明摩擦熱集中在切屑底層與前刀面的接觸處。3.2 典型范例和答題技巧【例3.1】 畫(huà)圖表示切削塑形工件材料時(shí)，金屬變形區(qū)是如何劃分的？各變形區(qū)中的變形情況如何？【分析】1.變形區(qū)的劃分。根據(jù)教科書(shū)中的“金屬切削過(guò)程中的滑移線和流線示意圖”大致畫(huà)出例圖3-1所示的三個(gè)區(qū)域。例圖3-1三個(gè)變形區(qū)2.變形區(qū)的變形。由于第一變形區(qū)區(qū)域?qū)挾群苷士煽闯梢粋€(gè)面，被稱(chēng)之為剪切滑移面。顯然第一變形區(qū)的變形，也就是在切削過(guò)程中，金屬通過(guò)剪切滑移面時(shí)發(fā)生的剪切滑移變形。這一變形決定了切削的進(jìn)行，使被切削工件的切削層轉(zhuǎn)變成切削。第二變形區(qū)發(fā)生在切屑底層，相對(duì)于前刀面的位置。通過(guò)第一變形區(qū)變形后的金屬在轉(zhuǎn)變成

45、切屑沿前刀面流出前發(fā)生的進(jìn)一步變形。此時(shí)發(fā)生的變形是前刀面作用于切削的摩擦、擠壓變形。第三變形區(qū)內(nèi)的變形是受到刀刃的鈍圓部分及后刀面的擠壓、摩擦變形。在切削層經(jīng)第一變形區(qū)剪切滑移變形后，若是理想切削刃（=0）的切削層，則全部轉(zhuǎn)變成切屑。而實(shí)際當(dāng)中，即刀尖鈍圓的存在，使部分剪切滑移變形后的金屬要擠壓過(guò)刀尖鈍圓處，而形成已加工表面。同時(shí)，沒(méi)有發(fā)生剪切滑移變形的彈性變形金屬在經(jīng)過(guò)鈍圓處后，恢復(fù)其彈性變形，使部分金屬靠緊刀尖處的刀具后刀面。當(dāng)切削進(jìn)行時(shí)，該表層部分金屬與后刀面發(fā)生摩擦、擠壓變形?！敬鸢浮孔冃螀^(qū)的劃分如例圖3-1所示。第一變形區(qū)的變形為發(fā)生在剪切滑移面內(nèi)的剪切滑移變形；第二變形區(qū)的變形為

46、發(fā)生在切屑底層的擠壓、摩擦變形；第三變形區(qū)的變形為發(fā)生在靠近切削刃鈍圓及后刀面處的擠壓、摩擦變形?！纠?.2】 剪切角的概念是什么？通過(guò)李和謝夫公式可以定性說(shuō)明哪些問(wèn)題？【分析】剪切面的位置是表現(xiàn)切削變形程度的，剪切面的位置與很多因素有關(guān)，剪切面與切削速度方向的夾角叫剪切角。李和謝弗根據(jù)直線滑移線場(chǎng)理論推導(dǎo)出的近似剪切角公式。通過(guò)該公式可定性分析刀具前角、摩擦角與剪切角的關(guān)系?！敬鸢浮考羟薪且话闱闆r下第一變形區(qū)的寬度僅約0.020.2mm，所以可用一剪切面來(lái)表示。剪切面和切削速度的夾角叫做剪切角，用來(lái)表示。李和謝弗公式： 由該公式可知：1）當(dāng)前角增大時(shí)，剪切角隨之增大，變形減小?？梢?jiàn)在保證切削

47、刃強(qiáng)度的前提下，增大刀具前角對(duì)改善切削過(guò)程是有利的。2） 當(dāng)摩擦角增大時(shí)，剪切角隨之減小，變形變大。所以提高刀具的刃磨質(zhì)量，施加切削液減小前刀面上的摩擦對(duì)切削是有利的?！纠?.3】 衡量切削層變形程度的方法能否真實(shí)反映出切削過(guò)程的全部變形實(shí)質(zhì)？【答案】衡量切削變形的程度可以分別用變形系數(shù)、相對(duì)滑移和剪切角三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。變形系數(shù)切削厚度與切削層厚度之比，或切削層長(zhǎng)度與切屑長(zhǎng)度之比，愈大，變形就愈大。相對(duì)滑移單位長(zhǎng)度上的相對(duì)滑移量，即剪切角剪切面與切削速度方向之間的夾角。角增大，變形減小。剪切角、相對(duì)滑移和變形系數(shù)是通常用以表示切屑變形程度的三種方法。它們是根據(jù)純剪切的觀點(diǎn)提出的。但切削過(guò)程是復(fù)

48、雜的，它既有剪切，又有前刀面對(duì)切屑的擠壓和摩擦作用（第二變形區(qū)），用這些簡(jiǎn)單的方式不能反映變形的實(shí)質(zhì)。例如=1時(shí)，似乎表示切屑沒(méi)有變形，但實(shí)際上有相對(duì)滑移存在?！纠?.4】 推到出相對(duì)滑移和變形系數(shù)它們與剪切角的關(guān)系式【答案】1.相對(duì)滑移是單位長(zhǎng)度上沿剪切面滑移的距離，表示為：例圖3-2相對(duì)滑移與剪切角的關(guān)系求解相對(duì)滑移與剪切角的關(guān)系，如例圖3-2所示：剪切面NH滑移到PG的位置時(shí)。，2.變形系數(shù)是切屑厚度與切削層厚度之比或而切削層長(zhǎng)度與切屑長(zhǎng)度之比，如例圖3-3所示：，則有變形系數(shù)與剪切角的關(guān)系： 或例圖3-3變形系數(shù)與剪切角的關(guān)系【例3.5】 什么是積屑瘤？什么是積屑瘤形成的條件？如何抑制

49、積屑瘤？【分析】積屑瘤是切削過(guò)程中產(chǎn)生的一種物理現(xiàn)象，但是要有一定的條件才能生成?？梢酝ㄟ^(guò)分析其生成的條件來(lái)提出控制積屑瘤的措施。注意準(zhǔn)確回答積屑瘤的概念?！敬鸢浮?、在切削速度不高而又能形成連續(xù)帶狀切屑的情況下，加工一般鋼料或其它塑性材料時(shí)，刀具前角很小或?yàn)樨?fù)值時(shí)，工件、切屑的一部分金屬冷焊在刀具的刀尖和前刀面上代替刀具進(jìn)行切削的硬塊稱(chēng)積屑瘤。2、積屑瘤的形成與切削速度、工件材料及產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象的條件有關(guān)。3、控制積屑瘤的生長(zhǎng)可以采用如下措施：（1）降低切削速度，使切削溫度降低，粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生。（2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤存在的相應(yīng)溫度。（3）采用潤(rùn)滑性能好的切削液，可減少摩擦，

50、控制粘結(jié)。（4）增加刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)的壓力。（5）提高工件材料硬度，可減少加工硬化傾向?！纠?.6】 為什么有時(shí)利用積屑瘤。而有時(shí)又必須控制積屑瘤？【答案】積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響有利有弊，分析如下：1.會(huì)使實(shí)際前角增大。積屑瘤沾附在前刀面上比較典型的情況如例圖3-4所示。它加大了刀具的實(shí)際前角，可使切削力減小，對(duì)切削過(guò)程起到積極的作用。積屑瘤愈高，實(shí)際前角愈大。基于這一點(diǎn)可以利用積屑瘤改善切削過(guò)程；例圖3-4積屑瘤前角和伸出量2.會(huì)使切削厚度增大。如例圖3-4所示，積屑瘤使切削厚度增加了。由于積屑瘤的產(chǎn)生、成長(zhǎng)與脫落是一個(gè)周期性的動(dòng)態(tài)過(guò)程（例如每秒鐘幾十至幾百次），值是變化的，因而易

51、引起震動(dòng)。這一點(diǎn)對(duì)切削過(guò)程不利。3. 會(huì)使加工表面粗糙度增大。積屑瘤的底部相對(duì)穩(wěn)定一些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排除，一部分留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時(shí)必須設(shè)法避免或減小積屑瘤。4.會(huì)影響刀具使用壽命。積屑瘤粘附在前刀面上，在相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高刀具耐用度的作用。但在作用積屑瘤較不穩(wěn)定的的情況下使用硬質(zhì)合金刀具時(shí)，積屑瘤的破裂有可能是硬質(zhì)合金刀具顆粒剝落，反而加大刀具的磨損。【例3.7】 切屑形成時(shí)為什么在長(zhǎng)度方向上會(huì)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象和卷曲現(xiàn)象？【答案】當(dāng)切削層通過(guò)剪切面轉(zhuǎn)變成切屑的瞬間，垂直于剪切面流

52、出的切屑，始終受到的法向力的壓縮作用以及前刀面的摩擦作用，因而使切屑的長(zhǎng)度縮短、厚度膨脹。當(dāng)切屑沿前刀面流出時(shí)，從力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，前刀面對(duì)切屑層金屬所作用的壓力對(duì)切屑產(chǎn)生一個(gè)彎曲力矩，從而使切屑產(chǎn)生卷曲。近期研究指出，前刀面上的切削合力與剪切面上的抵抗合力并不共線，從而使切屑產(chǎn)生卷曲?！纠?.8】 影響切屑卷曲、折斷的因素有哪些？【答案】在切削過(guò)程中金屬材料會(huì)變形，如變形超過(guò)了材料的斷裂應(yīng)變，則切屑將自行折斷。影響切屑卷曲折斷的因素是：（1）被切削材料的屈服極限數(shù)值愈小，則彈性恢復(fù)少，愈容易折斷。（2）被切削材料的彈性模量數(shù)值愈大時(shí)，愈容易折斷。（3）被切削材料塑形愈低，愈容易折斷。（4）切削厚

53、度愈大，則應(yīng)變?cè)龃?，容易斷屑，而薄切屑則難斷。（5）背吃刀量增加，則斷屑困難增大。（6）切削速度提高時(shí)，斷屑效果降低。（7）刀具前角愈小，切屑變形愈大，容易折斷?！纠?.9】 加工塑性材料工件時(shí)，切屑變形受哪些因素的影響？【分析】在切削原理中，研究切削過(guò)程的現(xiàn)象的目的是要控制這些現(xiàn)象，提高工件表面加工質(zhì)量、提高加工效率、提高刀具的耐用度，以降低工件的加工成本。哪些是影響切削力、切削溫度、表面質(zhì)量的因素，應(yīng)著眼于切削過(guò)程的相關(guān)因素，如刀具材料及幾何參數(shù)、工件材料的性能及可加工性、切削用量等?！敬鸢浮繉?duì)于加工塑性材料，影響切屑變形的因素有：（1） 工件材料強(qiáng)度愈高，切屑變形愈小。這是因?yàn)楣ぜ牧蠌?qiáng)

54、度愈高，摩擦系數(shù)愈小。由公式和可知，減小時(shí)（減小，），剪切角將增大，變形系數(shù)將減小。（2） 刀具前角愈大，切屑變形愈小。前角影響切屑流向，也影響切削合力的方向，也就是影響與切削速度的夾角，即。當(dāng)前角增大時(shí)，作用角減小。由公式可知，前角增大，剪切角增大；剪切角增大，變形系數(shù)減小，所以切屑變形減小。（簡(jiǎn)答：變形）例圖3.5切塑性材料是切削速度對(duì)變形的影響（3） 切削速度對(duì)切削變形的影響呈駝峰曲線，如例圖3-5所示。在有積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度的影響主要是通過(guò)積屑瘤所形成的實(shí)際前角來(lái)影響切屑變形。在積屑瘤增長(zhǎng)階段中，積屑瘤隨的增加而增大，積屑瘤愈大，其實(shí)際前角愈大，因而增加時(shí)減小。在積屑瘤消

55、退階段中，積屑瘤隨的增加而減小，積屑瘤愈小，實(shí)際前角也愈小，變形隨之增大，所以愈大，則愈大。積屑瘤消失時(shí)達(dá)最高值。積屑瘤最大時(shí)達(dá)最小值。例圖3-6切削速度對(duì)剪切角的影響在無(wú)積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，愈大，則變形系數(shù)愈小。其原因是：因?yàn)樗苄宰冃蔚膫鞑ニ俣容^彈性變形的慢。即當(dāng)切削速度低時(shí)，金屬初始剪切面為OA，但當(dāng)切削速度增高時(shí)，金屬流動(dòng)速度大于塑性變形速度，亦即在OA線尚未顯著變形就已流到OA線上，使第一變形區(qū)后移，剪切角增大（見(jiàn)例圖3-6）；因?yàn)閷?duì)摩擦系數(shù)有影響，除低速情況外，愈大，則摩擦系數(shù)愈小，因此變形系數(shù)減小。例圖3-7進(jìn)給量與變形系數(shù)的關(guān)系（4）切削厚度及進(jìn)給量。如例圖3-7所示：在無(wú)積

56、屑瘤時(shí)，愈大（）,則愈小，此時(shí)進(jìn)給量是通過(guò)切削厚度影響切削變形。切削厚度增加時(shí)，正應(yīng)力增加，由公式可知，正應(yīng)力增加，前刀面上的摩擦系數(shù)減小，使與減小，因而增大，變形系數(shù)減小?！纠?.10】 切削合力被分為三個(gè)互相垂直的分力，以車(chē)削為例解釋各分力的概念與方向，并說(shuō)明各分力的作用?！痉治觥孔饔迷谇邢魅猩系那邢髁κ茄乜臻g的某一方向，根據(jù)切削運(yùn)動(dòng)，可以將合力分解成沿各運(yùn)動(dòng)方向的分力。車(chē)削時(shí)的切削運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)（切削速度）、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（進(jìn)給量），切深運(yùn)動(dòng)（背吃刀量）的三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向互相垂直，切削力就是按照這三個(gè)方向進(jìn)行分解的。車(chē)床完成上述三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算可直接以各分力為依據(jù)參數(shù)。而鉆削加工是把切削力分解成軸向力和扭矩，同樣也是為了便于設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)床功率、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)強(qiáng)度等問(wèn)題。例圖3-8切削力的分解【答案】切削合力方向?yàn)榭臻g的某一方向，與切削運(yùn)動(dòng)中的三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向均不重合。車(chē)削時(shí)的主運(yùn)動(dòng)（切削速度）方向、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（進(jìn)給量）方向、切深運(yùn)動(dòng)（背吃刀量）方向是相互垂直。車(chē)削時(shí)，將切削力沿車(chē)削時(shí)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向分解成三個(gè)力（見(jiàn)例圖3-