機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課后答案——第二章

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) （ 作業(yè)擬定答案 ）2-2 切削過程的三個(gè)變形區(qū)各有何特點(diǎn)？它們之間有什么關(guān) 聯(lián)？ 答：三個(gè)變形區(qū)的特點(diǎn)：第一變形區(qū)為塑性變形區(qū)，或稱基本變 形區(qū)，其變形量最大，常用它來說明切削過程的變形情況；第二 變形區(qū)為摩擦變形區(qū)， 切屑形成后與前面之間存在壓力， 所以沿 前面流出時(shí)必然有很大摩擦， 因而使切屑底層又產(chǎn)生一次塑性變 形；第三變形區(qū)發(fā)生在工件已加工表面與后面接觸的區(qū)域， 已加 工表面受到切削刃鈍圓部分與后刀面的擠壓和摩擦產(chǎn)生變形。關(guān)聯(lián)：這三個(gè)變形區(qū)匯集在切削刃附近，應(yīng)力集中且復(fù)雜；它們 實(shí)質(zhì)上都是因?yàn)閿D壓和摩擦產(chǎn)生變形， 第一變形區(qū)主要由擠壓沿 剪切線產(chǎn)生剪切變形， 第二變

2、形區(qū)主要由擠壓和摩擦產(chǎn)生切屑的 變形，第三變形區(qū)主要由擠壓和摩擦產(chǎn)生加工表面變形。2-3 分析積屑瘤產(chǎn)生的原因及其對(duì)加工的影響， 生產(chǎn)中最有效的控制積屑瘤的手段是什么？答：積屑瘤產(chǎn)生的原因： 在切削速度不高又能形成連續(xù)切削的情 況下，加工塑性材料時(shí)， 刀面和切屑表面由于擠壓和摩擦使得接 觸表面成為新鮮表面， 少量切屑金屬粘結(jié)在前刀面上， 產(chǎn)生了冷 焊，并形成加工硬化和瘤核。瘤核逐漸長(zhǎng)大形成積屑瘤。對(duì)加工的影響：積屑瘤粘結(jié)在前刀面上，減少了刀具的磨損；積 屑瘤使刀具的實(shí)際工作角度增大， 有利于減小切削力； 積屑瘤伸 出刀刃之外， 使得切削厚度增加， 降低了工件的加工表面精度并 使加工表面粗糙度增

3、加。生產(chǎn)中控制積屑瘤的手段： 在粗加工中， 可以采用中低速切削加 以利用，保護(hù)刀具。 在精加工中應(yīng)避免采用中低速從而控制積屑 瘤的產(chǎn)生，同時(shí)還可以增大刀具前角，降低切削力，或采用好的 切削液。2-7 車削時(shí)切削合力為什么常分解為三個(gè)互相垂直的分力來分析？試說明這三個(gè)分力的作用？ 答：分解成三個(gè)互相垂直力的原因： 切削合力的方向在空間中是 不固定的， 與切削運(yùn)動(dòng)中的三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向均不重合， 而切削力又 是設(shè)計(jì)和性能分析的一個(gè)重要參數(shù)。為了便于分析和實(shí)際應(yīng)用， 將切削力沿車削時(shí)的三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向分解成三個(gè)力。 三個(gè)切削運(yùn)動(dòng) 分別為：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

4、量 ） 。三個(gè)運(yùn)動(dòng)的方向在車削時(shí)是互相垂直的，所以車削時(shí) 將切削力分解成沿三個(gè)運(yùn)動(dòng)方向、互相垂直的力。三個(gè)分力的作用：Fz :切削力或切向力。它是計(jì)算車刀強(qiáng)度、設(shè)計(jì)機(jī)床主軸系統(tǒng)、 確定機(jī)床功率所必須的。Fx :進(jìn)給力、軸向力。它是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，計(jì)算車刀進(jìn)給功率所 必須的。Fy :切深抗力或背向力。它是計(jì)算工件撓度、機(jī)床零件和車刀強(qiáng) 度的依據(jù)。工件在切削過程中產(chǎn)生的主動(dòng)往往與 Fy 有關(guān)。2-9 切削熱是如何產(chǎn)生和傳出的？?jī)H從切削熱產(chǎn)生的多少能否說 明切削區(qū)溫度的高低？答:被切削的金屬在刀具的作用下， 發(fā)生彈性和塑性變形而耗功， 這是切削熱的一個(gè)重要來源。此外，切屑與前面、工件與后面之 間的摩擦

5、也要耗功，也產(chǎn)生大量的熱量。所以，切削熱的來源就 是切屑變形功和前后面的摩擦功。 切削區(qū)域的熱量被切屑、 工件、 刀具和周圍介質(zhì)傳出。不能僅從切削熱產(chǎn)生的多少來說明切削區(qū)溫度的高低。 切削溫度 收到多方面的影響:切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具 磨損和切削液。如材料的導(dǎo)熱性很好，但是強(qiáng)度硬度高，其切削 熱變多， 但是由于導(dǎo)熱性好所以切削溫度有所降低。 因此不能從 切削熱產(chǎn)生的多少來衡量切削溫度。2-11 背吃刀量和進(jìn)給量對(duì)切削力和切削溫度的影響是否一樣？為什么？如何運(yùn)用這一規(guī)律指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐？ 答：根據(jù)切削力的經(jīng)驗(yàn)公式， ap 的系數(shù)大于 f 的系數(shù)，因而背吃 刀量對(duì)切削力的影響大于進(jìn)給量

6、；根據(jù)切削溫度的經(jīng)驗(yàn)公式， 的系數(shù)大于 ap 的系數(shù)，因而進(jìn)給量對(duì)切削溫度的影響大于背吃刀 量。指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐：生產(chǎn)實(shí)踐中常用刀具壽命、生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量 作為考慮因素。由于切削溫度增加，刀具壽命降低，并且背吃刀 量對(duì)刀具壽命的影響比進(jìn)給量小， 這一點(diǎn)跟刀具壽命經(jīng)驗(yàn)公式吻 合。而刀具壽命降低對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量也有很大影響， 因此在刀具 壽命和加工質(zhì)量這兩方面， 增大背吃刀量有優(yōu)勢(shì)。 而在切削力方 面，背吃刀量的影響比進(jìn)給量大，對(duì)所需機(jī)床的功率有所影響。 提高生產(chǎn)率要通過提高切削速度來實(shí)現(xiàn)。 綜合考慮， 在實(shí)際加工 過程中， 一般先考慮盡可能大的背吃刀量， 其次選盡可能大的進(jìn) 給量。2-12 增大前角

7、可以使切削溫度降低的原因是什么？是不是前角 越大切削溫度越低？ 答：前角加大，變形和摩擦減小，因而切削熱少。但前角不能過 大，否則刀頭部分散熱體積減小，不利于切削溫度的降低。2-15 什么是刀具壽命？刀具壽命和磨鈍標(biāo)準(zhǔn)有什么關(guān)系？磨鈍 標(biāo)準(zhǔn)確定后，刀具壽命是否就確定了？為什么？ 答：一把新刀從開始使用直至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實(shí)際切削時(shí)間，成為刀具壽命。確定了磨頓標(biāo)準(zhǔn)后可以定義刀具壽命。 但不能僅靠磨頓標(biāo)準(zhǔn)來確 定刀具壽命。因?yàn)榈毒邏勖艿焦ぜ?、刀具材料、刀具幾何形?和切削參數(shù)的影響。2-18 選擇切削用量的原則是什么？從刀具壽命出發(fā)時(shí)，按什么 順序選擇切削用量？從機(jī)床動(dòng)力出發(fā)時(shí)， 按什么順序

8、選擇切削用 量？為什么？答：綜合切削用量三要素對(duì)刀具壽命、 生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的影響， 選擇切削用量的順序應(yīng)為： 首先選盡可能大的背吃刀量， 其次選 盡可能大的進(jìn)給量，最后選盡可能大的切削速度。從刀具壽命出發(fā)，切削速度對(duì)刀具壽命影響最大，進(jìn)給量次之， 背吃刀量最小。 因此應(yīng)選擇較大的背吃刀量和進(jìn)給量， 選擇較小 的切削速度。從機(jī)床動(dòng)力出發(fā)， 應(yīng)保證有足夠的切削力， 因此較大的切削速度 同時(shí)選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量。2-21 提高切削用量可采取哪些措施？答： 1. 采用新型刀具材料；2. 改善工件材料加工性；3. 改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)；4. 改善冷卻潤滑條件。2-22 在 6140車床上粗車、半精車一套

9、筒的外圓， 材料為 45鋼（ 調(diào)4 / 7質(zhì))，抗拉強(qiáng)度b 681.5MPa，硬度為200300HBW，毛坯尺寸 dw lw 80mm 350mm，車削后的尺寸為 d (75 0.25)mm, L 340mm, 表面粗糙度值均為Ra3.2 m。試選擇刀具類型、材料、結(jié)構(gòu)、幾 何參數(shù)及切削用量。本題選擇直頭外圓車刀，刀片材料為硬質(zhì)合金 YT15，結(jié)構(gòu)為焊接 刀具。刀桿尺寸為16mm 25mm。幾何參數(shù)0 15 ， 0 8，kr 75， kr 10 ， s 6 ， r 1mm ；因表面粗糙度要求，故分粗車和半精車兩道工序。1、粗車工步(1) 確定背吃刀量ap :單邊加工余量為2.5mm，粗車取a“

10、 2mm， 半精車取ap2 0.5mm。(2) 確定進(jìn)給量f :根據(jù)工件材料、刀桿截面尺寸、工件直徑和 背吃刀量，從表中查出f 0.5 0.9mm/r。按機(jī)床說明書中實(shí)有的 進(jìn)給量，取f 0.51mm/ r(3)確定切削速度:切削速度可通過vCvm xaPKv計(jì)算，也可查表，本題查表取v 110m/min主軸轉(zhuǎn)速n1000v1000 110438m /mindw 3.14 80按機(jī)床書說明書取n 450r/min，實(shí)際切削速度為v -dwn 113m/min10002、半精工步(1) 確定背吃刀量ap: ap2 0.5mm。(2) 確定進(jìn)給量f :根據(jù)表面粗糙度和刃口圓角半徑，并預(yù)估切 削速度

11、 50m/ min，從表中查出f 0.3 0.35mm/ r。按機(jī)床說明書中 實(shí)有的進(jìn)給量，取f 0.3mm/r。(3) 根據(jù)ap與f，查表取v 130m/min。1000v1000 130545r / min計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速ndw3.14 76按說明書取n 560r/min，實(shí)際切削速度為v 134m/ min 10002-23刀具材料應(yīng)具備那些性能？常用的刀具材料有哪些？各有 何優(yōu)缺點(diǎn)？答：刀具材料應(yīng)滿足以下基本要求：1. 高的硬度；2. 高的耐磨性；3. 高的耐熱性；4. 足夠的強(qiáng)度和韌性5. 良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能。常用的刀具材料：1. 碳素工具鋼和合金工具鋼：碳素工具鋼淬火后有較高的硬 度，價(jià)格低廉，但耐熱性較差，淬火時(shí)容易產(chǎn)生變形和裂 紋。合金工具鋼與其相比熱處理變形有所減少，耐熱性也 有所提高。但兩者的耐熱性都比較