机械制造技术基础作业

1、 2014-2015学年第二学期机械制造技术基础作业 1、何谓切削用量三要素怎样定义？如何计算？ 答：切削用量三要素：切削速度 Vc、进给量f、背吃刀量ap； 切削速度Vc：主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。回旋体（刀具或工件）上 外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：丄-m/s或m/min式中 d工件或刀具上某一点的回转直径（mm ； n工件或刀具的转速（r/s或r/min ）。 进给量f :进给速度Vf是单位时间的进给量，单位是 mm/s （mm/min）。 进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r。 对于刨削、插削等主运动为往复直线运动

2、的加工，虽然可以不规定进给速度却需要规定间歇进给量, 其单位为mm/d.st （毫米/双行程）。 对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进 给量fz，季后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z（毫米/齿）。 或 mm/min Vf = f .n = fz . Z . n mm/s 背吃刀量ap:对于车削和刨削加工来说，背吃刀量 ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距 离，单位mm。 (Iw den cis = 外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算： mm dm 对于钻L工作 ap =- mm 上两式中为已加工表面直径 mm dw 为待

3、加工表面直径 mm 2、刀具标注角度参考系有哪几种？它们是由哪些参考平面构成？试给这些参考平面下定义? 答：刀具标注角度的参考系主要有三种：即正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系。 构成：即正交平面参考系：由基面 Pr、切削平面Ps和正平面Po构成的空间三面投影体系称为 正交平面参考系。由于该参考系中三个投影面均相互垂直，符合空间三维平面直角坐标系的条件， 所以，该参考系是刀具标注角度最常用的参考系。 法平面参考系：由基面 Pr、切削平面Ps和法平面Pn构成的空间三面投影体系称为法平面参考 系。 假定工作平面参考系：由基面 Pr、假定工作平面Pf和背平面Pp构成的空间三面投影体系称

4、为 假定工作平面参考系。 定义：基面Pr :过切削刃选定点，垂直于主运动方向的平面。通常，它平行（或垂直）于刀具 上的安装面（或轴线）的平面。例如：普通车刀的基面Pr，可理解为平行于刀具的底面； 切削平面Ps：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面 Pr的平面。它也是切削刃与切削 速度方向构成的平面； 正交平面Po：过切削刃选定点，同时垂直于基面 Pr与切削平面Ps的平面； 法平面Pn：过切削刃选定点，并垂直于切削刃的平面； 假定工作平面Pf :过切削刃选定点，平行于假定进给运动方向，并垂直于基面Pr的平面； 背平面Pp：过切削刃选定点，同时垂直于假定工作平面 Pf与基面Pr的平面。 3、

5、刀具切削部分材料应具备哪些性能 ? 为什么 ? 答：刀具切削材料应具备的性能： 高的硬度和耐磨性； 足够的强度和韧度； 高的耐热性； 良好的工艺性；满足良好的经济性。 原因：在切削过程中， 刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面。切削加工时， 由于摩擦与变 形，刀具承受了很大的压力和很高的温度， 因此在选择刀具材料时应该要考虑材料的硬度、 耐磨性、 强度、 韧度、耐热性、工艺性及经济性。 刀具材料对金属切削的生产率、 成本、质量有很大的影响， 因此要重视刀具材料的正确选择和合理使用。 4、刀具材料与被加工材料应如何匹配 ?怎样根据工件材料的性质和切削条件正确选择刀具材料 ? 答：如何匹配：

6、加工工件与刀具之间力学性能的匹配 : 切削刀具与加工工件材质的力学性能匹配 主要是指刀具与工件材质材料的强度、韧性及硬度等力学性能参数应相互匹配。 加工工件材质与刀具材料的物理性能匹配 : 切削刀具与加工对象的物埋性能匹配主要是指刀具 与工件材料的熔点、 弹性模量、 导热系数、热膨胀系数相抗热冲击性能等物埋性能参数应相互匹配。 化学性能的匹配： 刀具的磨损是机械磨损和化学磨损综合作用的结果。 切削刀具与加工对象的化 学性能匹配主要是指刀具与工件材料的化学亲和性、 化学反应、 扩散、粘着和溶解等化学性能参数 应相互匹配。 选择刀具材料： 不同力学性能的刀具 （ 如高速钢刀具、 硬质合金刀具和超硬

7、刀具等 ） 所适合加工的 工件材质有所不同。通常，刀具材料的硬度必须高。通常，刀具材料的硬度，刀具硬度一般要求在 60 HRC以上。高硬度的工件材料必须用更高硬度的刀具来加工。 具有不同物埋性能的刀具 （ 如高导热和低熔点的高速钢刀具、 高熔点和低热胀的陶瓷刀具、 高导 热和低热胀的金刚石刀具等 ）所适合加工的工件材料有所不同。加工导热性差的工件时，应采用导 热性较好的刀具， 以使切削热可迅速传出而降低切削温度。 金刚石的导热系数为硬质合金的 1.5 9 倍，为铜的 26 倍，由于导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，故刀具切削部分温度低。金 刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，约为高速钢的 1

8、/10，因此金刚石刀具不会产生很大的热变 形，这对尺寸精度要求很高的精密加工刀具来说尤为重要。立方氮化硼（CBN）的导热性虽不及金刚 石，但却大大高于高速钢和硬质合金。 随切削温度的提高，CBN刀具的导热系数逐渐增加，可使刀 尖处切削温度降低，减少刀具的扩散磨损并有利于高速精加工时加工精度的提高。CBN的耐热性可 达到1 4001 500 C，比金刚石的耐热性（700800 C）几乎高一倍。高速加工钢和铸铁等黑色金属 时，最高切削速度只能达到加工铝合金时的 1/31/5 ，其原因是切削热易使刀尖发生热破损。在 高速切削低导热性及高硬度材料 （如钛合金和耐热镍基合金、 高硬度合金钢等 ）时，易形成锯齿状切 屑，而高速铣削过程中则会产生厚度变化的断续切屑， 它们都会导致刀具内的热应力发生高频率的 周期变化，从而加速刀具的磨损。 5、阐明金属切削形成过程的实质？哪些指标用来衡量切削层金属的变形程度？它们之间的相互 关系如何？它们是否真实的反映了切屑形成过程的物理本质？为什么？ 答：金属切削过程形成过程的实质： 是如果忽略了摩擦、温度和应变速度的影响， 金属切割过程如 同压缩过程，切削层受刀具挤压后也会产生弹性变形、 塑性变形、晶格剪切滑移直至破裂， 最终完 成切削，完成切削过程。 切削层金属的变形程度指标：相对滑移 A3 16 0.03 计