机械制造技术基础课后答案

1、机械制造技术基础 （ 作业拟定答案 ）2-2 切削过程的三个变形区各有何特点？它们之间有什么关联？ 答：三个变形区的特点：第一变形区为塑性变形区，或称基本变形区，其变形量 最大，常用它来说明切削过程的变形情况； 第二变形区为摩擦变形区， 切屑形成 后与前面之间存在压力， 所以沿前面流出时必然有很大摩擦， 因而使切屑底层又 产生一次塑性变形； 第三变形区发生在工件已加工表面与后面接触的区域， 已加 工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦产生变形。关联：这三个变形区汇集在切削刃附近， 应力集中且复杂； 它们实质上都是因为 挤压和摩擦产生变形， 第一变形区主要由挤压沿剪切线产生剪切变形， 第二

2、变形 区主要由挤压和摩擦产生切屑的变形， 第三变形区主要由挤压和摩擦产生加工表 面变形。2-3 分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响， 生产中最有效的控制积屑瘤的手 段是什么？ 答：积屑瘤产生的原因： 在切削速度不高又能形成连续切削的情况下， 加工塑性 材料时，刀面和切屑表面由于挤压和摩擦使得接触表面成为新鲜表面， 少量切屑 金属粘结在前刀面上， 产生了冷焊， 并形成加工硬化和瘤核。 瘤核逐渐长大形成 积屑瘤。对加工的影响： 积屑瘤粘结在前刀面上， 减少了刀具的磨损； 积屑瘤使刀具的实 际工作角度增大，有利于减小切削力； 积屑瘤伸出刀刃之外，使得切削厚度增加， 降低了工件的加工表面精度并使加工

3、表面粗糙度增加。生产中控制积屑瘤的手段： 在粗加工中， 可以采用中低速切削加以利用， 保护刀 具。在精加工中应避免采用中低速从而控制积屑瘤的产生， 同时还可以增大刀具 前角，降低切削力，或采用好的切削液。2-7 车削时切削合力为什么常分解为三个互相垂直的分力来分析？试说明这三 个分力的作用？答：分解成三个互相垂直力的原因： 切削合力的方向在空间中是不固定的， 与切 削运动中的三个运动方向均不重合， 而切削力又是设计和性能分析的一个重要参 数。为了便于分析和实际应用， 将切削力沿车削时的三个运动方向分解成三个力。 三个切削运动分别为：主运动 （切削速度）、进给运动 （进给量）、切深运动 （背吃刀

4、 量）。三个运动的方向在车削时是互相垂直的，所以车削时将切削力分解成沿三 个运动方向、互相垂直的力。三个分力的作用：Fz ：切削力或切向力。它是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率 所必须的。Fx ：进给力、轴向力。它是设计进给机构，计算车刀进给功率所必须的。Fy ：切深抗力或背向力。它是计算工件挠度、机床零件和车刀强度的依据。工 件在切削过程中产生的主动往往与 Fy 有关。2-9 切削热是如何产生和传出的？仅从切削热产生的多少能否说明切削区温度的 高低？答：被切削的金属在刀具的作用下， 发生弹性和塑性变形而耗功， 这是切削热的 一个重要来源。此外，切屑与前面、工件与后面之间的摩擦也要

5、耗功，也产生大 量的热量。 所以，切削热的来源就是切屑变形功和前后面的摩擦功。 切削区域的 热量被切屑、工件、刀具和周围介质传出。不能仅从切削热产生的多少来说明切削区温度的高低。 切削温度收到多方面的影 响：切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液。如材料的导热性 很好，但是强度硬度高， 其切削热变多， 但是由于导热性好所以切削温度有所降 低。因此不能从切削热产生的多少来衡量切削温度。2-11 背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样？为什么？如何运 用这一规律指导生产实践？答：根据切削力的经验公式， ap 的系数大于 f 的系数，因而背吃刀量对切削力 的影响大于进给量；根据

6、切削温度的经验公式，f的系数大于ap的系数，因而进给量对切削温度的影响大于背吃刀量。指导生产实践：生产实践中常用刀具寿命、生产效率、加工质量作为考虑因素。 由于切削温度增加， 刀具寿命降低，并且背吃刀量对刀具寿命的影响比进给量小， 这一点跟刀具寿命经验公式吻合。而刀具寿命降低对产品加工质量也有很大影 响，因此在刀具寿命和加工质量这两方面， 增大背吃刀量有优势。 而在切削力方 面，背吃刀量的影响比进给量大， 对所需机床的功率有所影响。 提高生产率要通 过提高切削速度来实现。 综合考虑， 在实际加工过程中， 一般先考虑尽可能大的 背吃刀量，其次选尽可能大的进给量。2-12 增大前角可以使切削温度降

7、低的原因是什么？是不是前角越大切削温度越 低？ 答：前角加大，变形和摩擦减小，因而切削热少。但前角不能过大，否则刀头部 分散热体积减小，不利于切削温度的降低。2-15 什么是刀具寿命？刀具寿命和磨钝标准有什么关系？磨钝标准确定后，刀 具寿命是否就确定了？为什么？ 答：一把新刀从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间， 成为刀具寿 命。确定了磨顿标准后可以定义刀具寿命。但不能仅靠磨顿标准来确定刀具寿命。因 为刀具寿命受到工件、刀具材料、刀具几何形状和切削参数的影响。2-18选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命出发时，按什么顺序选择切削用 量？从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量？为什么

8、？答：综合切削用量三要素对刀具寿命、 生产率和加工质量的影响，选择切削用量 的顺序应为：首先选尽可能大的背吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽 可能大的切削速度。从刀具寿命出发，切削速度对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。 因此应选择较大的背吃刀量和进给量，选择较小的切削速度。从机床动力出发，应保证有足够的切削力，因此较大的切削速度同时选择较小的 背吃刀量和进给量。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. 改进刀具结构；4. 改善冷却润滑条件。2-22在CA6140车床上粗车、半精车一套筒的外圆，材料为 45钢(调质)，抗拉 强度

9、 b 681.5MPa，硬度为 200300HBW，毛坯尺寸 dw lw 80mm 350mm， 车削后的尺寸为d (75 0.25)mm，L 340mm，表面粗糙度值均为 Ra3.2 m。 试选择刀具类型、材料、结构、几何参数及切削用量。答：本题选择直头外圆车刀，刀片材料为硬质合金YT15，结构为焊接刀具。刀杆尺寸为 16mm 25mm。几何参数 015 ，°8 ， kr 75 ，匕 10 ， s 6 ，r 1mm ；因表面粗糙度要求，故分粗车和半精车两道工序。1、粗车工步(1) 确定背吃刀量ap :单边加工余量为2.5mm，粗车取ap1 2mm，半精车取 ap2 0.5mm。(2

10、) 确定进给量f :根据工件材料、刀杆截面尺寸、工件直径和背吃刀量，从表 中查出f 0.50.9mm/r。按机床说明书中实有的进给量，取 f 0.51mm/r(3) 确定切削速度：切削速度可通过v齐仏计算，也可查表，本题查表取T弔f vv 110m/min主轴转速nlOOOvdw1000 1103.14 80438m / min按机床书说明书取n 450r/min，实际切削速度为v2、半精工步dwn1000113m/ min(1) 确定背吃刀量ap: ap2 0.5mm。(2) 确定进给量f :根据表面粗糙度和刃口圆角半径，并预估切削速度50m/ min，从表中查出f 0.3 0.35mm/r

11、。按机床说明书中实有的进给量, 取 f 0.3mm/ r。计算主轴转速n1000vdw1000 130 545r/min3.14 76(3) 根据ap与f，查表取v 130m/min。按说明书取n 56。/聞，实际切削速度为v盎13钿伽 2-23刀具材料应具备那些性能？常用的刀具材料有哪些？各有何优缺点？答：刀具材料应满足以下基本要求：1. 高的硬度；2. 高的耐磨性；3. 高的耐热性；4. 足够的强度和韧性5. 良好的热物理性能和耐热冲击性能。常用的刀具材料：1. 碳素工具钢和合金工具钢：碳素工具钢淬火后有较高的硬度，价格低廉，但耐热性较差，淬火时容易产生变形和裂纹。合金工具钢与其相比热处理 变形有所减少，耐热性也有所提高。但两者的耐热性都比较差