机械制造工艺与装备 习题及答案 叶文华 ch07

第七章机械加工表面质量7-1为什么机器零件总是从表面层开始破坏的?加工表面质量对机器使用性能有哪些影响?由于表面层材料在加工时会产生物理、机械及化学性质的变化。在去除表层余量的过程中,金属表面受到楔入、挤压、断裂的复杂力学作用,产生弹性、塑性变形和残余应力。同时由于温度、环境介质的物理、化学作用,使表层的硬度、残余应力、金相组织等发生很大变化,故破坏总是先从表面层开始。7-2车削一铸铁零件的外圆表面，若进给量f=0.4mm/r，车刀刀尖圆半径r=3mm，试估算车削后零件表面粗糙度的数值。7-3高速精45钢工件的内孔时，采用主偏角kt=75°、副偏角k’r=15°的锋利尖刀，当加工表面粗糙度要求为Ra3.2~63um时，问:(1)在不考虑工件材料塑性变形对表面粗糙度影响的条件下，进给量f应选择多大合适?(2)实际加工表面粗糙度值与计算值是否相同?为什么?(3)进给量f越小，表面粗糙度值是否越小?答案略。7-4采用粒度为36号的砂轮磨削钢件外圆其表面粗糙度要求为Ra1.6um;在相同的磨削用量下，采用粒度为60号的砂轮可使Ra降低为0.2um，这是为什么?砂轮的粒度越大,则砂轮的磨粒尺寸和磨粒间距就越小，在相同磨削条件下参与磨削的磨粒就越多,工件表面单位面积上刻痕越多,磨削表面的粗糙度值越小。7-5为什么提高砂轮转速能降低磨削表面的粗糙度数值，而提高工件速度却得到相反的结果?理论上同一工件点上单位时间里通过的砂轮摩擦次数越多粗糙度越低.所以:提到砂轮速度,相当于增加了摩擦次数:同理,提供工件速度则减少。7-6为什么刀具的切削刃钝圆半径r增大及后刀面磨损VB增大，会使冷作硬化现象增强，而刀具前角y0增大，却使硬化现象减弱?答案略。7-7在相同的切削条件下，为什么切削钢件比切削工业纯铁冷硬现象少，而切削钢件却比切削有色金属工件的冷硬现象多?冷作硬化:零件在机械加工中外表层金属产生强烈的冷态塑性变形后，引起强度与硬度都有所提高的现象。产生原因:切削[磨削]加工时，外表层金属由于塑性变形使晶粒间产生剪切滑移，晶格扭曲，经理发生拉长、破碎、纤维化，从而使外表层材料强化，强度与硬度提高。外表层的冷作硬化的程度，取决于产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。速度越大，塑性变形越不充分，那么硬化程度越小:力越大塑性变形大，那么硬化程度大。7-8为什么磨削加工容易产生烧伤?如果工件材料和磨削用量无法改变，减轻烧伤现象的最佳途径是什么?有色金属的塑性好磨削时切屑容易堵塞砂轮,甚至产生磨削烧伤;通常为获得高光洁度的加工表面可以采用车削代替磨削。7-9为什么磨削高合金钢比普通碳钢容易产生烧伤现象?因为合金钢相对碳素钢的导热性低，强度及其韧性高，导致产生的热量多，传入机体的热量少从而磨削温度高，因此容易烧伤。所以在磨削合金钢时，可降低磨削速度及进给量，或提高工件转速并加强冷却，减少磨削烧伤的现象的发生。7-10磨削外圆表面时，如果同时提高工件和砂轮的速度，为什么能够减轻烧伤且又不会增大表面粗糙度值?加大工件的回转速度,磨削表面的温度升高但其增长速度与磨削深度影响相比小得多;且回转速度越大,热量越不容易传入工件内层,具有减小烧伤层深度的作用。但增大工件速度会使表面粗糙度增长为了弥补这一缺陷,可以相应提高砂轮速度,增加砂轮的旋转速度等于是提高了参加磨削的砂粒个数在磨削量不变的情况下,等于降低了单位砂粒磨削量,从而降低了产生的热量,降低了烧伤的概率。实践证明,同时提高砂轮速度和工件速度可以避免烧伤且不会增大表面粗糙度。7-11为什么采用开槽砂轮能够减轻或消除烧伤现象?答案略。7-12机械加工中，为什么工件表面层金属会产生残余应力?磨削加工工件表面层产生残余应力的原因与切削加工产生的残余应力的原因是否相同？为什么?机械加工后工件表面层的残余应力是由于力引起的冷态塑性变形，磨(切)削热引起的热态塑性变形及金组织变化引起的体积变化等因素综合作用的结果。磨削加工时，通常热态塑性变形或金组织变化引起的体积变化是工件表面层产生残余应力的主要因素:切削加时起主要作用是冷态塑性变形，工件表面层产生残余压应力。7-13磨削淬火钢时，因冷却速度不均匀，其表面层金属出现二次淬火组织(马氏体)，里层金属出现回火组织(近似珠光体的托氏体或索氏体)。试分析二次淬火层及回火层各产生何种残余应力?如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体的高，在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为淬火烧伤。7-14答案略。7-15答案略。7-16强烈震动的原