機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課后答案

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) （ 作業(yè)擬定答案 ）2-2 切削過(guò)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(lái)說(shuō)明切削過(guò)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)?擠壓和摩擦產(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，

2、 第二變形 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

3、并使加工表面粗糙度增加。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?gòu)亩刂品e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(lái)分析？試說(shuō)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)

4、 （背吃刀 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(guò)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(shuō)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(lái)源。 此外，切屑與前面、 工件與后面

5、之間的摩擦也要耗功， 也產(chǎn)生大 量的熱量。 所以，切削熱的來(lái)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(lái)說(shuō)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(lái)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

6、大于進(jìn)給量；根據(jù)切削溫度的經(jīng)驗(yàn)公式， f 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(guò)提高切削速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。 綜合考慮， 在實(shí)際加工過(guò)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

7、 增大前角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(guò)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(kāi)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(lái)確定刀具壽命。因 為刀具壽命受到工件、刀具材料、刀具幾何形狀和切削參數(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

8、順序選擇切削用量？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(rùn)滑條件。2-22在CA6140車床上粗車、半精車一套筒的外圓，材料為 4

9、5鋼(調(diào)質(zhì))，抗拉 強(qiáng)度匚b =681.5 M Pa，硬度為 200 300 H BW，毛坯尺寸 dw lw =80mm 350 mm， 車削后的尺寸為d二'(75 0.25) mm， L =340 mm，表面粗糙度值均為Ra3.2m。 試選擇刀具類型、材料、結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)及切削用量。答：本題選擇直頭外圓車刀，刀片材料為硬質(zhì)合金丫口5，結(jié)構(gòu)為焊接刀具。刀桿尺寸為 16 mm 25 mm。幾何參數(shù)0=15，0=8，k=75，k/ -10， = 6 ，r . = 1m m ；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2.5 mm，粗車

10、取ap2mm，半精車取ap2 = 0.5 m m。(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 0.9 mm / r。按機(jī)床說(shuō)明書中實(shí)有的進(jìn)給量，取 f = 0.51 mm / rc(3) 確定切削速度：切削速度可通過(guò)V二m J y心計(jì)算，也可查表，本題查表取T ap fv =110 m / m in主軸轉(zhuǎn)速n1000 v 1000110438 m / m in二 dw 3.1480按機(jī)床書說(shuō)明書取n =450 r/min，實(shí)際切削速度為v = =113 m / m in10002、半精工步確定背吃刀量ap : ap2 =0.5mm。(2)

11、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 50 m / m in，從表中查出f =0.3 0.35 mm / r。按機(jī)床說(shuō)明書中實(shí)有的進(jìn)給量, 取 f =0.3 mm / r。根據(jù)ap與f，查表取v =130 m / min 。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速1000 v1000130n545 r / m in-：dw3.1476按說(shuō)明書取nd n-560 r / m in，實(shí)際切削速度為 v=134 m /min10002-23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