機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)第二章練習(xí)題與答案

1、第二章練習(xí)題1. 填空題1- 1直角自由切削，是指沒(méi)有 參加切削，并且刃傾角 的切削方式。1- 2在一般速度范圍內(nèi)，第I變形區(qū)的寬度僅為0.020.2mm。切削速度 ，寬度愈小,因此可以近似視為一個(gè)平面，稱為剪切面。1- 3靠前刀面處的變形區(qū)域稱為 變形區(qū)，這個(gè)變形區(qū)主要集中在和前刀面接觸的切屑底面一薄層金屬內(nèi)。1- 4在已加工表面處形成的顯著變形層（晶格發(fā)生了纖維化），是已加工表面受到切削刃和 后刀面的擠壓和摩擦所造成的，這一變形層稱為變形區(qū)。1- 5從形態(tài)上看，切屑可以分為帶狀切屑、和崩碎切屑四種類型。1- 6在形成擠裂切屑的條件下，若減小刀具前角，減低切削速度，加大切削厚度，就可能得 到

2、。1- 7在形成擠裂切屑的條件下，若加大刀具前角，提高切削速度，減小切削厚度，就可能得 到。工件上切削層的厚度hD，而的大小來(lái)衡量變形程度要比變形變形區(qū)的變形情況，而變變形區(qū)變形的影響。1- 8經(jīng)過(guò)塑性變形后形成的切屑，其厚度hch通常都要切屑長(zhǎng)度Lch通常切削層長(zhǎng)度 Lc。1- 9切削過(guò)程中金屬的變形主要是剪切滑移，所以用 系數(shù)精確些。1- 10相對(duì)滑移是根據(jù)純剪切變形推岀的，所以它主要反映 形系數(shù)則反映切屑變形的綜合結(jié)果，特別是包含有1- 11切屑與前刀面的摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不同，因?yàn)榍行寂c前刀面之間的壓力很大（可達(dá)1.962.94GPa以上），再加上幾百度的高溫，致使切屑底面與

3、前刀面發(fā)生現(xiàn)象。1- 12在粘結(jié)情況下，切屑與前刀面之間的摩擦是切屑粘結(jié)部分和上層金屬之間的摩擦，即 切屑的。1-13根據(jù)摩擦情況不同，切屑與前刀面接觸部分可分為兩個(gè)摩擦區(qū)，即和滑動(dòng)區(qū)。1-14切屑與前刀面粘結(jié)區(qū)的摩擦是變形區(qū)變形的重要成因。1-15硬脆材料與金屬材料的切除過(guò)程有所不同，其切除過(guò)程以為主。1-16磨削時(shí)砂輪表面的微小磨粒切削刃的幾何形狀是不確定的，通常有較大的負(fù)（-60。85 °和刃口楔角（80。145 °，以及較大的半徑。1-17砂輪磨粒切削刃的排列（刃距、高低）是 分布的，且隨著砂輪的磨損不斷變化。1-18切削時(shí)作用在刀具上的力，由兩個(gè)方面組成：1）三個(gè)

4、變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的變形抗 力和塑性變形抗力；2）切屑、工件與刀具間的 。1-19由于切削變形復(fù)雜，用材料力學(xué)、彈性、塑性變形理論推導(dǎo)的計(jì)算切削力的理論公式與實(shí)際差距較大，故在實(shí)際生產(chǎn)中常用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力的大小。1-20切削熱的直接來(lái)源是切削層的變形以及切屑與刀具、工件與刀具之間的，因而三個(gè)變形區(qū)是產(chǎn)生切削熱的三個(gè)熱源區(qū)。1-21在切削塑性材料時(shí)，切削區(qū)溫度最高點(diǎn)是在前刀面上處。1-22切削脆性材料時(shí)，由于形成崩碎切屑，故最高溫度區(qū)，位于靠近刀尖的的小區(qū)域內(nèi)。1-23目前比較成熟的測(cè)量切削溫度的方法有自然熱電偶法、熱電偶法和紅外測(cè)溫法。1-24利用自然熱電偶法可測(cè)得的溫度是切削區(qū)的，紅外測(cè)溫法可

5、測(cè)刀具及切屑側(cè)面。1-25工件平均溫度指磨削熱傳入工件而引起的，它影響工件的形狀和尺寸精度。1-26積屑瘤是在切削速度加工塑性材料條件下的一個(gè)重要物理現(xiàn)象。1-27積屑瘤是變形區(qū)在特定條件下金屬變形摩擦的產(chǎn)物。1-28殘余應(yīng)力是在未施加任何外力作用的情況下，在材料內(nèi)部保持而存在的應(yīng)力。1-29刀具正常磨損的主要表現(xiàn)形式為前刀面磨損、后刀面磨損和磨損。1-30刀具的非正常磨損是指刀具在切削過(guò)程中突然或過(guò)早產(chǎn)生損壞現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為兩種 形式：和卷刃。1-31 一次磨刀之后，刀具進(jìn)行切削，后刀面允許的最大磨損量（VBB），稱為，或者叫做磨損限度。1-32形成刀具磨損的原因非常復(fù)雜，它既有磨損，又有

6、、化學(xué)作用的磨損，還有由于金相組織的相變使刀具硬度改變所造成的磨損。1-33刀具使用壽命是指刀具從開(kāi)始切削至達(dá)到為止所使用的切削時(shí)間，用T表示。1- 34切削用量?jī)?yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)視優(yōu)化目標(biāo)不同，可以有多種形式，常見(jiàn)的有以下幾種：按最高生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù)，按標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù)和按最大利潤(rùn)率標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù)。2. 判斷題2- 1在一般速度范圍內(nèi)，第I變形區(qū)的寬度僅為 0.020.2mm。切削速度愈高，寬度愈小。2- 2切削時(shí)岀現(xiàn)的積屑瘤、前刀面磨損等現(xiàn)象，都是第皿變形區(qū)的變形所造成的。2- 3第皿變形區(qū)的變形是造成已加工表面硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。2- 4由于大部分塑性變形集中于第I變

7、形區(qū)，因而切削變形的大小，主要由第I變形區(qū)來(lái)衡 量。2- 5在形成擠裂切屑的條件下，若減小刀具前角，減低切削速度，加大切削厚度，就可能得 到崩碎切屑。2- 6在形成擠裂切屑的條件下，若加大刀具前角，提高切削速度，減小切削厚度，就可能得 到帶狀切屑。2- 7切屑形態(tài)的變化反映了切削變形程度的不同，如帶狀切屑是切削層沿剪切面滑移變形尚 未達(dá)到斷裂程度而形成的。2- 8切屑形態(tài)的變化反映了切削變形程度的不同，如擠裂切屑是切削層沿剪切面滑移變形完 全達(dá)到斷裂程度而形成的。2- 9切屑形態(tài)的變化反映了切削變形程度的不同，如單元切屑是切削層沿剪切面滑移變形完 全達(dá)到斷裂程度而形成的。2- 10經(jīng)過(guò)塑性變形

8、后形成的切屑，其厚度hch通常都要小于工件上切削層的厚度hD，而切屑長(zhǎng)度Lch通常大于切削層長(zhǎng)度Lc。2- 11用相對(duì)滑移的大小來(lái)衡量變形程度要比變形系數(shù)精確些。2- 12相對(duì)滑移反映切屑變形的綜合結(jié)果，特別是包含有第二變形區(qū)變形的影響。2-13切屑與前刀面的摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不同，不是一般的外摩擦，而是切屑 粘結(jié)部分和上層金屬之間的摩擦，即切屑的內(nèi)摩擦。2-14內(nèi)摩擦實(shí)際就是金屬內(nèi)部的滑移剪切，同粘結(jié)面積和法向力有關(guān)。2-15切屑與前刀面粘結(jié)區(qū)的摩擦是第H變形區(qū)變形的重要成因。2-16硬脆材料與金屬材料的切除過(guò)程有所不同，其切除過(guò)程以斷裂破壞為主。2-17 磨削是利用砂輪表面上由結(jié)

9、合劑剛性支承著的極多微小磨粒切削刃進(jìn)行的切削加工。2-18 磨削時(shí)砂輪表面的微小磨粒切削刃的幾何形狀是不確定的，且通常有較大的前角和刃 口楔角，以及較大的刃口鈍圓半徑。2-19 主切削力 Fc 是計(jì)算機(jī)床功率及設(shè)計(jì)夾具、刀具的主要依據(jù)。2-20 吃刀抗力可能引起工件的彎曲與振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。2-21 進(jìn)給抗力 Ff 是設(shè)計(jì)和校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的重要依據(jù)。2-22 由于切削變形復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)中常用理論公式計(jì)算切削力的大小。2-23 切削功率主要是主運(yùn)動(dòng)和主切削力所消耗的功率。2-24 影響切削力的因素很多，其中最主要的是刀具材料、刀具磨損、冷卻潤(rùn)滑液。2-25 切削溫度是切削過(guò)程的一個(gè)重要

10、物理量，主要影響刀具磨損和積屑瘤的產(chǎn)生，但對(duì)表 面質(zhì)量沒(méi) 有影響。2-26 切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)（如空氣、切削液）傳散出去。不同的加工方 法其切削熱傳散的比例是相同。2-27 切削溫度的高低不僅取決于熱源區(qū)產(chǎn)生熱量的多少，而且還取決于散熱條件的好壞。2-28 凡影響切削變形、切削抗力及功率消耗的因素，都對(duì)生熱有影響。2-29 切削用量增加，功率消耗加大，切削熱的生成加多，切削溫度升高。2-30 在切削塑性材料時(shí)，切削區(qū)溫度最高點(diǎn)是在刀刃處。2-31 切削脆性材料時(shí)，由于形成崩碎切屑，故最高溫度區(qū)位于靠近刀尖的后刀面上的小區(qū) 域內(nèi)。2-32 人工熱電偶法可用于測(cè)量切削區(qū)的平均溫度，

11、紅外測(cè)溫法可用于測(cè)量刀具及切屑側(cè)面 溫度場(chǎng)。2-33 控制與降低磨削溫度，是保證磨削質(zhì)量的重要措施。2-34 工件平均溫度與磨削燒傷和磨削裂紋的產(chǎn)生有密切關(guān)系。2-35 磨粒磨削點(diǎn)溫度是引起磨削刃的熱損傷、砂輪的磨損、破碎和粘附等現(xiàn)象的重要因素。2-36 磨削區(qū)溫度影響工件的形狀和尺寸精度。2-37 工件表面層的溫度分布與加工表面變質(zhì)層的生成機(jī)理、磨削裂紋的產(chǎn)生以及工件的使 用性能等有關(guān)。2-38 積屑瘤是在中等切速加工塑性材料條件下的一個(gè)重要物理現(xiàn)象。2-39 在精加工時(shí)，積屑瘤對(duì)切削過(guò)程是有利的，應(yīng)設(shè)法利用這一點(diǎn)提高已加工表面質(zhì)量。2-40 積屑瘤的形成與摩擦條件有關(guān)，而影響摩擦條件的主要

12、因素是接觸面壓力。2-41 當(dāng)切削塑性材料、切削速度 v 較高、切削厚度 hD 較大時(shí)易發(fā)生前刀面磨損。2-42 當(dāng)切削塑性金屬材料時(shí)，若切削速度較低，切削厚度較薄，則易發(fā)生后刀面磨損。2-43 當(dāng)切削脆性金屬時(shí)，由于形成崩碎切屑，會(huì)出現(xiàn)后刀面磨損。2-44 當(dāng)切削塑性金屬，采用中等切速及中等進(jìn)給量時(shí)，常出現(xiàn)前后刀面同時(shí)磨損。2-45 刀具磨損過(guò)程可分為兩個(gè)階段即初期磨損階段和正常磨損階段。2-46 磨粒磨損只在低速切削條件下都存在，對(duì)低速切削的刀具而言，磨粒磨損往往是刀具 磨損的主要原因。2-47 粘結(jié)磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴(yán)重。2-48 擴(kuò)散磨損在高溫作用下發(fā)生。擴(kuò)散磨損其實(shí)質(zhì)

13、是一種物理性質(zhì)磨損。2-49 切削用量中切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最大，其次為切削深度，而進(jìn)給量對(duì)刀具耐 用度的影響最小。2-50 傳統(tǒng)上選擇切削用量的基本原則是：在保證刀具一定耐用度的前提下，優(yōu)先考慮采用 最大的切削深度 ap，其次考慮采用大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度的要求選定（計(jì)算或查表）合理的切削速度v。3. 單項(xiàng)選擇題3- 1 直角自由切削，是指沒(méi)有副刃參加切削，并且刃傾角（ ）的切削方式。屁00 治 03- 2 切削加工過(guò)程中的塑性變形大部分集中于（ ）。 第I變形區(qū) 第n變形區(qū) 第皿變形區(qū) 已加工表面3- 3 切屑類型不但與工件材料有關(guān)，而且受切削條件的影響。如在形成擠裂切屑的

14、條件下， 若減小刀具前角，減低切削速度或加大切削厚度，就可能得到（）。 帶狀切屑 單元切屑 崩碎切屑3- 4 切屑類型不但與工件材料有關(guān)，而且受切削條件的影響。如在形成擠裂切屑的條件下， 若加大前角，提高切削速度，減小切削厚度，就可能得到（）。 帶狀切屑 單元切屑 崩碎切屑3- 5 內(nèi)摩擦實(shí)際就是金屬內(nèi)部的滑移剪切，同粘結(jié)面積有關(guān)。這部分的摩擦力Ffi 約占切屑與前刀面總摩擦力的（ ）。 55 65 75 853- 6 切屑與前刀面粘結(jié)區(qū)的摩擦是（ ）變形的重要成因第I變形區(qū)第n變形區(qū)第皿變形區(qū)3- 7 切削用量對(duì)切削力影響最大的是（ ） 切削速度 切削深度 進(jìn)給量3- 8 切削用量對(duì)切削溫度

15、影響最小的是（ ）。 切削速度 切削深度 進(jìn)給量3- 9 在切削塑性材料時(shí)，切削區(qū)溫度最高點(diǎn)是在（）。 刀尖處 前刀面上靠近刀刃處 后刀面上靠近刀尖處 主刀刃處3- 10磨削區(qū)溫度是砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，一般約有500800 C,它影響（） 工件的形狀和尺寸精度 磨削刃的熱損傷、砂輪的磨損、破碎和粘附等 磨削燒傷和磨削裂紋的產(chǎn)生 加工表面變質(zhì)層、磨削裂紋以及工件的使用性能3- 11 積屑瘤是在（ ）切削塑性材料條件下的一個(gè)重要物理現(xiàn)象。 低速 中低速 中速 高速3- 12 切削用量對(duì)刀具耐用度影響最大的是（）。 切削速度 切削深度 進(jìn)給量4. 多項(xiàng)選擇題4- 1 主切削力 Fc 垂直于基

16、面，與切削速度方向一致，作用于工件切線方向，是（ 主要依據(jù)。 計(jì)算機(jī)床功率 設(shè)計(jì)夾具 設(shè)計(jì)刀具 設(shè)計(jì)和校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度）的4- 2 影響切削力的因素很多，其中最主要的是（ ）。 工件材料 切削用量 刀具材料 刀具幾何形狀與幾何角度4- 3 切削過(guò)程中影響散熱的因素有（ ）。 工件材料的導(dǎo)熱系數(shù) 刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù) 冷卻潤(rùn)滑液 刀具主刀刃與工件接觸長(zhǎng)度4- 4磨削是工件表面溫度可達(dá)1000 C以上，在工件表層形成極大的溫度梯度（6001000 °C/mm ），并會(huì)出現(xiàn)（ ）等缺陷。 尺寸形狀偏差 表面燒傷 加工硬化 殘余應(yīng)力4- 5 合理地控制切削條件、調(diào)整切削參數(shù)，盡量不形成中溫

17、區(qū)就能較有效地抑制或避免積屑 瘤形成。一般可采用的措施包括（） 控制切削速度 減小刀具前角 使用高效切削液 當(dāng)工件材料塑性過(guò)高，硬度很低時(shí)，可進(jìn)行適當(dāng)熱處理，提高其硬度，降低其塑性4- 6 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因有（）。 塑性變形效應(yīng) 里層金屬?gòu)椥曰謴?fù) 表層金屬的相變 熱變形4- 7 當(dāng)（-16）時(shí)易發(fā)生前刀面磨損。 切削塑性材料 切削速度較高 切削厚度較大 切削深度較大4- 8 當(dāng)（）時(shí)易發(fā)生后刀面磨損。當(dāng)（）時(shí)，由于形成崩碎切屑，也會(huì)出現(xiàn)后刀面磨損。 切削脆性金屬 切削塑性材料 切削速度較低 切削厚度較薄4- 9 決定粘結(jié)磨損程度的因素主要有（ ）。 接觸面間分子活動(dòng)能量 刀具材料與工件材料的

18、硬度比 中等偏低的切削速度 刀具材料與工件的親和能力4- 10 視優(yōu)化目標(biāo)不同，常見(jiàn)的切削用量?jī)?yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)有（）。 按最高生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù) 按最大刀具耐用度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù) 按最大利潤(rùn)率標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù) 按最低成本標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定的目標(biāo)函數(shù)5. 問(wèn)答題5- 1 如何表示切屑變形程度？5- 2 影響切削變形有哪些因素？各因素如何影響切削變形？5- 3 三個(gè)切削分力是如何定義的？各分力對(duì)加工有何影響？5- 4 刀具磨損過(guò)程有哪幾個(gè)階段？為何出現(xiàn)這種規(guī)律？5- 5 刀具破損的主要形式有哪些？高速鋼和硬質(zhì)合金刀具的破損形式有何不同？5- 6 工件材料切削加工性的衡量指標(biāo)有哪些？5- 7 說(shuō)明最大生產(chǎn)效率刀具使用壽命和經(jīng)濟(jì)刀具使用壽命的含義及計(jì)算公式。5- 8 切削液有何功用？如何選用？9 磨粒粒度是如何規(guī)定的？試說(shuō)明不同粒度砂輪的應(yīng)用。第二章 練習(xí)題答案1. 填空題1-35 副刃，?s= 01-36 愈高1-37 第 H1-38第皿1-39 擠裂切屑、單元切屑1-40 單元切屑1-41 帶狀切屑1-42 大于，小于1-43 相對(duì)滑移1-44 第 I,第 H1-45 粘結(jié)1-46 內(nèi)摩擦1-47 粘結(jié)區(qū)（或內(nèi)摩擦區(qū)1-48 第 H1-49 斷裂破壞1-50 前角 ,