機(jī)械制造工藝與裝備 習(xí)題及答案 葉文華 ch02

第二章金屬切削過程2-1切削用量三要素分別是什么?在外圓車削中，如何計(jì)算切削層參數(shù)?切削用量三要素是指切削速度0、進(jìn)給量f背吃刀量ap(切削深度)。2-2刀具切削部分由一個(gè)刀尖、兩個(gè)刀刃、三個(gè)刀面構(gòu)成，兩個(gè)刀刃和三個(gè)刀面分別是什么?答案略。2-3刀具正交平面參考系中，各參考平面Pr、Ps、Po及刀具角度ro、ao、kr、k’r、?s是如何定義的?試畫圖標(biāo)出這些基本角度。基面Pr:通過主切削刃上選定點(diǎn)，重直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。切削平面Ps:通過主切削刀上選定點(diǎn),與主切削刃相切,且重直于該點(diǎn)基面的平面。正交平面Po:通過主切削刀上選定點(diǎn)，重直于基面和切削平面的平面。前角:在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面間的夾角。后角:在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面間的夾。主偏角:在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面上角。的投影與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。副偏角:在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面上的投影與假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角。刃傾角:在切削年面內(nèi)測量的主切削刀與基面間的夾角。2-4進(jìn)給運(yùn)動(dòng)如何影響刀具工作角度?為什么車刀做橫向切削時(shí)，進(jìn)給量取值不能過大?因?yàn)闄M向切削時(shí)若進(jìn)給量過大，即刀具背吃刀量過大，使得在切削時(shí)工件受擠壓嚴(yán)重，甚至是擠斷工件，從而影響工件加工質(zhì)量，同時(shí)也降低刀具使用壽命。2-5內(nèi)孔削時(shí)，如果刀尖高于機(jī)床主軸中心線，則不考慮車刀橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響，試分析刀具工作前角、工作后角的變化情況。刀具前角增大，后角減小。2-6刀具切削部分的材料應(yīng)具備哪些性能?(1)在調(diào)整機(jī)床時(shí)，可用百分表，定位量塊來控制進(jìn)給量;(2)對磨損了的刀具，應(yīng)隨時(shí)改變進(jìn)給;(3)合理選擇切削用量，減少因切削力變化量;而引起的振動(dòng);(4)消除機(jī)床傳動(dòng)部件的間隙，提高機(jī)床剛性?？傊?，要消除齒厚偏差的根本途徑是控制正確的進(jìn)給量。2-7常用的高速鋼刀具材料有哪幾種?適用的范圍分別是什么?高速鋼;硬質(zhì)合金;陶瓷;超硬刀具材料。2-8常用的硬質(zhì)合金有哪幾類?適用的范圍分別是什么?常用的硬質(zhì)合金有三類:P類(我國鎢鉆缽類YT),主要用于切削鋼等長屑材料;K類(我國鎢鉆類YG),主要用于切削鑄鐵、有色金屬等材料;M類(我國通用類YW,可以加工鑄鐵、有色金屬和鋼及難加工材料。2-9試述新型刀具材料(陶瓷、立方氮化硼、金剛石)的特點(diǎn)及適用的場合。金剛石:化學(xué)式C，具有最大的硬度，熱導(dǎo)率高，如,室溫條件下,部是熱的良導(dǎo)件，但它在高溫下的熱導(dǎo)率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金剛石。金剛石可用巨散熱器或熱交換器、熱沉，尤其是在大功率電器件領(lǐng)域。缺點(diǎn):價(jià)格貴、成本高。方賣化朋:化學(xué)式BN，總體性能不如金剛石(硬度、熱率均不及金剛石)但它也能而搞溫、抗腐蝕、散熱好。導(dǎo)熱率高等,可用作切割工具和地質(zhì)劫探、石油鉆探的鉆頭、高溫高座絕緣、散熱穿部牛，防止中子福射的包裝材料，以及用來在高溫狀客的特殊電預(yù)解、電阻材料。性價(jià)比高。陶瓷:屬于硅酸鹽材料，特性:不掉色、不吸水。不變形，易清洗,無毒無害。優(yōu)點(diǎn):機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨性、耐腐性性好，熱穩(wěn)金性好,產(chǎn)品環(huán)保,價(jià)格低，缺點(diǎn):脆性大易碎.后加工能力低，產(chǎn)品不易回收利用。用于餐具、茶具、碗、碟等。2-10切削變形區(qū)如何劃分?第一變形區(qū)有哪些變形特點(diǎn)?切削形成過程分為三個(gè)變形區(qū)。第一變形區(qū)切削層金屬與工件分離的剪切滑移區(qū)域。2-11積屑瘤產(chǎn)生的條件是什么?積眉瘤對金屬切削過程有什么影響?積屑瘤的形成原因主要是由于切削加工時(shí)，在一定的溫度和壓力作用下，切屑與刀具前面發(fā)生強(qiáng)烈摩擦，致使切屑底層金屬流動(dòng)速度降低而形成滯流層，如果溫度和壓力合適，滯流層就與前刀面黏結(jié)而留在刀具前面上，由于黏結(jié)層經(jīng)過塑性變形硬度提高，連續(xù)流動(dòng)的切屑在黏結(jié)層上流動(dòng)時(shí)，又會(huì)形成新的滯留層，使黏結(jié)層在前一層的基礎(chǔ)上積聚，這樣一層又一層地堆積，黏結(jié)層愈來愈大，最后形成積屑瘤。增大實(shí)際前角；增大切入深度；增大已加工表面粗糙度；影響刀具耐用度。2-12切削力分解為三個(gè)互相垂直的分力的作用是什么?1)主切削力Fc的作用:是計(jì)算機(jī)床切削功率與選配機(jī)床電機(jī)、設(shè)計(jì)與校核機(jī)床主軸等零部件以及計(jì)算刀具和夾具強(qiáng)度必不可少的參數(shù);也是選擇刀具幾何形狀和切削用量的依據(jù)。2)背向力Fp的作用:是進(jìn)行計(jì)算工藝系統(tǒng)剛度、加工精度分析以及工藝系統(tǒng)振動(dòng)分析時(shí)所必須的參數(shù)。3)進(jìn)給力Ff的作用:是設(shè)計(jì)與校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)及計(jì)算機(jī)床進(jìn)給功率不可缺少的參數(shù)。2-13影響切削力的主要因素有哪些?試論述其影響規(guī)律。切削力的來源有兩個(gè)方面:一是切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性變形、塑性變形所產(chǎn)生的抗力，二是刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。影響切削力的因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具幾何參數(shù)等。各因素影響規(guī)律略。2-14用硬質(zhì)合金刀具車削外圓，工件材料為40Cr，試驗(yàn)測得主切削力Fc=1100N，試求切削功率Pc，并校驗(yàn)機(jī)床功率(機(jī)床額定功率PE為7.5kW，傳動(dòng)效率為0.8)。答案略。2-15背吃刀量ap和進(jìn)給量/對切削力的影響程度有何不同?背吃刀量ap或進(jìn)給量f加大,均使切削力增大但兩者的影響程度不同。Ap加大時(shí)，變形系數(shù)E不變，切削力成正比例增大;而f加大時(shí)，E有所下降政切削力不成比例增大。ap的指數(shù)XFz~1,而f的指數(shù)YFz=0,75-0.9。即當(dāng)ap加大一倍時(shí),Fz均增大一倍，而f加大一倍時(shí),Fz只增加68%~86,因此在切削加工中,如從切削力和切削功率角度考慮加大進(jìn)給量比加大背吃力量有利。2-16在產(chǎn)生積屑瘤的情況下，切削速度如何影響切削力?工件材料和切削速度是影響積屑瘤的主要因素塑性大的材料，切削時(shí)的塑性變形較大，容易產(chǎn)生積屑瘤。塑性較小而硬度較高的材料，產(chǎn)生積屑瘤的可能性以及積屑瘤的高度相對較小。切削脆性材料形成的崩碎切屑不與前刀面摩擦因此一-般無積屑瘤產(chǎn)生。2-17影響切削溫度的主要因素有哪些?試論述其影響規(guī)律。(1)切削用量對切削溫度的影響、f、增大,單位時(shí)間內(nèi)材料的切除量增加,切削熱增多,切削溫度將隨之升高。但三者影響程度不同，切削速度對切削溫度的影響最為顯著,f次之，最小。原因是增大，前刀面的摩擦熱來不及向切屑和刀具內(nèi)部傳導(dǎo),所以對切削溫度影響最大;f增大,切屑變厚，切盾的熱容量增大，由切屑帶走的熱量增多,所以f對切溫度的影響不如顯著;增大,刀刀上作長度增大，散熱條件改善,故對切削溫度的影響相對較小。(2)刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響1)前角對切削溫度的影響:增大,變形減小切削力減小,切削溫度下降。前角超過18°~20°后，對切削溫度的影響減弱,這是因?yàn)榈毒咝ń?前、后刀面的夾角)減小而使散熱條件變差的緣故。2-18在車削、鉆削中，大部分切削熱傳入刀具、工件、切屑、機(jī)床中的哪部分?切屑。2-19刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)、刀具壽命分別如何定義?分析切削用量三要素對刀具壽命的影響規(guī)律。刀具壽命指刀具從切削并始至磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的切削時(shí)間，用T表示。刀具允許的最大磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn),通常以正常磨損終了點(diǎn)的后刀面磨損寬度VB作標(biāo)準(zhǔn),由于其停機(jī)檢測不方便,因而采用刀具壽命做衡量標(biāo)準(zhǔn)。切削用量Vc、f、ap增大，摩擦和切削熱增加，切削溫度升高，將加速刀具的磨損，從而使刀具壽命下降但它們對切削溫度的影響程度是不同的。Vc影響最大，f次之、ap影響最小。這是因?yàn)殡S著Vc、提高，單位時(shí)間內(nèi)金屬切除量增多，功耗大，熱量增大;同時(shí)，使摩擦熱來不及向切屑內(nèi)部傳導(dǎo)，而是大量積聚在切屑底層，從而使切削溫度升高，刀具磨損加劇，壽命降低。而ap增加，參加工作的刀刃長度增加，散熱條件得到改善，所以切削溫度升高不多，刀具磨損不多。2-20分析確定刀具壽命的原則和應(yīng)考慮的因素。防止與工件或夾具干涉碰撞。2-21分別從提高切削效率、降低切削力和切削溫度、提高刀具耐用度的角度，分析如何選擇切削用量及刀具幾何參數(shù)。答案略。2-22內(nèi)孔磨削和平面磨削有哪些運(yùn)動(dòng)?磨削用量如何表示?答案略。2-23砂輪有哪些組成要素?砂輪如何選用?(1)磨料:目前生產(chǎn)中應(yīng)用的主要是人造磨料,國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，磨料分為團(tuán)結(jié)磨具磨料和涂附磨具磨料。(2)粒度:粒度反映了磨粒的大小，國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定粒度的表示方法為:粗磨粒F4~F220(用篩分法區(qū)分,F后面的數(shù)字大致為每英寸篩網(wǎng)長度上篩孔的數(shù)目);微粉F230~F1200。(3)結(jié)合劑:結(jié)合劑是把磨粒固結(jié)成磨具的材料。它的性能決定了磨具的強(qiáng)度、硬度、耐沖擊性和耐熱性，對磨削溫度和表面質(zhì)量也有一定影響。(4)硬度:砂輪的硬度與一般材料的硬度概念不同它是指磨粒在外力作用下從砂輪表面脫落的難易程度。如不易脫落,則砂輪硬;容易脫落則砂輪軟。它反映了磨粒固結(jié)的牢固程度。(5)組織:砂輪的組織表示砂輪的疏密程度,它反映了砂輪中磨粒、結(jié)合劑和氣孔之間的體積比例。依據(jù)磨粒在砂輪中的體積分?jǐn)?shù)(稱為磨粒率)的不同,可分為0~14組織號。高磨粒率應(yīng)用于成形磨削和精密磨削,低磨粒率應(yīng)用于磨削熱敏性高的材料。2-24為什么磨削外圓時(shí)在三個(gè)分力中背向力Fp最大，而車削外圓時(shí)三個(gè)分力中切向力(主切削力)Fc最大?因?yàn)樯拜喩系哪チ樽匀恍纬傻呢?fù)前角，磨粒較鈍,同時(shí)參與磨削的磨粒較多,磨削時(shí)單位磨削力較大,放造成外圓磨削時(shí)磨削力的三個(gè)分力中以徑向磨削力Fp值最大，而車削車刀為人工刃磨