機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3版習(xí)題解答

機(jī)械工業(yè)出版社

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）

復(fù)習(xí)思考及習(xí)題解答

黃健求

編寫說明

為了更好地使用機(jī)械工業(yè)出版社出版，黃健求主編的教材<<機(jī)械

制造技術(shù)基礎(chǔ)》(第二版),應(yīng)廣大讀者和教師要求，編寫了本教材。由

于本教材復(fù)習(xí)思考題較多，各院校采用本教材的教學(xué)學(xué)時不同，布置

習(xí)題作業(yè)次數(shù)不同，編寫時按48-96學(xué)時布置習(xí)題作業(yè)8-16次，每次

作業(yè)3-5題，選擇了不同類型的復(fù)習(xí)思考題80題作為習(xí)題進(jìn)行解答。

由于編者水平有限，時間侖促，習(xí)題解答中錯誤難免，歡迎廣大讀者和

老師批評指正！(Email：1993203@dgut.edu.cn)

第1章復(fù)習(xí)思考及習(xí)題解答

1-1你是什么時候開始接觸到制造活動？是何活動？

1-2你認(rèn)為機(jī)械制造對一個國家的重要性表現(xiàn)在哪些方面？你認(rèn)為我國制造

業(yè)尚有哪些差距？

1-3什么叫生產(chǎn)系統(tǒng)？什么叫制造系統(tǒng)？什么叫工藝系統(tǒng)？

解答：生產(chǎn)系統(tǒng)，即由原材料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠的整個生產(chǎn)、經(jīng)營、管理過程；

制造系統(tǒng)，即由原材料變?yōu)楫a(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程，它包括毛坯制造、機(jī)械

加工、裝配、檢驗和物料的儲存、運輸?shù)人泄ぷ鳎?/p>

機(jī)械制造系統(tǒng)中，機(jī)械加工所使用的機(jī)床、刀具、夾具和工件組成了一個

相對獨立的

系統(tǒng)，稱為工藝系統(tǒng)。

1-4生產(chǎn)類型可分為哪幾種？不同生產(chǎn)類型有何工藝特征？

解答：生產(chǎn)類型也可分為大批大量生產(chǎn)、中批生產(chǎn)、單件小批生產(chǎn)。不同生產(chǎn)類

型的工藝特征見下表：

項目單件小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批大量生產(chǎn)

加工對象經(jīng)常變換周期性變換固定不變

毛坯及余量手工造型鑄造、自由部分金屬模鑄造、廣泛采用金屬模機(jī)器

鍛。毛坯精度低，加部分模鍛。毛坯精造型和模鍛。毛坯精

二余量大度和余量中等度高、余量小

機(jī)床設(shè)備通用機(jī)床，機(jī)群式排部分專用機(jī)床，部廣泛采用專機(jī)，流水

列，數(shù)控機(jī)床分流水排列，部分線布置

數(shù)控機(jī)床

工藝裝備通用工裝為主，必要廣泛采用專用夾廣泛采用高效專用工

時采用專用工裝具，部分采用專用裝

的刀、量具

裝夾方式通用夾具或劃線找部分采用專用夾具夾具裝夾

正裝夾，少數(shù)采用劃

線找正

裝配方式廣泛采用修配法大多數(shù)采用互換法互換法

操作水平高一般較低

工藝文件工藝過程卡工藝卡工藝過程卡、工藝卡、

工序卡

生產(chǎn)率低一般高

加工成本高一般低

1-5舉例說明機(jī)械零件的主要加工方法。

解答：機(jī)械零件的主要加工方法有

1.機(jī)械加工

（1）凈成形

如精密鑄造成形（失蠟鑄造和壓鑄加工）、精密塑性成形（精密模鍛、冷

擠壓成型）以及精密注塑成形等，

（2）切削加工

如車削加工；銃削加工；磨削加工；鉆削加工-等

2.特種加工

如電火花成型加工、電火花線切割加工、激光加工、超聲波加工、離子束

加工、光刻化學(xué)加工等。

第2章復(fù)習(xí)思考及習(xí)題解答

2-1什么是切削用量三要素？在外圓車削中，它們與切削層參數(shù)有什么關(guān)系？

解答:切削用量三要素是指切削速度七、進(jìn)給量或進(jìn)給速度和背吃刀

量（切削深度）?！睂τ谲囅鱽碚f，不論切削刃形狀如何，切削面積A均為

A=hb=fitP

切削層公稱厚度；卜一切削層公稱寬度

2-2用￡,=45。的車刀加工外圓柱面，加工前工件直徑為。62mm,加工后直徑

為054mm,主軸轉(zhuǎn)速n=240r/inin,刀具的進(jìn)給速度巳=96mm/inin,試計算匕、f>

%,、〃、Z?、A。

解答：

mln

=3.14*62*240/1000=46.7m/min

/=vz/n=96/240=0.4nun/n

%,二(62-54)/2=4mm

h=/sinKr

=0.4*sin450=

b=ap/sinK

=4/sin45°=

A=hb=fap

=0.4*4=1.6mm2

2-3刀具標(biāo)注角度參考系是由哪些參考平面構(gòu)成的，如何定義？

解答:刀具標(biāo)注角度參考系的參考平面通常有：基面、切削平面和正交

平面，定義如下：

基面Pr通過切削刃上某一指定點，并與該點切削速度方向相垂直的平面；

切削平面5通過主切削刃上某一指定點，與主切削刃相切并垂直于該點

基面的平面；

正交平面P。通過主切削刃上某一指定點，同時垂直于該點基面和切削平面

的平面。

2-4確定一把單刃刀具切削部分幾何形狀最少需要哪幾個基本角度？

解答：確定一把單刃刀具切削部分幾何形狀最少需要的基本角度有：

①前角九②后角弓,（副后角%,'）③刃傾角4④主偏角

9

Kr⑤副偏角Kr

2-5試述判定車刀前角九、后角七和刃傾角4正負(fù)號的規(guī)則。

解答:判定車刀前角九正負(fù)號的規(guī)則：箭刀面在基面之下時前角為正值，前

刀面在基面之上時前角為負(fù)值；

判定車刀后角％正負(fù)號的規(guī)則：后刀面在切削平面以內(nèi)后角為正值;

后刀面在切削平面以外后角為負(fù)值；

判定車刀刃傾角4正負(fù)號的規(guī)則：刀尖在主切削刃上最高點時刃傾角

為正值；刀尖在主切削刃上最低點時刃傾角為負(fù)值；主切削刃與基面

平行時，刃傾角為零。

2-6畫出下列標(biāo)注角度的用于車削外圓柱面的車刀圖：

九二15。,%=6。,a：=6。,勺.=60"；=10。,4=5。

2-7畫由下列標(biāo)注角度的用于車削端面的車刀圖：

九=15。,%=6。,區(qū),=6。占=60"；=10。,4=-5。

2-8畫出下列標(biāo)注角度的車床切斷刀的車刀圖：

Yo=10°,區(qū)，=6°,見，=2。,K,=90。,K；=2。,4=0°

2-9已知：加工階梯軸的外圓車刀九=15。,%=10。,K；=15。,4=-5。,鬼=5°,

畫出該車刀的標(biāo)注角度，并計算刀尖角叢，楔角乩。

2-10切斷車削時，進(jìn)給運動怎樣影響刀具工作角度？

解答:切斷車削加工時，考慮進(jìn)給運動的影響后，刀具在工件上的

運動軌跡為阿基米德螺旋線，按合成切削速度瞑的方向確定的工作基

面和工作切削平面分別為Pr和Pse,從而引起刀具的前角和后角發(fā)生

變化：

7；=arctanf,

當(dāng)進(jìn)給量/增大，則丁值增大；當(dāng)瞬時直徑〃減小，〃值也增大。因此，

車削至接近工件中心時，〃值增長的很快，工作后角將由正變負(fù)，致

使工件最后被擠斷。

2-11鍵內(nèi)孔時，刀具安裝高低怎樣影響刀具工作角度？

解答:鎮(zhèn)內(nèi)孔時如果刀尖高于或低于工件軸線，則此時的切削速度方

向發(fā)生變化，引起基面和切削平面的位置改變，從而使鍵刀的實際切

削角度發(fā)生變化：刀尖高于工件軸線時，工作切削平面變?yōu)镻se,工作

基面變?yōu)镻re,則工作前角九減小，工作后角臉增大；刀尖低于工件

軸線時，工作角度的變化正好相反。

2-12刀具切削部分的材料必須具備哪些基本性能？

解答:在切削過程中，刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面

上承受著很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，刀具在高溫、高壓以及沖擊和振

動下切削，因此刀具切削部分的材料應(yīng)具備的基本性能：

(1)高的硬度刀具材料的常溫硬度，一般要求在60HRC以上。

(2)高的耐磨性

(3)足夠的強(qiáng)度和韌性

(4)高的耐熱性(熱穩(wěn)定性)

(5)良好的導(dǎo)熱性和耐熱沖擊性能

(6)良好的工藝性能

(7)經(jīng)濟(jì)性性能良好的刀具材料，如成本和價格較低。

2-13常用的硬質(zhì)合金有哪幾類？如何選用？

解答：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將切削用硬質(zhì)合金分為三類：

①K類硬質(zhì)合金(相當(dāng)于我國YG類)

YG類硬質(zhì)合金的韌性、磨削加工性、導(dǎo)熱性和抗彎強(qiáng)度較好，適

合于加工產(chǎn)生崩碎切屑、有沖擊切削力和切削熱集中在刃尖附近的脆

性材料，如鑄鐵、有色金屬、非金屬材料及導(dǎo)熱系數(shù)低的不銹鋼。

②P類硬質(zhì)合金(相當(dāng)于我國YT類)

YT類硬質(zhì)合金除了有較高的硬度和耐磨性外，抗粘結(jié)擴(kuò)散能力和

抗氧化能力好，適用于高速切削鋼料。但不宜用于加工含鈦的不銹鋼

和鈦合金，因為硬質(zhì)合金中的鈦元素和工件材料中的鈦元素之間易發(fā)

生親合作用，會加速刀具的磨損。

③M類硬質(zhì)合金(相當(dāng)于我國YW類)

YW類硬質(zhì)合金即WC-TiC-TaC-Co類硬質(zhì)合金，常用牌號有YW1、

YW2等。這類合金如含有適當(dāng)?shù)腡aC(NbC)含量和增加含Co量，其強(qiáng)度

提高，能承受機(jī)械振動和熱沖擊，可用于斷續(xù)切削。

硬質(zhì)合金中含Co量增多，WC、TiC含量減少時，抗彎強(qiáng)度和沖擊

韌性提高，適用于粗加工，含C。量減少，WC、TiC量增加時，其硬度、

耐磨性及耐熱性提高，強(qiáng)度及韌性降低，適用于精加工。

2-14怎樣劃分切削變形區(qū)？第一變形區(qū)有哪些變形特點？

解答：1.第一變形區(qū)

從0A線(稱始滑移線)開始發(fā)生塑性變形，到0M線(稱終滑移線)

晶粒的剪切滑移基本完成，這一區(qū)域稱為第一變形區(qū)。

2.第二變形區(qū)

切屑沿前刀面排出時進(jìn)一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刃面

處的金屬纖維化，纖維化方向基本上和前刀面平行，這一區(qū)域稱為第二變形區(qū)。

3.第三變形區(qū)

已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形和回

彈，造成表層金屬纖維化與加工硬化，這一區(qū)域稱為第三變形區(qū)。

第一變形區(qū)內(nèi)金屬變形的主要特征是剪切變形，其變形的主要特征是沿滑

移線的剪切滑移變形以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。

2-15什么是積屑瘤？它對切削過程有什么影響？如何控制積屑瘤的產(chǎn)生？

解答：在切削速度不高而又能形成連續(xù)性胡屑的情況下，加工鋼料等塑性

材料時，常在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊冷焊在前刀面

上的金屬稱為積屑瘤。

積屑瘤對切削過程的影響：

(D增大前角積屑瘤粘結(jié)在前刀面上，加大了刀具的實際前角，可使切削

力減小。積屑瘤越高，實際前角越大。

(2)增大切削厚度積屑瘤使刀具切入深度增加了由于積屑瘤的產(chǎn)生、

成長與脫落是一個周期性過程，△〃變化有可能弓起振動。

(3)增大已加工表面粗糙度積屑瘤的頂部很不穩(wěn)定，易破裂，其破裂的部

分碎片可能留在已加工表面上；積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面變得粗糙。

(4)影響刀具使用壽命積屑瘤相對穩(wěn)定時，可代替刀刃切削，能提高刀具

使用壽命；但在不穩(wěn)定時，積屑瘤的破裂有可能導(dǎo)致刀具的剝落磨損。

控制積屑瘤的措施有：

(1)控制切削速度，盡量避開易生成積屑瘤的中速區(qū)；

(2)使用潤滑性能好的切削液，以減小摩擦；

(3)增大刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)壓力；

(4)提高工件材料硬度，減少加工硬化傾向。

2-16試論述影響切削變形的各種因素。

解答：切削變形的因素：

1.工件材料工件材料強(qiáng)度愈高，切屑變形愈小；

工件材料的塑性也是影響切削變形的主要因素，工件材料的塑性越大，切削

變形就越大。

2.刀具前角刀具前角愈大，切削變形愈?。?/p>

3.切削速度在無積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度愈高，則變形系數(shù)

愈小。在有積屑瘤的切削速度范圍內(nèi)，切削速度的影響是通過積屑瘤所形成

的實際前角來影響切削變形的。在積屑瘤增長階段，實際前角增大，因而七增

加時減小。在積屑瘤消退階段中，實際前角減小，變形隨之增大。

4.切削厚度當(dāng)切削厚度增加時，摩擦系數(shù)減小，。增大，變形變小。因此,

了愈大(力愈大)，切屑中平均變形則愈小；反之，切屑愈薄，變形量愈大。

2-17常見的切屑形杰有哪幾種？它們一般在什么情況下生成？怎樣對切屑形

態(tài)進(jìn)行控制？

解答:切屑的形狀主要分為：

帶狀切屑一般加工塑性金屬材料，當(dāng)切削厚度較小,切削速度較高.刀

具前角較大時，往往得到這類切削。2.節(jié)狀切屑

節(jié)狀切屑又稱擠裂切屑這種切削大都在切削速度較低，切削厚度較大，

刀具前角較小時產(chǎn)生。

粒狀切屑當(dāng)切削塑性材料，在切削速度極低時產(chǎn)生這種切屑

崩碎切屑切削脆性材料時，被切金屬層在前刀面的推擠下未經(jīng)塑性變形

就在拉應(yīng)力作用下脆斷，形成不規(guī)則的崩碎切屑。

切屑形態(tài)進(jìn)行控制：

形成帶狀切屑時，切削過程最平穩(wěn)；形成粒狀切屑時，切削力波動最大，在

形成節(jié)狀切屑的情況下，若減小前角、降低切削速度或加大切削厚度，就可以

變成粒狀切屑；反之，若加大前角、提高切削速度或減小切削厚度，則可以得

到帶狀切屑。

2-18車削時切削力為什么要分解為三個分力？各分力大小對切削加工過程的

影響？

解答:車削時切削刀為空間力，為了便于測量和應(yīng)用，可以將切削力分解為三

個相互垂直的分力：

主切削力修——它垂直于基面，與切削速度巳的方向一致，又稱為切向力。

Fc是計算切削功率和設(shè)計機(jī)床的主要參數(shù)。

切深抗力々一一它處于基面內(nèi)，并與進(jìn)給方向相垂直?！箼C(jī)床工藝

系統(tǒng)（包括機(jī)床、刀具和工件）產(chǎn)生變形，對加工精度和已加工表面質(zhì)量影響

較大。

進(jìn)給抗力F,一—它在基面內(nèi)，并與進(jìn)給方向相平行。Ff是設(shè)計機(jī)床進(jìn)給

機(jī)構(gòu)或校核其強(qiáng)度的主要參數(shù)。

2-19影響切削力的主要因素有哪些？試論述其影響規(guī)律。

解答:?影響切削力的因素

（1）工件材料的影響工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，材料的剪切強(qiáng)度q越

大，切削力增大的。強(qiáng)度、硬度相近的材料，如其塑性較大，則與刀具間的摩擦

系數(shù)〃也較大，故切削力也越大。

（2）切削用量的影響

1）背吃刀量和進(jìn)給量的影響背吃刀量外，或進(jìn)給量/加大，均使切削力增

大，但兩者的影響程度不同。詢加大時，變形系數(shù)不變，切削力成正比例增

大；而/加大時，A力有所下降，故切削力不成正比例增大。

2）切削速度的影響

實驗條件下加工塑性金屬，切削速度/>27o/min時，積屑瘤消失，切削力

一般隨切削速度的增大而減??；切削鑄鐵等脆性材料時，因金屬的塑性變形很

小，切削與前刀面的摩擦也很小，所以切削速度對切削力沒有顯著的影響。

（3）刀具幾何參教的影響

1）前角的影響前角九加大.變形系數(shù)減小，切削力減?。憾庸ご嘈圆?/p>

料時，因切削時塑性變形很小，故前角變化對切削力影響不大。

2）負(fù)倒棱的影響為了提高刀尖部位強(qiáng)度、改善散熱條件，常在主切削刃

上磨出一個帶有負(fù)前角九?的棱臺，其寬度為的,當(dāng)%>//時，切屑只與負(fù)倒

棱面接觸，相當(dāng)于用負(fù)前角為九?的車刀進(jìn)行切削，與不設(shè)負(fù)倒棱相比，切削力

將顯著增大。

3）主偏角的影響

當(dāng)主偏角勺.加大時，F(xiàn)p減小，弓加大。

4）過渡圓弧刃的影響在一般的切削加工中，刀尖圓弧半徑々對心和3

的影響較大，對乙的影響較小。隙著心的增大，々增大，匕減小，工略有增

大。

5）刃傾角的影響實踐證明，刃傾角在很大范圍"40。?-45°）內(nèi)變

化時，月基本不變，但對F,和弓的影響較大。隨著刃傾角4增大，分減小，

而死,增大。

（4）刀具磨損的影響

后刀面磨損增大時，后刀面上的法向力和摩擦力都增大，故切削力增大。

(5)切削液的影響

使用以冷卻作用為主的切削液對切削力影響不大，使用潤滑作用強(qiáng)的切削液

可使切削力減小。

(6)刀具材料的影響

刀具材料與工件材料間的摩擦系數(shù)影響摩擦力的大小，導(dǎo)致切削力變化。

在其他切削條件完全相同的條件下，一般按立方碳化硼(CBN)刀具、陶瓷刀具、

涂層刀具、硬質(zhì)合金刀具、高速鋼刀具的順序，切削力依次增大。

2-20影響切削溫度的主要因素有哪些？試論述其影響規(guī)律。

解答:.影響切削溫度的因素

(1)切削用量對切削溫度的影響匕、、/、%增大時，變形和摩擦加劇,

切削功增大，切削溫度升高。但影響程度不一，以匕最為顯著，/次之，品最

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前角九的大小直接影響切削過程中的變形和摩

擦，對切削溫度有明顯影響。在一定范圍內(nèi)，前角大，切削溫度低；前角小，

切削溫度高；

2)主偏角對切削溫度的影響主偏角加大后，切削刃工作長度縮短，使切

削熱相對的集中；同長刀尖角減小，使散熱條件變差，切削溫度將升高。

(3)刀具磨損對切削溫度的影響刀具磨損后切削刃變鈍，使金屬變形

增加；同時，刀具后刀面與工件的摩擦加劇，切削溫度上升。

(4)工件材料對切削溫度的影響工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削時所

消耗的功越多,產(chǎn)生的切削熱越多,切削溫度就越高。工件材料導(dǎo)熱系數(shù)小時.

切削熱不易散出，切削溫度相對較高。

切削灰鑄鐵等脆性材料時，金屬變形小，切屑呈崩碎狀，與前刀面摩擦小,

產(chǎn)生的切削熱小，故切削溫度一般較切削鋼料時低。

(5)切削液對切削溫度的影響使用切削液可以從切削區(qū)帶走大量熱量，可

以明顯降低切削溫度，提高刀具使用壽命。

2-21刀具磨損的機(jī)理主要有哪些?刀具磨損過程分為哪幾個階段？

解答:?刀具磨損的機(jī)理主要有：

1.磨料磨損

切削時，工件或切屑中的微小硬質(zhì)點以及積屑瘤碎片，不斷滑擦前后刀面,

劃出溝紋，這就是磨將磨損。

2.冷焊磨損

工件表面、切屑底面與前后刀面之間存在著很大的壓力和強(qiáng)烈的摩擦，因

而它們之間會發(fā)生冷焊。由于摩擦副的相對運動，冷焊結(jié)將被破壞而被一方帶

走，從而造成冷焊磨損。

3.擴(kuò)散磨損

在切削過程中，刀具后刀面與已加工表面、刀具前刀面與切屑底面相接

觸，由于高溫和高壓作用，刀具材料和工件材料中的化學(xué)元素相互擴(kuò)散，使兩

者的化學(xué)成分發(fā)生變化，這種變化削弱了刀具材料的性能，使刀具的磨損加快。

4.氧化磨損

當(dāng)切削溫度達(dá)到700?80（TC時，空氣中的氧在切屑形成的高溫區(qū)與刀具材

料中某些成分發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生較軟的氧化物，從而使刀具表面層硬度下降，

較軟的氧化物被切屑或工件擦掉而形成氧化磨損。

5.熱電磨損

工件、切屑與刀具由于材料不同，切削時在接觸區(qū)將產(chǎn)生熱電勢，這種熱

電勢有促進(jìn)擴(kuò)散的作用而加速刀具磨損。這種在熱電勢的作用下產(chǎn)生的擴(kuò)散磨

損，稱為熱電磨損。

刀具磨損過程分為三個階段：

（1）初期磨損階段因為新刃磨的刀具切削刃較鋒利，其后刀面與加工表

面接觸面積很小，壓應(yīng)力較大，加之新刃磨的刀具的后刀面存在著微觀不平等

缺陷，所以這一階段的磨損很快。

（2）正常磨損階段經(jīng)初期磨損后，刀具的粗糙表面已經(jīng)磨平，承壓面積

增大，壓應(yīng)力減小，從而使磨損速率明顯減小，刀具進(jìn)入正常磨損階段。這個

階段的磨損比較緩慢均勻。后刀面磨損量隨切削時間延長而近似的成比例增加。

這是刀具工作的有效階段。

（3）劇烈磨損階段刀具經(jīng)過正常磨損階段后，切削刃變鈍，切削力、切

削溫度迅速升高，磨損速度急劇增加，以致刀具損壞而失去切削能力。生產(chǎn)中

應(yīng)該避免達(dá)到這個磨損階段。要在這個階段到來之前.及時更換刀具。

2-22什么是刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)？制定刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)要考慮哪些因素？

解答：刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用。這個磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

制訂磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮以下因素：

①工藝系統(tǒng)剛性工藝系統(tǒng)剛性差，VB應(yīng)取小值。如車削剛性差的工件，

應(yīng)控制在VB=0.31nm左右。

②工件材料切削難加工材料，如高溫合金、不銹鋼、鈦合金等，一般應(yīng)取

較小的VB值，加工一般材料，VB值可以取大一些。

③加工精度和表面質(zhì)量加工精度和表面質(zhì)量要求高時，VB應(yīng)取小值：，如

精車時，應(yīng)控制VB=0.l?0.3mm。

④工件尺寸加工大型工件，為了避免頻繁換刀，VB應(yīng)取大值。

2-23什么是刀具使用壽命？試分析切削用量三要素對刀具使用壽命的影響規(guī)

律。

解答：刃磨好的刀具自開始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止的凈切削時

間，稱為刀具使用壽命，以T表示，如果用刀具壽命乘以刃磨次數(shù)，得到的就是

刀具總壽命。

切削速度高，進(jìn)給量大，切削深度大:刀具使用壽命低

2-24試述刀具破損的形式及防止破損的措施。

解答:刀具破損的主要形式

(1)刀具的脆性破損：①崩刃②碎斷③剝落④裂紋破損

(2)刀具的塑性破損切削時，由于高溫和高壓的作用，有時在前、后刀

面和切屑、工件的接觸層上，刀具表層材料發(fā)生塑性流動而喪失切削能力，這

就是刀具的塑性破壞。

刀具破損的防止

(1)合理選擇刀具材料的牌號。如斷續(xù)切削刀具，必須具有較高的沖擊韌度、

疲勞強(qiáng)度和熱疲勞抗力。

(2)選擇合理的刀具角度。通過調(diào)整前角、后角、刃傾角和主、副偏角，增

加切削刃和刀尖的強(qiáng)度；在切削刃上磨出負(fù)倒棱，可以有效的防止崩刃。

(3)合理選擇切削用量，避免切削力過大和過高的切削溫度，以防止刀具破

損。

(4)保證焊接和刃磨質(zhì)量，避免因焊接、刃磨不當(dāng)所產(chǎn)生的各種弊病。

(5)盡可能保證工藝系統(tǒng)具有較好的剛性，以減少切削時的振動。

(6)盡量使刀具不承受或少承受突變性載荷。

2-25何謂工件材料的切削加工性？如何改善材料的切削加工性(舉例說明)？

解答：工件材料的切削加工性是指工件材料加工的難易程度。

改善材料的切削加工性：

1.通過熱處理改變材料的組織和力學(xué)性能

例如：高碳鋼、工具鋼的硬度偏高，經(jīng)過球化退火即可降低硬度，并得到球

狀的滲碳體，從而改善其切削加工性；熱軋狀杰的中碳鋼經(jīng)正火可使其組織與

硬度均勻，從而改善其切削加工性；低碳鋼的塑性太高，可通過正火適當(dāng)降低

塑性，提高硬度，從而改善其切削加工性；馬氏體不銹鋼常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理降

低塑性，使其變得容易加工。

鑄鐵件一般在切削加工前均要進(jìn)行退火處理，降低表層硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，

以改善其切削加工性。

2.選擇易切鋼

例如在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、磷、鉛、鈣等，可使鋼的切削加工

性得到顯著改善。

2-26試述刀具前角、后角的功用及選擇原則。

解答：增大前角可以減小切屑變形，從而使切削力和切削溫度減少，刀具使

用壽命提高，但若前角過大，楔角變小，刀刃強(qiáng)度降低，易發(fā)生崩刃，同時刀

頭散熱體積減小，致使切削溫度升高，刀具壽命反而下降。

選擇前角的原則是以俁證加工質(zhì)量和足夠的刀具使用壽命為前提，應(yīng)盡量選取

大的前角。

后角的主要功用是減小后刀面和加工表面之間的摩擦。增大后角，可以減小

后刀面的摩擦與磨損，提高已加工表面質(zhì)量和刀具使用壽命；增大后角，可增

加切削刃的鋒利性；在相同磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB下，后角越大，所允許磨去的金屬體積

也越大，因而延長了刀具使用壽命。但它使刀具的徑向磨損值NB增大，當(dāng)工件

尺寸精度要求較高時，就不宜采用大后角。

后角的選擇原則：

粗加工、強(qiáng)力切削及承受沖擊載荷的刀具，應(yīng)取較小的后角；精加工時，應(yīng)

以減小后刀面上的摩擦為主，宜取較大的后角；

工件材料強(qiáng)度、硬度較高時，為保證切削刃強(qiáng)度，宜取較小的后角；工件材

料較軟、塑性較大時，后刀面摩擦對已加工表面質(zhì)量及刀具磨損影響極大，應(yīng)

適當(dāng)加大后角；

加工脆性料，切削力集中在刃區(qū)，宜取較小的后角；

工藝系統(tǒng)剛性差,容易出現(xiàn)振動時,應(yīng)適當(dāng)減小后角,有增加阻尼的作用。

各種有尺寸精度要求的刀具，為了限制重磨后刀具尺寸的變化，宜取小的后

角。

2-27切削液的主要作用有哪些?切削液有哪些種類?如何選用？

解答：切削液的作用

（1）切削液的冷卻作用（2）切削液的潤滑作用（3）切削液的清洗

作用

（4）切削液的防銹作用

切削液的種類

（1）水溶液水溶液的主要成分是水，（2）乳化液以水為主加入適量的

乳化油而成。（3）切削油切削油的主要成分是礦物油，少數(shù)采用植物油

或復(fù)合油。

切削液的合理選用：

（1）工件材料方面考慮切削鋼等塑性材料時，需用切削液。切削鑄鐵、

青銅等脆性材料時可不用切削液，

（2）從刀具方面考慮高速鋼刀具耐熱性差，應(yīng)采用切削液。硬質(zhì)合金

刀具耐熱性好，一般不用切削液，

（3）從加工方法方面考慮鉆孔、較孔、攻螺紋和拉削等工序的刀具與已

加工表面摩擦嚴(yán)重，宜采用乳化液、極壓乳化液或極壓切削油。成形刀具、齒

輪刀具等價格昂貴，要求刀具使用壽命高，也應(yīng)采用極壓切削油或高濃度極壓

切削液。磨削加工溫度很高，還會產(chǎn)生大量的碎屑及脫落的砂粒，因此要求切

削液應(yīng)具有良好的冷卻和清洗作用，常采用乳化液，（4）從加工要求方

面考慮粗加工時，金屬切除量大，產(chǎn)生的熱量也大，因此應(yīng)著重考慮降低溫

度，選用以冷卻為主的切削液，如3%?5%的低濃度乳化液。精加工時主要要

求提高加工精度和加工表面質(zhì)量，應(yīng)選用以潤滑性能為主的切削液，如極壓切

削油或高濃度極壓乳化液，它們可減小刀具與切屑間的摩擦與粘結(jié)，抑制積屑

瘤。

切削液的使用方法：（1）澆注法（2）高壓冷卻法（3）噴

霧冷卻法

2-28試論述切削用量的選用原則。

解答:選擇切削用量的基本原則：首先選取盡可能大的背吃刀量%；其次根據(jù)

機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀桿剛度等限制條件（粗加工時）或已加工表面粗糙度要

求（精加工時），選取盡可能大的進(jìn)給量最后根據(jù)切削用量手冊查取或根據(jù)

公式計算確定切削速度。（具體2-29磨削加工有何特點及應(yīng)用？

2-30砂輪的特性由哪些因素決定?什么叫砂輪硬度？如何正確選擇砂輪的硬度？

解答:砂輪的特性由下列五個因素來決定：磨料、粒度、結(jié)合劑、硬度和組織。

選用砂輪時，應(yīng)注意硬度選得適當(dāng)。若砂輪選得太硬，會使磨鈍了妁磨

粒不能及時脫落.因而產(chǎn)生大量磨削熱,造成工件燒傷；若選得太軟,會使磨

粒脫落得太快而不能充分發(fā)揮其切削作用。選擇砂輪硬度時，可參照以下幾條

原則：

（1）工件硬度工件材料越硬砂輪硬度應(yīng)選得軟些

（2）加工接觸面砂輪與工件的接觸面大時，應(yīng)選用軟砂輪，

（3）精磨和成形磨削精磨和成形磨削時，應(yīng)選用硬一些的砂輪，以保持

砂輪必要的形狀精度。

（4）砂輪粒度大小砂輪的粒度號越大時，其硬度應(yīng)選低一些的，以避免

砂輪表面組織被磨屑堵塞。

（5）工件材料磨削有色金屬、橡膠、樹脂等軟材料，應(yīng)選用較軟的砂輪,

以免砂輪表面被磨屑堵塞。

第3章復(fù)習(xí)思考及習(xí)題顰答

3-1車刀有哪幾種？試簡述各種車刀的加工范圍。

解答:常用車刀的種類及其用途：

1一切斷刀可用于切斷和切槽。

2一左偏刀可以用來加工外圓和左端面。

3—右偏刀它可以用來加工外圓和右端面端。

4一彎頭車刀它可以用來加工外圓，端面等。

5一直頭車刀它可乂用來加工外圓。

6一成形車刀它可乂用來加工外成形表面。

7一寬刃精車刀它可以用來加工臺階外圓面。

8—外螺紋車刀它可以用來加工外螺紋。

9一端面車刀它可以用來加工外圓、端面。

10—內(nèi)螺紋車刀它可以用來加工內(nèi)孔螺紋

11—內(nèi)槽車刀它可以用來加工內(nèi)孔切槽。

12—通孔車刀它可以用來加工內(nèi)孔。

13—盲孔車刀它可以用來加工盲孔

3-2什么是逆錢？什么是順錢？試分析逆錢和順錢、對稱銃和不對稱鐵的工藝

特征？

解答:逆錢錢削時，錢刀切入工件時的切削速度方向和工件的進(jìn)給方向

相反，這種銃削方式稱為逆錢。逆錢時，刀齒的切削厚度從零逐漸增大至最大

值。刀齒在開始切入時，由于切削刃鈍圓半徑的影響，刀齒在巳加工表面上滑

擦一段距離后才能真正切入工件，因而刀齒磨損快，加工表面質(zhì)量較差。此外,

刀齒對工件的垂直錢削分力向上，容易使工件的裝夾松動。錢床工作臺的縱向

進(jìn)給運動一般是依靠絲杠和螺母來實現(xiàn)的。螺母固定不動，絲杠轉(zhuǎn)動帶動工作

臺一起移動。逆錢時，縱向銃削分力//與縱向進(jìn)給方向相反，使絲杠與螺母間

傳動面始終貼緊,故工作臺不會發(fā)生竄動現(xiàn)象.械削過程較平穩(wěn)。

順錢錢刀切出工件時的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同，這種錢削方

式稱為順銃。

順錢時，刀齒的切削厚度從最大逐漸遞減至零，沒有逆銃時的刀齒滑行現(xiàn)象，

加工硬化程度大為減輕，巳加工表面質(zhì)量較高，刀具使用壽命也比逆銃時高。

順錢時刀齒對工件的垂直銃削分力始終將工件壓向工作臺，避免了上下振動，

加工比較平穩(wěn)?？v向鐵削分力號方向始終與進(jìn)給方向相同，由于絲杠與螺母傳

動副有間隙，鐵刀會帶動工件和工作臺竄動，使銃削進(jìn)給量不均勻，容易打刀。

因此，如采用順錢，必須要求銃床工作臺進(jìn)給絲杠螺母副有消除側(cè)向間隙機(jī)構(gòu)，

或采取其它有效措施。

3-3為何加工平面溝槽等鐵刀的刀齒常作成尖齒形，而加工成形表面的鐵刀妁刀

齒常作成鏟齒形？

3-4錢削有哪些主要特點，可采用什么措施改進(jìn)銃刀和錢削特性？

錢削有哪些主要特點：1.斷續(xù)切削2.多刃切削3.屬于半封閉或封閉式容

屑方式

4.有切入切出過程

為了改善鐵刀的切削性能，提高錢削效益，對于圓柱形鐵刀，生產(chǎn)實踐中

常采取改變某些參數(shù)（如螺旋角、齒數(shù)等）及選用硬質(zhì)合金刀具材料等方法來實

現(xiàn)其目標(biāo)。

3-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆由哪幾部分組成？切削部分包括哪些幾何參數(shù)？

解答:標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆由3個部分組成：

（1）工作部分是鉆頭的主要部分，前端為切削部分，承擔(dān)主要的切削工

作；后端為導(dǎo)向部分，起引導(dǎo)鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。

（2）頸部是工作部分和尾部間的過渡部分，供磨削時砂輪退刀和打印標(biāo)

記用。小直徑的直柄鉆頭沒有頸部。

（3）尾部是鉆頭的夾持部分，用于與機(jī)床聯(lián)接，并傳遞扭矩和軸向力。

麻花鉆的幾何參數(shù)

螺旋角B鉆頭的螺旋角B是螺旋槽最外緣處螺旋線的切線與鉆頭軸線間的夾

角，

刃傾角與端面刃傾角麻花鉆主切削刃上任意點的端面刃傾角人.，是該點的基面與

主切削刃在端面投影中的夾角。

頂角2。和主偏角3鉆頭的頂角為兩主切削刃在與其平行的軸向平面上投

影之間的夾角，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的頂角20=118°,頂角與基面無關(guān)。

主偏角3是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向的夾角。

副偏角《為了減小導(dǎo)向部分與孔壁的摩擦，除了在國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定直徑

大于0.75mm的麻花鉆在導(dǎo)向部分上制有兩條窄的棱邊，還規(guī)定直徑大于1mm的

麻花鉆有向柄部方向減小的直徑倒錐量，從而形成副偏角K；。

前角兒麻花鉆主切削刃上任意點的前角是在主剖面內(nèi)測量的前刀面與基

面間的夾角。

后角麻花鉆主切削刃上任

意點的后角是在以鉆頭軸線為軸心的

圓柱面的切平面內(nèi)測量的切削平面

與主后刀面之間的夾角。

橫刃角度橫刃是兩個主后刀面的交線，

3-6用鉆頭鉆孔，為什么鉆出來的孔徑一般都比鉆頭的直徑大？

3-7分析麻花鉆切削刃從外圓到鉆心，前角和刃傾角變化趨勢如何？刃磨后刀

面時，為什么要從外緣到鉆心使后角逐漸增大？

3-8決定較刀外徑尺寸時應(yīng)考慮什么問題？為什么？

解答:確定欽刀直徑和公差時，應(yīng)考慮被錢削孔的公差、較刀的制造公差G、

較刀磨損儲備量H和較削后孔徑可能產(chǎn)生的擴(kuò)張量P或收縮量Plo

較孔時，由于機(jī)床主軸間隙產(chǎn)生的徑向圓跳動、較刀刀齒的徑向圓跳動、較

孔余量不均勻而引起的顫動、較刀的安裝偏差、切削液和積屑瘤等因素的影響,

會使較出的孔徑大于較刀校準(zhǔn)部分的外徑，即產(chǎn)生孔徑擴(kuò)張。這時，較刀的直

徑就應(yīng)減小一些。

較孔時，較削力較大或工件孔壁較薄時，由于工件的彈性變形或熱變形妁恢

復(fù)，較孔后孔徑常會縮小。這時，選用的較刀的直徑應(yīng)增大一些。

3-9螺紋刀具有哪些類型？它們的用途怎樣？

解答:螺紋車刀螺紋車刀是一種以按螺紋截形設(shè)計廓形的成形車刀，可在

車床上加工各種內(nèi)、外螺紋。

螺紋絲錐加工中小尺寸螺紋的標(biāo)準(zhǔn)刀具之一。

螺紋板牙用于加工外螺紋的的標(biāo)準(zhǔn)刀具之一。

螺紋梳刀螺紋梳刀適合于成批生產(chǎn)。

自動開合螺紋切頭只適合于大批

生產(chǎn)中加工精度較高的螺紋。

螺紋銃刀螺紋銃刀生產(chǎn)率比車削

高，但加工精度較低，適合于適合于成批生產(chǎn)。

滾絲輪生產(chǎn)率達(dá)每小時千件以上，精度口4一口5級，粗糙度為R。4?

0.211nl，適合于成擾生產(chǎn)。

3-10拉削加工的特點與應(yīng)用？

解答:拉削時，拉刀沿其軸線作等速直線運動，由于拉刀的后一個（或一組）

刀齒高出前一個（或一組）刀齒，所以能夠依次從工件上切下金屬層，從而獲得

所需的表面

拉削加工與其他切削加工方法比較，具有以下特點：

①生產(chǎn)率高。

②加工后工件精度與表面質(zhì)量高。

③拉刀使用壽命高。

④加工范圍廣，

⑤拉削運動簡單。拉削只有主運動，拉削過程的進(jìn)給量即相鄰兩刀齒的齒高

差。

由于拉刀構(gòu)造比較復(fù)雜，制造成本高，因此一般多用于大量或成批生產(chǎn)。

3T1拉削速度并不高，但拉削卻是一種高生產(chǎn)率的加工方法，原因何在？

拉刀是多齒刀具，同時參加工作的刀齒多，切削刃的總長度大，又多為直線

運動，一次行程即完成粗、半精及精加工，因此生產(chǎn)率很高。

3-12拉削方式（拉削圖形）有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？

解答:拉削圖形可分為分層式、分塊式及綜合式三大類。

分層式拉削分層式拉削可分為成形式及漸成式兩種。

1）成形式按成形式設(shè)計的拉刀，每個刀齒的廓形與被加工表面最終要

求的形狀相似，切削部的刀齒高度向后遞增，工件上的拉削余量被一層一層地

切去，最終由最后一個切削齒切出所要求的尺寸，經(jīng)校準(zhǔn)齒修光達(dá)到預(yù)定的工

件尺寸精度及表面粗糙度。采用成形式拉刀，可獲得較低的工件表面粗糙度。

但是，為了避免出現(xiàn)環(huán)狀切屑，便于容屑，成形式拉刀相鄰刀齒的切削刃上磨

有交錯排列的狹窄分屑槽，分屑槽與切削刃交接處的尖角上散熱條件最差，加

劇了拉刀的磨損，降低了拉刀使用壽命。此外，由于刀齒上的分屑槽造成勿屑

上有一條加強(qiáng)筋（圖3-42c）,切屑卷曲困難，其半徑增大，為了能容納切屑，就

需要較大的容屑空間（即較大齒距和齒深），加上切屑很薄，需要足夠多的刀齒

才能把切削余量切完，因此拉刀就比較長，不僅浪費刀具材料，造成制造上的

困難，還降低了拉削生產(chǎn)率。

由于成形式拉刀的每個刀齒形狀都與被加工工件最終表面形狀相似，因此

除圓孔拉刀外，制造都比較困難。

2）漸成式按漸成式原理設(shè)計的拉刀，刀齒的廓形與被加工工件最終表

面形狀不同，被加工工件表面的形狀和尺寸由各刀齒的副切削刃所形成。這時

拉刀刀齒可制成簡單的直線形或弧形，對于加工復(fù)雜成形表面的工件，拉刀的

制造要比成形式簡單，缺點是在工件已加工表面上可能出現(xiàn)副切削刃的交接痕

跡，因此加工出的工件表面質(zhì)量較差。

分塊式拉削分塊拉削方式與分層拉削方式的區(qū)別，在于工件上的每層金屬是

由一組尺寸基本相同的刀齒切去，每個刀齒僅切去一層金屬的一部分，但切削刃

位置互相錯開，各切除工件上同一層金屬中的幾段材料

分塊拉削方式與分層拉削方式相比較,晶然工件上的每層金屬由一組

（2?4個）刀齒切除，但由于每個刀齒參加工作的切削刃的長度較小，在保持相

同的拉削力的情況下，允許較大的切削厚度（即齒升量）。因此，在相同的拉削

余量下，輪切式拉刀所需的刀齒總數(shù)要少很多，加上不存在切屑加強(qiáng)筋，切屑

卷曲順利，拉刀長度可以縮短，不僅節(jié)省了貴重的刀具材料，生產(chǎn)率也有提高。

綜合式拉削這種方式集中了成形式拉刀與輪切式拉刀的優(yōu)點，即粗切齒制

成輪切式結(jié)構(gòu)，精切齒則采用成形式結(jié)構(gòu)。這樣，既縮短了拉刀長度，保持

較高的生產(chǎn)率，又能獲得較好的工件表面質(zhì)量。

3-13試述齒輪滾刀的切削原理及應(yīng)用。

滾刀工作原理齒輪滾刀是按展成法加工齒輪的刀具，用齒輪滾刀加工齒輪

的過程，相當(dāng)于一對螺旋齒輪嚙合滾動的過程。將其中的一個齒數(shù)減少到一個

或幾個，輪齒的螺旋角很大。開槽并鏟背后，就成了齒輪滾刀。當(dāng)機(jī)床使?jié)L刀

和工件嚴(yán)格地按一對螺旋齒輪的傳動關(guān)系作相對旋轉(zhuǎn)運動時，就可在工件上連

續(xù)不斷地切出齒來。

齒輪滾刀應(yīng)用，可以用來加工外嚙合的直齒輪、斜齒輪、標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪。

加工齒輪的范圍很大，從模數(shù)大于0.1到小于40的齒輪，均可用滾刀加工，加

工齒輪的精度一般達(dá)7?9級，在使用超高精度滾刀和嚴(yán)格的工藝條件下也可以

加工5?6級精度的齒輪。用一把滾刀可以加工模數(shù)相同的任意齒數(shù)的齒輪。

*3-14齒輪滾刀的前角和后角是怎樣形成的？

*3-15插齒刀頂刃后角、側(cè)刃后角如何形成？形成側(cè)齒面的基本要求是什么？什

么叫插齒刀的原始剖面？

第4章復(fù)習(xí)思考及習(xí)題解答

4-1指出下列機(jī)床型號中各位字母和數(shù)字代號的具體含義。

CG6125BXK5040Y3150E

CG6125B高精度臥式車床,加工工件直徑250mm,第二次改進(jìn)設(shè)計，

XK5040數(shù)控立式錢床，工作臺寬工件直徑400mll1,

Y3150E滾齒機(jī)，第五次改進(jìn)設(shè)計，滾齒加工齒輪最大直徑500mm

4-2分析CA6140型臥式車床的傳動系統(tǒng)：

①證明加?0.5/橫

*②分析車削徑節(jié)螺紋時的傳動路線，列出運動平衡式。為什么此時能車削出標(biāo)

準(zhǔn)的徑節(jié)螺紋？

*③當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速分別為40、160及400r/min時，能否實現(xiàn)螺距擴(kuò)大4及16倍?

為什么？

、④為何既有光杠又有絲杠來實現(xiàn)刀架的直線運動？可否單獨設(shè)置絲杠或光

杠？為什么？

本⑤為何在主軸箱中有兩個換向機(jī)構(gòu)？能否取消其中一個？溜板箱內(nèi)的換向機(jī)

構(gòu)又有何用處？

⑥說明M3、曲和焦的功用？是否可取消其中之一？

583363100252536283632

X—X—X--------X---------X—XM.X—X—xuX—X—X—

A=1主軸h

5833100753673625563236

4%?X2.5XI2

mm/r

294880

橫向機(jī)動進(jìn)給傳動鏈f橫=1X58/58X...........X4/29X40/48X48/48X59/18X5

f縱/f橫二(28/80X3.14X2.5X.12)/(48/48X59/18X

5)=2.01

因此/縱。0.5/橫

M3、曲和Ms的功用：帖-接通或斷開基本變速組;一接通或斷開倍增變速組;

Ms一接通或斷開絲杠或光杠傳動;都不能取消

4-3試述銃床的工藝范圍、種類及其適用范圍。

鐵床的工藝范圍較廣，可以加工各種平面、臺階、溝槽、分齒零件和螺旋

面等。

錢床的類型很多，主要有升降臺鐵床-加工中小零件、龍門鐵床-加工大型

零件、工具鐵床-加工復(fù)雜零件、數(shù)控鐵床等。

4-4萬能外圓磨床能磨削什么表面，萬能外圓磨床在磨削外圓柱面加工需要哪

些運動？

萬能外圓磨床加工的典型表面：圓柱表面，細(xì)長小圓錐表面，短而粗的圓錐表

面，內(nèi)圓表面；

萬能外圓磨床各種典型表面加工時機(jī)床應(yīng)具有以下運動：

1）砂輪旋轉(zhuǎn)運動為磨削加工主運動；

2）工件旋轉(zhuǎn)運動也是工件的圓周進(jìn)給運動；

3）工件縱向往復(fù)運動為磨出工件全長，必須有工件沿砂輪軸向的進(jìn)給運

動；

’4）砂輪橫向進(jìn)給運動沿砂輪徑向的切人進(jìn)給運動；

此外，為了裝卸和測量工件方便，機(jī)床還有兩個輔助運動：砂輪架的橫向

快速進(jìn)退運動和尾架套簡的伸縮移動。

4-5無心外圓磨床為什么能把工件磨圓？為什么它的加工精度和生產(chǎn)率往往

比普通外圓磨床高？

磨削工件不用頂尖定心和支承，而將工件放在砂輪與導(dǎo)輪之間并用托板支承

定位進(jìn)行磨削。導(dǎo)輪與工件之間的摩擦系數(shù)較大，靠摩擦力帶動工件旋轉(zhuǎn)，實

現(xiàn)圓周進(jìn)給運動。砂輪的轉(zhuǎn)速很高，從而在砂輪和工件間形成很大的相對速度，

即磨削速度。

為了避免磨削出棱圓形工件，工件的中心應(yīng)高于磨削砂輪與導(dǎo)輪的中心聯(lián)線,

使工件和導(dǎo)輪、砂輪的接觸相當(dāng)于是在假想的V形槽中轉(zhuǎn)動，工件的凸起部分

和V形槽兩側(cè)的接觸不可能對稱，這樣使工件在多次轉(zhuǎn)動中，逐步磨圓。

用無心磨床加工時，工件精度較高。由于工件無須打中心孔，且裝夾省時

省力，可連續(xù)磨削，所以生產(chǎn)率高。若配上自動裝卸料機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)自動化生

產(chǎn)。無心磨床適于在大批量生產(chǎn)中磨削細(xì)長軸以及不帶中心孔的軸、套、銷等

零件。

*4-6試分析臥軸矩臺平面磨床與立軸圓臺平面磨床在磨削方法、加工質(zhì)量、

生產(chǎn)率等方面有何不同，各適用于什么場合？

*4-7應(yīng)用范成法與成形法加工圓柱齒輪各有何特點？

4-8試述滾齒機(jī)和插齒機(jī)的傳動原理。

滾切齒輪的傳動原理圖：

滾切直齒齒廓的成形方法是范成法，由機(jī)床傳動鏈保證被加工齒輪和滾刀嚴(yán)

格的相對運動關(guān)系，再加上滾刀的進(jìn)給運動，就可完成對工件全部齒形的加工。

在滾切斜齒圓柱齒輪時，除了與滾切直齒一樣，需要有范成運動，主運動和

軸向進(jìn)給運動外，為了形成螺旋線齒線，在滾刀作軸向進(jìn)給運動A如的同時，工

件還應(yīng)作附加旋轉(zhuǎn)運動B22（簡稱附加運動），而且這兩個運動之間必須保持確定

的關(guān)系，即滾刀移動一個工件螺旋線導(dǎo)程時，工件應(yīng)準(zhǔn)確地附加轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，兩

者組成一個復(fù)合運動。

滾切斜圓柱齒輪的傳動原理圖，滾切斜齒圓柱齒輪時，范成運動、主運動以

及軸向進(jìn)給運動傳動鏈與加工直齒圓柱齒輪相同，只是刀架與工件之間增加了

一條附加運動傳動鏈：以保證刀架沿工件軸線方向移動一個螺旋線導(dǎo)程S時，

通過合成機(jī)構(gòu)使工件附加轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，形成螺旋線齒線。

插齒加工傳運原理：

插齒加工類似一對圓柱齒輪相嚙合，其中一個是工件，另一個則演化為齒輪

形刀具一一插齒刀，它的模數(shù)和壓力角與被加工齒輪相同，只是在端面磨有前

角、齒頂及齒側(cè)磨有后角。插齒時，所需要的范成運動分解為刀具的旋轉(zhuǎn)運動

Bn和工件的旋轉(zhuǎn)運動氏2以形成漸開線齒廓。插齒刀上下往復(fù)運動A2為主運動，

它是一個簡單的成形運動，以形成輪齒齒面的直導(dǎo)線。當(dāng)插斜齒輪時，插齒刀

主軸在一個專用的螺旋導(dǎo)軌上移動，當(dāng)上下往復(fù)運動時，由于導(dǎo)軌的作用，插

齒刀還有一個附加轉(zhuǎn)動，用以形成斜齒圓柱齒輪的螺旋線導(dǎo)線。

4-9常用鉆床、罐床各有幾類？其適用范圍有何不同？

常用鉆床其適用范圍：

立式鉆床它適用于中小工件的單件、小批量生產(chǎn)。

搖臂鉆床搖臂鉆床廣泛地應(yīng)用于單件和中、小批生產(chǎn)中加工大中型零件。

臺式鉆床所以適用于單件、小批生產(chǎn)中加工小型零件上的各種小孔。

深孔鉆床深孔鉆床是專門用于加工深孔的機(jī)床。

常用鍵床其適用范圍：鍵床的主要類型有臥式鍵床。

臥式錢床可對各種大中型工件進(jìn)行鉆孔、轅孔、擴(kuò)孔、較孔、鉤平面、車

削內(nèi)外螺紋、車削外圓柱面和端面以及銃平面等加工，如再利用特殊附件和夾

具，還可擴(kuò)大其工藝范圍。

坐標(biāo)錢床它主要用于鍍削尺寸、形狀及位置精度要求比較高的孔系，還能

進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、較孔、鉤端面、切槽、錢削等加工。此外，在坐標(biāo)鍵床上還

能進(jìn)行精密刻度、樣板的精密劃線、孔間距及直線尺寸的精密測量等。

*4-10各類機(jī)床中，可用于加工外圓表面、內(nèi)孔、平面和溝槽的各有哪些機(jī)床？

它們的適用范圍有何區(qū)別？

4-11數(shù)控機(jī)床一般由哪些部分組成？試敘述其工作原理。

數(shù)控機(jī)床的組成：

數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。

數(shù)控機(jī)床的工作原理：

用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，首先必須將被加工零件的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，

按規(guī)定的代碼和格式編制數(shù)控加工程序，然后用適當(dāng)?shù)目刂平橘|(zhì)將此加工程序

輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控裝置根據(jù)輸入的加工程序進(jìn)行信息處理、計算出理想軌跡

和運動速度、計算刀具（或工件）的軌跡的過程稱為插補(bǔ)。然后將處理的結(jié)果

輸出到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，控制機(jī)床運動部件按預(yù)定的軌跡和速度運動。當(dāng)加工

對象改變時，除了重新裝夾工件和更換刀具外，只需更換一個事先準(zhǔn)備好的控

制介質(zhì)，不需對機(jī)床作任何調(diào)整，就能自動加工出所需的零件。

4-12組合機(jī)床有哪些特點？適用于什么場合？

組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成

的多軸、多刀、多任務(wù)序、多面或多任務(wù)位同時加工的高效專用機(jī)床。

組合機(jī)床既具有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動化程度較高的特點，又

具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。它可進(jìn)行鉆、鍵、較、攻

絲、車削、鐵削等切削加工，最適用于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似

零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。

第5章復(fù)習(xí)思考及習(xí)題解答

5-1什么是機(jī)床夾具？舉例說明夾具在機(jī)械加工中的作用。

機(jī)床夾具是一種在各種金屬切削機(jī)床上實現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，

夾具在機(jī)械加工中的作用：

1.能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；

2.能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；

3.能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實現(xiàn)一機(jī)多能。

5-2機(jī)床夾具通常由哪幾部分組成？各起何作用？

夾具一般由以下幾部分組成：

1.定位元件及定位裝置它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾

具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機(jī)床加工運動間的相對正

確位置。

2.夾緊裝置用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。

3.對刀與導(dǎo)引元件保證工件與刀具之間的正確位置。

4.夾具體用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基

礎(chǔ)件。

5.其它元件及裝置有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，錢床

夾具還要有定位鍵等。

5-3什么是六點定位原理？什么是完全定位、不完全定位、欠定位、過定位？

這種用正確分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，從而使工件在夾具

中得到正確位置的原理，稱為六點定位原理。

完全定位根據(jù)工件被加工表面的加工精度更求，有時需要將工件的六個自

由度全部限制，這種定位方法稱為完全定位。

不完全定位根據(jù)工件被加工表面的加工精度要求，有時需要限制的自由度

少于六個，這種定位方法稱為不完全定位。

欠定位根據(jù)工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自由度沒有得到

完全限制，這種定位方法稱為欠定位。

過定位若工件的某自由度被夾具上兩個或兩個以上的定位元件重復(fù)限制，

這種定位方法稱為過定位（或重復(fù)定位）。

*5-4常見的定位方式、定位元件有哪些？

*5-5輔助支承與自位支承有何不同？

5-6什么是定位誤差？試述產(chǎn)生定位誤差的原因。

所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準(zhǔn)的位置誤差。

造成定位誤差的原因有：

①由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差,

即工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。

②由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起妁定位誤差，稱基準(zhǔn)位移誤差,

即定位基準(zhǔn)的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量。

5-7工件在夾具中夾緊時對夾緊力有何要求？

夾緊力包括夾緊力的方向、作用點和大小三要素，它們是夾緊裝置設(shè)計和選

擇的核心問題。一個夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計的好壞，在很大程度上取決于夾緊力三要素

確定的是否合理。

1.夾緊力方向夾緊力方向的選擇原則為：

(1)夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和可靠性

(2)夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能小

(3)夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小

2.夾緊力作用點應(yīng)注意以下幾個方面：

1)夾緊力作用點位置應(yīng)靠近支承元件的幾何中心或幾個支承元件所形成的

支承面內(nèi)。

2)夾緊力作用點應(yīng)落在工件剛度較好的部位上。

3)夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表

3.夾緊力大小夾緊力的大小應(yīng)當(dāng)適中。

*5-8試分析三種基本夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點及其應(yīng)用。

5-9根據(jù)六點定位原理，分析圖5-47所示各種定位方案中定位元件所限制的

自由度。

a),b)d)限制除x軸的轉(zhuǎn)動自由度外五個自由度;c)限制除x軸的轉(zhuǎn)動，移動自由

度外四個自由度;e)限制除z軸的轉(zhuǎn)動自由度外五個自由度

5-10圖5-48所示零件以平面3和兩個短V形塊1、2進(jìn)行定位，試分析該定

位方案是否合理？各定位元件應(yīng)分別限制哪些自由度？如何改進(jìn)？

定位方案平面3和兩個短V形塊1,2提供了3+2+2=7個約束，其中x方向移

動自由度重復(fù)定位，為過定位：定位不合理；

改進(jìn):將短V形塊2在x方向改為彈性可移動

511有一批直徑為050mm的軸類工件，錢工件鍵槽的定位方案如圖549a、b、

c所示。試計算各種定位方案下影響尺寸A、B的定位誤差各為多少？

a)b)c)

圖5-49題5-11圖

1—夾緊件2—銃刀3一定位件4一三爪自定心卡盤5—V形塊

解答：Ad=Ab±Aj

a）尺寸A：Ad=Ab±Aj=0尺寸B：△d=Ab±Aj=Ab=Tso/2

b）尺寸A:Ad=Ab±△j=△b=T5o/2尺寸B：Ad=Ab±△j=0

c）尺寸A：△d=△j-Ab=Tso/2sina/2-T5O/2；尺寸B：Ad=Ab±△j=△

j=TM/2sina/2

5-12有一批工件，如圖5-50a所示，采用鉆模夾具鉆削工件上直徑分別為0

5mm和08mm的兩孔，除保證圖紙尺寸要求外，還須保兩孔的連心線通過。

的軸線，其偏移量公差為0.08mm?，F(xiàn)可采用如圖5-50b、c、d三種方

案。若定位誤差不得大于加工允差的1/2,試問這三種定位方案是否可行（a=

90°）?

圖5-50題5-12圖

解答；Ad=Ab±Aj

方案1上尺寸15：Ad=Ab±Aj=T60/2sina/2+T60/2=0.0707+0.05=0.1207

下尺寸15:Ad=Ab±Aj=T6o/2=0.05

對稱度△二（）

方案2上尺寸15：Ad=△b±△j=TM/2sina

/2+Tw/2=0.0707+0.05=0.1207>0.05不可行；下尺寸15：△d=△b±△

j=3/2=0.05

對稱度A=0

方案3對稱度A=T6）/2sina/2=0.05/sina/2=0.0707>0.08/2=0.04不可行

結(jié)論:僅方案1可行

第6章復(fù)習(xí)思考及習(xí)題解答

6-1試舉例說明加工精度、加工誤差、公差的概念？它們之間有什么區(qū)別？

解答：加工精度加工精度是指零件經(jīng)機(jī)械加工后，其幾何參數(shù)（尺寸、

形狀、表面相互位置）的實際值與理想值的符合程度。符合程度愈高，加工精

度也愈高。

與加工誤差與加工誤差實際值與理想值之差，稱為加工誤差。加工誤差愈

小，加工精度愈高。

公差加工精度允許的變動范圍稱公