1、機械制造技術基礎 （ 作業擬定答案 ）2-2 切削過程的三個變形區各有何特點？它們之間有什么關 聯？ 答：三個變形區的特點：第一變形區為塑性變形區，或稱基本變 形區，其變形量最大，常用它來說明切削過程的變形情況；第二 變形區為摩擦變形區， 切屑形成后與前面之間存在壓力， 所以沿 前面流出時必然有很大摩擦， 因而使切屑底層又產生一次塑性變 形；第三變形區發生在工件已加工表面與后面接觸的區域， 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生變形。關聯：這三個變形區匯集在切削刃附近，應力集中且復雜；它們 實質上都是因為擠壓和摩擦產生變形， 第一變形區主要由擠壓沿 剪切線產生剪切變形， 第二變

2、形區主要由擠壓和摩擦產生切屑的 變形，第三變形區主要由擠壓和摩擦產生加工表面變形。2-3 分析積屑瘤產生的原因及其對加工的影響， 生產中最有效的控制積屑瘤的手段是什么？答：積屑瘤產生的原因： 在切削速度不高又能形成連續切削的情 況下，加工塑性材料時， 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， 少量切屑金屬粘結在前刀面上， 產生了冷 焊，并形成加工硬化和瘤核。瘤核逐漸長大形成積屑瘤。對加工的影響：積屑瘤粘結在前刀面上，減少了刀具的磨損；積 屑瘤使刀具的實際工作角度增大， 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并 使加工表面粗糙度增

3、加。生產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，保護刀具。 在精加工中應避免采用中低速從而控制積屑 瘤的產生，同時還可以增大刀具前角，降低切削力，或采用好的 切削液。2-7 車削時切削合力為什么常分解為三個互相垂直的分力來分析？試說明這三個分力的作用？ 答：分解成三個互相垂直力的原因： 切削合力的方向在空間中是 不固定的， 與切削運動中的三個運動方向均不重合， 而切削力又 是設計和性能分析的一個重要參數。為了便于分析和實際應用， 將切削力沿車削時的三個運動方向分解成三個力。 三個切削運動 分別為：主運動 （切削速度 ） 、進給運動 （進給量 ） 、切深運動 （背 吃刀

4、量 ） 。三個運動的方向在車削時是互相垂直的，所以車削時 將切削力分解成沿三個運動方向、互相垂直的力。三個分力的作用：Fz :切削力或切向力。它是計算車刀強度、設計機床主軸系統、 確定機床功率所必須的。Fx :進給力、軸向力。它是設計進給機構，計算車刀進給功率所 必須的。Fy :切深抗力或背向力。它是計算工件撓度、機床零件和車刀強 度的依據。工件在切削過程中產生的主動往往與 Fy 有關。2-9 切削熱是如何產生和傳出的？僅從切削熱產生的多少能否說 明切削區溫度的高低？答:被切削的金屬在刀具的作用下， 發生彈性和塑性變形而耗功， 這是切削熱的一個重要來源。此外，切屑與前面、工件與后面之 間的摩擦

5、也要耗功，也產生大量的熱量。所以，切削熱的來源就 是切屑變形功和前后面的摩擦功。 切削區域的熱量被切屑、 工件、 刀具和周圍介質傳出。不能僅從切削熱產生的多少來說明切削區溫度的高低。 切削溫度 收到多方面的影響:切削用量、刀具幾何參數、工件材料、刀具 磨損和切削液。如材料的導熱性很好，但是強度硬度高，其切削 熱變多， 但是由于導熱性好所以切削溫度有所降低。 因此不能從 切削熱產生的多少來衡量切削溫度。2-11 背吃刀量和進給量對切削力和切削溫度的影響是否一樣？為什么？如何運用這一規律指導生產實踐？ 答：根據切削力的經驗公式， ap 的系數大于 f 的系數，因而背吃 刀量對切削力的影響大于進給量

6、；根據切削溫度的經驗公式， 的系數大于 ap 的系數，因而進給量對切削溫度的影響大于背吃刀 量。指導生產實踐：生產實踐中常用刀具壽命、生產效率、加工質量 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 量對刀具壽命的影響比進給量小， 這一點跟刀具壽命經驗公式吻 合。而刀具壽命降低對產品加工質量也有很大影響， 因此在刀具 壽命和加工質量這兩方面， 增大背吃刀量有優勢。 而在切削力方 面，背吃刀量的影響比進給量大，對所需機床的功率有所影響。 提高生產率要通過提高切削速度來實現。 綜合考慮， 在實際加工 過程中， 一般先考慮盡可能大的背吃刀量， 其次選盡可能大的進 給量。2-12 增大前角

7、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 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？刀具壽命和磨鈍標準有什么關系？磨鈍 標準確定后，刀具壽命是否就確定了？為什么？ 答：一把新刀從開始使用直至達到磨鈍標準所經歷的實際切削時間，成為刀具壽命。確定了磨頓標準后可以定義刀具壽命。 但不能僅靠磨頓標準來確 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 和切削參數的影響。2-18 選擇切削用量的原則是什么？從刀具壽命出發時，按什么 順序選擇切削用量？從機床動力出發時， 按什么順序

8、選擇切削用 量？為什么？答：綜合切削用量三要素對刀具壽命、 生產率和加工質量的影響， 選擇切削用量的順序應為： 首先選盡可能大的背吃刀量， 其次選 盡可能大的進給量，最后選盡可能大的切削速度。從刀具壽命出發，切削速度對刀具壽命影響最大，進給量次之， 背吃刀量最小。 因此應選擇較大的背吃刀量和進給量， 選擇較小 的切削速度。從機床動力出發， 應保證有足夠的切削力， 因此較大的切削速度 同時選擇較小的背吃刀量和進給量。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. 改進刀具結構；4. 改善冷卻潤滑條件。2-22 在 6140車床上粗車、半精車一套

9、筒的外圓， 材料為 45鋼（ 調4 / 7質)，抗拉強度b 681.5MPa，硬度為200300HBW，毛坯尺寸 dw lw 80mm 350mm，車削后的尺寸為 d (75 0.25)mm, L 340mm, 表面粗糙度值均為Ra3.2 m。試選擇刀具類型、材料、結構、幾 何參數及切削用量。本題選擇直頭外圓車刀，刀片材料為硬質合金 YT15，結構為焊接 刀具。刀桿尺寸為16mm 25mm。幾何參數0 15 ， 0 8，kr 75， kr 10 ， s 6 ， r 1mm ；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2.5mm，粗車取a“

10、 2mm， 半精車取ap2 0.5mm。(2) 確定進給量f :根據工件材料、刀桿截面尺寸、工件直徑和 背吃刀量，從表中查出f 0.5 0.9mm/r。按機床說明書中實有的 進給量，取f 0.51mm/ r(3)確定切削速度:切削速度可通過vCvm xaPKv計算，也可查表，本題查表取v 110m/min主軸轉速n1000v1000 110438m /mindw 3.14 80按機床書說明書取n 450r/min，實際切削速度為v -dwn 113m/min10002、半精工步(1) 確定背吃刀量ap: ap2 0.5mm。(2) 確定進給量f :根據表面粗糙度和刃口圓角半徑，并預估切 削速度

11、 50m/ min，從表中查出f 0.3 0.35mm/ r。按機床說明書中 實有的進給量，取f 0.3mm/r。(3) 根據ap與f，查表取v 130m/min。1000v1000 130545r / min計算主軸轉速ndw3.14 76按說明書取n 560r/min，實際切削速度為v 134m/ min 10002-23刀具材料應具備那些性能？常用的刀具材料有哪些？各有 何優缺點？答：刀具材料應滿足以下基本要求：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，價格低廉，但耐熱性較差，淬火時容易產生變形和裂 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。但兩者的耐熱性都比較