第6章金属切削原理作业

第六章金属切削原理作业
1．切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？
答：切削加工由主运动和进给运动组成。

主运动是直接切除工件上的切屑层，使之转变为切屑，从而形成工件新包表面。

进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动。

2．切削用量三要素是什么？
答：切削用量三要素的切削速度，进给量，和背吃刀量。

3．刀具正交平面参考系由哪些平面组成？它们是如何定义的？
答：刀具正交平面参考系由正交平面Po,基面Pr,切削平面Ps组成；正交平面是通过切削刃上选定点,且与该点的基面和切削平面同时垂直的平面；基面是通过切削刃上选定点,且与该点的切削速度方向垂直的平面；切削平面是通过切削刃上选定点,且与切削刃相切并垂直与基面的平面。

4．刀具的工作角度和标注角度有什么区别？影响刀具工作角度的主要因素有哪些？
答：刀具的标注角度是刀具设计图上需要标注的刀具角度，它用于刀具的制造、刃磨和测量；而刀具的工作角度是指在切削过程中，刀具受安装位置和进给运动的影响后形成的刀具角度。

影响刀具工作角度的主要因素有：横向和纵向进给量增大时，都会使工作前角增大，工作后角减小；外圆刀具安装高于中心线时，工作前角增大，工作后角减小；刀杆中心线与进给量方向不垂直时，工作的主副偏角将增大或减小。

5．什么是积屑瘤？试述其成因、影响和避免方式。

答：积屑瘤在以低速加工塑性金属材料时，在刀具前面靠近切削刃处粘着一小块剖面呈三角形的硬块（硬度通常是工件材料的2～3倍），叫着积屑瘤。

切削时，由于粘结作用，使得切屑底层与切屑分离并粘结在刀具前面上，随着切屑连续流出，切屑底层依次层层堆积，使积屑瘤不断长大。

积屑瘤稳定时可以保护切削刃，代替切削，但由于积屑瘤形状不稳定，对精加工不利，且其破裂可能加剧刀具的磨损。

避免方式：加切削液；不在中速区进行切削；增大刀具前角等。

6．金属切削层的三个变形区各有什么特点？
答：第一变形区的特征是沿滑移面的剪切变形，以及随之而来的加工硬化；第二变形区的特征是切屑与刀具之间的强烈的挤压和磨擦所引起的切屑层金属的剧烈变形和切屑与刀具界面温度的升高，形成积屑瘤；第三变形区是在已加工表面形成过程中受到挤压、磨擦使表面层金属产生变形，并伴随切削热的作用。

7．各切削力对加工过程有何影响？
答：主切削力Fc ：是计算机床动力，校核刀具.夹具的强度和刚变的主要依据之一；轴向力Fc ：是计算和校验机床进给系统的动力.强度和刚度的主要依据之一；径向力Fp：是用来计算与加工精度有关的工作扰度.刀具和机床零件的强度等。

8．切削热是如何产生的？它对切削过程有什么影响？
答：切削热主要来自切削区域的三个变形区，即切削层金属发生弹性和塑性变形产生的热；刀具前刀面与切削底部摩擦产生的热；刀具后刀面与工件已加工表面摩擦产生的热。

影响：大量的切削热使切削温度升高，切削温度能改变工件材料的性能；改变前刀面的摩擦系数和切削力的大小；影响刀具磨损和积屑瘤的形成与消退；也影响工件的加工精度和已加工表面质量等。

9．刀具磨损的形式有哪些？磨损的原因有哪些？
答：（1）形式：前刀面磨损，后刀面磨损，前刀面和后刀面同时磨损或边界磨损。

（2）原因：硬质点磨损-硬质点磨损是由于工件基体组织中的碳化物、氮化物、氧化物等硬质点及积屑瘤碎片在刀具表面的刻划作用而引起的机械磨损。

在各种切削速度下，刀具都存在硬质点磨损。

硬质点磨损是刀具低速切削时发生磨损的主要原因，因为其它形式的磨损还不显著。

粘结磨损-在高温高压作用下，切屑与前刀面、已加工表面与后刀面之间的磨擦面上，产生塑性变形，当接触面达到原子间距离时，会产生粘结现象。

硬质合金刀具在中速切削工件时主要发生粘结磨损。

扩散磨损-切削过程中，由于高温、高压的作用，刀具材料与工件材料中某些化学元素可能互相扩散，使两者的化学成分发生变化，削弱刀具材料的性能，
形成扩散磨损。

硬质合金中的Co、C、W等元素扩散到切屑中被带走，切屑中的铁也会扩散到硬质合金中，使刀面的硬度和强度降低，磨损加剧。

扩散磨损是硬质合金刀具在高速切削时磨损的主要原因之一。

化学磨损-在一定温度下，刀具材料与某些周围介质（如空气中的氧，切削液中的添加剂硫、氯等）发生化学反应，生成硬度较低的化合物而被切屑带走，或因刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具的磨损。

10.什么是刀具的磨钝标准？什么是刀具的耐用度？
答：刀具磨损到一定限度后就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。

刀具耐用度是指刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准所经过的总切削时间。

11．何谓工件材料的切削加工性？它与哪些因素有关？
答：切削加工性是在一定条件下，某种材料切削加工的难易程度。

材料加工的难易，不仅取决于材料本身，还取决于具体的切削条件。

影响因素：(1)材料的强度和硬度。

工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，消耗的功率也越大，切削温度刀就越高，刀具的磨损加剧，切削加工性就越差。

(2)材料的韧性。

韧性大的材料，在切削变形时吸收的能量较多，切削力和切削温度较高，并且不易断屑，故其切削加工性能差。

(3)材料的塑性。

材料的塑性越大，切削时的塑性变形就越大，刀具容易产生粘结磨损和扩散磨损；在中低速切削塑性较大的材料时容易产生积屑瘤，影响表面加工质量；塑性大的材料，切削时不易断屑，切削加工性较差。

(4)材料的导热率。

材料的导热系数越高，切削热越容易传出，越有利于降低切削区的温度，减小刀具的磨损，切削加工性也越好。

但温升易引起工件变形，且尺寸不易控制。

12.试对碳素结构钢中含碳量大小对切削加工性的影响进行分析。

答：高炭钢的硬度高，塑性低，导热性差，故切削力大，切削温度高，刀具耐用度低，切削加工性差。

中碳钢的切削加工性较好，但经热轧或冷轧，或经正火或调值后，其加工性也不相同，低碳钢硬度低，塑性和韧性高，故切削变形大，
切削温度高，断屑困难，易粘屑，不易得到小的表面粗糙值，切削加工性差。

13．说明前角和后角的大小对切削过程的影响。

答：增大前角可减小切削变形，切削热，降低切削功率的消耗还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高加工质量。

增大前角，会使楔角减小，切削刃与刀头强度降低，易造成崩刃，还会使刀头的散热面积容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具难用度下降。

增大后角可减小刀具后面与已加工表面间的摩擦，减小刀具磨损，还可使切削刃钝圆半径减小，提高刃口锋利程度，改善表面加工质量。

但后角过大，将削弱切削刃的强度，减小散热体积使散热条件恶化，降低刀具难用度。

14．说明刃倾角的作用。

答：影响切屑的流出方向；当λs＝0°时，切屑沿主切削刃方向流出；当λ
s＞0°时，切屑流向待加工表面；当λs＜0°时，切屑流向已加工表面。

影响刀尖强度和散热条件；当λs＜0°时，切削过程中远离刀尖的切削刃处先接触工件，刀尖可免受冲击，同时，切削面积在切入时由小到大，切出时由大到小逐渐变化，因而切削过程比较平稳，大大减小了刀具受到的冲击和崩刃的现象。

影响切削刃的锋利程度。

当刃倾角的绝对值增大时，可使刀具的实际前角增大，刃口实际钝圆半径减小，增大切削刃的锋利性。

15．切削液的主要作用是什么？
答：（1）冷却作用。

切削液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。

其中冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量和流速等。

（2）润滑作用。

切削液能渗入到刀具与切屑、加工表面之间形成润滑膜或化学吸附膜，减小摩擦。

其润滑性能取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的能力和强度。

（3）清洗作用。

切削液可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。

清洗性能取决于切削液的流动性和使用压力。

（4）防锈作用。

在切削液中加入防锈剂，可在金属表面形成一层保护膜，起到防锈作用。

防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂的作用。