机械制造工程原理思考题答案修订稿

机械制造工程原理思考

题答案

Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】

第一章金属切削的基本要素

一、基本概念

发生线：一般的基本表面都可以看作是一条母线沿着一条导线运动形成的，母线和导线统称为形成表面的发生线。

形成发生线的四种方法：轨迹法、成形法、相切法、展成法。

简单运动和复合成型运动及其本质区别是什么：旋转运动或直线运动称为简单运动。由多个简单运动构成复合运动。复合运动各个部分必须保持严格的相对运动关系是相互依存，而不是独立的。简单运动之间是互相独立的没有严格相对运动关系。

主运动进给运动：主运动是道具与工件之间的主要相对运动，进给运动配合主运动，使切削加工保持不断地进行，形成具有所需几何形状的以加工表面。

工件的三总表面：待加工表面、已加工表面、过渡表面。

切削用量三要素：切削速度Vc、进给量f和切削深度ap。

刀具角度参考系的组成：参考系可分为刀具标注角度参考系和刀具工作角度参考系，前者由主运动方向确定，后者由合成切削运动方向确定。

工具角度的定义、改变原因和改变值：按照切削加工的实际情况，在刀具工作角度参考系中所确定的角度称为工作角度，进给运动和切削刃上选定点安装高低对工作角度影响。

切削层参数：切削层的尺寸称为切削层参数。

金属切除率：刀具在单位时间内从工件上切除的金属的体积。

主要角度定义及图示（前后角、主副偏角、刃倾角）：*前角：基面和前刀面的夹角。是刀具的锋利程度。我们把铁屑流经过的面成为前刀面。*后角：切削平面和后刀面的夹角。主要影响摩擦和刀具强度。*主偏角：主切削刃和刀具进给方向的夹角。影响刀具的强度，和影响背向力，主偏角减小，背向力越大，机床的消耗率也越大，并且主偏角还会影响表面粗糙度。*副偏角、副切削刃与进给方向的反方向的夹角即为副偏角。同样影响强度，摩擦，以及表面粗糙度。刃倾角：是控制流屑的方向。主切削刃和基面的夹角。

二、简答题

2、刀具材料应具备的性能；

硬度,耐磨,耐热,强度和韧性,减摩性,导热,热膨胀,工艺性,经济型

3、高速钢和硬质合金性能对比；

硬质合金硬度随温度升高而降低，700-800℃大部分合金与高速钢常温硬度相当

硬质合金是脆性材料，韧性不足，高速钢好

高速钢导热性低于硬质合金

硬质合金线膨胀系数比高速钢小得多

硬质合金与钢发生冷汗的温度高于高速钢

4、YT 、YG两类硬质合金的牌号及应用；

YT(WC-TiC-Co)：碳素钢，合金钢的加工

YG(WC-Co)：铸铁，有色金属及其合金精加工，半精加工，不能承受冲击载荷

5、常用的刀具材料有哪些？

高速钢，硬质合金，陶瓷，金刚石，立方氮化硼

三、问答题

1、形成发生线的方法有哪些？

轨迹法，成形法，相切法，展成法

2、简单成形运动与复合成形运动的本质区别是什么？

简单成形运动之间是相互独立的，没有严格的相对运动关系3、写出切削用量三要素的单位和计算方法。

切削速度V

C =πdn/1000，进给速度V

r

=fn，切削深度a

p

=(dw-dm)/2

4、试分别画出主偏角为45o的外圆车刀车外圆和车端面时的所有标注角度和切削厚度和切削宽度。

5、刀刃上同一点的主剖面与法剖面之间的夹角是多少？

刃倾角λs

6、车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用刀具前角γο=0o，左刃后角αοL=12o，右刃后角αοR =6 o。试问左、右刃的工作前、后角

是多少？

Tan =6/36Πγοｏ＝γο＋αοｅL＝αοL－η

αοｅR＝αοR－η

7、半精车45钢外圆，试选择刀具材料牌号；车刀角度κr =75o，κr’=15o，γ

o=10o ，αo=6o ，λs=8o；试按制图标准标注刀具角度。

8、粗车HT200内圆，直径80mm，试选择刀具材料牌号；内圆车刀κr =45o，κr’

=45o，γo=5o ，αo=8o ，λs=0o 试标注刀具角度(符合制图标准)。

9、车削外径36mm的外圆，刀尖上一点低于工件中心0.8mm，该点的工作前角相对于标注前角改变了多少增大还是减小

第二章金属切削过程和切削参数优化选择

1三个变形区：第一，发生在切屑，特征是沿着滑移线的剪切变形和产生加工硬化第二,沿着前刀面的变形区，切屑底部的晶粒进一步纤维化，纤维化方向与前刀面平行第

三，后刀面与已加工表面之间挤压和摩擦，使已加工表面处也产生晶粒的纤维化和冷

硬效果。

2剪切角：剪切面与切削速度方向的夹角。

3切削温度：前刀面与切屑的接触区的平均温度。

4磨损原因：磨料扩散氧化热电冷焊

5刀具使用寿命：刃磨好的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间。

6合理刀具几何参数：在保证加工质量前提下能够满足刀具使用寿命长，生产效率高，加工成本低的刀具几何参数。

7切削变形程度及其衡量指标：剪应变剪切角变形系数

8切削变形的影响因素：工件材料刀具前角切削速度切削厚度

9切屑类型及其形成条件：带状（切塑性材料，切削厚度小，切削速度高，刀具前角较大）节状（切削速度较低，厚度较大）粒状（切削塑性材料且切削速度极低）崩碎

（切削脆性材料，被切金属层在前刀面的挤压下未经塑性变形就在张应力的状态下脆断）

10积屑瘤的成因及对切削的影响：成因（当切削塑性材料时在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下形成）影响（保护刀具增大前角增大切削厚度增大已加工表面粗糙度加速刀具磨损）

11切削力的来源：一是切削层金属，切屑和工件表层金属的弹塑性变形所成生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力

12切削力和切削温度的影响因素：工件材料切削用量刀具几何参数刀具磨损

13材料的切削加工性:工件材料加工的难易程度

14欲减小切深抗力在刀具几何角度方面可采取哪些措施？增大主偏角

15衡量切削变形的指标有哪些你认为哪个更合理些剪应变最合理

16剪切角只与刀具前角有关系吗为什么不是，还与摩擦角有关

17车削45钢可能形成哪几种切屑改变哪几种条件可以使切屑形态转化带节粒改变切削速度厚度和刀具前角

18切削用量中哪一个要素对切削力的影响最大哪一个最小

切削厚度最大切削速度最小

19切削用量中哪一个要素对切削温度的影响最大哪一个最小为什么

切削速度最大，切削厚度最小。切削速度增大，金属去除率也增大，做的功越多产生的热越多，切削厚度增大，切出的切屑厚度大，散热多

20分析积屑瘤控制措施实际上就是要控制刀-屑界面处的摩擦系数，改变切削速度是控制其生长的最有效措施，加注切削液和增大前角都可以抑制其的形成。

21刀具的γo、κr、λs和磨损程度怎样对切削力产生影响？前角增大，切削力减小。主偏角增大，切削力减小。刃倾角对切削力的影响很小。

22切削用量中哪一个要素对刀具使用寿命的影响最大哪一个最小为什么切削速度最大，切削深度最小。

23切削力的计算方法有哪几种？理论经验

24叙述刀具磨损形态、过程和原因。前后过程为初期磨损正常磨损剧烈磨损

25刀具磨损原因中哪些与切削温度有关？扩散磨损氧化磨损热电磨损

26刀具使用寿命是一个时间，此概念可以用来评价哪些切削因素？

27工件材料和刀具几何参数怎样影响刀具使用寿命？

28合理刀具使用寿命有哪几种有何时用意义保证加工生产率最高利润最高成本最低的刀具实用寿命

29刀具主要角度（γo、αo、κr、κ’r 、λs ）的功用有哪些？前角：1切削区的变形程度2切削刃与刀头强度，受力性质和散热条件3切屑形态和断屑效果4已加工表面质量后角：1减小后刀面和加工表面之间的摩擦2后角越大，切削刃越锋利3相同磨钝标准下，后角越大，所磨去的金属体积越大，延长刀具使用寿命4增大后角将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小主副偏角的作用1影响已加工表面的残留面积高度2影响切削层形状3影响三向切削分力的大小和比例关系4影响刀尖强度、导热面积、容热体积5影响断屑效果和排屑方向刃倾角1刀尖强度和散热条件2控制切屑流出方向3切削刃的锋利性4切入切出平稳性5刃口具有割的作用6切削刃的工作长度7三向切削分力之间的比值

30工件材料的切削加工性用哪些指标来衡量？1刀具使用寿命的相对比值2相同刀具使用寿命下切削速度的相对比值3切削力或切削温度4已加工表面质量5切屑控制或断屑的难易程度