第2章%20金属切削原理[2]

第2章 金属切削原理、规律与切削参数优化
习 题
2-1 车削时切削力为什么要分解为三个分力，说明各分力的作用和计算切削力的应用价值。

2-2 说明切削力实验数据处理和建立指数经验公式的方法。

2-3 已知工件材料为正火45中碳钢，工件直径Φ100mm ，刀具材料为硬质合金刀片（牌号为
YT15），刀具几何角度为
︒-===︒-=︒='︒=︒=︒=10,6.0,5.0,5,15,60,6,1811o r s r
r o o mm b mm r γλκκαγε ，刀具磨损值为VB ＝0.4mm ，机床型号CA6140车床，主电机功率为7.5kW ，切削用量为min /100,/6.0,5m v r mm f mm a p ===，求切削时的三个分力f p c F F F ,,，切削功率m P 及进给功率f P 。

机床能否正常工作及对策。

2-4 用硬质合金车刀粗车外圆，加工材料为调质45钢，选择切削切削深度mm a p 3=、切削
速度min /100m v =，试求在切削面积不改变情况下，分别采用mm a p 3=、r mm f /3.0=和mm a p 5.1=、r mm f /6.0=时，它们产生的主切削力c F 、消耗的切削功率m P 各多少？ 2-5 切削塑性材料和切削脆性材料时，刀具上什么位置切削温度最高，为什么？ 2-6 为什么切削不锈钢和高温合金时，其切削温度要比切削其它常用材料都高许多？ 2-7 为什么许多复杂刀具如滚刀等用高速钢制造？
2-8 硬质合金刀具材料主要牌号有哪几种，比较YG 、YT 、YW 的特性，各主要适用于切削
加工什么样的工件材料，哪些刀具材料适用于切削不锈钢、耐热合金，哪些刀具不适合，为什么？
2-9 金刚石刀具适用切削的材料是什么，是否适合于切削钢，CBN 刀具如何？ 2-10 纯铁硬度低，是不是可以说比45中碳钢容易加工？不锈钢为什么难加工？
2-11证明切削钢料时（见图2-1），第一变形区内切削单位体积金属所消耗的剪切变形功为
s τε⋅，s τ为剪切平面上钢料的平均剪切流动应力，ε为剪切平面上相对滑移。

()
00cos sin cos γφφγε-=，式中，0γ为刀具前角，φ为剪切角。

提示：
（1） 键切面上消耗的功率的定义：剪切力与键切面上滑移速度的乘积。

（2） 剪切面上滑移速度与切削速度的关系。

（3） 剪切面上剪切力的求得。

2-12 硬质合金刀具材料应如何选用？
按以下刀具材料、工件材料、加工条件进行刀具材料的合理选择
刀具材料：YG3X 、YG8、YT5、YT30、W18G4V 。

工件材料及切削条件：
(1) 粗铣铸铁箱体平面；
(2) 粗镗铸铁箱体孔；
(3) 齿轮加工的剃齿工序；
(4) 45钢棒料的粗加工；
(5) 精车40工件外圆。

2-13 为什么硬质合金车刀的刀尖圆弧半径选择的比高速钢车刀要小一些？为什么多刃刀具
一般不采用圆弧形过渡刃？
2-14 为什么高速钢刀具随主偏角的减小，耐用度会提高？而硬质合金刀具的主偏角太小，在
有些情况下耐用度反而会降低？试计算如下工况，并且给出结论：
已知条件为：用YT15硬质合金车刀（mm r r o 5.1,30,15===εκγ ）车削GPa b 45.0=σ的45钢轴，min 60,5.03=⨯=⨯T mm f a p 。

如果在同样条件下用 90=r κ的车刀加工时，刀具耐用度变化如何？
2-15 用YG8硬质合金车刀车削灰铸铁零件的外圆，采用切削用量为
min /80,/3.0,3m v r mm f mm a p ===，刀具角度 60=r κ，试求min 60=T 时的切削速度多大？
2-16 加工条件相同，若分别采用硬质合金可转位车刀和陶瓷车刀车削，两者min 30=T 时，
切削速度为min /150m v =。

若采用切削速度min /180m v =则两种刀具材料的耐用度T 分别降低多少倍？
图2-1 切削示意图
2-17 硬质合金车刀加工镍基高温合金时，不同的
刀尖圆弧半径，切削速度与刀具相对表面磨
损值的关系如图2-2所示，试定性说明合理
刀尖圆弧半径的概念。

2-18 试计算在卧式铣床上用高速钢三面刃盘铣刀
铣槽时的铣削功率m P 及走刀抗力H F 。

已知条
件为：工件材料为硬度HB210的灰铸铁，槽
宽16mm ，槽深20mm ，每齿进给量
,/333.0,/1.0s m v Z mm a f ==铣刀直径
mm d o 110=，铣刀齿数Z=22。

（参见机械工程手册）
2-19 甲、乙、丙三个工人采用不同的切削用量高
速车削GPa b 65.0=σ的钢轴，f a p ⨯分别为mm 2.010⨯、mm 4.05⨯、mm 4.010⨯，min 60=T 。

求个人使用的切削速度，并比较其生产率，解释三个所得生产率不同的原因。

2-20 在CA6140车床上粗车、半精车调质45钢轴，材料抗拉强度GPa b 681.0=σ、硬度
HBS 230~200，毛坯直径mm mm 40090⨯φ，半精车后达到mm mm 40080⨯φ，表面粗糙度m Ra μ2.3，试选择粗车和半精车的切削用量。

复 习 思 考 题
2-1 试述金属切削三个变形区的变形特征。

2-2 剪切角的大小与变形系数、变形程度的关系。

2-3 试述积屑瘤现象、形成原因、对切削过程的影响、影响积屑瘤的因素和积屑瘤的控制方
法。

2-4 为什么有时利用积屑瘤，而有时又必须控制积屑瘤？
2-5 切屑形态有哪几种，调整哪些因素能改变切屑形态？
2-6 卷屑与断屑的机理和方法。

2-7 影响切削温度的因素有哪些，影响的程度如何？
2-8 刀具磨损的机理主要有哪些？什么是边界磨损，原因主要是什么？
2-9 刀具磨损过程分为哪几个阶段，什么是刀具磨钝标准，制定刀具磨钝标准时的依据是什
么？
2-10 什么是刀具使用寿命，与切削用量之间的关系是什么？
2-11 试述确定刀具使用寿命的原则和方法。

在刀具使用寿命确定后，如何选定切削用量？ 2-12 刀具前角、后角、主偏角、负偏角、刃倾角的功用及选择原则。

2-13 衡量工件材料切削加工性的评价指标和方法有哪些？
图2-2 切削速度与磨损值
2-14 切削液的主要作用有哪些？切削液有哪些种类？2-15 什么叫极压添加剂，作用机理是什么？
2-16 硬质合金刀具切削时加注切削液要注意哪些问题？。