机械制造基础第二章作业(答案)

2-1、什么叫主运动？什么叫进给运动？试以车削、钻削、端面铳削、龙门刨削、外圆磨削为例进行说明。

答：主运动是山机床提供的刀具和丄件之间最主要的相对运动，主运动是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。

切削加工通常只有一个主运动。

进给运动是使主运动能够依次地或连续地切除工件上多余的金属，以便形成全部已加工表面的运动。

进给运动可以只有一个(如车削、钻削人也可以有儿个(如滚齿、磨削进给运动速度一般很低，消耗的功率也较少。

表2-1加工类型与运动类型2-2、根据表2-2和表2-3,分析下列机床型号所代表的意义：MM7132、CG6125B、X62W. M2110、Z5125、T68。

答：MM7132： M—类别代号：磨床类；M—通用特性：精密；7—组别代号：平面磨床组：1 一系别代号：卧轴矩台平面磨床系；32―主参数：最大磨削直径320mm。

CG6125B： C--类别代号：车床类；G-通用特性：高精度：6-组别代号：落地及卧式车床组；1-系别代号：卧式车床系；25—主参数：床身上最大回转直径250mm； B—重大改进顺序号。

X62W(X6132A): X—类别代号：铳床类；6-组别代号：升降台铳床组：1-系别代号：万能升降台铳床系：32—主参数：工作台面宽度320mm；A-®大改进顺序号。

M2110： M—类别代号：磨床类；2—组别代号：内圆磨床组；1—系别代号：内圆磨床系；10—主参数：最大磨削孔径lOOmmoZ5125： Z—类别代号：钻床类；5-组别代号：立式钻床组；1-系别代号：方柱立式钻床系；25—主参数：最大钻孔直径25mm。

T68： T-类别代号：镇床类；6-组别代号：卧式铳铠床组：8-主参数，镇轴直径80mm。

2-3、画出 7o=10°、/U=6°、5=6°、a$=60° > A；=60"、K ；=15° 的外圆车刀 切削部分投影图。

答：flpy'fiPn图4 （车刀法平面参考系及其静止角度）理解好上面的参考系及其静止角度，按照要求画出静止角度就可以了，注意 各视图之间的联系，位置关系。

图1 （典型外圆车刀切削部分结构图）图2 （车刀正交平面参考系及其静止角度）图3h-N炉2（背平面、假定工作平乔参考系及其静止角度）<Pr)CPP>2-6、切削力是怎样产生的？为什么要把切削力分解为三个互相垂直的分力？ 各分力对切削过程有什么影响？答：切削过程中，刀具切入丄件，使切削层变为切屑所需要克服的阻力，称 为切削力。

刀具作用在工件上的切削力，随着加工条件的不同，总切削力F 的方向和数 值都是变化的。

为了应用和测量的方便，常将总切削力F 分解三个互相垂直的 分力。

切削力耳：总切削力F 在主运动方向上的投影。

&是也称切向力或主切削 力，它是计算工艺装（刀具、机床和夹具）的强度、刚度以及校验机床功率的所 必须的数据。

背向力Fp ：总切削力F 在垂直于工作平面方向上的分力。

坊也称为径向力, 它能使工件变形或产生切削振动，故对加工精度及已加工表面质量影响较大。

进给力耳：总切削力F 在进给运动方向上的正投影。

耳也称为轴向力，它 是设计机床走刀机构，计算进给功率所必须的数据。

2-7、按下列条件选择刀具材料类型或牌号。

45#钢锻件粗车： HT200铸铁件精车；低速精车合金钢蜗杆：高速精车调质钢长轴： 高速精密镇削铝合金缸套； 中速车削高强度淬火钢轴： 加工HRC65冷硬铸铁或淬硬钢； 答：常用刀具材料：高速钢是一种加入了较多金属（队Cr. Ho 、V 等）碳化物的、含碳量也比 较高的合金工具钢。

它可以加工从有色金属到高温合金范圉广泛的材料通用高速钢 的典型牌号是W18Cr4V 和W6Mo5Cr4V2。

硬质合金钢硬质合金是由高硬度的难熔金属碳化物（如WC 、TiC 、TaC. NbC 等）和金属粘结剂（如Co 、门等）用粉末冶金方法制成的一种刀具材料。

YG 类硬质合金主要用于加工铸铁，有色金属和非金属材料。

粗加工时宜选 用含钻量较多的牌号（例如YG8）,因其抗弯强度和冲击韧性较高；精加工宜选 用含钻量较少的牌号（例如YG3）,因其耐磨性.耐热性较高。

YT 类硬质合金适用于加工钢料。

粗加工时宜选用含钻较多的牌号（例如YT5）,精 加工时宜选用含TiC 较多的牌号（例如YT15）。

在加工淬火钢、侖•强度钢和拓温合金时，以及在低速下切削钢时，由于切削 力很大，易造成崩刃，也不宜采用强度低、脆性大的YT 类合金，而宜采用韧性 较好的YG 类合金。

YN 类硬质合金主要用于精加工，不适于重切削及断续切削，可加工钢也可以加工1) 2) 3) 4)5)6)7)2-9、什么叫刀具的工件角度参考系？什么叫刀具的静态角度参考系？这二者有 何区别？在什么条件下工作角度参考系与静态角度参考系重合？答：刀具工作角度参考系，是以实际安装条件下的合成切削运动方向和进给运动 方向为基准来建立的；刀具静止参考系，是以“假定主运动方向”和“假定进给运动方向”为基准 来建立的。

主要区别：建立参考系的基准不一样。

重合条件：通常的进给速度远小于主运动速度（合成速度角"<2。

），所以在 一般安装条件下，刀具的丄作参考系与静止参考系差异其小，可以用刀具的静态 角度代替工作角度，也就是说在大多数场合下（如普通车削.镇削、端铳、周铳 等），不必考虑工作角度，即可以认为这两个参考系是重合的。

2-10、主偏角对切削加工有何功用？ 一般选择原则是什么？ Kr=90o 的车刀适用什么场 合？答：主偏角匕对切削力的影响：随着匕的增大，巴先减小后增，在畸二60°〜75"时, 耳到达到最小值，但耳的变化范W 约在10% 以内。

主偏角的功用：减小主偏角，参加切削的刀刃长度会增加，刀尖角6增大，从而使 刀具寿表2-2各种硬质合金的应用范围1) 2) 3) 4) 5) W18Cr4V 6) YG87) YG6X 立方氮化硼YT5YG3XYT30 YN10命提高；减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小，从而可减小表面粗糙度。

然而，减小主偏角会使径向力巧.增大，在工艺系统刖性不足的情况下，容易引起振动, 这不仅会降低刀具寿命，也会使加工表面粗糙度增大。

主偏角的选择原则：山主偏角的功用可知，当工艺系统刚性较好时宜选较小的主偏角，反之则选较大的主偏角。

匕=90。

的车刀适用于系统刚性较差、车端面、车外圆、多阶梯轴等的场合。

2-11、用P10硬质合金车刀，车削6为650NW的40#钢外圆。

切削用量为a』4inm, f=0・6mm/r, v=110/min；刀具儿何度为：旳=10° ,九尸-5° , 5=8° , ^>60° , Y尸1mm。

按公式计算及査表方法确定切削为忌齐、E及切削时所消耗的功率。

答：有下列公式及其参数表格：巴=5心广叮心行=6/7广d*心=旦)呪(沙“650 650查课本表2-5最终计算出Fc二3539. S NFp = 1168. 2 J VFf = 1284. 5 NPc = 6. 4896 Ki¥2-12、甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同（即生产率相同），只是屮的吃刀深度比大1倍，而走刀量f比乙小1倍。

试比较二人主切削力的大小，山此可得出什么有益的论？答：生产率：Q = 1000以山厂lOOOuJq由于甲乙两人的伤与/的乘积相同, 那么屮乙两人的主切削速度卩‘也相同.主切削力上=5心广卩；心通常悄况下：X,； > >7;.心/" =2%（尹中乙切=（磴/乙◎所以，Fc甲〉Fc乙即甲的主切削力较乙的主切削力大一些。

有益的结论：在同等生产率下，应该采用较大的进给量来减小主切削力，延长刀具寿命。

2-14,切削用量（a聲、f、叫）中，哪个因素对刀具寿命影响最大？哪一个因素对刀具寿命影响最小？为什么？答：切削用量与刀具寿命的关系为：T= ~~-当用硬质合金车刀车削/F0. 65GPa的中碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系为：山此可见，切削速度人对刀具寿命影响最大，其次是进给量背吃刀量勺P的影响最小。

2-15、屮、乙、丙三人高速车削6=750N/mn?的碳钢。

切削面积（禺x f ）各为10x0.2.5x0.4. 4x0.5.三人的经济耐用度7c=60min,比较三人的生产率，解释生产率不同的原因。

答：生产率：Q = 1000以診Q =1000 vjqCu 切削速度（硬质合金车刀）：V,= ,,J "叩所以，V甲> Vz >v丙因此，Q 屮＞0乙＞0丙即屮的生产率最高，乙的生产率次之，丙的生产率最低。

2-16、刀具寿命一定时，从提高生产率出发，选择切削用量的顺序如何? 从降低切削功率出发，选择切削用量的顺序乂如何？为什么？答：当用硬质合金车刀车削巾=0・65GPa 的中碳钢时，切削用量与刀具寿命的关 系为:丁 C T / = ------------- 严25 £.；5生产率：Q = 1000叫九心=1000vjg 从上面的公式中可以看出：切削速度耳对刀具寿命影响最大，其次是进给量/,背吃刀量5,的影响最 小。

而切削速度叫，进给量/,背吃刀量“华对生产率的影响是相同的。

所以，从提高生产率出发，首先选择较大的背吃刀量％P,其次选择合适的 进给量/,最后确定切削速度叫。

6x10^通常情况下：心;＞%所以，从降低切削功率出发，首先选择较小的切削速度其次，选择较大 的进给量/,最后确定背吃刀量％P 。

2-19,选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命出发，按什么顺序选择切削用量? 从机床动力出发，按什么顺序选择切削用量?为什么？答：选择切削用量时，要综合考虑切削过程的质量、生产率和成本等问题。

所谓合理的切削用量是指在充分利用刀具的切削性能和机床性能（功率、扭矩） 以及保证工件加工质量的前提下，能获得高的生产率和低的加工成本的切削用 量。

从刀具寿命出发:选择切削用量的原则是在机床、刀具、工件的强度以及丄 艺系统刚性允许的条件下，首先选择尽可能大的背吃刀量,其次选择在加 工条件和加工要求限制下允许的进给量/ ,最后再按刀具寿命的要求确定一个合 适的切削速度卩『。

从机床动力和刚性的限制等条件出发:选取尽可能大的进给量/ ：最后根据刀具 耐用度确定最佳的切削速度O2-20、何谓砂轮硬度？它与磨粒的硬度是否是一回事？如何选择砂轮硬度？砂轮 硬度选择不当会出现什么弊病？答：砂轮硬度是指砂轮表面的磨料在磨削力的作用下脱落的难易程度。

砂轮的硕 度软，表示磨粒容易脱落；砂轮硬度硬，表示磨粒较难脱落。