机械制造技术基础-卢秉恒 答案 第二章

取

(3)确定切削速度：切削速度可通过 计算，也可查表，本题
查表取

主轴转速 按机床书说明书取 ，实际切削速度为

2、半精工步 (1)确定背吃刀量 ： 。

(2)确定进给量 ：根据表面粗糙度和刃口圆角半径，并预估
切削速度 ，从表中查出 。按机床说明书中实有的进给量，
取。
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(3)根据 与 ，查表取 。
粗糙不平之处以及显微裂纹、氧化或脱碳层等，而且
切削刃较锋利，后刀面与加工表面接触面积较小，应
力较大，所以该阶段磨损较快。

2-13刀具的正常磨损过程可分为几个阶段？ 各阶段特点是什么？刀具的磨损应限制在哪 一阶段？（2）
（2）正常磨损阶段：刀具毛糙表面已经磨平，这个
阶段磨损比较缓慢均匀，后刀面磨损量随着切削时间延
答：有区别：一般刚体之间的滑动滑擦为一般外摩 擦，而当切屑与前刀面产生粘度时，切屑与前刀面之间
就不是一般的外摩擦，而是切屑和刀具粘结层与上层金
属之间的内摩擦。
2-4 切屑与前面之间的摩擦与一般刚体之间的 滑动摩擦有无区别？若有区别，二者有何不 同之处？（2）
这种内摩擦实际就是金属内部的滑移剪切，它与材 料的机动流动应力特性以及粘结面积有关，而外摩擦力
2-17切削用量对刀具磨损有何影响？在 VTm=C关系中，指数m的物理意义是什么？ 不同刀具材料m值为什么不同？
答：切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最 小，和对切削温度影响顺序完全一致。 m是刀具寿命线的斜率。因为不同的材料耐热性不
同，因此有不同的m值，耐热性越低，斜率越小，切削
速度对刀具寿命影响越大，也就是说，切削速度改变一
2-8背吃刀量和进给量对切削力的影响有何不 同？ (1)
答：背吃刀量ap和进给量f增大都会使切削面积
Ac增大，从而使变形力增大，摩擦力增大，固之切
削力也随之而增大。但ap和f对切削力的影响大小不
同。Fz=Cap（2ap）'=2Capap，即ap增大一倍，
切削力也增大一倍，因为仅增大ap，切削厚度ac不
2-11背吃刀量和进给量对切削力和切削温度 的影响是否是一样？为什么？如何指导生产 实践？
答：不一样。切削速度影响最大，进给量次之，背
吃刀量最小。从他们的指数可以看出，指数越大影响越
大。为了有效地控制切削温度以提高刀具寿命，在机床
允许的条件下选用较大的背吃刀量和进给量，比选用打 的切削速度更为有利。
变，而切削宽度aw则随ap的增大正比增大，由于
aw的变化差不多与M和ξ无关，所以ap对Fz的影响
成正比关系。
2-8背吃刀量和进给量对切削力的影响有何不 同？ (2)
而f增大一倍，Fz约增大0.8倍，因为f增大，切 削功增大，切削力也相应增大，而f增大，切削厚度 也成正比增大，ac增大，ξ减小，μ减小，又会使切 削力减小，这正反两方面的作用，使切削力的增大 与f不成正比。
2-9切削热是如何产生和传出的？仅从切削热 产生的多少能否说明切削区温度的高低？
答：被切削的金属在刀具作用下，会发生弹性和塑性变
形而消耗功，因此切削热的主要来源就是切屑的变形功
和前、后刀面的摩擦功。 不能，因为产生切削热的同时，还通过切屑、刀 具、工件将一部分热量散入到空气中，因此无法说明切 削区温度的高低。
的大小与摩擦系数以及压力有关，而与接触面积无关。
切屑接触面包含粘结部分的内摩擦和粘结部分之外的外
摩擦。
2-5 车刀的角度是如何定义的？标注角度和工 作角度有何不同？
答：定义：假定：①无进给②选定点与中心等高③
刀杆中心线垂直于工件轴线的前提下，按照刀面和刀
刃各参考平面的关系，定义的车刀角度。
标注角度是在忽略进给运动的影响，刀具又在特 定安装的情况下给出，而工作角度是刀具在工作状态 下的切削角度，考虑包括进给运动在内的合成切削运 动和刀具的实际安装情况 。
磨钝标准决定刀具寿命的长短（正常磨损情况下）。
但是受切削速度，工件材料，刀具材料和刀具几何形状
影响，同一磨钝标准下，刀具寿命是不相同的。
2-16简述车刀、铣刀、钻头的特点。（1）
答：1.车刀是金属切削中使用最广泛的刀具，可完
成工作的外圆，端面，切槽或切断等不同的加工工序。
一般情况下车刀都只有一条主切削刃的单刃刀具，加工 时工作的主运动是工件的旋转运动，进给运动为车刀的 直线运动。
2.粗加工时，应以提高生产率为主，同时保证刀具寿命， 使用最高生产率耐用度；3.精加工时，应保证零件工精 度和表面质量，然后才考虑高的生产率和刀具寿命，一 般是小的切削深度和进给量，较高的切削速度。
2-18选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命 出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动 力出发时，按什么顺序选择？为什么？（2）
2-10切削温度的含义是什么？他在刀具上是 如何分布的？他的分布和三个变形区有何联 系？(1)
答：切削温度一般是指前刀面与切屑接触区域的平
均温度。
在刀具上的分布：1.前刀面与后刀面上的最高温度
都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定距离的地方；2. 后刀面温度上升快；3.切削脆性材料时刀尖处温度升 最高，切削塑性材料时分布比较均匀。
2-12增大前角可以使切削温度降低的原因是 什么？是不是前角越大切削温度越低？
答：因为前角增大，变形和摩擦减小，因而切削热
减小，但前角不能郭达，否则到头部分散热体积减小，
不利于切削温度的降低。
2-13刀具的正常磨损过程可分为几个阶段？ 各阶段特点是什么？刀具的磨损应限制在哪 一阶段？（1）
答：（1）初期磨损阶段：新刃的刀具后刀面存在
长而近似地称正比例增加，这一阶段时间较长。
（3）急剧磨损阶段：刀具表面粗糙度值增大，切削 力与切削温度均升高，磨损速度增加很快，一直刀具损 坏而失去切削能力。
2-14刀具磨钝标准是什么意思？他与哪些因 素有关？
答：刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨
损限度称为磨钝标准。它与加工中的一些现象如加工表
机床功率降低切削用量（主要是降低切削速度），这是
虽然机床功率能得到充分利用，但刀具的切削性能未能
得到充分发挥。
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.改进刀具结构；
4.改善冷却润滑条件。
2-22 在CA6140车床上粗车、半精车一套筒 的外圆，材料为45钢(调质)，抗拉强度 σb=681.5MPa，硬度为200~230HBW ，毛 坯尺寸dwXlw=80mmX350mm ，车削后的 尺寸为d=Φ（75-0.25）mm ，L=340mm ， 表面粗糙度值均为Ra3.2μm 。试选择刀具类 型、材料、结构、几何参数及切削用量。（1）
第二变形区：摩擦变形区，切屑排出时与前刀面发
生强烈的挤压和摩擦；
第三变形区：加工表面变形区，已加工表面与后刀
面挤压摩擦，产生变形。
2-2 切削过程的三个变形区各有何特点？它 们之间有什么关联？（2）
关联：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的切削
层先经过第一变形与工件基体分离，大部分变成切屑经
历第二变形，很少一部分留在已加工表面上经历第三变
按刀具寿命出发，首先尽可能选大的背吃刀量， 其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速
度。因为由V-f-ap对T影响程度递减。
按机床动力时，选尽可能大的进给量，其次尽可
能选大的背吃刀量，最后选尽可能大的切削速度。因
为这样对T影响程度递减。
2-19 粗加工时进给量的选择受哪些因素限制？ 当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办 法增加进给量，而保证表面粗糙度要求？
2-10切削温度的含义是什么？他在刀具上是如 何分布的？他的分布和三个变形区有何联系？ (2)
温度分布与三个变形区的联系：三个发热区与
三个变形区是相对应的。1.是因为第一变形区和第
三变形区的摩擦热不断增加，而且热向外传导；2.
是因为第三变形区后刀面接触长度较小，温升用的 时间短；3.是因为材料塑性越大，则前刀面的接触 长度越大，使温度分布均匀，而材料为脆性时，接 触长度很小。
控制：1、降低切削速度、切削温度、使粘度不易
发生。2、采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失
的温度。3、采用润滑好的切削液、减小摩擦。4、增大
刀具前角，减小切屑接触区压力。5、提高工件材料硬 度，减少加工硬化倾角
2-4 切屑与前面之间的摩擦与一般刚体之间的 滑动摩擦有无区别？若有区别，二者有何不 同之处？（1）
形。

2-3 分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响， 生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么? （1）
答：生产原因：加工塑性材料时，切屑与前刀的新鲜分
子在第I变形区的高温高压作用下“泠焊”，形成切屑
瘤。
对加工的影响：1、实际前角增大；2、增大切屑 厚度；3、增大表面粗糙度；4、影响刀具寿命。
2-3 分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响 ，生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么? （2）
答：本题选择直头外圆车刀，刀片材料为硬质合金 ， 结构为焊接刀具。刀杆尺寸为 。因表面粗糙度要求，
故分粗车和半精车两道工序。


1、粗车工步
(1)确定背吃刀量 ：单边加工余量为 ，粗车取 ，半精车取 。

(2)确定进给量 ：根据工件材料、刀杆截面尺寸、工件直径
和背吃刀量，从表中查出 。按机床说明书中实有的进给量，
2-16简述车刀、铣刀、钻头的特点。（2）
2.铣刀：铣刀是一种应用很广泛的多齿多刃回旋刀
具。铣削时，铣刀绕其轴线转动为主运动，进给运动有
工件完成。铣削为断续切削，加工时，每个刀齿轮流切 削，可加工平面，沟槽和成形表面。 3.钻头：麻花钻直线形主切削刃很长，有较大的容 屑槽，刀齿数只有两个，两个主切削刃由横刃连接。螺 旋型的容屑槽。后刀面是圆锥面成螺旋面，主运动为钻 头的绕其轴线旋转，进给运动为钻头沿轴线运动的进给。
第二章
2-1 金属切削过程有何特征？用什么参数来表示和比
较？
答：特征：在切削过程中会有许多物理现象，如切削
力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。
表示参数：相对滑移ε、剪切角 φ 、变形系数ξ（ξ＞ 1） 。
2-2 切削过程的三个变形区各有何特点？它 们之间有什么关联？（1）
答：第一变形区：剪切变形区，金属剪切滑移，形成切 屑，主要为塑性变形；
答：车削时,主运动为旋转，进给运动为车刀的纵向进
给，或横向进给，三者方向两两垂直，恰可以分解为三
个相互垂直的力Fx，Fy，Fz。Fz—主切削力或切向力， 是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定垂直机床功 率所必需的；Fx—进给力或轴向力，是设计进给机构、 计算车刀进给功率所必需的；Fy—切深抗力或背向力、 径向力、吃刀力，是计算工件挠度、机床零件和车刀强 度的依据，与产生振动有关。
面是否出现亮带，切削的颜色和形状，振动和异声，形 状尺寸精度等；1/2ap处的VB值，径向磨损量等因素有 关，另外还有加工类型，工艺系统的刚度，工件材料的 加工性，刀具制造刃磨难易程度等。
2-15．什么叫刀具寿命？刀具寿命和磨钝标 准有什么关系？磨钝标准确定后，刀具寿命 是否就确定了？为什么？
答：一把新刀（或重新刃磨过的刀具）从开始使用 直至到达磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿 命。

答：粗加工时进给量的选择应考虑机床进给机构的强 度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的
强度和工件的装夹刚度等。上述情况可以采用增大刀
尖圆弧半径，提高切削速度的方法来保证粗糙度的前
提下选择较大的进给量。
2-20 如果选定切削用量后，发现所需的功率 超过机床功率时，应如何解决？
答：要么调换较大功率的机床、要么根据所选定的

2-6 金属切削过程中为什么会产生切削力？
答：切削力为金属切削时，刀具切入工件，使被加
工材料发生变形成为切削所需要的力。
产生原因为要产生切削变形要克服被加工材料弹性
变形的抗力，塑性变形的抗力，和克服切屑和前刀面的
摩擦力和刀具后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦 力，切削力即为上述各力的总和。
2-7车削时切削合力为什么常分解为三个相互 垂直的分力来分析？分力作用是什么？
点，刀具寿命变化很大，反之亦然。
2-18选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命 出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动 力出发时，按什么顺序选择？为什么？（1）
答：（1）制订切削用量时，要综合考虑生产效率，
加工质量和加工成本，选用原则为：1.考虑因素：切削
加工生产率，刀具寿命，加工表面粗糙度，生产节拍；