机械制造课后题答案分解

1.2 何谓切削用量三要素？怎样定义？如何计算？答：切削用量三要素：切削速度V c、进给量f、背吃刀量ap；切削速度V c：主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。

回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：m/s或m/min式中 d——工件或刀具上某一点的回转直径（mm）;n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。

进给量f：进给速度V f是单位时间的进给量，单位是mm/s (mm/min)。

进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。

对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然可以不规定进给速度却需要规定间歇进给量，其单位为mm/d.st（毫米/双行程）。

对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，季后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。

V f = f .n = fz . Z . n mm/s或mm/min背吃刀量ap:对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单位mm。

外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算：mm对于钻孔工作ap = mm上两式中——为已加工表面直径mm；——为待加工表面直径mm。

1.3刀具切削部分有哪里结构要素？试给这些要素下定义。

(1) 前刀面: 前刀面Ar是切屑流过的表面。

根据前刀面与主、副切屑刃相毗邻的情况分：与主切屑刃毗邻的称为主前刀面；与副切屑刃毗邻的称为副前刀面。

(2) 后刀面: 后刀面分为主后刀面与副后刀面。

主后刀面Aa是指与工件加工表面相面对的刀具表面。

副后刀面是与工件已加工表面相面对的刀具表面。

(3) 切屑刃：切削刃是前刀面上直接进行切削的边锋，有主切削刃和副切屑刃之分。

主切削刃指前刀面与主后刀面相交的锋边；副切削刃指前刀面与副后刀面相交的锋边。

(4) 刀尖：刀尖可以是主、副切削刃的实际交点，也可以是主副两条切削刃连接起来的一小段切削刃，它可以是圆弧，也可以是直线，通常都称为过渡刃。

1.7确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？答：○1前角γo ○2后角αo ○3主偏角κr ○4刃倾角λs.1.12 刀具切削部分材料应具备哪些性能？为什么？答：切削加工是，由于变形与摩擦，刀具承受了很大的压力和很高的温度。

作为刀具材料应满足一下基本性能要求：高度硬度和耐磨性；足够的强度和韧性；高的耐热性；良好的工艺性；良好的经济性；1.13普通高速钢有哪几种牌号，它们主要的物理，机械性能如何，适合于作什么刀具？答：○1钨钢典型牌号为W18Cr4V（简称W18）. 有良好的综合性能在600℃时其高温硬度为HRC48.5，可以制造各种刀具。

淬火时过热倾向小；含钒量少，磨加工性好；碳化物含量高，塑性变形抗力大；但碳化物分布不均匀，影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度；强度和韧性显得不够；热塑性差，很难用作热成形方法制造的刀具（如热轧钻头）。

○2钨钼钢典型牌号为W6Mo5Cr4V2(简称M2) 。

碳化物分布细小均匀，具有良好的机械性能，抗弯强度比W18高10%~15%，韧性高50%~60%。

可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具热塑性能特别好，更适用于制造热轧钻头等；磨加工性好，目前各国广为应用。

1.14 常用的硬质合金有哪些牌号，它们的用途如何，如何选用？答：（1）YG（K）类，即WC-Co类硬质合金；牌号有YG6、YG3X、YG6X，此类合金韧性、磨削性、导热性较好，较适于加工产生崩卒切屑、在冲击切削国作用在刃囗附近的脆性材料，如铸铁、有色金属及其合金以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要求高的钢料等。

（2）YT（P）类，即WC-TiC-Co类硬质合金；牌号有YT5、YT14、YT30，此类合金有较高的硬度和耐磨性，抗粘结扩散能力和抗氧化能力好；但抗弯强度、磨削性能和导热系数下降低温脆性大、韧性差。

适于高切削钢料。

（3）YW（M）类，即WC-TiC-TaC-Co类硬质合金；牌号有YW1、YW2，既可用于加工铸铁，也可加工钢，因而又有通用硬质合金之称。

附加：请绘画图1.11（Page 9,重要，掌握）2.2(1) 带状切屑外形呈带状;(2) 挤裂切屑切屑上与前刀面接触的一面较光滑,其背面局部开裂成节状;(3) 单元切屑切屑沿厚度断裂成均匀的颗粒状;(4) 崩碎切屑切屑层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂,切屑呈不规则的细粒状.塑性高的材料不易断裂,易形成带状切屑. 当塑性变形尚未达到断裂点就被切离时出现了带状切屑,变形后达到断裂就形成挤裂切屑或单元切屑. 在切削脆性材料时,容易产生崩碎切屑.2.7切削合力分为主切削力Fz, 切深抗力Fy, 进给抗力Fx, 这样能更好地研究切削力的计算和变化规律,它直接影响刀具,机床,夹具的设计和使用.主切削力Fz: 它是最大的一个分力,它消耗了切削总功率的95%左右,是设计与使用刀具的主要依据,并用于验算机床﹑夹具主要零部件的强度和刚度以及机床电动机功率.切深抗力Fy: 它不消耗功率,但在机床—工件—夹具—刀具所组成的工艺系统刚性不足时,是造成振动的主要因素.进给抗力Fx: 它消耗了总功率5%左右,它是验算机床进给系统主要零部件强度和刚性的依据.2.8答：当切削用量a p，f 和v c增大时，变形和摩擦加剧，切削功增大，切削温度提高。

但背吃刀量a p增大后，切削与刀具接触面积以相同比例增大，散热条件显著改善，进给量f增大，切削与前刀面接触长度增加，散热条件有所改善；切削速度增高，虽使切削力减少，但切削与前刀面接触长度减短，散热较差。

2.11答：刀具耐用度是指刃磨后的刀具从开始至磨损量达到磨钝标准为止所用时间的切削时间，用T分钟表示。

刀具耐用度还可以用达到磨钝标准所经过的切削路程L m或加工出的零件数N表示。

(1)最高生产率耐用度T p，所确定的T p能达到最高生产率。

(2)最低生产成本耐用度T v，所确定的耐用度能保证加工成本最低，亦即使加工每一个零件的成本最低。

2.13 什么叫工件材料的切削加工性？评定材料切削加工性有哪些指标？如何改善材料的切削加工性？答：1、工件材料的切削加工性是指工件材料被切削成合格零件的难易程度。

2、主要指标：（1）刀具耐用度指标；（2）加工表面粗糙度指标；3、改善材料切削加工性的措施：（1）调整化学成分；（2）材料加工前进行合适的热处理；（3）选择加工性好的材料状态；（4）其它2.14 切削液有什么作用？有哪些种类？如何选用？答：１、作用：冷却作用；润滑作用；洗涤与防锈作用。

2、种类：水溶液、切屑油、乳化液、极压切屑油和极压乳化液。

3、选用：（1）、水溶液主要起冷却作用，故水溶液就是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切屑液。

常用的有电解水溶液和表面活性水溶液。

前者主要用在磨屑、钻孔和粗车的等情况；后者常用于精车、精铣和铰孔等。

（2）、切屑油主要起润滑作用，种类多种多样，普通切屑、攻丝可用机油；在精加工有色金属和铸铁时常选用煤油或煤油与矿物油的混合物；普通孔或深孔精加工可用煤油或煤油与机油的混合物；在螺纹加工时，多采用蓖麻油或豆油等。

（3）、乳化液是在切屑加工中使用的比较广的切屑液，生产中使用的乳化液是由乳化剂和水配制成的，浓度低的乳化液含水比例多，主要起冷却作用，适用于精加工和磨屑；浓度高的乳化液主要起润滑作用，适用于精加工。

（4）、极压切屑油和极压乳化液是指在切屑油或乳化液中加入硫、氯、磷和极压添加剂，能在高温下提高冷却和润滑的效果的特别液体。

主要用在精加工、关键工序和难加工材料切屑中等。

2.17 前角有什么功用？如何进行合理选择？答：1、功用：前角主要影响切削过程中的变形和摩擦，同时又影响刀具的锋利程度和刃口强度。

2、前角的合理选择应由以下三方面要求决定：（1）工件材料：工件材料的强度、硬度低，塑性大，前角应取大值；反之应取较小的前角。

（2）刀具材料：刀具材料强度韧性高，前角可取大值，反之则取小值。

（3）加工工艺：粗加工时，前角应取较小的值，而精加工时，可取较大的值2.21 什么叫合理的切削用量?它和刀具使用寿命、生产率和加工成本有什么关系？答：1、合理的切削用量是指合理选择切削用量参数ap、f、vc，使切削满足设定要求。

2、关系：切削用量选低时，会延长使用寿命、降低生产效率、增加生产成本；切削用量选高时，会加速刀具磨损，缩短使用寿命、降低加工质量，增加磨刀时间和磨刀费用，提高生产效率和增加生产成本。

3.7 在CA6140型卧式车床上车削下列螺纹：米制螺纹 P=3mm；P=8mm，K=2英制螺纹α=牙/in模数螺纹 m=4mm，K=2米制螺纹 P=48mm写出其传动路线表达式，并说明车削这些螺纹时，可开用的主轴转速范围及其理由。

解：1.米制螺纹P=3mm; p=8mm,k=2.P=3mm时,由L=7U基*U倍得,取U基=12/7,U倍=1/4.主轴转速范围可选10~1400 r/min.传动路线如下: 主轴VI5833631002536583310075362125362815362535485IX XI XII XIII XIV XIII XV XVI XVII M →→→→→→→→→→→→→→→→→→→→P=8mm ，K=2时,需扩大机构,取U 扩=4时,取U 基=8/7,U 倍=1/2.主轴转速范围可选40~125 r/min.传动路线如下: 主轴VI58805044263326205044583363100253225100753628363618355254528V IV III VIII IX XI XII XIII XIV XIII XV XVI XVII M →→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→2.英制螺纹a=4*1/2 牙/in当a=4*1/2 牙/in 时,由a=7/4*U 基/U 倍得,取U 基=9/7,U 倍=1.主轴转速范围可选10~1400 r/min.传动路线如下: 主轴VI583363100283583310075363628355253528IX XI M XIV XIIIXV XVI XVII M →→→→→→→→→→→→→→→→→3.模数螺纹m=4mm,k=2.m=4mm,k=2时,m=7/(4*k)*U 基*U 倍,取U 基=8/7,U 倍=1,U 扩=4.主轴转速范围可选40~125 r/min.传动路线如下: 主轴VI58805044263326205044583364100253225100973628363628355253528V IV III VIII IX XI XII XIII XIV XIII XV XVI XVII M →→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→4.米制螺纹P=48mm.P=48mm 时,由L=7U 基*U 倍得,取U 基=12/7,U 倍=1,U 扩=4.主轴转速范围可选40~125 r/min.传动路线如下:主轴VI58805044263326205044583363100253625100753621363628355253528V IV III VIII IX XI XII XIII XIV XIIIXV XVI XVII M →→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→3.81) 证明f 横≈0.5f 纵解:F 纵=1(主轴)×5858×3333×10063×75100×3625×u 基×3625×2536×u 倍×5628×3236×5632×294×3040×4830×8028×∏×2.5×12F 纵﹦0.71×u 基×u 倍F 横=1(主轴)×5858×3333×10063×75100×3625×u 基×3625×2536×u 倍×5628×3236×5632×294×3040×4830×4848 ×4848×1859×5F 横=0.355×u 基×u 倍所以f 横≈0.5f 纵2) 计算主轴高速转动时能扩大的螺纹倍数,并进行分析3) 分析车削径节螺纹时的传动路线,列出运动平衡式,说明为什么此时能车削出标准的径节螺纹解：径节螺纹的导程排列的规律与英制螺纹相同，只是含有特殊因子25.4∏。