冯之敬《机械制造基础》思考题及重点资料讲解

第11章金属切削原理

1.什么是金属的切削加工？什么是切削用量三要素？

答：

2.试分别画图标出用车刀车削外圆、用圆柱铣刀铣削平面、用麻花钻头

钻孔时的主运动、进给运动、切削速度、进给量和切削深度。3.刀具材料应具备什么性能？常用刀具材料有哪些？各有什么特点？答：

常用的刀具材料有高速钢、硬质合金等。

硬质合金的线膨胀系数比高速钢要小得多；硬质合金与钢发生冷焊的温度要高于高速钢。4.硬质合金牌号与性能的关系。

答：

5.刀具标注角度参考系是如何定义的？在基面内定义的刀具角度有

哪些（主偏角，副偏角）？前角和后角是在哪个参考平面（主剖面）

内度量的？刃倾角是在哪个参考平面（切削平面）内度量的？

答：

6.试分析理解“由主偏角、刃倾角、前角、后角可以唯一确定刀具主切

削刃以及前刀面和后刀面的方位”。

答：主偏角和刃倾角可以确定刀具主切削刃在空间的方位；再给定前角确定前刀面；给定后角确定后刀面。

7.切削层参数。

答：

8.刀具标注角度和实际工作角度有何不同？为什么在切断加工时，进给

量不能过大？为什么说切断车削时，工件最后不是车断而是挤断的？

所以当切断加工时，进给量过大的话，会使得工作后角变小，在刀具接近

中心时甚至变成负值，产生挤压，不利于切削。

9. 金属切削的三个变形区有何特点？

答：金属切削过程就是工件的被切削层在刀具前刀面的推移下，沿着剪切面产生剪切变形并转变为切屑的过程。

10. 为什么说剪切平面实际上不是一个平面，而是一个区域？但是，为什

么通常又将剪切面看作一个平面？

答：剪切平面是始滑面和终滑面之间的塑性变形区，但是在一般切削速度下，始滑面与终滑面非常接近（0.02-0.2mm ），所以常用一个平面来表示这个变形区，即剪切面。剪切面与切削速度方向间的夹角叫做剪切角。剪切角小则变形大。

11. 什么是相对滑移和变形系数？它们与剪切角有什么关系？ 答：相对滑移：剪应变。

厚度变形系数：切屑厚度、切削层厚度；长度变形系数：切削层长度、

切屑长度。

剪切角越小，切屑变厚变短，变形系数增加。摩擦角 越大，则剪切

12.卷屑和断屑的机理？

答：卷屑：卷屑槽、卷屑台。

断屑：使弯曲后的切屑与后刀面相碰或与工件相碰。

13.切屑形态有哪几种？调整哪些因素能改变切屑形态？

答：

14.什么是金属切削过程中的积屑瘤？积屑瘤对加工过程有何影响？如何

抑制积屑瘤？

答：积屑瘤：当刀-屑间的接触满足冷焊的条件时，切屑底面上的金属层会冷焊粘接并层积在前刀面上，形成一个非常坚硬的金属堆积物，称为积屑瘤，以一定的频率反复生长和脱落。

产生条件：切削塑性材料；切削区的温度压力和界面状况符合材料在刀面上产生冷焊。

对加工过程的影响：【优点】a. 如果积屑瘤生长稳定，则它堆积在前刀面上，代替刀刃进行切削，保护了刀刃，延长刀具寿命；b. 积屑瘤加大了实际工作前角，使变形下降，切削容易进行。【缺点】a. 积屑瘤的生长极不规则，影响加工精度和表面粗糙度；b. 如果积屑瘤不能稳定地生长，则在频繁的脱落过程中反复挤压前刀面和后刀面，从而加剧刀具磨损并产生振动。【控制】粗加工时使积屑瘤能稳定的存在，而精加工时能抑制积屑瘤的产生。

如何抑制积屑瘤：

15.刀具的前角和主偏角是如何影响切削力的？（影响切削力的因素有哪

些？）

答：

切削速度增加时，由于温度升高，切削力有所下降；切削速度小时，切削力略有增大。切削三要素对切削力影响程度的顺序：()()

,,10.84

p c

a f v-，，小。

前角越大，切削力越小。

16.什么是单位切削力？

答：单位切削力是指单位切削面积上主切削力的大小。

0.84

0.162

(N/mm)

c

c

F p

c

F

D p

C a f

F

p C f

A a f

-

===

实际使用时，取0.3mm/r

f=时的p作为单位切削力。

17.切削热是怎样产生和传出的？（切削温度）主要受哪些因素影响？答：产生：在刀具的切削作用下，切削层金属发生弹性变形和塑性变形，产生切削热；切屑与前刀面、工件和后刀面间消耗的摩擦功也转化成热能。

传出：

影响因素：18.刀具前刀面的月牙洼磨损和后刀面磨损是怎样产生的？刀具磨损过程

分为哪几个阶段？

答：

月牙洼磨损：在切削速度较高、切削厚度较大的情况下加工塑形金属，在前刀面上接近刀刃处切削温度最高，磨损量最大，常磨出一个月牙洼形的凹窝。

后刀面磨损：由于加工表面和后刀面之间存在着强烈的摩擦，在后刀面上毗邻切削刃的地方很快磨出一个后角为零的小棱面，称为后刀面磨损。

刀具磨损过程：

19.为什么要规定刀具的磨钝标准？制定刀具磨钝标准时的依据是什么？

答：

20.什么是刀具使用寿命？它与切削用量之间的关系是什么？对于一把确

定的刀具，是不是规定刀具使用寿命越长越好？为什么？试述确定刀具使用寿命的原则和方法。

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

与切削用量的关系：

刀具使用寿命不是越长越好。使用寿命太长，则切削用量要减小，生产率要下降；使用寿命太低，换刀频繁，换刀成本也增加。21.为提高生产率，同时保证刀具使用寿命不变，选择切削用量的顺序是

什么？

22.刀具几何参数的选择

a)刀具的前角和主偏角是如何影响切削力的？是不是前角越大，切

削温度越低？

b)为什么加工淬硬钢时要选取较小后角，一般精加工刀具采用较大

后角？为什么对有尺寸要求的精加工刀具则采用很小的后角？在

工艺系统刚性较差时，为什么要选用较大前角和较小后角？

c)刃倾角的功用有哪些？刃倾角是如何影响刀尖强度、切屑流向和

刀具实际前角的？

d)主偏角和副偏角有什么作用？

答：