“金属切削原理”模拟试题参考答案

“金属切削原理”模拟试题参考答案

一、外圆车刀标注图(见附图3)。

①法平面内与正交平面(主剖面)内的角度换算公式为

前角γo: tan γn = tanγo cos λs

后角αn：cot αn =cot αn cos λs

②垂直基面的任意剖面与正交平面(主剖面)内的角度换算公式为

前角γi: tan γi = tanγo sin τi + tan λs cos τi

后角αi：cot αi =cot αo sin τi + tan λs cos τi

③假定工作平面(进给剖面)和背平面(切深剖面)与正交平面(主剖面)内的角度换算

公式为：

当τi=1808－κr时，可得假定工作平面的前角和后角与正交平面内前角、后角的换算公式：

前角γf: tan γf = tanγo sin κr + tan λs cos κr

后角αf：cot αf =cot αo sin κr + tan λs cos κr

当τr=908－κr，时，可得背平面的前角和后角与正交平面内的前角、后角换算公式：前角γp: tan γp = tanγo cos κr + tan λs sin κr

后角αp：cot αp =cot αp cos κr + tan λs sin κr

当已知γp、αp和γf、αf时，可得γo、αp及λs

tan γo = tanγp cos κr + tan γf sin κr

cot αo =tan αp cos κr +cot αf sin κr

tanλs= tanγp sin κr －tg γf cos κr

④最大前角、最小后角及方位角的计算公式为：

一、

1．YG8国际标准为K类，屑钨钴类(WC—Co)硬质合金。Y——硬质合金，G——钨钴类，8——含钴量8％。适于铸铁、有色金属及其合金与非金属材料加工，不平整断面

和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣，一般孔和深孔的钻孔、扩孔。

YTl5国际标准为P类，属钨钴钛类(WC—TiC—Co)硬质合金。T——钨钴钛类，15——含碳化钛(TiC)15％。适于碳钢和合金钢加工，连续切削时的半精车及精车，间断

切削时的小断面精车，旋风车螺纹，连续面的半精铣及精铣，孔的精扩及粗扩。

2．主要区别

(1)单晶金刚石具有各向异性的特点，每个晶面的硬度、耐磨程度、摩擦系数等性质

都不相同。聚晶金刚石是由无数微小金刚石晶粒随机取向聚合而成，没有各向异性的缺点，做刀具材料时，可以任意取向刃磨。(2)聚晶金刚石具有比单晶金刚石高的强度及抗

冲击性。由于聚晶金刚石晶粒是随机取向的，所以没有固定的解理面，当一个晶粒解理或破裂时，相邻晶粒将起阻碍作用，阻止任何因扩散而引起的破碎。无论每个晶粒的方面性如何，作为一个整体，聚晶金刚石原机械性能是不变的。表现出比单晶金刚石更优良的抗冲击性和抗振性能。(3)加工工件精度低，聚晶金刚石是以聚合体形式存在的金刚石，刀

具表面不易磨成单晶金刚石那样高的表面质量，所以加工质量低。

三、切削力的计算有理论公式和经验公式。理论公式计算所得的切削力数值往往和实际切削力相差很大。根据试验可得出在固定切削条件(工件材料、刀具材料及几何参数等) 下的切削力经验公式。所得的经验公式数学模型为

该公式中的Y Fz和X Fz分别代表了进给量f和背吃刀量αp对切削力F z的影响。通常

情况下X Fz接近于1，Y Fz接近于0．8，这就是说背吃刀量对切削力的影响是成正比的。即

背吃刀量增加1倍，切削力增加1倍。进给量对切削力的影响不成正比。即进给量增加1 倍，切削力不会增加1倍。这是因为背吃刀量o，增大、进给量厂增大，都会使切削面积A c(A c=αp f)增大，从而使变形力增大，摩擦力增大，因此切削力也随之而增大。但是

进给量增大，切削厚度αc也成正比增大(αc= f sin κr)，而αc增大，变形系数芒减小，摩擦系数也降低，又会使切削力减小。综合效果为切削力增大，但与进给量厂不成正比。背吃刀量αp增大，切削厚度αc不变，而切削宽度αw则随αp的增大成正比增大(αw=

αp／sin κr)。由于切削宽度的变化几乎与摩擦系数μ和变形系数ϕ无关。因此，背吃刀量αp对切削力的影响成正比关系。

四、所谓相对加工性是以强度σb=0．637 GPa的45钢之v60作为基准，写作(v60)j，

其它被切削的工件材料的V60与之相比的数值，记作是。，即相对加工性

k v=v60／(v60)j

各种工件材料的相对加工性k v乘以T=60min时的45钢的切削速度(v60)j，则可得出

切削各种工件材料的可用切削速度v60。

目前常用的工件材料，按相对加工性可分为8级，k v越大，切削加工性越好；是。越小，切削加工性越差。

改善工件材料切削加工性的措施有：

(1)在大批量生产中，通过调整工件材料的化学成分，以改善切削加工性。工件材料

的化学成分能影响切削加工性，若在钢中适当添加一些化学元素(如S、Pb等)，能使钢的切削加工性得到改善，这样的钢就成为易切钢。

(2)通过热处理改善工件材料的金相组织和物理力学性能，以改善切削加工性。

高碳钢和工具钢的硬度偏高，且有较多的网状和片状渗碳体组织，较难切削。通过球化退火，可以降低它的硬度，并能得到球状渗碳体组织，因而改善了切削加工性。

低碳钢的塑性过高，也不好切削。通过冷拔或正火处理，可以适当降低塑性，提高硬度，使其切削性得到改善。

马氏体不锈钢通常要通过调质处理，以便降低塑性，使其切削加工性变好。

热轧状态的中碳钢，组织不均匀，有时表面还有硬皮，也不容易切削。通过正火处理可以使其组织和硬度均匀，改善其切削加工性。有时中碳钢也可退火后加工。

铸铁件一般在切削前都要进行退火，目的是降低表层硬度，消除内应力，以求改善其切削加工性。

五、已加工表面的形成过程，如附图4。当切削层金属以速度v逐渐接近刀刃时，便发生压缩与剪切变形，最终沿剪切面OM方向剪切滑移而成为切屑。但由于有刀刃钝圆半径rβ，的关系，整个切削层厚度αc中，将有∆αc一层金属无法沿OM方向滑移，而是从刀刃钝圆O点下面挤压过去，即切削层金属在O点处分离为两部分，O点以上的部分成为切屑并沿前刀面流出，O点以下的部分经过刀刃挤压而留在已加工表面上，该部分金属经过刀刃钝圆部分B点之后，又受到后刀面上VB一段棱面的挤压并相互摩擦，这种剧烈的摩擦又使工件表层金属受到剪切应力，随后开始弹性恢复的高度为∆h，则已加工表面在CD长度上继续与后刀面摩擦。

影响已加工表面粗糙度的因素有：

(1)刀具方面。为了减小残留面积，

刀具应采用较大的刀尖圆弧半径r s、较小

的主偏角κr、副偏角κr9。尤其是使用κr9=

08的修光刃，对减小表面粗糙度甚为有效；

但修光刃不能过长，否则会引起振动，反

而使表面粗糙度增大，一般只要比进给量

稍大一些即可。

对于塑性大的材料，使用大前角的刀