機(jī)械制造基礎(chǔ)第6章金屬切削原理作業(yè)

1、第木章金屬切削原理作業(yè)1. 切削加工曲哪些運(yùn)動(dòng)組成？它們各有什么作用？答：切削加工曲主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組成。主運(yùn)動(dòng)是直接切除工件上的切屑層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ?新包表面。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是不斷的把切削層投入切削，以逐漸切出整個(gè)工件表 面的運(yùn)動(dòng)。2. 切削用量三要素是什么？答：切削用量三要素的切削速度，進(jìn)給量，和背吃刀量。3. 刀具正交平面參考系山哪些平面組成？它們是如何定義的？答：刀具正交平面參考系曲正交平面Po,基面Pr,切削平面Ps組成：正交平 面是通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，且與該點(diǎn)的基面和切削平面同時(shí)垂直的平面；基面是 通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，且與該點(diǎn)的切削速度方向垂直的平面；切削平面是通過(guò)切 削

2、刃上選定點(diǎn)，且與切削刃相切并垂直與基面的平面。4. 刀具的工作角度和標(biāo)注角度有什么區(qū)別？影響刀具工作角度的主要因素有 哪些？答：刀具的標(biāo)注角度是刀具設(shè)計(jì)圖上需要標(biāo)注的刀具角度，它用于刀具的制 造、刃磨和測(cè)量；而刀具的丄作角度是指在切削過(guò)程中，刀具受安裝位置和進(jìn)給 運(yùn)動(dòng)的影響后形成的刀具角度。影響刀具工作角度的主要因素有：橫向和縱向進(jìn)給量增大時(shí)，都會(huì)使工作前 角增大，工作后角減?。煌鈭A刀具安裝高于中心線時(shí)，工作前角增大，工作后角 減??；刀桿中心線與進(jìn)給量方向不垂直時(shí)，工作的主副偏角將增大或減小。5. 什么是積屑瘤？試述其成因、影響和避免方式。答：積屑瘤在以低速加工塑性金屬材料時(shí)，在刀具前面靠近切

3、削刃處粘著一 小塊剖面呈三角形的硬塊（硬度通常是工件材料的23倍），叫著積屑瘤。切削時(shí)，山于粘結(jié)作用，使得切屑底層與切屑分離并粘結(jié)在刀具前面上，隨 著切屑連續(xù)流出，切屑底層依次層層堆積，使積屑瘤不斷長(zhǎng)大。積屑瘤穩(wěn)定時(shí)可 以保護(hù)切削刃，代替切削，但由于積屑瘤形狀不穩(wěn)定，對(duì)精加工不利，且其破裂 可能加劇刀具的磨損。避免方式：加切削液：不在中速區(qū)進(jìn)行切削；增大刀具前角等。6. 金屬切削層的三個(gè)變形區(qū)各有什么特點(diǎn)？答：第一變形區(qū)的特征是沿滑移面的剪切變形，以及隨之而來(lái)的加工硬化； 第二變形區(qū)的特征是切屑與刀具之間的強(qiáng)烈的擠壓和磨擦所引起的切屑層金屬 的劇烈變形和切屑與刀具界面溫度的升高，形成積屑瘤；第

4、三變形區(qū)是在已加工 表面形成過(guò)程中受到擠壓、磨擦使表面層金屬產(chǎn)生變形，并伴隨切削熱的作用。7. 各切削力對(duì)加工過(guò)程有何影響？答：主切削力Fc :是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力，校核刀具夾具的強(qiáng)度和剛變的主要 依據(jù)之一：軸向力Fc : 是計(jì)算和校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力.強(qiáng)度和剛度的主 要依據(jù)之一；徑向力Fp： 是用來(lái)計(jì)算與加工精度有關(guān)的工作擾度.刀具和機(jī) 床零件的強(qiáng)度等。8. 切削熱是如何產(chǎn)生的？它對(duì)切削過(guò)程有什么影響？答：切削熱主要來(lái)自切削區(qū)域的三個(gè)變形區(qū)，即切削層金屬發(fā)生彈性和塑性 變形產(chǎn)生的熱：刀具前-刀面與切削底部摩擦產(chǎn)生的熱；刀具后刀面與工件已加工 表面摩擦產(chǎn)生的熱。影響：大量的切削熱使切削溫度升高，切

5、削溫度能改變工件材料的性能；改 變帕刀面的摩擦系數(shù)和切削力的大?。挥绊懙毒吣p和積屑瘤的形成與消退；也 影響 工件的加工精度和已加工表面質(zhì)量等。9. 刀具磨損的形式有哪些？磨損的原因有哪些？答：（1）形式：前刀面磨損，后刀面磨損，前刀面和后刀面同時(shí)磨損或邊界 磨損。（2）原因：硬質(zhì)點(diǎn)磨損-硬質(zhì)點(diǎn)磨損是由于工件基體組織中的碳化物、 氮化物、氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)及積屑瘤碎片在刀具表面的刻劃作用而引起的機(jī)械磨 損。在各種切削速度下，刀具都存在硬質(zhì)點(diǎn)磨損。硬質(zhì)點(diǎn)磨損是刀具低速切削時(shí) 發(fā)生磨損的主要原因，因?yàn)槠渌问降哪p還不顯著。粘結(jié)磨損-在高溫高壓作用下，切屑與前刀面、已加工表面與后刀面之間的磨 擦面上，

6、產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)接觸面達(dá)到原子間距離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。硬質(zhì)合 金刀具在中速切削工件時(shí)主要發(fā)生粘結(jié)磨損。擴(kuò)散磨損-切削過(guò)程中，由于高溫、高壓的作用，刀具材料與工件材料中某些 化學(xué)元素可能互相擴(kuò)散，使兩者的化學(xué)成分發(fā)生變化，削弱刀具材料的性能，形 成擴(kuò)散磨損。硬質(zhì)合金中的Co、C、W等元素?cái)U(kuò)散到切屑中被帶走，切屑中的 鐵也會(huì)擴(kuò)散到硬質(zhì)合金中，使刀面的硬度和強(qiáng)度降低，磨損加劇。擴(kuò)散磨損是硬 質(zhì)合金刀具在高速切削時(shí)磨損的主要原因之一?；瘜W(xué)磨損-在一定溫度下，刀具材料與某些周H介質(zhì)（如空氣中的氧，切削液 中的添加劑硫、氯等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬度較低的化合物而被切屑帶走，或 因刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，

7、造成刀具的磨損。10. 什么是刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)？什么是刀具的耐用度？答：刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具耐用度是指刀具山刃磨后開(kāi)始切削，一直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò) 的總切削時(shí)間。11. 何謂工件材料的切削加工性？它與哪些因素有關(guān)？答：切削加工性是在一定條件下，某種材料切削加工的難易程度。材料加工 的難易，不僅取決于材料本身，還取決于具體的切削條件。影響因素：(1)材料的強(qiáng)度和硬度。工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削力越 大，消耗的功率也越大，切削溫度刀就越高，刀具的磨損加劇，切削加工性就越 差。(2) 材料的韌性。韌性大的材料，在切削變形時(shí)吸收的能量較多，切削力

8、和切 削溫度較高，并且不易斷屑，故其切削加工性能差。(3) 材料的塑性。材料的塑性越大，切削時(shí)的塑性變形就越大，刀具容易產(chǎn)生 粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損；在中低速切削塑性較大的材料時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤，影響表 面加工質(zhì)量；塑性大的材料，切削時(shí)不易斷屑，切削加工性較差。(4) 材料的導(dǎo)熱率。材料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，切削熱越容易傳出，越有利于降低 切削區(qū)的溫度，減小刀具的磨損，切削加工性也越好。但溫升易引起工件變形， 且尺寸不易控制。12. 試對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中含碳量大小對(duì)切削加工性的影響進(jìn)行分析。答：高炭鋼的硬度高，塑性低，導(dǎo)熱性差，故切削力大，切削溫度高，刀具 耐用度低，切削加工性差。中碳鋼的切削加工性較好，但經(jīng)

9、熱軋或冷軋，或經(jīng)正 火或調(diào)值后，其加工性也不相同，低碳鋼硬度低，塑性和韌性高，故切削變形大, 切削溫度高，斷屑困難，易粘屑，不易得到小的表面粗糙值，切削加工性差。13. 說(shuō)明前角和后角的大小對(duì)切削過(guò)程的影響。答：增大前角可減小切削變形，切削熱，降低切削功率的消耗還可以抑制積 屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高加工質(zhì)量。增大前角，會(huì)使楔角減小，切削刃與刀頭強(qiáng) 度降低，易造成崩刃，還會(huì)使刀頭的散熱面積容熱體積減小，使切削區(qū)局部溫度 上升，易造成刀具的磨損，刀具難用度下降。增大后角可減小刀具后面與已加工 表面間的摩擦，減小刀具磨損，還可使切削刃鈍圓半徑減小，提高刃口鋒利程度, 改善表面加工質(zhì)量。但后角過(guò)大，將削

10、弱切削刃的強(qiáng)度，減小散熱體積使散熱條 件惡化，降低刀具難用度。14. 說(shuō)明刃傾角的作用。答：影響切屑的流出方向；當(dāng)Xs=O時(shí)，切屑沿主切削刃方向流出；當(dāng)As 0時(shí)，切屑流向待加工表面：當(dāng)X0時(shí)，切屑流向已加工表面。影響刀尖強(qiáng)度和散熱條件；當(dāng)Xs0時(shí)，切削過(guò)程中遠(yuǎn)離刀尖的切削刃處 先接觸工件，刀尖可免受沖擊，同時(shí)，切削面積在切入時(shí)山小到大，切出時(shí)山大 到小逐漸變化，因而切削過(guò)程比較平穩(wěn)，大大減小了刀具受到的沖擊和崩刃的現(xiàn) 象。影響切削刃的鋒利程度。當(dāng)刃傾角的絕對(duì)值增大時(shí)，可使刀具的實(shí)際前角增 大，刃口實(shí)際鈍圓半徑減小，增大切削刃的鋒利性。15. 切削液的主要作用是什么？答：(1)冷卻作用。切削液能從切削區(qū)域帶走大量切削熱，使切削溫度降低。 其中冷卻性能取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量和流速等。(2) 潤(rùn)滑作用。切削液能滲入到刀具與切屑、加工表面之間形成潤(rùn)滑膜 或化學(xué)吸附膜，減小摩擦。其潤(rùn)滑性能取