機械制造技術基礎第2版課后習題答案

1、機械制造技術基礎部分習題參考解答第二章金屬切削過程2-1什么是切削用量三要素？在外圓車削中，它們與切削層參數有什么關系? 答：切削用量三要素是指切削速度卩、進給量/、背吃刀量© （切削深度）。 在外圓車削中，它們與切削層參數的關系是：切削層公稱厚度：hD = f sin Kr切削層公稱寬度：bD =ap / sin Kr切削層公稱橫截面積：Ad = fap2-2確定外圓車刀切削部分兒何形狀最少需要兒個基本角度？試畫圖標出這些基本 角度。答：確定外圓車刀切削部分兒何形狀最少需要7個基本角度：前角、后角、主偏角、 副偏角、副前角、副后角和刃傾角，這些基本角度如下圖所示（其中副前角、副后角

2、不 做要求）。2-3試述刀具標注角度和工作角度的區(qū)別。為什么車刀作橫向切削時，進給量取值 不能過大？答：刀具標注角度是在靜態(tài)情況下在刀具標注角度參考系中測得的角度；而刀具工 作角度是在刀具工作角度參考系中（考慮了刀具安裝誤差和進給運動影響等因素）確定 的刀具角度。車刀作橫向切削時，進給量取值過大會使切削速度、基面變化過大，導致刀具實際 工作前角和工作后角變化過大，可能會使刀具工作后角變?yōu)樨撝?，不能正常切削加?（P23）。2-4刀具切削部分的材料必須具備哪些基本性能？答：（P24） （1）高的硬度和耐磨性；足夠的強度和韌性；（3）高耐熱性；良 好的導熱性和耐熱沖擊性能；（5）良好的工藝性。2-

3、5常用的硬質合金有哪兒類？如何選用？答：（P26）常用的硬質合金有三類：P類（我國磚鉆鈦類YT）,主要用于切削鋼等 長屑材料；K類（我國鵠鉆類YG）,主要用于切削鑄鐵、有色金屬等材料；M類（我國 通用類YW）,可以加工鑄鐵、有色金屬和鋼及難加工材料。2-6怎樣劃分切削變形區(qū)？第一變形區(qū)有哪些變形特點？答：切削形成過程分為三個變形區(qū)。第一變形區(qū)切削層金屬與工件分離的剪切滑移 區(qū)域，第二變形區(qū)前刀面與切屑底部的摩擦區(qū)域：第三變形區(qū)刀具后刀面與已加工表面 的摩擦區(qū)域。第一變形區(qū)的變形特點主要是：金屬的晶粒在刀具前刀面推擠作用下沿滑移線剪切 滑移，晶粒伸長，晶格位錯，剪切應力達到了材料的屈服極限。27

4、什么是積屑瘤？它對加工過程有什么影響？如何控制積屑瘤的產生？答：（P32-34）切削塑性材料乂能形成帶狀切屑時在前刀面刀尖處粘附的三角形金屬 硬塊是積屑瘤。它對加工過程的影響是：使刀具前角增大，切削厚度變化，加工表面粗糙度增大， 刀具壽命降低；粗加工時影響不大，精加工必須防止?？刂品e屑瘤的措施是正確選用切削速度（避開易產出積屑瘤的切削速度范用）、使用 潤滑性能好的切削液、增大刀具前角、適當提高工件材料硬度。2-8試述影響切削變形的主要因素及影響規(guī)律。答：（P34）影響切削變形的主要因素是：工件材料：強度越高，切削變形系數越??；刀具前角：增大刀具前角，切削變形系數減??；切削速度：切削速度越大，切

5、削變形系數越小；切削層公稱厚度：用度越大，切削變形系數越小。2-9常用的切屑形態(tài)有哪兒種？它們一般都在什么情況下生成？控制切屑形態(tài)有哪 兒種方法？答：（P34-36）常用的切屑形態(tài)有帶狀切屑、節(jié)狀切屑、粒狀切屑、崩碎切屑。帶狀切屑：加工塑性金屬時，在切削厚度較小、切速較高、刀具前角較大的工況條 件下常形成此類切屑。節(jié)狀切屑、粒狀切屑：在切削速度較低、切削盡度較大、刀具前角較小時常產生此 類切屑。崩碎切屑：加工脆性材料，切削厚度越大越易得到這類切屑。控制切屑形態(tài)的方法：釆用斷屑槽、改變刀具角度（主偏角、前角和刃傾角）、調整 切削用量（主要是/）。2-10在CA6140型車床上車削外圓，已知：工件

6、材料為灰鑄鐵，其牌號為HT200； 刀具材料為硬質合金，其牌號為YG6；刀具兒何參數為：7o=10。，aa；=8°,心=45。， Kr = 10°,入=10。（人對三向切削分力的修正系數分別為匕屁=1Q勺丹=1.5, f =0.75 ）, ?>= 0.5mm；切削用量為:ap=3mm, /=0.4mm/r, v（8in/mino 試求切削力 Fc、Ff、FPR 切削功率。解：根據已知條件，查教材p39表2-3,得到CFc = 900, xFc = 1.0, yFc = 0.75, nFc = 0;C切=530, % =0.9,切=°75, nFp =0;C町

7、=450, xbf = 1.0,= 0.40, nhf = 0代入p39公式（2-20）,可得F. = CFcafyrtv K.iFc =900x3* x0.4°75 x80° x 1.0 = 1358N巧,=廠叫;"= 530 xx 0.4皿 x 80° x 1.5 = 1075 N耳=C腫;= 450 x 31 x 0.4°4 x 80° x 0.75 = 702N再根據p38公式（2-17）,可得切削功率=/>c.xl0-3 =1358x80/60x10-'= 1.81 KW2-11影響切削力的主要因素有哪些？試論

8、述其影響規(guī)律。答：（P41-42）影響切削力的主要因素有工件材料、切削用量、刀具兒何參數、刀具 磨損、切削液和刀具材料。工件材料的影響：工件材料強度、硬度越高，切削力越大；切削用量的影響：背吃刀量勺影響最大，兒乎成正比；/次之，-最小。刀具兒何參數的影響：前角增大，切削力減小；主偏角變化，影響幾和仟比例。 刀具磨損增加會使切削力增大。潤滑性能好的切削液可減小切削力。2-12影響切削溫度的主要因素有哪些？試論述其影響規(guī)律。答：（P4446）影響切削溫度的主要因素有切削用量、刀具兒何參數、工件材料性能、 刀具磨損和切削液。切削用量的影響：卩最大，/次之，血最小；刀具兒何參數的影響：前角增大，切削溫

9、度減?。恢髌菧p小，會改善散熱條件； 工件材料強度、硬度越高，產生的切削熱越多；刀具磨損變鈍，摩擦加劇，切削溫度上升；切削液可以明顯減少切削熱的影響。2-13試分析刀具磨損四種磨損機制的本質與特征，它們各在什么條件下產生？ 答：（P47）刀具磨損四種磨損機制的本質和特征：硬質點劃痕：工件材料有硬質點，造成機械磨損，有劃痕、劃傷。冷焊磨損：即粘接磨損，在高壓高溫作用下，刀具材料被粘接、撕裂，導致磨損。 擴散磨損：在高溫下刀具材料中金屬原子擴散，導致材料軟化磨損?；瘜W磨損：由于化學腐蝕、氧化作用產生的磨損。2-14什么是刀具的磨鈍標準？制定刀具磨鈍標準要考慮哪些因素？答：（P48）刀具磨損達到一定

10、限度就不再使用，這個限度叫做刀具的磨鈍標準。 制定刀具磨鈍標準要考慮的因素有：磨損量便于測量檢驗，生產的具體情況（如加 工精度要求、刀具調整的方便性、刀具的復雜程度、刀具材料和工件材料等）。2-15什么是刀具壽命和刀具總壽命？試分析切削用量三要素對刀具壽命的影響規(guī) 律。答：（P49-52）刀具壽命一一刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止 的總切削時間。刀具總壽命一一刀具壽命乘以刃磨次數。切削用量三要素對刀具壽命的影響規(guī)律是：切削用量三要素任意參數增大，都會導 致刀具壽命降低，其中卩的影響最大，/次之，如最小。2-16什么是最高生產率刀具壽命和最小成本刀具壽命？怎樣合理選擇刀具壽命？

11、答：（P50）最高生產率刀具壽命一一按單件時間最短的原則確定的刀具壽命；最小成本刀具壽命一一按單件工藝成本最低的原則確定的刀具壽命。一般情況下，應釆用最小成本刀具壽命，再生產任務緊迫或生產中出現節(jié)拍不平衡 時可選用最高生產率刀具壽命。2-17試述刀具破損的形式及防止破損的措施。答：（P51）刀具破損的形式有脆性破損（崩刃、碎斷、剝落、裂紋破損）、塑性破 損。防止破損的措施有：合理選擇刀具材料、合理選擇刀具兒何參數、保證刀具的刃磨 質量、合理選擇切削用量、提高工藝系統(tǒng)的剛度、對刀具狀態(tài)進行實時監(jiān)控。2-18試述前角的功用及選擇原則。答：（P57）前角的功用：前角增大可減小切削變形、降低切削力和切

12、削溫度，但前 角過大會削弱刀刃的強度。選擇原則：工件材料強度、硬度較低時選擇較大前角，否則較小前角；加工塑性材 料，選擇較大的前角；刀具材料韌性好時選擇較大的前角：粗加丄選擇較小的詢角。2-19試述后角的功用及選擇原則。答：（P57-58）后角的功用：減小刀具后刀面與工件之間的摩擦，提高已加工表面質 量。選擇原則：切削厚度較小時，選取較大的后角；粗加工選取較小的后角；工件材料 塑性較大時取較大的后角；工件材料強度硬度高時，取較小的后角。2-20在CA6140型車床上車削外圓。已知：工件毛坯直徑為70mm,加工長度為 400mm：加工后工件尺寸為060二mm,表面粗糙度為Ra32卩m；工件材料為

13、40Cr （ =700MPa ）；采用焊接式硬質合金外圓車刀（牌號為YT15）,刀桿截面尺寸為 16mmx25mm,刀具切削部分幾何參數為:yo=10°, «f,=6°, Ki=45°, x:r = 10o, zs=0° » re= 0.5mm,加=10。，切=0.2mm。試為該工序確定切削用量（CA6140型車床縱向進給機構 允許的最大作用力為35OON）。解答：（參照P52-57例題2-2）2-21試論述切削用量的選擇原則。答：（P52）首先選取盡可能大的背吃刀量如；其次根據機床進給機構強度、刀桿剛 度等限制條件(粗加工時域已加工

14、表面粗糙度要求(精加工時)，選取盡可能大的進給量/:最后根據“切削用量手冊”查取或根據公式(2-29)計算確定切削速度比。2-22什么是砂輪硬度？如何正確選擇砂輪硬度？答：(P60)砂輪硬度一一磨粒在磨削力的作用下，從砂輪表面上脫離的難易程度。 砂輪硬度越高，磨粒越不容易脫離。正確選擇砂輪硬度：(1) 磨削硬材，選軟砂輪；磨削軟材，選硬砂輪；(2) 磨導熱性差的材料，不易散熱，選軟砂輪以免工件燒傷；(3) 砂輪與工件接觸面積大時，選較軟的砂輪；(4) 成形磨精磨時，選硬砂輪：粗磨時選較軟的砂輪。2-23為什么磨削外圓時磨削力的三個分力中以殲值最大，而車外圓時切削力的三個 分力中Fr值為最大？答：因為砂輪上的磨粒為自然形成的負詢角