机械制造技术课后习题及答案

机械制造技术

习题

第一章 金属切削加工的基本知识

1-1， 切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作

用？

析：切削加工由主运动和进给运动组成。

主运动是直接切除工件上的切削层，使之转变为切削，从而形成工件新包表面。

进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切除整个工件表面的运动。

1-2，何为切削用量?简述切削用量的选择原则。 析：切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。

原则：一般是提高刀具耐用度的原则，并且保证加工质量。

粗加工时，大的切削深度、进给，低的切削速度；精加工时，高的切削速度，小的切削深度、进给。

1-3,常见的切削类型有几种？其形成条件及加工的影响是什么？

析：切削加工就是指

用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。

楼主想要了解的是不是切削加工的分类

金属材料的切削加工有许多分类方法。常见的有以下3种。

按工艺特征区分

切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。按工艺特征，切削加工一般可分为：车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。

按切除率和精度分 可分为：

①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。

②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。

③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。精加工一般是最终加工。

④精整加工：在精加工后 进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。精整加工的加工余量小，如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。

⑤修饰加工：目的是为了减小表面粗糙度，以提高防蚀、防尘性能和改善外观,而并不要求提高精度,如抛光、砂光等。

⑥超精密加工：航天、激光、电子、核能等尖端技术领域中需要某些特别精密的零件，其精度高达IT4以上，表面粗糙度不大于 Ra 0.01微米。这就需要采取特殊措施进行超精密加工，如镜面车削、镜面磨削、软磨粒机械化学抛光等。

按表面形成方法区分

切削加工时，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。

按表面形成方法，切削加工可分为 3类。

①刀尖轨迹法：依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹来获得工件所要求的表面几何形状，如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等。刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动。

②成形刀具法：简称成形法，用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具或成形砂轮等加工出成形面。此时机床的部分成形运动被刀刃的几何形状所代替，如成形车削、成形铣削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比较困难,机床-夹具-工件-刀具所形成的工艺系统所能承受的切削力有限，成形法一般只用于加工短的成形面。

③展成法：又称滚切法，加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具（或砂轮）和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面。齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿（不包括成形磨齿）等均属展成法加工。

其形成条件及加工的影响是.：

1-4：用示意图表示三个车削分力,讨论切削力的来源和影响.切削力的主要因素。

析：

1-5：影响切削温度的主要因素有哪些？

2- 一 切削热的产生和传导

被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。此外，切屑与前刀面、工件与后刀面之间的摩擦也要

耗功，也产生出大量的热量。因此，切削时共有三个发热区域，即切削

面、切屑与前刀面接触区、后刀面与过渡表面接触区。所以，切削热的

来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。

二 切削温度的测量

尽管剪切热是切削温度上升的根源，但直接影响切削过程的却是切削温

度，切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。前刀面的平均

温度可近似地认为是剪切面的平均温度和前刀面与切屑接触面摩擦温度

之和。

三 影响切削温度的主要因素

根据理论分析和大量的实验研究知，切削温度主要受切削用量、刀具几

何参数、工件材料、刀具磨损和切削液的影响，以下对这几个主要因素

加以分析。

1. 切削用量的影响

分析各因素对切削温度的影响，主要应从这些因素对单位时间内产生的

热量和传出的热量的影响入手。如果产生的热量大于传出的热量，则这

些因素将使切削温度增高；某些因素使传出的热量增大，则这些因素将

使切削温度降低。切削速度对切削温度影响最大，随切削速度的提高，

切削温度迅速上升。而背吃力量ap变化时，散热面积和产生的热量亦作

相应变化，故ap对切削温度的影响很小。

2. 刀具几何参数的影响

切削温度θ随前角γo的增大而降低。这是因为前角增大时，单位切削力下降，使产生的切削热减少的缘故。但前角大于18°～20°后，对切削

温度的影响减小，这是因为楔角变小而使散热体积减小的缘故。主偏角

Κr减小时，使切削宽度aw增大，切削厚度ac减小，故切削温度下降。负倒棱bγ1在(0-2)f范围内变化，刀尖圆弧半径re在0-1.5mm范围内

变化，基本上不影响切削温度。因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大，会使塑性变形区的塑性变形增大，但另一方面这两者都能使刀具的散热

条件有所改善，传出的热量也有所增加，两者趋于平衡，所以对切削温

度影响很小。

3. 刀具磨损的影响

在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；切削速度

愈高，影响就愈显著。合金钢的强度大，导热系数小，所以切削合金钢

时刀具磨损对切削温度的影响，就比切碳素钢时大。

4. 切削液的影响

切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流量、浇注方

式以及本身的温度有很大的关系。从导热性能来看，油类切削液不如乳

化液，乳化液不如水基切削液。

四 切削温度的分布

1. 剪切面上各点温度几乎相同。

2. 前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定距

离的地方。

3. 在剪切区域中，垂直剪切面方向上的温度梯度很大。

4. 在切屑靠近前刀面的一层(简称底层)上温度梯度很大，离前刀面

0.1-0.2mm，温度就可能下降一半。

5. 后刀面的接触长度较小，因此温度的升降是在极短时间内完成的。

6. 工件材料塑性越大，则前刀面上的接触长度愈大，切削温度的分布也就较均匀些；反之，工件材料的脆性愈大，则最高温度所在的点离刀刃

愈近。

7. 工件材料的导热系数愈低，则刀具的前、后刀面的温度愈高。

五 切削温度对工件、刀具和切削过程的影响

切削温度高是刀具磨损的主要原因，它将限制生产率的提高；切削温度

还会使加工精度降低，使已加工表面产生残余应力以及其它缺陷。

1. 切削温度对工件材料强度和切削力的影响

切削时的温度虽然很高，但是切削温度对工件材料硬度及强度的影响并

不很大；剪切区域的应力影响不很明显。

2. 对刀具材料的影响

适当地提高切削温度，对提高硬质合金钢钻头的韧性是有利的。

3. 对工件尺寸精度的影响。

4. 利用切削温度自动控制切削速度或进给量。

5. 利用切削温度与切削力控制刀具磨损。

1-6：切削热对切削加工有何影响？如何降低切削温度？

析：

1-7：

1-9:简述切削的种类。

析：切削加工的种类很多，例如：可分端面车削、外圆车削、立车加工、锥度车削、成形车削、螺纹车削、切槽、套螺纹、镗孔、内螺纹车削、在车床上钻孔

切削加工的种类很多，例如：可分端面车削、外圆车削、立车加工、锥度车削、成形车削、螺纹车削、切槽、套螺纹、镗孔、内螺纹车削、在车床上钻孔、铰孔、攻螺纹、龙门刨，插销、在钻床上钻孔，成形铣削和齿轮展成切削等等，其实不同的切削加工方法使用着不同的的形状和结构的刀具，而且刀具、工件和机床间的运动和所用机床设备等也有所不同，比较常用的切削加工方法是：1，制作圆柱形表面的车削加工，2.制作平面的复杂几何面的铣削，3.制作圆孔的钻削。镗削和铰削加工，和各种形式的磨削加工。

1-10：刀具磨损的原因有哪些？

析: 影响刀具磨损的因素有以下几点

1、刀具材料

刀具材料决定刀具切削性能根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料越硬，其耐磨性越好，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度韧性一对矛盾，也刀具材料所应克服一个关键。

2、刀具几何角度

刀具选择合适几何角度，有助于减小刀具振动，反过来，工件也不容易崩缺；

(1)前角，采用负前角加工石墨时，刀具刃口强度较好，耐冲击摩擦性能好，随着负前角绝对值减小，后刀面磨损面积变化不大，但总体呈减小趋势，采用正前角加工时，随着前角增大，刀具刃口强度被削弱，反而导致后刀面磨损加剧。负前角加工时，切削阻力大，增大了切削振动，采用大正前角加工时，刀具磨损严重，切削振动也较大。

(2)后角，如果后角增大，则刀具刃口强度降低，后刀面磨损面积逐渐增大。刀具后角过大后，切削振动加强。

(3)螺旋角，螺旋角较小时，同一切削刃上同时切入工件刃长最长，切削阻力最大，刀具承受切削冲击力最大，因而刀具磨损、铣削力切削振动都最大。当螺旋角去较大时，铣削合力方向偏离工件表面程度大，材料因崩碎而造成切削冲击加剧，因而刀具磨损、铣削力切削振动也都有所增大。因此，刀具角度变化对刀具磨损、铣削力切削振动影响前角、后角及螺旋角综合产生，所以选择方面一定要多加注意。

3、刀具涂层

根据不同的工件选择合适的涂层。具体可查看品牌刀具的样本。

刀具磨损的改善途径有以下几点：

1、控制切削速度对磨损的影响，选定合适的切削速度区域。

2、合理选择刀具材料，充分发挥刀具材料性能特点，其中包括：硬度、强度、化学稳定性、热导性、热膨胀性、表面惰性等。

3、提高刀具刃磨质量和充分浇注切削液，是切削温度大幅度下降，对防止积屑瘤损坏刀具、粘结磨损、热裂破坏和抗磨粒磨损均有明显效果。

4、提高刀具强度，增加刀片和刀具刚度，提高加工系统的刚性，防止刀具的疲劳裂纹、崩碎、剥落、热裂等产生。

1-11：常用的金属刀具有哪些？

析：