機(jī)械制造基礎(chǔ)第二章作業(yè)
1.金屬切削過程的實質(zhì)是什么？
答：金屬切削過程就是刀具從工件上切除多余的金屬，使工件得到符合技術(shù)要求的幾何精度和表面質(zhì)量的過程，其力學(xué)本質(zhì)是擠壓、剪切、滑移。
2. 切削運動可以分為哪兩類，各有什么特點？
答：切削運動可以分為主運動和進(jìn)給運動兩類。主運動是切削多余金屬層的最基本運動，它的速度最高，消耗的功率最大，在切削過程中主運動只能有一個；進(jìn)給運動速度較低，消耗的功率較小，是形成已加工表面的輔助運動，在切削過程中可以有一個或幾個。
3.切削用量的參數(shù)有哪些，各自含義是什么？
答：切削用量的參數(shù)有切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。切削速度是切削加工時，刀具切削刃上選定點相對工件的主運動速度；進(jìn)給量是工件或刀具主運動每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)或每一行程時，刀具和工件之間在進(jìn)給運動方向上的相對移動量；背吃刀量是在垂直于主運動和進(jìn)給運動方向的平面內(nèi)測量的刀具切削刃與工件切削表面的接觸長度。
4.試述車刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角的作用，并指出如何選擇？
答:前角對切削的難易程度有很大的影響；后角是為了減小后刀面與工件之間的摩擦和減小后刀面的磨損；主偏角其大小影響切削條件、刀具壽命和切削分力大小等；副偏角的作用是為了減小副切削刃和副后刀面與工件已加工表面之間的摩擦，以防止切削時產(chǎn)生震動；刃傾角主要影響切削刃的強度和切屑的流出方向。前角的選擇原則：①粗加工、斷續(xù)切削、刀材強度韌性低、材強度硬度高，選較小的前角；②工材塑韌性大、系統(tǒng)剛性差，易振動或機(jī)床功率不足，選較大的前角；③成形刀具、自動線刀具取小前角；后角的選擇原則：①粗加工、斷續(xù)切削、工材強度硬度高，選較小后角, 已用大負(fù)前角應(yīng)增加α0 ；②精加工取較大后角，保證表面質(zhì)量；③成形、復(fù)雜、尺寸刀具取小后角；④系統(tǒng)剛性差，易振動，取較小后角；⑤工材塑性大取較大后角，脆材減小α0；主偏角的選擇原則：①主要看系統(tǒng)剛性。若剛性好，不易變形和振動，κr取較小值；若剛性差（細(xì)長軸），κr取較大值；②考慮工件形狀、切屑控制、減小沖擊等，車臺階軸，取90 °；鏜盲孔＞90 °；κr小切屑成長螺旋屑不易斷較小κr，改善刀具切入條件，不易造成刀尖沖擊；副偏角的選擇原則：系統(tǒng)剛性好時，取較小值，系統(tǒng)剛性差時，取較大值；刃傾角的選擇原則：①粗加工、有沖擊、刀材脆、工材強度硬度高，λs取負(fù)值；②精加工、系統(tǒng)剛性差（細(xì)長軸），λs取正值；③微量極薄切削，取大正刃傾角。
5.車外圓時，車刀裝得過高過低、偏左或偏右、刀具角度會發(fā)生哪些變化？什么情況下可以利用這些變化？
答;車刀裝得過高時工作前角增大，工作后角減�。贿^低時工作前角減小，工作后角增大；刀偏左時車刀的工作主偏角減小，副偏角增大；刀偏右時車刀的工作
主偏角增大，副偏角減小。
6.見附頁。
7.列舉外圓車刀在不同參考系中的主要標(biāo)準(zhǔn)角度及其定義。
答：在正交平面參考系中的主要標(biāo)準(zhǔn)角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃傾角。前角是在正交平面內(nèi)測量的前刀面與基面之間的夾角；后角是在正交平面內(nèi)測量的主后刀面與切削平面之際的夾角；主偏角是在基面內(nèi)測量的主切削刃在基面內(nèi)的投影與進(jìn)給方向的夾角；副偏角是在基面內(nèi)測量的副切削刃在基面內(nèi)的投影與進(jìn)給方向的反方向的夾角；刃傾角是在切削平面內(nèi)測量的主切削刃與基面之間的夾角。
8偏角的大小對刀具耐用度和三個切削分力有何影響？當(dāng)車削細(xì)長軸時，主偏角應(yīng)選的較大還是較�。繛槭裁�？
答：對耐用度影響：主遍角越小,刀具耐用度越高,相對容易引起振動,（主要用于硬度高的工件）。 主遍角越大,刀具耐用度略低,相對切削輕快（主要用于細(xì)長軸和臺階軸）。對切削力影響：主偏角增大，F(xiàn)x，F(xiàn)y減小，F(xiàn)z增大。切削細(xì)長軸硬增大主偏角，軸向力增大，其他力較小，震動減小，相對切削輕快。
9試述刀具的標(biāo)注角度與工作角度的區(qū)別。為什么橫向切削時，進(jìn)給量不能過大？
答：刀具的標(biāo)注角度是指在刀具工作圖中要標(biāo)注出的幾何角度，即在標(biāo)注角度參考系中的幾何角度。它是制造和刃磨刀具必須的，并在刀具設(shè)計圖上予以標(biāo)注的角度；以切削過程中實際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度成為刀具的工作角度，又稱實際角度。
因為橫向切削時若進(jìn)給量過大，即刀具背吃刀量過大，使得在切削時工件受擠壓嚴(yán)重，甚至是擠斷工件，從而影響工件加工質(zhì)量，同時也降低刀具使用壽命。 10試分析鉆孔時的切削厚度、切削寬度及其進(jìn)給量、被吃刀量的關(guān)系。
答：因為鉆頭有兩對稱切削刃，故有
切削層公稱寬度b： b=ap/ 2sinKr 公稱厚度h ：h=2fsinKr
式中Kr為主偏角，f為進(jìn)給量，ap為背吃刀量。
11.常用的刀具材料有哪些？各有很么特點？
答：常用刀具材料有工具鋼，高速鋼，硬質(zhì)合金，陶瓷和超硬刀具材料。
1.高速鋼有較高的耐熱性，有較高的強度，韌性和耐磨性。廣泛用于制造中速切削及形狀復(fù)雜的刀具。2.硬質(zhì)合金的硬度，耐磨性，耐熱性都很高。但抗彎性比高速鋼低，沖擊韌性差，切削時不能承受大的振動和沖擊負(fù)荷。3.陶瓷刀具有很高的硬度和耐磨性，有很高的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，有較低的摩擦系數(shù)，可應(yīng)用范圍廣。4.超硬材料刀具常用的有金剛石刀具和立方氮化硼。金剛石刀具不宜
于切削鐵及其合金工件。立方氮化硼是高速切削黑色金屬的較理想刀具材料。
12.刀具的工作條件對刀具材料提出哪些性能要求，何者為主？
答：1，高的硬度和耐磨性，2足夠的強度和韌性。3高的耐熱性。4.更好的熱物理性能和耐熱沖擊性能。在不同的工作條件下各有偏倚。
13.試述各類硬質(zhì)合金的性能和使用范圍。舉例說明選用不同牌號時要考慮的問題。
答：切削用硬質(zhì)合金分為三類：1.P類。此類硬質(zhì)合金硬度高，耐熱性好，在切削韌性材料時的耐磨性較好，但韌性較差。一般適用于加工鋼件。2.K類。此類硬質(zhì)合金的韌性較好，耐磨性較差。它適用于加工鑄鐵，有色金屬及合金材料。也可用于加工高強度鋼，耐熱合金等難加工材料。3.M類。抗彎性能，疲勞強度，沖擊韌性，高溫硬度和強度，抗氧化能力和耐磨性等較好。既可用于加工鑄鐵，也可用于加工鋼。
選用不同牌號要考慮其加工精度。如：加工鋼件時YT5用于粗加工，YT30用于精加工。
14.試比較硬質(zhì)合金和高速鋼性能的主要區(qū)別。
答：高速鋼有較高的耐熱性，有較高的強度，韌性和耐磨性。廣泛用于制造中速切削及形狀復(fù)雜的刀具。2.硬質(zhì)合金的硬度，耐磨性，耐熱性都很高。耐用度較高速鋼幾十倍，耐用度相同時，切削速度可提高4至10倍。但抗彎性比高速鋼低，沖擊韌性差，切削時不能承受大的振動和沖擊負(fù)荷。
15.按一下工件材料及切削條件合理選擇刀具材料（供選刀具材料：YG3，YG8，YT5，YT30，W18Cr4V）,并說明理由。
①粗銑鑄鐵箱體平面。②精鏜鑄鐵箱體孔。③齒輪加工的剃齒工序。④45鋼棒料的粗加工。⑤精車40Cr工件外圓。
答：①選用YG8。此牌號類刀具常用于粗加工鑄鐵類工件。②選用YG3。此牌號類刀具常用于精加工鑄鐵類工件。③選用W18Cr4V。齒輪加工工具常用高速鋼刀具。④選用YT5 。此牌號類刀具常用于粗加工鋼件。⑤選用YT30。此牌號類刀具常用于精加工鋼件。
16．金屬切削過程有何特征？用什么參數(shù)來表示和比較？
答：金屬切削是會產(chǎn)生很大的力和切削熱量。一般以刀具為準(zhǔn)，刀具的幾個重要參數(shù)：主傾角，刃傾角，前角，后角，副傾角和副后角，用這幾個參數(shù)比較。
17.切削過程的三個變形區(qū)各有何特點? 它們之間有什么關(guān)聯(lián)？
答：第一變形區(qū)特征：沿滑移線的剪切變形，以及隨之產(chǎn)生的加工硬化。第二變形區(qū)特征：使切削底層靠近前刀面處纖維化，流動速度減慢，甚至滯留在前刀面上；切屑彎曲；由摩擦產(chǎn)生的熱量使切屑與刀具接觸面溫度升高。第三變形區(qū)特征：已加工表面受到切削刃鈍圓部分與后刀面的擠壓與摩擦，產(chǎn)生變形和回彈，造成纖維化和加工硬化。這三個變形區(qū)相互關(guān)聯(lián)、 相互影響、 相互滲透。
18.有哪些指標(biāo)可用來衡量切削層的變形程度？它能否真實反映出切削過程的全部變形實質(zhì)？他們之間有什么樣的關(guān)系？
答：（1）、相對滑移ε；（2）、切削厚度壓縮比Λh；（3）剪切角Φ。它們間的關(guān)系不大。
19.什么是積屑瘤？積屑瘤產(chǎn)生的條件是什么？如何抑制積屑瘤？ 答：積屑瘤是在加工材料時，而在前刀面處黏著一塊剖面有事呈三角狀的硬塊。積屑瘤產(chǎn)生式由于冷焊產(chǎn)生，具體是切屑和前刀面在一定的溫度與壓力下產(chǎn)生黏結(jié)，這便是冷焊。防止積屑瘤產(chǎn)生的主要方法有：①降低切削速度，使切削溫度降低，黏結(jié)不易產(chǎn)生。②增大切削速度，使切削溫度提高，黏結(jié)不在產(chǎn)生。③采用潤滑性能好的切削液。④增大刀具前角，以減小切屑與前角接觸區(qū)的壓力。⑤適當(dāng)改變工件材料的加工特性，減小加工硬化傾向。
20.結(jié)合切削的形成分析切削力的來源？
答：切削時，刀具使被加工材料發(fā)生變形并成為切、切削所需的力，即為切削力，而根據(jù)切削變形分析知切削力的來源有兩方面：①是切削層金屬，切屑和工件表面金屬的彈性變形，塑性變形所以產(chǎn)生的抗力；②是刀具與切屑，工件表面間的摩擦阻力。
21車削時切削力Fr為什么常分為三個相互垂直的分力？說明這三個分力的作用。
答：由于切削力的來源有兩方面：①是切削層金屬，切屑和工件表面金屬的彈性變形，塑性變形所以產(chǎn)生的抗力；②是刀具與切屑，工件表面間的摩擦阻力；而為了便于測量與應(yīng)用，將其分解為三個相互垂直的分離。而三分力的作用：Fz主切削力或切向力，與過度面相切并與基面垂直，是用來計算車刀強度，設(shè)計機(jī)床零件，確定界定機(jī)床功率所必需；Fx進(jìn)給力，在基面內(nèi)與軸線方向平行，并與進(jìn)給方向相反，用來計算車刀進(jìn)給功率必需；Fy背向力，處于基面內(nèi)與購并高見軸線垂直，它是用來確定與工件加工精度相關(guān)的工件撓度，以及機(jī)床零件和車刀強度。
22．影響切削力的`因素有哪些，分別是如何影響的？
答：（1）被加工材料的影響，被加工材料的強度越高，硬度越大，切削力越大，同時受材料加工硬化能力大小的影響�；瘜W(xué)成分影響材料的物理力學(xué)性能，從而影響切削力的大小。（2）切削用量對切削力的影響。被吃刀力和進(jìn)給量增大，切削力增大；切削速度V對切削力的影響可從F-V關(guān)系圖上反應(yīng)。（3）刀具幾何參數(shù)對切削力的影響。前角增大切削力減小；車刀的負(fù)棱是通過其寬度與進(jìn)給量的比來影響切削力，比越大切削力增大；主偏角對切削力影響。（4）刀具材料對切削力的影響。（5）切削液對切削力的影響（6）刀具磨損對切削力的影響。
23．為什么要研究切削熱的產(chǎn)生與傳出？僅從切削熱的產(chǎn)生多少能否
說明切屑區(qū)的溫度？
答：大量的切削熱使得切削溫度升高，這將直接影響刀具前刀面上的摩擦系數(shù)、積屑瘤的形成與消退、加工精度和以加工表面質(zhì)量等，是分析工件加工質(zhì)量和刀具壽命的重要內(nèi)容。不能，因為各材料的傳熱不同。
24．背吃刀量和進(jìn)給量對切削力和切削溫度的影響是否一樣？為什么？如何運用這一規(guī)律指導(dǎo)生產(chǎn)實踐？
答：是不一樣，背吃刀量增大一倍，主切削力增大一倍，切削熱也成倍增加，但對切削溫度影響很小。進(jìn)給量對切削力和切削溫度的影響也是有差異的。吃刀深度對切削溫度的影響最小，進(jìn)給量次之，切削速度影響最大。因此，從控制切削溫度和成本的角度出發(fā)，在機(jī)床允許的情況下，選用較大的吃刀深度和進(jìn)給量比選用大的切削速度更有利。
25．解釋切削用量三要素對切削力和切削溫度的影響為什么正好相反。
答：背吃刀量：背吃刀量直接決定切削寬度和切削刃的實際工作長度。切削變形主要在垂直切削寬度方向的平面內(nèi)發(fā)生，與切削寬度方向尺寸關(guān)系不大。這樣，背吃刀量增加，切削熱增加，但同時切削寬度、切削刃參加工作長度增加，改善散熱條件。
進(jìn)給量：進(jìn)給量增大，切削力、切削熱增加，時，切削厚度也增大，刀屑接觸長度也增加，由切屑帶走的切削熱增加，散熱面積也增加，這樣對溫度影響小。 切削速度：切削速度增大，切削力、切削熱增大，同時熱量散失也快，溫度變化不大。
26．增大前角可以使切削溫度降低的原因是什么？是不是前角越大，切削溫度越低？
答：因為前角增大，變形和摩擦減小，因而切削熱減少，但前角不能過大，否則刀頭部分的楔角減小使散熱體積減小，不利于切削溫度的降低。
27.刀具磨損的種類極其原因？
答：刀具磨損分為正常磨損和非正常磨損；正常刀具磨損有三種形態(tài)：前刀面磨損、后刀面磨損和邊界磨損。原因是：加工時，在刀刃附近的前、后到面上，形成很大的剪應(yīng)力；加工硬化。非正常刀具磨損包含塑形破損和脆性破損。原因是：脆性大的刀具材料切削高硬度材料或斷續(xù)切削；切削一定時間后，刀具材料因交變機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力所致的疲勞損壞。
28.切削加工常用的切削液有哪幾種？他在切削中的主要作用是什么？
答：常見的切削液有：水溶液；乳化液；切削油。
在切削過程中，為了降低切削力和切削溫度，減小刀具磨損，改善加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，常使用各種切削液。使用切削液不僅可以起到冷卻作用，而且還可以起到潤滑、清洗和除銹的作用。
29.什么叫刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)？刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和那些因素有關(guān)？
答：刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個磨損限度
稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。磨鈍標(biāo)準(zhǔn)與工件的加工質(zhì)量、工件的切削加工性、加工條件和刀具類型有關(guān)。
30.什么叫刀具使用壽命？刀具使用壽命于哪些因素有關(guān)？
答：一把新刀從開始使用直支達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實際切削時間，曾為刀具壽命。影響的因素有：切削用量、刀具幾何參數(shù)、工件材料、刀具材料；其它因素。
31.何謂最高生產(chǎn)率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工可選用的刀具耐用度是否相同？為什么？
答：最高生產(chǎn)率耐用度是以單位時間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工每個零件所消耗的生產(chǎn)時間最少來衡量的；最低成本耐用度是以每件產(chǎn)品（或工序）的加工費用最低為原則來指定的。
粗加工和精加工可選用的刀具耐度不同，因為粗加工主要考慮效率問題，所用刀具制造簡單，而精加工主要注重表面粗糙度等問題，所用刀具也是要求較高，所以前者用最高生產(chǎn)率耐用度，后者用最低成本耐用度。
32.選擇切削用量的原則是什么？從刀具壽命出發(fā)時，按什么順序選擇切削用量？從機(jī)床動力出發(fā)時，按什么順序選擇切削用量？為什么？
答：選擇切削用量的原則是要綜合考慮生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和加工成本。從刀具的壽命出發(fā)，首先選盡可能大的背吃刀量，其次選盡可能大的進(jìn)給量，最后選盡可能大的切削速度。從機(jī)床的動力出發(fā)，首先選擇盡可能大的切削速度，其次選盡可能大的進(jìn)給量，最后選盡可能大的背吃刀量。
33.工件材料切削加工性的含義是什么？為什么說它是相對的？
答：工件材料切削加工性是指在一定的切削條件下，對工件材料進(jìn)行切削加工的難易程度。因為切削加工的具體情況和要求不同，不同情況下的衡量指標(biāo)也不相同，這就使得所謂的難易程度有不同的內(nèi)容，所以說工件材料切削加工性是一個相對概念。
34.試述改善材料切削加工性的途徑。
答：影響工件材料切削加工性的因素包含有物理力學(xué)性能、化學(xué)成份、金相組織以及加工條件等方面，生產(chǎn)實際中�？紤]以下兩方面：（1）調(diào)整材料的化學(xué)成分（2）采用熱處理改善材料的切削加工性。
一、名詞解釋：切削平面；經(jīng)濟(jì)加工精度；加工硬化現(xiàn)象；相對加工性；欠定位；刀具壽命；工步；
二、判斷，大部分是關(guān)于刀具角度的題，就是是什么樣的加工條件用什么樣的角度。
1、刃傾角選擇的；2、關(guān)于前角選擇的；其他三個想不起來了；
三、寫牌號或刀具材料：1、加工高速精車45號鋼；2、加工鋁合金；3、粗加工鑄鐵；
4、高速切削加工淬硬鋼（不是高硬度鋼）；5、加工蝸桿；
四、簡答；
1、刀具標(biāo)注角度與工作角度的區(qū)別，并說明為什么切斷軸類零件時，到最后是刀具把零件擠斷而不是切斷；
2、刀具角度中對切削熱影響顯著的參數(shù)有哪些（不是最顯著的，起碼得寫三個角度），并說明其影響規(guī)律；
3、在鑄造毛坯內(nèi)孔與外圓有偏心，如果要求獲得（1）與外圓有較高同軸度的內(nèi)孔，應(yīng)如何選擇粗基準(zhǔn)？（2）內(nèi)孔加工余量均勻，應(yīng)如何選擇粗基準(zhǔn)？（在哈工大機(jī)械制造工藝學(xué)的P7）
4、簡述切削用量對切削力的影響，并簡要說明理由；
5、什么是積屑瘤？，并說出對加工過程的影響；
6、粗加工，切削用量如何選擇
7、工件表面質(zhì)量對零件使用性能的影響；
8、在車床上用前后頂尖加工軸，說明影響圓度，圓柱度，端面垂直度的影響因素（各兩個），并按加共誤差的性質(zhì)說出影響因素的性質(zhì)；
9、什么是修配裝配法？它適用場合 ， 優(yōu)缺點；
10、在臥式車床上為什么制造的水平面內(nèi)的導(dǎo)軌平行度比垂直平面內(nèi)的高，而在磨床上卻恰恰相反，而在臥式鏜床上卻兩個方向都要求；
五、敘述在正常刀具磨損過程中劃分的幾個階段，并分析每個階段刀具磨損的原因。
此次考得幾道大題幾乎在哈工大編的那本書里都有。
六、工序題（在P5）；，題目列出工序，但有的是單件小批生產(chǎn)的工序，有的是大批，選擇好順序，并說出每道的所用設(shè)備。單件小批和大批生產(chǎn)中，加工工序劃分，這個題跟盧的第3版的第六章開始講解工序工步工位時將的那個階梯軸上銑鍵槽工序劃分一樣。
七、工藝尺寸鏈，（在P11）；加工階梯軸，給出零件圖，給出3道工序圖，分別是加工端面尺寸，加工大端尺寸，磨削大端尺寸，共兩問：1求出第三道工序大外圓軸長工序尺寸（上下偏差）2若第3道工序的精磨余量為0.1-0.3，問是否滿足要求。
八、合格率計算沒有一樣的，但是哈工大的書上的題都比卷子上的難；加工軸孔尺寸30，ES0.2 EI0, 若加工100件中不可修復(fù)的零件占0.47%， 1：求公差帶的中心同正態(tài)分布尺寸中心偏差；2：求可修復(fù)的不合格品率，3：求合格的零件數(shù)，4：-求工藝能力系數(shù)
九、定位誤差，（在P28）。一個階梯軸，在大端上銑槽，求槽離工件軸線的尺寸h的定位誤差，定位方案是大小端一邊一個V型塊。
36、積屑瘤對切削過程的影響：
1）實際前角增大，切削力減小 2）增大切削厚度
3）使加工表面粗糙度增大
4）積屑瘤粘附在前刀面上，在相對穩(wěn)定時可以代替切削刃進(jìn)行切削，提高
刀具壽命，但不穩(wěn)定時會加劇刀具磨損
37、防止積屑瘤的方法
1）降低切削速度，使切削溫度降低，使粘結(jié)現(xiàn)象不易發(fā)生
2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的溫度
3）采用潤滑性能較好的切削液，減小摩擦
4）增加刀具前角，以減小切削與前刀面接觸區(qū)的壓力
5）適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向
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