机械制造基础第十三章金属切削加工基础习题解答文档格式.docx

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车刀的主要角度有前角

、后角

、主偏角

、副偏角

，和刃倾角

。

车刀的主要角度确定车刀角度的辅助平面

1）前角

的作用：

增大前角，可使刀刃锋利、切削力降低、切削温度低、刀具磨损小、表面加工质量高。

但过大的前角会使刃口强度降低，容易造成刃口损坏。

选择原则：

用硬质合金车刀加工钢件（塑性材料等），选取

=10º

～20°

；

加工灰口铸铁（脆性材料等），一般选取

=5o～15°

精加工时，可取较大的前角，粗加工应取较小的前角。

工件材料的强度和硬度大时，前角取较小值，有时甚至取负值。

2）后角

减少主后刀面与工件之间的磨擦，并影响刃口的强度和锋利程度。

一般后角可取

=6º

～8º

3）主偏角

影响切削刃的工作长度、切深抗力、刀尖强度和散热条件。

主偏角越小，则切削刃工作长度越长，散热条件越好，但切深抗力越大。

车刀常用的主偏角有45°

、60°

、75°

、90°

几种。

工件粗大、刚性好时，可取较小值。

车细长轴时，为了减少径向力而引起工件弯曲变形，宜选取较大值。

4）副偏角

影响已加工表面的表面粗糙度，减小副偏角可使已加工表面光洁。

一般选

，精车时可取5o～10°

，粗车时取10o～15°

5）刃倾角

主要影响主切削刃的强度和控制切屑流出的方向。

一般

在0o～±

5°

之间选择。

粗加工时，常取负值，虽切屑流向已加工表面无妨，但保证了主切削刃的强度好。

精加工常取正值，使切屑流向待加工表面，从而不会划伤己加工表面的质量。

13-4说明切屑的形成过程。

切屑可分为哪几种?

它们对切削过程有何影响?

在切削塑性材料的过程中，切削层金属受到刀具前刀面的挤压，经弹性变形、塑性变形，然后当挤压应力达到强度极限时材料被挤裂（左下图）。

当以上过程连续进行时，被挤裂的金属脱离工件本体，沿前刀面经剧烈摩擦而离开刀具，从而形成切屑（右下图）。

切屑的种类、形成及对加工的影响如下：

名称

带状切屑

挤裂切屑

单元切屑

崩碎切屑

形成条件

加工塑性材料，切削速度较高，进给量较小，刀具前角较大

加工塑性材料，切削速度较低，进给量较大，刀具前角较小

工件材料硬度较高，韧性较低，切削速度较低

加工脆性材料，刀具前角较小

影响

切削过程平稳，表面粗糙度小，若防碍切削工作，应设法断屑

切削过程欠平稳，表面粗糙度欠佳

切削力波动较大，切削过程不平稳，表面粗糙度不佳

切削力波动大，有冲击，表面粗糙度恶劣，易崩刃

13-5什么是切削力?

一般将它在哪三个方向分解?

各方向的切削分力对加工工艺系统有何影响?

实际应用中，一般不直接研究总切削力F，而是研究它在三个相互垂直方向上的分力Fc、Ff、Fp。

如下图所示。

（1）主切削力Fc：

总切削力在主运动方向上的正投影称为主切削力，在三个分力中一般它的值最大。

它是设计机床、刀具、夹具以及计算机床功率的主要依据。

（2）进给力Ff：

总切削力在进给运动方向上的正投影。

在车外圆时亦称轴向分力或走刀抗力。

它是计算进给机构零件强度的依据。

（3）背向力Fp：

总切削力在垂直进给运动方向的分力，背向力不作功。

在车外圆时亦称径向分力或吃刀抗力，该力作用在机床、工件刚性最差的方向上，易使工件变形并引起切削过程中的振动，影响工件的精度。

切削力的合力为：

13-6切削热是怎样产生的?

它对工件和刀具有何影响?

切削过程中由于切削层变形及刀具与工件、切屑之间的摩擦产生的热称为切削热。

切削热对加工的影响是通过切削温度体现的。

切削时消耗的功越多，产生的切削热就越多，所以工件的强度、硬度越高，以及增加切削用量，都会使切削温度上升。

切削用量的增加也改善了散热条件，所以vc增加一倍，切削温度升高20％～30％；

f增加一倍，切削温度升高10％；

αp增加一倍，切削温度只升高3％。

刀具角度中，增大前角，可使切削变形及摩擦减小，但前角不可过大，以免刀头散热体积减小，不利于降低切削温度；

减小主偏角可增加主切削刃的工作长度，改善了散热条件，两者均可降低切削温度。

为避免切削温度过高，一是要减少切削变形，如合理选择切削用量和刀具角度，改善工件的加工性能等；

二是减少摩擦，加强散热，如采用切削液。

13-7切削液分哪几类?

比较其性能和适用范围。

常用的切削液可分三大类：

水溶液、乳化液和油类。

水溶液和低浓度的乳化液其冷却与冲洗的作用较强，适用于粗加工及磨削；

高浓度的乳化液润滑作用强，适用于精加工。

切削油的特点是润滑性好，冷却作用小，主要用来提高工件的表面质量，适用于低速的精加工，如精车丝杠、螺纹等。

加工铸铁与青铜等脆性材料时，一般不使用切削液；

铸铁精加工时可使用清洗性能良好的煤油作为切削液。

当选用硬质合金作为刀具材料时，因其能耐较高的温度，可不使用切削液；

如果使用，必须大量、连续地注射，以免使硬质合金因忽冷忽热产生裂纹而导致破裂。

13-8粗加工和精加工的切削用量为什么不能按同一原则选择?

粗加工时，为尽快切除加工余量，如果工艺系统的刚性好，应尽可能地选取较大的背吃刀量。

然后，根据加工条件选取尽可能大的进给量。

最后，按对刀具耐用度的要求，选取合适的切削速度。

精加工的目的是保证加工精度。

为保证表面质量，硬质合金刀具一般采用较高的切削速度，高速钢刀具的耐热性差，多采用较低的切削速度。

切削速度确定后，从提高加工精度考虑，应选用较小的进给量和背吃刀量。

13-9机床中常用的传动副有哪几种?

各有何特点?

机床上常用的传动副有：

1、用于传递旋转运动并实现变速功能的传动副：

带传动、齿轮传动、蜗杆蜗轮传动。

此类传动副的传动比i定义为被动轴转速n2与主动轴转速n1之比，它亦等于主动轮直径d1（或齿数z1）与被动轮直径d2（或齿数z2）之比。

2、用于将旋转运动变为直线运动的传动副有：

齿轮与齿条传动、丝杠螺母传动。

此类传动副的被动元件的移动速度与主动元件的转速n成正比。

13-10简述车床的主要组成部分及其作用。

车床的主要组成部件有床身、主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座等。

加工时，工件由主轴带动作旋转主运动；

刀具安装在刀架上可作纵向或横向进给运动。

各部分的作用是：

1、床身：

作为车床的基础件，机床所有零部件都按照技术要求安装在床身上。

2、主轴箱：

其内安装机床主运动所需的传动和变速机构。

3、进给箱：

其内安装机床进给运动所需的传动和变速机构

4、溜板箱：

带动刀架作纵向和横向进给运动。

5、刀架：

用于安装切削加工所用的各种刀具。

6、尾座：

用于长轴类工件加工时的定位及增加工件装夹刚性、钻中心孔及钻孔。

13-11车床能完成哪些工作？

车床能够完成外圆、内圆、平面、锥面、螺纹、回转沟槽、回转成形面、滚花面及切断等的加工。

13-12车削加工中工件有多少种装夹方式?

各用于何种场合?

工件的安装方式需依据工件的形状和尺寸而定，常用的安装方法如下：

1、卡盘或花盘安装

用于长径比小于4的工件。

三爪自定心卡盘用于圆形和六角形工件及棒料，能自动定心，安装方便；

四爪单动卡盘用于加工毛坯或方形、椭圆形等不规则的工件，夹紧力大；

花盘用于形状不规则无法用卡盘装夹的工件。

2、使用顶尖安装

用于长径比大于4的轴类工件，可采用一夹一顶或两端顶。

对于长径比大于10的细长轴类工件，为增加工件的刚性，还需使用中心架或跟刀架。

13-13钻床能完成哪些工作?

在钻床上进行切削加工称为钻削。

在钻床上可进行的工作为：

钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔、锪端面等。

13-14比较车床钻孔和钻床钻孔。

车床钻孔和钻床钻孔的比较如下：

车床钻孔

钻床钻孔

主运动

工件旋转

钻头旋转

进给运动

钻头手动轴向进给

钻头机动（或手动）轴向进给

加工精度

较低

较低（IT10——IT11）

表面粗糙度

较低（6.3——12.5）

钻孔效率

较高

工件形状

简单（不使用夹具时）

复杂

13-15指出麻花钻的主切削刃、副切削刃、前面、主后面。

麻花钻的切削部分如下图所示，其主要几何角度有：

螺旋角β、前角γ。

、后角α。

、横刃斜角ψ和顶角2ф。

13-16为什么钻孔的加工精度低，表面粗糙度值大?

钻孔时由于钻头刚性相对工件而言较低，加上排屑阻力的客观存在及冷却润滑条件不好，导致钻头磨损较大，因此孔的加工精度较低。

钻孔加工中铁屑要从螺旋槽中排除，铁屑与螺旋槽和工件孔表面产生很大的摩擦阻力（此时的冷却、润滑及散热条件均差），因此排屑困难，且排屑时易划伤已加工孔表面，所以降低了孔的表面质量，造成孔的表面粗糙度值大。

13-17车床镗孔和镗床镗孔有何不同?

车床镗孔和镗床镗孔的区别：

车床镗孔

镗床镗孔

镗刀旋转

内孔车刀纵向进给

工件进给或镗刀进给

镗孔尺寸范围

较窄

较宽

较低（IT7——IT9）

较高（IT6——IT8）

较低（0.8——3.2）

较高（0.2——1.6）

镗孔效率

加工单孔

加工孔系

13-18刨床能完成哪些工作?

刨削主要用于加工平面、垂直面、斜面、直槽、V型槽、燕尾槽，T型槽、成形面。

13-19牛头刨床、龙门刨床、插床运动有何不同?

各适用于哪些场合？

牛头刨床（刨水平面时）切削运动：

①主运动：

刀具的直线往复运动；

②进给运动：

工件的间歇直线移动。

龙门刨床切削运动：

工件的直线往复运动；

刀具的间歇直线移动。

插床切削运动：

刀具的垂向直线往复运动；

工件的纵向、横向、周向间歇移动。

适用加工场合：

①刨床加工范围：

平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽（直角槽、T形槽、V形槽、燕尾槽）及直线型成形面等。

②插床加工范围：

型孔（正方孔、长方孔、多边形孔、花键孔）、孔内键槽及外直线型成形面等。

13-20拉削为什么加工质量好，生产率高?

拉削的本质是刨削，不过刨削为单刃切削，拉削属多刃复合切削。

拉削只有一个主运动（拉刀的直线运动），进给运动由相邻前后刀齿之间的齿升量实现，一次行程能够完成粗、半精及精加工，故拉削的生产效率很高，且拉