数控加工工艺课后复习题答案.docx

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数控加工工艺课后复习题答案

第1章数控加工的切削基础

作业答案

思考与练习题

1、什么是积屑瘤？

它是怎样形成的？

对切削过程有何影响？

如何抑制积屑瘤的产生？

答：

切削塑性金属材料时，常在切削刃口附近粘结一硬度很高的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前面，这种楔状金属块称为积屑瘤

积屑瘤的形成和刀具前面上的摩擦有着密切关系。

一般认为，最基本的原因是由于高压和一定的切削温度，以及刀和屑界面在新鲜金属接触的情况下加之原子间的亲和力作用，产生切屑底层的粘结和堆积。

积屑瘤不断发生着长大和破裂脱离的过程，其不稳定性常会引起切削过程的不稳定（切削力变动）。

同时积屑瘤还会形成“切削刃”的不规则和不光滑，使已加工表面非常粗糙、尺寸精度降低。

实际生产中，可采取下列措施抑制积屑瘤的生成：

a.提高切削速度。

b.适当降低进给量。

c.增大刀具前角。

d.采用润滑性能良好的切削液。

2、切屑的种类有哪些？

不同类型切屑对加工过程和加工质量有何影响？

答：

根据切削过程中变形程度的不同，可把切屑分为四种不同的形态：

①带状切屑切削过程较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度的值较小。

②节状切屑切削过程不太稳定，切削力波动也较大，已加工表面粗糙度值较大。

③粒状切屑切削过程不平稳，切削力波动较大，已加工表面粗糙度值较大。

④崩碎切屑切削力波动大，加工表面凹凸不平，刀刃容易损坏。

由于刀屑接触长度较短，切削力和切削热量集中作用在刀刃处。

3、试述切削用量三要素对切削温度、切削力的影响规律。

答：

削用量三要素对切削温度的影响规律：

切削速度对切削温度的影响最明显，速度提高，温度明显上升；进给量对切削温度的影响次之，进给量增大，切削温度上升；背吃刀量对切削温度的影响很小，背吃刀量增大，温度上升不明显。

切削用量三要素对切削力的影响规律：

背吃刀量对切削力的影响最大（aP加大一倍，切削力增大一倍）；进给量对切削力的影响次之（f加大一倍，切削力增大68%~86%）；切削速度对切削力的影响最小。

4、试述前角、主偏角对切削温度的影响规律？

答：

前角增大，切削变形减小，产生的切削热少，切削温度降低，但前角太大，刀具散热体积变小，温度反而上升。

主偏角增大，切削刃工作长度缩短、刀尖角减小，散热条件变差，切削温度上升。

5、刀具正常磨损的形式有哪几种？

分别在何种情况下产生？

答：

①前刀面磨损在切削速度较高、切削厚度较大的情况下，切削高熔点塑性金属材料时，易产生前刀面磨损。

②后刀面磨损在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，会产生后刀面磨损。

③前刀面和主后刀面同时磨损在中等切削速度和进给量的情况下，切削塑性金属材料时，经常发生前、后刀面同时磨损。

6、试述进给量、主偏角对断屑的影响。

答：

进给量增大，切削厚度也按比例增大，切屑卷曲应力增大，容易折断。

主偏角越大，切削厚度越大，切屑在卷曲时弯曲应力越大，易于折断。

一般来说，kr在75~90范围较好

7、车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm/r，n=240r/min，试问切削速度vc，切削时间tm，材料切除率Q为多少？

模拟自测题

一、单项选择题

1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（ D）。

（A）带状切屑    （B）挤裂切屑     （C）单元切屑   （D）崩碎切屑

2、切削用量是指（D）。

（A）切削速度     （B）进给量（C）切削深度  （D）三者都是

3、切削用量选择的一般顺序是（A）。

（A）ap-f-vc（B）ap-vc-f（C）vc-f-ap（D）f-ap-vc

4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（C）。

（A）o和o（B）o和Kr′（C）Kr和o（D）λs和Kr′

5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（C）变形区。

（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个

6、在切削平面内测量的车刀角度是（D）。

（A）前角   （B）后角   （C）楔角  （D）刃倾角

7、车削用量的选择原则是：

粗车时，一般（A），最后确定一个合适的切削速度v。

（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；

（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；

（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；

（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。

8、车削时的切削热大部分由（C）传散出去。

（A）刀具  （B）工件（C）切屑    （D）空气

9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（C）

（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；

（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；

（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小；

（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；

10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（A），目的是增加阻尼作用。

（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高

（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关

11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（C）。

（A）每转进给量f（B）每齿进给量fz

（C）进给速度vf（D）线速度vc

12、刀具几何角度中，影响切屑流向的角度是（B）。

（A）前角；（B）刃倾角；（C）后角；（D）主偏角。

13、切断、车端面时，刀尖的安装位置应（B），否则容易打刀。

（A）比轴中心略低一些；（B）与轴中心线等高；

（C）比轴中心稍高一些；（D）与轴中心线高度无关。

14、（A）切削过程平稳，切削力波动小。

（A）带状切屑（B）节状切屑（C）粒状切屑（D）崩碎切屑

15、为提高切削刃强度和耐冲击能力，脆性刀具材料通常选用（B）。

（A）正前角；（B）负前角；（C）0°前角；（D）任意前角。

二、判断题（正确的打√，错误的打×）

1、用中等切削速度切削塑性金属时最容易产生积屑瘤。

（ √）

2、在金属切削过程中，高速加工塑性材料时易产生积屑瘤，它将对切削过程带来一定的影响。

（ ×）

3、刀具前角越大，切屑越不易流出、切削力也越大，但刀具的强度越高。

（  × ）

4、主偏角增大，刀具刀尖部分强度与散热条件变差。

（ √）

5、精加工时首先应该选取尽可能大的背吃刀量。

（  × ）

6、外圆车刀装得低于工件中心时，车刀的工作前角减小，工作后角增大。

（ √ ）

7、进给速度由F指令决定，其单位为m/min。

（×）

8、前角增加，切削力减小，因此前角越大越好。

（×）

9、背吃刀量是根据工件加工余量进行选择的，因而与机床功率和刚度无关。

（×）

10、选择合理的刀具几何角度以及适当的切削用量都能大大提高刀具的使用寿命。

（　×　）

三、简答题

1、什么是刀具磨钝标准？

什么叫刀具耐用度？

影响刀具耐用度的因素有哪些？

答：

根据加工要求规定的主后刀面中间部分的平均磨损量VB允许达到的最大值作为磨钝标准。

刀具从刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准为止所经过的总切削时间T，称为刀具的耐用度，单位为min。

刀具耐用度T不包括对刀、测量、快进、回程等非切削时间。

影响刀具耐用度的因素

a.切削用量切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为：

vc最大、f次之、aP最小。

b.刀具几何参数前角O增大，切削力降低和切削温度降低，刀具耐用度提高；但前角太大，刀具强度降低，散热变差，刀具耐用度反而降低了。

主偏角减小，刀尖强度提高，散热条件改善，刀具耐用度提高；但是主偏角kr太小，FP增大，当工艺系统刚性较差时，易引起振动。

c.刀具材料刀具材料的红硬性越高，则刀具耐用度就越高。

但是，在有冲击切削、重型切削和难加工材料切削时，影响刀具耐用度的主要因素为冲击韧性和抗弯强度。

d.工件材料工件材料的强度、硬度越高，产生的切削温度越高，故刀具耐用度越低。

2、前角的作用和选择原则是什么？

前角的作用：

影响切削变形和切削力的大小、刀具耐用度及加工表面质量高低。

合理前角的选择原则：

①加工塑性材料取较大前角；加工脆性材料取较小前角；

②当工件材料的强度和硬度低时，可取较大前角；当工件材料的强度和硬度高时，可取较小前角；

③当刀具材料的抗弯强度和冲击韧性较低时，取较小前角；高速钢刀具的前角比硬质合金刀具的合理前角大，陶瓷刀具的合理前角比硬质合金刀具小；

④粗加工时取较小前角甚至负前角，精加工时应取较大前角；

⑤工艺系统刚性差和机床功率小时，宜选较大前角，以减小切削力和振动；

⑥数控机床、自动线刀具，为保证刀具工作的稳定性（不发生崩刃及破损），一般选用较小的前角。

3、后角的作用和选择原则是什么？

答：

后角的作用：

减小后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦；影响楔角o的大小，从而配合前角调整切削刃的锋利程度和强度。

合理后角的选择原则：

①粗加工时，为保证刀具强度，应选较小后角；精加工时，以保证表面质量，应取较大的后角。

②工件材料的强度、硬度高时，宜取较小的后角；工件材料硬度低、塑性较大时，主后刀面的摩擦对已加工表面质量和刀具磨损影响较大，此时应取较大的后角；加工脆性材料时，切削力集中在切削刃附近，为强化切削刃，宜选取较小的后角。

③对于尺寸精度要求较高的精加工刀具（如铰刀、拉刀），为减少重磨后刀具尺寸变化，应取较小的后角。

④工艺系统刚性差，容易产生振动时，应取较小的后角以增强刀具对振动的阻尼作用。

4、主偏角的作用和选择原则是什么？

答：

主偏角的作用：

影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。

合理主偏角的选择原则：

a.粗加工和半精加工时，硬质合金车刀应选择较大的主偏角，以利于减少振动，提高刀具耐用度和断屑。

b.加工很硬的材料，如淬硬钢和冷硬铸铁时，为减少单位长度切削刃上的负荷，改善刀刃散热条件，提高刀具耐用度，应取Kr=10º~30º，工艺系统刚性好的取小值，反之取大值。

c.工艺系统刚性低（如车细长轴、薄壁筒）时，应取较大的主偏角，甚至取Kr≥90º，以减小背向力Fp，从而降低工艺系统的弹性变形和振动。

d.单件小批生产时，希望用一两把车刀加工出工件上所有表面，则应选用通用性较好的Kr=45º或90º的车刀。

e.需要从工件中间切人的车刀，以及仿形加工的车刀，应适当增大主偏角和副偏角；有时主偏角的大小决定于工件形状，例如车阶梯轴时，则需用Kr=90º的刀具。

5、切削液的作用有哪些？

答：

冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用。

6、粗、精加工时，切削用量的选择原则分别是什么？

答：

①粗加工时切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

②精加工时切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。

四、分析题

1、外圆车刀：

Kr=90，Kr=35，o=8，o=o=10，s=5，要求绘制刀具示意图并标注上述几何角度。

2、

（1）45端面车刀：

Kr=Kr=45，o=5，o=o=6，s=3

（2）内孔镗刀：

Kr=75，Kr=15，o=10，o=o=10，s=10

要求绘制刀具示意图并标注上述几何角度。

答：

题1

题2

（1）