《机械制造工程学》习题集

第一章金属切削加工的基础知识

一、思考题

1.切削过程有何特征，用什么参数来表示？

是由刀具和工件的相对运动来实现的，称为切削运动。用主运动和进给运动来表示。主运动和进给运动的概念见教材。

2刀具.静止角度参考系的假定条件是什么？

假定运动条件：进给量f=0

假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；

刀杆方向与进给方向垂直。

3.切削层参数是什么？如何定义的？

切削层：主运动一个周期，相邻两加工表面（切削刃）之间的材料截面。

切削层公称厚度hD（老标准ac）： hD=f² sinKr

切削层公称宽度bD（老标准aw）:

bD=ap/sinKr

切削层公称截面积AD：

AD=ap² f=bD² hD

4. 试述正交平面、法平面、假定工作平面和背平面的定义，并分析它们的

异同点和用途。

正交平面/主剖面Po：⊥Ps ⊥Pr同时垂直于切削平面Ps和基面

法剖面Pn：Pn⊥S,（切削刃）。

假定工作平面、进给平面Pf ：Pf ⊥Pr 、∥f

背平面Pp ：Pp ⊥Pr 、∥a p

构成不同的参照系。

5. 为什么基面、切削平面必须定义在主切削刃上的选定点处？

基面是通过主切削刃且与切削平面垂直的平面，是用来标注切削角度的的

面，所以基面必须选定在主切削刃上的点并和切削平面垂直，才能有效的进行角度标注。

6 试述刀具的标注角度与工作角度的区别，为什么横向切削时，进给量f 不能过大。

刀具的标注角度是在刀具标注角度参照系中定义的角度。刀具标注角度参照系又称静止参考系，同工况没有关系。

刀具的工作角度是在刀具工作角度参照系中定义的角度，不同的工艺环境下，工作角度不同。

横向切削时，工作前角随进给量增大而增大，工作后角随进给量增大而减小。过大的进给量会使后角变负，加工时工件会被挤断。

7. 刀具切削部分材料必须具备那些性能？为什么？

见教材P11.

8. 试按下列条件选择刀具材料或编号。

⑴45钢锻件粗车；YT5（P30）

⑵HT200铸件精车；YG3X（K01）

⑶低速精车合金钢蜗杆；W18Cr4V（成形刀）

⑷高速精车调质钢长轴；YT30（P01）

⑸中速车削淬硬钢轴；YN10（P05）或K01（TiC+WC+Ni-MO）

⑹加工冷硬铸铁。YG6X（K10）

A. YG3X

B. W18Cr4V

C. YT5

D. YN10

E. YG8

F. YG6X

G. YT30

二、分析计算题

1. 试画出图2-2所示切断刀的正交平面参考系的标注角度o γ、o α、r K 、

r K '、o

α'（要求标出假定主运动方向c v 、假定进给运动方向f v 、基面r P 和切削平面s P ）

图2-2 图2-3

解：

2. 绘制图2-3所示 45弯头车刀的正交平面参考系的标注角度（从外缘向

中心车端面）： 5-=o γ， 10=s λ， 6=o α， 55=r K ， 6='o α。

解：

第二章金属切削过程的基本规律

一．思考题

1.何谓积屑瘤？积屑瘤在切削加工中有何利弊？如何控制积屑瘤的形成？积屑瘤：在切削速度不高而又能形成连续性切削的情况下，加工一般钢料或其他塑性材料时，常常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2～3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤

影响：

有利方面：产生积屑瘤后，它包覆在切削刃上，由于其硬度比工件材料大，故可代替刀刃进行切削，对切削刃有一定的保护作用

积屑瘤使刀具实际前角增大，对切削过程有利

增大了切削厚度

不利方面：

⑴影响工件的尺寸精度

由于积屑瘤的前端伸出在切削刃之外，使切削厚度增加，因而对工件尺寸精度有影响

⑵积屑瘤使加工表面粗糙度值增大

积屑瘤的底部相对稳定一些，其顶部则很不稳定，容易破裂。一部分粘附于切削底部而排出，一部分残留在加工表面上，积屑瘤凸出刀刃部分使加工表面变得粗糙

⑶对刀具寿命的影响

积屑瘤粘附在前刀面上，在相对稳定时，可代替刀刃切削，有减少刀具磨损、提高寿命的作用；但积屑瘤不稳定时，积屑瘤的破裂有可能导致硬质合金刀具颗粒剥落，使磨损加剧

控制：控制切削速度，尽量采用低速或高速切削，避开中速区

采用润滑性能良好的切削液，以减小摩擦

增大刀具前角，以减小刀屑接触区的压力

适当提高工件材料的硬度，减小加工硬化的倾向

2. 车削细长轴时应如何合理选择刀具几何角度（包括r K 、s λ、o γ、o α）？简述理由。

3. 试说明被吃刀量p a 和进给量f 对切削温度的影响，并与p a 和f 对切削力的影响相比较，两者有何不同？

吃刀深度对切削温度的影响最小，进给量次之，切削速度影响最大。因此，从控制切削温度的角度出发，在机床允许的情况下，选用较大的吃刀深度和进给量比选用大的切削速度更有利。 背吃刀量和进给量都会影响切削力大小，当进给量增大的时候，切削力的增大不成比例的增大，而背吃刀量增大的时候，切削力成比例的增大。这样就对切削刀的影响是磨损就不同了。

还有就是对温度的影响！进给量的影响比背吃刀量的大！对刀具的耐用度也就产生影响也就不同了咯！进给量大于背吃刀量啊！

4. 增大刀具前角可以使切削温度降低的原因是什么？是不是前角越大切削温度越低？

一方面增大前角，能使刀具锋利减小切削变形，并减轻刀–屑间的摩擦，从而减小切削力、切削热和功率消耗，减轻刀具磨损，削温度降低

另一方面，增大前角，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，导致切削区温度升高，

5. 刀具磨损有几种形式？各在什么条件下产生？

磨料磨损，这种磨损在各种切削速度下都存在，但对低速切削的刀具而言，磨料磨损是刀具磨损的主要原因

粘结磨损（又称冷焊磨损） 刀具材料与工件的亲和力大，则磨损严重 刀具材料与工件材料的硬度比小，则磨损加剧。切削速度的大小，中等偏低的切削速度下粘结磨损严重。

扩散磨损 温度是影响扩散磨损的主要因素，切削温度升高，扩散磨损会急剧增加；不同元素的扩散速度不同；扩散速度与接触表面的相对滑动速度有关，相对滑动速度愈高，扩散愈快；所以切削速度愈高，刀具的扩散