机械制造工程学复习题

机械制造工程学复习题

第一章金属切削原理

1、基本定义

（1）切削运动：工件和刀具之间的相对运动。通常，切削运动按其作用可分为主运动和进给运动，这两个运动的向量和，称为合成切削运动。

（2）切削用量三要素：

1）切削速度 Vc （切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度。单位：m/s

或 m/min（ r/s 或 r/min )

2）进给速度 Vf（切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运动方向的瞬时速度。单位：

mm/s 或 mm/min）

或进给量 f（工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿进给运动方向的相对位

移。单位：mm/r 或 mm/d?str（double stroke双行程）

3）背吃刀量 ap (切削深度)（在基面上）垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺

寸。单位：mm 例如，外圆车削: ap＝(dw-dm)/2 （3）刀具几何参数

最常用的刀具标注角度参考系 1)正交平面参考系；组成：

①基面Pr 通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安

装面（底面）。基面中测量的刀具角度：主偏角κ进给运动速度Vf方向之间的夹角。副偏角κ速度Vf反方向之间的夹角。

r 主切削刃在基面上的投影与

r′副切削刃在基面上的投影与进给运动

刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它

是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度是否正确的验证公式之一。

②切削平面Ps 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。切削平面中测量的刀具角度：刃倾角λs 主切削刃与基面之间的夹角。

③正交平面Po 通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。正交平面中测量的刀具角度：前角γo 前刀面与基面之间的夹角。后角αo 后刀面与

切削平面之间的夹角。楔角β

o 前刀面与后刀面之间的夹角。

书上第九页图11-1 外圆车刀正交平面参考系的标注角度

2)法平面参考系；3)假定工作平面与背平面参考系 2、金属切削过程（1）切削层的变形

第Ⅰ变形区近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；第Ⅱ变形区与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；第Ⅲ变形区近切削刃处已加工表层内产生的变形区。

1）第一变形区

塑性变形从始滑移面OA开始至终滑移面OM终了，之间形成AOM塑性变形区。主要

特征是金属沿滑移面的剪切变形，随之产生的加工硬化现象。

2）第二变形区

当切屑沿前刀面流动时，会进一步受到前刀面的强烈挤压和摩擦，进一步发生变形，变形主要集中在与前刀面摩擦的切屑底面一薄层金属区域（第Ⅱ变形区）。主要特征是“纤维化”塑性变形，晶粒纤维化的方向和前刀面平行。切屑底面光滑、外侧呈毛茸状。

产生积屑瘤（在中低速切削塑性金属材料时, 常在刀具前面刃口处形

成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤。）

优点：稳定的积屑瘤代替刀刃进行切削，延长刀具寿命；加大刀具的工作前角，使变形下降，切削容易。

缺点：形状极不规则，影响加工精度和表面粗糙度；不稳定积屑瘤的频繁脱落，加速刀具的磨损，产生振动。

在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生，但在粗加工时，有时可充分利用积屑瘤。 3）第三变形区

在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成的变形区域称为第三变形区（Ⅲ）。

主要特征：已加工表面的纤维化，形成加工变质层。塑性变形造成已加工表面加工硬化及表面层的残余应力。

（2）切屑的类型 1)带状切屑

形成条件：加工塑性材料、高切削速度、小切削厚度、大的刀具前角。

特点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度小。不易断屑、影响加工过程和安全。 2)挤裂切屑：形成条件：加工塑性材料、中等切削速度、切削厚度较大或刀具前角较小。

特点：切屑冷硬度高，脆且易断，已加工表面粗糙度小。切削力幅值大，且波动明显，易产生振动。 3)单元切屑形成条件：加工塑性较差的材料、切削速度很低、切削厚度很大或刀具前角很小。

特点：切削力波动大，振动明显，已加工表面非常粗糙、有振纹。 4)崩碎切屑

形成条件：切削脆性材料，如铸铁、黄铜等。

特点：切削力幅值较小但波动幅度大，易产生振动，已加工表面粗糙度较大。

3、刀具磨损和刀具耐用度（1）刀具磨损的形式

1）前刀面磨损：切削塑性材料，切削速度、切削厚度较大时，在前刀面上磨出一个月牙洼。

2）后刀面磨损：加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小（hD＜0.1mm），由于前刀面上刀屑间的作用相对较弱，主要发生后刀面磨损。

3）边界磨损：切削钢材时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损。（2）刀具磨损的原因

1）磨料磨损：低速切削时的主要磨损原因。

2）黏结磨损：切屑材料与刀具在压力和摩擦条件下发生冷焊黏结，带走刀具材料，产生表面破坏伤痕。在形成不稳定积屑瘤的条件下，黏结磨损较为严重。

3）扩散磨损：工件、刀具材料在高温条件下相互扩散，造成刀具磨损。扩散磨损是硬质合金刀具的主要磨损原因之一。

4）化学磨损：高温下刀具材料与周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损。在高速切削时，产生边界磨损的主要原因。（3）刀具耐用度

定义：刀具耐用度是指刃磨后的刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准(VB、NB)为止所用的切削时间。用T表示，单位：min。

（刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具几何参数是否合理的重要参数。）

4、工件材料的切削加工性

（1）含义：工件材料切削加工性是指对某种材料进行切削加工的难易程度。

（2）衡量指标

1）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；