冯之敬《机械制造基础》思考题及重点

第11章金属切削原理

1.什么是金属的切削加工？什么是切削用量三要素？

答：

2.试分别画图标出用车刀车削外圆、用圆柱铣刀铣削平面、用麻花钻头

钻孔时的主运动、进给运动、切削速度、进给量和切削深度。3.刀具材料应具备什么性能？常用刀具材料有哪些？各有什么特点？答：

常用的刀具材料有高速钢、硬质合金等。

硬质合金的线膨胀系数比高速钢要小得多；硬质合金与钢发生冷焊的温度要高于高速钢。4.硬质合金牌号与性能的关系。

答：

5.刀具标注角度参考系是如何定义的？在基面内定义的刀具角度有

哪些（主偏角，副偏角）？前角和后角是在哪个参考平面（主剖面）

内度量的？刃倾角是在哪个参考平面（切削平面）内度量的？

答：

6.试分析理解“由主偏角、刃倾角、前角、后角可以唯一确定刀具主切

削刃以及前刀面和后刀面的方位”。

答：主偏角和刃倾角可以确定刀具主切削刃在空间的方位；再给定前角确定前刀面；给定后角确定后刀面。

7.切削层参数。

答：

8.刀具标注角度和实际工作角度有何不同？为什么在切断加工时，进给

量不能过大？为什么说切断车削时，工件最后不是车断而是挤断的？

所以当切断加工时，进给量过大的话，会使得工作后角变小，在刀具接近

中心时甚至变成负值，产生挤压，不利于切削。

9. 金属切削的三个变形区有何特点？

答：金属切削过程就是工件的被切削层在刀具前刀面的推移下，沿着剪切面产生剪切变形并转变为切屑的过程。

10. 为什么说剪切平面实际上不是一个平面，而是一个区域？但是，为什

么通常又将剪切面看作一个平面？

答：剪切平面是始滑面和终滑面之间的塑性变形区，但是在一般切削速度下，始滑面与终滑面非常接近（0.02-0.2mm ），所以常用一个平面来表示这个变形区，即剪切面。剪切面与切削速度方向间的夹角叫做剪切角。剪切角小则变形大。

11. 什么是相对滑移和变形系数？它们与剪切角有什么关系？ 答：相对滑移：剪应变。

厚度变形系数：切屑厚度、切削层厚度；长度变形系数：切削层长度、

切屑长度。

剪切角越小，切屑变厚变短，变形系数增加。摩擦角 越大，则剪切

12.卷屑和断屑的机理？

答：卷屑：卷屑槽、卷屑台。

断屑：使弯曲后的切屑与后刀面相碰或与工件相碰。

13.切屑形态有哪几种？调整哪些因素能改变切屑形态？

答：

14.什么是金属切削过程中的积屑瘤？积屑瘤对加工过程有何影响？如何

抑制积屑瘤？

答：积屑瘤：当刀-屑间的接触满足冷焊的条件时，切屑底面上的金属层会冷焊粘接并层积在前刀面上，形成一个非常坚硬的金属堆积物，称为积屑瘤，以一定的频率反复生长和脱落。

产生条件：切削塑性材料；切削区的温度压力和界面状况符合材料在刀面上产生冷焊。

对加工过程的影响：【优点】a. 如果积屑瘤生长稳定，则它堆积在前刀面上，代替刀刃进行切削，保护了刀刃，延长刀具寿命；b. 积屑瘤加大了实际工作前角，使变形下降，切削容易进行。【缺点】a. 积屑瘤的生长极不规则，影响加工精度和表面粗糙度；b. 如果积屑瘤不能稳定地生长，则在频繁的脱落过程中反复挤压前刀面和后刀面，从而加剧刀具磨损并产生振动。【控制】粗加工时使积屑瘤能稳定的存在，而精加工时能抑制积屑瘤的产生。

如何抑制积屑瘤：

15.刀具的前角和主偏角是如何影响切削力的？（影响切削力的因素有哪

些？）

答：

切削速度增加时，由于温度升高，切削力有所下降；切削速度小时，切削力略有增大。切削三要素对切削力影响程度的顺序：()()

,,10.84

p c

a f v-，，小。

前角越大，切削力越小。

16.什么是单位切削力？

答：单位切削力是指单位切削面积上主切削力的大小。

0.84

0.162

(N/mm)

c

c

F p

c

F

D p

C a f

F

p C f

A a f

-

===

实际使用时，取0.3mm/r

f=时的p作为单位切削力。

17.切削热是怎样产生和传出的？（切削温度）主要受哪些因素影响？答：产生：在刀具的切削作用下，切削层金属发生弹性变形和塑性变形，产生切削热；切屑与前刀面、工件和后刀面间消耗的摩擦功也转化成热能。

传出：

影响因素：18.刀具前刀面的月牙洼磨损和后刀面磨损是怎样产生的？刀具磨损过程

分为哪几个阶段？

答：

月牙洼磨损：在切削速度较高、切削厚度较大的情况下加工塑形金属，在前刀面上接近刀刃处切削温度最高，磨损量最大，常磨出一个月牙洼形的凹窝。

后刀面磨损：由于加工表面和后刀面之间存在着强烈的摩擦，在后刀面上毗邻切削刃的地方很快磨出一个后角为零的小棱面，称为后刀面磨损。

刀具磨损过程：

19.为什么要规定刀具的磨钝标准？制定刀具磨钝标准时的依据是什么？

答：

20.什么是刀具使用寿命？它与切削用量之间的关系是什么？对于一把确

定的刀具，是不是规定刀具使用寿命越长越好？为什么？试述确定刀具使用寿命的原则和方法。

答：刀具使用寿命：刃磨好的刀具自开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间。

与切削用量的关系：

刀具使用寿命不是越长越好。使用寿命太长，则切削用量要减小，生产率要下降；使用寿命太低，换刀频繁，换刀成本也增加。21.为提高生产率，同时保证刀具使用寿命不变，选择切削用量的顺序是

什么？

22.刀具几何参数的选择

a)刀具的前角和主偏角是如何影响切削力的？是不是前角越大，切

削温度越低？

b)为什么加工淬硬钢时要选取较小后角，一般精加工刀具采用较大

后角？为什么对有尺寸要求的精加工刀具则采用很小的后角？在

工艺系统刚性较差时，为什么要选用较大前角和较小后角？

c)刃倾角的功用有哪些？刃倾角是如何影响刀尖强度、切屑流向和

刀具实际前角的？

d)主偏角和副偏角有什么作用？

答：

加工很硬的材料时，为了减轻单位长度切削刃的负荷，同时为了改善刀头导热和容热条件，延长刀具的使用寿命，应采用较小的主偏角。Fp减小有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。主偏角还会影响断屑效果和排屑方向，增大主偏角，切屑变厚变窄，容易折断。

23.影响材料切削加工性的因素

a)为什么说低碳钢与高碳钢的切削加工性都不如中碳钢？什么是易

切削钢？

b)为什么不锈钢难以加工？

答：加工塑性差的材料，加工变形、冷作硬化、刀具前刀面上的冷焊现象都比较严重，不易断屑，不易获得较好的表面质量。不锈钢的塑性很大，且导热性差，故切削性能差。

第12章金属切削机床和刀具

1.在车床上车削外圆和车削螺纹所需的表面成形运动有何不同？分析用

插齿刀加工直齿圆柱齿轮所需的表面成形运动。

答：典型表面的成型运动可以看成一条母线沿一条导线运动形成的。

车外圆：

车螺纹：

插齿刀加工圆柱齿轮：

2.内传动链和外传动链的主要区别是什么？

答：外传动链：传动链使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力。（执行件与动力源）

内传动链：传动链使所联系的执行件之间有严格的传动比关系，用来保证运动的轨迹。（执行件与执行件）

3.在车床上钻孔和在钻床上钻孔有何不同？答：车床：主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的直线运动；钻床：主运动是刀具的旋转运动，进给运动是刀具沿轴向的移动。

4.标准麻花钻头主切削刃、副切削刃、横刃分别在哪里？对应主切削刃

和横刃的前刀面、后刀面又分别在哪里？对应主切削刃和横刃的的前角有什么特点？

答：

主切削刃：前刀面是两条螺旋沟槽；主后刀面在钻头端面上。

横刃：在钻芯上的切削刃。前刀面和后刀面分别是一个钻头端面。横刃有很大的负前角，钻削时横刃承受很大的轴向力。

副后刀面：钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带，起导向作用。

5.顺铣和逆铣的概念与特点

a)用周铣法（用圆柱铣刀）铣削带硬皮铸件或锻件上的平面，应采

用顺铣还是逆铣？为什么？

b)在丝杠、螺母之间有间隙的机床上应该采用顺铣还是逆铣？为什

么？

答：

6.若端铣刀轴线与所铣平面不垂直，铣平面时会产生哪种形状误差？为

什么？

7.砂轮特性由哪些因素确定？这些因素如何选择？砂轮硬度与磨粒硬度

有何不同？

答：砂轮特性由以下五个因素决定：

1）磨粒2）粒度：磨粒刚能通过的那一号筛网的网号。3）结合剂：要求稳定，有一定强度和脆性。

4）硬度：砂轮的硬度反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面脱落的难易程度。硬则难脱落；软则易脱落。

5）组织：

在成形磨削和精密磨削时，紧密组织的砂轮能保持砂轮的成形性，

并可

以获得较小的粗糙度；疏松组织的砂轮不易堵塞，适用于磨削面积极大的工序、软质材料等。

8.磨削加工与切削加工相比，有何特点？

答：

第13章工件的定位夹紧与夹具设计

1.定位和夹紧的作用有何不同？

答：

2.什么是机床夹具？它由哪些功能元件组成，这些元件的作用是什么？答：机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具之间的相对运动关系的附加装置，简称夹具。组成：a）定位元件；b）夹紧装置（手动气动液动电动）；c）导向元件和对刀装置；d）连接元件（保证夹具相对于机床工作台之间的正确安装位置）；e）夹具体；f）其他。

3.机床夹具常分为哪几类（按通用程度分类）？各用于什么场合？

答：

4.什么是“六点定位原理”？

答：采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，成为六点定位原理。

5.分析教材第319－320 页表13－1 中各种典型定位元件限制自由度

的情况，并能熟练掌握。

答：

6.完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。

a)工件的合理定位是否要求一定要限制它在夹具中的六个自由度？

什么叫完全定位、不完全定位、欠定位、过定位？

b)工件在夹具中定位，凡是有六个定位支承点，即为完全定位；凡

是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点，就

不会出现过定位；凡是少于六个定位支承点，即为欠定位。这几

种说法是否对？为什么？

c)欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？

答：

7.分析一个定位方案是否合理应从哪几个方面考虑？

答：

8.获得零件加工精度的方法有哪些？试切法和静调整法有何区别？

答：

A）试切法：效率低，适于单件小批生产，无定位误差。

B）调整法：静调整法（是在不切削的情况下，用对刀块或样件来调整刀具

的位置；用于成批或大量生产，可能产生定位误差）；动调整法（尺寸调整法，按试切零件进行调整，直接测量试切零件尺寸，所有试切零件合格，则调整完毕可以进行加工）。

C）尺寸刀具法：利用定尺寸的孔加工刀具，或成形刀具。不会产生定位误差。

D）主动测量法：边加工边测量，达到要求就停止加工。不会产生定位误差。

9.为什么会产生定位误差？定位误差对被加工尺寸有何影响？

答：定位误差发生在采用调整法加工一批工件的条件下。

10.定位误差包括哪几部分？如何进行定位误差的计算？

答：

11.夹具设计时对夹紧力三要素（方向、作用点、大小）有何要求？

答：夹紧力的作用方向：

夹紧力的作用点：夹紧力过大会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤；夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生振动。

12.辅助支承和可调支承的区别

答：

自位支承：在定位过程中，支承本身可以随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。一般只能限制一个自由度。

第14章机械加工表面质量

1.何谓加工精度（包括哪几个方面）？何谓加工误差？两者有何区别与

联系？

答：加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状、相互位置等参数的理想值和实际值的符合程度，而它们之间的偏离程度成为加工误差。是对

同一问题的两种不同说法。

2.影响零件加工精度的因素主要有哪些？

A）原理误差：由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具轮廓而产生的。B）机床和刀具误差：导轨误差（机床导轨在水平面或垂直面内的平直度、与主轴轴线的平行度）；主轴误差（主轴回转误差：径向跳动、角度摆动、轴向窜动）；刀具误差（形状误差，磨损误差）

C）工艺系统受力变形：工艺系统刚度（接触变形、刚性差的元件、连接件的预紧力、间隙、摩擦力等）；误差复映（加工表面的原始形状误差以缩小的比例复映到已加工工件表面）；传动力、惯性力、夹紧力、重力、内应力。

D）工艺系统的热变形：刀具、工件、机床的热变形

3.什么是工艺系统，什么是工艺系统刚度？

4.系统误差和随机误差的概念，举例说明什么是常值系统误差和变值系

统误差。加工方法的原理误差是一种什么误差。5.何谓误差复映现象？误差复映系数的物理意义是什么？主要影响因素

有哪些？如何减小复映误差？

答：多次走刀，提高系统刚度可以减小复映误差。

6.分析加工误差的分布曲线法和点图法各有什么特点？

答：

分布曲线可以用来比较各种加工方法和加工设备的精度；计算合格率和废品率；进行工艺能力分析；分析各种误差的影响。

7.什么是工艺能力系数？如何选取？

答：

8. 评价表面粗糙度的 Ra 和 Rz 分别是如何定义的？ 答：

9. 影响加工表面粗糙度的几何因素和物理因素有哪些？如何提高加工表

面粗糙度？ 答：

第20章机械加工工艺规程设计

1.什么是机械加工工艺规程？什么是工序、安装、工位、工步、走刀？

工序划分在工厂设计中有什么重要作用？

答：机械加工工艺规程是规定产品或零件部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。

工序：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。

安装：在同一个工序中，工件没定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。

工位：在工件的一次安装中，通过分度（或位移）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上完成的工艺过程称为工位。

工步：在一个工位中，加工表面、切削工具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。

走刀：切削在加工表面上切一次所完成的工步内容，称为一次走刀。

2.什么是生产纲领？生产类型有哪几种？如何确定？生产纲领对机械加

工工艺有何影响？

答：

生产纲领和生产类型不同，生产规模也不同，其工艺特点有很大的差异。

3.制定机械加工工艺规程的基本步骤和内容。