切削热的构成,传出及对加工的影响。
2、机械加工表面质量及影响因素
机械加工表面质量及影响因素一、表面质量定义任何机械加工所得的表面，实际上不可能是理想的光滑表面，总是存在一定的微观几何形状误差。
另外，表面材料在加工时受切削力、切削热的影响，也会使原有的物理—机械性能发生变化。
因此，加工表面质量应包括：1、加工表面粗糙度。
是指加工表面的较小间距和微小峰谷的微观几何形状误差。
它主要是由于切削加工过程中的刀痕、切削分离时的塑性变形、刀具与被加工表面的摩擦、工艺系统的高频振动等原因造成的。
2、表面层的物理———机械性能变化。
表面层的材料在加工时，物理—机械性能变化主要有以下三个方面的内容：1）表面层的冷作硬化。
工件在机械加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变化，使表层的强度和硬度都有所提高，这种现象称表面冷作硬化。
2）表面层残余应力。
在切削加工过程中，由于切削变形和切削热的影响，在加工表面会产生残余应力，如果残余应力超过材料的屈服强度，就会产生表面裂纹，表面的微观裂将给零件带来严重的隐患。
3）表面层金相组织的变化。
工件表面经磨削精加工时，磨削产生的高温，一般可达800～1000 ℃,高的磨削温度会烧坏工作表面，使淬火钢件表面退火，引起表层金属发生相变,将大大降低表面层的物理—机械性能。
二、影响表面粗糙度的因素1、切削加工影响表面粗糙度的因素刀具几何形状及切削运动的影响刀具相对于工件作进给运动时，在加工表面留下了切削层残留面积，从而产生了表面粗糙度，残留面积的形状是刀具几何形状的复映，其高度H受刀具的几何角度和切削用量大小的影响。
减小进给量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圆弧半径，均可减小残留面积的高度。
此外，适当增大刀具的前角，以减小切削时的塑性变形的程度，合理选择润滑液和提高刀具刃磨质量，以减小切削时的塑性变形和抑制刀瘤、鳞刺的生成，也是减小表面粗糙度值的有效措施。
2、工件材料的性质加工塑性材料时，由于刀具对金属的挤压，产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。
机械制造习题集
1.1解释下列机床型号的含义：X6132，CG6125B，Z3040，MG1432，Y3150E，T6112。
1.2机床的主要技术参数有哪些？1.3各类机床中能加工外圆、孔及平面的机床有哪些？它们的适用范围有何区别？1.4列出CA6140型卧式车床最高和最低转速的传动路线表达式。
1.5何谓外联传动链？何谓内联传动链？其本质区别是什么？1.6写出在CA6140型卧式车床上车削米制螺纹P=3mm,k=1的传动路线表达式。
1.7简述CA6140型卧式车床主轴轴承的调整方法。
1.8简述CA6140型卧式车床如何用一个手柄实现主轴正反转换向及停车的操纵。
1.9简述数控机床的特点、分类、及组成。
说明开环、闭环、半闭环伺服系统的区别及适用场合。
1.10简述刀具材料应具备的基本要求和刀具材料的种类。
1.11常用的高速钢刀具材料有哪几种?适用的范围是什么? 硬质合金的牌号种类很多，它们各有何特点?试述陶瓷、金刚石、立方氮化硼刀具材料的优缺点及适用的场合。
1.12刀具正交平面参考系中，各参考平面P r、P s、P o及刀具角度γo、αo、κr、λs是如何定义的?γo和λs、k r和αo、κr和λs分别确定了哪些刀具构成要素（切削部分）在空间的位置?1.13已知刀具角度γo=30°、αo＝10°、αo′＝8°、κr＝45°、κr′=15°、λs＝－30°，刀杆截面尺寸为16×25mm，请绘出刀具切削部分。
1.14镗削内孔时，如果刀具安装（刀尖）低于机床主轴中心线，在不考虑合成运动的前提下，试分析刀具工作前、后角的变化情况．1.15外圆车削直径为80mm，长度180mm的45钢棒料，在机床CA6140上选用的切削用量为a P=4mm，f =0.5mm／r，n =240r／min。
试①选刀具材料；②计算切削速度；③如果κr＝45°，计算切削层公称宽度b D、切削层公称厚度h D、切削层横截面积A D。
机械制造技术基础-卢秉恒 答案 第二章
变，而切削宽度aw则随ap的增大正比增大，由于
aw的变化差不多与M和ξ无关，所以ap对Fz的影响
成正比关系。
2-8背吃刀量和进给量对切削力的影响有何不 同？ (2)
而f增大一倍，Fz约增大0.8倍，因为f增大，切 削功增大，切削力也相应增大，而f增大，切削厚度 也成正比增大，ac增大，ξ减小，μ减小，又会使切 削力减小，这正反两方面的作用，使切削力的增大 与f不成正比。
磨钝标准决定刀具寿命的长短（正常磨损情况下）。
但是受切削速度，工件材料，刀具材料和刀具几何形状
影响，同一磨钝标准下，刀具寿命是不相同的。
2-16简述车刀、铣刀、钻头的特点。（1）
答：1.车刀是金属切削中使用最广泛的刀具，可完
成工作的外圆，端面，切槽或切断等不同的加工工序。
一般情况下车刀都只有一条主切削刃的单刃刀具，加工 时工作的主运动是工件的旋转运动，进给运动为车刀的 直线运动。
答：粗加工时进给量的选择应考虑机床进给机构的强 度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的
强度和工件的装夹刚度等。上述情况可以采用增大刀
尖圆弧半径，提高切削速度的方法来保证粗糙度的前
提下选择较大的进给量。
2-20 如果选定切削用量后，发现所需的功率 超过机床功率时，应如何解决？
答：要么调换较大功率的机床、要么根据所选定的
取
(3)确定切削速度：切削速度可通过 计算，也可查表，本题
查表取
主轴转速 按机床书说明书取 ，实际切削速度为
2、半精工步 (1)确定背吃刀量 ： 。
(2)确定进给量 ：根据表面粗糙度和刃口圆角半径，并预估
切削速度 ，从表中查出 。按机床说明书中实有的进给量，
机械制造技术基础复习资料（1）
机械制造技术基础复习资料（1）一、填空1、机械加工中，形状精度的获得方法有轨迹法、成形法、相切法、展成法四种。
2、切削加工中，工件上通常存在已加工表面、待加工表面、过渡表面三个表面。
3、切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。
4、切屑有带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑四种。
5、刀具磨损的形式有前面磨损、后面磨损、前后面或边界三种。
6、刀具磨损的原因硬质点磨损、粘接、扩散、化学四个方面。
7、刀具磨损经历初期磨损、正常磨损、急剧磨损三个阶段。
8、目前用得最多的刀具材料仍为高速钢、硬质合金两种。
9、国际标准化组织将切削用硬质合金分为YG类、YT类、YW类三类。
10、切削液有冷却、润滑、清洗、防锈四个作用。
11、常见的切削液的使用方法喷淋法、高压冷却法、喷雾法有三种。
12、按照万能程度分机床可分为通用机床、专门化机床、专用机床三种类型。
13、为了实现切削加工过程所需的各种运动，机床必须具备执行件、动力源、传动装置三个基本部分的元件。
14、车刀按其用途，可分为外圆车刀、端面车刀、切断车刀三种类型。
15、砂轮的特性取决于磨料、粒度、结合剂、硬度和组织五个参数。
16、工业上常用的人造磨料有刚玉类、碳化硅类、高硬度磨料类等三类。
17、砂轮的组织是指磨料、结合剂和孔隙三者体积的比例关系。
18、外圆磨削方式可分为纵磨法和横磨法两种形式。
19、无心外圆磨削有贯穿磨法和切入磨法两种磨削方式。
20、齿轮加工按其加工原理可分为成形法和展成法两类。
21、齿轮精加工常用剃齿、珩齿和磨齿三种方法。
22、圆周铣削有逆铣和顺铣两种方式。
23、在孔加工中，钻孔和扩孔统称为钻削。
24、刨床类机床主要有牛头刨床、龙门刨床和插床三种类型。
25、配合选择常用的方法有类比法、计算法和实验法三种。
26、加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度三个方面。
27、加工表面质量是指表面粗糙度、波度、及表面层的物理机械性能。
28、表面层冷作硬化程度,从冷硬层深度h、表面层的显微硬度及硬化程度N表示。
习题与思考题
第一章 金属切削基本知识习题与思考题1-1 何谓金属切削加工？切削加工必须具备什么条件？ 1-2 形成发生线的方法有哪几种？各需要几个成形运动？ 1-3 何为简单成形运动和复合成形运动？各有何特点？ 1-4 切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？1-5 什么是主运动？什么是进给运动？各有何特点？分别指出车削圆柱面、铣削平面、磨外圆、钻孔时的主运动和进给运动。
1-6 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系? 1-7 车刀正交平面参考系由哪些平面组成？各参考平面是如何定义的？ 1-8 刀具的基本角度有哪些？它们是如何定义的？角度正负是如何规定的？1-9 用高速钢钻头在铸铁件上钻φ3与φ30的孔，切削速度为30m/min 。
试问钻头转速是否一样？各为多少？1-10 工件转速固定，车刀由外向轴心进给时，车端面的切削速度是否有变化？若有变化，是怎样变化的？1-11 切削层参数包括哪几个参数？ 1-12 切削方式有哪几种？1-1345º弯头车刀在车外圆和端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？如图1-22所示，用弯头刀车端面时，试指出车刀的主切削刃、副切削刃、刀尖以及切削时的背吃刀量、进给量、切削宽度和切削厚度。
1-14试绘出外圆车刀切削部分工作图。
已知刀具几何角度为： 90=rκ， 10'=r κ，15=o γ， 8'==o o αα， 5+=s λ。
1-15 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，进给量不能过大？ 1-16 影响刀具工作角度的主要因素有哪些?1-17在CA6140机床上车削直径为80mm ，长度180mm 的45钢棒料，选用的切削用量为a p =4mm ；f =0.5mm/r ；n =240r/min 。
试求：①切削速度；②如果kr =45º, 计算切削层公称宽度b D 、切削层公称厚度h D 、切削层公称横截面积A D 。
影响机械加工精度的几个重要因素
（二）工艺系统刚度对加工精度的影响
1．加工过程中由于工艺系统刚度发生
变化引起的误差 图
x
y系 y刀架 yx y刀架 y主轴 y尾座 y主轴 l
lx
F主轴 Fp xl
F尾座 Fp
y系 y刀架 y 例
l
x
Fp
1 k刀 架
1 k主 轴
l
l
x
2
1 k尾
座
x l
2
2．由于切削力变化引起的误差 加工过程中，由于毛坯加工余量和工件 材质不均等因素，会引起切削力变化，使工 艺系统变形发生变化。从而产生加工误差。 误差复映现象： 图 车削一具有锥形误 差的毛坯，加工表面上必然有锥形误差；待 加工表面上有什么样的误差，加工表面上必 然也有同样性质的误差，这就是切削加工中 的误差复映现象。
例如：用三爪自定心卡盘装夹薄壁套简 镗孔时，夹紧前薄壁套筒的内外圆是圆的， 夹紧后工件呈三棱圆形；镗孔后，内孔呈圆 形；但松开三爪卡盘后，外圆弹性恢复为圆 形，所加工孔变成为三棱圆形，使镗孔孔径 产生加工误差。为减少由此引起的加工误差， 可在薄壁套筒外面套上一个开口薄壁过渡环， 使夹紧力沿工件圆周均匀分布。
通常都是通过机床完成的。工件的加工精度 在很大程度上取决于机床的精度。
机床制造误差中对工件加工精度影响较 大的误差有：主轴回转误差、导轨误差和传 动误差。
1．主轴回转误差
机床主轴是用来装夹工件或刀具，并将 运动和动力传给工件或刀具的重要零件，主 轴回转误差将直接影响被加工工件的形状精 度和位置精度。
3）第一次卸载后，刀架恢复不到第一 次加载的起点，这说明有残余变形存在，经 多次加载和卸载后，加载曲线起点才和卸载 曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零。
机械制造技术基础习题-机械制造技术基础
《机械制造技术基础》习题集0 绪论0。
1什么是制造和制造技术？0.2机械制造业在国民经济中有何地位？为什么说机械制造业是国民经济的基础？0。
3如何理解制造系统的物料流、能量流和信息流?0.4什么是机械制造工艺过程？机械制造工艺过程主要包括哪些内容?0。
5什么是生产纲领,如何确定企业的生产纲领？0。
6什么是生产类型？如何划分生产类型?各生产类型各有什么工艺特点？0。
7企业组织产品的生产有几种模式？各有什么特点?0。
8按照加工过程中质量m的变化，制造工艺方法可分为几种类型？并说明各类方法的应用范围和工艺特点。
1．金属切削加工的基本知识1．1何谓切削用量三要素？它们是怎样定义的？1．2刀具标注角度参考系有几种?它们是由什么参考平面构成的?试给这些参考平面定义？1．3 试述刀具标注角度的定义.一把平前刀面外圆车刀必须具备哪几个基本标注角度？这些标注角度是怎样定义的？它们分别在哪个参考平面内测量?1．4试述判定车刀前角γ0、后角α0和刃倾角λs,正负号的规则。
1．5试述刀具标注角度与工作角度的区别。
为什么横向进给时，进给量不能过大？1．6曲线主切削刃上各点的标注角度是否相同,为什么？1．7 试标出图1—1所示端面切削情况下该车刀的γ0，α0，λs，αn，k r，k r'，γ0’，α0',以及αp,f，h D，b D。
如果刀尖的安装高于工件中心h值,切削时a，b点的实际前、后角是否相同?以图说明之。
图1—1 题1.7图示1．8 砂轮的特性有哪些？砂轮的硬度是否就是磨料的硬度？如何选择砂轮?1．9常用刀具材料的种类有哪些?它们有什么特性?从化学成分、物理机械性能说明陶瓷、立方氮化硼、金刚石刀具材料的特点和应用范围。
1．10刀具材料必须具备哪些性能？1．11 试列举普通高速钢的品种与牌号，并说明它们的性能特点及应用。
试列举常用硬质金的品种与牌号,并说明它们的性能特点及应用范围2．金属切削过程的基本规律及其应用2．1金属切削过程的本质是什么?切削过程中的三个变形区是怎样划分的？各变形区有特征？2．2影响加工表面粗糙度的因素有哪些?如何减小表面粗糙度？2．3影响切屑变形的因素有哪些？它们是怎样影响切屑变形的？2．4 试判断题图2—1(a）、（b)两种切削方式哪种平均变形大，哪种切削力大，为什么?切削条件：k r＝90°,rε＝0。
3-4工艺系统热变形对加工精度影响
2. 工艺系统的热平衡和温度场概念
热平衡状态：单位时间内散出的热量=热源传入的热量。
温度场：物体中各点温度的分布称为~ 。
不稳态温度场：当物体未达到热平衡时，各点温度不仅是坐 标位置的函数，也是时间的函数。 稳态温度场：物体达到热平衡后，各点温度将不再随时间而
变化，而只是其坐标位置的函数，这种温度场称为~。
2
1. 工艺系统的热源
热传递方式：传导传热、对流传热和辐射传热。
引起工艺系统变形的热源：
内部热源：切削热（最主要的热源）和摩擦热（会引起局
部温升和变形），主要以传导的形式传递。
外部热源：工艺系统外部的、以对流传热为主要形式的环 精密加工时不能忽视。
3
境温度和各种辐射热(包括由阳光等发出的辐射热)，在大型、
3. 改进机床结构 主轴部件是主轴箱的主要热源 z方向是误差不敏感方向
图3-34 车床主轴箱定位面位置对热变形 的影响
采用隔热罩减少热变形
15
4.加速达到热平衡状态 精密机床尤其是大型机床，达到热平衡 状态时间较长，为缩短这个时间，可以 在加工前使机床做高速空运转，或在机 床适当部位设置控制热源，认为给机床 加热，使机床较快达到热平衡状态。 5.控制环境温度 精密机床安装在恒温车间.
4
二 工件热变形对加工精度的影响
1. 工件比较均匀地受热：形状较简单的轴类、套类、盘类零件 的内、外圆加工时 其热变形可以按物理学计算热膨胀的公式求出。 精加工时必须考虑： 2m丝杠，每磨一次升约3℃，伸长 量＝1.17×10×2000×3mm＝0.07mm。而6级丝杠的螺距 累积误差在全长上不允许超过0.02mm。 2. 工件不均匀受热：铣、刨、磨平面时，单面受热 温差导致工件向上拱起，加工时中凸部分被切去，冷却后 工件变成下凹，造成平面度误差。 减少误差措施 充分冷却以减少切削表面的温升 误差补偿：使工件上表面产生微凹的夹紧变形。 5
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切削热是指在金属切削加工过程中，由于切削刀具对工件进行切削而产生的热量。
这种热量主要由两部分组成：一部分是来自于切削刀具和工件之间的摩擦热，另一部分是来自于金属材料的塑性变形所释放的热量。
切削热的传出途径主要有三种：切屑带走、刀具和工件散热以及润滑冷却。
1. 切屑带走
在切削过程中，刀具对工件进行切削，形成切屑。
切屑的带走效应对于降低切削区温度起着重要作用。
当切削速度较快时，切屑带走热量的速度也会相应增加，从而可以有效减小切削区的温度。
这也是为什么提高切削速度可以提高加工效率的原因之一。
2. 刀具和工件散热
刀具和工件本身也具有一定的散热能力，可以通过散热来带走部分切削热。
这主要体现在刀具表面和切削区所接触到的冷却液的作用。
当冷却液喷洒到切削区时，可以有效地吸收和带走切削区的热量，从而保持切削温度在适当的范围内。
3. 润滑冷却
在金属切削加工中，润滑冷却液起着至关重要的作用。
除了可以减小
切削区的摩擦阻力和降低切削温度外，润滑冷却液还可以有效地带走
切削热。
在高速、重负荷、大切深的切削条件下，润滑冷却液的使用
更为重要。
切削热对加工过程有着重要的影响。
切削热会导致刀具的热变形和热
疲劳，降低刀具的寿命。
切削热过高会导致工件表面出现变质、火花
和刀具磨损，降低加工质量。
切削热还会对切削力、加工精度和加工
表面质量产生影响。
为了降低切削热的影响，可以通过以下几种方式来改善切削加工过程：- 选择合适的切削条件，包括切削速度、切削深度和进给量，以降低切削热的产生；
- 采用合适的刀具材料和涂层，提高刀具的散热能力和耐热性；
- 使用适当的冷却液和润滑剂，加强切削热的带走和降低切削温度；
- 采用有效的散热措施，如加工过程中的适时喷水、气雾等方式进行冷却。
切削热是切削加工过程中不可避免的问题，但可以通过合理的工艺设
计和创新的工艺措施来减小其对加工质量和生产效率的影响，从而实
现更加高效、稳定的切削加工。
为了降低切削热的影响，还可以采取
一些其他有效的措施。
优化切削工艺是降低切削热的关键。
正确选择
刀具和工件的材质、硬度等参数，合理设计切削刀具的结构和刃口，
可以有效减小切削热的产生。
采用内冷加工技术也是一种有效方式。
内冷切削是指在切削区域内部通过刀柄或刀具本身引入冷却液，直接
对切削刀具进行冷却。
这种技术可以更加精确和直接地控制切削区的
温度，从而减小切削热对刀具和工件的影响。
另外，近年来，随着先进制造技术的不断发展，一些新型的刀具和润
滑冷却技术也被广泛应用于切削加工中。
涂层刀具采用多层涂层技术，可以提高刀具的表面硬度和耐热性，减少切削热对刀具的影响，并且
延长刀具的使用寿命。
一些先进的冷却剂也被广泛应用，如高速切削
加工中的冷空气喷射技术、高压冷却液技术等，这些技术可以更加有
效地控制切削温度，减小切削热造成的不利影响。
合理的切削润滑技术也可以降低切削热的产生。
切削加工中采用合适
的润滑剂，可以减少切削区的摩擦阻力，降低切削温度。
优化冷却系统，增加冷却液的流通量，有效带走切削热，也是降低切削热影响的
重要措施。
冷却系统的优化设计和合理使用可以大大改善切削加工的
冷却效果，降低切削温度，提高切削加工的质量和效率。
值得指出的是，对于高速、高温加工环境下的切削工艺，必须更加重
视切削热的影响，采取更加有效的措施来降低切削热。
在这种情况下，一些新型的冷却技术也得到了广泛的应用，例如干式切削技术、冷冻
切削技术等。
干式切削技术是指在切削过程中不使用任何冷却润滑剂，而借助切削区的局部真空等特殊环境来带走切削热，这种技术适用于
一些特殊材料和高精度加工。
而冷冻切削技术则是通过将切削区域进
行低温冷冻处理，有效减小切削区的温度，从而达到降低切削热的目的。
切削热是切削加工中一个不可忽视的重要参数，对于刀具和工件的耐磨损性、加工质量和加工效率都有着重要的影响。
针对不同的加工条件和材料特性，采用合理的切削工艺参数、刀具选择、润滑冷却技术以及先进的切削加工技术，是减小切削热影响、提高切削质量和效率的关键。
随着先进制造技术的不断发展，相信未来将会有更多更加先进的切削热控制技术被应用于工业生产中，为切削加工提供更加全面和有效的解决方案。