金属切削原理与刀具.doc

《金属切削原理与刀具》
一、填空题
1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有　　高速钢 　、　 硬质合金 　、　 工具钢 　；
非金属材料有　 陶瓷 　、 金刚石 等。
2．刀具的几何角度中，常用的角度有　　前角　、　　后角 、　主偏角　　、　刃倾角　　、副后角　　　
和　　副偏角　　 六个。
3．切削用量要素包括　　背吃刀量　　、　　进给量　　、　切削速度　　　三个。
4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切削类型有　带状切屑　　、节状切屑　　 、　粒状切屑　和　 崩碎切屑　四种 。
5．刀具的磨损有正常磨损的非正常磨损两种。其中正常磨损有　　前面磨损 　、 主后面磨损 　　　　
和　　 副后面磨损 三种。
6．工具钢刀具切削温度超过　200度　　　时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为　相变磨损　　。
7．加工脆性材料时，刀具切削力集中在　 刀尖 　附近，宜取　　较小前角　　和　　较小后角　　　。
8.刀具切削部分材料的性能，必须具有　　　高硬度　　　　、　　　良好的强度和韧性　　　　、　　良好的耐磨性　　和　　　良好的工艺性及经济性　　　　　　　。
9．防止积削瘤形成，切削速度可采用 高速 　　或 低速 　　。
10．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢　T8A　、　T10A　、　T12A　；合金工具钢　　9SiCr　、　CrWMn　　；高速工具钢　　W18Cr4V　　、　W6Mo5Cr4V2　　　　　　。
11．按车刀结构的不同，可分为____整体式____、___焊接式____、___机夹式____和____可转位___车刀。
12．主偏角是指在基面投影上_________与_________的夹角
13．切削力由于大小与方向都不易确定，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将合力F分解为3个分力：_________、_________、_________。
14．使用可转位车刀生产率较高，原因是由于它减少了__内应力__及__刀片转位_所需的辅助时间，故特别适合于自动化生产。
15．在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角应_________，主偏角应_________。
16．主剖面（正交平面）标注角度参考系中三个坐标平面是指_________、_________和_________，它们之间关系为_________。
17．在切削用量三要素中，对刀具耐用度影响最大的是________、对切削力影响最大的是_________。
18．一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径宜取较______。
19．扩孔钻既可用作孔的最后加工，也可用作 铰孔前的预加工。
20．楔角（ ）与（ ）的夹角
21．切削用量三要素____背吃刀量_____、_____进给量 ____、____切削速度_____。
22．切削液的作用有_____冷却作用____、____润滑作用_____、_____排屑和洗涤作用____、______防锈作用_____。
23．车刀刀头的组成部分包括：_________、_________、_________、_________、 _________和_________。
24. 外圆车削时，在刀具6个标注角度中，对切削温度影响较大的角度是（γ0）和Kr。
25. YT类硬质合金的主要化学成分是Co、（WC）和（TiC），其中（TiC）含量越多，硬质合金硬度越高，耐热性越好，但脆性越大。
26. 切屑形成过程实质上是工件材料的（剪切滑移与挤压摩擦）过程。为了便于测量，切削过程中的变形程度近似可用（变形系数）指标来度量。
27. 在金属切削过程中，在（中）速度加工（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，故在（精）加工时应尽量避免。
28. 在拉刀上开（ ）槽，可起减小切削宽度，便于切屑清理的作用，一般在拉削（ ）材料时可以不开该槽。
29．在工艺系统刚性好的情况下，刀具有磨钝标准应规定得较（ 大 ）；精加工时应规定较（ 小 ）的磨钝标准。
30.常用的切削液有水溶液、（ 乳化液 ）和（ 合成切削液 ）三大类。采用硬质合金刀具时，由于（ ），故一般不使用切削液。
31.使用可转位车刀生产率较高，原因是由于它减少了（ ）及（ ）所需的辅助时间，故特别适合于自动化生产。
32.麻花钻切削性能最差的部位是在（ ）处；钻头最易磨损部位是在（ ）处。钻削加工时轴向力主要是由（ ）刃产生。
33.主剖面（正交平面）标注角度参考系中三个坐标平面是指（ ）、（ ）和（ ），它们之间关系为（ ）。
34. 在加工细长轴类零件时，刀具的刃倾角λs常取为（正值）值，这是因为λs使（背吃刀力减小）。
35. 拉刀的前导部起 作用，并可检查拉前孔是否太小。
36.磨平面和磨内孔时，应比磨外圆时选用粒度较（ ），硬度较（ ），组织较（ ）的砂轮。
37. 不同于普通的孔加工，深孔加工的主要问题有三，即：断屑和排屑、冷却和润滑以及 。
38．尖齿成形铣刀用钝后重磨 。
39．铣削加工时， 是主运动。
40．铣削时，切削厚度ac是指 。
41.车刀刀尖安装高于工件回转轴线，车外圆时，工作前角变大 ，工作后角变小
42.刀具的刃倾角在切削中的主要作用是控制切屑流出方向 。
二、判断题：（在题末括号内作记号：“√”表示对，“×”表示错）
1．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。 （ ）
2．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。 （ ）
3．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。（ ）
4．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB值，所以高速钢刀具是耐磨损的。（ ）
5．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内容。 （ ）
6．因硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。（ ）
7．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成45°夹角滑移的过程。（ ）
8．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。（ ）
9．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。（ ）
10．一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。 （ ）
11．刀具主切削刃上磨出分屑槽目的是改善切削条件，提高刀具寿命，可以增加切削用量，提高生产效率。（ ）
12．进给力是纵向进给方向的力，又称轴向力。 （ ）
13．刀具的磨钝出现在切削过程中，是刀具在高温高压下与工件及切屑产生强烈摩擦，失去正常切削能力的现象。 （ ）
14．所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。（ ）
15．刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。（ ）
16．粗加工磨钝标准是按正常磨损阶段终了时的磨损值来制订的。（ ）
17．切削铸铁等脆性材料时，切削层首先产生塑性变形，然后产生崩裂的不规则粒状切屑，称为崩碎切屑。 （ ）
18．立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略低于人造金刚石，但不能以正常的切削速度切削淬火等硬度较高的材料。 （ ）
19．加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性，在某些零件中可改善使用性能。（ ）
20．当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩擦，所以后角应取大些。（ ）
（ ）21． 车外圆时，切削刃上各点的切削速度相同。
（ ）22． 麻花钻主切削刃上外缘处螺旋角最小。
（ ）23． 水溶性切削液以冷却为主，常用于精加工和复杂刀具加工中。
（ ）24． 齿轮滚刀是加工外啮合直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具。
（ ）25． 进给力是纵向进给方向的力，又称轴向力。
（ ）26． 钨系高速钢中最主要的成分是钨。
（ ）27．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。
（ ）28．砂轮的粒度表示磨料颗粒尺寸的大小。
（ ）29．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。
（ ）30．麻花钻由于主切削刃不过钻头中心，所以主切削刃上各点的基面也不同。
（ ）31．背吃刀量ap增大一倍时，切削力Fc也增大一倍；当进给量f增大一倍时，切削力Fc也增大一倍。
（ ）32．加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性，在某些零件中可改善使用性能。
（ ）33．当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩擦，所以后角应取大些。
（ ）34．所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。
（ ）35．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。
（ ）36．刀具主切削刃上磨出分屑槽目的是改善切削条件，提高刀具寿命，可以增加切削用量，提高生产效率。
（ ）37．背向力Fp是引起机床切削振动，影响加工精度的主要原因，它不消耗功率。
（ ）38．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。
（ ）39．切削加工时，产生的热量越多，切削温度越高。
（ ）40．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。
（ ）41．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内容。
（ ）42．工件材料相对加工性指标Kr越小，材料的切削加工性越好，材料越容易加工。
（ ）43．焊接式切断刀的刀槽型式最好选用半通槽。
（ ）44．高速切削时，切削液对表面粗糙度影响不明显。
（ ）45．精加工时选择切削液应当选择以冷却为主要作用的切削液。
（ ）46．刀具的寿命等于刀具的耐用度（耐用度指一次刃磨到下一次刃磨的切削时间）。
（ ）47．铰刀可用于一般孔的粗加工与精加工。
（ ）48．切削加工时，减小刀具的主偏角κr，切削温度上升。
（ ）49．插齿刀是用仿形法加工齿轮的。
（ ）50．背向力Fp（切深抗力Fy）不消耗功率。
（ ）51．陶瓷结合剂的砂轮，脆性大，不宜制作切断砂轮。
（ ）52．主运动是消耗功率最大的运动，一般情况下主运动可以两个或三个。
（ ）53．粗加工磨钝标准是按正常磨损阶段终了时的磨损值来制订的。
（ ）54．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB值，所以高速钢刀具是耐磨损的。
（ ）55．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。
（ ）56．陶瓷刀具一般适用于在高速下精细加工硬材料。
（ ）57．一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。
（ ）58．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。
（ ）59．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。
（ ）60．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。

三、选择题（将正确答案填在空格内）
1．在中等背吃刀量时，容易形成“C”形切屑的车刀卷屑槽宜采用　　　　　。
（外斜式 平行式 内斜式）
2．刀具产生积屑瘤的切削速度大致是在　　　　范围内。
（低速 中速 高速）
3．切削过程中，车刀主偏角κr增大，切削力FP　　　　。
（增大 不变 减小）
4．高速钢刀具切削温度超过　　　　时工具材料发生金相变化，使刀具迅速磨损，这种现象称为 磨损。（300~350 550~600 700~800 扩散 相变 氧化）
5．当切屑变形最大时，切屑与刀具的摩擦也最大，对刀具来说，传热不容易的区域是在　　　　　，其切削温度也最高。（刀尖附近 前刀面 后刀面）
6．在切削金属材料时，属于正常磨损中最常见的情况是　　　　　磨损。（前刀面 后刀面 前后刀面同时）
7．背吃刀量ap增大一倍时，切削力FC也增大一倍；但当进给量f增大一倍时，切削力FC约增大　　　倍。（0.5 0.8 1.0）
8．切削用量对刀具寿命的影响，主要是通过切削温度的高低来影响的，所以影响刀具寿命最大的是　　　　其次是　　　　。（背吃刀量 进给量 切削速度）
9．成形车刀磨损后要刃磨　　　　，铲齿铣刀磨损后要刃磨　　　　，才能保持其原来要求的廓形精度。（前刀面 后刀面 前、后刀面）
10．一般在中、低速切削塑性金属材料时，刀具在切屑与工件接触压力和切削温度的作用下会发生　　　磨损。（磨粒 粘结 扩散）
11．车削时切削热主要是通过　　　和　　　进行传导的。 （切屑 工件
刀具 周围介质）
12．刀具磨钝标准通常都按后刀面的磨损值制订　　值的。
（月牙洼深度 KT；后刀面 VB；月牙洼深度KB）
13．刀具磨损过程的三个阶段中，作为切削加工应用的是　　　　　　阶段。
（初期磨损 正常磨损 急剧磨损）
14．车削细长轴类零件时，为了减小径向力Fp的作用，主偏角κr，采用　　　　　　角度为宜。（小于30° 30°~45° 大于60°）
15．切削塑性较大的金属材料时形成　　切屑，切削脆性材料时形成　　　切屑。
（带状 挤裂 粒状 崩碎）
16.一般情况，刀具的后角主要根据（ ）来选择。
A、切削宽度 B、切削厚度 C、工件材料 D、切削速度
17.切削刃形状复杂的刀具有（ ）材料制造较合适。
A、硬质合金 B、人造金刚石 C、陶瓷 D、高速钢
18.切削用量、f、ap对切削温度的影响程度是（ ）
A、ap最大、f次之、最小 B、f最大、次之、ap最小
C、最大、f次之、ap最小 D、最大、ap次之、f最小
19.车削时为降低表面精糙度，可采用（ ）的方法进行改善。
A、增大主偏角 B、增大进给量 C、增大副偏角 D、增大刀尖圆弧半径
20.可转位车刀（ ）式的刀片夹固结构所占空间位置最小，故较适合于内孔镗刀。
A、偏心 B、杠杆 C、楔销 D、压板（上压）
21.枪钻属于（ ）。
A、外排屑深孔钻 B、内排屑深孔钻 C、喷吸钻 D、BTA钻
四、简答题
1.切削用量中，切削深度（背吃刀量）ap和进给量f对切削力影响有何不同？试分别详述其影响规律。后角的功用是什么？怎样合理选择？
2．普通麻花钻的主要缺点是什么？如何改进？
3.简述刀具寿命
4.在精加工时为提高表面质量主偏角和进给量应如何选择？
5.什么是刀具磨损标准?刀具耐用度是如何定义的?
答：刀具耐用度：指刃磨后的刀具从开始切削至磨损量达到磨钝标准为止所用的切削时间，用T分钟表示。刀具的寿命指刀具从投入使用到报废为止所用的切削时间。耐用度乘以重磨次数就是刀具的寿命。
6.试述切削过程三个变形区的变形特点？
7.刀具材料应具备哪些性能?其硬度、耐磨性、强度之间有什么联系？
答： 1)较高的硬度; 2)足够的强度和韧性; 3)较好的耐磨性; 4)较高的耐热性; 5)较好的工艺性。
8.试述形成积屑瘤后有何利弊?如何控制?
9.工件材料的切削加工性？
10.刀具材料应具备哪些性能?
11.后角的功用是什么？怎样合理选择？
12.前角的功用是什么？怎样合理选择？
13.主偏角的功用是什么？怎样合理选择？
14.刃倾角的功用是什么？怎样合理选择？
15. 试从铰刀结构方面分析使用铰刀能加工出精度较高和表面粗糙度较小的原因？
16.积屑瘤是如何形成的？它对切削过程有何影响？若要避免产生积屑瘤要采取哪些措施？
答： 在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，常发现在刀具钱刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤。
17.影响切削温度的主要因素有哪些？如何影响？
18.切削液有何作用？有哪些种类？

五、综合题
1.试标出圆柱形螺旋齿铣刀的γo、ao、λs和γn、an（不按对应关系标注不给分）
2.用CA6140车床车外圆，已知主轴转速n=1440rpm ，工件直径d=50mm ，机床电机功率Pm=7.5kW，机床传动效率为ηm=0.8，试估算机床的切削力。
3．车削直径为90mm棒料的外圆，若选用ap=5mm， f=0.4mm/r， n=220r/min。
（1）试求 vc；
（2）若主偏角κr=90°。试求切削公称厚度hD；切削公称宽度bD；切削层公称横截面积AD。
4.在铰削加工过程中，会使加工孔的孔径尺寸扩大或缩小，试分析产生的原因？
5.试分析铰削时，铰刀对纠正孔的轴线歪斜等位置误差的能力小，采用什么方法解决此问题？
6.刀具正交平面参考系平面中，用图表示Pr，Ps，Po以及前角γo 、后角αo、主偏角κr、副偏角κr’、刃倾角λs。
7.右图中外圆车刀六个基本角度为：γ0=100、α0=80、α/ 0 =70、Kr=900、λs= -80、K/r=200。把这些角度标注在图中的适当位置。
5.在铰削加工过程中，会使加工孔的孔径尺寸扩大或缩小，试分析产生的原因？
6.试分析铰削时，铰刀对纠正孔的轴线歪斜等位置误差的能力小，采用什么方法解决此问题？