《机械加工技术》配套课后习题：项目01金属切削的基础知识答案.docx

项目一 金属切削的基础知识答案
1-1什么叫切削运动？包括哪几种类型？
答：要使刀具从工件毛坯上切除多余的金属，使其成为具有一定形状和尺寸的零件，刀具和工件之间必须具有一定的相对运动，这种切削加工过程中的刀具与工件之间的相对运动称为切削运动。
类型:(1)主运动,(2)进给运动,(3)合成切削运动,(4)其他运动:除了主运动和切削运动，有时还会存在与工件尺寸有关的切入运动、辅助运动、控制运动、校正运动等其他运动。

1-2切削层横截面要素包括哪几个？各自的含义是什么？
答：(1)切削宽度aw。刀具切削刃与工件的接触长度称为切削宽度，单位为mm。若车刀主偏角为κr，则

(2)切削厚度ac。刀具或工件每移动一个进给量时，刀具切削刃相邻的两个位置之间的距离称为切削厚度，单位为mm。车外圆时，切削厚度为

(3)切削面积Ac。切削层横截面的面积称为切削面积，单位为mm2,即

1-3正交平面参考系和法平面参考系各包括哪几个平面？
答：(1)正交平面参考系。
①基面pr。过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面称为基面。它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装的平面或轴线。
②切削平面ps。过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面称为切削平面。
③正交平面po。过切削刃上选定点并同时垂直于切削平面与基面的平面称为正交平面。
(2)法平面参考系。法平面参考系由基面pr、切削平面ps和法平面pn组成。

1-4在正交平面内标注的前角、后角与楔角存在什么换算关系？
答：

1-5刀具材料应满足哪些方面的性能要求？
答：(1)高的硬度。
(2)高的耐磨性。
(3)足够的强度和韧性。
(4)高的耐热性。
(5)良好的工艺性。

1-6作为刀具材料，普通高速钢与高性能高速钢各有什么优、缺点？
答：①普通高速钢。高速钢是一种含钨、铬、矾较多的合金工具钢。这种钢的优点是能承受较大的弯曲力，比较耐磨，可以耐500～600℃的高温。高速钢容易磨得锋利，因此又称为“锋钢”。同时，高速钢热处理时变形小，在空气中冷却就可以淬硬，故又称为“风钢”。由于高速钢刀具受耐热温度的限制，不能用于高速切削。
②高性能高速钢。高性能高速钢是在普通型高速钢中加入钴、钒、铝等合金元素，进一步提高其耐磨性和耐热性的新型高速钢，此类高速钢主要用于高温合金、钴合金、不锈钢等难以加工材料的切削加工。

1-7切削层的3个金属变形区是如何形成的？3个变形区各有什么特点？
答：（1）第一变形区
始滑移面OA与终滑移面OM之间的变形区称为第一变形区，宽度很窄(0.02～0.2mm)，故常用OM剪切面(也称为滑移面)来表示，它与切削速度的夹角称为剪切角φ。
（2）第二变形区
当切屑沿前面流出时，由于受到前面挤压和摩擦作用，在前面摩擦阻力的作用下，靠近前面的切屑底层金属再次产生剪切变形。使切屑底层较薄的一层金属流动滞缓，流动滞缓的一层金属称为滞流层，这一区域称为第二变形区。
（3）第三变形区
工件已加工表面受到钝圆弧切削刃的挤压和后面的摩擦，使已加工表面内产生严重变形，已加工表面与后面的接触区称为第三变形区。

1-8简述切削用量的选择原则。
答：(1)切削用量同加工生产率的关系。进给量f保持不变，背吃刀量ap增至3ap，为保持刀具合理的耐用度，则vc必须降低15%，此时生产率可提高2.6倍。
(2)切削用量的选择原则。选择切削用量的最佳组合，在保持刀具合理耐用度的前提下，使ap，f，vc 3者的乘积值最大，以获得最高的生产率。

1-9金属切削时会产生哪几种类型的切屑？
答：(1)带状切屑。
(2)节状切屑。
(3)粒状(单元)切屑。
(4)崩碎切屑。

1-10简述积屑瘤产生的原因和避免积屑瘤产生的措施。
答：（1）形成原因
在靠近切削刃的一部分，刀-屑接触区内，由于下压力很大，使切屑底层金属嵌入前刀面上的微观不平的峰谷内，形成无间隙的真正的金属间接触而产生粘结现象，这部分刀-屑接触区被称为粘结区。在粘结区内，切屑底层将有一薄层金属材料层积滞留在前刀面上，这部分切屑的金属材料经过了剧烈的变形，在适当的切削温度下发生强化。随着切屑的连续流出，在后继切削的流动所作推挤下，这层滞积材料便与切屑上层发生相对滑移而离开来，成为积屑瘤的基础。随后，在它的上面又会形成第二层滞积切削材料，这样不断地层积，就形成了积屑瘤。
（2）控制措施
不使切屑底层材料与前刀面发生粘结或变形强化，即可避免积屑瘤的产生为此日的可采取如下措施。
①减小前刀面的粗糙度。
②增大刀具的前角。
③减小切削厚度。
④采用低速切削或高速切削，避开容易形成积屑瘤的切削速度。
⑤对工件材料进行适当的热处理提高其硬度，减小塑性。
⑥采用抗粘结发性能好的切削液（如含硫、氯的极压切削液）。

1-11在切削过程中如何降低切削温度？
答：常用的措施如下。
(1)切削时，尽量使用切削液。这对高速钢刀具来说尤其重要。
(2)适当增大前角，可以减少切削热，降低切削温度。
(3)实验证明，车削中切削速度降低1倍，切削温度降低30％左右；进给量降低1倍，切削温度降低15％左右；而切削深度降低1倍时，切削温度只降低7％～8％。如果要降低切削温度，首先要降低切削速度。这样做，既能使切削温度显著降下来，又能使生产率下降最少。
(4)适当减小主偏角，可增加切削刃的散热长度和刀尖处的散热面积，也能降低切削温度。切削温度可通过观察切屑的颜色大致地估计出来。例如，切削碳素钢时，随着切削温度的升高，切屑颜色由银白逐步变为黄白、金黄、紫、深蓝、浅蓝色，其中金黄色反映的切削温度是300～400℃，浅蓝色反映的切削温度是500～600℃。

1-12在切削过程中，切削液起到什么作用？应如何选用切削液？
答：(1)切削液的作用。
①冷却作用。切削液能从切削区带走大量的切削热，使切削温度降低。因此，切削液可提高刀具寿命和零件的加工质量。在刀具材料热硬性差、工件材料热膨胀系数较大，以及两者的导热性都较差的情况下，切削液的冷却作用尤为重要。
②润滑作用。切削液渗入刀具、切屑和工件之间，形成润滑膜，可以减小刀具与切屑、刀具与工件过渡表面之间的摩擦，从而减小切削变形，抑制积屑瘤、鳞刺的生长，控制残余应力和微观裂纹的产生，使刀具寿命和工件的加工表面质量都得以提高。
③清洗和排屑作用。切削液能将细小的切屑或磨削时从砂轮上脱落的磨粒及时冲走，避免切屑堵塞或划伤工件已加工表面及机床导轨。切削液的清洗和排屑作用对磨削、深孔加工等很重要。
(2)切削液的选用。加工过程中使用的切削液要根据工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求、机床类别等情况综合考虑，合理选用。

1-13简述刀具磨损的原因。
答：①切削时，前刀面与切屑之间，后刀面(对准已加工表面的刀具表面)与工件之间都有强烈的摩擦。切削速度越高，压力越大，刀具表面的磨损也就越严重。
②由于切削温度的升高，会使刀具与切屑，刀具与工件之间的黏合加剧，还会使刀具材料变软，耐磨性减弱。这样，就使刀具表面上的微粒很容易地被切屑和工件磨掉使刀具磨损加剧。

1-14举例说明金属切削机床辅助运动的概念。
答：机床上除表面成形运动外的所有运动都是辅助运动，其功能是实现机床加工过程中所必需的各种辅助动作。辅助运动的种类很多，如在进给运动前后的快速引进和快速退回运动，使刀具和工件具有正确相对位置的调位运动，切入运动，分度运动、工件的夹紧与松开等操纵控制运动。

1-15机床传动链包括哪两种类型？
答：(1)外联系传动链。
(2)内联系传动链。

1-16机床传动原理图与机床传动系统图有什么区别？
答：机床传动系统图是表示机床全部运动关系的示意图，它能够准确、清楚、全面地表示出机床的传动关系。
为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。传动机构通常分为两种类型，一类为固定传动比的机构，简称为定比机构，如定比齿轮副、丝杠螺母副、蜗杆蜗轮副等，另一类为可变换传动比机构，简称为换置机构，如变速箱、挂轮架和数控机床中的数控系统等。