机械制造技术基础-习题及答案 【ch02】金属切削原理

第章金属切削原理2分析用麻花钻在钻床上钻孔时的主运动、进给运动、工件上的加工表面和麻花钻

1.切削部分的基本组成主运动为刀具的旋转运动;进给运动为钻头的轴向运动;工件的加工表面为孔壁;钻削部分的基本组成为两个对称的刃瓣、两条对称的螺旋槽.试分析钻孔时的切削厚度、切削宽度及其与进给量、背吃刀量的关系2因钻头有两对称切削刃，故有切削厚度ac=2fsinkr切削宽度aw=ap/2sinkr试述刀具的标注角度和工作角度的区别为什么横向切削时，进给量不能太大？

3.刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度;而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度车刀作横向切削时，进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工切削过程的三个变形区各有何特点？

4.第一变形区沿滑移线剪切变形，并产生加工硬化，切削速度越高，第一变形区越窄第二变形区切屑底层材料纤维化，流速减慢，滞留粘结前刀面;切屑与前刀面接触区温度升高;切屑弯曲第三变形区表面层材料加工硬化，应力集中切屑与前刀面的摩擦对第一变形区的剪切变形有何影响？

5.如果前刀面的摩擦很大，切削近前刀面处纤维化，流动减慢，切屑不易排出，不仅造成第二变形区的变形，而且反过来将加剧第一变形区的剪切滑移金属切削过程的研究方法有哪些试分析金属切削模型的适用情况

6.分析积屑瘤产生的原因及其对切削过程的影响

7.在中低速切削塑性金属材料时，刀一屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力，使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊并加工硬化，形成瘤核瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，有利于减小切削力;积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度;积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙分析各个因素影响切削力的原因，特别是背吃刀量和进给量对切削力的影响8,1）工件材料材料的强度和硬度愈高，切削力就愈大2）切削用量

（1）背吃刀量增大，切削面积增大，变形力、摩擦力增大，切削力增大，影响变形系数和摩擦系数，影响指数基本为1,与切削力成正比；进给量增大，切削面积增大，变形力、摩擦力增大，切削力增大，变形系数和摩擦系数减小，影响指数小于1大于0,与切削力成正比

（2）切削速度切削碳钢时，切削速度对切削力的影响曲线有极大值和极小值，原因是积屑瘤；无积屑瘤条件下，切削速度提高，变形系数和摩擦系数减小，切削力减小切削铸铁时切削速度对切削力的影响不大3）刀具几何参数:看下课件2-5,能背就背4）刀具材料摩擦系数越大，切削力越大5）切削液减小摩擦，降低摩擦力6）刀具磨损前刀面月牙洼磨损，前角增大，切削力减小后刀面磨损，与被加工工件接触面积增大，切削力增大车削时切削力为什么常分解为三个相互垂直的分力说明这三个分力的作用

9.

（1）车削时的切削运动为三个相互垂直的运动:主运动（切削速度）、进给运动（进给量）、切深运动（背吃刀量），为了实际应用和方便计算，在实际切削时将切削合力分解成沿三个运动方向、相互垂直的分力

（2）各分力作用切削力是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率所必须的；进给力是设计进给机构、计算车刀进给功率所必需的;背向力是计算工件挠度、机床零件和车刀强度的依据，与切削过程中的振动有关为什么要研究切削热的产生与传出？仅从切削热的产生多少能否推断切削区的

10.温度？切削热的来源:第一变形区的切屑变形功、第二变形区切屑与前刀面的摩擦功、第三变形区工件与后刀面的摩撩功切削区的热量由切屑、工件、刀具和周围介质传出不能，因为产生切削热的同时，还通过切屑、刀具、工件将一部分热量散入到空气中，因此无法说明切削区温度的高低背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样？为什么如何运用这一

11.规律指导生产实践？不一样，背吃刀量增大一倍，主切削力增大一倍，切削热也成倍增加，但对切削温度影响很小进给量对切削力和切削温度的影响也是有差异的吃刀深度对切削温度的影响最小，进给量次之，切削速度影响最大因此，从控制切削温度和成本的角度出发，在机床允许的情况下，选用较大的吃刀深度和进给量增大前角可以使切削温度降低的原因是什么是不是前角越大，切削温度越低？

12.因为前角增大，变形和摩擦减小，因而切削热减少，但前角不能过大，否则刀头部分的楔角减小使散热体积减小，不利于切削温度的降低.什么是切削加工表面完整性试分析影响车削加工表面完整性的因素13为适应航空恶劣服役环境，国内外学者一直致力于切削加工表面和亚表面性能研究表面完整性概念在1964年美国金属切削研究协会召开的一次技术座谈会上首次提出1989年,Tagazawa指出表面完整性是描述、鉴定和控制零件切削过程在其加工表面层内可能发生的变化及影响该表面工作性能的技术指标切削零件的加工表面完整性既要求零件经过切削加工后表面层完整无损，表面层金相组织和机械物理性能等均能满足使用要求，又要确保零件具有一定的服役寿命随着现代制造技术的发展，切削加工产品的表面质量要求越来越高，国内外学者对加工零件表面完整性的研究更加深入，提出了客观、科学、系统的表面完整性评价体系切削加工属于复杂的动态过程，涉及非线性和多样性耦合现象，例如热力耦合载荷、大弹塑性变形、摩擦学条件和切屑分离等如图

2.33所示，加工表面完整性受到加工表面变形区作用，即刀具刃口和后刀面对加工表面和亚表层产生挤压首先，切削刃有一定的钝圆半径，被切材料的切屑分离点并不在刃口圆弧最低点，导致材料受到刃口的挤压，使得金属材料产生塑性变形其中部分金属材料由于剪切作用形成切屑，部分亚表面材料组织发生塑性流动其次，刀具磨损状态改变了切削刃的有效几何形状，有效刀具前角增大，刃口后角消失，在后刀面形成无后角的磨损平面，接触区域扩大，增大了对加工表面的挤压与摩擦作用摩擦学条件的变化改变了主剪切区/刀屑摩擦区/刀工摩擦区切削热和机械状态的梯度性分布，导致加工区域产生不同程度的材料变形在刀具磨损状态下，切削加工过程的复杂性源于极端的摩擦条件和相互的界面耦合作用，其特征主要是温度升高和机械负荷增大，导致一系列理化过程刀具磨损产生的梯度性热机械载荷成为影响加工表面完整性的重要因素如图

2.34所示，在变形区产生与基体材料不一样的材料梯度性变形现象，引起加工表面形貌、微观组织和力学性能的变化。