第二章
2-1
什么叫主运动什么叫进给运动试以车削、钻削、端面铣削、龙门刨削、外圆磨削为例进行说明。
答主运动由机床提供的刀具与工件之间最主要的相对运动它是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。
进给运动使主运动能依次地或连续地切除工件上多余的金属以便形成全部已加工表面的运动。 车削时主运动为工件的旋转进给运动为刀具沿轴向相对于工件的移动
钻削时主运动为工件或钻头的旋转而工件或钻头沿钻头轴线方向的移动为进给运动端面铣削时主运动为铣刀的旋转运动进给运动为工件移动
龙门刨削时主运动为刨刀的直线往复运动进给运动为工件的间隙移动
平面磨削时主运动为砂轮的旋转矩台的直线往复运动或圆台的回转纵向进给运动为 进给运动以及砂轮对工件作连续垂直移动而周边磨削时还具有横向进给。
2-2 根据表2-2和表2-3分析下列机床型号所代表的意义MM7132、CG6125B、X62W、
M2110、Z5125、T68
答MM7132代表工作台面宽度为320mm的精密卧轴矩台平面磨床
CG6125B代表最大回转直径为250mm的高精度卧式车床重大改进顺序号为B X62W代表工作台面宽度为20mm的卧式升降台铣床 M2110代表磨削孔径为100mm的内圆磨床 Z5125代表最大钻孔直径为25mm的方柱立式钻床 T68代表卧式镗床
2-3
画出Y0=10°、s=6°、0=6°、0=6°、Kr=60°、K r=15°的外圆车刀刀头部分 投影图。
答参见课本第15页。
2-4 用r 70 、r 15 、s 7 的车刀以工件转速n= 4rs 刀具每秒沿工件轴线
方向移动1.6mm把工件直径由dw 54mm 计算切削用量a sp、f、v c 。
解asp=dw 2 dm 60 2 54 3mm
vc 1d0w0n00 60104000.754 m s f vnf 14.6 0.4 mm r 0
2-5 常用硬质合金有哪几类哪类硬质合金用于加工钢料哪类硬质合金用于加工铸铁等脆性材料为什么同类硬质合金刀具材料中哪种牌号用于粗加工哪种牌号用于精加工为什么答常用硬质合金有钨钴类硬质合金、钨鈦钴类硬质合金、钨钛钽铌类硬质合金、碳化钛基硬质合金、涂层硬质合金
钨钴类硬质合金K类主要用于加工铸铁等脆性材料。因为加工脆性材料是切屑呈崩碎块粒对刀具冲击很大切削力和切削热都集中在刀尖附近此类合金具有较高的抗弯强度和韧性可减少切削时的崩刃同时此类合金的导热性好有利于降低刀尖的温度。
钨鈦钴类硬质合金P类适用于加工钢料。因为加工钢料是塑性变形大摩擦很剧烈因此切削温度高而此类合金中含有50%的TiC因而具有较高的硬度、耐磨性和耐热性故加工钢料时刀具磨损较小刀具寿命较高。
钨钛钽铌类硬质兼有K类和P类的优点具有硬度高、耐热性好和强度高、韧性好的特点既可加工钢也可加工铸铁和有色金属。
碳化钛基硬质合金以TiC为主要成分由于TiC是所有碳化物中硬度最高的物质因此TiC 基硬质合金的硬度也比较高可加工钢也可以加工铸铁。
涂层硬质合金比基体具有更高的硬度和耐磨性有低的摩擦因数和高的耐热性切削力和切削温度均比未涂层刀片低涂层刀片可用于加工不同材料通用性广。
钨钴类硬质合金中粗加工时宜选用含钴量较多的牌号例如K30因其抗弯强度和冲击韧性较高精加工宜选用含钴量较少的牌号例如K01因其耐磨性、耐热性较高。
钨鈦钴类硬质合金的选用与K类硬质合金的选用相类似粗加工时宜选用含Co较多的牌号例如P30精加工时宜选用含TiC较多的牌号例如P01。 钨钛钽铌类硬质合金中M10适用于精加工M20适用于粗加工 碳化钛基硬质合金由于其抗弯强度和韧性比较差因此主要用于精加工 涂层硬质合金在小进给量切削、高硬度切削和重载荷切削时不宜采用。
2-6 切削力是怎样产生的为什么要把切削力分解为三个互相垂直的分力各分力对切削
过程有什么影响
答切削力是在切削的过程中刀具切入工件使切削层变为切屑所需要克服的阻力。切削力随着加工条件的不同总切削力的方向和数值都是变化的为了应用和测量方便常将分解为三个互相垂直的方向切削力Fc背向力Fp和径向力Ff。
Fc在切削的过程中主要用来计算机床的功率是切削热的产生的主要因素Fp能使工件变形或产生切削振动对加工精度及加工表面质量影响较大。
2-7 按下列条件选择刀具材料类型或牌号
答145钢锻件粗车 P30 (YT5)
2)HT200铸铁件精车 K01 (YG3) 3)低速精车合金钢蜗杆 K01 4)高速精车调质钢长轴 P01 5)高速精密镗削铝合金缸套金刚石刀具
6)中速车削高强度淬火钢轴立方氮化硼或陶瓷刀具 7)加工65HRC冷硬铸铁或淬硬钢陶瓷刀具。
2-8 asp 、f和vc 对切削力的影响有何不同为什么如果机床动力不足为保持生产率不 变应如何选择切削用量
答asp 增大时切屑厚度压缩比h 不变即单位切削层面积上的变形抗力不变因而切削力成正
比增大而加大fh有所下降故切削力不成正比增大v。
切削速度正是通过切削厚度压缩比h 来影响切削力的若切削速度c 增大使h 增大变形抗力
增大故切a 削力a 增大反之若vc 增大时h 减小v变形抗力减小切削力也就随之减小。
三者之中sp 对切削力的影响最大f 次之c 最小。在切除相同余量的前提下增大f比sp 增大
更有利。
2-9 什么叫刀具的工件角度参考系什么叫刀具的静态角度参考系这二者有何区别在什么条件下工作角度参考系与标注角度参考系重合答刀具工作参考系是定义刀具工作角度的参考系刀具的静态角度参考系是定义刀具的静态角度的参考系 刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的
1、刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内是刀具静止参考系的原点
2、过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体轴线的法平面内并与车刀底面相平行
3、过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。
二者的区别在以下两点 a、建立参考系的基准不同
刀具的静态角度是以标准安装状态下的假定主运动方向和进给运动方向来建立静态参考系的。
刀具的工作角度是以实际安装状态下的合成切削运动方向和进给运动方向建立工作参考系。 b、用途不同
刀具的静态角度是在设计、制造、刃磨和检验刀具时采用。
刀具的工作角度是在分析刀具切削状态时采用。
当刀具处于标准安装状态时且进给速度相对于主运动速度来说非常小时可以认为刀具的静态
角度与刀具的工作角度重合。
2-10
主偏角对切削加工有何功用一般选择原则是什么r =90 的车刀适用什么场
合答主偏角的功用
1减小主偏角参加切削的切削刃长度会增加刀尖角r 增大从而使刀具寿命提高
2减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小从而减小表面粗糙度。
3而减小主偏角会使径向力FP 增大在工艺系统刚性不足的情况下容易引起振动这不 仅会降低刀具寿命也会使已加工表面粗糙度增大。
选择原则当工艺系统刚性较好时宜选较小的主偏角反之则选较大的主偏角。
r
=90 的车刀适用于刚性差的工艺系统的切削。
2-11 用P10 硬质合金车刀车削b 为650N / mm 2 的40 钢外圆。切削用0量为
asp =4mm f=0.6mm/r v=110r/min 刀具几何角度为r0 = 10
s
5,
0
0
8 ,k 60, 1mm
0
0 。按公式计算及查表方法确定切削
为Fp 、Fp 、Fc 及切削时所消耗的功率。 答由表2-5
c
sFc yFc nFc 1.0 0.75 0.15
c
Fc CFasp f vc KF 2795 4 0.6 110
c KF 3765.7KFcFp CFpasspFp f yFpvcnFp KFp 1940 40.9 0.60.6 1100.3 KFp 1213.75KFp
Ff CFf asspFf f yFf vcnFf K Ff 2880 41.0 0.60.5 1100.4 K Ff 1361.4K Ff
由表2-6当b =650MPa 时
K MFc (650) (665500) 1 b nFc 0.75
K MFp (650) (665500) 1 b nFp 1.35
K MFf (650) (665500) 1 b nFf 1.0
Kr 60, 0 10, s 5
按
0
0
0查表2-7得
KFc KMFc KKrFc K0Fc KsFc 1×0.94×1.0×1.0=0.94
K Fp K MFp K Kr Fp K0Fp Ks Fp 1×0.77×1.0×1.25=0.96 Ff
K0Ff KsFf 1×1.11×1.0×0.85=0.94
所以Fc 3765.7KFc =3765.7×0.94=3539.8N
Fp 1213.75K F
p
=1213.75×0.96=1165.2N
Ff K MFf K Kr
K Ff 1361.4K Ff =1361.4×0.94=1279.7N
Pc 6F1V04 35369.18014 10 Kw 6.49Kw c c
2-12 甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同(即生产率相同)只是甲的吃刀量asp 比乙
大1倍而进给量f比乙小1倍。试比较二人主切削力的大小由此可得出什么有益的结论 解切除率Q=1000vcaspf 又因asp1=2asp2f1=2f2 所以c1=vc2
主切削力经验公式为: Fc CFc asxpFc f yFc vcnFc kFc 经计算得到FC>FC
因而在选择切削用量的时候,为了减小切削力及劳动力的损耗,在切除量相同时应选择较大的进给量f较小的被吃刀量asp。
用P10的刀具材料加工b 650 Nmm 2 的碳钢当vc 增加1倍且f减小1倍时计算着
2-13
两种情况下切削温度变化的百分数。
解由切削温度公式 Cvc0.26~0.41 f 0.14 as0p.04而现令改变用量之前1
Cvc0.32 f 0.14as0p.04
现vc 2vc f 12 f 则有
2
Cvc0.32 f 0.14as0p.04 C(2vc )0.32 (12 f )0.14 as0p.04 1.1329 1故% 2 1
13.29%
1
2-14 切削用量asp、f、Vc 中哪个因素对刀具寿命影响最大哪一个因素对刀具
寿命影响最小为什么解0.41 0.14
0.04
CVc f asp
由实验可得切削速度对切削温度的影响最大因此对刀具寿命的影响也最大背吃刀量对切削温度的影响最小因此对刀具寿命的影响最小由实验可得切削用量与刀具寿命的关系为
T v f Cr a
5 2.25 0.75 c sp
由公式可以得到切削速度Vc 对刀具寿命的影响最大其次是进给量f背吃刀量asp对刀具寿
命的影响最小。
2
2-15 甲、乙、丙三人高速车削b=750N/mm 的碳钢。切削面积( aspf )各为100.250.440.5
三人的经济耐用度Tc=60分钟比较三人的生产率解释生产率不同的原因
T
解刀具寿命计算公式为T
1
C 1
1
vcm f n aspp
故切削速度vc T m fCyvv asxpv
查表2-17得到参数m=0.2,yv=0.45,xv=0.15 所以vc甲>vc乙>vc丙
又因 Q=1000vcaspf 故甲>乙>丙
2-16 刀具寿命一定时从提高生产率出发选择切削用量的顺序如何从降低切削功率出发选择切削用量的顺序又如何为什么
解当刀具寿命一定的时候从提高生产率出发应先确定尽可能大的背吃刀量asp 然后 选择合理的尽量大的进给量f最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度vc而从降低切削功
率出发应先选择尽可能大的进给量f 然后选择合理的背吃刀量asp最后确定合理的切削速度
v c 。
例如PC (C
Fc
sp
0.75 0.15 c
c
Fc
sp
0.75 0.85c
对功率影响最小的是进给量
a
6f104v
)v C
a61f04 v
故最先选择f而影响较大的是v c 最后选择v c 。
2-17 切削液的作用有哪些如何正确选用切削液答切削液的作用冷却作用、润滑作用、清洗作用
切削液的选用应根据加工性质、工件材料、刀具材料、工艺要求等具体情况合理选用切削液
2-18 什么叫刀具寿命刀具寿命和磨钝标准有什么关系磨钝标准确定后刀具寿命是否就确定了 答刃磨或换刃后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具寿命符号用T单位用min或s。刀具的磨钝标准是衡量刀具是否需要重磨或者换刃的标准磨钝标准确定后在给定的切削用量不变的情况下刀具寿命是确定的若切削用量发生改变刀具寿命也会发生改变。
2-19 选择切削用量额原则是什么从刀具寿命出发按什么顺序选择切削用量从机床动力出发按什么顺序选择切削用量为什么
解选择合理的切削用量是指在充分利用刀具的切削性能和机床性能功率、转矩以及保证工件加工质量的前提下获得高的生产率和低的加工成本。
而从刀具寿命的角度看应先确定尽可能大的背吃刀量asp 然后选择合理的尽量大的进给量f
最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度vc而从机床动力出发应先选择尽可能
大的进给量f 然后选择合理的背吃刀量asp最后确定合理的切削速度v c 。
2-20 何谓砂轮硬度它与磨粒的硬度是否是一回事如何选择砂轮硬度砂轮硬度选择不当会出现什么弊病
解答砂轮硬度是指砂轮表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。砂轮硬度是由结合剂的粘结强度和数量所决定的而与磨粒本身的硬度无关。
选择砂轮硬度的一般原则是磨削软材料是选用硬砂轮磨削硬材料是选用软砂轮如果砂轮硬度选择不当砂轮选的过硬磨钝的磨粒不易脱落砂轮易堵塞磨削热增加工件易烧伤磨削效率低影响工件表面质量砂轮选的过软磨粒还在锋利时就脱落增加了砂轮损耗易失去正确的几何形状影响工件精度。
2-21 在外圆磨床上磨削淬火钢工件工艺系统有中等刚度。应选什么磨料、粒度、硬度、
粘接剂、组织和砂轮形状
答根据工艺和查表2-21选择磨料为白刚玉粒度54#100#均可结合剂为陶瓷硬度为中软组织含磨料52%。
第三章 3-1
什么是机床的传动系统图它有什么作用
答机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图。它表示传动关系不表示各元件的 实际尺寸和空间位置。
3-2 什么是内联系传动链它与外联系传动链有何不同试举例说明。
答外联系传动链是联系动力源和机床执行件之间的传动链是执行件得到运动而且能改变运动的速度和方向但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。例如车削螺纹是从电动机传到车床主轴的传动链就是外联系传动链它只决定车螺纹速度的快慢而不影响螺纹表面的成形。
内联系传动链是联系复合运动之内的各个分解部分因而传动链所联系的执行件相互之间的相对速度有严格的要求用来保证执行件运动的轨迹。例如在卧式车床上用螺纹车刀车螺纹时为了保证所需螺纹的导程大小主轴转一周时车刀必须移动一个规定的准确的距 离联系主轴—刀架之间的螺纹传动链就是一条传动比有严格要求的内联系传动链。
3-3 试写出CA6140车床主运动传动链的主传动路线并计算主轴最高和最低转速及转速级
数。 解 传动路线
主轴最高转速
r=1450*130/230*56/38*39/47*63/50=1410.5 r/min 主轴最低转速 r
r/min
正转级数u2=20/80*51/50 0.25 u3=50/50*80/80=0.25故级数为低速2*3*2*2-1=18 高速 2*3=6 一共18+6=24级同理反转为3*【2*2-1+1】=12级
3-4 CA6140车床主运动、车螺纹运动、机动进给运动、快速运动等传动链中哪些传动链的两端件之间具有严格的传动比
解车螺纹运动的主轴与刀具之间的传动链需要具有严格的传动比属于内联系传动链。
3-5 主轴受轴向切削力作用后如何传到箱体上的 解答见机械制造技术基础第二版P94图3-9
主轴前端受到的径向力通过双列圆柱滚子轴承2传给法兰然后传给箱体上主轴后端受到的径向力通过角接触球轴承11传给法兰然后传给箱体
主轴受到的由后向前的轴向力通过角接触球轴承11传到法兰上然后传到箱体受到的由前向后的轴向力作用于轴套9然后作用于推力球轴承10然后传给法兰法兰和箱体是一个整体
3-6 CA6140车床主运动传动链中的双向多磨擦离合器的作用是什么?
答双向多磨擦离合器的作用是在电动机转向不变的前提下实现主轴的转向正传反转和停止的控制并靠摩擦力传递运动和转矩外还起过载保护作用。当机床过载时摩擦片打滑就可以避免损坏传动齿轮和其他零件。
3-7 CA6140 车床主轴的支承配置了什么轴承如何调整其间隙
解CA6140 车床主轴的前支承是P2 级精度的3182121型双列圆柱滚子轴承调整方法是先
松开主轴前端螺母和前支承左端调整螺母上的锁紧螺钉拧动螺母推动轴套。后支承有两个
滚动轴承P5 级精度的46215型角接触球轴承P5 精度的8125型推力球轴承。调整方
法是松开调整螺母上的锁紧螺钉拧动螺母推动轴套轴承的内环和滚珠从而消除前
者的间隙拧动螺母的同时向后拉主轴和轴套从而调整后者的轴向间隙。 3-8
CA6140车床溜板箱中对开螺母操纵机构与纵向、横向进给操纵机构之间为什么需
要互锁解答机床工作时若将丝杆传动与机动进给同时接通则必然损坏机床为防止发生误操作溜板箱设置了互锁机构以保证在接通机动进给时开合螺母不能闭合开合螺母闭合时保证纵向和横向机动进给不能接通。 3-9
CA6140 车床的动力由电动机传到轴Ⅰ上时为什么要采用卸荷带轮转矩是如何传到轴Ⅰ上的
答使用卸荷带轮是为了让轴Ⅰ只传递转矩不受弯矩不产生弯曲变形保证精确的传动比。电动机经4根V带将运动传递到轴Ⅰ的左端带轮上左端带轮与花键套用螺钉连接成一体支承在法兰内的深沟球轴承上法兰固定与箱体。轴Ⅰ上的带轮通过花键带动轴旋转而 V带的拉力则经轴承和法兰传至箱体使轴Ⅰ的花键部分只传动转矩不承受弯矩
3-10 外圆磨削与外圆车削相比有何特点试从机床、刀具、加工过程等方面进行分析并以此说明外圆磨削比外圆车削质量高的原因
解1从机床结构来看零部件本身精度比车床的零部件精度高此外磨床的传动路线较短传动的效率比车床高制造出的零件制造和安装精度也就更高刚性较车床更好而磨床是电机独立驱动较车床更为稳定
2从传动方式来看磨床的传动系统中大部分为皮带传动柔性较车床更好能够更好的降低振动的影响而车床传动系统冲击振动大
从加工过程来看磨床的加工过程分为三个过程初磨阶段稳磨阶段以及光磨阶段这也是提高和保证工件尺寸和几何精度及加工表面的一个很重要的阶段。
3另外磨削刀具为砂轮或砂带具有自锐性也同时存在许多微刃较车刀相比具有更好的加工性能。
3-11 为什么车床用丝杆和光杆分别担任车螺纹和车削进给的传动如果只用其中的一个既车螺纹又传动进给会产生什么问题
解答车螺纹时要求主轴与刀架之间有严格的传动比所以只能用丝杆车削进给时不要求主轴与刀架之间有严格的传动比用光杆更经济若用丝杆既车螺纹又传动进给对于传动进给没有问题对于车螺纹由于不能保证主轴与刀架之间的严格传动比无法正确加工。
3-12 CA6140车床溜板箱中的开合螺母互锁机构超越离合器安全离合器各起身作用
答开合螺母的作用是用来接通或断开从丝杠传来的运动。
互锁机构是保证在接通机动进给时开合螺母不闭合合上开合螺母时不再接通横向和纵向机动进给防止发生误操作。
超越离合器的作用是避免光杠和快速电机同时传动时轴XX的损坏。
安全离合器的作用是在进给过程中当近给过大或刀架移动受阻时避免损坏传动机构使刀架停止运动起过载保险作用。
3-13 无心外圆磨削与普通外圆磨削相比较有什么优点答无心外圆磨削较普通外圆磨削具有下列优点
1、生产率较高省去了打中心孔的工序省去了装夹工件的时间
2、磨削所获得的外圆表面的尺寸精度和形状精度都比较高表面质量也比较好可获得较细的表面粗糙度
3、若配备适当的自动装卸工件的机构无心磨削法比普通外圆磨削法更容易实现加工过程自动化
4、无心磨削可以用于成批生产和大量生产。
3-14 试无心外圆磨削的工作原理。
解答进行无心外圆磨削时工件放在磨削砂轮和导论之间由托板支撑进行磨削此时是以工件被磨削的外圆表面自身定位而不是用顶尖或卡盘来定位。工件由导轮的摩擦力带动作圆周进给工件的线速度基本上与导轮的线速度相等改变导轮速度便可以调节共件的圆周进给速度磨削砂轮与工件之间有很高的相对速度此即是切削速度。
第四章
4-1 常用铣刀有哪些类型各有什么特点用在什么场合答1加工平面的铣刀主要有圆柱铣
刀和面铣刀
圆柱铣刀的刀齿分布在圆柱面上有粗齿铣刀和细齿铣刀两种类型。铣刀内孔作为定位孔键槽用于传递切削力矩所以圆柱铣刀结构为一面两刃多用于卧式铣床上
面铣刀刀齿分布在圆柱面和一个端面上有粗齿、细齿和密齿三种。由端面键传递力矩面铣刀的结构为三面两刃切削速度和刚性都比圆柱铣刀好故生产率高且表面粗糙度值小多用于立式铣床。
2加工沟槽的铣刀常用的有三面刃铣刀立铣刀键槽铣刀及角度铣刀。
三面刃铣刀外形是一个圆盘在圆周和两个端面上都有切削刃从而改善了侧面的切削条件提高了加工质量而这类铣刀有直齿、错齿和镶齿三种结构形式
立铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃端面上的切削刃是副切削刃刀齿分为直齿和螺旋齿两类常用语加工沟槽和台阶面以及二维凸轮曲面。
键槽铣刀主要用于加工圆头封闭键槽在键槽铣刀的圆柱面上和端面上都只有两个刀齿因刀齿数少螺旋角小端面齿强度高许多次进给完成键槽加工。
角度铣刀用于铣削角度沟槽和刀具上的容屑槽分为单角度铣刀、不对称双角度铣刀和对称角度铣刀。
3其他类型铣刀常用的有成形铣刀和锯片铣刀
成形铣刀的切削刃形状要按工件法截面形状来设计属于专用刀具可加工不同形状的槽而锯片铣刀主要用于切断和加工窄缝或窄槽。 4-2
什么是逆铣什么是顺铣?试分析其工艺特点。在实际的平面铣削的生产中目前多采用
哪种铣削方式为什么解答逆铣铣刀主运动方向与工件进给运动方向相反逆铣时到刀齿的切削厚度从零增加到最大值切削力也从零增加到最大值避免了刀齿因冲击而破损的可能。刀齿开始切削时刀齿后刀面在已加工表面的冷硬层上挤压、滑行产生了严重磨损。因而刀具寿命大大降
低且使工件表面质量也变差此外还存在对工件上抬的的垂向切削分力Fcn 它会影
响到工件夹持的稳定性
顺铣铣刀主运动方向与工件进给运动方向相同顺铣时刀齿切削厚度从最大开始因而避免了挤压、滑行现象同时垂向铣削力Fcn 始终压向工件不会使工件向上抬起
因而顺铣能提高铣刀的使用寿命和加工表面质量。
在实际的平面铣削生产中目前多采用逆铣方式因为顺铣的水平分力会使工作台突然向前窜动因而使工件进给量不均匀甚至可能打刀而逆铣时水平分力与工件进给运动的方向相反不会产生这个问题。
4-3 为什么顺铣时如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置将会产生工作台窜动答顺洗时渐变的水平分力与工件的进给运动方向相同而铣床的进给丝杆和螺母间必然有间隙如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置当水平分力小时工作台由进给丝杆驱动当水平分力变得足够大时工作台就会突然向前窜动是工件进给不均甚至打刀。
4-4 答 1
试分析比较铣平面、刨平面、车平面、拉平面、磨平面的工艺特征和应用范围。
铣削平面可加工各种不同形状的平面、沟槽、台阶面、各种形状复杂的成形表面以及用于切断等。铣削为断续切削冲击、振动很大。铣削为多刀多刃切削刀齿易出现径向跳动和轴向跳动铣削又是半封闭容屑形式铣削过程中对铣床、铣刀和铣削夹具的刚性要求都较高。
2 刨削平面一般适用于单件小批生产及修理工作中加工平面可加工水平面、垂直面、直槽、V形槽、T形槽和燕尾槽等。而刨削加工时机床和刀具的结构较简单通用性好但生产率低在批量生产中常被铣削、拉削和磨削取代。
3 车削平面一般用于加工回转体的端面容易保证回转体的端面与其内圆表面、外援表面的垂直度要求且工艺简单效率较高。中小型零件的端面一般在普通车床上加工大型零件的平面则可在立式车床上加工。
4 拉削平面主要用于大批大量的生产中加工面积不大而要求较高的零件平面的加工精度可达到IT9至IT6。
5 磨削平面是平面精加工的主要方法之一主要用于中、小型零件高精度表面及淬火 钢等硬度较高的材料表面的加工。所用的刀具为砂轮可以分为端面磨削和周边磨削。
4-5 为什么刨削、铣削只能得到中等精度和表面粗糙度
解答刨削和铣削都是断续切削、刀具切入和切出工件时都会产生很大的冲击引发铣削或刨削工艺系统的振动因此只能得到中等精度和表面粗糙度。
4-6 插削适合加工什么表面答插床的实质为立式刨床所加工的面与基面垂直。揷削主要用来
加工各种垂直槽键槽花键槽特别是盘类零件内孔的键有时也用来加工多边形孔四方孔六方孔利用划线也可以用来加工盘形凸轮等特殊型面。
4-7 试述下列零件上平面的加工方案
1
单件小批生产中机座铸铁的底面500mm300mmR a 3.2 m 。 粗铣——精铣
2
成批生产中铣床工作台铸铁台面1250mm300mmR a 1.6 m 。
粗拉——精拉
大批量生产中发动机连杆45调质钢217255HBW侧面25mm10mmR a 3.2 m 。
3
粗铣——精铣。
第五章 5-1
试分析比较钻头、扩孔钻和铰刀的结构特点。
答1标准麻花钻由四部分组成柄部用于传递扭矩且便于从钻床主轴上用楔铁将钻头顶出颈部为柄部和工作部分的连接部分也是磨削钻头时砂轮的退刀槽导向部分有两条排屑槽通道它也是切削部分的备用和重磨部分切削部分包括了钻头的“六面五刃”。
2扩孔钻的齿数较多一般为3、4齿结构与麻花钻相似由柄部、颈部、校准部分、切削部分组成。扩孔钻的工作时导向性好对于孔的形状误差有一定的校正能力而与麻花钻相比由于切
削刃未从外圆延至中心不存在横刃以及由横刃引起的问题其轴向力很小切削轻快省力钻头不易引偏与钻孔相比加工质量大大提高与刀具存在主偏角r 。
3铰刀由柄部、颈部和工作部分组成而其中工作部分由引导锥、切削部分和校准部分 刮削、挤压和保证孔径尺寸以及导向作用。校准部分包括圆柱部分和倒锥。铰刀一般有 6到12刀齿容屑槽较浅钻心直径大铰刀的刚度和导向性比扩孔钻还要好。
5-2 扩孔、铰孔为什么能达到较高较高的精度和较小的表面粗糙度
解答扩孔钻和铰孔钻的工作齿数较多并且没有横刃以及由横刃引起的一系列问题其轴向力很小切削轻快省力钻头也不易引偏因此加工质量较高此外加工时余量少背吃 刀量小切屑窄排屑容易切削过程平稳因此可以获得较高的精度和表面粗糙度。 5-3
在车床上钻孔和在钻床上钻孔产生的“引偏”对所加工的孔有何不同影响在随后的精加工中哪种比较容易纠正为什么
答在钻床上钻孔产生的“引偏”会造成加工孔的轴线发生歪斜在车床上钻孔产生的“引偏”将引起工件孔径的变化并且产生锥度而空的轴线仍然是直线且与工件的回转轴线一致。在接下来的精加工中在车床上钻孔产生的“引偏”容易纠正因为在后续精加工时大多数都是以孔本身的轴线来进行定位的若轴线本身精度不高后续加工的精度也就不高所以车床上钻孔产生的“引偏”容易纠正。
5-4 镗床上镗孔和车床上镗孔有何不同分别用于什么场合
解在镗床上加工孔通常是镗刀随镗刀杆一起被镗床主轴驱动作旋转的主运动工作台带动工件纵向进给此外工作台还有横向进给运动主轴箱还有垂直运动用于调整孔系各个孔的位置。 而在车床上镗孔加紧在车床卡盘上的工件被主轴带动进行主运动镗刀杆随车床床鞍一起沿纵向进给通过对刀架的横向位置的调整来设定背吃刀量。
镗床主要用于加工工件上已经有了铸造孔和加工过的孔。镗孔常用来加工尺寸较大及精度要求较高的孔的加工特别适用于加工分布于不同表面上孔距尺寸精度与位置精度要求十分严格的孔系。
而车床上镗孔一般是将内孔或内部轮廓尺寸扩大的工序。
5-5
镗孔有哪几种方式各有何特点解答镗孔有定直径式和浮动式两种。
定直径式能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏斜等形状位置误差。浮动式1)不能校正孔的位置误差;
2)浮动镗刀是尺寸可调整的定尺寸刀具能有效地保证较高的孔的尺寸精度和形状精度。
5-6 镗床镗孔与车床镗孔有何不同?个适用于什么场合答镗床主要用于加工工件上已经有了
铸造孔和加工过的孔。镗孔常用来加工尺寸较大及精度要求较高的孔的加工特别适用于加工分布于不同表面上孔距尺寸精度与位置精度要求十分严格的孔系。镗孔主要用于批量较小的加工。而车床上镗孔不具有这些特点。
5-7 拉削速度并不高但拉削却是一种高生产率的加工方法原因何在拉孔为什么无需精确的预加工拉削能否保持孔与外圆的同轴度要求
解由于拉刀的结构特点为后一刀齿在半径方向上的尺寸有所增加即齿升量a f 而a f 被
设计为从大到小的阶梯式递减方式对于粗加工a f 较大而对于半精加工a f 较小加工 时借助刀齿的齿升量一层层地切去工件表面的余量故拉孔也就不需要精确的预加工。在拉刀一次行程中可以完成粗切、半精切和精切加工以及由校准齿部进行的整形和熨压加工所以拉削时虽然速度不高但效率和加工精度都可以达到比较高。 但拉削时无法修正位置误差也就无法保持孔与外圆的同轴度要求。
5-8 珩磨加工为什么可以获得较高的精度和较小的表面粗糙度珩磨头与机床主轴为什么要做浮动联接珩磨能否提高孔与其他表面之间的位置精度
解答珩磨时油石与孔壁接触面积大参加切削的磨粒多故每一磨粒上的磨削力很小而珩磨的切削速度较低因而在珩磨过程中热量少孔表面不易产生烧伤且变质层很薄因此可以获得较高的精度和较小的表面粗糙度。
珩磨头与机床主轴做浮动联接以便相互找正对准珩磨不能提供提高孔与其他表面之间的位置精度。
5-9 下列零件上的孔用何种加工方案比较合理
1
单件小批量生产中铸铁齿轮上的孔Φ20H7Ra1.6μ m。
钻孔——扩孔——铰孔
2
大批量生产中铸铁齿轮上的孔Φ50H7Ra0.8μ m。
钻孔——扩孔——拉孔——精拉
3
变速箱体铸铁上的传动轴轴承孔Φ62J7Ra0.8μ m。
钻孔——扩孔——粗镗——半精镗——精镗——浮动镗刀镗 4
高速钢三面铣刀上的孔Φ26H6Ra0.2μ m。钻孔—
—扩孔——粗镗——半精镗——精镗——珩磨
第六章
6-1 用成形法和展成法加工圆柱齿轮各有何特点答1成形法加工齿轮是用成形刀具在被加工齿轮的毛坯上切削出齿槽常用的方法包括用齿轮铣刀铣齿、用齿轮拉刀拉齿、用插齿刀盘插齿、用成形磨轮磨齿等通常用于单件、小批量生产和修配工作等。
2用展成法加工齿轮是利用齿轮啮合原理将齿轮副中的一个齿轮转化为刀具另一齿轮转化为工件并强制刀具和工件之间作出有严格传动比的啮合对滚运动同时刀具还作切削工件的主运动被加工齿的齿廓表面是在刀具和工件连续对滚过程中由刀具齿形的运动轨迹包络出工件齿形最大的优点在于对同一模数和同一齿形角的齿轮只需用一把刀具就可加工出任意齿数和不同变位系数的齿轮加工精度和生产率一般也比成形法高,用于成批和大量生产。
6-2 分析滚切直齿圆柱齿轮时机床所需的运动。
解答滚切直齿圆柱齿轮时机床所需的运动有滚刀的旋转主运动、滚刀和工件之间的展成运动和滚刀沿工件轴线所作的垂直进给运动。
6-3 齿轮滚刀的实质是什么何谓滚刀的基本蜗杆生产标准齿轮滚刀采用哪种基本蜗杆
答滚刀的实质是齿轮本身的一种演变他具有一般齿轮所具有的特征又具有作为一般切削刀具所具有的特点。一个齿数不多而螺旋角有很大的斜齿圆柱齿轮它的齿必然很长甚至可以绕轴线多圈因此外貌就不再像一般的斜齿轮了而变成了一个蜗杆状的渐开线圆柱齿轮。这种蜗杆称为渐开线蜗杆也就是基本蜗杆。生产标准齿轮滚刀采用的基本蜗杆均为阿基米德蜗杆作为基本蜗杆。
6-4 试比较滚齿和插齿的特点及适用范围。答与插齿相比滚齿加工特点是
1滚齿加工过程是连续的不像插齿和刨齿存在空程故其生产率比插齿加工要高。 2滚齿加工操作和调整十分简便可加工直齿轮也可加工各种斜齿轮而插齿加工方法加工直齿齿轮和斜齿轮时需要分别用直齿插齿刀和斜齿插齿刀。因此滚齿比插齿具有更好的通用性。
3滚齿加工容易保证被加工齿轮有较精确的齿距特别适于加工要求周节累计误差小的各种齿轮。
而与滚齿相比插齿的特点
4插齿加工是通过产形齿轮与被切齿轮作无间隙啮合运动来进行展成切齿的。 5插齿的齿面粗糙度较滚齿加工的齿面更小。
6插齿适用于加工带台肩的齿轮及阶梯齿轮的加工而滚齿一般不能。
6-5 滚刀铲背的作用是什么
解答1形成后角 2方便砂轮磨削滚刀
6-6 画出滚切斜齿圆柱齿轮时滚齿机的传动原理图写出个传动链的名称及计算位移说明
个传动链换置机构的作用。 解滚齿机的传动原理图如下
1)主运动传动链
n刀 1430 111655 4221 uⅡⅢ BA 2288 2288 2288 2208 2)展成运动传动链
Z1工 K1 8200 2288 2288 2288 5462 u合 ef ba dc 712 3)轴向进给运动传动链
f 1 712 225 3399 ab11 6293 uⅦⅧ 225 3
4)附加运动传动链差动传动链
1 3L 225 225 ab22 dc22 3762 ‘合 ef ba dc 712
5刀架快速移动的传动路线S
1410 1236 225 3
6-7 参照Y3150E型滚齿机传动系统图写出其传动路线。解参考书P.173的传动路线图。
6-8 合成机构的作用是什么其传动比如何计算解答合成机构的作用滚切斜齿圆柱齿轮时
把滚刀和工件之间的展成运动和差动传动链的附加运动合成于工件。 1 当壳体不转动时两中心轮之间的传动比为
nna 1b
即中心轮a和 b的转速相同转向相反。
2 任一中心轮不转则壳体与中心轮之间的转速有如下关系
nH nb nH 1
如壳体nHb为主2动nH则中心轮b的转速为壳体H的2倍。此时“通过合成机构的传动比u =2
如壳体H为被动则壳体H的转速为中心轮的一半即传动比为1/2.
6-9 分析插直齿轮时所需的运动何谓产形齿轮?
答产形齿轮是在插齿刀的往复运动下插齿刀切削刃运动轨迹所形成的齿轮插直齿时所需的运动有
主运动——插齿刀的主运动是插齿刀的快速上下往复运动展成运动——工件与产形齿轮按一定速比对滚运动
此外还需要刀具的径向切入运动和插齿刀空行程时工件的让刀运动。
6-10 为什么插齿加工的齿形精度较高
解答滚齿加工时被切齿轮轮齿的包络刃数受到滚刀圆周齿数的限制而插齿加工时被切齿轮的齿形是由被切齿轮与插齿刀之间的精确的展成运动所保证的此外增加包络刃数使齿轮齿形获得高的精度可以通过改变切削变量来实现。
6-11 螺纹加工有哪几种方法各有什么特点
解答1、螺纹的车削加工特点: 1)加工精度可达6级表面粗糙度可达Ra 1.6 0.8 m2)生产率低劳动强度大对工人的技术要求高。
2、 用盘铣刀铣螺纹特点1)加工精度可达7 级螺纹的表面粗糙度可达Ra 1.6m;2)生产率较高劳动强度不太大常用于成批生产中这种加工方法对直径较小的螺纹和内螺纹不适宜。
3、 旋风铣削螺纹特点1切削速度高、走刀次数少一般只需一次走刀 2加工生产率高较片铣刀铣削高3倍8倍 3适用范围广三角形、矩形、梯形等
4旋风铣所用的刀具为普通硬质合金切刀成本低易换易磨。 5加工精度可达76级螺纹表面粗糙度可达Ra1.6m。
6适于加工大、中直径且螺距较大的外螺纹以及大直径的内螺纹工件硬度不大于
30 HRC。
4、
攻内螺纹特点1)加工精度可达6级或7级粗糙度可达Ra1.6m。
2)攻丝适用于直径M16以下的、螺距不大于2mm的内螺纹 3)工件的硬度不宜大于30 HRC 4)适用性广。 5、
套切外螺纹特点1)适用于加工直径M16及螺距2mm以下的外螺纹
2)工件的硬度不宜大于30HRC
3)螺纹加工精度76级,表面粗糙度Ra1.6m。 4)生产率较高劳动强度较低对工人的技术要求高。
6、
搓螺纹和滚螺纹特点1)螺纹加工精度可达63级表面粗糙度可达
Ra 0.8 0.2m2)机械强度高、材料利用率高、加工过程自动化程度高。
7、
螺纹磨削特点1)螺纹加工精度可达43级表面粗糙度可达
Ra 0.8 0.2m
2)生产率较低成本较高。 8、
研磨螺纹特点1)经过研磨后螺纹精度可比原有精度提高1 级达54级表面粗糙度可
细化至原有值的一半或四分之一达到Ra 0. 2 0.1m。 2)螺纹研磨的生产率很低手工研磨的劳动强度相当大。
第七章
7-1 定位、夹紧的定义是什么定位与夹紧有何区别答定位是使工件在机床上或夹具中占据一个正
确位置的过程。而夹紧是对工件施加一定的外力使工件在加工过程中保持定位后的正确位置且不发生变动的过程。
定位是确保工件的加工的正确位置保证工件有好的定位方案和定位精度定位后不能直接加工。而夹紧是保证工件的定位位置不变定位在前夹紧在后。保证加工精度和安全生产。
7-2 机床夹具由哪几个部分组成各部分的作用是什么
解机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导向装置、夹具体和其他装置或元件。 作用(1) 定位元件定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。
2 夹紧装置夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢保证工件在加工过程中位置不变。
3 对刀及导向装置对刀及导向装置的作用是迅速确定刀具与工件间的相对位置防止加工过程
中刀具的偏斜。
4 夹具体夹具体是机床夹具的基础件通过它将夹具的所有部分连接成一个整体。
5 其他装置或元件按照工序的加工要求有些夹具上还设置有如用作分度的分度元件、动力装
置的操纵系统、自动上下料装置、夹具与机床的连接元件等其他装置或元件。
7-3 什么叫六点定位原理什么叫完全定位
答在机械加工中用六个适当分布的定位支承点来分别限制工件的六个自由度,从而使工件在夹具中有唯一确定的正确位置称为“六点定位原理”。
在工件实际装夹中六个自由度被六个支承点完全限制的定位方式即为完全定位。
7-4 什么叫欠定位为什么不能采用欠定位试举例说明。
答欠定位是由于工艺设计或者夹具设计上的疏忽以至造成对必须加以限制的自由度而没有得到限制的不良结果欠定位不能保证工件的加工精度所以欠定位是在任何情况下都不被允许的。例如书上P195的图7-13中若去除挡销则工件绕着Z轴转动的自由度没有被限制就无法满足加工要求。
7-5 辅助支承的作用是什么辅助支承统与可调支承在功能和结构上的区别是什么(课件有
详细说明)
解辅助支承在夹具中仅起支承作用用于增加工件的支承刚性和稳定性以防止在切削时因切削力的作用而使工件发生变形影响加工精度。 区别
① 功能可调支承的可调性完全是为了弥补粗基准面的制造误差而设计的,常用语毛坯表面的定位。而辅助支承在夹具中仅起支承作用不起定位作用亦即不限制工件的自由度。 ② 结构
7-6 试分析图7-120 中的定位元件所限制的自由度并判断有无过定位对不合理的地方提出
改进意见。
解: a图中Z轴方向的两个V形块限定的自由度为绕X轴的转动沿X方向的移动绕Y轴的转动沿Y方向的移动X轴方向的V形块限定的自由度为沿Z方向的移动绕Z 轴的转动。无过定位是完全定位。
b图中X平面限定沿Z方向的移动绕X轴转动绕Y轴转动三个自由度左边的V形块限定沿X方向的移动沿Y方向的转动。为不完全定位无过定位。
c图X平面限定沿Z方向的移动绕X轴转动绕Y轴转动三个自由度左边短圆柱销限定沿X方向的移动沿Y方向的移动两个自由度。右边的V形块限定了绕Z轴的转动和沿X方向的移动两个自由度。有过定位可以吧右边的V形块换成削边销只限定绕Z轴的转动。
7-7 试分析图7-121 所示加工零件必须限制的自由度选择定位基准和定位元件并在途中示意画
出。图7-121a所示在小轴上铣槽要求保证尺寸H和L图7-121b所示在支座零件上加工两孔保证尺寸 A和H。
答a中用两个短V型块确定四个自由度X,X,Z,Z再在零件右端加一支承钉
限制一个自由度Y 不完全定位。
b在零件底面加两个支承板限制X,Y,Z 三个自由度大孔处加一个削边销限制1个自
由度X 最后在外圆弧处加一短V型块限制两个自由度Y,Z 完全定位。
7-8 如图7-122 所示齿轮坯的内孔和外圆均已加工合格其错误未找到引用源。
错误未找到引用源。
。现在插床上用调整法加
工内键槽要求保证尺寸错误未找到引用源。。忽略内孔与外圆同
轴度公差试计算该定位方案能否满足加工要求若不能满足应如何改进
解由于工序定位基准不重合将产生基准不重合误差
错 误 未 找 到 引 用 源 。
基 准 位 移 误差 错误 未 找 到引 用 源 。
错误未找到引用源。
因为错误未找到引用源。
因此该定位方案不能满足加工要求。
改进措施: 提高齿轮坯外圆的制造精度增大V 形块的夹角、或者把键槽转成水平方向等都可以减小定位误差。
7-9 工件装夹如图7-123所示。现欲在(6
00.01)mm的圆柱工件上铣一平面保证尺寸
h (250.025)mm。已知90 的V 型块所确定的标准工件60mm的中心距安装面为
(450.003)mm
塞尺厚度
S (30.002)mm 。试求①当保证对刀误差为
h公差
误差为多少
0.05mm的三分之一时夹具上安装对刀块的高度H为多少②工件的定位解1对刀基本尺
寸为254570mm且上下偏差分别为 0.30
512 0.0083mm则夹具上对刀块高度H为
H (70 0.0083)(3 0.002)mm
(2)△jb=△H=06.7003*02=.00.006063mmm m
△jy= T2d sin1 2 0.202 sin19200 0.02mm △d=△jb+△jy=0.006+0.02=0.026mm
7-10在图7-124所示套筒零件上铣键槽要求保证尺寸5400.14 及对称度。现有三种定位方案
分别如图7-124b、c、d 所示。试计算三种不同定位方案的定位误差并从中选择最优方案已知内孔与外圆的同轴度公差不大于0.02mm。答b图中①尺寸H的定位误差有d
02.1sin1 2 -1 0.21mm <0.314 0.047mm
②对称度的定位误差又有
d 0故此方案能满足加工要求。 c图中
①尺寸H的定位误差有
Δ jb = T2d +t=
02.1+0.02=0.07mm
而由于铣键槽时心轴为水平放置故
Δ jy = Dmax2-dmin = 0.01-2(0.03) =0.02mm Δd =Δ jb +Δ jy =0.09mm>0.047mm
故该定位方案不能满足加工要求。 ②对称度的定位误差
Δ jb =t=0.02mmΔ jy = Dmax2-dmin = 0.01-2(0.03) =0.02mm
Δd =Δ jb +Δ jy =0.04mm>0.303 =0.01mm
故该定位方案不能满足加工要求。 d图中①尺寸H的定位误差有
jy 0 而d 0
②对称度的定位误差
Δd = 02.1=0.05mm> 0.303=0.01mm
故该定位方案不能满足加工要求。 综上所述应选择b方案为最优方案。
7-11 分析图7-125所示的夹紧力方向和作用点并判断其合理性及如何改进。
解 a不合理夹紧力的作用点应该位于上斜面。
b不合理夹紧力的方向为箭头指向左作用点在右端面。 c不合理夹紧力的方向指向左作用点在右边轮廓线。 d不合理夹紧力指向左边作用点在元件的右边。
7-12 指出图7-126所示各定位、夹紧方案及机构设计中不正确的地方并提出改进意见。
解图a夹紧力的作用点未落在支承元件上破坏了工件的定位。改进方法是使夹紧力的作用点落在支承元件上。
图b夹紧力会使工件产生变形影响加工精度。改进方法是在夹紧力作用的地方加辅助支承以提高零件的刚度。图c图中的定位方案未欠定位不能满足定位要求。改进方案为增加两个支承钉。
图d同图a一样夹紧力的作用点未落在支承元件上破坏了工件的定位。改进方案为右边的夹紧元件下调对准左面的支承钉。
图e该定位方案使工件上表面定位产生过定位工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在盖板上增加一个自位支承。
图f同图e)一样工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在是将两个支承安装在一个自位支承上如P198页图7-20-b所示。
第八章
8-1 试述影响加工精度的主要因素。
答加工精度主要包含了三个方面尺寸精度、形状精度、位置精度。而影响加工精度的主要因素包括定位误差、安装误差对刀误差因机床精度、刀具精度、工艺系统弹性变形和热变形以及残余应力等原因引起的过程误差。
8-2 何谓调整误差在单件小批生产或大批大量生产中各会产生哪些方面的调整误差他们对零
件的加工精度会产生怎样的影响
答切削加工时要获得规定的尺寸就必须对机床、刀具和夹具进行调整。无论哪种调整方法想获得绝对准确的规定尺寸是不可能的这就产生了调整误差。在单件小批生产中普遍用试切法调整而在成批、大量生产中则常用调整法。显然试切法不可避免会产生误差而调整法中对刀有误差挡块、电器行程开关行程控制阀等的精度和灵敏度都影响的准确性。
8-3 试述主轴回转精度对加工精度的影响。
答主轴回转精度直接影响工件的圆度、圆柱度和端面对轴线的垂直度等多项精度。主轴的回转误差主要表现在以下几方面
1径向圆跳动又称径向飘移是指主轴瞬时回转中心线相对平均回转中心线所做的公转运动。车外圆时该误差将影响工件圆柱面的形状精度如圆度误差。
2轴向窜动又称轴向飘移是指瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在轴线方向上的周期性移动。轴向窜动将不影响加工圆柱面的形状精度但会影响端面与内、外圆的垂直精度。加攻螺纹时还会使螺纹导程产生周期性误差。
3角度误差又称角度飘移是指主轴瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在角度方向上的周期性偏移。它主要影响工件的形状精度车削外圆时产生锥度误差。
在实际的工作中主轴回转中心线的误差运动是上述三种基本形式的合成所以它既影响工件圆柱面的形状精度也影响端面的形状精度同时还影响端面与内、外圆的位置精度。
8-4 试举例说明在加工过程中工艺系统受力变形和磨损怎样影响零件的加工精度各应采取什么措
施来克服这些影响
答由机床、夹具、工件和刀具所组成的工艺系统在外力作用下主要是切削力会产生弹性变形。这种变形会使切削过程中发生振动从而严重恶化加工精度和表面质量还会限制加工的生产率。 将工艺系统抵抗外力变形的能力称为工艺系统的刚度并将它定义为Js Fyp
这些影响就可以通过提高机床的刚度、刀具的刚度以及工件的刚度实现。
。而要克服
具体的说就是提高配合零件的接触刚度提高机床零件本身的刚度增加连接件的刚度减少零件间的配合间隙等等。
而在机床的使用过程中由于各摩擦部分的磨损机床的精度会逐渐下降从而影响加工精 度。刀具的径向磨损量NB不仅会影响工件尺寸精度还影响工件的形状精度。
8-5 车削细长轴时工人经常在车削一刀后将后顶尖松一下在车下一刀试分析其原因何在答在切削
热的作用下轴会产生热伸长将后顶尖松一下可以工件在轴向提供伸缩的余地避免工件产生弯曲。
8-6在卧式铣床上铣键槽如图8-45所示经测量发现靠工件两端比中间的深度尺寸大且都比
调整尺寸深度小分析产生这一现象的原因。
答产生这一现象的原因是由于工件的刚度不足引起的。工件装夹在两固定顶尖之间加工相似于一根梁自由支承在两个支点上若垂直铣削分力为Fcn对于光轴最大的挠曲变形发生在中间位置此处弹性变形为
3
Ygj=Fcnl/48EI
对于圆钢工件的刚度为Jgj=48EI/l3
受工件刚度的影响在铣刀的整个行程中铣刀所切下的切削层厚度将不等在工件的中点挠曲度最大的地方最薄两端的切削层最厚故键槽深度两端比中间的深度尺寸大且均小于调整尺寸。
8-7 车床床身导轨在垂直平面及水平面内的直线度对车削轴类零件的加工误差有何影响影响程
度有何不同
答1车床导轨在水平面内有直线度误差y则车外圆时工件会产生半径误差R即
R
2
y 2若车床导轨在垂直面内有直线度误差z 车外圆时引起的工件半径误
差R= dz 。
垂直面内的直线度误差对工件的尺寸精度影响不大可忽视而在水平面内的直线度误差对工件尺寸精度的影响甚大不能忽视。
8-8 在车床上加工一批光轴的外圆加工后经测量发现工件有下列几何误差图8-46试分别
说明产生上述误差的各种可能因素。
解 a由于机床主轴有角度摆动 b机床的刚度不是一个常值是车刀所处位置的函数。受此影
响即使工件系统所受的力为恒值沿着工件轴线方向机床的变形也是变化的。受此影响加工工件将产生形状误差被加工成马鞍形。
c受工件刚度的影响在刀具的整个工作行程中车刀所切下的切削层厚度将不相等在工件
中点处即挠曲最大的地方最薄而两端切削层厚度最厚。 d加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承这种装夹方式属静不定系统若工件时光轴加工后的形状如图。
8-9 试分析在车床上加工时产生下列误差的原因
1在车床上镗孔时引起被加工孔的圆度和圆柱度误差。
2在车床三爪自定心卡盘上镗孔时引起内孔与外圆的同轴度误差。
答1当刀杆的旋伸长度不变时刀尖因镗杆变形而产生的位移在孔的全长上是相等的孔的轴向剖面的直径一致孔与主轴同轴但由于主轴的刚度在各个方向上不等孔的横剖面形状有圆度误差。当进给运动由镗杆实现时加工过程中镗杆上镗刀主切削刃据主轴端面的距离逐渐增加镗刀受镗杆和主轴弹性变形的综合影响产生圆度和圆柱度误差。
2三爪自定心卡盘能找准工件的回转轴线但不能保证它找正的工件的回转中心与车床主轴的回转轴线同轴因而不能保证内孔和外圆的同
8-10 何谓误差复映规律误差复映系数的含义是什么减小误差复映有哪些主要工艺措施
答误差复映规律是指在车床加工中偏心毛坯加工后所得到的表面仍然是偏心的即毛坯误差被复映下来了只不过误差减小了的现象。
误差复映系数是衡量加工后工件精度提高的程度值越小表示加工后零件的精度越高。
由于式b Js CF f 0.75vc0.15 可知则减小误差复映的主要工艺措施增大工艺c
系统的刚度。
8-11 已知工艺系统的误差复映系数为0.25工件毛坯的圆柱度误差为0.45mm,如本工序形状精
度公差为0.01mm问至少要走刀几次才能使形状精度合格解已知ε =0.25 △b=0.45mm
△ω1= △b×ε =0.45×0.25=0.1125mm >0.01mm
△ω2=△ω1×ε =0.1125×0.25=0.0281mm >0.01mm
△ω3=△ω2×ε =0.0281×0.25=0.007315mm <0.01mm
至少要走刀3次才能使形状精度合格。
8-12 采用砂轮粒度为30#的砂轮磨削钢件外圆其表面粗糙度值Ra为1.6μm在相同条件下采用粒
度为60#的砂轮可使Ra降低为0.2μm这是为什么
答粒度是指磨料颗粒平均尺寸的大小程度用粒度号来表示。粒度号越大表示颗粒越细。在其他条件都相同的情况下砂轮的粒度号越大则砂轮工作表面单位面积上的磨粒数越多因而在工件表面上的刀痕也越密而细所以粗糙度值越小。但如果粗粒度的砂轮经过精细休整在磨粒上车出微刃后也能加工出粗糙度值小的表面。
8-13 加工误差按其统计性质可分为哪几类各有何特点和规律(举例说明) 答加工误差可分为系统性
误差和随机性误差。系统性误差是在顺次加工一批工件时大小和方向保持不变或按一定规律变化的误差如机床和刀具的热变形刀具的磨损机床、刀具、量具、夹具的制造误差和调整误差等而随即误差是在顺次加工的一批工件中大小和方向是不规律变化的误差如系统的微小振动、毛坯误差的复映、夹紧误差、内应力等引起的误差等。
8-14 为什么表面层金相组织的变化会引起残余应力答当表面层的金属组织转变时从原来密度比较
大的奥氏体转变为密度比较小的马氏体因此表面层的金属体积要膨胀但受到内层金属的阻碍从而在表面层产生压缩应力在内层产生拉伸应力。
8-15机械加工后工件表面层物理机械性能为什么会发生变化这些变化对产品质量有何影响答机械
加工过程中在切削热和切削力的作用下工件的表层材料产生严重的塑性变形表层的物理、机械、化学性能与内部组织相比较会发生下属方面的变化 1 提高了表面硬度产生了加工硬化。 2 表层和深层之间具有残余拉应力或压应力。 3 表层的金相组织也发生了变化。
加工硬化对耐磨性的影响一定程度的加工硬化能减少摩擦表面接触部位的弹性和塑性变形使耐磨性有所提高但表面硬化过度时会引起表层金属的脆性增大磨损加剧甚至产生微裂纹、表层剥落耐磨性下降。
加工硬化对疲劳强度的影响零件表层有一定程度的加工硬化可以阻碍疲劳裂纹的产生和已有裂纹的扩展因此可以提高零件的疲劳强度。但是加工硬化程度过高时会使表层的塑性降低反而容易产生微裂纹而降低疲劳强度。因此加工硬化程度和应控制在一定范围之内。 表层残余压应力对疲劳强度的影响残余压应力可以抵消部分工作载荷引起的拉应力延缓疲劳裂纹的产生和扩展因而提高了零件的疲劳强度残余拉应力则容易使已加工表面产生微裂纹而降低疲劳强度。
8-16 试述影响表面粗糙度值的因素。
答1切削加工表面粗糙度的影响因素①残留面积影响工件表面理论粗糙度的因素有主偏角r 、副偏角
r ' 、刀尖圆角半径r 以及进给量f 等②金属材料塑性变形及
其他物理因素积屑瘤、鳞刺、切削力的波动、刀具磨损和振动等③切削液的选用 ④材料的塑性和金相组织对表面粗糙度的影响最大塑性越大表面越粗糙晶粒组织越大加工后的表面也粗糙。
2磨削加工表面粗糙度的影响因素砂轮的粒度砂轮的硬度砂轮的修整磨削速度 磨削径向进给量与光磨次数工件圆周进给速度与轴向进给量工件材料切削液。
8-17 什么是加工硬化影响加工硬化的因素有哪些
答机械加工过程中在切削力和切削热的作用下工件表面层材料产生严重的塑性变形使得工件表面层硬度常常高于基体材料的硬度这一现象成为加工表面硬化。 影响加工硬化的主要因素刀具、切削用量、工件材料等
8-18 什么是回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤答回火烧伤。如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变
温度但以超过马氏体的转变温度工件表层的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织这种磨削烧伤称为回火烧伤。淬火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度再加上切削液得急冷作用材料表层会产生二次淬火是表层出现二次淬火马氏体组织其硬度比原来的回火马氏体组织高但它的下层因冷却速度慢出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织这种磨削烧伤称为淬火烧伤。
退火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度而磨削区域又无切削液的进入冷却条件不好或不用切削液进行干磨时表层材料将产生退火组织表面硬度急剧下降这种烧伤称为退火烧伤。
8-19 在两台自动车床上加工同一批小轴零件的外圆要求保证直径为(1
一台车床加工的工件尺寸接近正态分布平均值
20.02)mm。在第
x1 12.005标准差1 0.004 。 x1 12.015标准差
2
在第二台车床加工的工件尺寸也接近正态分布且
0.004。
试分析
1哪台机床本身的精度比较高
2计算比较两台机床加工的不合格品情况分析减少不合格品的措施。 答: 1由题意两机床有12
故第一台机床本省精度比较高这是因为小则y大分散范围小表示工件愈集中加工精度愈高。
2 第一台机床3 10.012 0.02故合格率>99.73%
第二台机床3 2 0.075 0.02故合格率<99.73%。
第九章
9-1 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答机械制造工艺过程是指在
机械加工制造过程中人们使用各种设备和工具将毛坯制成合格的零件直接改变了毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等的过程。
此过程主要包括 1原材料的运输、保管和准备生产的准备工作毛坯的制造零件的机械加工与热处理零件装配成机器机器的质量检查及运行试验机器的油漆、包装和入库。
9-2 某机床厂年产C6136N型卧式车床500台已知机床主轴的备品率为10%废品率为4‰
试求该主轴零件的年生产纲领并说明它属于哪一种生产类型其工艺过程有何特点解错误未找到引用源。
它属于大批生产。
工艺特点毛坯特点广泛采用模锻机械造型等高效方法毛坯精度高、余量小机床设备及组织形式广泛采用自动机床、专用机床采用自动线或专用机床流水线排列夹具及尺寸保证高效专用夹具采用定程及在线自动测量来控制尺寸刀具、量具专用刀具、量具自动测量仪零件的互换性全部互换高精度偶件采用分组装配、配磨工艺文件的要求编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片生产率高、成本低发展趋势用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工工厂实现自适应控制。
9-3 试指出图9-45中在结构工艺性方面存在的问题并提出改进意见图a螺纹孔应该加工成通孔
有利于消气保证螺纹连接的可靠性。 改进方案孔钻成通孔。
图b钻孔时孔的底部应该有锥形部分如图做成圆柱形孔尾不便于加工。 改进方案在孔底部增加锥形部分。
图c)圆柱面和圆锥面均有粗糙度要求无越程槽不便于加工。 改进方案在锥面和圆柱面相交部位增开越程槽。
图d内孔的直径不同均有粗糙度要求中间细两端粗不便于加工。 改进方案将内孔的直径改为中间大两端小。
图e轴上的退刀槽宽度不一样切槽时需要更换刀具键槽的宽度也不相同加工时也需要更换不同的刀具加工起来费时。
改进方案将退刀槽宽度改为一致键槽宽改为相同的宽度。 图f中央凸台未与外边缘对齐加工时需要调整刀具且加工困难。 改进方案将中央凸台的尺寸设计的和边缘一样高。 图g孔设计不合理孔底部无锥面部分加工困难。 改进方案将孔改为通孔。
图h螺纹孔一边为通孔另一边为盲孔加工时需反转零件加工不便。 改进方案将盲孔改为通孔以便于一次加工成型。
9-4 试为图9-46所示三个零件选择粗、精基准。其中图a是齿轮m=2,Z=37毛坯为热轧棒料
图b是液压缸毛坯为铸铁件孔已铸出图c是飞轮毛坯为铸件。均为批量生产。 答1图a中精基准选择齿轮的中心孔粗基准选择两待加工表面中的一个。
2图b中精基准选择端面粗基准选择不加工的外圆面。
3图c中以两不同直径的内孔互为精基准用不加工的端面作为粗基准。
9-5 图9-47所示零件除错误未找到引用源。
孔外其余表面均已加工好试选择加
工错误未找到引用源。孔时使用的定位基准。(图见教材)
解
9-6 试提出图9-48 所示成批生产零件的机械加工工艺过程从工序到工步并指出各工序的定位基
准。
答第一步铣削端面翻转工件铣削另一平面基准分别为端面互为基准工步为粗铣——半精铣——精铣
第二步钻Φ20H7的中心孔然后再钻三个均布Φ10H7的孔基准均为外圆中心线工步为钻
Φ20H7——扩孔——粗铰——精铰
Φ10H7钻孔——粗——精铰
第三步插键槽去毛刺基准为Φ20H7孔的外圆基准为端面。
9-7 如图9-49所示的毛坯在铸造时内孔2与外圆1有偏心。如果要求获得①与外圆有较高
同轴度的内孔应如何选择粗基准②内孔2的加工余量均匀应如何选择粗基准答①保证外圆内孔同轴度则以外圆1表面为粗基准。
②为了保证内孔2的加工余量均匀则选择内孔2表面本身为粗基准。
9-8 图9-50所示为一锻造或铸造的轴坯通常
的加工余量较大外圆的加工余量较小。择粗、精基准。图见教材解粗基准外圆准孔
9-9 何谓“工序集中”“工序分散”工序集中和工序分散各有什么优缺点目前的发展趋势是那
一种
答1工序集中是指在每道工序中所安排的加工内容多则一个零件的加工就集中以在少数几道工序里完成这样工艺路线短工序少。
工序集中的优点是在一次装夹中可以完成多个表面的加工这样可以减少工件的安装误差较好的保证这些表面之间的位置精度同时可以减少装夹的次数和辅助时间有利于缩短生产周期。可以减少机床的数量并相应的减少操作工
人节省车间面积简化生产计划和生产组织工作。缺点是机床结构和调整复杂精度虽然高但是成本也高。
是孔试选精基
2工序分散是指在每道工序中所安排的加工内容少把零件的加工内容分散到很多工序里完成则工艺路线长工序多。
工序分散的优点是机床设备、工装、夹具等工艺装备的结构简单调整比较容易能快速的更换、生产不同的产品。对工人的技术水平要求低。
由于数控机床的应用越来越多工序集中的程度相应的提高。故目前发展趋势是向工艺集中发展。
9-10 试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及其安排顺序。
答按照其目的热处理可分为预备热处理和最终热处理。
在零件机械加工过程的预备热处理阶段①在粗加工前通常安排退火或正火以消除毛坯制造时产生的内应力改善工件材料力学性能和切削加工性能。②调质处理常安排在粗加工后半精加工前进行用于获得较好的综合力学性能有利于消除粗加工中产生的内应力。③安排多次时效处理是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。
最终热处理包括①淬火、渗碳淬火一般安排在半精加工和精加工之间用于提高零件的硬度和耐磨性。②渗氮后的零件再进行精磨或研磨用于提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。③表面处理一般安排在工艺路线最后可以提高零件的抗腐蚀和耐磨性并使表面美观。
9-11 什么是加工余量影响加工余量的因素有哪些确定余量的方法有哪几种抛光、研磨等光整加
工的余量应如何确定
解加工过程中从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。 影响加工余量的因素有
1上工序的尺寸公差、形状公差和位置公差 2上工序加工表面的粗糙度和表面缺陷层的深度 3本工序的装夹误差
确定余量的方法经验法、查表法、分析计算法。
对于抛光、研磨等光整加工工序加工过程中只有表面粗糙度发生变化其他量不变因此其双面余量为错误未找到引用源。
9-12 CAPP从原理上讲有哪几种类型
答从原理上讲CAPP有检索式、派生式、创成式、综合式四种。
检索式CAPP系统常应用于生产批量较大零件品种变化不大且相似程度高的场合。 派生式CAPP是建立在成组技术基础的CAPP系统其基本原理是利用零件的相似性即相似的零件有相识的工艺过程。因此一个新零件的工艺规程可以通过检索系统中已有的相似零件的工艺规程并加以筛选和编辑而成。
创成式CAPP系统也叫生成式CAPP。创成式CAPP中不存在标准工艺规程但是他有一个收集有大量信息的数据库和储存工艺推理规则的规则库。当输入零件有关信息后系统可以模仿工艺人员的抉择过程应用各种工艺规程抉择规则在没有人工干预的条件下从无到有自动生成族零件的工艺规程。综合式CAPP系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起综合而成的CAPP系统。这种系统既有派生式CAPP 的可靠成熟、结构简单、便于使用和维护的优点又有创成式
CAPP能够存储、积累、应用工艺专家知识的优点。
9-13 什么是时间定额单件时间定额包括哪些方面举例说明各方面的含义。
答时间定额是在一定条件下规定完成一道工序所需的时间消耗量。
单件时间定额tp tm ta ts tr
① 基本时间tm 是直接改变工件的尺寸、形状相对位置、表面状态和材料性质等
工艺过程所消耗的时间对机械加工来说就是切削时间。
② 辅助时间ta是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作如装卸工件、
开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等所消耗的时间。 ③ 布置工作地时间ts 是指为使加工正常进行工人用于照管工作地如更换刀
具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等所消耗的时间。
④ 休息与生理需要时间tr 是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要
所消耗的时间。
9-14 数控加工工艺有何特点
解1工艺内容明确具体。
2)工艺设计严密。 3)注重加工的适应性。
9-15 用调整法大批生产床头箱如图9-51所示。镗孔时平面A、B已加工完毕且以平面A定位。
与保证设计尺寸205±0.1mm是确定工序尺寸H。 解
尺寸链如下图所示A1为增环A2为减环A0为封闭环。 A0=A1A2
A2= A1-A0=355-205=150mm ESA0=ESA1EIA2
EIA2= ESA1ES0=+0.05mm0.1mm=-0.05mm EIA0= EIA1ESA2
ESA2= EIA1EIA0=-0.05mm-0.1mm=0.05mm
校核T0 T1T2 0.10.1 0.2mm
经校核封闭环公差等于各组成环公差之和尺寸链正确。故H=150±0.05mm
9-16 如图9-52 所示工件成批生产时用端面B 定位加工表面A调整法以保证尺寸
1000.02mm试标注铣削表面A时的工序尺寸及上、下偏差。
答尺寸链如图所示可知封闭环为A0 1000.02 mm且判断出A2和A3为增
环A1为减环故有
A0 A2 A3 A1则A3 A0 A2 A1103060 40mm ESA0 ESA2ESA3EIA1,则
ESA3 ESA0 ESA2 EIA1 0.20.05(0.05) 0.1mm EIA0 EIA2EIA3ESA1则又有
EIA3 EIA0EIA2ESA1 000.05 0.05mm
校核
T0
T1T2T3 0.050.100.05 0.20mm经校核封闭环公差等
于各组成环公差之和尺寸链正确。故A3 4000..015mm
A3 A0 A2 A1
9-17 如图9-53 所示工件错误未找到引用源。
。因错误未找到引用
源。不便测量试重新给出测量尺寸并标注该测量尺寸的公差。
解尺寸链如下图所示
其中错误未找到引用源。为封闭环错误未找到引用源。错误未找到引用源。为减
环错误未找到引用源。为增环
错误未找到引用源。=错误未找到引用源。 +错误未找到引用源。 —
错误未找到引用源。=70+20—60=30mm
=(ES错误未找到引用源。
+ES错误未找到引用
ES错误未找到引用源。
源。)—EI错误未找到引用源。
ES错误未找到引用源。=+0.12mm
EI错误未找到引用源。=(EI错误未找到引用源。+EI错误未找到引用
源。)—ES错误未找到引用源。
EI错误未找到引用源。=+0.02mm
则错误未找到引用源。校核
mm
错 误 未 找 到 引 用
源 。
经校核封闭环公差等于各组成环公差之和尺寸链正确。
9-18 加工如图9-54所示轴及其键槽图纸要求轴径Φ300-0。033mm键槽深度为260-0.2mm有
关加工过程如下
半径车外圆1至Φ30.60-0.1mm 铣键槽至A
1 2
3 热处理
4 磨外圆2 至图样尺寸加工完毕。
求工序尺寸A。
解A2和A3为增环A1为减环A0为封闭环。 尺寸链如图所示图中A2即为所求尺寸
A0=A2+A3 /2-A1/2
A2= A0- A3 /2+ A1/2=26mm-15mm+15.3mm=26.3mm ESA0=ESA2+ESA3 /2-EIA1/2 0= ESA2+0--0.05 ESA2=-0.05mm EIA0=EIA2+EIA3 /2-ESA1/2 -0.2= EIA2+(-0.0165)-0 EIA2=-0.1835mm 验算 T0=0.2mm
T0=T2+T1/2+T3/2=0.1335mm+0.05mm+0.0165mm=0.2mm 经校核封闭环公差等于各组成环公差之和尺寸链正确。故A
26.30.05 mm
9-19 如图9-55所示为盘形工件的简图及尺寸链。最初加工端面K时是按60.800.1mm
2
0.1835
确定的宽度在半精车端面E时同时也车孔D和端面F是按60.300.3mm 进行加
工。因此端面E需经过两次加工每次余量是否够用请加以校核。
22 . 3 22 0. 10 .0 5 0 0 0. 3 .1Z2 0 60 05 0. 6 0 . 3 0 . 3 0 6 0 . 8 0 . 1 0 Z1
答1)基本尺寸Z1 60.860.3mm 0.5mm
ESZ1 ESA1 EIA2 0(0.3) 0.3mm EIZ1 EIA1ESA2 0.10 0.1mm
故第一次加工余量Z1 0.500..13 mm
2)基本尺寸
Z 2 60.360mm 0.3mmESZ2 ESA2
EIA3 0(0.05) 0.05mmEIZ 2 EIA2ESA3 0.30
0.3mm
故第二次加工余量Z 2 0.300..305 mm 0.300..105 mm余量不够用则
将A2 60.300.3mm 作为协调环有EIA2 EIZ2+ESA3 0.1+0
0.1mmESA2 ESZ2+EIA3 +0.05+(0.05) 0 故应调整尺
寸A2使其达到A2 60.300.1mm
9-20 有一小轴毛坯为热轧棒料大量生产的工艺路线为粗车—半精车—淬火—粗磨—精
磨外圆设计尺寸为错误未找到引用源。
mm已知各工序的加工余量和
工序名称 精磨 工序余量 0.1mm 经济精度 0.013mmIT6 工序尺寸及极限偏差 错误未找到引用源。 mm 粗磨 0.4mm 0.033mmIT8 错误未找到引用源。 mm 半精车 1.1mm 0.084mmIT10 错误未找到引用源。 mm 粗车 2.4mm 0.21mmIT12 错误未找到引用源。 mm 经
济精度试确定各工序尺寸及极限偏差、毛坯尺寸及粗车余量并填入表9-17余量为双边余量。
毛坯尺寸 4mm总余量 1.0mmIT15 错误未找到引用源。
mm