（习题集答案）

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机械工程学院 2013年3月

模块一 切削加工理论及应用

第1章 切削加工理论

一、简答题

1. 写出车外圆、钻孔、拉孔、镗孔及铣削平面这几种加工方法的主运动和进给运动。 【答题要点】 加工方法 车外圆 钻孔 拉孔 镗孔 铣平面 主运动 工件旋转运动 钻头旋转运动 拉刀直线运动 镗刀（镗杆）旋转运动 铣刀旋转运动 进给运动 车刀沿轴向运动 主轴（台）沿轴向运动 无进给运动 工作台轴向或径向进给运动 工作台沿X、Y或Z轴进给 2. 刀具角度有哪些作用？主偏角?r与刃倾角?s确定了刀具哪一结构的空间位置？ 【答题要点】

刀具角度作用：（1）确定刀刃和刀面在空间的位置及关系；（2）确定刀具的切削性能。主偏角?r与刃倾角?s确定了住切削刃的空间位置。

3. 在定义切削速度、刀具参考系和刀具角度时，为何要强调“切削刃上选定点”这一表达？ 【答题要点】

由于大多数刀具的切削刃是曲线，因此切削刃上不同点的位置、直径、切线不同，因此在定义切削速度、刀具参考系和刀具角度时，必须要强调切削刃上选定点。

4. 刀具法平面参考系和正交平面参考系有何异同？在法平面Pn和正交平面Po内的前角和后角有何关系？什么情况下Pn与Po重合？ 【答题要点】

法平面是垂直于切削刃上选定点的切线的平面，不一定垂直于基面，正交平面是垂直于切削刃上选定点的的切线在基面上投影线的平面，二者均垂直于切削平面。

法平面和正交平面内的前角和后角有关系：tan?n?tan?ocos?s，cot?n?cot?ocos?s；当刃倾角?s=0°时，Pn与Po重合。 5. 刀具切削部分材料应具备哪些性能？ 【答题要点】

刀具切削部分应具备：（1）较高的硬度和耐磨性；（2）较高的强度和韧性；（3）较高的耐热性和化学稳定性；（4）较好的工艺性和经济性。 6. 下列牌号的刀具材料有何特性？适用于何种场合？

【答题要点】

（1）W9Mo3Cr4V：热稳定性能高于M2；碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；脱碳倾向小于M2；耐用度较高；磨削加工性好。适合于制造比较精密的复杂刀具。

（2）YG6X：属细颗粒合金，耐磨性优于 YG6，强度接近YG6。适合于铸铁、冷硬铸铁、合

金铸铁、耐热钢、合金钢的半精加工、精加工。

（3）W6Mo5Cr4V2Al (501)。铝高速钢是无钴高速钢，是在W6Mo5Cr4V2 的基础上增加铝、碳的含量，以提高钢的耐热性和耐磨性，并使其强度和韧性不降低。常温硬度7HRC～69HRC，具有良好的综合性能。因V含量不高，可磨性良好，生产成本较低。

（4）YT15：耐磨性和红硬性较好，但抗冲击能力差。适用于碳钢、合金钢连续切削时的半精加工和精加工

7. 试根据切屑变形模型分析三个变形区的特征。

【答题要点】

第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，主要特点是产生剪切变形； 第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处，主要特点是产生纤维化； 第三变形区发生于以加工表面上，主要特点是产生纤维化和加工硬化。

8. 切削塑性金属时，容易在前刀面上产生积屑瘤，切削速度对其有何影响？它对切削过程有何积极影响和消极影响， 【答题要点】

对每一种塑形金属，在其他条件不变的情况下，总存在一个v?，当vc?v?时，产生积屑瘤，积屑瘤的随vc的增大先增大后减小直至消失，vc?v?时，不产生积屑瘤。积极影响：（1）代替刀刃切削，提高刀具耐用度；（2）增大刀具实际前角吧，减小切削变形，减小切削力；消极影响：（1）降低零件的尺寸精度；（2）使切削过程不稳定，降低已加工表面质量。

9. 简述影响切削变形的因素。 【答题要点】

分别从（1）工件材料；（2）切削速度；（3）切削厚度；（4）刀具前角四个方面阐述。 10. 试分析在常规切削速度条件下加工塑形金属时，切削用量三要素对切削力、切削温度、刀具耐用度的影响规律，这些规律对于生产实际有何指导意义？

【答题要点】

（1）切削用量三要素对切削力的影响规律：背吃刀量与进给量增大，切削力增大，但背吃刀量对切削力的影响更大。无积屑瘤的切削速度范围内，切削速速增大，切削力减小；有积屑瘤的切削速度的范围内，切削速度增大，切削力先减小后增大。对生产实践的指导意义：在工艺系统刚性不定的前提下，为了提高生产率，优先选用较大的进给量和较高的切削速度，选用较小的背吃刀量。

（2）切削用量三要素对切削温度和刀具磨损的影响规律：切削用量增大，切削温度均升高，刀具磨损均增大，影响程度为切削速度>进给量>背吃刀量。对生产实践的指导意义：在保证刀具耐用度的前提下，优先选用较大的切削用量，其次是进给量，然后再确定切削速度。 11. 以硬质合金刀具和高速钢刀具为例，分析影响刀具磨损的主要原因。

【答题要点】

影响刀具磨损的因素最主要的是切削温度，但对于高速钢和硬质合金又有不同。对于高速钢，低速切削时，以磨粒磨损为主，高速切削时，以粘接、扩散、化学磨损为主；对于硬质合金，低速切削时，容易发生破损，中速切削时，以粘接、扩散磨损为主，高速切削时，以发生塑形破裂为主。 12. 切削塑形金属时，有哪些切削类型？它们之间是怎样相互转换的？

【答题要点】

类型：带状切屑，挤裂（节状）切屑，单元切屑（粒状）。

普通切削条件下，通过增大背吃刀量、减小刀具前角和切削速度可以实现带状切屑向单元切屑的转变。高速切削时，增大切削速度，切屑均由带状切屑转化为单元切屑。

二、作图题

13.作图表示外圆车刀的几何角度：?r=45°、?r=5°、?o=15°、?o=15°、?s=5°、?o=10°。 【答题要点】参考课本

14. 作图表示切断刀的几何角度：?r=90°、?r=2°、?o=5°、?o=12°、?s=0°。 【答题要点】参考课本

???三、计算与综合

15. 车削直径为80mm，长200mm的棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm/r，n=240r/min。 （1）试计算切削速度vc、切削机动时间tm及材料切除率Q; 【答题要点】

切削速度：vc?机动时间：tm??dn1000???80?2401000?60.32m/min

?dlA1000vcapf???80?200?41000?60.32?4?0.5?1.67min

3材料去除率：Q?1000apfvc?1000?4?0.5?60.32?120640mm/min

（2）若使用车刀的主偏角为?r=75°，试计算切削厚度hD、切削宽度bD及切削层公称面积AD。 【答题要点】

切削厚度：hD?fsin?r=0.5sin75°=0.483（mm） 切削宽度：bD?ap/sin?r=4/sin75°=4.141（mm） 切削面积：AD?fap=4×0.5=2（mm2）

16. 已知用?r=90°、?r=2°、?o=5°、?o=12°、?s=0°的切断刀切断直径为50mm的棒料。 （1）若切削刃安装时高于中心0.2mm，不考虑进给运动的影响，试计算切断后，工件端面留下的

剪断心柱直径； 【答题要点】

在车床上进行切断加工时，若切削刃安装高于工件中心，加工过程中会使工作后角减小，若减

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