小到0°，切削刃将无切削作用。即后角的减小值???o?12?时，对应的直径为剪断心柱直径：

D?2h/sin??2?0.2/sin12? =1.92mm

（2）若进给量f=0.1mm/r，切削刃与中心等高，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，若考虑进运动，加工过程中会使工作后角减小，若减小到0°，切削刃将无切削作用。即后角的减小值???o?12?时，对应的直径为剪断心柱直径D，此时有：

tan??f/?D，

即 D?f/?tan??1.5mm。

17. 车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用车刀前角为0°、左刃后角?oL=12°、右刃后角?oR=6°。试问左、右刃工作前、后角是多少？ 【答题要点】

所加工梯形螺纹的螺旋升角为：

??arctan?dw式中f=6mm，dw=36mm，计算得?=3.04°

在Pf平面内，对左切削刃，工作前角增大了η，变为3.04°，工作后角减小了η，变为8.96°。对右切削刃，工作前角减小了η，变为-3.04°，工作后角增大了η，变为9.04°。

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第2章 切削加工理论的应用

1. 切削塑形金属时，有哪些理想的切屑形状？可从哪些方面控制切屑的形态？

【答题要点】

根据生产经验，短管状切屑、平盘旋状切屑、锥盘旋状切屑、短环形螺旋切屑等是可以接受的切屑形状。其中理想的切屑形状为：定向流出的“C”、“6”形切屑，不超过50mm长度的短螺旋切屑。

控制切屑的形态有以下方面：

（1）从切削条件方面：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。

（2）从工件材料方面：减小工件的塑形可以实现切屑从长带状切屑向短单元切屑转化。 （3）从加工方法方面：采用断续切削或振动切削可实现断屑。

（4）从加工刀具方面：在刀具上开设置分屑槽或断屑台可实现断屑。 2 可以用哪些指标来衡量材料的切削加工性？

【答题要点】

衡量材料切削加工性的指标有： （1）加工材料的性能指标； （2）相对加工性指标； （3）刀具寿命指标；

（4）其他指标如加工质量，以单位切削力衡量（机床动力不足，工艺系统刚性差），以断屑性能衡量（自动机床，组合机床，自动线，深孔钻）。

根据工件材料的硬度、抗拉强度、伸长率（塑形）、冲击韧度、导热率可判断加工性等级。 3. 试分析钛合金TC9的切削加工性？

【答题要点】

（1）钛合金的导热性能低，切屑与前刀面的接触面积很小，致使切削温度很高。当切削温度在 600℃以上时，钛与氧、氮产生间隙固溶体，对刀具有强烈的磨损作用。

（2）钛合金塑性较低，与刀齿材料的化学亲和性强，容易和刀具材料中的 Ti、Co 和C 元素黏结，加剧了刀具的磨损。

（3）钛合金的弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面的回弹量(弹性恢复)大，所以已加工表面与后刀面的接触面积特别大，摩擦也比较严重。

加工钛合金的注意事项：

（1）成形和复杂刀具可选用如 W6Mo5Cr4V2Al等高温性能好的高速钢。尽可能使用硬质合金刀具和，导热性能良好的、强度高的细晶粒钨钴类硬质合金刀具，如 YG3X、YG6X等，以提高生产率，不能选用 YT类和 TiC、TiN 涂层的刀片。

（2）刀具几何参数在选用时，应采用较小的前角，后角应比切普通钢的大，刀尖采用圆弧过渡刃，切削刃上避免有尖角出现，切削刃的粗糙度值应尽可能小，以保证排屑流畅和避免崩刃。

（3）选用较低的切削速度，中等偏小的进给量，较大的背吃刀量，以使切削刃在冷硬层下进行切削；切削过程中应进行充分冷却，一般用乳化液或极压乳化液，必须注意腐蚀问题。

（4）工艺系统应有足够的刚度和功率。 4. 已加工表面质量包含哪些内容？怎样减小表面粗糙度(从切削用量、刀具参数及切削过程分析)？ 【答题要点】

已加工表面质量包含：

（1）几何方面：表面粗糙度Ra；

（2）表面材质的变化：加工硬化、表层残余应力、表层微裂纹、表层金相组织。 减小表面粗糙度的措施：

（1）提高切削速度，降低进给量；

（2）增大刀具前角，合理确定后角，减小主、副偏角，合理使用修光刃。 （3）选择抗粘结的刀具材料，合理使用切削液，调整工件材料性能。 5. 分别说明倒角刀尖、修圆刀尖、刃口圆弧和倒棱的作用和适用场合。

【答题要点】

（1）倒角刀尖：改善刀尖强度及善热性能，用于粗加工的硬质合金车刀或铣刀； （2）修圆刀尖：强化刀尖、减小表面粗糙度，用于精加工刀具；

（3）刃口圆弧：强化切削刃、减小刀具破损、减小表面粗糙度，用于断续切削； （4）倒 棱：强化切削刃、减小刀具破损，用于硬质合金与陶瓷等脆性刀具；

（5）消 振 棱：消除振动、稳定切削过程、提高刀具寿命，用于工艺系统不足的情况。 6 切削液有哪些作用？ 常用切削液有哪些类型？试从工件材料、刀具材料、加工要求及加工方法四个方面说明怎样选择合理的切削液？

【答题要点】

（1）切削液作用：冷却、润滑、防锈、清洗

（2）切削液类型：水溶性切削液（包括水溶液、乳化液和合成切削液）、油性切削液（包括切削油和极压切削油）。

（3）切削液应考虑以下四个方面选择：

① 根据工件材料选择：切削普通结构钢等塑性材料时要用切削液，切削铸铁等脆性材料时可不用切削液。切削材料中含有铬、镍、钼、锰、钛、钒、铝、妮、钨等元素时应尽可能采用极压切削油或极压乳化液。加工铜、铝及其合金不能用含硫的切削液。精加工铜及其合金、铝及其合金或铸铁时，可选用离子型切削液或10%～12%乳化液。

② 根据刀具材料选择：高速钢刀具粗加工时应选以冷却作用为主的切削液以降低切削温度；硬质合金刀具粗加工时可不用切削液，必要时用低浓度的乳化液或水溶液连续地、充分地浇注，否则刀片会因冷热不均而产生裂纹；用立方氮化硼砂轮时应选磨削油或乳化油而不能用水溶液。

③ 根据加工要求选择：粗加工时宜选用冷却性能为主的切削液以降低切削温度（如离子型切削液或3%～5%乳化液）；精加工时宜选用渗透性和润滑性良好的切削液以减小工件表面粗糙度和提高加工精度。低速切削时宜选用以润滑性能为主的切削油（如极压切削油或 10%～12%极压乳化液或离子型切削液）以减小刀屑摩擦；高速度切削时宜选用冷却性能良好的切削液（如离子型切削液和乳化液）。

④ 根据加工方法选择：铰削、拉削、螺纹加工、剃齿等工序宜选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液。磨削加工时宜选用具有良好冷却和清洗性能的用乳化液（一般用离子型切削液）；磨削难加工材料，宜选用润滑性能较好的极压乳化液或极压切削油。车削时一般不用切削液或选用润滑性能好的切削油，铣削时很少用切削液。

7. 在传统的有级变速机床上切削时，切削用量的选择有何原则？选定背吃刀量和进给量后，怎样确定切削速度？在数控机床和加工中心中，这一原则是否仍然使用？为什么？ 【答题要点】

（1）切削用量的选择原则：

粗加工：首先选取尽可能大的背吃刀量，其次根据机床动力和刚性等选取尽可能大的进给量；

最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

精加工、半精加工：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。

（2）切削用量的确定方法：

背吃刀量主要根据加工余量确定。余量尽量一次切除，如果余量过大，需分两次切除，第一刀的背吃刀量要大，通常为总余量的2/3-3/4。

进给量的选择：粗加工时，根据机床功率、刀片强度尽量选大；精加工、半精加工时根据表面粗糙度要求选择。

切削速度根据刀具的寿命要求和选定的背吃刀量、进给量计算得出并计算出对应的转速，然后与机床具有的实际转速比较，选择与之相近并使速度损失率最小的机床转速，然后反算得出实际的切削速度。

（3）方法（2）的切削速度的确定方法在数控加工时不适用，因为数控机床大多为无机调速。

二、综合应用

8. 用车刀车削一长度为300mm，直径为30mm的细长轴类零件，零件毛坯的直径为?41mm，要求

0.05加工到?35??0.05，分为粗、精两次加工。已知：

工件材料： 不锈钢1Cr18Ni9Ti（?b?0.539GPa）。 刀具材料： (a) YG3X；(b) 陶瓷；(c) YG8；(d) PCD。

刀具角度： ①主偏角：（a）?r＝（b）?r＝75?。②前角：（a）?o＝（b）?o＝20?。③刃30；10?；倾角：（a）?s＝?5?；（b）?s＝5?。

切削用量： (a) ap?2.4mm，f?0.5mm/r，vc?60m/min；(b) ap?0.6mm，f?0.1mm/r，

?vc?100m/min

回答以下问题：

（1）选择粗车和精车时刀具材料； 答：粗车选YG8、精车YG3X。 （2）选择粗车和精车时切削用量； 答：粗车选（a），精车（b）。

（3）选择粗车和精车的合理刀具角度并说明理由；

答：粗车：主偏角选（b）；前角选（a）?o＝。 10?； 刃倾角选（a） 精车：主偏角选（b）；前角选（b）?o＝。 10?； 刃倾角选（b）

理由：工件为细长轴，刚性差，应用较大的主偏角以减小背向力；粗加工时为了强化切削刃和刀尖，选用较小的前角和刃倾角，精加工时为了减小切削变形和切削力，提高加工质量，选择较大的前角和刃倾角。

（4）查表计算粗加工时的切削力Fc和消耗的功率Pc。 【答题要点】

第一步：查表3-1、表3-2得CFc、xFc、yFc、nFc、KmF、K?、K?、K?；

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