教材配套习题new(2)

《机械制造工程学》习题集

3. 试说明被吃刀量ap和进给量f对切削温度的影响，并与ap和f对切削力的影响相比较，两者有何不同？

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比选用大的切削速度更有利。

背吃刀量和进给量都会影响切削力大小，当进给量增大的时候，切削力的增大不成比例的增大，而背吃刀量增大的时候，切削力成比例的增大。这样就对切削刀的影响是磨损就不同了。

还有就是对温度的影响！进给量的影响比背吃刀量的大！对刀具的耐用度也就产生影响也就不同了咯！进给量大于背吃刀量啊！

4. 增大刀具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？

一方面增大前角，能使刀具锋利减小切削变形，并减轻刀–屑间的摩擦，从而减小切削力、切削热和功率消耗，减轻刀具磨损，削温度降低 另一方面，增大前角，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，导致切削区温度升高，

5. 刀具磨损有几种形式？各在什么条件下产生？

磨料磨损，这种磨损在各种切削速度下都存在，但对低速切削的刀具而言，磨料磨损是刀具磨损的主要原因

粘结磨损（又称冷焊磨损） 刀具材料与工件的亲和力大，则磨损严重 刀具材料与工件材料的硬度比小，则磨损加剧。切削速度的大小，中等偏低的切削速度下粘结磨损严重。

扩散磨损 温度是影响扩散磨损的主要因素，切削温度升高，扩散磨损会急剧增加；不同元素的扩散速度不同；扩散速度与接触表面的相对滑动速度有关，相对滑动速度愈高，扩散愈快；所以切削速度愈高，刀具的扩散

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磨损愈快。

化学磨损 在一定温度下，刀具材料与某些周围介质（如空气中的氧、切削液中的添加剂硫、氯等）起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物；极易被工件或切削擦掉而造成磨损，这种磨损称为化学磨损 。

6. 何谓最高生产率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工所选用的耐用度是否相同，为什么？教材P37。

第一种方法是根据单工件时最小的原则来制定耐用度，称为最高生产率耐用度Tp：第二种是根据每个工件工序成本最低原则来制定耐用度，称为最低成本耐用度Tc。

生产中一般多采用最低成本耐用度，只有当生产任务紧迫，或生产中出现不平衡的薄弱环节时，才选用最高生产率耐用度。

粗加工是以最高生产率为目的，所以使用最高生产率耐用度。精加工时，为避免在加工同一表面时中途换刀，耐用度应规定得高一些，至少应该完成一次走刀，应采用 最低成本耐用度。

7. 何谓工件材料切削加工性？改善工件材料切削加工性的措施有那些？ 教材P46—P48.

工件材料的切削加工性是指材料被切削加工成合格零件的难易程度. 调整材料的化学成分

在不影响材料使用性能的前提下，在钢中添加一些能明显改善切削加工性的元素，如硫、铅等，可获得易切钢；在铸铁中适当增加石墨成分，也可改善其切削加工性 进行适当的热处理

同样化学成分、不同金相组织的材料，切削加工性有较大差异。在生产中常对工件进行适当的热处理，除得到合乎要求的金相组织和力学

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性能外，也可改善其切削加工性能

采用新的切削加工技术，如加温切削，低温切削。

8. 切削液的主要作用是什么？切削加工中常用的切削液有哪几类？如何

选用？

在切削加工中，合理使用切削液的作用： 可以减小切屑、工件与刀具间的摩擦，降低切削力和切削温度，延长刀具使用寿命，并能减小工件热变形，抑制积屑瘤和鳞刺的生长，从而提高加工精度和减小已加工表面粗糙度值。

切削加工中常用的切屑液可分为三大类：水溶液、乳化液、切削油 水溶液： 主要成分是水，再加入一定的防锈剂或添加剂，使其具有良好的冷却性能又有一定的防锈和润滑性能

乳化液：乳化液是在切削加工中使用较广泛的切削液，它是水和乳化油的混合物，为了提高其防锈和润滑性能，往往会加入一定的添加剂 切削油：非水溶性切削液，主要成份是矿物油，少数采用动植物油。切削油主要起润滑作用

离子型切削液：一种新型水溶性切削液 ，其母液由阴离子型、非离子型表面活性剂和无机盐配置而成。能降低切削温度，提高刀具使用寿命。 选用：粗加工时，金属切除量大，产生的热量多，因此应着重考虑降低切削温度，选用以冷却为主的切削液，如3％～5％的低浓度乳化液或离子型切削液

精加工时主要要求提高加工精度和加工表面质量，应选用具有良好润滑性能的切削液，如极压切削油或高浓度极压乳化液，它们可减小刀具与切屑之间的摩擦与粘接，抑制积屑瘤。

从工件材料方面考虑：切削钢材等塑性材料时，需要用切削液；切削铸铁、黄铜等脆性材料时可不用切削液，其原因是切削液作用不明显，且

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会污染工作场地

从刀具材料方面考虑：切削高强度钢、高温合金等难加工材料时，属于高温高压边界摩擦状态，宜选用极压切削油或极压乳化液

高速钢刀具耐热性差，应采用切削液；硬质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，必要时可采用低浓度乳化液或水溶液，但应连续地、充分地浇注，否则刀片会因冷热不均而导致破裂

从加工方法方面考虑：铰孔、拉削、螺纹加工等工序刀具与已加工表面摩擦严重，宜采用极压切削油或极压乳化液

成形刀具、齿轮刀具等价格昂贵，要求刀具使用寿命长，可采用极压切削油

磨削加工时温度很高，工件易烧伤，还会产生大量的碎屑及脱落的砂粒会划伤已加工表面，因此要求切削液应具有良好的冷却清洗作用，故一般常采用乳化液或离子型切削液。

9. 前角和后角的功用分别是什么？选择前后角的主要依据是什么？ 前角的功用：一方面增大前角，能使刀具锋利减小切削变形，并减轻刀–屑间的摩擦，从而减小切削力、切削热和功率消耗，减轻刀具磨损，提高了刀具使用寿命；还可以抑制积屑瘤和鳞刺的产生，减轻切削振动，改善加工质量，另一方面，增大前角会使切削刃和刀头强度降低，易造成崩刃使刀具早期失效，还会使刀头的散热面积和容热体积减小，导致切削区温度升高，影响刀具寿命，由于减小了切屑变形，也不利于断屑。

选用：在刀具材料的抗弯强度和韧性较低，或工件材料的强度和硬度较高，或切削用量较大的粗加工，或刀具承受冲击载荷的条件下，为确保刀具强度，宜选用较小的前角，甚至可采用负前角 。

当加工塑性大的材料，或工艺系统刚性差易引起切削振动时，或机床功率不足时，宜选较大的前角，以减小切削力。

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对于成形刀具或自动化加工中不宜频繁更换的刀具情况，为保证其工作的稳定性和刀具使用寿命，宜取较小的前角。

后角的作用规律有以下方面：

增大后角，可增加切削刃的锋利性，减轻后刀面与已加工表面的摩擦，从而降低切削力和切削温度，改善已加工表面质量。但也会使切削刃和刀头强度降低，减小散热面积和容热体积，加速刀具磨损

在同样的磨钝标准VB条件下，增大后角（α2＞ α1），刀具材料的磨损体积增大，有利于提高刀具的使用寿命。但径向磨损量NB也随之增大（NB2＞NB1），这会影响工件的尺寸精度

选择： 切削厚度较大或断续切削条件下，需要提高刀具强度，应减小后角

工件材料越软，塑性越大，刀具后角应越大

以尺寸精度要求为主时，宜减小后角，以减小径向磨损量NB值；若以加工表面质量要求为主，则宜加大后角，以减轻刀具与工件间的摩擦 工艺系统刚性较差时，易产生振动，应适当减小后角

二、分析计算题

用YT15硬质合金外圆车刀纵车?b?0.637GPa的结构钢。硬度约为220HBW，车刀的几何参数为?o?15?屑

槽

，

??，前刀面带卷K?75??0rs、、

r??0.56mm，

车削时切削用量为

ap?f?vc?4mm?0.4mm/r?1.7m/s（102m/min）。

⑴用指数经验公式计算三个切削分力并计算切削功率；

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