第五章 机械加工表面质量及其控制练习题

机械制造工艺学习题解答第五章：机械加工表面质量及其控制第3版P2675-1机械加工表面质量包括哪些具体内容答：P229机械加工表面质量,其含义包括两个方面的内容：A．加工表面层的几何形貌,主要由以下几部分组成：⑴表面粗糙度；⑵波纹度；⑶纹理方向；⑷表面缺陷;B．表面层材料的力学物理性能和化学性能,主要反映在以下三个方面：⑴表面层金属冷作硬化；⑵表面层金属的金相组织变化；⑶表面层金属的残余应力;5-2为什么机器零件一般总是从表面层开始破坏的加工表面质量对机器使用性能有哪些影响答：P2311由于表面是零件材料的边界,常常承受工作负荷所引起的最大应力和外界介质的侵蚀,表面上有着引起应力集中而导致破坏的微小缺陷,所以这些表面直接与机器零件的使用性能有关;2加工表面质量对机器的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性、零件配合质量都有影响;5-3车削一铸铁零件的外圆表面,若进给量f=r,车刀刀尖圆弧半径re=3mm,试估算车削后的表面粗糙度;5-6为什么提高砂轮速度能减小磨削表面的粗糙度数值,而提高工件速度却得到相反的结果答：P224砂轮速度越高,单位时间内通过被磨表面的磨粒数就越多,工件材料来不及变形,因而工件表面粗糙度值越小;而工件速度增大,单位时间内通过被磨表面的磨粒数减少,塑性变形增加,表面粗糙度值将增大;5-7为什么在切削加工中一般都会产生冷作硬化现象答：P240机械加工过程中产生的塑性变形,使晶格扭曲、畸变,晶粒间产生滑移,晶粒被拉长,进一步变形受到阻碍,这些都会使表面层金属的硬度增加,统称为冷作硬化或称为强化; 5-8为什么切削速度越大,硬化现象越小而进给量增大,硬化现象增大答：P240-241增大切削速度,1刀具与工件的作用时间减少,使塑性变形的扩展深度减小,因而冷硬层深度减小；2温度增高,弱化倾向增大,冷硬程度降低;而进给量增大时,硬化现象增大的原因是随着进给量的增大,切削力也增大,表层金属的塑性变形加剧,冷硬程度增大;但是,这种情况只是在进给量比较大时才是正确的;5-11什么是回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤答：P243磨削淬火钢时,在工件表面形成的瞬时高温将使表层金属产生以下三种金相组织变化：1如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度碳钢的相变温度为720℃,但已超过马氏体的转变温度中碳钢为300℃,工件表面金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织索氏体或托氏体,这称为回火烧伤; 2如果磨削区温度超过了相变温度,再加上冷却液的急冷作用,表层金属会出现二次淬火马氏体织织,硬度比原来的回火马氏体高；在它的下层,因冷却较慢,出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织索氏体或托氏体,这称为淬火烧伤; 3如果磨削区温度超过了相变温度,而磨削过程又没有冷却液,组织,表层金属的硬度将急剧下降,这称为退火烧伤;5-12为什么磨削容易产生烧伤如果工件材料和磨削用量无法改变,减轻烧伤现象的最佳途径是什么答P243-244：磨削容易产生烧伤的原因是：磨削速度高、消耗功率大；砂轮磨粒导热性差,为天然负前角、磨削力大,磨削温度高; 如果工件材料和磨削用量无法改变,减轻烧伤最有效的方法是改善冷却条件,如选择内冷却砂轮或者开槽砂轮,使冷却液能够进入磨削区域；还需要合理选择砂轮硬度、结合剂和组织等;5-14磨削外圆表面时,如果同时提高工件和砂轮的速度,为什么能够减轻烧伤且又不会增大表面粗糙度答：P243-244增大工件的回转速度Vw,磨削表面的温度会升高,但其增长速度与磨削背吃刀量ap的影响相比小得多；且Vw越大,热量越不容易传入工件内层,具有减小烧伤层深度的作用;增大工件速度Vw当然会使表面粗糙度增大,为了弥补这一缺陷,可以相应提高砂轮速度Vs,实践证明,同时提高砂轮速度Vs和工件速度Vw,可以避免产生烧伤;5-16机械加工中,为什么工件表层金属会产生残余应力答：教材P245-247工件表层产生残余应力的原因是：（1）冷态塑性变形：机械加工时,工件表面受到挤压与摩擦,表层产生伸长塑变,基体仍处于弹性变形状态;切削后,表层产生残余压应力,而在里层产生残余拉伸应力;（2）热态塑性变形：机械加工时,切削或磨削热使工件表面局部温升过高,引起高温塑性变形;表层产生残余拉应力,里层产生产生残余压应力；（3）金相组织变化：切削时产生的高温会引起表面的相变;比容大的组织→比容小的组织→体积收缩,产生拉应力,反之,产生压应力;5-17试述加工表面产生压缩残余应力的原因,试述表面产生拉伸残余应力的原因;答：P245-246A.加工表面产生压缩残余应力的原因：1机械加工时加工表面的金属层内产生塑性变形,使表层金属的比容增大;由于塑性变形只在表面层中产生,这样就在表面层内产生了压缩残余应力；2当刀具从被加工表面上切除金属时,表层的纤维被拉长,刀具后刀面与已加工表面的摩擦又加大了这种拉伸作用；刀具切离后,弹性变形将逐渐恢复,而塑性变形不能恢复,表面层金属拉伸塑性变形,受到与它相连的里层未发生塑性变形金属的阻碍,因此就在表层金属中产生了压缩残余应力;B.表面产生拉伸残余应力的原因：1在机械加工中,切削区会产生大量的切削热,工件表面的温度往往很高;工件受热膨胀时,表层金属处于没有残余应力作用的完全塑性状态中,冷却时表层金属收缩受到里层金属阻碍,这样就在表面层内产生了拉伸残余应力;2比容减小,表面层金属由于相变而产生的收缩受到基体金属的阻碍,因而在表层金属产生拉伸残余应力;5-20什么是强迫振动它有哪些主要特征答：P252-253强迫振动——由外界周期性的干扰力的作用而引起的振动; 其主要特征是：其振动频率与干扰力的频率相同,或者是干扰力频率的整倍数；其振幅既与干扰力幅值有关,又与工艺系统的动态特性有关;若干扰力频率接近或者等于工艺系统的某一固有频率时,振幅将明显增大或者引起共振;5-22什么是自激振动它与强迫振动、自由振动相比,有哪些主要特征答：P253-255机械加工过程中,在没有周期性外力相对于切削过程而言作用下,由系统内部激发反馈产生的周期性振动,称为自激振动,简称为颤振; 与强迫振动相比,自激振动具有以下特征：机械加工中的自激振动是在没有外力相对于切削过程而言干扰下所产生的振动运动,这与强迫振动有本质的区别；自激振动的频率接近于系统的固有频率,这就是说颤振频率取决振动系统的固有特性;这与自由振动相似但不相同,而与强迫振动根本不同;自由振动受阻尼作用将迅速衰减,而自激振动却不因有阻尼存在而迅速衰减;。

机械加工表面质量1．表面质量的含义包括哪些主要内容?为什么机械零件的表面质量与加工精度具有同等重要的意义？[解]加工表面质量包括：(1)表面的几何形状——主要为表面粗糙度和表面波度。

（2）表面层的物理机械性能——主要为显微硬度、残余应力和金相组织。

机器零件加工后表面层的状态会影响零件的使用性能，使用寿命及工作可靠性，从而影响产品的质量。

因此要根据产品的工作要求，订出合适的表面质量与加工精度。

2．表面粗糙度与加工精度有什么关系?[解]零件的精度与表面粗糙度有密切关系。

一定的精度应有相应的粗糙度，如果表面粗糙度值太大，则尺寸难于准确测量，尺寸精度将无法保证。

因此要进行有效的尺寸控制，一般粗糙度Ra应不超过尺寸公差的1／8。

3．为什么机器上许多静止连接的接触表面(如车床床头箱与床身接合面，过盈配合的轴与孔表面等)，往往都要求较小的表面粗糙度，而有相对运动的表面又不能对粗糙度要求过小(Ra0.01~0.02)?[解]由于静止连接的接触表面的粗糙度影响接触刚度及配合性质，因此接触表面要求有较小的表面粗糙度。

对有相对运动的表面，当表面很光滑时，由于润滑油被挤出，表面间分子亲和力大，产生“咬焊”作用。

表面间产生相对运动会加剧磨损，所以磨损不但有机械作用，而且有分子作用。

因此有相对运动的表面对粗糙度不能要求过小。

因而零件表面租糙度存在一个最佳范围，它取决于使用要求，工作条件及零件材料等。

4．为什么有色金属用磨削加工得不到小粗糙度？通常为获得小粗糙度的加工表面应采用哪些加工方法?若需要磨削有色金属，为减小表面粗糙度应采取什么措施?[解]由于有色金属材料塑性大，导热好，故磨削时工件表面层的塑性变形大，切屑易堵塞砂轮，因此加工表面经常磨不光。

通常采用高速精车或金钢镗的方法来加工小粗糙度的有色金属零件。

若需要磨削有色金属，可利用合金元素使有色金屑的韧性下降，以减小磨削表面的粗糙度。

5．磨削加工时，影响加工表面粗糙度的主要因素有哪些？磨削外圆时，为什么说提高工件速度υ工，及砂轮速度υ砂有利于减小加工表面的粗糙度，防止表面烧伤并能提高生产率?[解]磨削加工时影响表面粗糙度的主要因素有：正确选择砂轮(粒度、硬度、材料、修整和平衡)；合理选择磨削用量(υ工、υ砂、f纵向、a P及空走刀次数)；被加工材料(塑性、导热性等)及冷却条件(冷却润滑液与冷却方法)。

机械加工表面质量参考答案机械加工表面质量一、判断题（正确的在题后括号内划“√”，错误的划“×”。

）1．零件的表面粗糙度值越低，疲劳强度越高。

( √) 2．表面的微观几何性质主要是指表面粗糙度。

( √)3．切削加工时，进给量和切削速度对表面粗糙度的影响不大。

( ×) 4．零件的表面粗糙度值越低越耐磨。

( ×)5．滚压加工是利用淬过火的滚压工具对工件表面施加压力，使其硬度增加，并使表面产生冷硬层和残余压应力，从而提高零件的抗腐蚀能力和疲劳强度。

( √) 6．滚压加工的目的主要是为了使工件表面上的凸峰填充到相邻的凹谷中，从而减小加工表面的粗糙度。

( ×) 7．表面冷作硬化程度越高，零件的耐磨性越高。

( ×)二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案，并将正确答案的标号填在题干的括号内。

）1．磨削加工中，大部分切削热传给了（ B ）。

A．机床B．工件C．砂轮D．切屑2．磨削表层裂纹是由于表面层的结果。

（ A ）A．残余应力作用B．氧化C．材料成分不匀D．产生回火3．加工过程中若表面层以冷塑性变形为主，则表面层产生( C )应力；若以热塑性变形为主，则表面层产生( A )应力；。

A．拉应力B．不定C．压应力D．金相组织变化4．机械加工时，工件表面产生波纹的原因有（ B ）。

A．塑性变形B．切削过程中的振动C．残余应力D．工件表面有裂纹5．在切削加工时，下列哪个因素对表面粗糙度没有影响（ D ）A．刀具几何形状B．切削用量C．工件材料D．检测方法6．当零件表面层有残余压应力时，（ B ）表面层对腐蚀作用。

A．降低了B．增加了C．不影响D．有时会影响7．磨削表层裂纹是由于表面层（ A ）的结果。

A．.残余应力作用B．氧化C．材料成分不匀D．产生回火8．磨削光轴时、若切削条件相同，哪种工件材料磨削后表面粗糙度小( B )A．20钢；B．45钢；C．铸铁；D．铜。

《机械制造质量分析与控制》习题一.单项选择题1.机床和刀具达到热平衡前的热变形所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、形位误差c、随机误差d、变值系统误差2. 某工序的加工尺寸为正态分布，但分布中心与公差中点不重合，则可以认为：（）a、无随机误差b、无常值系统误差c、变值系统误差很大d、同时存在常值系统误差和随机误差3. 夹具在机床上的安装误差所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、变值系统误差c、随机误差d、形位误差4. 一次性调整误差所引起的加工误差属于：（）a、随机误差b、常值系统误差c、变值系统误差d、形位误差5. 误差复映所引起的加工误差属于：（）a、变值系统误差b、常值系统误差c、随机误差d、形位误差6. 刀具磨损所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、变值系统误差c、随机误差d、形位误差7. 内应力引起的变形误差属于：（）a、常值系统误差b、形位误差c、变值系统误差d、随机误差8. 定位误差所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、随机误差c、变值系统误差d、形位误差9. 对滚动轴承进行适当的预紧，是提高主轴系统（）的重要措施。

（）a、精度b、强度c、刚度d、柔度10.通常用（）系数表示某种加工方法和加工设备胜任零件所要求加工精度的程度（）a、工艺能力b、误差复映c、误差传递d、误差敏感11.原理误差所引起的加工误差属于：（）a、常值系统误差b、随机误差c、形位误差d、变值系统误差12.误差的敏感方向指产生加工误差的工艺系统的原始误差处于加工表面的：（）a、切线方向b、轴线方向c、法线方向d、倾斜方向13. 受迫振动系统在共振区消振最有效的措施是（）。

a、增大系统刚度b、增大系统阻尼c、增大系统质量14. 在车床上进行削扁镗杆自激振动的切削实验时，若切削条件相同 , 试指出下列各种情况下切削最稳定的场合（）a、弱刚度主轴与加工表面法向的夹角450b、弱刚度主轴与加工表面法向的夹角1350c、采用直径相同的圆镗杆d、增大阻尼15. 削扁镗杆的抗振性比圆镗杆好是由于：（）a、刚度高b、阻尼大、消耗振动能量大c、系统刚度的组合特性合适二.多项选择题1.用调整法在车床三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，各种因素引起的加工误差是属于常值系统误差的是：（）a、三爪卡盘的制造和安装误差b、车床主轴的径向跳动c、薄壁铜套的夹紧变形d、机床导轨的几何误差e、镗刀的磨损2.指出下列哪些情况产生的误差属于加工原理误差：（）a、加工丝杠时机床丝杠螺距有误差b、用模数铣刀加工渐开线齿轮c、工件残余应力引起的变形d、用阿基米德滚刀加工渐开线齿轮e、夹具在机床上的安装误差3.机械加工中达到尺寸精度的方法有：（）a、试切法b、定尺寸刀具法c、调整法d、选配法e、自动控制法4.用调整法在车床三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，各种因素引起的加工误差是属于随机误差的是：（）a、镗刀的磨损b、薄壁铜套的夹紧变形c、三爪卡盘的制造和安装误差d、机床导轨的几何误差e、工件外圆形状误差引起的安装误差5. 指出下列哪些刀具的制造误差会直接影响加工精度：（）a、外圆车刀b、齿轮滚刀c、端面车刀d、铰刀e、键槽铣刀6.主轴的纯轴向窜动对哪些加工有影响: （）a、车削螺纹b、车削外圆c、车削端面d、车削内孔7.影响加工精度的主要误差因素可归纳为以下方面：（）a、工艺系统的几何误差b、毛坯的制造误差c、工艺系统力效应产生的误差d、工艺系统热变形产生的误差e、加工原理误差8.机械加工中获得工件形状精度的方法有：（）a、试切法b、轨迹法c、调整法d、成形法e、展成法三.判断题1.零件表面层的加工硬化能减小表面的弹塑性变形，从而提高了耐磨性，所以表面硬化程度越高越耐磨。

第五章机械加⼯表⾯质量及其控制练习题⼀、名词解释1．冷作硬化：2．磨削烧伤：⼆、选择题1.磨削淬⽕钢时，磨削区温度末超过淬⽕钢的相变温度，但已超过马⽒体的转变温度，可能产⽣（）。

A、淬⽕烧伤B、回⽕烧伤C、退⽕烧伤D、不烧伤。

2.磨削淬⽕钢时在重磨削(不⽤切削液）条件下可能产⽣（）形式的磨削烧伤。

A、淬⽕烧伤B、回⽕烧伤C、不烧伤D、退⽕烧伤3.加⼯过程中若表⾯层以冷塑性变形为主，则表⾯层产⽣（）应⼒。

A、拉应⼒B、压应⼒C、⽆应⼒层4.机械加⼯中的振动，按其产⽣的原因可分为三种，试指出⾃激振动的能量特性（）A、在外界周期性⼲扰⼒持续作⽤下的持续振动；B、只有初始⼲扰⼒的作⽤、振动中再也没有能量输⼊，故为衰减振动；C、维持振动的交变⼒是振动系统在⾃⾝运动中激发出来的，从⽽引起系统的持续振动。

5.削扁镗杆的抗振性⽐圆镗杆好是由于（）。

A、系统刚度的组合特性合适B、阻尼⼤、消耗振动能量⼤C、刚度⾼6.磨削淬⽕钢时，若⼯件表⾯出现淬⽕烧伤，⼯件表⾯将产⽣（）残余应⼒。

A、拉伸B、压缩C、⽆7.零件配合性质的稳定性与（）的关系较⼤。

A．零件材料B．加⼯表⾯质量C．载荷⼤⼩D．接触刚度8.如果使扁形镗杆能够产⽣消振作⽤，需要（）。

A．选择合适的削扁值和⼑头相对削扁⽅向的位置B．选择合适的镗杆长度C．选择合适的削扁值D．选择合适的⼑头相对削扁⽅向的位置9.冷态下塑性变形经常在表层产⽣（）。

A．拉应⼒B．不定C．压应⼒D．⾦相组织变化10.⾦属的加⼯硬化现象将导致什么结果。

A、强度降低，塑性提⾼B、强度提⾼，塑性提⾼C、强度提⾼，塑性降低D、强度降低，塑性降低11.⼯件材料的塑性越⼤，冷作硬化倾向（），冷作硬化程度（）A．越⼩，越轻微B．越⼩，越严重C．越⼤，越轻微D．越⼤，越严重12.机械加⼯时，⼯件表⾯产⽣波纹的原因有（）。

A．塑性变形B．切削过程中的振动C．残余应⼒D．⼯件表⾯有裂纹13.在切削加⼯时，下列哪个因素对表⾯粗糙度没有影响？（）A．⼑具⼏何形状B．切削⽤量C．⼯件材料D．检测⽅法14.⼯件加⼯过程中若表⾯层以热态塑性变形为主，常在表层产⽣（）。

第一章金属切削的基本要素习题1．1切削加工时，工件表面是如何形成的？1．2形成发生线的方法有哪些？并说明各种方法中切削刃的形状与发生线的接触方式及其所需要的运动？1．3试用简图及文字说明在下列加工方法中，为了加工出所需零件表面，机床必须具备哪些成形运动？1）用外圆车刀车削外圆锥体。

2）用圆柱铣刀铣削平面3）用螺纹车刀车削外圆锥螺纹4）用麻花钻钻削圆柱孔5）用插齿刀加工直齿圆柱齿轮齿面1．4什么是主运动，什么是进给运动，各有何特征？什么是合成切削运动？什么是合成切削速度角？1．5何谓切削用量三要素？怎么定义？1．6试说明外圆车刀切削部分结构要素中三面两刃一刀的含义？1．7为什么要建立刀具角度参考系？有哪两类刀具角度参考系？它们有什么区别？1．8刀具标注参考系有哪几种？它们是由哪些参考平面所构成？并给这些参考平面下定义。

1．9试绘出外圆车刀主剖面标注角度参考系和法剖面标注角度参考系中的四个参考平面的平面图，并在各参考平面内标注出相应的基本刀具标注角度1．10确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？1．11试述判定车刀前角，后角和刃倾角正负号的规则。

1．12试说明切削层各参数的定义及表达式？1．13何为直角切削和斜角切削？何为自由切削和非自由切削？1．14车断车刀最后不是车断，而是挤断为什么？1．15当用Kr=45度的车刀车外圆时，工件加工前直径为62mm，加工后直径为54mm，工件每秒钟转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动1。

6mm，试求f,ap,Vc，切削宽度，切削厚度，切削面积。

1．16车刀刃倾角等于多少度时，其主剖面和法剖面重合？1．17刀具在高温，高压以及冲击和震动条件下切削时应具备哪些基本要求？1．18高速钢是在高碳钢中添加了哪些主要合金元素？高速钢按其化学成分，切削性能和制造方法可分为哪些类型？1．19什么是硬质合金？其性能取决于哪些因素？可分为哪四大类型？各适宜哪些加工范围？1．20高速钢和硬质合金各有哪些优缺点？能否将这两种刀具材料进行组合形成一种新的刀具材料以发挥其综合优势？1．21什么是超硬刀具材料？各有何特点和优势？第二章金属切削过程及切削参数优化选择习题2．1如何划分金属切削过程中的三个变形区？在这三个变形区内各形成哪些变形？各自有何特征？2．2切屑形态一般可分为哪四种类型？各自形成的切削条件有哪些？2．3试根据变形系数（ξ）公式和剪切角（Φ）公式来判断刀具的前角，摩擦角和剪切角对切削变形的影响？2．4阐述刀—屑摩擦的特点，试说明为什么刀具前刀面上的摩擦不服从古典摩擦法则？2．5试描述积屑瘤现象及其产生条件？试说明积屑瘤的形成原因及其与切削速度的关系？2．6积屑瘤对切削过程有哪些影响？如何控制积屑瘤的形成？2．7影响切削变形的主要因素有哪些？试分析各因素对切削变形的影响程度及规律？2．8分析切削力的来源？切削合力为什么要分解为三个切削力？并说明各切削分力的定义及其作用。