第二章 切削过程及其控制
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第2章金属切削过程及其控制一、选择题1.车床上镗内孔时,刀尖安装高于工件回转中心,则刀具工作角度与标注角度相比,后角。
…………………………………………………………………()(A)增大(B)减小(C)不变2.纵车外圆时,不消耗功率但影响工件精度的切削分力是()(A)进给力(B)背向力(C)主切削力(D)总切削力4.在车削细长轴时,为了减小工件的变形和振动,故采用较大的车刀进行切削,以减小径向切削分力。
…………………………………………………………………()(A)主偏角(B)副偏角(C)后角5.在车削加工铸铁工件外圆时,应选用的硬质合金刀具材料种类为……………()(A)YT类(B)YT或YG类(C)YG类6.刃倾角的功用之一是控制切屑流向,若刃倾角为负,则切屑流向为……………()(A)流向已加工面(B)流向待加工面(C)沿切削刃的法线方向流出7.粗加工时,前角应取();加工材料塑性越大,前角应取()的值。
(A)相对较大(B)相对较小(C)任意取8.车45钢调质工件外圆时,产生表面粗糙度主要原因是残留面积、塑性变形和等因素引起的。
…………………………………………………()(A)切屑崩碎(B)鳞刺(C)积屑瘤9.刀具磨损到一定的限度就不能再继续使用,这个磨损限度称为()。
(A)磨钝标准(B)磨损极限(C)耐用度(D)刀具寿命10.在基面内测量的角度有()(A)前角和后角(B)主偏角和副偏角(C)刃倾角11.前刀面与基面间的夹角是( )。
12.切削用量中对切削力影响最大的是()。
(A)切削速度Vc (B)进给量f (C)切削深度a p(D)三者一样13.在切削平面内测量的角度有()。
(A)前角(B)后角(C)主偏角(D)刃倾角14.下列哪种刀具不适宜进行沟槽的铣削()。
(A) 立铣刀(B)圆柱形铣刀(C)锯片铣刀(D)三面刃铣刀15.YT 类硬质合金适用于加工钢材,其中()适合于精加工。
(A)YT1 (B)YT5 (C)YT15 (D)YT3016.()切削液主要起冷却作用。
第三节切削过程及控制在金属切削过程(cutting process)中,始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾,从而产生一系列物理现象,如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。
一、切屑的形成过程及切屑类型1、切屑的形成过程实验表明,切屑(chips)的形成过程是被切削层金属受到刀具前面的挤压作用,迫使其产生弹性变形,当剪切应力达到金属材料屈服强度时,产生塑性变形。
随着刀具前刀面相对工件的继续推挤,与切削刃接触的材料发生断裂而使切削层材料变为切屑。
切屑的变形和形成过程实际上经历了弹性变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段。
变形系数ξ➢切屑厚度hch与切削层的厚度hD之比称为厚度变形系数,用ξh 表示,ξh = ach/ac ;➢而切削层长度lc与切屑长度lch之比称为长度变形系数,用ξl表示,ξl=lc/lch 。
➢变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。
2、切屑的类型➢带状切屑外形特征:它的内表面是光滑的,外表面是毛茸茸的。
形成条件:用大前角的刀具、较高的切削速度和较小的进给量切削塑性材料优点:切削过程平稳,切削力波动较小,已加工表面粗糙度较小。
缺点:切屑连续不断,不太安全或可能擦伤已加工表面,因此要采取断屑措施。
➢挤裂(节状)切屑外形特征:刀屑接触面有裂纹,外表面是锯齿形。
形成条件:采用较低的切削速度和较大的进给量,刀具前角较小,粗加工中等硬度的钢材料特点:切削力波动较大,工件表面较粗糙➢崩碎切屑:➢在切削铸铁和黄铜等脆性材料时,切削层金属发生弹性变形以后,一般不经过塑性变形就突然崩落,形成不规则的碎块状屑片,即为崩碎切屑。
➢当刀具前角小、进给量大时易产生这种切屑,➢产生崩碎切屑时,切削热和切削力都集中在主切削刃和刀尖附近,刀具易崩刃、刀尖易磨损,并容易产生振动,影响表面质量。
3、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1)什么是积屑瘤在一定速度范围下,切削塑性金属材料形成带状切屑时, 常在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘结一些工件材料, 形成一块硬度很高的楔块,称之为积屑瘤(the built-up edge),或称刀瘤。
机械制造工程之切削过程及其控制复习题(doc 10页)机械制造工程学复习题第二章切削过程及其控制2-1 什么是切削用两三要素?在外圆车削中,它们与切削层参数有什么关系?2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度?试画图标出这些基本角度。
2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。
为什么车刀作横向切削时,进给量取值不能过大?2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能?2-5 常用的硬质合金有哪几类?如何选用?2-6 怎样划分切削变形区?第一变形区有哪些变形特点?2-7 什么是积削瘤?它对加工过程有什么影响?如何控制积削瘤的2-19 试述前角的功用及选择原则。
2-20试述后角的功用及选择原则。
2-21在CA6140型车床上车削外圆,已知:工件毛坯直径为mm 70φ,加工长度为400mm ;加工后工件尺寸为mm 01.060-φ,表面粗糙度为Ra3.2m μ;工件材料为40Cr (MPa b 700=σ);采用焊接式硬质合金外圆车刀(牌号为YT15),刀杆截面尺寸为16mm ⨯25mm,刀具切削部分几何参数为:mm b mm r k k s r r a 2.0,10,5.0,0,10,45,6,10101'0=-=======γεγλαγ 。
市委该工序确定切削用量(CA6140型车床纵向进给机构允许的最大作用力为3500N )。
2-22 试论述切削用量的选择原则。
2-23 什么是砂轮硬度?如何正确选择砂轮硬度?2-24 磨削外圆时磨削力的三个分力中以Fp 为最大,车外圆时切削力的三个分力中以Fc 为最大,为什么?2-25 试用单颗磨粒的最大切削厚度公式,分析磨削工艺参数对磨削过程的影响。
第三章 机械制造中的加工方法及装备3-1 表面发生线的形成方法有哪几种?试简述其形成原理。
3-2 试以外圆磨床为例分析机床的哪些运动是主运动,哪些运动是进给运动?3-3 机床有哪些基本组成部分?试分析其主要功用。
第二章练习题一。
单项选择题1。
切削铸铁工件时,刀具的磨损部位主要发生在: ( )a、前刀面b、后刀面c、前、后刀面2。
影响刀头强度和切屑流出方向的刀具角度是:()a、主偏角b、前角c、副偏角d、刃倾角3.粗车碳钢工件时,刀具的磨损部位主要发生在: ( )a、前刀面b、后刀面c、前、后刀面4。
钻削时,切削热传出途径中所占比例最大的是:( )a、刀具b、工件c、切屑d、空气介质5.车削时,切削热传出途径中所占比例最大的是: ( )a、刀具b、工件c、切屑d、空气介质6.对铸铁材料进行粗车,宜选用的刀具材料是: ( )a、YT15(P10)b、YT5(P30)c、YG3X(K01)d、YG8(K20)7。
下列刀具材料中,强度和韧性最好的是:( )a、高速钢b、YG类硬质合金c、YT类硬质合金d、立方氮化硼8.安装外车槽刀时,当刀尖低于工件的回转轴线,与其标注角度相比刀具工作角度将会:()a、前角不变,后角变小b、前角变大,后角变小c、前角变小,后角变大d、前后角均不变9。
ISO标准规定刀具的磨钝标准是控制: ( )a、沿工件径向刀具的磨损量 b、后刀面上平均磨损带的宽度VB c、前刀面月牙洼的深度KTd、前刀面月牙洼的宽度10.一般当工件的强度、硬度、塑性越高时,刀具耐用度:( )a、不变b、有时高,有时低c、越高d、越低11。
下列刀具材料中,适宜制造形状复杂的机用刀具的材料是: ( )a、碳素工具钢b、人造金刚石c、高速钢d、硬质合金12.精车碳钢工件时,刀具的磨损部位主要发生在: ( )a、前刀面b、后刀面c、前、后刀面13。
工件材料相对加工性的等级划分是: ( )a、分为10级,1级最易切削,10级最难切削 b、分为8级,8级最易切削,1级最难切削c、分为8级,1级最易切削,8级最难切削d、分为10级,10级最易切削,1级最难切削14.生产中用来衡量工件材料切削加工性所采用的基准是:()a、切削退火状态下的45钢,切削速度为60m/min时的刀具耐用度b、切削正火状态下的45钢,刀具工作60min时的磨损量c、刀具耐用度为60min时,切削正火状态45钢所允许的切削速度d、切削q235钢时切削速度为60m/min时的刀具耐用度15。
机械制造工程学复习题第二章切削过程及其控制2-1 什么是切削用两三要素?在外圆车削中,它们与切削层参数有什么关系?2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度?试画图标出这些基本角度。
2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。
为什么车刀作横向切削时,进给量取值不能过大?2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能?2-5 常用的硬质合金有哪几类?如何选用?2-6 怎样划分切削变形区?第一变形区有哪些变形特点?2-7 什么是积削瘤?它对加工过程有什么影响?如何控制积削瘤的产生?2-8 试述影响切削变形的主要因素及影响规律。
2-9 常用的切屑形态有哪几种?它们一般都在什么情况下生成?怎样对切屑形态进行控制?2-10 切削力为什么要分解为三个分力?各分力的大小对加工过程有什么影响?2-11 在CA6140型车床上车削外圆,已知:工件材料为灰铸铁,其牌号为HT200;刀具材料为硬质合金,其牌号为YG6;刀具几何参数为:0010=γ, 10,10,45,8''00-=====s r r k k λαα(s λ对三向切削分力的修正系数分别为75.0,5.1,0.1===fs p S C s F F F k k k λλλ),mm r 5.0=ε;切削用量为:min /80,/4.0,3m v r mm f mm c p ===α。
试求切削力F c 、F f 、F p 及切削功率。
2-12 影响切削力的主要因素有哪些?试论述其影响规律。
2-13 影响切削温度的主要因素有哪些?试论述其影响规律。
2-14 试分析刀具磨损四种磨损机制的本质与特征,它们各在什么条件下产生?2-15 什么是刀具的磨钝标准?制定刀具磨钝标准要考虑哪些因素? 2-16 什么是刀具寿命和刀具总寿命?试分析切削用量三要素对刀具寿命的影响规律。
2-17 什么是最高生产率刀具寿命和最小成本刀具寿命?怎样合理选择刀具寿命?2-18 试述刀具破损的形式及防止破损的措施。
第二章切削过程及其控制一、填空题1. 靠前刀面处的变形区域称为变形区,这个变形区主要集中在和前刀面接触的切屑底面一薄层金属内。
2.在已加工表面处形成的显著变形层(晶格发生了纤维化),是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦所造成的,这一变形层称为变形区。
3. 从形态上看,切屑可以分为带状切屑、、和四种类型。
4. 经过塑性变形后形成的切屑,其厚度hch 通常都要工件上切削层的厚度hD,而切屑长度Lch通常切削层长度Lc。
5. 切削过程中金属的变形主要是剪切滑移,所以用的大小来衡量变形程度要比变形系数精确些。
6. 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同,因为切屑与前刀面之间的压力很大,再加上几百度的高温,使切屑底面与前刀面发生现象。
7. 在粘结情况下,切屑与前刀面之间的摩擦是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦,即切屑的。
8. 根据摩擦情况不同,切屑与前刀面接触部分可分为两个摩擦区,和滑动区。
9. 由于切削变形复杂,用材料力学、弹性、塑性变形理论推导的计算切削力的理论公式与实际差距较大,故在实际生产中常用计算切削力的大小。
10. 目前比较成熟的测量切削温度的方法有和法。
11. 利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的。
12. 刀具正常磨损的主要表现形式为磨损、磨损和磨损。
13. 刀具的非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象,主要表现为两种形式:和。
14. 刀具一次刃磨之后,进行切削,后刀面允许的最大磨损量(VB),称为。
15. 形成刀具磨损的原因非常复杂,它既有磨损,又有磨损,磨损、磨损。
16. 刀具寿命是指刀具从开始切削直到达到为止所使用的切削时间,用T表示。
二、单项选择1. 在背吃刀量和进给量一定的条件下,切削厚度与切削宽度的比值取决于()。
A. 刀具前角;B. 刀具后角;C. 刀具主偏角;D. 刀具副偏角。
2. 垂直于过渡表面度量的切削层称为()。
A. 切削深度;B. 切削长度;C. 切削厚度;D. 切削宽度。
3. 通过主切削刃上某一指定点,并与该点切削速度方向相垂直的平面。
()A. 切削平面;B. 进给平面;C. 基面;D. 主剖面。
4. 在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角为()。
A. 前角;B. 后角;C. 主偏角;D. 刃倾角。
5. 刃倾角在切削平面内测量的主切削刃于()之间的夹角。
A. 切削平面;B. 基面;C. 主运动方向;D. 进给方向。
6. 车削加工时,车刀的工件前角()车刀标注前角。
A. 大于;B. 等于;C. 小于;D. 有时大于,有时小于。
7. 用硬质合金刀具队碳素钢工件进行精加工时,应选择刀具材料的牌号为()。
A. YT30;B. YT5;C. YG3;D. YG8。
8. 影响切削层公称厚度的主要因素是()。
A. 切削速度和进给量;B. 背吃刀量和主偏角;C. 进给量和主偏角。
9. 确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是()。
A. 切削平面、已加工平面和待加工平面;B. 前刀面、主后刀面和副后刀面;C. 基面、切削平面和正交平面。
10. 通过切削刃选定点的基面是()。
A. 垂直于该点切削速度方向的平面;B. 与切削速度相平行的平面;C. 与过渡表面相切的表面。
11. 刀具的主偏角是()。
A. 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角;B. 主切削刃与工件回转轴线间的夹角,在基面中测量;C. 主切削刃与刀杆。
12. 在切削平面内测量的角度有()。
A. 前角和后角;B. 主偏角和副偏角;C. 刃倾角。
13. 在正交平面内测量的角度有()。
A. 前角和后角;B. 主偏角和副偏角;C. 刃倾角。
14. 安装车刀时,若刀尖低于工件回转中心,其工作角度与其标注角度相比将会()。
A. 前角不变,后角减小;B. 前角变大,后角变小;C. 前角变小,后角变大;D. 前、后角均不变。
15. 下列刀具材料中,强度和韧性最好的材料是()。
A. 高速钢;B. P类(相当于钨钛钴类)硬质合金;C. K类(相当于钨钴类)硬质合金;D. 合金工具钢。
16. 下列刀具材料中,综合性能最好,适宜制造形状复杂的机动工具的材料是()。
A. 碳素工具钢;B. 合金工具钢;C. 高速钢;D. 硬质合金。
17. 影响刀具的锋利程度、减小切削变形、减小切削力的刀具角度是()。
A. 主偏角;B. 前角;C. 副偏角;D. 刃倾角;E. 后角。
18. 影响切削层参数、切削分力的分配、刀尖强度及散若情况的刀具角度是()。
A. 主偏角;B. 前角;C. 副偏角;D. 刃倾角;E. 后角。
19. 影响刀具的锋利程度、减小切削变形、减小切削力的刀具角度是()。
A. 主偏角;B. 前角;C. 副偏角;D. 刃倾角;E. 后角。
20. 影响切削层参数、切削分力的分配及刀尖强度的刀具角度是()。
A. 主偏角;B. 前角;C. 副偏角;D. 刃倾角;E. 后角。
21. 影响刀尖强度和切削流动方向的刀具角度是()。
A. 主偏角;B. 前角;C. 副偏角;D. 刃倾角;E. 后角。
22. 刀具上能使主切削刃的工作长度增大的几何要素是()。
A. 增大前角;B. 减小后角;C. 减小主偏角;D. 增大刃倾角;E. 减小副偏角。
23. 刀具上能减小工件已加工表面粗糙度值的几何要素是()。
A. 增大前角;B. 减小后角;C. 减小主偏角;D. 增大刃倾角;E. 减小副偏角。
24. 车外圆时,能使切屑流向工件待加工表面的几何要素是()。
A. 刃倾角大于0°;B. 刃倾角小于0°;C. 前角大于0°;D. 前角小于0°。
25. 车削时,切削热传出的途径中所占比例最大的是()。
A. 刀具;B. 工件;C. 切屑;D. 空气介质。
26. 钻削时,切削热传出的途径中所占比例最大的是()。
A. 刀具;B. 工件;C. 切屑;D. 空气介质。
27. 当工件的强度、硬度、塑性较大时,刀具耐用度()。
A. 不变;B. 有时长有时短;C. 愈长;D. 愈短。
28. 刀具磨钝的标准是规定控制()。
A. 刀尖磨损量;B. 后刀面磨损高度V B;C. 前刀面月牙洼的深度;D. 后刀面磨损的厚度(即深度)。
29. 切削铸铁工件时,刀具的磨损部件主要发生在()。
A. 前刀面;B. 后刀面;C. 前、后刀面。
30. 粗车碳钢工件时,刀具的磨损部件主要发生在()。
A. 前刀面;B. 后刀面;C. 前、后刀面。
31. 加工铸铁时,产生表面粗糙度主要原因是残留面积和()等因素引起的。
A. 塑性变形;B. 塑性变形和积屑瘤;C. 积屑瘤;D. 切屑崩碎。
三、判断题1. 正交平面式垂直于主切削刃的平面。
()2. 切削层公称横截面积是在给定瞬间,切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积。
()3. 切削层公称宽度是在给定瞬间,作用主切削刃截形上两个极限点间的距离,在切削层尺寸平面中测量。
()4. 刀具前角是前刀面与基面的夹角,在正交平面中测量。
()5. 刀具主偏角是主切削平面与假定工作平面间的夹角(即主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角)。
()6. 高速钢并不是现代最好的刀具材料,虽然它的韧性比硬质合金高。
()7. 硬质合金受制造方法的限制,目前主要用于制造形状比较简单的切削刀具。
()8. 磨具粒度的选择主要取决于工件的精度、表面粗糙度和生产率等。
()9. 磨具的组织表示磨具中材料、结合剂和气孔三者之间不同体积的比例关系。
()10. 磨具的硬度是指组成磨具的磨料的硬度。
()11. 加工塑性材料与加工脆性材料相比,应选用较小的前角和后角。
()12. 工艺系统刚度较差时(如切削细长轴),刀具应选用较大的主偏角。
()13. 高速钢刀具与硬质合金刀具相比,应选用较小的前角和后角。
()14. 当用较低的切削速度时,切削中等硬度的塑性材料时,常形成挤裂切屑。
()15. 带状切屑容易刮伤工件表面,所以不是理想的加工状态,精车时应避免产生带状切屑,而希望产生挤裂切屑。
()16. 粗加工时产生积屑瘤有一定好处,故采用中等速度粗加工;精加工时避免积屑瘤的产生,故切削塑性金属时,常采用高速或低速精加工。
()17. 切削三要素对切削力的影响程度是不同的,背吃刀量影响最大,进给量次之,切削速度最小。
()18. 在刀具角度中,对切削力影响最大的是前角和后角。
()19. 在切削用量中,对切削热影响最大的是背吃刀量,其次是进给量。
()20. 在刀具角度中,对切削温度有较大影响的是前角和主偏角。
()21. 在生产率不变的情况下,适当降低切削速度,而加大切削层公称截面面积,可以提高刀具耐用度。
()22. 在刀具磨损的形式中,前刀面磨损对表面粗糙度影响最大,而后刀面磨损对加工精度影响最大。
()23. 切削脆性材料时,最容易出现后刀面磨损。
()24. 切削用量、刀具材料、刀具几何角度和工件材料等因素对刀具耐用度都有一定的影响,其中切削速度影响最大。
()25. 磨削过程实际上是许多磨粒对工件表面进行切削、刻划和滑擦得综合作用过程。
()四、简答题1. 切削加工由哪些运动组成?各成形运动的功用是什么?2. 试比较高速钢和硬质合金性能的主要区别及它们的使用范围?3. 影响砂轮特性的因素有哪些?4. 什么叫刀具耐用度和刀具寿命?刀具耐用度和磨钝标准有什么关系?磨钝标准确定后,刀具耐用度是否就确定了?为什么?5. 影响切削变形有哪些因素?各因素如何影响切削变形?6. 三个切削分力是如何定义的?各分力对加工有何影响?7. 刀具磨损过程有哪几个阶段?为何出现这种规律?8. 刀具破损的主要形式有哪些?9.什么是积屑瘤?它对加工过程有什么影响?如何控制积屑瘤的产生?10.影响切削力的主要因素有哪些?试论述其影响规律。
11.影响切削温度的主要因素有哪些?试论述其影响规律。
12.试分析刀具磨损四种磨损机制的本质与特征,它们各在什么条件下产生?五、作图题1.什么是刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。
并将各角度标注在图上。