金属切削原理与刀具题

11-1车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm，n=240r/min，试计算切削速度vc，机动切削时间tm，材料去除率Q是多少?答：切削速度机动时间材料去除率Q1-2正交平面参考系中参考平面pr，ps，po及刀具角度γo，αo，κr，λs如何定义？答：基面pr：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面切削平面Ps：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面正交平面po：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。刃倾角λs：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。1-6poe系平面poe，pse，pre及工作角度γoe，αoe，κre，λse如何定义?答工作基面pre：过切削刃上选定点，垂直于合成切削速度的平面。工作切削表面pse：过切削刃上选定点，和切削刃相切并垂直于工作基面的平面。工作正交表面poe：过切削刃上选定点，同时垂直于工作基面和工作切削表面的平面。γoe，αoe：在工作正交表面中测量的前刀面和工作基面的夹角为γoe，后刀面和工作切削表面的夹角为αoe。κre：在工作基面中测量的切削刃和进给运动方向的夹角。λse：在工作切削表面中测量的切削刃和工作基面的夹角。1-9车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm，n=240r/min，刀具主偏角κr=75°试问切削厚度，切削宽度，切削层公称横截面积为多少？解：切削厚度：hD=fsinκr=0.5sin75=0.483mm切削宽度：bD=ap/sinκr=4/sin75=4.141mm切削面积：AD=apf=4×0.5=2mm22-1刀具切削部分材料应具备哪些性能？答：刀具材料应具备的性能1、硬度，耐磨性2、强度和韧性3、耐热性（高温硬度，抗氧化，抗粘结，抗扩散）4、热物理性能和热冲击性能，热冲击系数5、工艺性6、(经济性)2-2普通高速钢有哪几种牌号？他们的主要物理、力学性能如何？适合于做什么刀具？答：W18Cr4V（W18），化学成分中含钨量18%主要特点：（1）综合性能较好（2）淬火过热倾向小，热处理易控制，刃磨性能好（3）含碳量高，塑性变形抗力大（4）碳化物分布不均，剩余碳化物颗粒大（30μm（5）抗弯强度、韧性较低，钨钼钢W6Mo5Cr4V2（M2）:特点：优点：（1）碳化物细小均匀，机械性能好，可做大尺寸刀具；（2）热塑性好；（3）刃磨性好。（4）热稳定性稍低于W18，V40m/min时，性能稍差；（5）热处理时脱碳倾向大，易氧化，淬火温度范围较窄。W9Mo3Cr4V：（1）热稳定性能高于M2（2）碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；（3）脱碳倾向小于M2（4）耐用度较高。2-6常用硬质合金有哪些牌号？他们的用途如何？为什么？答：常用硬质合金有四大类：钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽（铌）钴类（YT）和碳（氮）化钛类（YN）。YG类常用牌号有：YG3X、YG6X、YG6、YG8。主要特点为：硬度较低、韧性高、导热性好，切削温度低、刃磨性好，刃口锋利。主要用于加工铸铁等脆性材料，或加工有色金属。YT类的常用牌号有：YT5、YT14、YT15、YT30主要特点为：硬度高，σ弯和αk较低，随着TiC含量的增加，其导热性、刃磨性、焊接性下降；耐热性好。主要用于加工钢。YW类的常用牌号有：YW1、YW2。主要特点为：晶粒细化，提高σ弯、αk、σ-1和高温性能，同时保持较高的硬度。可加工铸铁和钢YN类硬质合金的常用牌号有：YN05、YN10主要性能为：硬度最高、耐磨性好；摩擦系数小，抗粘结能力好；耐热性好，化学稳定性高；抗弯强度，韧性不如WC基，易崩刃。应用：高速精加工淬火钢，较长较大件。3-1衡量切削变形用什么方法？如何计算它们？答：剪切角φ：剪切面和切削速度方向的夹角相对滑移ε：切削层在剪切面上的相对滑移量厚度变形系数ξa(切削厚度压缩比Ach，长度变形系数ξL）：切屑外形尺寸的相对变化量剪切角的计算：相对滑移ε的计算：切削厚度压缩比Ach的计算3-2试述切削过程3个变形区和它们的特点答：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。3-3试述前角、切削速度vc和进给量对切削变形的影响规律。答：1、刀具前角对切削变形的影响:前角增加，会使剪切角φ增加，切削变形降低。2、切削速度对切削变形的影响：切削速度提高，变形程度越小。3、进给量对切削变形的影响：进给量增加，会使切削厚度hD增加，摩擦系数降低，切削变形降低。3-4试述背吃刀量ap，进给量f对切削力Fc的影响规律？答：增加背吃刀量ap，进给量f都会使切削力Fc增大，但ap和f对Fc的影响是不同的。进给量f增加，会使切削变形降低，单位面积的切削力下降，因此，进给量增加1倍，切削力Fc只增加75%左右。背吃刀量ap增加，不会使切削变形降低，单位面积的切削力不变，因此，背吃刀量增加1倍，切削力Fc增加1倍。3-5试述主偏角对Fc、Fp、Ff的影响规律？答：主偏角增加，会使切削厚度HD增加，切屑变形下降，从而使切削力Fc下降。但Kr＞60-75°时，非自由切削成分增加，Fz会增大。主偏角增加，Fp增大、Ff减小。3-8试述背吃刀量和进给量对切削温度的影响规律？答：背吃刀量aP↑一倍→切削温度↑5%～8%进给量f↑一倍→切削温度↑15%～20%因为切削温度不但和切削热的产生有关，也和切削热的传出有关，增加背吃刀量，虽然可使切削热增加，但也增加了刀屑的接触长度，改善了散热条件，因此对切削温度的影响最小，3-10试述刀具正常磨损形式和刀具的破损形式有哪些？1、正常磨损（1）前刀面的磨损(2）主后刀面的磨损（3）副后刀面的磨损2、刀具的破损形式：切削刃崩碎、切削刃剥落、热裂、沟槽磨损、切削刃细小缺口、塑性变形3-11简述刀具磨损的原因。高速钢刀具、硬质合金刀具在中速、高速时产生磨损是什么原因？答：刀具磨损的四个主要原因是：一、硬质点磨损二、粘结磨损三、扩散磨损四、化学磨损（氧化磨损）高速钢在中速切削是主要产生硬质点磨损（切削温度较低），高速时由于切削温度过高，主要产生塑性变形破坏。硬质合金车刀高速切削时，主要以扩散磨损为主；中速切削主要以粘结磨损为主；低速切削主要产生硬质点磨损和崩刃。3-12什么叫刀具磨损标准，规定的磨损位置和数值有多大？答：以1/2背吃刀量处后刀面上的磨损带宽度VB达到正常磨损阶段的结束和急剧磨损阶段的开始时的磨损量作为刀具磨钝标准。3-13什么叫刀具寿命？答：刀具寿命是刀具磨损达到磨钝标准时的总切削时间（min）其它刀具寿命：（1）规定加工条件下，按质完成额定工作数量的可靠性寿命；（2）刀具达到磨钝标准时实际加工工件数量——一般用于精加工（3）刀具达到规定承受冲击次数的疲劳寿命min/32.601000240801000mdnvcmin67.15.0432.6010004200801000favdlAtpcmmin/12064032.605.04100010003mmfvaQcpo4oootgctgcossincossincossin90sin0odchhOMOMhh24-1在各类切屑形状中较为理想的有哪几种？答：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。4-4衡量材料切削加工性的指标有哪些？其中根据工件材料的哪几项性能来判断加工性等级？答：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:（1）加工质量（2）以单位切削力衡量：机床动力不足，工艺系统刚性差；（3）以断屑性能衡量：自动机床，组合机床，自动线，深孔钻。根据工件材料的以下性能判断加工性等级：硬度、抗拉强度、伸长率（塑形）、冲击韧度、导热率4-7浇注切削液起什么作用？答：冷却，润滑，防锈，排屑洗涤4-8切削液有哪几类？各适用何场合？答切削液主要有：水溶性切削液和油性切削液。水溶性切削液又分为水溶液、乳化液和合成切削液。油性切削液主要有切削油和极压切削油。水溶性切削液冷却性和排屑性好，有一定的防锈性，但润滑性差；主要用于对加工质量要求不高，但发热量大的粗加工，或磨削加工。其中高浓度的乳化液可用于高速精加工。油性切削液润滑性和防锈性好，排屑性和冷却性较差，主要用于低速精加工。4-9已加工表面质量包括哪些指标？答：几何方面(Ra)，表面材质的变化1、加工硬化2、表层残余应力3、表层微裂纹4、表层金相组织5、表面粗糙度4-10表面理论粗糙度如何计算？实际粗糙度受哪些因素的影响？答：表面理论粗糙度根据已加工表面质量残留面积的高度计算。影响实际粗糙度的因素有：1．积屑瘤，2．鳞刺，3．切削过程中的变形4．刀具的边界磨损5．刀刃与工件相对位置的变化4-11减小表面粗糙度要改善哪些因素？答：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，减小副偏角，合理使用修光刃。3、选择抗粘结的刀具材料4、合理使用切削液5、调整工建材料性能4-12试述前角、后角的作用和选择原则？答：前角的功用：前角大小主要影响：切削变形，切削力，切削热，耐用度，散热条件。确定原则：在保证刀具耐用度的前提下，尽量选择大的前角。确定前角时，还应考虑：1、刀具材料的强度，韧性；2、工件材料的塑性，脆性；3．加工条件后角的主要功用是：减少后刀面的摩擦，提高刀具的耐用度，提高加工质量。1．增大后角，减小弹性恢复层和后刀面的接触长度；2．刀具锋利；3．在相同VB标准时，提高刀具的耐用度。4、后角太大，降低切削部分的强度和散热条件。确定原则是在不产生摩擦条件下尽量减小后角，主要取决于切削厚度。实际生产中应考虑：（1）切削厚度；（2）加工精度；（3）工件材料的强度硬度、塑性、弹性等；（4）工艺系统刚度4-13主偏角、刃倾角的功用及选择原则是什么？答：主偏角的功用是：（1）ap，f不变时，减小Kr可减轻单位长度切削刃上的负荷，散热好（2）提高刀尖强度，散热体积大。（3）减少因冲击造成的刀尖损坏4）影响背向力选择原则：从提高刀具耐用度的角度，应减小主偏角刃倾角的功用:（1）控制切屑流向；（2）影响刀头强度和断续切削时切削刃上受冲击的位置；（3）影响刀刃的锋利程度；（4）影响切削分力的大小选择原则：1．根据加工要求（1）加工精度高时，应选择大的刃倾角；（2）有冲击或加工高强度钢，淬硬钢等应选择负的刃倾角。2．根据加工条件：加工断续表面或余量不均匀时，选较大的负刃倾角。4-16试述选择切削用量三要素的原则？分别说明他们的选择方法？答：粗加工时切削用量的选择原则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、半精加工时切削用量的选择原则：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。他们的选择方法分别为：他们的选择：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、进给量计算获得。5-1车刀按用途与结构来分有哪些类型？它们的使用场合如何？答：车刀按用途分为：外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断车刀、螺纹车