机械制造技术基础答案2-5,7-10章

第1页共41页第二章...................................................................................................1第三章...................................................................................................8第四章.................................................................................................10第五章.................................................................................................12第七章.................................................................................................14第八章.................................................................................................21第九章.................................................................................................25第十章.................................................................................................36第二章2-1、什么叫主运动？什么叫进给运动？试以车削、钻削、端面铣削、龙门刨削、外圆磨削为例进行说明。答：主运动是由机床提供的刀具和工件之间最主要的相对运动，主运动是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。切削加工通常只有一个主运动。进给运动是使主运动能够依次地或连续地切除工件上多余的金属，以便形成全部已加工表面的运动。进给运动可以只有一个（如车削、钻削），也可以有几个（如滚齿、磨削）。进给运动速度一般很低，消耗的功率也较少。表2-1加工类型与运动类型加工类型运动类型主运动进给运动车削工件的旋转运动车刀的纵向、横向运动钻削钻头的旋转运动钻头的垂直运动端面铣削铣刀的旋转运动工件的水平运动龙门刨削刨刀的往复运动工件的间歇运动外圆磨削砂轮的旋转运动工件的旋转运动2-2、根据表2-2和表2-3，分析下列机床型号所代表的意义：MM7132、CG6125B、X62W、M2110、Z5125、T68。答：MM7132：M--类别代号：磨床类；M--通用特性：精密；7--组别代号：平面磨床组；1--系别代号：卧轴矩台平面磨床系；32--主参数：最大磨削直径320mm。CG6125B：C--类别代号：车床类；G—通用特性：高精度；第2页共41页6—组别代号：落地及卧式车床组；1—系别代号：卧式车床系；25—主参数：床身上最大回转直径250mm；B—重大改进顺序号。X62W(X6132A)：X—类别代号：铣床类；6—组别代号：升降台铣床组；1—系别代号：万能升降台铣床系；32—主参数：工作台面宽度320mm；A—重大改进顺序号。M2110：M--类别代号：磨床类；2—组别代号：内圆磨床组；1—系别代号：内圆磨床系；10—主参数：最大磨削孔径100mm。Z5125：Z—类别代号：钻床类；5—组别代号：立式钻床组；1—系别代号：方柱立式钻床系；25—主参数：最大钻孔直径25mm。T68：T—类别代号：镗床类；6—组别代号：卧式铣镗床组；8—主参数：镗轴直径80mm。2-3、画出0=10°、s=6°、0=6°、0=60°、Kr=60°、rK=15°的外圆车刀切削部分投影图。答：图1（典型外圆车刀切削部分结构图）图2（车刀正交平面参考系及其静止角度）第3页共41页图3（背平面、假定工作平面参考系及其静止角度）图4（车刀法平面参考系及其静止角度）理解好上面的参考系及其静止角度，按照要求画出静止角度就可以了，注意各视图之间的联系，位置关系。2-6、切削力是怎样产生的？为什么要把切削力分解为三个互相垂直的分力？各分力对切削过程有什么影响？答：切削过程中，刀具切入工件，使切削层变为切屑所需要克服的阻力，称为切削力。刀具作用在工件上的切削力，随着加工条件的不同，总切削力F的方向和数值都是变化的。为了应用和测量的方便，常将总切削力F分解三个互相垂直的分力。主切削力cF：总切削力F在主运动方向上的投影。cF是也称切向力或主切削力，它是计算工艺装置（刀具、机床和夹具）的强度、刚度以及校验机床功率所必须的数据。背向力pF：总切削力F在垂直于工作平面方向上的分力。pF也称为径向力，它能使工件变形或产生切削振动，故对加工精度及及加工表面的质量影响较大。进给力fF：总切削力F在进给运动方向上的正投影。fF也称为轴向力，它是设计机床走刀机构、计算进给功率所必须的数据。2-7、按下列条件选择刀具材料类型或牌号。1)45#钢锻件粗车；2)HT200铸铁件精车；3)低速精车合金钢蜗杆；4)高速精车调质钢长轴；5)高速精密镗削铝合金缸套；第4页共41页6)中速车削高强度淬火钢轴；7)加工HRC65冷硬铸铁或淬硬钢；答：常用刀具材料:高速钢是一种加入了较多金属（W、Cr、Mo、V等）碳化物的、含碳量也比较高的合金工具钢。它可以加工从有色金属到高温合金范围广泛的材料通用高速钢的典型牌号是W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。硬质合金钢硬质合金是由高硬度的难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）和金属粘结剂（如Co、Ni等）用粉末冶金方法制成的一种刀具材料。YG类硬质合金主要用于加工铸铁，有色金属和非金属材料。粗加工时宜选用含钴量较多的牌号（例如YG8），因其抗弯强度和冲击韧性较高；精加工宜选用含钴量较少的牌号（例如YG3），因其耐磨性、耐热性较高。YT类硬质合金适用于加工钢料。粗加工时宜选用含钴较多的牌号（例如YT5），精加工时宜选用含TiC较多的牌号（例如YT15）。在加工淬火钢、高强度钢和高温合金时，以及在低速下切削钢时，由于切削力很大，易造成崩刃，也不宜采用强度低、脆性大的YT类合金，而宜采用韧性较好的YG类合金。YN类硬质合金主要用于精加工，不适于重切削及断续切削，可加工钢也可以加工铸铁。表2-2各种硬质合金的应用范围牌号应用范围YG3X硬度耐磨性切削速度抗弯强度韧性进给量铸铁，有色金属及其合金的精加工、半精加工，不能承受冲击载荷YG3铸铁，有色金属及其合金的精加工、半精加工，不能承受冲击载荷YG6X普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工，半精加工YG6铸铁，有色金属及其合金的半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属及其合金、非金属材料的粗加工，也可用于断续切削YG6A冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工，亦可用于高锰钢、淬硬钢的半精加工和精加工YT30硬度耐磨性切削速度抗弯强度韧性进给量碳素钢、合金钢的精加工YT15碳素钢、合金钢在连续切削时的粗加工、半精加工，亦可用于断续切削时的精加工YT14同YT15YT5碳素钢、合金钢的粗加工，可用于断续切削YW1硬度耐磨性切削速度抗弯强度韧性进给量高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、有色金属及其合金的半精加工和精加工YW2高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、有色金属及其合金的半精加工和精加工第5页共41页综上分析：1）YT55）W18Cr4V2）YG3X6）YG83）YT307）YG6X立方氮化硼4）YN102-9、什么叫刀具的工件角度参考系？什么叫刀具的静态角度参考系？这二者有何区别？在什么条件下工作角度参考系与静态角度参考系重合？答：刀具工作角度参考系，是以实际安装条件下的合成切削运动方向和进给运动方向为基准来建立的；刀具静止参考系，是以“假定主运动方向”和“假定进给运动方向”为基准来建立的。主要区别：建立参考系的基准不一样。重合条件：通常的进给速度远小于主运动速度（合成速度角＜2），所以在一般安装条件下，刀具的工作参考系与静止参考系差异甚小，可以用刀具的静态角度代替工作角度，也就是说在大多数场合下（如普通车削、镗削、端铣、周铣等），不必考虑工作角度，即可以认为这两个参考系是重合的。2-10、主偏角对切削加工有何功用？一般选择原则是什么？Kr=90°的车刀适用什么场合？答：主偏角r对切削力的影响：随着r的增大,cF先减后增,在r=60º～75º时，cF达到最小值，但cF的变化范围约在10％以内。主偏角的功用：减小主偏角，参加切削的刀刃长度会增加，刀尖角r增大，从而使刀具寿命提高；减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小，从而可减小表面粗糙度。然而，减小主偏角会使径向力pF增大，在工艺系统刚性不足的情况下，容易引起振动，这不仅会降低刀具寿命，也会使加工表面粗糙度增大。主偏角的选择原则：由主偏角的功用可知，当工艺系统刚性较好时宜选较小的主偏角，反之则选较大的主偏角。r=90º的车刀适用于系统刚性较差、车端面、车外圆、多阶梯轴等场合。2-11、用P10硬质合金车刀，车削b为650N/mm2的40#钢外圆。切削用量为asp=4mm，f=0.6mm/r，v=110/min；刀具几何度为：0=10°，s=–5°，0=8°，Kr=60°，=1mm。按公式计算及查表方法确定切削为Fr、FP、Fc及切削时所消耗的功率。答：有下列公式及其参数表格:ccFcFcFFncyxspFcKvfaFcCcsccrcFFFFkMFcKKKKK0ppFpFpFFncyxspFpKvfaFpCpspprpFpFFFkMFKKKKK0ffFfFfFFncyxspFfKvfaFfCfsffrfFfFFFkMFKKKKK01F)650650(F)650(nnbKσFM4106cccvFP查课本表2-5第6页共41页查课本表2-6参数数值参数FcFpFf主偏角r/(°)60FrK0.940.771.11前角0/(°)10FK01.01.01.0刃倾角s(°)-5FSK1.01.250.85最终计算出：Fc=3539.8NFp=1168.2NFf=1284.5NPc=6.4896KW2-12、甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同(即生产率相同)，只是甲的吃刀深度比大1倍，而走刀量f比乙小1倍。试比较二人主切削力的大小，由此可得出什么有益的论？答：生产率:spcDDcfavbhvQ10001000由于甲乙两人的spa与f的乘积相同,那么甲乙两人的主切削速度cv也相同.主切削力:ccFcFcFFncyxspFcKvfaFcC通常情况下:ccFFyx）（）（）（）（）（乙乙乙乙乙乙甲甲cFcFcFcFcFcFcFcFcFcFcFyxspyxspyyxspyxyxspfafafafa*21*2212所以，Fc甲Fc乙即甲的主切削力较乙的主切削力大一些。有益的结论：在同等生产率下，应该采用较大的进给量来减小主切削力，延长刀具寿命。2-14、切削用量(asp、f、vc)中，哪个因素对刀具寿命影响最大？哪一个因素对刀具寿命影响最小？为什么？答：切削用量与刀具寿命的关系为：pnmTspcaTfC111v当用硬质合金车刀车削b=0.65GPa的中碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系为：公式中的系数及指数FCFpFfcFCcFxcFycFnpFCpFxpFypFnfFCfFxfFyfFn27951.00.75-0.1519400.900.6-0.328801.00.5-0.4第7页共41页7502525TC..spcaT