冯之敬《机械制造基础》思考题及重点

第11章金属切削原理1.什么是金属的切削加工？什么是切削用量三要素？答：2.试分别画图标出用车刀车削外圆、用圆柱铣刀铣削平面、用麻花钻头钻孔时的主运动、进给运动、切削速度、进给量和切削深度。3.刀具材料应具备什么性能？常用刀具材料有哪些？各有什么特点？答：常用的刀具材料有高速钢、硬质合金等。硬质合金的线膨胀系数比高速钢要小得多；硬质合金与钢发生冷焊的温度要高于高速钢。4.硬质合金牌号与性能的关系。答：5.刀具标注角度参考系是如何定义的？在基面内定义的刀具角度有哪些（主偏角，副偏角）？前角和后角是在哪个参考平面（主剖面）内度量的？刃倾角是在哪个参考平面（切削平面）内度量的？答：6.试分析理解“由主偏角、刃倾角、前角、后角可以唯一确定刀具主切削刃以及前刀面和后刀面的方位”。答：主偏角和刃倾角可以确定刀具主切削刃在空间的方位；再给定前角确定前刀面；给定后角确定后刀面。7.切削层参数。答：8.刀具标注角度和实际工作角度有何不同？为什么在切断加工时，进给量不能过大？为什么说切断车削时，工件最后不是车断而是挤断的？所以当切断加工时，进给量过大的话，会使得工作后角变小，在刀具接近中心时甚至变成负值，产生挤压，不利于切削。9.金属切削的三个变形区有何特点？答：金属切削过程就是工件的被切削层在刀具前刀面的推移下，沿着剪切面产生剪切变形并转变为切屑的过程。10.为什么说剪切平面实际上不是一个平面，而是一个区域？但是，为什么通常又将剪切面看作一个平面？答：剪切平面是始滑面和终滑面之间的塑性变形区，但是在一般切削速度下，始滑面与终滑面非常接近（0.02-0.2mm），所以常用一个平面来表示这个变形区，即剪切面。剪切面与切削速度方向间的夹角叫做剪切角。剪切角小则变形大。11.什么是相对滑移和变形系数？它们与剪切角有什么关系？答：相对滑移：剪应变。厚度变形系数：切屑厚度、切削层厚度；长度变形系数：切削层长度、切屑长度。剪切角越小，切屑变厚变短，变形系数增加。摩擦角越大，则剪切角减小，变形增大，所以低速切削时，加切削液以减小前刀面上的摩擦系数是非常必要的；第二变形区的变形和第一变形区密切相关。前角增大时，剪切角减小，变形减小。12.卷屑和断屑的机理？答：卷屑：卷屑槽、卷屑台。断屑：使弯曲后的切屑与后刀面相碰或与工件相碰。13.切屑形态有哪几种？调整哪些因素能改变切屑形态？答：14.什么是金属切削过程中的积屑瘤？积屑瘤对加工过程有何影响？如何抑制积屑瘤？答：积屑瘤：当刀-屑间的接触满足冷焊的条件时，切屑底面上的金属层会冷焊粘接并层积在前刀面上，形成一个非常坚硬的金属堆积物，称为积屑瘤，以一定的频率反复生长和脱落。产生条件：切削塑性材料；切削区的温度压力和界面状况符合材料在刀面上产生冷焊。对加工过程的影响：【优点】a.如果积屑瘤生长稳定，则它堆积在前刀面上，代替刀刃进行切削，保护了刀刃，延长刀具寿命；b.积屑瘤加大了实际工作前角，使变形下降，切削容易进行。【缺点】a.积屑瘤的生长极不规则，影响加工精度和表面粗糙度；b.如果积屑瘤不能稳定地生长，则在频繁的脱落过程中反复挤压前刀面和后刀面，从而加剧刀具磨损并产生振动。【控制】粗加工时使积屑瘤能稳定的存在，而精加工时能抑制积屑瘤的产生。如何抑制积屑瘤：15.刀具的前角和主偏角是如何影响切削力的？（影响切削力的因素有哪些？）答：切削速度增加时，由于温度升高，切削力有所下降；切削速度小时，切削力略有增大。切削三要素对切削力影响程度的顺序：,,10.84pcafv，，小。前角越大，切削力越小。16.什么是单位切削力？答：单位切削力是指单位切削面积上主切削力的大小。0.840.162(N/mm)ccFpcFDpCafFpCfAaf实际使用时，取0.3mm/rf时的p作为单位切削力。17.切削热是怎样产生和传出的？（切削温度）主要受哪些因素影响？答：产生：在刀具的切削作用下，切削层金属发生弹性变形和塑性变形，产生切削热；切屑与前刀面、工件和后刀面间消耗的摩擦功也转化成热能。传出：影响因素：18.刀具前刀面的月牙洼磨损和后刀面磨损是怎样产生的？刀具磨损过程分为哪几个阶段？答：月牙洼磨损：在切削速度较高、切削厚度较大的情况下加工塑形金属，在前刀面上接近刀刃处切削温度最高，磨损量最大，常磨出一个月牙洼形的凹窝。后刀面磨损：由于加工表面和后刀面之间存在着强烈的摩擦，在后刀面上毗邻切削刃的地方很快磨出一个后角为零的小棱面，称为后刀面磨损。刀具磨损过程：19.为什么要规定刀具的磨钝标准？制定刀具磨钝标准时的依据是什么？答：20.什么是刀具使用寿命？它与切削用量之间的关系是什么？对于一把确定的刀具，是不是规定刀具使用寿命越长越好？为什么？试述确定刀具使用寿命的原则和方法。答：刀具使用寿命：刃磨好的刀具自开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间。与切削用量的关系：刀具使用寿命不是越长越好。使用寿命太长，则切削用量要减小，生产率要下降；使用寿命太低，换刀频繁，换刀成本也增加。21.为提高生产率，同时保证刀具使用寿命不变，选择切削用量的顺序是什么？22.刀具几何参数的选择a)刀具的前角和主偏角是如何影响切削力的？是不是前角越大，切削温度越低？b)为什么加工淬硬钢时要选取较小后角，一般精加工刀具采用较大后角？为什么对有尺寸要求的精加工刀具则采用很小的后角？在工艺系统刚性较差时，为什么要选用较大前角和较小后角？c)刃倾角的功用有哪些？刃倾角是如何影响刀尖强度、切屑流向和刀具实际前角的？d)主偏角和副偏角有什么作用？答：加工很硬的材料时，为了减轻单位长度切削刃的负荷，同时为了改善刀头导热和容热条件，延长刀具的使用寿命，应采用较小的主偏角。Fp减小有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。主偏角还会影响断屑效果和排屑方向，增大主偏角，切屑变厚变窄，容易折断。23.影响材料切削加工性的因素a)为什么说低碳钢与高碳钢的切削加工性都不如中碳钢？什么是易切削钢？b)为什么不锈钢难以加工？答：加工塑性差的材料，加工变形、冷作硬化、刀具前刀面上的冷焊现象都比较严重，不易断屑，不易获得较好的表面质量。不锈钢的塑性很大，且导热性差，故切削性能差。第12章金属切削机床和刀具1.在车床上车削外圆和车削螺纹所需的表面成形运动有何不同？分析用插齿刀加工直齿圆柱齿轮所需的表面成形运动。答：典型表面的成型运动可以看成一条母线沿一条导线运动形成的。车外圆：车螺纹：插齿刀加工圆柱齿轮：2.内传动链和外传动链的主要区别是什么？答：外传动链：传动链使执行件得到预定速度的运动，并传递一定的动力。（执行件与动力源）内传动链：传动链使所联系的执行件之间有严格的传动比关系，用来保证运动的轨迹。（执行件与执行件）3.在车床上钻孔和在钻床上钻孔有何不同？答：车床：主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的直线运动；钻床：主运动是刀具的旋转运动，进给运动是刀具沿轴向的移动。4.标准麻花钻头主切削刃、副切削刃、横刃分别在哪里？对应主切削刃和横刃的前刀面、后刀面又分别在哪里？对应主切削刃和横刃的的前角有什么特点？答：主切削刃：前刀面是两条螺旋沟槽；主后刀面在钻头端面上。横刃：在钻芯上的切削刃。前刀面和后刀面分别是一个钻头端面。横刃有很大的负前角，钻削时横刃承受很大的轴向力。副后刀面：钻头外缘上两小段窄棱边形成的刃带，起导向作用。5.顺铣和逆铣的概念与特点a)用周铣法（用圆柱铣刀）铣削带硬皮铸件或锻件上的平面，应采用顺铣还是逆铣？为什么？b)在丝杠、螺母之间有间隙的机床上应该采用顺铣还是逆铣？为什么？答：6.若端铣刀轴线与所铣平面不垂直，铣平面时会产生哪种形状误差？为什么？7.砂轮特性由哪些因素确定？这些因素如何选择？砂轮硬度与磨粒硬度有何不同？答：砂轮特性由以下五个因素决定：1）磨粒2）粒度：磨粒刚能通过的那一号筛网的网号。3）结合剂：要求稳定，有一定强度和脆性。4）硬度：砂轮的硬度反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面脱落的难易程度。硬则难脱落；软则易脱落。5）组织：在成形磨削和精密磨削时，紧密组织的砂轮能保持砂轮的成形性，并可以获得较小的粗糙度；疏松组织的砂轮不易堵塞，适用于磨削面积极大的工序、软质材料等。8.磨削加工与切削加工相比，有何特点？答：第13章工件的定位夹紧与夹具设计1.定位和夹紧的作用有何不同？答：2.什么是机床夹具？它由哪些功能元件组成，这些元件的作用是什么？答：机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具之间的相对运动关系的附加装置，简称夹具。组成：a）定位元件；b）夹紧装置（手动气动液动电动）；c）导向元件和对刀装置；d）连接元件（保证夹具相对于机床工作台之间的正确安装位置）；e）夹具体；f）其他。3.机床夹具常分为哪几类（按通用程度分类）？各用于什么场合？答：4.什么是“六点定位原理”？答：采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，成为六点定位原理。5.分析教材第319－320页表13－1中各种典型定位元件限制自由度的情况，并能熟练掌握。答：6.完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。a)工件的合理定位是否要求一定要限制它在夹具中的六个自由度？什么叫完全定位、不完全定位、欠定位、过定位？b)工件在夹具中定位，凡是有六个定位支承点，即为完全定位；凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点，就不会出现过定位；凡是少于六个定位支承点，即为欠定位。这几种说法是否对？为什么？c)欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？答：7.分析一个定位方案是否合理应从哪几个方面考虑？答：8.获得零件加工精度的方法有哪些？试切法和静调整法有何区别？答：A）试切法：效率低，适于单件小批生产，无定位误差。B）调整法：静调整法（是在不切削的情况下，用对刀块或样件来调整刀具的位置；用于成批或大量生产，可能产生定位误差）；动调整法（尺寸调整法，按试切零件进行调整，直接测量试切零件尺寸，所有试切零件合格，则调整完毕可以进行加工）。C）尺寸刀具法：利用定尺寸的孔加工刀具，或成形刀具。不会产生定位误差。D）主动测量法：边加工边测量，达到要求就停止加工。不会产生定位误差。9.为什么会产生定位误差？定位误差对被加工尺寸有何影响？答：定位误差发生在采用调整法加工一批工件的条件下。10.定位误差包括哪几部分？如何进行定位误差的计算？答：11.夹具设计时对夹紧力三要素（方向、作用点、大小）有何要求？答：夹紧力的作用方向：夹紧力的作用点：夹紧力过大会造成工件或夹具不应有的变形或表面损伤；夹紧力不足，会使工件在切削过程中产生振动。12.辅助支承和可调支承的区别答：自位支承：在定位过程中，支承本身可以随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。一般只能限制一个自由度。第14章机械加工表面质量1.何谓加工精度（包括哪几个方面）？何谓加工误差？两者有何区别与联系？答：加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状、相互位置等参数的理想值和实际值的符合程度，而它们之间的偏离程度成为加工误差。是对同一问题的两种不同说法。2.影响零件加工精度的因素主要有哪些？A）原理误差：由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具轮廓而产生的。B）机床和刀具误差：导轨误差（机床导轨在水平面或垂直面内的平直度、与主轴轴线的平行度）；主轴误差（主轴回转误差：径向跳动、角度摆动、轴向窜动）；刀具误差（形状误差，磨损误差）C）工艺系统受力变形：工艺系统刚度（接触变形、刚性差的元件、连接件的预紧力、间隙、摩擦力等）；误差复映（加工表面的原始形状误差以缩小的比例复映到已加工工件表面）；传动力、惯性力、夹紧力、重力、内应力。D）工艺系统的热变形：刀具、工件、机床的热变形3.什么是工艺系统，什么是工艺系统刚度？4.系统误差和随机误差的概念，举例说明什么是常值系统误差和变值系统误差。加工方法的原理误差是一种什么误差。5.何谓误差复映现象？误差复映系数的物理意义是什么？主要影响因素有哪些？如何减小复映误差？答：多次走刀，提高系统刚度可以减小复映误差。6.分析加工误差的分布曲线法和点图法各有什