2017-2018学年第二学期机械制造技术基础
作业
1、 切削用量三要素包含哪些请分别解释它们的定义，并说明
如何计算。
答：切削用量三要素：切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap 切削速度Vc：主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。
进给量f：进给速度Vf是单位时间的进给量，单位是mm/s (mm/min)。 进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r。
背吃刀量ap:对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单位 mm。
2、 刀具前角和主偏角对切削力有何影响切削力三个分力对工
艺系统各有何影响 答：
1）刀具前角增大，切削力减小。
2）主偏角增大，切深抗力减小，而进给抗力增大。 3）主切削力是最大切削力，直接影响机床主电机功率选择、主轴强度和刚度设计以及刀具强度设计。
4）进给抗力直接影响机床进给系统的功率、强度和刚度的设计。 5）切深抗力是造成让刀和细长工件变形从而引起加工形状和尺
寸误差的主要原因。
3、 刀具切削部分材料应具备哪些性能 为什么
答：刀具切削材料应具备的性能：高的硬度和耐磨性；足够的强度和韧度；高的耐热性； ④良好的工艺性；⑤满足良好的经济性。 原因：在切削过程中，刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面。切削加工时，由于摩擦与变形，刀具承受了很大的压力和很高的温度，因此在选择刀具材料时应该要考虑材料的硬度、耐磨性、强度、韧度、耐热性、工艺性及经济性。刀具材料对金属切削的生产率、成本、质量有很大的影响，因此要重视刀具材料的正确选择和合理使用
4、 切削热是怎样产生它对切削加工有何影响
答：切削加工过程中，切削功几乎全部转化为热能，将产生大量的热量，将这种产生于切削过程的热量称为切削热。其来源主要有3种：（1）切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源。（2）切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量。（3）零件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。传入零件的切削热，使零件产生热变形，影响加工精度，特别是加工薄壁零件、细长零件和精密零件时，热变形的影响更大。磨削淬火钢件时，磨削温度过高，往往使零件表面产生烧伤和裂纹，影响零件的耐磨性和使用寿命。传入刀具的切削热，比例虽然不大，但由于刀具的体积小，热容量小，因而温度高，高速切削时切削切削温度可达1000
度，加速了刀具的磨损。
5、 试描述积屑瘤现象及成因。积屑瘤对切削过程有哪些影响 答：在切削速度不高而又能形成连续切削，加工一般钢材或其他塑性材料，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，称为积屑瘤。其硬度很高，为工件材料的2——3倍，处于稳定状态时可代替刀尖进行切削。 成因：在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。 影响：积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，有利于减小切削力；积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。 由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加以利用；而对精加工不利，应以避免。
6、 金属切削过程的实质是什么哪些指标用来衡量切削层金属
的变形程度由此如何减少切削变形
答：金属切削过程形成过程的实质：是如果忽略了摩擦、温度和应变速度的影响，金属切割过程如同压缩过程，切削层受刀具挤压后也会产生弹性变形、塑性变形、晶格剪切滑移直至破裂，最终完成切削，完成切削过程。 切削层金属的变形程度指标：相对滑移ε、变形系数Λh。 切削变形程度主要受到前角、剪切
角的影响。如果增大前角和剪切角，使ε和Λh减小，则切削变形减小。 只能近视地表示切削变形程度。因为Λh主要从塑形压缩方面分析；而ε主要从剪切变形考虑。所以ε和Λh都只能近似地表示剪切变形程度。
7、分别说明切削速度和背吃刀量的改变对切削温度的影响 答：（1）切削速度v 的影响 随着切削速度的提高，切削温度将显着上升。这是因为：切屑沿前刀面流出时，切屑底层与前刀面发生强烈摩擦从而产生大量切削热；由于切削速度很高，在一个很短的时间内切屑底层的切削热来不及向切屑内部传导，而大量积聚在切屑底层，从而使切屑温度显着升高。另外，随着切削速度的提高，单位时间内的金属切除量成正比例地增加，消耗的功增大，切削热也会增大，故使切削温度上升。 （2）进给量f的影响 随着进给量的增大，单位时间内的金属切除量增多，切削热增多，使切削温度上升。但切削温度随进给量增大而升高的幅度不如切削速度那么显着。这是因为：单位切削力和单位切削功率随增大而减小，切除单位体积金属产生的热量减少了，同时增大后切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增多，故切削区的温度上升不甚显着。 （3）背吃刀量ap 的影响 背吃刀量 对切削温度的影响很小。这是因为，增大以后，切削区产生的热量虽增加，但切削刃参加工作的长度增加，散热条件改善，故切削温度升高并不明显。 切削温度对刀具磨损和耐用度影响很大。由以上规律，可知，为有效控制切削温度以提高刀具
耐用度，选用大的背吃刀量或进给量,比选用大的切削速度有利。 8、说明高速钢刀具在低速、中速产生磨损的原因，硬质合金刀具在中速、高速时产生磨损的原因
答：低速、中速高速钢磨损的原因：磨粒磨损对高速钢作用较明显。在切削过程中有一些比刀具材料硬度更高的碳化物、氧化物、氮化物和积屑瘤碎片等硬颗粒起着磨粒切削的作用，造成磨损，是低速时磨损的主要原因。粘结磨损，由于接触面滑动，在粘结处产生破坏造成的。在低速切削时，温度低，在压力作用的接触点处产生塑性变形；在中速切削时，温度较高，促使材料软化和加速分子间运动，更容易造成粘结。相变磨损：在中速切削时，温度较高，当超过相变温度时，刀具表面金相组织发生变化。 中速、高速硬质合金磨损的原因：粘结磨损，在高温作用下钛元素之间的亲和作用，会造成粘结磨损。扩散磨损：在高温作用下，切削接触面间分子活动能量大，合金过元素相互扩散，降低刀具材料力学性能，经摩擦作用，加速刀具磨损。氧化磨损：在温度较高时，硬质合金中WC、Co与空气中的O2化合成脆、低强度的氧化膜WO2，受到氧化皮、硬化层等摩擦和冲击作用，形成了边界摩损。
9、试分析下图中各定位元件所限制的自由度数。
-2018 学年第二学期机械制造技术基础作业
