四、 问答题（5分/每小题，共30分）
1. 试述影响刀具耐用度主要因素，并说明其影响规律。
（1）刀具耐用度的概念
刀具耐用度T 定义为：一把新刃磨的刀具从开始切削至达到磨损限度所经过的总的切削时间，以T 表示，单位为分钟。 （2）切削用量
切削速度Vc、 背吃刀量（切削深度）ap、进给量增大，使切削温度提高，刀具耐用度Ｔ下降。
Vc影响最大、 进给量f其次，ap影响最小。 （3）工件材料
①硬度或强度提高，使切削温度提高，刀具磨损加大，刀具耐用度Ｔ下降。
②工件材料的延伸率越大或导热系数越小，切削温度越高，刀具耐用度Ｔ下降。
（4）刀具几何角度
①前角对刀具耐用度的影响呈“驼峰形”。
②主偏角Κr减小时，使切削宽度bD增大，散热条件改善，故切削温度下降，刀具耐用度Ｔ提高。 （5）刀具材料
刀具材料的高温硬度越高、越耐磨，刀具耐用度Ｔ越高。
加工材料的延伸率越大或导热系数越小，均能使切削温度升高因而使刀具耐用度T降低。
2. 试述切削用量对切削效率、加工质量的影响，如何合理选择切削用量？ 切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、扭矩），在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 （1）切削加工生产率
在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。一般情况下尽量优先增大ap ，以求一次进刀全部切除加工余量。 （2）机床功率
背吃刀量ap和切削速度Vc增大时，均使对切削功率成正比增加。进给量f对切削功率影响较小。所以，粗加工时，应尽量增大进给量。 （3）刀具寿命（刀具的耐用度T）
切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为Vc、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量ap；然后再选用大的进给量f；最后求出切削速度Vc。 （4）加工表面粗糙度
精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在较理想的情况下，提高切削速度Vc，能降低表面粗糙度值；背吃刀量ap对表面粗糙度的影响较小。
综上所述，合理选择切削用量，应该首先选择一个尽量大的背吃刀量aP，其次选择一个大的进给量f。最后根据已确定的aP和f，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选挥一个合理的切削速度Vc。
3. 什么是逆铣和顺铣？顺铣有何特点？
顺铣：切削力F的水平分力，Fx的方向与进给方向的f相同。
逆铣：切削力F的水平分力，Fx的方向与进给方向的f相反。
（1）顺铣时，每个刀的切削厚度都是由小到大逐渐变化的。当刀齿刚与工作接触时，切削厚度为零，只有当刀齿在前一刀齿留下的切削表面上滑过一段距离，切削厚度达到一定数值后，刀齿才真正开始切削。
（2）顺铣时，由于水平铣削力的方向与工作进给运动方向一致，当刀 齿对工件的作用力较大时，由于工作台丝杆与螺母间间隙在存在，工作台会产生窜动，这样不仅破坏了切削过程的平稳性，影响工件的加工质量，而且严重时会损坏刀具。
（3）顺铣时，刀齿每次都是由工件表面开始切削，所以不宜用来加工有硬皮的工件。 （4）顺铣时的平均切削厚度大，切削变形较小，与逆削相比较功率消耗要少。 4．试述制定机械加工工艺规程的步骤。 （1）确定生产类型； （2）零件工艺分析； （3）确定毛坯制造方式；
（4）选择定位基准、拟定工艺路线； （5）确定各工序的设备和工艺装备； （6）确定加工余量、工序尺寸； （7）确定切削用量及时间定额； （8）填写工艺文件。
5．试述减小零件表面粗糙度值的工艺措施。
（1）减少残留面积高度
减小主偏角、副偏角和进给量及增大刀尖圆弧半径，减小残留面积高度；
（2）避免积屑瘤、刺痕的产生
可用改变切削速度的方法，来抑制积屑瘤的产生。如果用高速钢车刀，
应降低切削速度；用硬质合金车刀时，应提高切削速度，增大车刀前角能有效地抑制积屑瘤的产生。 （3）防止和消除振纹
车削时，由于工艺系统的振动，而使工件表面出现周期性的横向或纵向
的振纹。调整主轴间隙、提高轴承精度；合理选择刀具参数，经常保持切削刃光洁、锋利。增加工件的安装刚性； （4）合理选择运用切削用量
在工件材料、刀具几何参数、车床等切削条件一定的情况下，选择切削
用量对表面粗糙度有很大的影响。尽可能提高生产效率和保证必要的刀具寿命。首先选择尽可能大的切削深度，然后再选取合适的进给量，最后在保证刀具经济耐用度的条件下，尽可能选取较大的切削速度； （5）合理选用切削液，保证充分冷却润滑
采用合适的切削液是消除积屑瘤、鳞刺和减小表面粗糙度值的有效方法。
6．何为工艺系统的弹性变形？在车床上加工细长轴时，有哪些措施可以提高工件的刚度？
工艺系统的弹性变形：由机床、夹具、工件、刀具所组成的工艺系统是一个弹性系统，在加工过程中由于切削力、传动力、惯性力、夹紧力以及重力的作用，会产生弹性变形，从而破坏了刀具与工件之间的准确位置，产生加工误差； 在细长轴加工过程中，为提高其加工精度，要根据不同的生产条件，采取不同的措施，以提高细长轴的加工精度。 （1) 选择合适的装夹方法
在车床上车削细长轴采用的两种传统装夹方式，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。但用该方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大； 加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式。但是在该装夹方式中，如果顶尖顶得太紧，除了可能将细长轴顶弯外，还能阻碍车削时细长轴的受热伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。.因此采用一夹一顶装夹方式时，顶尖应采用弹性活顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，。 （2) 直接减少细长轴受力变形 ①采用跟刀架和中心架 ②采用轴向拉夹法车削细长轴 ③采用反向切削法车削细长轴 ④采用磁力切削法车削细长轴
少细长轴加工时的弯曲变形，提高细长轴加工精度。 （3) 合理地控制切削用量 切削用量选择的是否合理，对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。 （4) 选择合理的刀具角度
为了减小车削细长轴产生的弯曲变形，要求车削时产生的切削力越小越好，而在刀具的几何角度中，前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。
1）建立装配尺寸链（图6-4 ）
2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为： T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （）/ 5 =
考虑加工难易程度，进行适当调整（A4公差不变），得到：
T4 = , T1 = , T3 = , T2 = T5 =
3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：
除协调环以外各组成环公差按入体标注： 0.100A3?43?0,A2?5?0,A?300.21?0.06
计算协调环偏差：由式（5-23），得到：EI5 = - , ES5 = - 最后可确定： 0.1A5?5??0.12
采用概率算法计算装配尺寸链
封闭环公差分配原则同完全互换法
1）建立装配尺寸链（图6-4 ） 2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为： T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （）/ 5 = 考虑加工难易程度，进行适当调整（A4公差不变），得到：
【例 6-1 】 图示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为～。已知各零件有关的基本尺寸 【解】
1）建立装配尺寸链（图6-4 ）
A4?3?00.05
2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为： T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （）/ 5 = T 考虑加工难易程度，T2 = T5 4 = , T1 = , T3 = , 进行适当调整（，得到： = A4公差不变）
A2 A1 A3 A0 A5 A4 图6-4 齿轮与轴部
件装配
09机械制造技术基础(答案)4
