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�由机床提供的刀具与工件之间最主要的相对运动�它是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。 进给运动�使主运动能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。 车削时�主运动为工件的旋转�进给运动为刀具沿轴向相对于工件的移动� 钻削时�主运动为工件或钻头的旋转�而工件或钻头沿钻头轴线方向的移动为进给运动� 端面铣削时�主运动为铣刀的旋转运动�进给运动为工件移动� 龙门刨削时�主运动为刨刀的直线往复运动�进给运动为工件的间隙移动� 平面磨削时�主运动为砂轮的旋转�矩台的直线往复运动或圆台的回转�纵向进给运动�为进给运动�以及砂轮对工件作连续垂直移动�而周边磨削时还具有横向进给。 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�M M 7132、C G 6125B 、X 62W 、M 2110、Z 5125、T 68 答�M M 7132代表工作台面宽度为320m m 的精密卧轴矩台平面磨床 C G 6125B 代表最大回转直径为250m m 的高精度卧式车床重大改进顺序号为B X 62W 代表工作台面宽度为20m m 的卧式升降台铣床 M 2110代表磨削孔径为100m m 的内圆磨床 Z 5125代表最大钻孔直径为25m m 的方柱立式钻床 T 68代表卧式镗床 2-3 画出Y 0=10°、�s =6°、�0=6°、0��=6°、K r =60°、r K �=15°的外圆车刀刀头部分投影图。 答�参见课本第15页。 2-4 用r r s 70157�������、、的车刀�以工件转速n =4r s �刀具每秒沿工件轴线方向移动1.6m m �把工件直径由54w d m m ��计算切削用量�s p
c a f v 、、�。 解� s p a = 2w m d d �605432m m ��� 06040.75410001000w c d n m v s ������ 01.60.44f v m m f r n ��� 2-5 常用硬质合金有哪几类�哪类硬质合金用于加工钢料�哪类硬质合金用于加工铸铁等脆性材料�为什么�同类硬质合金刀具材料中�哪种牌号用于粗加工�哪种牌号用于精加工�为什么�
答�常用硬质合金有�钨钴类硬质合金、钨鈦钴类硬质合金、钨钛钽�铌�类硬质合金、碳化钛基硬质合金、涂层硬质合金
钨钴类硬质合金�K类�主要用于加工铸铁等脆性材料。因为加工脆性材料是�切屑呈崩碎块粒�对刀具冲击很大�切削力和切削热都集中在刀尖附近�此类合金具有较高的抗弯强度和韧性�可减少切削时的崩刃�同时�此类合金的导热性好�有利于降低刀尖的温度。
钨鈦钴类硬质合金�P类�适用于加工钢料。因为加工钢料是�塑性变形大�摩擦很剧烈�因此切削温度高�而此类合金中含有5%�30%的T i C�因而具有较高的硬度、耐磨性和耐热性�故加工钢料时刀具磨损较小�刀具寿命较高。
钨钛钽�铌�类硬质兼有K类和P类的优点�具有硬度高、耐热性好和强度高、韧性好的特点�既可加工钢�也可加工铸铁和有金属。
碳化钛基硬质合金以T i C为主要成分�由于T i C是所有碳化物中硬度最高的物质�因此�T i C 基硬质合金的硬度也比较高�可加工钢也可以加工铸铁。
涂层硬质合金比基体具有更高的硬度和耐磨性�有低的摩擦因数和高的耐热性�切削力和切削温度均比未涂层刀片低�涂层刀片可用于加工不同材料�通用性广。
钨钴类硬质合金中粗加工时宜选用含钴量较多的牌号�例如K30��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K01��因其耐磨性、耐热性较高。
钨鈦钴类硬质合金的选用与K类硬质合金的选用相类似�粗加工时宜选用含C o较多的牌号�例如P30�精加工时宜选用含T i C较多的牌号�例如P01。
钨钛钽�铌�类硬质合金中M10适用于精加工�M20适用于粗加工�
碳化钛基硬质合金由于其抗弯强度和韧性比较差�因此主要用于精加工�
涂层硬质合金在小进给量切削、高硬度切削和重载荷切削时不宜采用。
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�切削力是在切削的过程中�刀具切入工件�使切削层变为切屑所需要克服的阻力。
切削力随着加工条件的不同�总切削力的方向和数值都是变化的�为了应用和测量方便�常将分解为三个互相垂直的方向�切削力F c�背向力F p和径向力F f。
F c在切削的过程中主要用来计算机床的功率�是切削热的产生的主要因素�F p能使工件
变形或产生切削振动�对加工精度及加工表面质量影响较大。
2-7按下列条件选择刀具材料类型或牌号�
答�1�45钢锻件粗车P30(Y T5)
2)H T200铸铁件精车K01(Y G3)
3)低速精车合金钢蜗杆K01
4)高速精车调质钢长轴P01
5)高速精密镗削铝合金缸套金刚石刀具
6)中速车削高强度淬火钢轴立方氮化硼或陶瓷刀具
7)加工65H R C冷硬铸铁或淬硬钢陶瓷刀具。
2-8s p
a、f和c v对切削力的影响有何不同�为什么�如果机床动力不足�为保持生产率不变�应如何选择切削用量�
�不变�即单位切削层面积上的变形抗力不变�因而答�s p
a增大时�切屑厚度压缩比h
�有所下降�故切削力不成正比增大。
切削力成正比增大�而加大f�h
�来影响切削力的�若切削速度c v增大�使h�增切削速度正是通过切削厚度压缩比h
大
变形抗力增大�故切削力增大�反之�若c v 增大时h �减小�变形抗力减小�切削力也就随之减小。三者之中s p a 对切削力的影响最大�f 次之�c v 最小。在切除相同余量的前提下�增大f 比s p a 增大更有
利。 2-9 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标注角度参考系重合� 答�刀具工作参考系是定义刀具工作角度的参考系�刀具的静态角度参考系是定义刀具的静态角度的参考系� 刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的� 1�、刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内�是刀具静止参考系的原点� 2�、过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体�轴线�的法平面内并与车刀底面相平行� 3�、过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。 二者的区别在以下两点� a 、建立参考系的基准不同 刀具的静态角度是以标准安装状态下的假定主运动方向和进给运动方向来建立静态参考系的。 刀具的工作角度是以实际安装状态下的合成切削运动方向和进给运动方向建立工作参考系。 b 、用途不同 刀具的静态角度是在设计、制造、刃磨和检验刀具时采用。 刀具的工作角度是在分析刀具切削状态时采用。 当刀具处于标准安装状态时�且进给速度相对于主运动速度来说非常小时�可以认为刀具的静态角度与刀具的工作角度重合。
2-10 主偏角对切削加工有何功用�一般选择原则是什么�r �=90的车刀适用什么场合� 答�主偏角的功用� 1�减小主偏角�参加切削的切削刃长度会增加�刀尖角r �增大�从而使刀具寿命提高� 2�减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小�从而减小表面粗糙度。 3�而减小主偏角会使径向力P F 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�也会使已加工表面粗糙度
增大。 选择原则�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 �=90的车刀适用于刚性差的工艺系统的切削。 2-11 用P 10硬质合金车刀�车削b �为6502/N m m 的40钢外圆。切削用量为s p a =4m m �f =0.6m m /r �v =110r /m i n �刀具几何角度为�0r =010�
00005,8,60,1s k m m ���
�������。按公式计算及查表方法确定切削为p F 、p F 、c F 及切削时所消耗的功率。 答�由表2-5 1.00.750.15279540.61103765.7c c c c c c c s F y F n F c F s p c F F F F C a f v K K K ��������0.90.60.3194040.61101213.75p p p p p p p s F y F n F p F s p c F F F F C a f v K K K �������� 1.00.50.4288040.61101361.4f f f f f f f s F y F n F f F s p c F F F F C a f v K K K �������� 由表2-6�当b �=650a M P 时 0.75650()()1650650c c n F b M F K ���� 1.35650()()1650650p p n F b M F K ���� 1.0650()()1650650f f n F b M F K ���� 按000060,10,5r s K ������� 查表2-7得 0c c r c c s c F M F K F F F K K K K K ����1×0.94×1.0×1.0=0.94 0p p r p p s p F M F K F F F K K K K K ����1×0.77×1.0×1.25=0.96 0f f r f f s f F M F K F F F K K K K K ����1×1.11×1.0×0.85=0.94 所以 3765.7c c F F K �=3765.7×0.94=3539.8N 1213.75p p F F K �=1213.75×0.96=11
刀装公式65.2N 1361.4f f F F K �=1361.4×0.94=1279.7N 443539.81106.49610610c c c F V P K w K w �������� 2-12 甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同(即生产率相同)�只是甲的吃刀量a s p 比乙大1倍�而进给量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结论� 解�切除率Q =1000v c a s p f �
又因a s p 1=2a s p 2�f 1=2f 2 � 所以�c 1=v c 2 � 主切削力经验公式为: F c F c F c F c F c k n y x C c s p c v f a F � 经计算得到�F C �>F C � 因而在选择切削用量的时候，为了减小切削力及劳动力的损耗，在切除量相同时�应选择较大的进给量f �较小的被吃刀量a s p 。 2-13 用P 10的刀具材料�加工2650b N m m ��的碳钢�当c v 增加1倍且f 减小1倍时�计算着两种情况下切削温度变化的百分数。 解�由切削温度公式�0.26~0.410.140.04c s p C v f a ��� 而现令改变用量之前�0.320.140.041c s p C v f a ��� 现2c c v v ���12f f ���则有 0.320.140.042c s p C v f a �����0.320.140.041(2)()2c s p C v f a ��11.1329�� 故 211%13.29%������� 2-14 切削用量�s p a 、f 、c V �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� 解� 0.410.140.04c s p C V f a ��� 由实验可得切削速度对切削温度的影响最大�因此对刀具寿命的影响也最大�背吃刀量对切削温度的影响最小�因此对刀具寿命的影响最小� 由实验可得切削用量与刀具寿命的关系为 52.250.75r c s p C T v f a � 由公式可以得到�切削速度c V 对刀具寿命的影响最大�其次是进给量f �背吃刀量s p a 对刀具寿命的影响最小。 2-15 甲、乙、丙三人高速
车削�b =750N /m m 2的碳钢。切削面积( a s p � f )各为10�0.2�5�0.4�4�0.5�三人的经济耐用度T c =60分钟�比较三人的生产率�解释生产率不同的原因�
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