機(jī)械制造教材配套習(xí)題1

1、機(jī)械制造工程學(xué)習(xí)題集第一章 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)一、思考題1.切削過(guò)程有何特征，用什么參數(shù)來(lái)表示？是由刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)。用主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來(lái)表示。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的概念見(jiàn)教材。2刀具.靜止角度參考系的假定條件是什么？假定運(yùn)動(dòng)條件：進(jìn)給量f=0 假定安裝條件：刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心等高； 刀桿方向與進(jìn)給方向垂直。3.切削層參數(shù)是什么？如何定義的？ 切削層：主運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，相鄰兩加工表面（切削刃）之間的材料截面。切削層公稱(chēng)厚度hD（老標(biāo)準(zhǔn)ac）： hD=f· sinKr切削層公稱(chēng)寬度bD（老標(biāo)準(zhǔn)aw）: bD=ap/sinKr切削層公稱(chēng)截面積AD： AD=ap&#

2、183; f=bD· hD4. 試述正交平面、法平面、假定工作平面和背平面的定義，并分析它們的異同點(diǎn)和用途。正交平面/主剖面Po： Ps Pr同時(shí)垂直于切削平面Ps和基面法剖面Pn：PnS,（切削刃）。假定工作平面、進(jìn)給平面Pf ：Pf Pr 、f背平面Pp ：Pp Pr 、ap構(gòu)成不同的參照系。5. 為什么基面、切削平面必須定義在主切削刃上的選定點(diǎn)處？基面是通過(guò)主切削刃且與切削平面垂直的平面，是用來(lái)標(biāo)注切削角度的的面，所以基面必須選定在主切削刃上的點(diǎn)并和切削平面垂直，才能有效的進(jìn)行角度標(biāo)注。6 試述刀具的標(biāo)注角度與工作角度的區(qū)別，為 什么橫向切削時(shí)，進(jìn)給量不能過(guò)大。刀具的標(biāo)注角度是

3、在刀具標(biāo)注角度參照系中定義的角度 。刀具標(biāo)注角度參照系又稱(chēng)靜止參考系，同工況沒(méi)有關(guān)系。刀具的工作角度是在刀具工作角度參照系中定義的角度，不同的工藝環(huán)境下，工作角度不同。橫向切削時(shí)，工作前角隨進(jìn)給量增大而增大，工作后角隨進(jìn)給量增大而減小。過(guò)大的進(jìn)給量會(huì)使后角變負(fù)，加工時(shí)工件會(huì)被擠斷。7. 刀具切削部分材料必須具備那些性能？為什么？ 見(jiàn)教材P11.8. 試按下列條件選擇刀具材料或編號(hào)。 45鋼鍛件粗車(chē)；YT5（P30） HT200鑄件精車(chē)；YG3X（K01） 低速精車(chē)合金鋼蝸桿；W18Cr4V（成形刀） 高速精車(chē)調(diào)質(zhì)鋼長(zhǎng)軸；YT30（P01） 中速車(chē)削淬硬鋼軸；YN10（P05）或K01（TiC+

4、WC+Ni-MO） 加工冷硬鑄鐵。YG6X（K10）A. YG3X B. W18Cr4V C. YT5 D. YN10 E. YG8 F. YG6X G. YT30二、分析計(jì)算題1. 試畫(huà)出圖2-2所示切斷刀的正交平面參考系的標(biāo)注角度、（要求標(biāo)出假定主運(yùn)動(dòng)方向、假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向、基面和切削平面） 圖2-2 圖2-3解：2. 繪制圖2-3所示彎頭車(chē)刀的正交平面參考系的標(biāo)注角度（從外緣向中心車(chē)端面）：， 。解：第二章 金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律一思考題1.何謂積屑瘤？積屑瘤在切削加工中有何利弊？如何控制積屑瘤的形成？積屑瘤：在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切削的情況下，加工一般鋼料或其他塑性材料時(shí)，常常

5、在前刀面切削處粘著一塊剖面呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。這塊冷焊在前刀面上的金屬稱(chēng)為積屑瘤或刀瘤影響：有利方面：產(chǎn)生積屑瘤后，它包覆在切削刃上，由于其硬度比工件材料大，故可代替刀刃進(jìn)行切削，對(duì)切削刃有一定的保護(hù)作用 積屑瘤使刀具實(shí)際前角增大，對(duì)切削過(guò)程有利 增大了切削厚度不利方面：影響工件的尺寸精度由于積屑瘤的前端伸出在切削刃之外，使切削厚度增加，因而對(duì)工件尺寸精度有影響積屑瘤使加工表面粗糙度值增大積屑瘤的底部相對(duì)穩(wěn)定一些，其頂部則很不穩(wěn)定，容易破裂。一部分粘附于切削底部而排出，一部分殘留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加

6、工表面變得粗糙對(duì)刀具壽命的影響積屑瘤粘附在前刀面上，在相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高壽命的作用；但積屑瘤不穩(wěn)定時(shí)，積屑瘤的破裂有可能導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀具顆粒剝落，使磨損加劇控制：控制切削速度，盡量采用低速或高速切削，避開(kāi)中速區(qū)采用潤(rùn)滑性能良好的切削液，以減小摩擦增大刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)的壓力適當(dāng)提高工件材料的硬度，減小加工硬化的傾向2. 車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)應(yīng)如何合理選擇刀具幾何角度（包括、）？簡(jiǎn)述理由。3. 試說(shuō)明被吃刀量和進(jìn)給量對(duì)切削溫度的影響，并與和對(duì)切削力的影響相比較，兩者有何不同？吃刀深度對(duì)切削溫度的影響最小，進(jìn)給量次之，切削速度影響最大。因此，從控制切削溫度的角度出發(fā)，

7、在機(jī)床允許的情況下，選用較大的吃刀深度和進(jìn)給量比選用大的切削速度更有利。背吃刀量和進(jìn)給量都會(huì)影響切削力大小，當(dāng)進(jìn)給量增大的時(shí)候，切削力的增大不成比例的增大，而背吃刀量增大的時(shí)候，切削力成比例的增大。這樣就對(duì)切削刀的影響是磨損就不同了。還有就是對(duì)溫度的影響！進(jìn)給量的影響比背吃刀量的大！對(duì)刀具的耐用度也就產(chǎn)生影響也就不同了咯！進(jìn)給量大于背吃刀量??！4. 增大刀具前角可以使切削溫度降低的原因是什么？是不是前角越大切削溫度越低？一方面增大前角，能使刀具鋒利減小切削變形，并減輕刀屑間的摩擦，從而減小切削力、切削熱和功率消耗，減輕刀具磨損，削溫度降低另一方面，增大前角，還會(huì)使刀頭的散熱面積和容熱體積減小，

8、導(dǎo)致切削區(qū)溫度升高，5. 刀具磨損有幾種形式？各在什么條件下產(chǎn)生？磨料磨損，這種磨損在各種切削速度下都存在，但對(duì)低速切削的刀具而言，磨料磨損是刀具磨損的主要原因粘結(jié)磨損（又稱(chēng)冷焊磨損） 刀具材料與工件的親和力大，則磨損嚴(yán)重刀具材料與工件材料的硬度比小，則磨損加劇。切削速度的大小，中等偏低的切削速度下粘結(jié)磨損嚴(yán)重。擴(kuò)散磨損 溫度是影響擴(kuò)散磨損的主要因素，切削溫度升高，擴(kuò)散磨損會(huì)急劇增加；不同元素的擴(kuò)散速度不同；擴(kuò)散速度與接觸表面的相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)，相對(duì)滑動(dòng)速度愈高，擴(kuò)散愈快；所以切削速度愈高，刀具的擴(kuò)散磨損愈快?；瘜W(xué)磨損 在一定溫度下，刀具材料與某些周?chē)橘|(zhì)（如空氣中的氧、切削液中的添加劑硫、氯

9、等）起化學(xué)作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物；極易被工件或切削擦掉而造成磨損，這種磨損稱(chēng)為化學(xué)磨損 。6. 何謂最高生產(chǎn)率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工所選用的耐用度是否相同，為什么？教材P37。第一種方法是根據(jù)單工件時(shí)最小的原則來(lái)制定耐用度，稱(chēng)為最高生產(chǎn)率耐用度Tp：第二種是根據(jù)每個(gè)工件工序成本最低原則來(lái)制定耐用度，稱(chēng)為最低成本耐用度Tc。 生產(chǎn)中一般多采用最低成本耐用度，只有當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)緊迫，或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，才選用最高生產(chǎn)率耐用度。 粗加工是以最高生產(chǎn)率為目的，所以使用最高生產(chǎn)率耐用度。精加工時(shí)，為避免在加工同一表面時(shí)中途換刀，耐用度應(yīng)規(guī)定得高一些，至少應(yīng)該完成

10、一次走刀，應(yīng)采用 最低成本耐用度。7. 何謂工件材料切削加工性？改善工件材料切削加工性的措施有那些？教材P46P48.工件材料的切削加工性是指材料被切削加工成合格零件的難易程度.調(diào)整材料的化學(xué)成分 在不影響材料使用性能的前提下，在鋼中添加一些能明顯改善切削加工性的元素，如硫、鉛等，可獲得易切鋼；在鑄鐵中適當(dāng)增加石墨成分，也可改善其切削加工性進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?同樣化學(xué)成分、不同金相組織的材料，切削加工性有較大差異。在生產(chǎn)中常對(duì)工件進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，除得到合乎要求的金相組織和力學(xué)性能外，也可改善其切削加工性能采用新的切削加工技術(shù)，如加溫切削，低溫切削。8. 切削液的主要作用是什么？切削加工中常用的

11、切削液有哪幾類(lèi)？如何選用？在切削加工中，合理使用切削液的作用： 可以減小切屑、工件與刀具間的摩擦，降低切削力和切削溫度，延長(zhǎng)刀具使用壽命，并能減小工件熱變形，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，從而提高加工精度和減小已加工表面粗糙度值。切削加工中常用的切屑液可分為三大類(lèi)：水溶液、乳化液、切削油水溶液： 主要成分是水，再加入一定的防銹劑或添加劑，使其具有良好的冷卻性能又有一定的防銹和潤(rùn)滑性能乳化液：乳化液是在切削加工中使用較廣泛的切削液，它是水和乳化油的混合物，為了提高其防銹和潤(rùn)滑性能，往往會(huì)加入一定的添加劑切削油：非水溶性切削液，主要成份是礦物油，少數(shù)采用動(dòng)植物油。切削油主要起潤(rùn)滑作用離子型切削液：一種新

12、型水溶性切削液 ，其母液由陰離子型、非離子型表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽配置而成。能降低切削溫度，提高刀具使用壽命。選用：粗加工時(shí)，金屬切除量大，產(chǎn)生的熱量多，因此應(yīng)著重考慮降低切削溫度，選用以冷卻為主的切削液，如35的低濃度乳化液或離子型切削液精加工時(shí)主要要求提高加工精度和加工表面質(zhì)量，應(yīng)選用具有良好潤(rùn)滑性能的切削液，如極壓切削油或高濃度極壓乳化液，它們可減小刀具與切屑之間的摩擦與粘接，抑制積屑瘤。從工件材料方面考慮：切削鋼材等塑性材料時(shí)，需要用切削液；切削鑄鐵、黃銅等脆性材料時(shí)可不用切削液，其原因是切削液作用不明顯，且會(huì)污染工作場(chǎng)地從刀具材料方面考慮：切削高強(qiáng)度鋼、高溫合金等難加工材料時(shí)，屬于高溫高

13、壓邊界摩擦狀態(tài)，宜選用極壓切削油或極壓乳化液 高速鋼刀具耐熱性差，應(yīng)采用切削液；硬質(zhì)合金刀具耐熱性好，一般不用切削液，必要時(shí)可采用低濃度乳化液或水溶液，但應(yīng)連續(xù)地、充分地澆注，否則刀片會(huì)因冷熱不均而導(dǎo)致破裂從加工方法方面考慮：鉸孔、拉削、螺紋加工等工序刀具與已加工表面摩擦嚴(yán)重，宜采用極壓切削油或極壓乳化液成形刀具、齒輪刀具等價(jià)格昂貴，要求刀具使用壽命長(zhǎng)，可采用極壓切削油磨削加工時(shí)溫度很高，工件易燒傷，還會(huì)產(chǎn)生大量的碎屑及脫落的砂粒會(huì)劃傷已加工表面，因此要求切削液應(yīng)具有良好的冷卻清洗作用，故一般常采用乳化液或離子型切削液。9. 前角和后角的功用分別是什么？選擇前后角的主要依據(jù)是什么？前角的功用：

14、一方面增大前角，能使刀具鋒利減小切削變形，并減輕刀屑間的摩擦，從而減小切削力、切削熱和功率消耗，減輕刀具磨損，提高了刀具使用壽命；還可以抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，減輕切削振動(dòng)，改善加工質(zhì)量，另一方面，增大前角會(huì)使切削刃和刀頭強(qiáng)度降低，易造成崩刃使刀具早期失效，還會(huì)使刀頭的散熱面積和容熱體積減小，導(dǎo)致切削區(qū)溫度升高，影響刀具壽命，由于減小了切屑變形，也不利于斷屑。選用：在刀具材料的抗彎強(qiáng)度和韌性較低，或工件材料的強(qiáng)度和硬度較高，或切削用量較大的粗加工，或刀具承受沖擊載荷的條件下，為確保刀具強(qiáng)度，宜選用較小的前角，甚至可采用負(fù)前角 。當(dāng)加工塑性大的材料，或工藝系統(tǒng)剛性差易引起切削振動(dòng)時(shí)，或機(jī)床功率不

15、足時(shí)，宜選較大的前角，以減小切削力。 對(duì)于成形刀具或自動(dòng)化加工中不宜頻繁更換的刀具情況，為保證其工作的穩(wěn)定性和刀具使用壽命，宜取較小的前角。 后角的作用規(guī)律有以下方面： 增大后角，可增加切削刃的鋒利性，減輕后刀面與已加工表面的摩擦，從而降低切削力和切削溫度，改善已加工表面質(zhì)量。但也會(huì)使切削刃和刀頭強(qiáng)度降低，減小散熱面積和容熱體積，加速刀具磨損 在同樣的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)VB條件下，增大后角（2 1），刀具材料的磨損體積增大，有利于提高刀具的使用壽命。但徑向磨損量NB也隨之增大（NB2NB1），這會(huì)影響工件的尺寸精度選擇： 切削厚度較大或斷續(xù)切削條件下，需要提高刀具強(qiáng)度，應(yīng)減小后角 工件材料越軟，塑性越大

16、，刀具后角應(yīng)越大 以尺寸精度要求為主時(shí)，宜減小后角，以減小徑向磨損量NB值；若以加工表面質(zhì)量要求為主，則宜加大后角，以減輕刀具與工件間的摩擦 工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，易產(chǎn)生振動(dòng)，應(yīng)適當(dāng)減小后角 二、分析計(jì)算題用YT15硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀縱車(chē)的結(jié)構(gòu)鋼。硬度約為220HBW，車(chē)刀的幾何參數(shù)為、，前刀面帶卷屑槽，車(chē)削時(shí)切削用量為。用指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算三個(gè)切削分力并計(jì)算切削功率；用單位切削力和單位切削功率計(jì)算主切削力以及切削功率；分析、比較和所得結(jié)果。第三章 金屬切削機(jī)床與刀具1. 某機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)如圖3-1所示，試寫(xiě)出主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線(xiàn)表達(dá)式和圖示齒輪嚙合位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)平衡式（算出主軸轉(zhuǎn)速）。（略）2.

17、車(chē)圓柱面和車(chē)螺紋時(shí)，各需要幾個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)？ 圓柱面需要2個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，車(chē)螺紋需要2個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)3 傳動(dòng)原理圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的有什么主要區(qū)別？傳動(dòng)系統(tǒng)圖上表示了該機(jī)床所有的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)及其傳動(dòng)聯(lián)系；而傳動(dòng)原理圖則主要表示與表面成形有直接關(guān)系的運(yùn)動(dòng)及其傳動(dòng)聯(lián)系。傳動(dòng)系統(tǒng)圖具體表示了傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式，如軸、齒輪、帶輪等；而傳動(dòng)原理圖則僅僅用一些簡(jiǎn)單的符號(hào)來(lái)表示運(yùn)動(dòng)源與執(zhí)行件、執(zhí)行件與執(zhí)行件之間的傳動(dòng)聯(lián)系。4. 比較機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)各自的特點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，適用于定比傳動(dòng)（無(wú)齒帶傳動(dòng)除外）。實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能傳動(dòng)較大扭矩。故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修。缺點(diǎn)：機(jī)械傳動(dòng)一般情況下不夠穩(wěn)定

18、，當(dāng)制造精度不高或磨損時(shí)，振動(dòng)和噪聲較大；實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，成本高。應(yīng)用：主要用于速度不太高的有級(jí)變速傳動(dòng)中。液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：易于在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，且裝置簡(jiǎn)單便于采用電液聯(lián)合控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)件在油中工作，潤(rùn)滑條件好，壽命長(zhǎng)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化缺點(diǎn)：因?yàn)橛陀幸欢ǖ目蓧嚎s性，并有泄漏現(xiàn)象，所以液壓傳動(dòng)不適合作定比傳動(dòng)。5.車(chē)削技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)？車(chē)削技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都有長(zhǎng)足的發(fā)展，如高速車(chē)削、加熱車(chē)削、低溫車(chē)削、超精密車(chē)削等。5. 麻花鉆的缺點(diǎn)，如何改進(jìn)？ 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆存在切削刃長(zhǎng)、前角變化大（+30°至 -30°

19、;橫刃上約為-60°) 、副后角為0°，摩擦嚴(yán)重、螺旋槽排屑不暢、橫刃部分切削條件很差等結(jié)構(gòu)問(wèn)題。剛度差、導(dǎo)向性差、橫刃產(chǎn)生的軸向力很大、切屑與孔壁劇烈摩擦、半封閉式切削，潤(rùn)滑、 散熱、排屑條件很差、 加工精度低，加工質(zhì)量差。 生產(chǎn)中,為了提高鉆孔的精度和效率,常將標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆按特定方式刃磨成“群鉆” 。修磨橫刃 將橫刃磨窄、磨低，改善橫刃處的切削條件修磨切削刃 將靠近鉆心附近的主刃修磨成一段頂角較大的內(nèi)直刃及一段圓弧刃,以增大該段切削刃的前角。修磨刀面 在麻花鉆的主后刀面上磨出兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的月牙 槽，形成三尖、七刃雙頂角磨出分屑槽 直徑大于15mm的鉆頭，在外直刃上磨出分 屑槽

20、，改善斷屑、排屑情況。經(jīng)過(guò)綜合修磨而成的群鉆,切削性能顯著提高。鉆削時(shí)軸向力下降35%50%,扭矩降低10%30%刀具使用壽命提高35 倍,生產(chǎn)率、加工精度都有顯著提高。6. 什么是順銑和逆銑，順銑有哪些特點(diǎn)？對(duì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)有哪些要求？順銑 銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相同時(shí)為順銑。 順銑切削厚度大，接觸長(zhǎng)度短，銑刀壽命長(zhǎng)，加工表面光潔。但不宜加工帶硬皮工件，銑削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相同，工作臺(tái)進(jìn)給絲杠與固定螺母之間一般有間隙存在，故應(yīng)消除間隙。 逆銑 銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和工件的進(jìn)給方向相反時(shí)為逆銑。逆銑時(shí)切削厚度從零開(kāi)始逐漸增大，刀刃在切削硬化的已加工表面上擠壓、滑行，加速了刀具的磨損。逆銑時(shí)銑削力將工件上抬，易引起振動(dòng)。 7. 拉削加工有什么特點(diǎn)？用拉刀在相應(yīng)的拉床上加工出工件內(nèi)、外幾何表面的方法稱(chēng)為拉削加工。拉削可加工內(nèi)表面和外表面。 當(dāng)?shù)毒咴谇邢鲿r(shí)不是受拉力而是受壓力，這時(shí)刀具叫推刀，這種加工方法叫推削加工，推削加工主要用于修光孔和校正孔的變形。加工精度高，粗拉的加工精度為IT8-IT7，Ra值為1.6-0.8m；精拉加工精度為IT7-IT6