机械制造技术基础（第2版）第三章课后习题答案

《机械制造技术基础》部分习题参考解答

第三章 机械制造中的加工方法及装备

3-1 表面发生线的形成方法有哪几种？

答：（p69-70）表面发生线的形成方法有轨迹法、成形法、相切法、展成法。 具体参见第二版教材p69图3-2。

3-2 试以外圆磨床为例分析机床的哪些运动是主运动，哪些运动是进给运动？ 答：如图3-20（p87），外圆磨削砂轮旋转nc是主运动，工件旋转nw、砂轮的横向移动fr、工作台往复运动fa均为进给运动。

3-3 机床有哪些基本组成部分？试分析其主要功用。

答：（p70-71）基本组成部分动力源、运动执行机构、传动机构、控制系统和伺服系统、支承系统。

动力源为机床运动提供动力；运动执行机构产生主运动和进给运动；传动机构建立从动力源到执行机构之间的联系；控制和伺服系统发出指令控制机床运动；支承系统为上述部分提供安装的基础和支承结构。

3-4 什么是外联系传动链？什么是内联系传动链？各有何特点？

答：外联系传动链：机床动力源和运动执行机构之间的传动联系。如铣床、钻床传动链；

内联系传动链：执行件和执行件之间的传动联系。如车螺纹、滚齿的传动链。 外联系传动链两端没有严格的传动关系，而内联系传动链两端有严格的传动关系或相对运动要求。

3-5 试分析提高车削生产率的途径和方法。

答：（p76）提高切削速度；采用强力切削，提高f、ap；采用多刀加工的方法。

3-6 车刀有哪几种？试简述各种车刀的结构特征及加工范围。

答：（p77）外圆车刀（左、右偏刀、弯头车刀、直头车刀等），内、外螺纹车刀，切断刀或切槽刀，内孔车刀（通孔、盲孔车刀、）端面车刀、成形车刀等。

顾名思义，外圆车刀主要是切削外圆表面；螺纹车刀用于切削各种螺纹；切断或切槽车刀用于切断或切槽；内孔车刀用于车削内孔；端面车刀切断面；成形车刀用于加工

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成形表面。

3-7 试述CA6140型卧式车床主传动链的传动路线。 答：（p82）CA6140型卧式车床主传动链的传动路线：

3-8 CA6140型卧式车床中主轴在主轴箱中是如何支承的? 三爪自定心卡盘是怎样装到车床主轴上去的？

答：（p83-84）

3-9 CA6140型卧式车床是怎样通过双向多片摩擦离合器实现主轴正传、反转和制动的？

答：如教材图3-17和3-18所示，操纵手柄向上，通过连杆、扇形齿块和齿条带动滑套8向右滑移，拨动摆杆10使拉杆向左，压紧左边正向旋转摩擦片，主轴实现正转；

若操纵手柄向下，通过连杆、扇形齿块和齿条带动滑套8向左滑移，拨动摆杆10使拉杆向右，压紧右边反向旋转摩擦片，主轴反转。

制动时操纵手柄处于中位，滑套8处于摆杆10的中间，此时杠杆7带动制动带8压紧制动轮，实现主轴制动。

3-10 CA6140型卧式车床主轴箱Ⅰ轴上带的拉力作用在哪些零件上？

答：（p84卸荷带轮）如图3-14，CA6140型卧式车床主轴箱Ⅰ轴上皮带轮上的拉力通过法兰3直接传给箱体4。

3-11 CA6140型卧式车床主轴前轴承的径向间隙是如何调整的？ 答：（p81, 83）通过如图3-14上的22、21、20三个零件调整前轴承间隙。

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3-12 试分析外圆表面车拉削方法的工作原理和工艺特点。

答：（p86）将车削和拉削组合在一起的加工方法。加工时，工件高速旋转，拉刀慢速旋转拉削运动。

工艺特点：多齿拉刀，刀具寿命长，生产效率高，柔性较好，但拉刀制造难度大。 适于大批量生产加工结构复杂、精度要求较高的零件。

3-13 试分析比较中心磨和无心磨外圆的工艺特点和应用范围。

答：（p87-88）中心磨：磨削精度较高、可以磨削各种复杂零件和表面；但需要装夹工件。

无心磨：工件无需装夹，磨削效率较高，可以磨削外圆等回转体表面，但形状不能太复杂。

3-14 试分析快速点磨法工作原理和工艺特点。

答：（p89）快速点磨法工作原理：如图3-24（p89），砂轮安装时有一小倾角α，砂轮与工件点接触，磨削速度很高，加工质量好、生产效率高、砂轮寿命长。

适于汽车工业磨削曲轴、凸轮轴和齿轮轴。

3-15 试分析比较光整加工外圆表面各种加工方法的工艺特点和应用范围。 答：（见教材p91-92）

3-16 试分析比较钻头、扩孔钻和铰刀的结构特点和几何角度。

答：（p93-96）钻头：仅2刃，钻芯很细，刚性差，切削部分有横刃(负前角)，切削余量大。

扩孔钻：有3～8刃，钻芯较粗，刚性较好，无横刃，切削用量较小。 铰刀：刀刃更多，钻芯更粗，刚性好，切削余量小，故加工精度高。

3-17 用钻头钻孔，为什么钻出来的孔径一般都比钻头的直径大？

答：（p93）钻头刚性差，切削部分有横刃，轴向力较大，切削时易引偏，故钻削孔径一般都比钻头的直径大。

3-18 镗孔有哪几种方式？各有何特点？

答：（p97-98）三种方式，详见教材图3-37, 图3-38, 图3-39。

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3-19 珩磨加工为什么可以获得较高的尺寸精度、形状精度和较小的表面粗糙度？ 答：（p100-101）

3-20 拉削速度并不高，但拉削却是一种高生产率的加工方法，原因何在？ 答：（p102-103）

3-21 对于相同直径、相同精度等级的轴和孔，为什么孔的公差值总比轴的公差值规定得大？

答：因为孔比外圆表面难加工。孔是内表面，加工时刀具尺寸受限制、刀具刚性较差、散热和排屑都处于不利状态，因此，同样的加工精度，对于孔来说，要用的加工工序就多于外圆表面的加工，加工时间费用较多，故通常孔的公差规定的比外圆表面要大一些。

外圆加工方法：车削、磨削、研磨、超精加工；孔的加工方法：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔、研磨、珩磨、拉削等；孔的加工方法较多。

3-22 什么是逆铣？什么是顺铣？试分析逆铣和顺铣、对称铣和不对称铣的工艺特征。

答：（p105-106）

3-23 试分析比较铣平面、刨平面、车平面的工艺特征和应用范围。 答：可以归纳如下：

工艺特征 应用范围 铣平面 多刀齿、间断切屑，速度快、生产效率高 适于箱体表面等大平面、斜面、台阶面等 刨平面 单刀齿连续切削，往复运动，效率较低 适用于导轨表面，长条形的平面、台阶面等 车平面 车床上加工，与外圆表面垂直度好 适用于轴类零件的端面的加工

3-24 数控机床有哪几个基本组成部分？各有何功用？

答：（p111）数控机床一般由信息输入、数控装置、伺服系统和机床本体4个部分组成。

通过信息输入部分输入加工指令，数控装置相当人的大脑指挥系统，伺服系统控制机床的运动，机床本体用来支承运动机构、安装工件。

3-25 数控机床和加工中心的主传动系统与普通机床相比有哪些特点？

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答：（p114-115）与普通机床相比，数控机床和加工中心的主传动系统结构简单，由于数控机床采用的交流或者直流电动机具有无级调速、换向等功能，采用的机械变速传动也很简单，所以数控机床主传动系统结构简单、重量轻、体积小。

3-26 试述JCS—018型加工中心主轴组件的构造及其功能。 答：（p118）

3-27 试分析JCS—018型加工中心自动换刀装置的优缺点。

答：（p125）刀具库可安装16把刀具，自动换刀装置采用换刀机械手，换刀动作是：抓住——拔出——旋转180o——插入——退出。

特点是动作简单、耗时较短；但有可能抓不紧，造成滑脱。

3-28 滚切直齿圆柱齿轮时需要哪些基本运动？

答：（p131-132）主运动：滚刀的旋转运动nc，进给运动：工件的旋转运动nw，轴向进给运动f。

3-29 插削直齿圆柱齿轮时需要哪些基本运动？

答：（p132-133）主运动：插齿刀直线往复运动vc，进给运动：插刀旋转nc，工件旋转nw，圆周进给运动，径向进给运动fr，让刀运动。

3-30 插齿时为什么需要插齿刀（或被切齿轮）作让刀运动？ 答：（p133）

3-31 试分析比较滚齿、插齿的工艺特点和应用范围。

答：（p134）滚齿加工齿距累计误差较小，生产效率较高；插齿加工齿形误差较小，加工齿面粗糙度较小。

滚齿适于直齿、斜齿和蜗轮等加工；插齿适于内齿轮、齿条、扇形齿、多联齿轮块的加工。

3-32 为什么剃齿前齿轮与加工方法采用滚齿加工比采用插齿加工更为合理？ 答：（p35-136）

3-33 试述剃齿的加工原理、工艺特点和应用范围。

答：（p35-136）展成法加工，利用一对交错斜齿轮啮合时沿齿向存在相对滑动的原

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理进行加工。

生产效率高，适于大批量生产加工中等模数、7～6级精度、未经淬火的齿轮加工。 3-34 磨齿有哪些方法？各有和特点？各应用在什么场合？

答：（p137-138）成形法磨齿；展成法磨齿（单片锥形砂轮磨齿、双片蝶形砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿）。

成形法磨齿加工精度不高，目前生产上少用。

单片锥形砂轮磨齿生产效率较高，可采用较大的切削用量；单件小批生产用； 双片蝶形砂轮磨齿不能采用较大的切削用量，砂轮刚性差，磨削效率较低，单件小批生产用；

蜗杆砂轮磨齿生产效率高，砂轮修整要求较高，大批量生产中应用。

3-35 试述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的加工原理、工艺特点和应用范围。

答：

电火花加工成型加工 电火花线切割 电解加工 激光加工 超声波加工 加工原理 脉冲性电火花放电产生高温去除多余金属 同 上 在电解液中电化学阳极溶解加工工件 激光高密度能量使金属溶化、汽化去除 超声振动驱动悬浮磨料撞击工件表面进行加工 工艺特点 无切削力，对机床要求不高，可加工各种高强高硬材料 同 上 无切削力，可加工各种高强高硬材料，加工效率较高 无切削力，无工具磨损，可加工各种高强高硬材料 机床结构简单，操作方便；加工效率不高。 应用范围 模具成型加工 切割各种导电材料 加工模具和复杂型腔 打孔、切割或焊接和热处理 适于加工各种脆性材料

3-36 试简述快速原型与制造技术的基本原理及适用场合。

答：（p143）快速原型与制造技术的基本原理是将零件模型分层、计算机数控特殊的成型机，使用特殊的材料，逐层制造、叠加成型。

适用场合：主要制造零件的原型，用于设计评估和样件展示，也可以用于制造模具，进行批量生产。

3-37 试分述快速原型与制造技术中光刻法、分层实体制造法、激光选区烧结法、熔积法的加工原理、工艺特点和应用范围。

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答：（p143-145）总结归纳如下表：

立体光刻法 分层实体制造法 激光切割箔材，热压粘误差可控0.25-0.5, 材料利用率较低 激光选区烧结法 激光烧结粉末材料，熔解粘接，叠加成形 误差可控0.25-0.8 熔积法 喷头熔解细丝材料，挤出粘接，叠加成形 误差可控0.4之内 加工原理 强光照射光敏树脂，逐工艺特点 误差可控0.1%, 材料利用率高 点扫描固化，叠加成形 接, 叠加成形 应用范围 零件原型制造、快速模具、生物医学组织材料、三维地图、模型等

3-38 大批量生产某轴，已知材料为20CrMnTi，轴全长234mm，最大直径?74mm，试为该轴?45k6段外圆表面选择加工方案。该表面长度为34mm，表面硬度58～64HRC），表面粗糙度Ra要求为0.8μm，轴心线与相邻?74mm外圆表面端面的垂直度公差为0.02mm。

答：该外圆表面加工方案为：粗车、精车、表面淬火、粗磨、精磨。

3-39 成批生产某箱体，已知其材料为HT300，箱体的外形尺寸（长×宽×高）为：690mm×520mm×355mm，试为该箱体前壁 ?160K6通孔选择加工方案。该孔长度为95mm，表面粗糙度Ra要求为0.4?m，圆度公差要求为0.006mm。

答：铸造毛坯预留底孔，该孔加工方案为粗镗、半精镗、粗磨、精磨、珩磨。

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