第2章%20金属切削原理

第2章 金属切削原理、规律与切削参数优化

习 题

2-1 车削时切削力为什么要分解为三个分力，说明各分力的作用和计算切削力的应用价值。 2-2 说明切削力实验数据处理和建立指数经验公式的方法。

2-3 已知工件材料为正火45中碳钢，工件直径?100mm，刀具材料为硬质合金刀片（牌号为

YT15），刀具几何角度为

??15?,?s??5?,r??0.5mm,br1?0.6mm,?o1??10? ，刀具磨损?o?18?,?o?6?,?r?60?,?r值为VB＝0.4mm，机床型号CA6140车床，主电机功率为7.5kW，切削用量为

ap?5mm,f?0.6mm/r,v?100m/min，求切削时的三个分力Fc,Fp,Ff，切削功率Pm及进给功率Pf。机床能否正常工作及对策。

2-4 用硬质合金车刀粗车外圆，加工材料为调质45钢，选择切削切削深度ap?3mm、切削

速度v?100m/min，试求在切削面积不改变情况下，分别采用ap?3mm、f?0.3mm/r和ap?1.5mm、f?0.6mm/r时，它们产生的主切削力Fc、消耗的切削功率Pm各多少？ 2-5 切削塑性材料和切削脆性材料时，刀具上什么位置切削温度最高，为什么？ 2-6 为什么切削不锈钢和高温合金时，其切削温度要比切削其它常用材料都高许多？ 2-7 为什么许多复杂刀具如滚刀等用高速钢制造？

2-8 硬质合金刀具材料主要牌号有哪几种，比较YG、YT、YW的特性，各主要适用于切削

加工什么样的工件材料，哪些刀具材料适用于切削不锈钢、耐热合金，哪些刀具不适合，为什么？

2-9 金刚石刀具适用切削的材料是什么，是否适合于切削钢，CBN刀具如何？

2-10 纯铁硬度低，是不是可以说比45中碳钢容易加工？不锈钢为什么难加工？ 2-11证明切削钢料时（见图2-1），第一变形区内切削单位体积金属所消耗的剪切变形功为

???s，?s为剪切平面上钢料的平均剪切流动应力，?为剪切平面上相对滑移。??cos?0，式中，?0为刀具前角，?为剪切角。

sin?cos????0?提示：

（1） 键切面上消耗的功率的定义：剪切力与键切面上滑移速度的乘积。 （2） 剪切面上滑移速度与切削速度的关系。 （3） 剪切面上剪切力的求得。

图2-1 切削示意图

2-12 硬质合金刀具材料应如何选用？

按以下刀具材料、工件材料、加工条件进行刀具材料的合理选择 刀具材料：YG3X、YG8、YT5、YT30、W18G4V 。 工件材料及切削条件： (1) 粗铣铸铁箱体平面； (2) 粗镗铸铁箱体孔； (3) 齿轮加工的剃齿工序； (4) 45钢棒料的粗加工； (5) 精车40工件外圆。

2-13 为什么硬质合金车刀的刀尖圆弧半径选择的比高速钢车刀要小一些？为什么多刃刀具

一般不采用圆弧形过渡刃？

2-14 为什么高速钢刀具随主偏角的减小，耐用度会提高？而硬质合金刀具的主偏角太小，在

有些情况下耐用度反而会降低？试计算如下工况，并且给出结论：

已知条件为：用YT15硬质合金车刀（?o?15?,?r?30?,r??1.5mm）车削?b?0.45GPa的45钢轴，ap?f?3?0.5mm,T?60min。如果在同样条件下用?r?90?的车刀加工时，刀具耐用度变化如何？

2-15 用YG8硬质合金车刀车削灰铸铁零件的外圆，采用切削用量为

ap?3mm,f?0.3mm/r,v?80m/min，刀具角度?r?60?，试求T?60min时的切削速度多大？

2-16 加工条件相同，若分别采用硬质合金可转位车刀和陶瓷车刀车削，两者T?30min时，

切削速度为v?150m/min。若采用切削速度v?180m/min则两种刀具材料的耐用度T分别降低多少倍？

2-17 硬质合金车刀加工镍基高温合金时，不同的

刀尖圆弧半径，切削速度与刀具相对表面磨损值的关系如图2-2所示，试定性说明合理刀尖圆弧半径的概念。

2-18 试计算在卧式铣床上用高速钢三面刃盘铣刀

铣槽时的铣削功率Pm及走刀抗力FH。已知条件为：工件材料为硬度HB210的灰铸铁，槽宽16mm，槽深20mm，每齿进给量

af?0.1mm/Z,v?0.333m/s,铣刀直径（参见机械工do?110mm，铣刀齿数Z=22。程手册）

2-19 甲、乙、丙三个工人采用不同的切削用量高

速车削?b?0.65GPa的钢轴，ap?f分别为10?0.2mm、5?0.4mm、10?0.4mm，

T?60min。求个人使用的切削速度，并比较其生产率，解释三个所得生产率不同的原

图2-2 切削速度与磨损值

因。

2-20 在CA6140车床上粗车、半精车调质45钢轴，材料抗拉强度?b?0.681GPa、硬度

200~230HBS，毛坯直径?90mm?400mm，半精车后达到?80mm?400mm，表面粗糙度

Ra3.2?m，试选择粗车和半精车的切削用量。

复 习 思 考 题

2-1 试述金属切削三个变形区的变形特征。 2-2 剪切角的大小与变形系数、变形程度的关系。

2-3 试述积屑瘤现象、形成原因、对切削过程的影响、影响积屑瘤的因素和积屑瘤的控制方

法。

2-4 为什么有时利用积屑瘤，而有时又必须控制积屑瘤？ 2-5 切屑形态有哪几种，调整哪些因素能改变切屑形态？ 2-6 卷屑与断屑的机理和方法。

2-7 影响切削温度的因素有哪些，影响的程度如何？

2-8 刀具磨损的机理主要有哪些？什么是边界磨损，原因主要是什么？

2-9 刀具磨损过程分为哪几个阶段，什么是刀具磨钝标准，制定刀具磨钝标准时的依据是什

么？

2-10 什么是刀具使用寿命，与切削用量之间的关系是什么？

2-11 试述确定刀具使用寿命的原则和方法。在刀具使用寿命确定后，如何选定切削用量？ 2-12 刀具前角、后角、主偏角、负偏角、刃倾角的功用及选择原则。 2-13 衡量工件材料切削加工性的评价指标和方法有哪些？

2-14 切削液的主要作用有哪些？切削液有哪些种类？ 2-15 什么叫极压添加剂，作用机理是什么？

2-16 硬质合金刀具切削时加注切削液要注意哪些问题？

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