1、第第 2 章章 金属切削原理、规律与切削参数优化金属切削原理、规律与切削参数优化 习习 题题 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 10,6 . 0,5 . 0,5,15,60,6,18 11orsrroo mmbmmr ， 刀具磨损 值为 VB0.4mm，机床型号 CA6140 车床，主电机功率为 7.5kW，切削用量为 min/100,/6 . 0,5mvrmmfm
2、map，求切削时的三个分力 fpc FFF,，切削功率 m P及 进给功率 f P。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mmap3、切削 速度min/100mv ，试求在切削面积不改变情况下，分别采用mmap3、rmmf/3 . 0 和mmap5 . 1、rmmf/6 . 0时，它们产生的主切削力 c F、消耗的切削功率 m P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
3、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。 0 0 cossin cos ，式中， 0 为刀具前角，为剪切角。 提示： （1）
4、 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。 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
5、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 （mmr ro 5 . 1,30,15 ） 车削GPa b 45. 0 的 45 钢轴，min60,5 . 03Tmmfap。 如果在同样条件下用 90 r 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 min/80,/3 . 0,3mvrmmfmmap，刀具角度 60 r ，试求min60T时的切削速 度多大？ 2-1
6、6 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min30T时， 切削速度为min/150mv 。若采用切削速度min/180mv 则两种刀具材料的耐用度 T 分别降低多少倍？ 图 2-1 切削示意图 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 m P及走刀抗力 H F。 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 ,/333
7、. 0,/1 . 0smvZmmaf铣 刀 直 径 mmdo110，铣刀齿数 Z=22。 （参见机械工 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GPa b 65. 0的钢轴，fap分别为mm2 . 010、mm4 . 05、mm4 . 010， min60T。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 因。 2-20 在 CA6140 车床上粗车、半精车调质 45 钢轴，材料抗拉强度GPa b 681. 0、硬度 HBS230200，毛坯直径mmmm40090，半精车后达到mmmm40080，表面粗糙度 mRa2 . 3，试选择粗车和半精车的切削
8、用量。 复复 习习 思思 考考 题题 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？ 图 2-2 切削速度与磨损值 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？
