机械制造工程学习题集.doc
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1、第一章 金属切削加工基础知识一、思考题1.切削过程有何特征,用什么参数来表示?是由刀具与工件相对运动来实现,称为切削运动。用主运动与进给运动来表示。主运动与进给运动概念见教材。2刀具.静止角度参考系假定条件是什么?假定运动条件:进给量f=0 假定安装条件:刀尖及工件回转中心等高; 刀杆方向及进给方向垂直。3.切削层参数是什么?如何定义? 切削层:主运动一个周期,相邻两加工表面(切削刃)之间材料截面。切削层公称厚度hD(老标准ac): hD=f sinKr切削层公称宽度bD(老标准aw): bD=ap/sinKr切削层公称截面积AD: AD=ap f=bD hD4. 试述正交平面、法平面、假定工
2、作平面与背平面定义,并分析它们异同点与用途。正交平面/主剖面Po: Ps Pr同时垂直于切削平面Ps与基面法剖面Pn:PnS,(切削刃)。假定工作平面、进给平面Pf :Pf Pr 、f背平面Pp :Pp Pr 、ap构成不同参照系。5. 为什么基面、切削平面必须定义在主切削刃上选定点处?基面是通过主切削刃且及切削平面垂直平面,是用来标注切削角度面,所以基面必须选定在主切削刃上点并与切削平面垂直,才能有效进行角度标注。6 试述刀具标注角度及工作角度区别,为 什么横向切削时,进给量不能过大。刀具标注角度是在刀具标注角度参照系中定义角度 。刀具标注角度参照系又称静止参考系,同工况没有关系。刀具工作角
3、度是在刀具工作角度参照系中定义角度,不同工艺环境下,工作角度不同。横向切削时,工作前角随进给量增大而增大,工作后角随进给量增大而减小。过大进给量会使后角变负,加工时工件会被挤断。7. 刀具切削部分材料必须具备那些性能?为什么? 见教材P11.8. 试按下列条件选择刀具材料或编号。 45钢锻件粗车;YT5(P30) HT200铸件精车;YG3X(K01) 低速精车合金钢蜗杆;W18Cr4V(成形刀) 高速精车调质钢长轴;YT30(P01) 中速车削淬硬钢轴;YN10(P05)或K01(TiC+WC+Ni-MO) 加工冷硬铸铁。YG6X(K10)A. YG3X B. W18Cr4V C. YT5
4、D. YN10 E. YG8 F. YG6X G. YT30二、分析计算题1. 试画出图2-2所示切断刀正交平面参考系标注角度、(要求标出假定主运动方向、假定进给运动方向、基面与切削平面) 图2-2 图2-3解:2. 绘制图2-3所示弯头车刀正交平面参考系标注角度(从外缘向中心车端面):, 。解:第二章 金属切削过程基本规律一思考题1.何谓积屑瘤?积屑瘤在切削加工中有何利弊?如何控制积屑瘤形成?积屑瘤:在切削速度不高而又能形成连续性切削情况下,加工一般钢料或其他塑性材料时,常常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状硬块。它硬度很高,通常是工件材料23倍,在处于比较稳定状态时,能够代替刀刃进行切削。
5、这块冷焊在前刀面上金属称为积屑瘤或刀瘤影响:有利方面:产生积屑瘤后,它包覆在切削刃上,由于其硬度比工件材料大,故可代替刀刃进行切削,对切削刃有一定保护作用 积屑瘤使刀具实际前角增大,对切削过程有利 增大了切削厚度不利方面:影响工件尺寸精度由于积屑瘤前端伸出在切削刃之外,使切削厚度增加,因而对工件尺寸精度有影响积屑瘤使加工表面粗糙度值增大积屑瘤底部相对稳定一些,其顶部则很不稳定,容易破裂。一部分粘附于切削底部而排出,一部分残留在加工表面上,积屑瘤凸出刀刃部分使加工表面变得粗糙对刀具寿命影响积屑瘤粘附在前刀面上,在相对稳定时,可代替刀刃切削,有减少刀具磨损、提高寿命作用;但积屑瘤不稳定时,积屑瘤破
6、裂有可能导致硬质合金刀具颗粒剥落,使磨损加剧控制:控制切削速度,尽量采用低速或高速切削,避开中速区采用润滑性能良好切削液,以减小摩擦增大刀具前角,以减小刀屑接触区压力适当提高工件材料硬度,减小加工硬化倾向2. 车削细长轴时应如何合理选择刀具几何角度(包括、)?简述理由。3. 试说明被吃刀量与进给量对切削温度影响,并及与对切削力影响相比较,两者有何不同?吃刀深度对切削温度影响最小,进给量次之,切削速度影响最大。因此,从控制切削温度角度出发,在机床允许情况下,选用较大吃刀深度与进给量比选用大切削速度更有利。背吃刀量与进给量都会影响切削力大小,当进给量增大时候,切削力增大不成比例增大,而背吃刀量增大
7、时候,切削力成比例增大。这样就对切削刀影响是磨损就不同了。还有就是对温度影响!进给量影响比背吃刀量大!对刀具耐用度也就产生影响也就不同了咯!进给量大于背吃刀量啊!4. 增大刀具前角可以使切削温度降低原因是什么?是不是前角越大切削温度越低?一方面增大前角,能使刀具锋利减小切削变形,并减轻刀屑间摩擦,从而减小切削力、切削热与功率消耗,减轻刀具磨损,削温度降低另一方面,增大前角,还会使刀头散热面积与容热体积减小,导致切削区温度升高,5. 刀具磨损有几种形式?各在什么条件下产生?磨料磨损,这种磨损在各种切削速度下都存在,但对低速切削刀具而言,磨料磨损是刀具磨损主要原因粘结磨损(又称冷焊磨损) 刀具材料
8、及工件亲与力大,则磨损严重刀具材料及工件材料硬度比小,则磨损加剧。切削速度大小,中等偏低切削速度下粘结磨损严重。扩散磨损 温度是影响扩散磨损主要因素,切削温度升高,扩散磨损会急剧增加;不同元素扩散速度不同;扩散速度及接触表面相对滑动速度有关,相对滑动速度愈高,扩散愈快;所以切削速度愈高,刀具扩散磨损愈快。化学磨损 在一定温度下,刀具材料及某些周围介质(如空气中氧、切削液中添加剂硫、氯等)起化学作用,在刀具表面形成一层硬度较低化合物;极易被工件或切削擦掉而造成磨损,这种磨损称为化学磨损 。6. 何谓最高生产率耐用度与最低成本耐用度?粗加工与精加工所选用耐用度是否相同,为什么?教材P37。第一种方
9、法是根据单工件时最小原则来制定耐用度,称为最高生产率耐用度Tp:第二种是根据每个工件工序成本最低原则来制定耐用度,称为最低成本耐用度Tc。 生产中一般多采用最低成本耐用度,只有当生产任务紧迫,或生产中出现不平衡薄弱环节时,才选用最高生产率耐用度。 粗加工是以最高生产率为目,所以使用最高生产率耐用度。精加工时,为避免在加工同一表面时中途换刀,耐用度应规定得高一些,至少应该完成一次走刀,应采用 最低成本耐用度。7. 何谓工件材料切削加工性?改善工件材料切削加工性措施有那些?教材P46P48.工件材料切削加工性是指材料被切削加工成合格零件难易程度.调整材料化学成分 在不影响材料使用性能前提下,在钢中
10、添加一些能明显改善切削加工性元素,如硫、铅等,可获得易切钢;在铸铁中适当增加石墨成分,也可改善其切削加工性进行适当热处理 同样化学成分、不同金相组织材料,切削加工性有较大差异。在生产中常对工件进行适当热处理,除得到合乎要求金相组织与力学性能外,也可改善其切削加工性能采用新切削加工技术,如加温切削,低温切削。8. 切削液主要作用是什么?切削加工中常用切削液有哪几类?如何选用?在切削加工中,合理使用切削液作用: 可以减小切屑、工件及刀具间摩擦,降低切削力与切削温度,延长刀具使用寿命,并能减小工件热变形,抑制积屑瘤与鳞刺生长,从而提高加工精度与减小已加工表面粗糙度值。切削加工中常用切屑液可分为三大类
11、:水溶液、乳化液、切削油水溶液: 主要成分是水,再加入一定防锈剂或添加剂,使其具有良好冷却性能又有一定防锈与润滑性能乳化液:乳化液是在切削加工中使用较广泛切削液,它是水与乳化油混合物,为了提高其防锈与润滑性能,往往会加入一定添加剂切削油:非水溶性切削液,主要成份是矿物油,少数采用动植物油。切削油主要起润滑作用离子型切削液:一种新型水溶性切削液 ,其母液由阴离子型、非离子型表面活性剂与无机盐配置而成。能降低切削温度,提高刀具使用寿命。选用:粗加工时,金属切除量大,产生热量多,因此应着重考虑降低切削温度,选用以冷却为主切削液,如35低浓度乳化液或离子型切削液精加工时主要要求提高加工精度与加工表面质
12、量,应选用具有良好润滑性能切削液,如极压切削油或高浓度极压乳化液,它们可减小刀具及切屑之间摩擦及粘接,抑制积屑瘤。从工件材料方面考虑:切削钢材等塑性材料时,需要用切削液;切削铸铁、黄铜等脆性材料时可不用切削液,其原因是切削液作用不明显,且会污染工作场地从刀具材料方面考虑:切削高强度钢、高温合金等难加工材料时,属于高温高压边界摩擦状态,宜选用极压切削油或极压乳化液 高速钢刀具耐热性差,应采用切削液;硬质合金刀具耐热性好,一般不用切削液,必要时可采用低浓度乳化液或水溶液,但应连续地、充分地浇注,否则刀片会因冷热不均而导致破裂从加工方法方面考虑:铰孔、拉削、螺纹加工等工序刀具及已加工表面摩擦严重,宜
13、采用极压切削油或极压乳化液成形刀具、齿轮刀具等价格昂贵,要求刀具使用寿命长,可采用极压切削油磨削加工时温度很高,工件易烧伤,还会产生大量碎屑及脱落砂粒会划伤已加工表面,因此要求切削液应具有良好冷却清洗作用,故一般常采用乳化液或离子型切削液。9. 前角与后角功用分别是什么?选择前后角主要依据是什么?前角功用:一方面增大前角,能使刀具锋利减小切削变形,并减轻刀屑间摩擦,从而减小切削力、切削热与功率消耗,减轻刀具磨损,提高了刀具使用寿命;还可以抑制积屑瘤与鳞刺产生,减轻切削振动,改善加工质量,另一方面,增大前角会使切削刃与刀头强度降低,易造成崩刃使刀具早期失效,还会使刀头散热面积与容热体积减小,导致
14、切削区温度升高,影响刀具寿命,由于减小了切屑变形,也不利于断屑。选用:在刀具材料抗弯强度与韧性较低,或工件材料强度与硬度较高,或切削用量较大粗加工,或刀具承受冲击载荷条件下,为确保刀具强度,宜选用较小前角,甚至可采用负前角 。当加工塑性大材料,或工艺系统刚性差易引起切削振动时,或机床功率不足时,宜选较大前角,以减小切削力。 对于成形刀具或自动化加工中不宜频繁更换刀具情况,为保证其工作稳定性与刀具使用寿命,宜取较小前角。 后角作用规律有以下方面: 增大后角,可增加切削刃锋利性,减轻后刀面及已加工表面摩擦,从而降低切削力与切削温度,改善已加工表面质量。但也会使切削刃与刀头强度降低,减小散热面积与容
15、热体积,加速刀具磨损 在同样磨钝标准VB条件下,增大后角(2 1),刀具材料磨损体积增大,有利于提高刀具使用寿命。但径向磨损量NB也随之增大(NB2NB1),这会影响工件尺寸精度选择: 切削厚度较大或断续切削条件下,需要提高刀具强度,应减小后角 工件材料越软,塑性越大,刀具后角应越大 以尺寸精度要求为主时,宜减小后角,以减小径向磨损量NB值;若以加工表面质量要求为主,则宜加大后角,以减轻刀具及工件间摩擦 工艺系统刚性较差时,易产生振动,应适当减小后角 二、分析计算题用YT15硬质合金外圆车刀纵车结构钢。硬度约为220HBW,车刀几何参数为、,前刀面带卷屑槽,车削时切削用量为。用指数经验公式计算
16、三个切削分力并计算切削功率;用单位切削力与单位切削功率计算主切削力以及切削功率;分析、比较与所得结果。第三章 机床及刀具1、了解金属切削机床分类编号方法。2、表面成形运动有几种?3、什么是内外联传动链?4、什么是传动原理图?什么是传动系统图?5、某机床传动系统如图所示,试写出其传动路线,并计算出主轴转速级数与最大、最小及图示状态转速值(注意:要列出完整计算式)。解:传动结构式(传动路线): 1450 传动平衡式 : 主轴转速级数32212级nmaxnminn图 1 车削加工工艺特点与所能达到精度(P57)2 CA6140车床主要结构?车床主要类型?3 车刀主要类型与常用结构有什么?4 钻床工艺
17、特点是什么?可以通过扩孔与铰孔来进一步提高精度,钻床类型几种,主运动是什么?,进给运动如何实现?5 麻花钻特点是什么?6 铰孔与扩孔工艺特点是什么及它们所能达到精度?7 镗削加工特点?镗床类型与特点?主运动是什么?进给运动如何实现,能达到什么样精度?8 拉削工艺特点与拉刀与结构及所能达到精度?9 铣削加工特点?铣床主要类型及所能达到精度?10 端铣与周铣;逆铣与顺铣特点?11 磨削加工机理及工艺特点及所能达到精度?12 磨床类型?13 砂轮特点是什么?如何选择?砂轮硬度是什么含义?如何选择?精加工选择硬点,加工硬材料选软?14 滚齿加工与插齿加工各有什么特点?,它们加工原理是什么?(范成法)1
18、5 齿轮精加工用什么方法?第4章 机械加工精度一、思考题1. 什么是加工精度与加工误差?答:加工精度是指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状与位置)及理想几何参数符合程度。实际值愈接近理想值,加工精度就愈高。零件加工精度包括尺寸精度、形状精度、位置精度。实际加工不可能把零件做得及理想零件完全一致,总会有大小不同偏差,零件加工后实际几何参数对理想几何参数偏离程度,称为加工误差。2.什么是加工经济精度?答:3. 获得尺寸加工精度方法有哪些?答:1)试切法、2)调整法、3)定尺寸刀具法、4)自动控制法 4. 什么是加工原理误差?答:原理误差即在加工中采用了近似加工运动、近似刀具轮廓与近似加工方法而产生
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