技能培训 金属切削原理题

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金属切削原理题 转论坛中某位大侠的，花了一点时间整理了一下，方便打印。应该不 会涉及版权问题，大家交流学习 一 填空题 1 切屑按形成机理可分为_______,_______,_______,_______. 2 切削力的大小受被加工材料的_______,_______,_______,_______ 的影响. 3 切削热的来源有_______,_______. 4 刀具损坏的形式主要有_______和_______. 5 刀具的磨损形式有_______,_______,_______. 6 刀具磨损的原因有_______,_______,_______,_______. 7 表示切屑变形程度的参数有_______,_______. 8 目前最常用的测力仪是_______. 9 剪切面和切削速度方向的夹角叫_______. 10 刀具前角愈_______,切削时产生的切削力愈_______. 11 在无积屑瘤的范围内,切削速度愈_______,则切屑变形愈_______. 12 在无积屑瘤的范围内,切屑层的厚度愈_______,切屑变形愈 _______. 13 积屑瘤的产生使实际前角_______,实际切削厚度_______. 14 车削外圆时的切削力,为便于测量和应用,可将合力分为三个互相 垂直的分力 _______,_______,_______. 15 对于被加工材料,材料的强度愈_______,硬度愈_______,切削力 就愈_______. 16 在刀具的几何参数中,_______对切削力的影响最显著. 17 主偏角κr 对_______力的影响较小,但它对_______力和_______ 力的影响较大. 18 刀具材料与被加工材料间的_______ ,影响到摩擦力的变化,直接 影响着_______ 的变化. 19 刀具前,后面上最高温度都不在切削刃上,而是在离______有一定 距离的地方. 20 影响切削温度的主要因素有_______,_______,_______,_______. 21 切 削 用 量 中 _______ 对 切 削 温 度 的 影 响 最 显 著 ,_______ 次 之 ,______的影响最小. 22 前角γ0 增大,使切屑变形程度_______,产生的切削热_______ , 切削温度_______. 23 主偏角κr 减小,使切屑层公称宽度_______,切削温度_______. 24 负倒棱及刀尖圆弧半径增大,使切屑变形程度_______,产生的切 削热_______. 25 人工热电偶法可用来测量_______温度. 26 工件的强度和硬度_______,产生的切削热_______,切削温度 _______. 27 工件材料的导热系数愈_______,通过切屑和工件传出的热量愈 _______,切削温度下降愈_______. 28 切削速度愈_______,刀具磨损对切削温度的影响就愈_______. 29 切削液对_______切削温度,_______刀具磨损,_______表面质量 有显著的效果. 30 当刀具和工件材料给定时,对刀具磨损起主导作用的是_______. 31 刀具磨损后,使工件加工精度_______,表面粗糙度_______,并导 致切削力和切削温度_______. 32 刀具磨损到一定限度就不能使用,这个磨损限度就称为刀具的 _______. 33 _______是指刀具与工件材料接触到原子间距离时所产生的结合 现象. 34 刀具的磨损过程分为三个阶段_______,_______,_______. 35 刀具耐用度是指 所经过的总切削时间. 36 刀具寿命是表示一把刀从投入切削起,到报废为止的总的_______. 37 耐热性愈_______的刀具材料,切削速度对刀具耐用度的影响愈 _______. 38 切 削 用 量 中 _______ 对 刀 具 耐 用 度 影 响 最 大 ,_______ 次 之,_______最小. 39 刀具后面磨损_______,摩擦力_______,切削力_______. 40 切屑与前面整个接触区的正应力以_______最大. 二 选择题 1 一般将切屑层分为几个变形区( ) A,2 B,3 C,4 D,5 2 属于按切屑形成机理划分切屑类型的是( ) A,节状切屑 B,宝塔状卷屑 C,发条状卷屑 D,C 形屑 3 当塑性材料的切屑形成时,如果整个剪切面上剪应力超过了材料的 破裂强度,则形成( ) A,带状屑 B,粒状屑 C,C 形屑 D,崩碎屑 4 下列哪种措施可以减小切屑变形程度( ) A,减小刀具前角 B,增大刀具前角 C,降低切削速度 D,加工强度 硬度低的工件 5 下列哪一种切屑是切削脆性金属得到的( ) A,带状切屑 B,节状切屑 C,粒状切屑 D,崩碎切屑 6 加工过程中形成下列哪一种切屑类型,切削过程最平稳,切削力波 动小( ) A,带状切屑 B,节状切屑 C, 粒状切屑 D,崩碎切屑 7 切削塑性金属时最常见的切屑类型是( ) A,带状切屑 B,节状切屑 C,粒状切屑 D,崩碎切屑 8 通过下列哪种方法,可使加工脆性材料的过程变平稳一些,表面质 量得到提高( ) A,增大切削层公称厚度 B,减小切削层公称厚度 C,减小切削速 度 D,减小刀具前角 9 在自动化线上,下列哪种切屑类型是比较好的屑形( ) A,长紧卷屑 B,发条卷屑 C,宝塔状卷屑 D, 带状屑 10 车 刀 几 何 参 数 中 , 下 列 哪 一 个 对 切 削 力 的 影 响 最 大 ( ) A,主偏角 B,前角 C, 刃倾角 D,后角 11 下列哪种措施可明显减小切削力( ) A,减小刀具前角 B,增大刀具前角 C,增大切削深度 D,减小切削 速度 12 下列哪种情况使切削力增大( ) A,进给量减小 B,切削速度增大 C,背吃刀量增大 D,刀具前角增 大 13 下列哪种情况使切削力减小( ) A,加工时产生硬化现象 B,进给量增大 C,背吃刀量减小 D,刀具 前角减小 14 在相同的切削条件下,下列哪种刀具的切削力最小( ) A,硬质合金 B,粉末冶金高速钢 C,高性能高速钢 D,陶瓷刀 15 下列哪种因素对切削温度影响最大( ) A,切削速度 B,进给量 C,切削深度 D,刀具前角 16 刀具前角增大,切削温度的变化情况一般为( ) A,升高 B,下降 C,不变 D,不能确定 17 主偏角减小,切削温度的变化情况为( ) A,下降 B,升高 C,不变 D,不能确定 18 工件材料的强度,硬度增大时,切削温度的变化情况为( ) A,下降 B,升高 C,不变 D,不能确定 19 刀具后面磨损量增大,切削温度的变化情况为( ) A,下降 B,上升 C,不变 D,不能确定 20 下列可使切削温度下降的措施为( ) A,减小前角 B,增大切削速度 C,减小刀具主偏角 D,增大进给量 21 使用下列哪种方法可使切削温度下降( ) A,增大切削速度 B,增大刀具主偏角 C,增大背吃刀量 D,增大前 角 22 一般刀具的磨损过程可分为几个阶段( ) A,3 B,4 C,5 D,6 23 低速刀具磨损的主要原因是( ) A,粘结磨损 B,硬质点磨损 C, 扩散磨损 D,化学磨损 24 高速钢刀具发生磨损的原因主要是( ) A,硬质点磨损 B,粘结磨损 C,扩散磨损 D, 化学磨损 25 当刀具和工件材料给定时,对刀具磨损起主要作用的是( ) A,切削温度 B,切削力 C,切削速度 D,切屑变形程度 26 在温度不高时,刀具磨损以下列那种原因为主( ) A,硬质点磨损 B,粘结磨损 C, 扩散磨损 D,化学磨损 27 下列哪种因素对刀具耐用度影响最大( ) A,进给量 B,背吃刀量 C,切削速度 D, 连续切削时间 28 切削铸铁和以较小的切削层公称厚度切削塑性材料时,主要发生 下列哪种磨损( ) A,前面磨损 B,后面磨损 C,前后面同时磨损 D,边界磨损 29 下列哪种情况使切屑变形减小( ) A,减小刀具前角 B,增大切削速度 C,减小切削速度 D, 减小切 削层公称厚度 30 下列哪种情况使切屑变形增大( ) A,减小刀具前角 B, 增大切削速度 C,增大切屑层公称厚度 D, 增大刀具前角 31 下列哪种措施不能使切削时的节状切屑变为带状切屑( ) A,增大刀具前角 B,提高切削速度 C,减小切削速度 D,减小切削 层公称厚度 32 下列哪种措施不能使切削时的节状切屑变为粒状切屑( ) A,减小刀具前角 B,减小切削速度 C,增大切削层公称厚度 D,减 小切削层公称厚度 33 加工铸铁等脆性材料比加工钢时的切削力是( ) A,大 B,小 C,差不多 D,不能确定 34 背吃刀量增大,切削力将( ) A,增大 B,减小 C,不变 D,不能确定 35 进给量增大,切削力将( ) A,增大 B,减小 C,不变 D,不能确定 36 在无积屑瘤的切削速度范围内,切削速度增大,切削力将( ) A,增大 B,减小 C,不变 D,不能确定 37 加工塑性材料时,刀具前角增大,切削力将( ) A,增大 B,减小 C,不变 D,不能确定 38 刀具主偏角 Kr 增大对背向力 Fp 和进给力 Ff 的影响为( ) A,Fp 增大,Ff 增大 B,Fp 增大,Ff 减小 C,Fp 减小,Ff 增大 D,Fp 减小,Ff 减小 39 刃倾角增大,背向力 Fp 和进给力 Ff 的变化情况为( ) A,Fp 增大,Ff 增大 B,Fp 增大,Ff 减小 C, Fp 减小,Ff 增大 D,Fp 减小,Ff 减小 40 随着刀具材料与被加工材料间的摩擦系数增大,切削力将( ) A,增大 B,减小 C,不变 D,不能确定 三,名词解释 1 刀具磨钝标准 2 刀具耐用度 3 刀具寿命 4 剪切角 5 硬质点磨损 6 内摩擦 7 扩散磨损 8 切屑厚度压缩比 四,简答题 1 切削塑性工件材料时,金属变形区是如何划分的 2 有哪些指标可用来衡量切削层的变形程度 3 对于加工塑性材料影响切屑变形的因素有那些 4 车削外圆时,为了测量和应用,一般是怎样对切削合力分解的 5 切削力的来源有那些 6 加工塑性材料时,影响切削力的主要因素有那些 7 前角如何影响切削力的 8 主偏角是如何影响切削力的 9 刃倾角是如何影响切削力的 10 切削热的来源有那些 11 切削热的传出途径有哪些 12 影响切削温度的主要因素有哪些 13 切削用量是如何影响切削温度的 14 增大前角可以使切削温度降低的原因是什么 15 切削温度分布有哪些规律 16 刀具的磨损形式有哪些 17 刀具磨损的原因有哪些 18 刀具磨损过程分为几个阶段 各个阶段的特点是什么 19 什么条件下易发生前刀面磨损 20 什么条件下易发生后刀面磨损 21 什么条件下易发生边界磨损 22 切削用量对刀具耐用度有何影响 23 刀具损坏的形式主要有哪几类 24 粘结磨损是如何形成的 25 化学磨损是如何形成的 五,分析题 1 画简图分析切削是金属变形区的变形情况. 2 试分析切削速度对切屑变形的影响. 3 对于加工塑性材料,影响切屑变形的因素有哪些,它们是如何影响 的 4 结合切屑的形成分析切削力的来源. 5 试分析在加工塑性工件材料时,切削用量是如何影响切削力的. 6 被加工材料的哪些性质会影响切削力的大小,是如何影响的 7 试分析刀具的几何参数是如何影响切削力的. 8 试分析切削热是怎样产生和传出的. 9 背吃刀量对切削力和切削温度的影响是否一样 为什么 10 试分析刀具几何参数是如何影响切削温度的. 11 解释切削用量三要素对切削力和切削温度的影响为什么正好相反. 12 刀具磨损原因有哪几种 分析其产生的原因. 13 试分析切削用量对刀具耐用度的影响. 14 分析说明切削热的产生多少能否说明切削区的温度. 15 试分析从机床功率的角度考虑是选择大的进给量好,还是选择大 的背吃刀量好. 16 试分析电阻式测力仪的工作原理. 17 车削时切削合力为什么常分为三个相互垂直的分力 说明这三个 分力的作用. 18 刀具前角γ0,主偏角 Kr 是如何影响切削力的 19 试分析为什么说选用较大的背吃量和进给量,比选用大的切削速 度更为有利. 20 加工钢料等塑性材料和加工铸铁等脆性材料,前刀面和后刀面哪 一方面切削温度高 为什么 21 切屑—刀具—工件温度场内,最高温度点位于何处 为什么 22 试分析刀具的磨损过程. 23 刀具的磨损形式有哪几种,试分析其产生的条件. 24 进给量对切削力和切削温度的影响是否一样 为什么 25 已知公式:T=Cf/(V5.αp0.75),当和分别增加 1 倍时,耐用度 T 有 何变化规律,为什么 答案 一 填空题 1 带状切屑 节状切屑 粒状切屑 崩粒切屑 2 物理机械性质 加工硬化能力 化学成分 热处理状态 3 切屑变形功 刀具前后面的摩擦力 4 磨损 破损 5 前面磨损 后面磨损 前后面同时磨损或边界磨损 6 硬质点磨损 粘结磨损 扩散磨损 化学磨损 7 剪切角 切屑厚度压缩比 8 电阻式测力仪 9 剪切角 10 大(小) 小(大) 11 高 小 12 大 小 13 增大 增大 14 切削(切向) 进给(轴向) 背向(径向) 15 高 高 大 16 前角γ0 17 切削力 进给力,背向力 18 摩擦系数 切削力 19 切削刃 20 切削用量 刀具几何参数 工件材料 刀具磨损 切屑液 21 切削速度 进给量 背吃刀量 22 减小 减小 下降 23 增大 下降 24 增大 增加 25 切削区的某点温度 26 增大 增加 升高 27 大(小) 多(少) 快(慢) 28 高 显著 29 降低 减少 提高 30 切削温度 31 降低 增大 增加 32 磨钝标准 33 粘结 34 初期磨损 正常磨损 急剧磨损 35 刀具由刃磨后开始切削一直到磨损量达到磨钝标准 36 实际切削时间 37 低(高) 大(小) 38 切削速度 进给量 背吃刀量 39 加剧 增加 增加 40 刀尖处 二 选择题 1.B 2.A 3.B 4.B 5.D 6.A 7.A 8.B 9.C 10.B 11.B 12.C 13.C 14.D 15.A 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.D 22.A 23.B 24.B 25.A 26.A 27.C 28.B 29.B 30.A 31.C 32.D 33.B 34.A 35.A 36.B 37.B 38.C 39.C 40.A 三,名词解释 1 刀具磨损到不能继续使用的一定磨损限度. 2 刀具由刃磨后开始切削一直到磨损量达到刀具磨钝标准所经过的 总切削时间. 3 一把新刀从投入切削起,到报废为止总的实际切削时间. 4 金属切屑层变形区中剪切面和切削速度方向的夹角. 5 由工件材料中的杂质,材料基体组织中所含的碳化物,氮化物等硬 质点以及积屑瘤的碎片 等在刀具表面上擦伤,划出一条条的沟纹 造成的机械磨损. 6 切屑沿前面流出的前期过程中,切屑底层金属粘结在前面上形成粘 结层,粘结层与其上流过的金属间形成的摩擦. 7 切削过程中,刀具表面与工件表面相接触,在高温高压作用下,两摩 擦表面上的化学元素 互相扩散到对方去,削弱了刀具材料的性能, 造成的刀具的磨损. 8 切屑厚度与切屑层公称厚度之比称为切屑厚度压缩比. 四,简答题 1 可划分为三个变形.第一变形区的 变形为发生在剪切滑移面内的 剪切滑移变形.第二变形区的变形为发生在切屑底层的挤压,摩擦变 形.第三变形区的变形微发生在靠近切削刃钝圆及后刀面的挤压,摩 擦变形. 2 衡量切削变形的程度可以分别用变形系数,相对滑移和剪切角三个 指标来衡量. 3 影响因素有:工件材料 刀具前角 切削速度 切削厚度及进给量. 4 将切削力沿车削时的三个运动方向分为三个互相垂直的力.Fz—— 切削力或切向力,Fx——进给力或走刀力,Fy——切深力或背向力 , 径向力, 吃刀力. 5 切削力的来源有作用在前刀面上的弹塑性变形抗力和摩擦力,作用 在后刀面上的弹塑性变形抗力和摩擦力. 6 材料的机械性质,加工硬化能力,化学成分,热处理状态.背吃刀量, 进给量,切削速度.刀具前角,主偏角刃倾角等几何角度.刀具材料,切 削液等. 7 加工塑性材料时,前角增大,切削力降低;加工脆性材料时,由于切 屑变形很小,所以前角对切削力的影响不显著. 8 主偏角 Kr 对切削力 Fc 的影响较小,但对背向力 Fp 和进给力 Ff 的 影响较大.Fp 随 Kr 的增大而减小,Ff 随 Kr 的增大而增大. 9 刃倾角λs 在很大范围(-400—400)内变化时对切削力 Fc 没有什么 影响,但对 Fp 和 Ff 的影响较大.随着λs 的增大,Fp 减小,Ff 而增大. 10 切削过程中所消耗的能量几乎全部转化为热量.三个变形区就是 三个发热区,所以,切削热的来源就是切屑变形功和刀具前,后面的摩 擦功. 11 传出途径有 1)切屑带走的热量(2)刀具传散的热量(3)工件传散的 热量(4)周围介质如空气,切削液带走的热量. 12 (1)切削用量:切削速度,进给量,背吃刀量,(2)刀具几何角度:前 角,主偏角,负倒棱及刀尖圆弧半径等,(3)工件材料的强度,硬度,导 热系数等,(4)刀具的磨损量和切削液. 13 切削三要素 Vc, f ,αsp 增大,切削温度升高,Vc 的影响最大,f 次 之,αsp 最小. 14 前角增大,使切屑变形程度减小,产生的切削热减小,因而切削温 度下降. 15(1)剪切面上各点的温度几乎相同,说明剪切面上各点的应力应变 规律基本相同.(2)刀具前后面上最高温度都不在切削刃上,而是在离 切削刃有一定距离的地方. 16(1)前面磨损(2)后面磨损(3)前后面同时磨损后边界磨损. 17(1)硬质点磨损(2)粘结磨损(3)扩散磨损(4)化学磨损. 18 刀具磨损过程分为三个阶段,即初期磨损,正常磨损和急剧磨损. 初期磨损的特点是刀具磨损较快;正常磨损的特点是磨损比较缓慢均 匀;急剧磨损的特点是磨损速度增加很快,表面粗糙度增加,切削力和 切削温度迅速升高. 19 切削塑性材料时,如果切削速度和切削层公称厚度较大,则在前刀 面上形成月牙洼磨损. 20 切削铸铁和以较小的切削层公称厚度切削塑性材料时,工件的新 鲜加工表面与刀具后面接触,相互摩擦,引起后面磨损. 21 切削钢料,锻件和外皮粗糙的工件时,易产生边界磨损. 22 切削用量三要素 Vc, f ,αsp 增大,刀具耐用度减小,切削速度 Vc 对刀具耐用度影响最大,f 其次是进给量,背吃刀量αsp 的影响最小. 23(1)磨损,是连续的逐渐磨损(2)破损,包括脆性破损和塑性破损两 种. 24 在一定的压力和温度作用下,在切屑与前面,已加工表面与后面的 摩擦面上,产生塑性变形而使工件的原子或晶粒冷焊在刀面上形成粘 结点,这些粘结点有因相对运动而破裂被工件材料带走,从而形成刀 具的粘结磨损. 25 化学磨损是在一定温度下,刀具材料与某些周围介质(如空气中的 氧)起化学作用,在刀具表面形成一层硬度较低的化合物,而被切屑带 走,加速了刀具的磨损. 五,分析题 教材 P25. 1 (1)在无积屑瘤的切削速度范围内,切削速度愈大,则切屑变形愈小. 这有两方面原因:一是因为切削速度较高时,切削变形不充分,导致切 屑变形减小;另一方面是因为随着切削速度的提高,切削温度也升高, 使刀—屑接触面的摩擦减小,从而也使切屑变形减小.(2)在有积屑瘤 的切削速度范围内,切削速度的影响主要是通过机械瘤所形成的实际 前角来影响切屑变形.在机械瘤增长阶段,机械瘤随着 Vc 的增加而增 大,导致前角增大,因而 Vc 增加时切屑变形减小.在机械瘤消退阶段 中,机械瘤随着 Vc 的增加而减小,导致前角减小,因而 Vc 增加时切屑 变形增大. 2 对于加工塑性材料,影响切屑变形的因素有 1)工件材料.工件材料 强度愈高,切屑变形愈小.(2)刀具前角.刀具前角愈大,切屑变形愈 小.(3)切削速度.在无积屑瘤的切削速度范围内,切削速度愈大,则切 屑变形愈小.在有积屑瘤的切削速度范围内, Vc 增加时切屑变形减小. 在机械瘤消退阶段中, Vc 增加时切屑变形增大.(4)切削厚度及进给 量.切削厚度增加时,变形减小.在无机械瘤情况下,进给量增加,变形 减小. 3 在金属切削层转变为切屑这一过程中,金属切削层存在三个变形区. 在第一变形区中产生剪切滑移变形;在第二变形区产生挤压,摩擦变 形;在第三变形区中产生挤压,摩擦变形.所以切削力的来源即为作用 在前刀面上的弹,塑性变形抗力和摩擦力,作用在后刀面上的弹,塑性 变形抗力和摩擦力. 4 切削用量包括三要素:Vc, f ,αsp 5 Vc 对切削力 Fz 的影响呈驼峰曲线.当 Vc 较低是,随着 Vc 的增加,Fz 将减小.当机械瘤由最大到消失,随 Vc 着的增加,Fz 增加.到无瘤 区,Vc 增加,Fz 降低.(2)f 增加,切削力 Fz 随之增加,但两者不成正 比.(3)αsp 增加,切削力 Fz 随之增加,且两者成正比. 6 被加工材料的物理机械性质,加工硬化能力,化学成分,热处理等都 对切削力的大小产生影响.材料的强度愈高,硬度愈大,切削力愈大. 材料的化学成分会影响其物理机械性能,从而影响切削力的大小.同 一材料,热处理状态不同,金相组织不同,硬度就不同,也影响切削力 的大小.加工脆性材料,切削层的塑性变形小,加工硬化小,切削力也 小. 7 (1)在刀具几何角度中,前角γ0 对切削力 Fc 的影响最大.加工塑性 材料时,前角γ0 增大,切削力 Fc 降低;加工脆性材料时,由于切屑变 形很小,所以前角γ0 对切削力 Fc 的影响不显著.(2)主偏角 Kr 对切 削力 Fc 的影响较小,但对背向力 Fp 和进给力 Ff 的影响较大.Fp 随 Kr 的增大而减小,Ff 随 Kr 的增大而增大.(3)刃倾角λs 在很大范围 (-400—400)内变化时对切削力 Fc 没有什么影响,但对 Fp 和 Ff 的影 响较大.随着λs 的增大,Fp 减小,Ff 而增大. 8 切削时切削层金属发生塑性变形以热的形式释放出来,切屑与前刀 面之间,工件与后刀面之间强烈的摩擦也产生大量的热.所以,切削时 的三个变形区是产生切削热的三个热源.切削热是有刀具,切屑,工件 及周围介质传出的,由它们将切削热带走或从切削热区传导出去的. 9 背吃刀量对切削力和切削温度的影响不一样.背吃刀量增大 1 倍, 主切削力就增大 1 倍,产生的热量也成倍增加,但对切削温度的影响 很小.因为背吃刀量直接决定切削宽度和切削刃的实际工作长度.切 削变形主要在垂直切削宽度方向的平面内发生,与切削宽度方向的尺 寸关系不大.这样,背吃刀量增加,切削热增加,但同时切削宽度,切削 刃参加工作的长度也相应增加,改善了散热条件,结果使切削温度变 化不大. 10 (1)前角γ0 增大,使切屑变形程度减小,产生的切削热减小,因而 切削温度下降.但前角大于 180—200 时,对切削温度的影响减小.(2) 主偏角 Kr 减小,使切削层公称宽度增大,散热增大,故切削温度下 降.(3)负倒棱及刀尖圆弧半径增大,能使切屑变形程度增大,产生的 切削热增加;但另一方面这两者都能使刀具的散热条件改善,使传出 的热量增加,两者趋于平衡,所以,对切削温度影响很小. 11 切削用量三要素对切削力影响程度大小的排序为αp—f —Vc,对 切削温度影响程度大小的排序为 Vc—f—αp.因为切削深度αp 增大, 使变形力增大,摩擦力增大,因而切削力增大.αp 增大时,切削厚度 αc不变,切削宽度αw随αp成比例增大,由于αw与切屑变形系数和 摩擦系数关系不大,所以αp 增大 1 倍时,切削力也相应增大 1 倍.另 一方面,由于切削变形是在垂直于切削宽度方向的平面内,与切削宽 度关系不大.这样,αp 增大,切削宽度也成比例增大,产生的切削热 增大的同时,也相应增大了散热面积,使切削温度的变化不大.进给量 f 增大,同样使切削面积增大,切削力也增大.但 f 增大后,切削厚度也 成比例增大,则切屑变形系数和摩擦系数减小,所以 f 对切削力的影 响小于αp 对切削力的影响.另一方面,f 对切削热的影响与对切削力 的影响相同.但由于切削厚度增大,由切屑带走的热量增多,同时切屑 与前刀面接触长度增加,散热面积增加,结果是 f 增加,切削温度也增 加,其影响程度小于对切削力的影响,大于αp 对切削温度的影响.切 削速度 Vc 增大,切削力变化不大,但切削功率成比例增大,产生的切 削热也成比例增大,且散热面积稍有减小,其结果使切削温度升高. 12 刀具磨损原因主要有:硬质点磨损,粘结磨损,扩散磨损和化学磨 损.(1)硬质点磨损.主要是由于工件材料中的杂质,材料基体组织中 可含的碳化物,氮化物和氧化物等硬质点以及机械瘤的碎片等造成的 机械磨损.(2)粘结磨损.是在刀具和工件材料实际接触摩擦面上,由 于足够大的压力和温度,产生塑性变形而发生的所谓冷焊现象.粘结 点因相对运动,晶粒受剪或受拉而被对方带走,是造成粘结磨损的原 因.(3)扩散磨损.由于切削区温度很高,刀具表面与工件的新鲜表面 相接触,两面的化学元素互相扩散到对方去,改变了两者的化学成分, 消弱了刀具材料的性能,加速磨损过程.(4)化学磨损.在一定温度下, 刀具材料与某些周围介质起化学反应,在刀具表面形成一层化合物, 而被切屑带走,造成刀具磨损. 13 切削三要素中切削速度对刀具耐用度的影响最大.增大切削速度, 刀具耐用度就降低.它们间有一经验公式,为 Vc× Tm=C0. 式中 Vc——切削速度;T——刀具耐用度;m——指数,表示对的 影响程度;C0——系数,与刀具,工件材料和切削条件有关.切削时,增 大进给量 f 和背吃刀量αp,刀具耐用度将降低.得一实验公式: f× Tm1=C1 αp× Tm2=C2. 14,产生切削热的多少取决于切削功消耗的多少.切削区的切削温度 的高低不仅与产生的切削热多少有关,还与由刀具,切屑,工件及周围 介质传出的热量多少有关.如果产生的热量多于传出的热量,切削温 度就升高,反之,切削温度就降低.所以,仅以切削热产生的多少不能 决定切削区的温度. 15,从机床功率的角度考虑,应在保证切削功率的情况下尽量减少机 床消耗的功率.在切削速度一定的情况下,机床的切削功率取决于切 削时产生的切削力,所以应优先选用大的进给量.因为在进给量和背 吃刀量两参数中,对切削力影响最大的是背吃刀量. 16,这种测力仪的电阻元件是电阻应变片.将若干电阻应变片紧贴在 测力仪弹性元件的不同受力位置,分别联成电桥.在切削力的作用下, 电阻应变片随着弹性元件的变形而发生变形,使应变片的电阻值改变, 破坏了电桥的平衡,于是电流表中有与切削力大小相应的电流经过, 经电阻应变仪放大后得到电流示数,再按此电流示数从标定曲线上读 出三向切削力之值 . 17,车削时的切削运动为:主运动(切削速度),进给运动(进给量),切 深运动(背吃刀量).三个运动方向在车削时互相垂直的,所以车削时 将切削力分解成沿三个运动方向,互相垂直的分力.各分力的名称,定 义及作用为:Fc——切削力或切向力.是计算车刀强度,设计机床零件, 确定机床功率所必需的基本参数.Ff——进给力或轴向力. 是设计机 床走刀强度,计算车刀进给功率所必需的.Fp——背向力或径向力.确 定与工件加工精度有关的工件挠度,计算机床零件强度,它也是使工 件在切削过程中产生振动的力. 18 刀具几何角度中,前角γ0 对切削力 Fc 的影响最大.加工塑性材料 时,前角γ0 增大,切削力 Fc 降低.前角对切削力的影响程度随着切削 速度的增大而减小.加工脆性材料时,由于切屑变形很小,所以前角 γ0 对切削力 Fc 的影响不显著.(2)主偏角 Kr 对切削力 Fc 的影响较 小,随着主偏角的增加,Fc 先减小后增加.Kr 对背向力 Fp 和进给力 Ff 的影响较大.Fp 随 Kr 的增大而减小,Ff 随 Kr 的增大而增大. 19 切削三要素 Vc, f ,αsp 增大,切削温度升高,但它们对切削温度 的影响程度不一,Vc 以的影响最大,f 次之,αsp 最小.因此,为了有效 控制切削温度以提高刀具耐用度,在机床允许的条件下,选用较大的 背吃刀量 20 αsp 和进给量 f,比选用大的切削速度 Vc 更为有利. 加工钢料塑性材料时,前刀面的切削温度比后刀面的切削温度高,而 加工铸铁等脆性材料时,后刀面的切削温度比前刀面的切削温度高. 因为加工塑性材料时,切屑在前刀面的挤压下,其底层金属和前刀面 发生摩擦而产生大量切削热,使前刀面的温度升高.加工脆性材料时, 由于塑性变形很小,崩碎的切屑在前刀面滑移的距离短,所以前刀面 的切削温度不高,而后刀面的摩擦产生的切削热使后刀面切削温度升 高而超过前刀面的切削温度. 21 前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上,而是离开刀刃有一 定距离的地方.切削区最高温度点大约在前刀面与切屑接触长度的一 半处,这是因为切屑在第一变形区加热的基础上,切屑底层很薄一层 金属在前刀面接触区的内摩擦长度内又经受了第二次剪切变形,切屑 在流过前刀面时又继续加热升温.随着切屑沿前刀面的移动,对前刀 面的压力减小,内摩擦变为外摩擦,发热量减少,传出的热量多,切削 温度逐渐下降. 22 刀具的磨损过程可分为三个过程 1)初期磨损阶段.因为新刃磨的 刀具后面存在粗糙不平及显微裂纹等缺陷,而且切削刃较锋利,后刀 面与加工表面接触面积较小,压应力较大,所以,这一阶段的磨损较 快.(2)正常磨损阶段.经过初期磨损后,刀具后面粗糙表面已经磨平, 单位面积压力减小,磨损比较缓慢且均匀,进入正常磨损阶段.(3)急 剧磨损阶段.当磨损量增加到一定限度后,加工表面粗糙度增加,切削 力与切削温度迅速升高,刀具磨损量增加很快,甚至出现噪音,振动. 23 具的磨损形式可分为三种 (1)前面磨损.切削塑性材料时,如果切 削速度和切削层公称厚度较大,则在前刀面上形成月牙洼磨损.它以 切削温度最高的位置为中心开始发生,然后逐渐向前后扩展,深度不 断增加.(2)后面磨损.切削铸铁和以较小的切削层公称厚度切削塑性 材料时,工件的新鲜加工表面与刀具后面接触,相互摩擦,引起后面磨 损.后面磨损形式是磨成后角等于零的磨损棱带.(3)切削钢料,锻件 和外皮粗糙的工件时,常在主切削刃靠近工件外皮处以及副切削刃靠 近刀尖处的后面上,磨出较深的沟纹. 24 进给量对切削力和切削温度的影响不一样.进给量增大,切削力, 切削温度增加,是以指数的关系增大.同时,切削厚度也成比例增大, 刀屑接触长度也增加,有切屑带走的切削热增加,散热面积也有所增 加.这样,进给量对切削温度的影响指数小于对切削力的影响指数,即 对切削温度的影响小于对切削力的影响. 25 当增加 1 倍时,T2v= Cf/((2V)5.αp0.75)=0.031T; 当增加 1 倍时,T2αp =Cf/(V5.(2αp)0.75)=0.6T. V 增加 1 倍,耐用度 T 降低 97%,而αp 增加 1 倍时,耐用度 T 降低 40%, 显然速度对耐用度影响大.这是因为速度增加,切削功率增加,产生的 热量增加,切屑带走的热量减小,切削区温度升高,加剧了刀具的磨损, 使刀具耐用度急剧下降;而背吃刀量增加,容热体积成倍增加,因此虽 然热量有所增加,但温度并没有明显增加,刀具磨损程度并没有明显 增加,所以对刀具耐用度影响不大.