“金屬切削原理”愚機械設汁制造及我自動化專業(yè)本、?？茖W生的專業(yè)基融課，亦是機械制造及其自動化、機械設計及理論、機械電子工程等學科招收碩士研究生的專業(yè)基礎課考試科目。門前，雖有關“金屬切削原理”的教材較多，但還沒有一本與教材對應的復習應考指導書，給學生復習、總結和應試帶來一定困難C隨著我國跨世紀教育改革的不斷深入和素質教育的全面推進，課程內容大為增加，而教學時數又大大壓縮，這就要求學生能夠抓住重點'攻克難點,盡快掌握課程的內容。而精選例題，并在答題技巧上給予指導，不失為一種幫助學生提出問題、分析問題、鞏固所學知識、提高總結郎力的有效方法另外，每年都有不少考研的學生要求辦考試輔導班，并要求購買歷質的考研試題和復習參考資料，而多數又是外地考生c由于客觀條件限制，一直無法滿足這一需求，隨著招生名額的擴大，選個”金屬切削原理”的考生人數大大增加，編寫一本能有效地指導和幫助學生復刊、備考的指導書勢在必行。正是為了適應上述要求，我們編寫了這本《金屬切削原理試題精選與答題技巧》。本指導書所述內容的依據是本科生“金屬切削原理”課程教學大綱,針對的教材是華中理工大學陳日曜主編的《金屬切削原理》，其主要特點是：.內容全面。包覽了金屬切削原理基本內容所對應的試題。.亙點突出。聚緊圍繞更習總結,結合典型范例進行r必要的分析和解答..指導性強。對各部分應掌握的內容和程度作了突出的說明，并在附錄中給出研究生入學考試的模擬試題和本科生課程考試模擬試題，以便于考生自測。.針對性好°給出了2000年“金屬切削原理”考研大綱和1998年、1999年兩屆考研試題及本專科復習思考題、歷屆考試試題，以使考生有針對性地復習。本書由哈爾黑工業(yè)大學王娜君主編，王楊任副主編，韓榮第主審“書中第一章~第四章、第八章及附錄由王娜君編巧,第五章、第七章、第九阜-第十二章由曲存景編寫，第六章由.三楊編寫，全書由王娜君統(tǒng)編定稿C由于編者水平所限，加之時間倉促，書中難免有琉漏和不妥之處，敬請讀者批評指正.作者1999年9月第一章基本定義TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (1)\o"CurrentDocument"典型范例和答題技巧 (1)第二章刀具材料\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (8)\o"CurrentDocument"典型范例和答題技巧 (8)第三章金屬切削變形過程\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (12)\o"CurrentDocument"典型范例和答題技巧 (13)第四章切削力\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (19)\o"CurrentDocument"典型范例和答題技巧 (20)第五章切削熱和切削溫度\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (24)\o"CurrentDocument"典型范例和答題技巧 (24)第六章刀具磨損、破損和刀具耐用度\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (27)\o"CurrentDocument"典型范例和答題技巧 (27)第七章工件材料切削加工性I必備知識和號試要點 (30)\o"CurrentDocument"7.2典型范例和答題技巧 (30)第八章切削液TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1必備知識和考試要點 C32)\o"CurrentDocument"8.2典型柩例和答題技巧 (32)|第九章已加工表面質量\o"CurrentDocument".1必備知識和考試要點 (35)\o"CurrentDocument"9.2典型范例和答題技巧 1.35)第十章刀具合理幾何參數的選擇\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 - (40)\o"CurrentDocument"典里范例和答題技巧 (40)第十一章切削用量的制定\o"CurrentDocument"必備知識和考試要點 (44)\o"CurrentDocument"112典型范例和答題技巧 (44)第十二章磨削\o"CurrentDocument"12.1必備知識和考試要點 (49)\o"CurrentDocument"12.2典型范例和答題技巧 (49)附錄；附錄I 研究生入學考試模擬試題及參考答案…(52)\o"CurrentDocument"附錄JJ雜分研究生入學考試試題 (57)\o"CurrentDocument"附錄HI 2000年研究生入學考試復習大綱 (59)\o"CurrentDocument"附錄N 本科生習題和思考題匯編 (60)附錄V本科生課程結業(yè)考試模擬試題及參考答案……

(63)\o"CurrentDocument"附錄VI部分本、專科生考試試題匯編 (72)第一章基本定義必備知識和考試要點切削運動與切削用量.掌握切削過程中所必需的切削主動的概念，r解主運動、進給運動的特點。.明確切削過程中匚件七形成的已加工表面、待加工表面、加工表面.3,熟悉切削用量三要素的概念、許號及放量單信。1.1.2刀具的幾何參數.「解刀具切削部分的構成，熟悉表示各表面和刀刃的符號。.逮悉刀具標注角度的參考平面(培面、切削平面)的定義、符號。.然悉刀具標注角度不同參考系的構成及各參考系中測址平面的定義、符號°.熟悉刀具標注角度的定義、符號及正負,并能對派生角度進行計算。.能夠根據已知條件正確畫出刀具標注角度。.明確刀具工作角度和標注年度的區(qū)別“.掌握法平面與正交平面前、后用的換◎關系。.掌握垂直基面的任意剖面與正交平面前、后用的換算關系“9,熟悉切削層參數的定義、符號及與切削用址之間的計算關系.10.「解自由切削與非自由切削斜角切削和直角切削。1.2典型范例和答題技巧例圖L1車削端而工作圖【例1.1】圖1」為用端而軍〃切削工件端面。已知:吟=75、 =y；=10",rtll=5例圖L1車削端而工作圖(i)標注端面車刀各角度，(2)求最大前角73，并標示出所在位置(r皿卜(3)標出。》、f、a*、acf.I分析：l.判定刀具切削時的進給方向。端面車刀的

進給方向與外圓車刀澗進給方向不以。外圓車刀的進給方向平

行于工件的軸線,而端面車〃的進給方向則垂宜于工件軸線。刀具標注角度中的主偏角入、副偏角K的定義分別是主、副切削刃在基面中的投影與進給方向的夾角；所以只有正確地確定進給方向，才能正確地標出主、副偏角“.計算刀具的最大前角公式為tanymx=4tan2/?+lan2A, （1.1）根據式（1.1）求得的最大前角是垂直于基面的某一剖面。該剖面位置即為最大前角的方位角ianrma=tan/JianA, （1.2）通過式（1.2）計算求得廠小后，在圖中從主切削刃起，向副切削刃方向標出f角。.端面車削、切削用量的概念如下：進給量/：主軸轉一轉時，車刀相對1?件徑向移動的距離c背吃刀最旬：沿著工件軸線測髭的待加工表面與已加工表面的距離“【答案】 見例圖12最大前角計算tan=Jlai>2/"+tan2A.：一肅萬7旋而=，kn】O?方位角計算tanyv_tan10°_.由小=高一元=嬴諄j丁皿=45?！纠?.2】已知外則車刀勺=75'"=1例7.,=15\a0=5\As=-5\試畫圖亦出主切削刃上的幾何角度，并說明以上各角度的定義，當刀尖裝高人后，工作角度如何計算？―11.力傾角的正、負在外圓車刀標注角度時，易出現(xiàn)錯誤.標注時，S向視圖中刀尖向下為正刃傾用，刀尖向二為負刃傾角如果以整體刀具理解，則刀尖低為負刃傾角，刀尖高為止力傾角，.在回答各角度的定義時，?定嬖嚴格。如前角；在主切力選定點的正交平面（也稱主剖面）內測量，前刀面與基面之間的夾角。由于基面的定義是基于“選定點”，所以前角的定義中也一定強調“過選定點”。正交平面是九的測量平面，不同的測地￥面中所測得y是不同的，?般說的前角（或以符號九表示）均是指正交平面內測量的前例，所以定義中一定要交待出測盤平面O.標注角度時，選定點不要變。車為參考平面的基面、切削平面均是基于切削刃上的選定點，所以標注主偏角時的選定年亦應和標注前角的選定點?致“.圖中相應符號要注全，包括送給方向/、基面P，、切削平面匕、正交平面匕、

第嶂基本定義3（0—0）、0'—0'、5向等。.由于刀尖安裝時，刀尖高出工件中心線h值,使實際切削速度方向發(fā)生變化，這樣基面、切削平面的位置也就發(fā)生變化，從而使工作前后角與標注前后角不再相同?！敬鸢浮恳娎龍D1.3。例圖1.3外圓車刀主切削刃的幾何角度主偏角?。涸诨嬷袦y盤的、過切削力上的選定點、主切削刃在基面中的投影與進給方向間的夾角。副偏角《：在基面中測域的、刷切削力在基面中的投影與進給方向間的夾角。前角九：在正交平面中測盤的前刀面與基面間的夾角。后角a。：在正交平面中測量的后刀面與切削平面間的夾角。刃傾角心：在切削平面已內人員的主切削刃與基面之間的夾角，刀尖高者為正，刀尖低者為負。副后角a'：在副刃正交平面中測量的、副后刀面與副切削平面間的夾角。刀尖裝高后值后，工作角度的修正計算為（見例圖1.4）：在背平面（切深剖面）匕*=八+41金用切附原理試電精選芍答規(guī)或巧匍依1.4刀尖裝高A值時的T.匍依1.4刀尖裝高A值時的T.作用度a.r=a?-0〃_hIan"一, -J：--r-T^i=--:(?(?SM,v<-2)f【例1.3)已知：加工階櫛軸的，卜網:乍刀九=15，a*=10，k'(=15\Af-:-5\a：=5°,畫出該小刀的標注侑度.汴計算〃尖角卻、楔角儲I分析11.確定主偏角，該題/宥給出主偏角的數值，學生在答題時往往一看是外國車〃，就按普通外圓車刀的主偏向(<90,)繪圖.而該題給出的加工對象'：］階梆軸，就相當于給出90°主偏角c所以必須以。0’佛刀來畫，而其他偏度不變。.刮前的、在車刀標注角度圖中不要求標出副刃m知，這姑因為車刀的前刀面基本卜鄢是平面，當前用用力傾角確定后,副刃的前角也隨之確定，即以前角和刃傾角為加」：卷數，就完全可以加工出平面型的前刀期，所以不需標出副刃的前角,但在標副刃的后角時，前力面位置不能出原則錯誤，該題的九=15.(A))e由于“產90二所以畫圖的前LJJ面位置投影/應在基畫上，如例圖1.5所赤，仔。一。剖面中，八點為高點，耳點為弧點；在0'—。,制面中，A點為高點.8,點為低點。乂如切斷刀主切削刃仔基面中的投影平行工件軸線,其進給方向垂直于工件的軸線，所以切斷力的主體於K,-W,/?<().,.派生用度計士布〃的〃尖角入、一一凡均為派生角度,可通過萬面公式計算得出e,-K-(Kr?A./) (1.3)^..-!-n +a) (1.4)I答案】 見例圖1.(,兒二5(K+?..)=900-15*-l(r=65"￡,=4-(%：)；)=1&『-90°-5=?5°(加工階梯軸的主偏角仁=9(0【例1.4］畫圖說叫悵花鉆鉆孔時切削用址的概念、切削層參數的概念以及二者之間他換算關系」不「I.區(qū)分麻囪進紿埴(口拉轉進給量的概念。對于麻花鉆,鉆頭轉?轉，沿其軸線移動的距離為每轉進給量/mm/r估頭轉過T、齒,沿軸線移動的距離為每位進給什/(，Jmm/z,鉆頭具tf四條主M削力,即有兩個刀也h所以每由進給忖和每轉進給出呈2倍關系“

第i第i摩珞木定義例圖1.57；＜0 例圖1.69Q?偏角外畫東刀角度標注2.確定待加工表面位置,鉆孔是在實體上加工孔，所以只能出現(xiàn)在已加工表面.而背吃刀量的概念是已加工表面和待加l表面的垂直距離。為r能求得背吃刀拊，可以先從擴孔加工來考慮。在擴孔加工時，待加工表面為加工前底孔表面，所以背吃力址％可由下式計算a,=(d,?-dv,,)12 (1,4)式中clm 加工后孔徑;/*.——加工前孔徑。鉆孔可視為人=0的情況，所以麻花鉆鉆孔時的背吃刀量為-dm&廣--3J式中人,——工件加工孔徑。3,掌握切削用於與切削層參數間的關系公式，【答案】見例圖L7c(1)切削速度切削速度系指鉆頭外緣處的線速度。北t“1000X60'、式中心;一鉆頭外徑，mm;，/一一鉆頭或工件轉速，r/nuno⑵進給他八鉆頭或工件每轉一轉，相對于工件的軸向例圖1：麻花鉆帖削要案位移送，稱為每轉進給城，或帶稱進給維，以/表示，單位為mm島鉆頭每轉一個刀齒，鉆頭與工件之間的相對軸向位移果，稱為每齒進給量，以符號，表示一單位為mm/z;在每秒鐘內，鉆頭與工件之間的她向位移量，則稱為每秒進給量或進給速度，以符號口表示，單位為mm/se它們之間的關系為v{-nf=2nfj60inm/s式中n 鉆頭或」:件的轉速，r/.niru(3)背吃刀肘(鉆削深度)%：a?產”J2,單位為mnu（4）切削厚度a*新國標"）：切削厚度系指垂直于主切削力在基面上投影方向測出的切削層斷面尺寸，即廣./'sink,

ac=,/i'in?r~——mm由于主切削力上各點的主偏甭不等，因此各點的切削厚度也不相等.（5）切削寬度a,（新國標為3切削寬度系指在基面上所量出的主切削刃參加工作的長度,即“p da=_； =丁……mmsink,2smtcT切削面積A,（新國標為AQ；對麻花鉆來講，切削面積實際上系指每個刀齒的切削面積，即.? _ _fd3A1-cl —a[Up—~~r~mni4【例1.5】 舉例說明外圓車力橫向進給和縱向進給時工祚角度的修整計算（畫圖八I分析】軍刀的標注京度是在不若慮進給運動時的基面、切削平面為參考平面。在有進給運動時，合成運動的速度方向發(fā)生變化，工作基面、工作切削平面發(fā)生了變化。車月工作角度即是在考慮進給運動時刀具的實際切削角度?！敬鸢浮?橫向進給運動時（如切斷刀，見例圖1.8）,工作角度的修正計算為八=九十產a*=a”一〃ftanfi=~~="廣一vcZnp例圖1.8縱向進給運動時（加車螺紋，例圖I.9），工作角度為匕一八二〃 （螺紋左側面取+，右側面取-）

例圖1.9注；本章要求在理解了所有的注本定義的蔡礎匕重點掌握刀具角度的標注.第二章刀具材料必備知識和考試要點刀具材料應具備的性能.「解刀具切削過程的工作環(huán)境：.熟悉刀具材料應艮備的性能，.1.2高速鋼1,熟悉高速鋼的基本性能和應用范圍“.r解通用型高速鋼、高性能高速鋼主要牌號和數字的含義.，.1.3硬質合金.熟悉硬質合金的特一點，能區(qū)別硬質合金與高速鋼的不同性質和應用特點“.熟悉各類硬質合金牌號的含義。.根據已知的工件材料、加工條件，正確地選用硬質臺金牌號，.1.4其他.r解涂層刀具材料的性能及應用范圍”.熟悉陶詮、金剛石、立方氮化挪刀具材料的性能及應用范圍,，2.2典型范例和答題技巧【例2.1]根據刀K工作的條件說明刀具材料應具備的性能，【答案)刀具在切削時，要承受很大的壓力和很高的切削溫度，有時還要承受沖擊、振動，所以刀具材料應滿足以下要求：(1)高的硬度和耐磨性。硬度是刀具材料應具備的基本特性C刀具要從工件上切下切屑.其硬度必須比工件材料的硬度高,切削金屬所用刀具的切削刃的硬度,一般都在60HRC以上。耐磨性是材料抵抗磨損的能力°要保證刀具有足夠的使用壽命，刀具材料應具有很好的耐磨性。(2)足夠的抗彎強度用韌性。要使弓具在承受很大壓力和在切削過程中通常出現(xiàn)的沖擊和振動的條件下正常工作，而不產生堀力和折斷，力H材料就必須具有足夠的強度和物性C⑶高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）“城熱性姑衡量〃艮材料切削性能的主要壞:志、它是指父具材料在高溫下保持硬魔、耐磨性、物度和韌性的性能.，刀具材料的高招硬度愈高,則“艮的切削性能愈好，允許的切削速度也愈高.除高溫硬度外，刀具材料還應具了「在高溫卜抗氧化的能力以及良好的抗粘潔和抗獷散的能力,即〃具材料逅具:行良好的化學穩(wěn)定性一⑷良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能：11具材料的導熱宣愈好.切削熱的容易從切削區(qū)散走，右利F降低切削溫以））.在斷續(xù)切削f如詵削）或使用F削液切削時，常常受到很大的熱沖擊（溫度變化劇烈），使〃I{?內部產生裂然間導致斷裂因而刀具材料應具脩耐熱沖擊性:導熱系數大,使熱趾容易散走，那低〃容衣面的溫度；熱膨張泵的小，可減少熱系形；而彈性模量大，可以降發(fā)因熱變恐而產生的交變應力幅度這些均有利于材料耐熱神由性謂的提高，⑸良好的」一藝性能，力便于3認制港.姿求）用材料具仃艮好的工藝性能.加鍛范性能、然處理性鑿、高溫塑性變形性盤、溶削加工性懦等等。（6）經濟性。經沛電拈力其材料的電要指標之」刀具材料的發(fā)展應結合本國資源.行的刀具（如超硬材料月具）雖然單件成本根高,但因其使用壽命很長，分攤到錘個4件的成本不一定很高，因此在選用時要考慮經濟效果，此外，在切削加工自動化和柔性制:靛系統(tǒng)中.也要求刀具的切削性施比較穩(wěn)定和可靠、有一定的時稹測性和窗度的可靠性,I例2.2】一印《W18cMV,?T15、YGB二種刀具材料各屬哪類刀具材料?適升加工何種工件材料？可在什么樣的切削條件下加丁？0JJ具材科的鐘類很多（14比較常用的刀具材料主唬理:高速鋼和硬貢介金兩類高速鋼中按不id的訓..「性能，可分為通用型鬲速鋼刊高性能高速鋼，常用的硬質合金有兩大類,國際標準的尸類和K1,分別相當于國產牌號的XT類和YG類.根據川口材料的性能可加工不同的工件材料，切削條件指倒是連續(xù)切削還是斷續(xù)!〃削.是精加工造是粗加工，這主要是由切削時刀具眼受的沖擊大小來選擇韌性合適的刀具材料。【答案】Wl8EV展r通用..速鋼。其含量分別是：C0.7%7.9%、W18%..Cr4%、V1%,適用「加匚硬度百250—280HBs以下的大部分結構鋼和鑄鐵“切削普逋鋼料時，切削速度&；4。"-6"tii/minYT15.P類（國際標準），屬.鉆鈦類（WC-TiC-G＞）硬質合金015表.臺金中含TtCAS%,適合挪工破綱和合金鋼,切削條件最宜在連續(xù)切削的華精加工和精加工中“YG8屬K類（國際標準）.銬鉆塔（WC-Co）硬質合金。適于加工鑄鐵、有色金屬及其臺金，8表示合金中含F(xiàn)k8%。叨劑條件可以是斷續(xù)切削或粗加L1例2.31 如何恨據不同的加工條件,合理地選用刀具材禮I答案】刀具材料的合理選用主要是根據工件材料的性質、加工條科:利刀具形狀等。例如,沖擊力大或物續(xù)加工時應選用韌性好的高速鋼或含鉆把較％的YT5或YG8;'更雜刀打由于制造及刃磨較發(fā)雜，常選用高速鋼材料；高速切削時因切削溫度高，應使用耐喀性好的硬質合金：加工鑄鐵因切屑出端碎狀，切削力集中在刀刃附近，與Y3類硬質價金親和力差，所以應選用YG類硬質合金，粗、將加工時，高速鋼材料都可以使用，對硬旗10金屬切削原現(xiàn)試題精選與答題技巧 - -----…---—- 合金卻有差別，粗加工應選用韌性較好的YT5或YG8,而精加工則選用耐磨性好的YG3或YT30,【例2.4】 硬質合金刀具材料應卻何選用，？按以下刀具材料、1：件材料、加二條件進行刃具材料的合理選擇刀具材料：YG3X、YG8,YT5.丫丁30、W18G4V.工件材料及切削條件：（1）粗銃鑄鐵箱體平面；（2）精鎮(zhèn)鑄鐵箱體孔；（3）齒輪加」:的剃齒工序；（4）45鋼棒料的粗加工;（5）精車405工件外圓，「分屬7S1.復雜1」與簡單打電刀巽材料不同,其性仁也不同,高速鋼刀具材料具有較硬質合金高的強度和韌性、目好的塑性和磨加工性，宜用于制造復雜刀!晨而硬質合金則多以刀片形式被用作焊接刀舁或機央刀具。2.硬質合金的選用,YG類硬質合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及其合金、非金屬材料,加工這類材料時，切屑型麗碎塊粒，對刀具沖擊很大，切削力和切削熱都集中在刀尖附近，YG類合金有校高的抗彎強度和沖擊韌性，可減少切削時的崩刃.同時,YG類合金的導熱性也較好，有利于從刀尖傳出切削熱，除低刀尖溫度，在從低速到中速范圍內切削時，YG類硬虞合金刀具的用度比YT類合金高,然而，由于YG類合金的耐熱性較YT類合金差，切鑄鐵時如果切削速阻太高，切削溫度過高.，其耐用度反不及YT類合金。此外，由于YG類合金的磨加工性較好,可以磨出較銳的切削刃,因此適于加I.有色金屬和纖維層壓材料，YT類硬質合金適于加工鋼料。加二鋼料時，金4型性變形很大，摩擦很劇烈，切削溫度很高，YT類合金具有較高的硬度如耐磨性，尤苴是有高的耐熱性、抗粘結擴散能力和抗氧化能力，在加工鋼時，刀乂磨損較小，刀具用用度較長:然而在低速切削鋼料時，由于切削過程不太平穩(wěn)，YT類合金的韌性較羞，容易產生崩力,這時其耐用度反不及YG類合金。因此，在不允許高速切削鋼料的情況下，例如，在多軸自動機床上加工小苴徑棒料時，則可選用YG類合金.硬質合金中含鉆量用多（WC、TiC含量減少）時，箕抗彎強度和沖擊韌性增高（硬度及耐熱性降低），適合于粗加工;含鉆址減少（WC、TiC含抵埴加）時.我硬度，耐磨性及耐熱性增加（強度及韌性降低），宜用于精加工。在加工含鈦的不銹速（如1Crl8Ni9I-i）和鈦合金時，不宜采用丫丁類硬質合金。因為這類硬質合金中的鈦元素和加工材料中的鈦元素之間的親和力產生嚴重的粘刀現(xiàn)象“這時切削溫度高、摩擦系數也較大，因而會加劇〃具磨損-，如選用YC類合金力具加工，則切削溫度較低、刀具磨損較小、加工表面粗糙度較小C在加工淬硬鋼、高強度鋼、奧氏體闞和高溫合金時，由于切削力極大，切屑與前力面接觸長度很短，切削力集中在切削刃附近，易造成崩刃.因而，這時不宜采用強度較低、脆性較大的YT類合金,而宜采用韌性較好?的YG合金。同時，由于這類加工材料的導熱性差,熱量易集中在刀尖處，而YG類合金的導熱性較好，故有利于熱量的傳出和降低切削溫度“YW類硬質合金主要用于加工耐熱鋼、高鎰鋼、不銹鋼等難加工材料?！敬鸢浮縔G類硬質合金主要用戶加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。高速切削上述材料時，溫度過高選YT類。YT類硬質合金適于加工鋼料，低速時,選用YG類。YW類硬質合金主要用于加工耐熱鋼、高缽鋼、不銹鋼等難加工材料.粗加工時選用含鉆量高的合金牌號；精加工時選用含鉆量少的合金牌號。在加工含鈦的不銹鋼和鈦合金時，不宜選用YT類硬質合金，1.YG8類合金可作為粗銃鑄鐵箱體平面的刀具材料，YG類硬質合金適合加I：鑄鐵等脆性材料和有色金屬；YG8為中晶粒合金，雖耐磨性比YG3X低，但韌性高于YG3X,具有很好的抗沖擊性和抗振性。銃削為斷續(xù)切削，沖擊大，所以在YG類中選用YG8。2,精鎮(zhèn)鑄鐵箱體孔的刀具材料選用YG3X,精錠屬連續(xù)加工，切削力小.為保證工件的加工精度，刀具的耐磨性要好，故應選用細晶粒合金YG3X。3.齒輪加工剃齒工序所用的剃齒刀選用W1804V為刀具材料。剃齒刀的形狀比較復雜，剃齒工序又屬精加工工序,所以為能制造出刃口比較鋒利、形狀復雜的刀具，應選用具有高強度和高韌性、良好的般性和可磨性的高速鋼作為刀具材料。所列刀具材料中，W18G4V為高速鋼刀具材料。4.45鋼棒料的粗加工選用YT5作為刀具的材料。加工45鋼時，工件塑性變形大、摩擦劇烈、切削區(qū)溫度高，所以，應選耐熱性高的YT類硬質合金。YT類硬質合金的牌號數字愈小，其含TiC的量愈少，含Co量就愈高，含Co量高，其抗彎強度和沖擊韌性就高，適合于粗加工。5.精車40Cr工件外圓選用YT30作為刀具材料。40Cr屬合金鋼，更具有切削溫度高、刀具磨損快的切削加工性，所以，仍選用具有良好的耐熱性和耐磨性的YT類硬質合金。精加工切削力小，可選用強度稍低的YT30（含Co盤少，含TiC高）。注：本章要求在掌握刀具材料性能的基礎上，重點掌握刀具材料的選用。第三章金屬切削變形過程必備知識和考試要點訴究金屬切削變形過程的意義和方法.明確研究金屬切削變形過程的意義。.了解金屬切削變形過程的實驗方法e.1.2金屬切削層的變形.熟悉金屬切削過程中變形區(qū)的劃分。.熟悉各變形區(qū)內所發(fā)生的變形..掌握相對滑移、變形系數、剪切角的概念。.掌握相對滑移與變形系數的關系式0.1.3前刀面的擠壓與摩擦及其時切屑變形的影響.了解切削過程中作用在切屑上的力。.明確剪切角4與削刀面摩擦系數"的關系，.理解內摩擦的概念。4,熟悉影響前刀面摩擦的主要因素,，.1.4積屑痛的形成及其對切削過程的影響.掌握積屑瘤的形成條件。.掌握積屑癥對切削過程影響的要點°.掌握積屑瘤的生長高度與切削速度的關系。.掌握抑制積屑病的方法。.1.5影響切屑變形的變化規(guī)律.掌握工件材料、刀具幾何角度時切屑變形影響的要點..掌握切削速度對剪切角膨響的要點。,掌握切削用抗三要素切屑變形影響的要點。4,正確分析切削速度時變形系數影響的規(guī)律。

3.1.6其他.了解切屑形狀的分類方法及產生的條件..了解切屑卷曲和斷屑的機理“3.2典型范例和答題技巧【例3.1]畫圖表示切削塑性工件材料時，金屬變形區(qū)是如何劃分的？各變形區(qū)中的變形情況如何？分析]1.變形區(qū)的劃分。根據教科書中的“金屬切削過程中的滑移線和流線示意圖”大致畫出三個區(qū)域。2.變形區(qū)的變形。由于第一變形區(qū)區(qū)域寬度很窄，故可看成一個面，被稱之為剪切滑移面。顯然第一變形區(qū)的變形，也就是在切削過程中，金屬通過剪切滑移面時發(fā)生的剪切滑移變形。這一變形決定了切削的進行，使被切削工件的切削層轉變成切屑。第二變形區(qū)發(fā)生在切屑底層，相對于前刀面的位置。通過第一變形區(qū)變形后的金屬在轉變成切屑沿前刀面流出前發(fā)生的進一步變形。此忖發(fā)生的變形越前刀面作用于切屑的摩擦、擠壓變形。第三變形區(qū)內的變形是受到刀”的鈍圓部分及后刀面的擠壓、摩擦變形。在切削層經第一變形區(qū)剪切滑移變形后，若是理想切削刃（r,=0）的切削層，則全部轉變成切屑。而實際當中人*0,即刀尖鈍圓的存在，使部分剪切滑移變形后的金屬要擠過刀尖鈍圓處，而形成已加工表面。同時，沒有發(fā)生剪切滑移變形的彈性變形金屬在經過鈍圓處后.恢復其TOC\o"1-5"\h\z彈性變形，使部分金屬靠緊刀尖處的刀具后刀 /面。當切削進行時，該表層部分金屬與后刀面 /法發(fā)生摩擦、擠壓變形。 4【答案】變形區(qū)的劃分例圖3J所示‘一X. '譙a-第一變形區(qū)的變形為發(fā)生在剪切滑移面內 、:二的剪切滑移變形；第二變形區(qū)的變形為發(fā)生在切屑底層的擠壓、摩擦變形；第三變形區(qū)的變形為發(fā)生在靠近切削刃鈍 例圖3」切削的?三個變形區(qū)例及后刀面處的擠壓、摩擦變形?！纠?.2]剪切用的概念是什公？通過李和謝弗公式可以定性說明哪些問題？I分析】剪切面的位置是表現(xiàn)切削變形程度的,剪切面的位置與很多因素有關，剪切面與切削速度方向的夾角叫剪切角,李和謝弗根據直線滑移線場理論推導出的近似剪切角公式+=￡-#+二，通過該公式可定性分析刀具前角九、摩擦角內與剪切角力的關

【答案】剪切角-——般情況T第一變形區(qū)的寬度僅約0.02-0.2mm.所以可用…剪切面來表示.剪切面和切削速度的夾角叫做剪切角，用6來表示,,李和謝弗公式；十九由該公式可知；(1)當前角九增大時，剪切角6隨之增大，變形減小.可見在保證切削刃強度的前提下，增大刀具前角對改善切削過程晶有利的.(2)當摩擦角，增大時，剪切角6隨之減小，變形增大。所以提高刀具的刃磨質量，施加切削液減小前力面上的摩擦對切削是有利的。【例3.3］有哪些指標可用來衡盤切削層的變形程度？它們能否真實反映出切削過程的全部變形實質？它們之間有什么樣的關系？【答案】 衡量切削變形的程度可以分別用變形系數八相對滑移￡和剪切角0三個指標來衡量。變形系數切屑厚度&因與切削層厚度心之比，或切削層長度乙與切屑長度以之比，(之)>1.￡愈大，變形就愈大,相對滑移單位長度上的相對滑移量，即￡=普=京毒剪切角6——剪切面與切削速度方向之間的夾角。6角增大、變形減小。剪切角九相對滑移「和變形系數［是通常用以表示切居變形程度的三種方法。它們是根據純剪切的觀點提出的。但切削過程是復雜的，它既有剪切，又有前刀面對切屑的擠床和摩擦作用(第二變形區(qū))，用這些筒單的方式不能反映變形的實質。例如f=1時,a&=a,.似乎表示切屑沒有變形，但實際上有相對滑移存在。相對滑移與剪切角的關系cosyosin6ccs(6~7Q)變形系數與剪切角的關系F二怛一cos(1-兀)atsinq變形系數與相對滑移的關系_f2-2fsin%?1

e€cosTd【例3.4］什么是相對滑移和變形系數？它們與剪切角有什么關系？「罰一［該題必須嚴格按定義回答，為了更清楚地表達題意,需要附圖說明?！敬鸢浮?,相對滑移￡也稱剪應突。相對滑移是單位長度上沿剪切面滑移的距離?！鱏相對滑移￡與剪切角的關系如例圖3.2所示。由圖可見,剪切面NH滑移到PG的位置，即△S=NF△丫=MK=4§=龍=e-3Y-.WK MK~￡=cot。+Lan（6-y。）二_cos九 sin而於（4—Xo）.變形系數。變形系數的概念是基于這樣的事實：在切削過程中，刀具切下的切屑厚度通常都要大于工件上切削層的厚度人（新國標為人）,而切屑長度心卻小于切削層長度八，如例圖3.3所示。切屑厚度與切削層厚度之比稱為厚度變形系數比（新國播稱此為“切屑厚度壓縮比"，4%）；而切削層長度與切屑長度之比稱為長度變形系數G,即無（4m）=/-由于工件上切削層的寬度與切佰平均寬度的差異很小，切削前和切削后的體積可以看作不變，故變形系數與剪切角的關系/ad, OMsin(90--T?)_cos(d-yo)例圖3.2相對滑移與剪切角的關系例圖3.3變形系數的計算參數【例3.5]什么是積屑瘤？什么是積屑瘤形成的條件？如何抑制積屑瘤？【分析】積屑痛是切削過程中產生的一種物理現(xiàn)象，但是要有一定的條件才能生成3可以通過分析其生成的條件來提出控制積屑瘤的措施。注意準確回答積屑瘤的概念，【答案】在切削速度不高而又能形成連續(xù)帶狀切屑的情況下,加工一般鋼料或其它塑性材料時，刀具前角很小或為負值時，工件、切屑的一部分金屬冷焊在刀具的刀尖和前

〃面上代替刀具進行切削的硬塊稱積足痛。積屑瘤的形成與切削速度、工件材料及產生粘結現(xiàn)象的條件有關，所以控制積屑瘤的生長可以采用如下措施：⑴⑵⑶(4)⑸降低切削速度，使切削溫度降低,粘結現(xiàn)象不易發(fā)生.采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤存在的相應溫度。采用潤滑性能好的切削液，可減少摩擦，控制粘結,增加刀具前角，以減小刀屑接觸區(qū)的壓力.⑴⑵⑶(4)⑸提高工件材料硬度，可減少加工硬化傾向?！纠?.6]為什么有時利用積屑弼，而有時又必須控制積屑瘤?！敬鸢浮糠e屑瘤對切削過程有積極的影響，也有消極的影響。例圖3,4積屑痛前角九和伸出fitAa?.實際前角增大c積屑瘤粘附在前刀面上比較典型的情況如例圖3,4所示。它加大了刀具的實際前角，可使切削力減小,對切削過程起到積極的作用。積屑痛愈高，實例圖3,4積屑痛前角九和伸出fitAa?.增大切削厚度。如例圖3.4所示，積屑瘤使切削厚度增加了Aa,。由于積屑痛的生生、成長與脫落是一個周期性的動態(tài)過程(例如每秒鐘幾十至幾百次)值是變化的，因而有可能引起振動。.加工表面粗糙度增大。積屑病的底部相對穩(wěn)定一?些，其頂部很不穩(wěn)定，容易破裂，一部分連附于切屑底部而排除，一部分留在加工表面上，積屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工時必須設法避免或減小積屑瘤。.對刀具耐用度的影響。積屑瘤粘附在前刀面上，在相對穩(wěn)定時，可代替刀刃切削，有減少刀具磨損、提高刀具耐用度的作用。但在積屑痛較不穩(wěn)定的情況下使用硬質合金刀具時，積屑瘤的破裂有可能使硬質合金刀具顆粒剝落，反而加大r刀具的磨損?！纠?.7]切屑形成時為什么在長度方向上會產生收縮現(xiàn)象和卷曲現(xiàn)象？【答案】 當切削層通過剪切面轉變成切屑的瞬間，垂直于剪切面流出的切屑，始終受到法向力的壓縮作用以及前刀面的摩擦作用,因而使切屑的長度縮短、厚度膨脹。當切屑沿前刀面流出時，從力學觀點來看，前刀面對切削層金屬所作用的壓力對切屑產生一個彎曲力矩，從而使切屑產生卷曲。近期研究指出，前刀面上的切削合力與剪切面卜.的抵抗合力并不共線，從而使切屑產生卷曲?！纠?.8】影響切屑卷曲、折斷的因素有哪些？【答案】在切削過程中金屬材料會變形，如變形超過了材料的斷裂應變，則切屑將自行折斷。影響切屑卷曲折斷的因素是：(1)被切削材料的屈服極限數值愈小.則彈性恢復少，愈容易折斷。(2)被切削材料的彈性模嵬數值愈大時，愈容易折斷,(3)被切削材料塑性愈低，愈容易折斷。(4)切削厚度愈大，則應變增大，容易斷屑，而薄切屑則難斷。(5)背吃刀量增加，則斷屑困難增大。(6)切削速度提高時，斷屑效果降低。(7)刀具前角愈小，切屑變形愈大，容易折斷C【例3.9)對干加工塑性材料影響切屑變形的因素有哪些？如何影響？I分析1在切削原理中.研究叨削過程的現(xiàn)象的目的是要控制這些現(xiàn)象，提高工件表面加工質量、提高加工效率、提周刀具的耐用度，以降低工件的加工成本。哪些是影響切削力、切削溫度、表面質量的因素，應著眼于切削過程的相關因素，如刀具材料及幾何參數、工件材料的性能及可加工性、切削用量等。切屑變形是產生切削力及切削溫度的主要原因，所以影響切削變形的因素也應著眼于切削區(qū)內相關因素的分析?！敬鸢浮繉τ诩庸に苄圆牧?，影響切屑變形的因素有：(1)工件材料。工件材料強度愈高,切屑變形愈小。這是因為.L件材料強度愈高,摩擦系數愈小。由公式0= 兀和W(&J=注：：；九)可知,〃減小時(8減小，m-tanp),剪切角6將增大，變形系數S(Ah)將減小。實驗結果也證明r這…點。(2)刀具前角.刀具前角愈大，切屑變形愈小。前角影響切屑流向，也影響切削合力F.的方向，也就是影響Fr與切削速度v的夾角，即5="九。當前角增大時，作用角3減小3由公式公今"九可知，前角九增大，剪切角6增大；剪切角0增匕變形系數S(Ah)減小，所以切屑變形減小。v/(mniin-1)例圖3.5切削速度及進給fit對變形系數的影響在有積屑瘤的切削速度范圍內，切削速度的影響主要是通過積屑相所形成的實際前角來影響切屑變形。在積屑瘤增長階段中，積屑瘤隨V的增加而增大，積屑榴愈大，其實際前角愈大，因而V增加時S減小。在積屑瘤消退階段中，積屑瘤隨翌的增加而減小，積屑痛愈小，實際前角也愈小,變形隨之增大，所以p愈大，則e愈大。積屑瘤消失時s達最高值.積屑瘤最大時e達最小值。在無積屑瘤的切削速度范圍內切削速度愈大，則變形系數愈小。這有兩方面的原因：一方面是因為塑性變形的傳播速度較彈性變形的慢。即當切削速度低時，金屬初始剪切面為但當切削速度增高時，金屬怖動速度大于塑性變形速度，亦即在OA線尚未顯著變形就已流到OA'線上，使第一變形區(qū)后移，剪切角0增大(見例圖3.6)。另一方面是，因為

口對摩擦系數〃有影響，除低速情況外，般愈大，則摩擦系數愈小,因此變形系數減?。?4)切削厚度及進給曷。切削厚度增加時，正應力增加，由公式幺=三可知,正應力J增加，前刀面上的摩擦系數減小，使f與3減小，因而e增大，變形系數e減小。例照3.5表示切削速度P及進給量，對變形系數￡的影響?？梢娫跓o積屑瘤情況下，f愈大(/=%/例圖3,6sin，則f愈小。例圖3,6第四章切削力必備知識和考試要點切削力的來源，明削合力及其分解.切削功率.了解切削力的來源。.掌握切削力的合成與分解方法，明確切削力各分力的作用,.掌握根據已知條件計算切削功率并確定機床電動機功率的方法。切削力的測量及切削力的計算機輔助測試了解測量切削力的主要方法..了解電阻應變片式測力儀的工作原理。了解切削力的計算機輔助測試方法。切削力的指數公式和切削力的莎報及估算1,熟悉切削力的指數公式及公式中各符號的意義。據切削力計算公式計算單位切削力及單位切削功率的方法、,握切削力經驗公式的建立過程°影響切削力的因素.掌握被加工工件材料對切削刀影響的要點。.掌握切削用ffi對切削力影響的要點o.能夠正確分析背吃刀姑、進給量對切削力影響程度不同的原因。.能夠正確分析切削速度對切削力影響產生的駝峰曲線關系的原因。.掌握刀具前角對切削力影響的要點°.正確分析主偏角對各切削分為影響程度不同的原因=.掌握刀具材料對切削力影響的要點°.掌握切削液對切削力影響的哽點。.掌握刀具磨損對切削力影響的要點〃1.5其它.了解切削力的理論公式建立，2.了解切削力理論公式的不足。4.2典型范例和答題技巧【例4.1】車削時切削合力匕為什么常分為三個相互垂直的分力？說明這三個分力的作用.I分析】作用曲切削刃上的切削力是沿空間的某,方向，根據切削運動，可以將合力分解成沿各運動方向的分力。車削捶按主運動（切削速度）方向、進給運動（進給城）方向、切深運動（背吃刀量）方向進行分蒯，二個方向的分力在車削時是互相垂直的。同時，車床完成上述三個方向運動的各運動機構也將以各分力為設計、計算的依據參數。而鉆削加工是把切削力分解成軸向力和扭矩，同樣也是為了便于設計、計算機床功率、運動機構強度等問題?！敬鸢浮壳邢骱狭Ψ较驗榭臻g的某一方向，與切削運動中的三個運動方向均不重合，切削力是設計、計算機床功率、校驗運動機構強度、合理選擇切削用量'提高工件加工精度的一個重要參數或影響因素,所以按照車削的實際情況，將切削力沿車削時的三個運動方向分解成三個力（見例圖4.1）“車削時的切削運動為：主運動（切削速度）、進給運動（進給量）、切深運動（背吃刀量）。三個運動方向在車削時是互相垂直的，所以車削時將切削力分解成沿三個運動方向、互相垂直的分力。各分力的名稱、定義及作用為：F,（新國標為匕）——切削力或切向力.它切于加工表面并與基面垂直。F■是計算車刀強度、設計機床寄件、確定機床功率所必需的基本參數。F'（新國標為6）——進給力或走萬力，它是處于基面內并與工件軸線平行，與走刀方向相反的力cF.是沒計計算車刀進哈機構所必需的參數C%（國標為Fp）——切深力成背向力、徑向力、吃刀力。它是處于基面內并與工件軸線垂直的力。匕用來確定與工件加工精度有關的工件撓度,是計算機床零件和車刀強度所必需的參數，也是導致工件在切削過程中振動的力。【例4.2］結合切屑的形成分析切削力的來源。1一后）切屑是被切削的切削層經過剪切滑移面流經刀具的前刀面而成的。在這一過程中,金屬切削層的變形可分成三個變形區(qū)，切削力的產生也便是在這三個變形區(qū)內產生的金屬變形抗力及摩擦抗力。所以分析切削力的來源，就是分析切削層轉變成切屑時的變形?！敬鸢浮吭诮饘偾邢鲗愚D變?yōu)榍行歼@一過程中，金屬切削層存在三個變形區(qū)。在第…變形區(qū)中產生剪切滑移變形；在第二變形區(qū)中產生擠壓、摩擦變形；在第三變形區(qū)中產生擠壓、摩擦變形。朋以切削力的來源即為（見例圖42）作用在前刀面上的彈、塑性變形抗力和摩擦力，作用在后刀面上的彈、塑性變形抗力和摩擦力。

例圖4.1切削合力和分力例圖例圖4.1切削合力和分力例圖4.2切削力的來源【例4.3］試分析在加工塑性工件材料時，切削用量是如何影響切削力的?I分析1切削用量包括切削速度、進給量、背吃刀量。分析時要分別以每個因素的影響來分析。這是因為各因素對切削力的影響規(guī)律是不同的。切削速度外對切削力的影響可從兩部分來分析廣■■部分為積屑瘤生成階段，通過實際前角%來分析;一部分為無積屑瘤階段,通過摩擦系數〃來分析。背吃刀量與、進給量f對切削力的影響：一是八4通過切削面積Ar(Ac=a對切削力的影響；二是/、/通過對變形系數S(Ah)對切削力的影響。例圖4.3切削速度時切削力的影響I答案】 切削用量包括三要素：%、/、%例圖4.3切削速度時切削力的影響(1)以對切削力(凡)的影響呈駝峰曲線如例4.3圖所示a當/較低時，I區(qū)內隨著人的增加，F(xiàn).將減小，主要是因為此區(qū)生長積屑瘤，積屑瘤由小到最大，使實際前角%由小到最大，由0=；+九-尸知，XotTf,由cote=~~知，”一cof、7rcfI,又可從F,=r、(%a.)(1.4；+C)中，f。一工。；口區(qū)為積屑瘤由最大到消失區(qū)，即,8,隨人的增加而變小，故FJ;IB區(qū)為無痛區(qū)，vcf,rj,或工件來不及變形，即所以此區(qū)?！挂痪?，°(2)f對切削力F*的靜響。一方面根據公式人=/3in/得/1~~act因為所以Fj：r,(acaw)(1.4f+C)

ff—at+―因為所以但另一方面根據公式卅=三和公式“字-"y”得(Tw 3/f-aJ-f-MIM4-gI—^一乞|—F,1綜合結果為一FJ,但不成正比。從公式F.=Cf,AXfJY八可看出，yFt=0.7*-0.8o（3）4對F,的影響。a"-FJ且成正比.在指數公式中X%=1.0。注：可以用"或F，表示主切削力，答題中應?致.【例4.4] 從機床功率的角度考慮是選擇大的進給量好，還是選擇大的背吃刀量（切削深度）好，為什么？【答案】從機床功率的角度考慮，應在保證切削效率的情況下盡加減少機床消耗的功率。在切削速度一定的情況下，機床的切削功率主要取決于切削時產生的切削力（匕“=Fjs）,所以應優(yōu)先選用大的進給量。因為在進給信/和背吃刀量兩參數中，對切削力F,影響最大的是背吃刀量（F*=CFla/^f^,XFt=1。Yf,=0.77）.8）?！纠?.5】刀具前角九、主偏角/是如何影響切削力的？「薪，刀具前刀面是切屑流經的表面。切屑在流經前刀面時要產生摩擦、擠壓變形。切屑的變形影響切削力的大小。根據6=孑-0+?？啥ㄐ苑治龅毒咔敖菍η行甲冃渭皩η邢髁Φ挠绊?。主偏角對切削合力的影響很小，它主要影響基面內的兩個分力%、*（凡=FnCws勺，F(xiàn)*=FNsink,）o【答案】前角對切削力的影響。在刀具的幾何參數中，前角九對切削力的影響最大。當加工鋼時，切削力隨前角的增大而減小。這是因為當前角增大時,剪切角0增大，金屬塑性變形減小，變形系數式減小，從而使切削力減小。前角對切削力的影響程度隨切削速度的增大而減小。當切削速度較高時,隨著前角的減小，雖然切削力也要增大,但比低速時增大的程度小。這是因為高速時的切削溫度增高，使摩擦、加工硬化程度和塑性變形都減小。實踐證明，當加工脆性金屬（如鑄鐵、青銅等）時，由于切屑變形和加工硬化很小，所以前角對切削力的影響不顯著。主偏角對主切削力F.的影響是隨著主偏角的增加，F(xiàn),先減小后增加.當切削面積不變時，主偏角增大，切削厚度也隨之增大，切屑變厚，切削層的變形減小，因而主切削力也隨主偏角%的增大而減小。但當主偏角過大時，由于刀尖圓弧半徑乙隨著主偏角的增大，刀刃曲線部分的長度也將隨之增大，刀刃的不自由切削段是變化的，且都比直線切削力的切削厚度小，所以變形力增加。同時，主偏角增大，副刃前角九’則隨之減小的長度加大。而刀刃曲線部分各點的切削厚度小，也增大了副刃上的切削力，使已增加（見例圖4.4）。由例圖4.5可知 Fy=Fncosk,,Fm=FNsink,可見F,隨k,的增大而減小，而Ft則隨Kr的增大而增大。式中1z=、/琦+F31608040240200°30 45' 60' 75" 90,主偏角右28.6)K=皿坪例圖4.4主偏角對切削力的影陋例圖4.5主偏角不同時戶z力的分解第五章切削熱和切削溫度切削熱是金屬切削過程中重要的物理現(xiàn)象。切削熱使切削區(qū)產生較高的切削溫度，反過來又影響切屑變形、影響刀具磨損和工件的加工精度及表面質量。因此，本章內容對金屬切削理論和生產實踐都具有重要意義。必備知識和考試要點了解研究切削熱和切削溫度的重要性。明確切削熱的來源、切削熱的傳出方式。3,熟悉切削溫度的測量方法。熟悉影響切削溫度的主要因素及控制方法。了解切削溫度的分布情況及規(guī)律,典型范例和答題技巧I例5.1]為什么要研究切削熱的產生和傳出？僅從切削熱的產生多少能否說明切削區(qū)的溫度？【答案】切削熱的產生和傳出決定切削區(qū)的切削溫度，而切削溫度又影響切削過程，影響刀具磨損、影響工件的加工精度和轟面質量。產生切削熱的多少取決于切削功消耗的箔少。切削區(qū)的切削溫度的高低不僅與產生的切削熱多少有關，還與由刀具、切屑、工件及周圍介質傳出的熱量多少有關。如果產生的熱量多于傳出的熱量，切削溫度就升高，反之，切削溫度就降低。所以，僅以切削熱產生的多少不能決定切削區(qū)的溫度C【例5.2]切削熱是怎樣產生和傳出的？主要受哪些因素影響？【答案】切削時切削層金屬發(fā)生塑性變形以熱的形式釋放出來，切屑與前刀面之間、工件與后刀面之間強烈的摩擦也產生大量的熱。所以，切削時的三個變形區(qū)是產生切削熱的三個熱源。切削熱是由刀具、切屑、工件及周圍介質傳出的，由它們將切削熱帶走或從切削區(qū)傳導出去。切削熱可用切削時所做的切削功表示，即F*v=CFtap尸"vGKKFtO式中有關因素對切削熱膨響程度的排列順序依次為a~v-f,其它因索對切削熱的影響和它們對切削力影響的情況相同。影響切削熱宙出的因素有：工件材料的導熱系數愈大，由切屑和工件傳出的熱髭就愈多；刀具材料的尋熱系數愈大，由刀具傳出的熱起就愈多；切削溫度愈高，切削厚度愈大，由切屑帶走的熱量就愈多；采用冷卻性能好的切削液和好的澆注第五章切削熱和切削溫用25方式可使切削熱能更多地傳出?！纠?.3]背吃刀量和進給量對切削為租切削溫度的影響是否一樣？為什么？如何運用這一規(guī)律指導生產實踐？【答案】背吃刀最對切削力和以削溫度的影響不一樣「背吃刀量增大I倍，主切削力就增大1倍，產生的熱蛾也成倍增呻，但對切削溫度的影響很小。因為背吃刀量宜接決定切削寬度和切削刃的實際工作長度，切削變形主要在垂直切削寬度方向的平面內發(fā)生.與切削寬度方向的尺寸關系不大，這洋，背吃刀量增加，切削熱增加，但同時切削寬度.切削刃參加工作的長度也相應增加,改善r散熱條件，結果使切削溫度變化不大。進給抗對切削力和切削溫度的影響也有差異,、進給量增大，切削力、切削溫度增加，是以指數約為（）.8的關系增大。同時，切削厚度L也成比例增大，刀屑接觸長度也增抑，田切屑帶走的切削熱增加,散熱面積也有所增加。這樣，進給量對切削溫發(fā)的影響指數小于對切削力和切削熱的影晌指數，即對切削溫叟的影響小于對切削力的影響。進給量馬背吃刀量比狡，對切削力的影響小于/對切削力的影響，對切削溫度的影響大于%而切削溫度的影響。切削加工生產追求的目標是高效率和低成本。、和/增大都能提高生產效率，但從消耗能源考慮，增大/比增大巴「有利；從減小切削溫度、增加刀具耐用度考慮，增大明比增大/有利。實際上，一般要根據生產中的具體條件和要求綜合分析，合理選擇'和人【例5.4】研究切削區(qū)溫度場的意義何在？用什么方法測出切削溫度場？【答案】切削時，產生的大量切削熱將使切削溫度升高，另外產生的切削熱又不斷地傳出，使切削區(qū)各點的溫度不相同，形成溫度場U溫度場的情況影響刀具磨損和工件的加工質貴。所以，研究切削區(qū)溫度場及其分布規(guī)律具有重要的意義。目前應用較廣且成熟可靠的測坨溫度場的方法有人工熱電偶法、半人工熱電偶法，此外還有幅射測溫法和紅外照像法等e【例5.5】解釋切削用盤三要素對切削力和切削溫度的影響為什么正好相反O【答案】切削用把三要素對切削力影響程度大小的排序為4—人必對切削溫度影響程度大小的排序為1/一/一與。因為切削深度與增大，使變形力增大，摩擦力增大.因而切削力增大》%增大時，切削諄度uc不改變，切削寬度a、隨ap成比例增大，由干公.與切屑變形系數g和摩擦系數〃矣系不大，所以%增大I倍時.切削力也相應增大I傍。另一方面，由于切削變形是在垂直于切削寬度方向的平面內，與切削寬度尺寸關系不大。這樣，叫增大，切削寬度也成比例增大，產生的切削熱增大的同時，也相應增大了散熱面積，其結果使切削溫度的變化不大.進給域/增大，同樣使切削面積增大，切削力也增大..但是/增大后切削厚度，1■也成比例增大,則切屑變形系數E和摩擦系數加減小，所以/對切削力的影響小于a?對切削力的影響“另一方面,/對切削熱的影響與對切削力的影響相同“但是由于切削限度外增大.由切屑帶走的熟量增多，同時切靖與前刀面接觸長度增加,散熱面積增加，其結果是J增加，切削溫度也有所增加,其影響程度小于對切削力的影響,大于av對切削溫度的影響。切削速度v增大，切削力變化不大，但切削功率成比例增大，產生的切削熱也成比例增大,并且散熱面積梢有減小，其結26金屬切削原理試題精選,.『答題技巧1——-1. —--- ??? ??--1?一—? "'_一 ---.—.果使切削溫度升高。由上述分析可知：切削用量三要素對切削溫度影響程度大小的順序是【例S.6]增大前角可以使切削溫度降低的原因是什么？是不是前角愈大，切削溫度愈低？【答案】前角九的大小影響切削討程中的變形即摩擦。增大前角,切削力下降，產生的切削熱減少，切削溫度降低，但是希角過大（超過20'）時，由于刀艮楔角變小,而使散熱體積減小，切削溫度反而上升。所以不是前角愈大，切削溫度愈低?！纠?.7）加工鋼料等塑性材料和加工鑄鐵等脆性材料，前刀面和后刃面哪一方面切削溫度高？為什么？【答案】加工鋼料塑性材料時，門力面的切削溫度比后力面的切削溫度高，而加工鑄鐵等脆性材料時，后刀面的切削溫度比前刀面的切削溫度高。因為加工塑性材料時，切屑在前刀面的擠壓作用下，其底層金屬和前刀面發(fā)生庠擦而產生大對切削熱，使前刀面的溫度升高。加工脆性材料時,由于塑性變形很小,崩碎的切屑在前刀面滑移的距離短，所以前刀面的切削溫度不高,而后刀面的摩擦產生的切削熱使用刀面切削溫度升高而超過前刀面的切削溫度?！纠?.81切屑-刀具-工件溫度場內，最高溫度點位于何處？為什么?【答案】前刀面和后刀面上的最闖溫度都不在.〃刃上，而是離開刀刃有一定距離的地方°切削區(qū)最高溫度點大約在前刀面與切屑接觸長度的一半處，這是因為切屑在第一?變形區(qū)加熱的基礎上，切屑底層很薄一層金屬在前刀面接觸區(qū)的內摩擦長度內又經受了第二次剪切變形，切屑在流過前刀面時又繼續(xù)加熱升溫.隨著切屑沿前刀面的移動，對前刀面的EE力減小，內摩擦變?yōu)橥饽Σ?，發(fā)熱量減少，傳出的熱抱多，切削溫度逐漸下降?！纠?.9]為什么切削不銹煙和鬲混合金時，其切削溫度要比切削其它常用材料都高許多?！敬鸢浮坎讳P鋼中的合金元素（（r、Ni）含城島，導熱系數?。▋H為45鋼的1/3）;不同牌號的不銹鋼成分不同、組織不同，衣的強度、硬度高，有的叨性、韌性大,有的加工硬化嚴重.因此，切削加工性不好，切削力大,切削溫度高。高溫合金中的合金元素含量更高，導熱系數小，除不銹鋼具有的特性外，還有高溫硬度高等問題，因此高溫合金的切削加工性很差、切削力大、切削溫度很高c第六章刀具磨損、破損和刀具耐用度刀具磨損主要決定于刀具材料、工件材料和切削條件。各種刀具材料的磨損和破損有不同的特點，本章的學習目的是要掌握這些特點，明確其發(fā)生的原因與發(fā)展的規(guī)律。必備知識和考試要點.了解刀具磨損的形態(tài)及條件。2,深入了解刀具磨損的各種原因。.理解刀具磨鈍標準的概念，r解刀具磨損的過程。.理解刀具使用壽命(刀具耐用度)的概念，掌握刀具使用壽命經臉公式建立的方法。深刻理解刀具材料、切削參數對刀具使用壽命的影響規(guī)律,6.2典型范例和答題技巧【例6.1】什么叫刀具磨鈍標選？刀具磨鈍標準和哪些因素有關？【答案】刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這個磨鈍限度稱為磨鈍標準。磨鈍標勝與工件的加工質量、工件材料切削加工性、加工條件和刀具類型有關?！纠?.2]什么叫刀具使用壽命？刀具使用壽命和哪些因素有關？【答案】刀具由力磨后開始切削，-?直到磨損量達到刀具磨鈍標準所用的切削時間。通常用T表示。刀具使用壽命與切削用量、力具材料、工件材料、刀具幾何參數、加工條件、刀具結構形式等因素有關?！纠?.3]刀具磨損原因有哪兒種？分析其產生的原因?！敬鸢浮康毒吣p的原因主要有：硬質點磨損、粘結磨損、擴散磨損和化學磨損C(1)硬質點磨損.硬質點磨損主要是由于工件材料中的雜質、材料基體組織中可含的碳化物、氮化物和氧化物等硬質點以及積屑痛的碎片等所造成的機械磨損。低速刀具易產生硬質點磨損。工具鋼(包括高速鋼)刀具這種磨損比較顯著，而硬質合金刀具不易出現(xiàn)此類磨損。加工冷硬鑄鐵、夾砂的鑄件表層等材料時，易出現(xiàn)此類磨損。(2)粘結磨損。粘結是刀具和工件材料接觸到原子間距離時所產生的結合現(xiàn)象。是在刀具和工件材料實際接觸摩擦面上，由于有足夠大的壓力和溫度，產生塑性變形而發(fā)生的所謂冷焊現(xiàn)象。兩摩擦面的粘結點區(qū)相對運動，晶?；蚓菏芗艋蚴芾粫r方帶走，是造成粘結磨損的原因。高速鋼、硬質合金、陶瓷力具、.，:方氧化螂和金剛石刀具都會產生粘結磨損在高速切削塑性金屬材料時容易產生粘結磨損”（3）擴散磨損。由尸切削時切削區(qū)溫度很高，且刀具表面始終與被切出的新鮮表面相接觸，有巨大的化學活潑性，所以兩世擦面的化學元素有可能互相擴散到對方去，改變『兩者的化學成分，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程c擴散磨損在高速切削的條件下容易產生，速度愈高，擴散磨損愈嚴過。擴散磨損和刀具材料有很大關系，?般YT類硬質合金抗擴散磨損的能力要強于YG類硬質合金。高速鋼刀具由于常在較低速度下切削，擴散磨損比較輕.金剛石刀具切削碳鋼時，擴散磨損非常嚴重。（4）化學磨損。化學磨損是在一在溫度下，刀具材料與某些周圍介質（如空氣中的軾、切削液中的硫、氯等）起化學反應，在刀具表層形成一層硬度較低的化合物，而被切屑帶走，造成刀具磨損，或者因為刀具材料被某種化學介質腐蝕，造成刀具磨損.由此可見，化學磨損在高溫下容勃發(fā)生，在常濕時，如果接觸腐蝕性較強的化學介質也易產生化學磨損。【例6,4] 切削用堆對刀具耐用更有何影響？在KT關系式中，指數5的物理意義是什么？不同刀具材料的“I值為什么不同？【答案】切削用量:三要素中，切削速度？，對刀具耐用度影響最大，其次是進給址f,背吃刀忸與對耐用度的影響最小。關系式vT'n=C（,中的指數7?反映速度對耐用度的影響程度，值越小，則速度對耐用度影響顯著，反之則不明顯。加值和刀具材料有關，硬度高和耐熱性好的刀具材料，?值就大，否則加值則小。如高速鋼刀具的加值一般為0.1~0.125,硬質合金刀具的，“值一般為0.2?53,而陶瓷刀具的，”值約為0.4,加值大的刀具材料，說明在很高切削速度下仍然有較高的耐用度。【例題6,5]何為最高生產率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工可選用的耐用度是否相同？為什么？【答案】最高生產率耐用度是根據單件加.1：工時最少或單位時間生產最多數地產品來衡量的。最低成本耐用度是以每件產品或工序的加工費用最低為原則來制定的.粗加工時，主要考慮生產效率，可以按最大生產率選取耐用度。另外粗加工時，工時費用較低“精加工時，工時費用較高,選擇耐用度時，主要以最低成本為目標，TOC\o"1-5"\h\z【例6.6】刀具磨損過程分幾個階段？各階段的w『J好了笠磨損?急’」磨損特點是什么？ ＞卜一千一 十,【答案】刀具磨損過程分三個階段,即初期磨損、§ ?一正常磨損和急劇磨損，如例圖6.1所示。 |初期磨損的特點是刀具磨損較快；正常磨損的特點§1/1 ；是磨損比按緩慢均勻；急劇磨損的特點兄磨損速度增加 一F而一j很快、表面粗糙度增加、切削力和切削溫度迅速升高mw田必m小、例國6.1磨損的燦型曲線【例6.7]溫搜是影響磨損的王要因素這種說法第六章刀具磨損、破損和刀具耐用度29是否正確，為什么？【答案】除了在低速下工作的〃具外（拉削、手動工具等，一般刀具都在接近所允許的極限溫度范圍工作，這時溫度是賬啊正常磨損的主要因素"【例6.8]已知公式：T=r4而，求當笠和嗔分別增加1倍時，耐用度丁有何va）;變化規(guī)律，為什么？【答案】當V增加1倍時，T*=石-令FJ=0-031T;\lv）dp當%增加1倍時，產倉嚴=0.6T°u增加1倍時，耐用度T降低97%,而與增加1倍時，耐用度T降低40%,顯然速度對耐用度影響大。這是因為速度〃增加，切削功率增加，產生的熱量增加，切屑帶走的熱顯減小，切削區(qū)溫度升高，加劇了刀具的磨損,使刀具耐用度急劇下降；而背吃刀虻增加，容熱體積成倍增加，因此雖然熱量有所增加，但溫度并沒有明顯增加，刀具磨損程度并沒有明顯增加.所以對刀具耐用度影響不大.【例6.9]刀具磨損的形態(tài)有幾種？它們各自易發(fā)生的切削條件是什么？【答案）刀具磨損的形態(tài)有前刀面磨損、后刀面磨損和邊界磨損。前刀面磨損：切塑性金屬時，切削速度較大和切削厚度較大時易產生前刀面磨損，通常稱為月牙洼磨損。后刀面磨損：切鑄鐵和以較小的切削厚度切塑性材料時，易產生后刀面磨損。邊界磨損：切削鋼料、鍛件和外皮粗糙的工件時，易產生邊界磨損。30 金屬切削原理試題精選與答我技巧?第七章工件材料的切削加工性工件材料的種類繁多，性能各異.本章主要研究匚件材料的切削加工性、影響切削加工性的因素和改善切削加工性的辦法7.1必備知識和考試要點I.了解切削加工性的概念和衡量指標。2,熟悉影響材料切削加匚性的因素。.掌握改善材料切削加工性的辦法..了解難加工材料切削加工的問題和對策,,7.2典型范例和答題技巧【例7.1]工件材料切削加工件的含義是付么？為什么說它是相對的？【答案】工件材料切削加工性攔指在一定的條件下，上件材料切削加工的難易程度,由于切削加工的條件和要求不同，材料的切削加工性有不同的內容和指標.所謂材料切削加工的難易,都是相對英種工件材料可言，這種難易程度品?個相對概念*例如以45鋼為基徒時，可以說高強度鋼切削加工:生不好.就是相對丁?就用而言【例7.2】常用的切削加工性衡埴指標有哪些？各用于什么場合？何渭相對加工性？【答案】常用的切削加工性衡業(yè)指標有：(1)以—面加.匚質量衡/切削加工性c容易獲得好的加工表面旗址的材料，切削加匚性好，反之則差。該指標兄零件將加工時常用的衡盤指標a(2)以刀具耐用度衡姑切削加」：性。在相同的切削條件下加工不同材料時，萬具耐用度較長，或允許的切削速度粒高，或切除金屬體積較多,切削加工性好r其中相同切削條件下比較刀具耐用度和相同刀具耐用度下比較允許的切削速度是最常用的切削加工性指標,可適用于各種加工條件。(3)以單位切削力、切削溫度衡量切削加工性。在相同的條件下，切削力小、切削溫度低時，材料的切削加工性好.在粗加工或機床剛性、動力不足時用這種衡量指標。(4)以斷屑性能衡量切削加工性.在自動機床、組臺機床及自動生產線或深孔鉆削等對工件材料斷屑性能有耍求時，采用這種衡量指標。相對加工性K.法指以強度0.637GPa的45銅的也為基準,記為(曾陽)；其它被切削材料的?圖與之相比的數值,稱為相對加工性，即，Kb"/(vs)中,愈大，切削加工性愈好,、【例7.31影響1.件材料切削加11性的主要因素行哪些？如何影響?【答案】影響工件材料切削加」:性的主要因索有：(1)工件材料的硬度。硬度包括材料第七章工件材料切削加工件 31的常溫硬度、高溫硬度、硬質點和加工硬化。硬度高時，切削力大，切削溫度高,降低r/j具耐用度，甚至發(fā)生刀尖燒損或崩刃.（2）材料的強度。材料強度包括常溫強度和高溫強度。材料強度高時，切削力大，切削溫度高，萬具磨損加快，（3）工件材料的塑性和韌性。塑性大時，切屑變形大，切削力增大，切削溫度也較高，易發(fā)生粘結，刀具磨損加大、工件加工表面也粗糙。期性低或呈脆性時，刀刃處的切削負荷大，刀具磨損加劇。工件材料韌性大時，斷屑困難。（4）材料的導熱系數。導熱系數小的材料，切削溫度高，切削加工性差。（5）材料的化學成分,化學元素對材料的作用不相同，影響材料的物理機械性能，鋼中Cr、Ni、V、Mn、W、M。等元素能提高材料的強度和硬度；而鉛、硫、磷等能降低材料的強度和塑性，從而影響材料的加工性能。鑄鐵中硅、鋁、銅等元素能促進鑄鐵碳的石墨化，可提高切削加工性；Cr、Mn、P、S等元素阻礙石墨化，會降低切削加工性。（6）材料的組織。材料的組織不同，其物理機械性能就不同,切削加工性也不一樣。鐵素體塑性大，切削加工性不好，珠光體硬度、強度、塑性等比較適中，切削加工性好“索氏體和托氏體、滲碳體和巧氏體等，或強度大，或硬度高，或兩者兼有，切削加工性差c奧氏體型性、韌性大,加工硬化嚴重，切削加工性差?！纠?.4］為什么說低碳鋼與高碳鋼的切削加工性都不如中碳鋼？［答案I鋼中含碳量低時，材料的組織中鐵素體多，珠光體少。隨著含碳垃的增加，鐵素體減少，珠光體增多；當含碳量達到0.8%時，材料組織全部為珠光體；含碳量繼續(xù)增加，材料中除珠光體外，滲碳體含殳逐漸增多。中碳鋼的組織是由珠光體和鐵素體組成，其強度和塑性適中，兜削加工性好，.低碳鋼中的鐵素體所占比例大于珠光體，材料的塑性較大，切削加工性下降，不如中波鋼。高碳鋼中除珠光體外還有滲碳體，滲磁體硬度高，使刀具磨損加快，切削加T性不加中碳鋼3【例7,5］試述改善材料切削加工性的途徑?！敬鸢浮坎牧系幕瘜W成分和金相組織是影響材料切削加工性的根源.所以.改善材料的切削加工性應從這兩方面采取措施：（D調整材料的化學成分。在不影響材料使用性能的前提下，可在鋼中適當添加一種或幾種元素，如S、Pb、Se、P等，可獲得易切鋼.易切鋼切削力小，易斷屑，刀具耐用度高，加工表面質量好。（2）逋過熱處理改變金相組織。金相組織不同，材料的物理機械性能差異很大。通過熱處理，使材料的組織發(fā)生改變，使其有利于切削加工。例如，低碳鋼經正火處理或冷拔處理，使塑性減小，硬度略有增加,從而改善切削加工性。高碳鋼和工具鋼通過球化退火使硬度降低，而有利于切削加工,馬氏體不銹鋼通過調質處理，降低里推，改善切削加工性c冷硬鑄鐵可在較高溫度下退火處理，使其硬度降低，從而改善其切削加工性c另外，當材料的切削加工性無法改善時，應考慮選擇合適的刀具材料、幾何參數、冷卻液，有條件可采用加熱切削、振動切削等。第八章切削液8.1必備知識和考試要點】.了解切削液的分類。.明確切削液在切削過程中所起的作用。.明確不同種類的添加劑在切削液中所起的作用,.了解切削液的選用原則和使用方法,8.2典型范例和答題技巧【例8.1]切削加工中常用的切削液有哪幾類？它在切削中的主要作用是什么？【答案】切削加工中最常用的切削液有非水溶性和水溶性兩大類：（1）非水溶性切削液.主要是切削油，其中有各種礦物油（如機械油、輕柒油、煤油等）、動植物油（如豆油、豬油等）及加入油性、極壓添加劑配制的混合油。它主要起潤滑作用。（2）水溶性切削液“水溶性切削液主要有水溶液和乳化液。前者的主要成分為水且加入防銹劑，也可以加入一定抗的表面活性劑和油性添加劑，而使其有一定的潤滑性能；后者是由礦物油、乳化劑及其它添加劑配制的乳化油和95%~98%的水稀釋而成的乳白色切削液°這一類切削液有良好的冷卻性能，清洗作用也很好，【例8.2]在切削過程中切削液有哪些作用？解釋其潤滑、冷卻機理.【答案】切削液應起的主要作用為：（1）潤滑作用；（2）冷卻作用。同時還必須有良好的清洗碎屑的作用及防銹作用一保護機床、刀具、工件等不受周圍介貢的腐蝕,潤滑作用機理：在切削過程中，刀具前刀面與切墻接觸”發(fā)生劇烈摩擦，壓力很高（1GPa以上），溫度也達500c以匕在這種情況下,使用切削液也不能得到完全的流體動力潤滑，并且由于部分潤滑膜破裂.將造成部分金屬與金屬直接接觸。因而，金屬切削中的潤滑大多屬于邊界潤滑C在邊界潤滑條件下，從外