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1、思考和练习题思考和练习题 第一章第一章 金属切削的基础知识金属切削的基础知识 （1）车外圆时，已知工件转速 n=320r/min，车刀进给速度 vf=64mm/min，其他 条件如图 130 所示，试求切削速度 vc、进给量 f、背吃刀量 ap、切削层 公称横截面积 AD、切削层公称宽度 bD和厚度 hD。 解：已知 mmdw100 mmdm94 60 r k min/48.100 1000 32010014. 3 1000 m nd v w c rmm n v f f /2 . 0 320 64 mm dd a mw p 3 2 2 6 . 032 . 0mmafhbA pDDD mmSin
2、kab rpD 46. 33260sin3 mmkfh rD 1732. 060sin2 . 0sin （2）切削层公称横截面积与实际的切削面积有何区别？它们之间的差值对工件 已加工表面粗糙度有何影响？哪些因素影响其差值？ 解：切削层公称横截面积包含着实际的切削面积和残留在已加工表面上的横截 面积，实际的切削面积等于公称横截面积减去残留面积； 在其他条件不变时，它们之间的差值越大，已加工表面越粗糙； 刀具的角度和进给量会影响其差值。 （3） 在一般情况下， K 类硬质合金适于加工铸铁件， P 类硬质合金适于加工钢件。 但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用牌号为 K20 的硬质合金，为什么？ 解：粗
3、加工铸钢件毛坯时，切削余量比较大，并且毛坯表面会有很多杂质等脆性 材料，所以要选用牌号为 K20 的硬质合金。 （4）为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常 采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？ 解： 碳素工具钢是含碳量较高的优质钢， 淬火后硬度较高、 价廉， 但耐热性较差， 常用来制造一些切削速度不高的手工工具，较少用于制造其他刀具，尤其 对于拉刀和齿轮刀具等复杂刀具更不适用此材料制作； 高速钢的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高 于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金低，因而目前 常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金
4、。 （5）已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部分的示意图：1、外圆车刀： 0=10，0=8，r=60，r =10, s=4；2、端面车刀：0= 15，0=10，r=45，r =30, s=5；3、切断刀：0=10， 0=6，r=90，r =2, s=0。 （6）金属切削过程与用斧子劈木材有何不同？ 解：用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从而获得在形状，尺寸精 度，表面质量上都符合预订的要求的加工，金属切削是强制性的，无意外 的，而斧子劈木材由于木材纹理的不同和人力力度的不确定而表现为随机 性的。 （7）如图 131 所示的两种情况，其他条件相同，切削层公称横截面积近似相 等，试问哪种情
5、况下切削力较小？哪种情况下刀具磨损较慢？为什么？ 解： （a）(b)两种情况切削力相近似。因为在其他条件相同的情况下，切削力与 切削层公称横截面积成正比。 （b）情况下刀具磨损较慢。因为在切削面积相同的条件下，增加进给量与增 加背吃刀量相比 ，后者可以使切削温度降低。切削温度降低将减缓刀具磨损。 （8）设用 0=15，0=8，r=75，r =10， s=0的硬质合金车刀， 在 C6132 型卧式车床上车削 45 钢（正火，187HBS）轴件的外圆，切削用量 为vc=100m/min、f=0.3mm/r、ap=4mm，试用切削层单位面积切削力kc计算 切削力Fc和切削功率Pm。若机床传动效率=0
6、.75，机床主电动机功率 PE=4.5kW，试问电动机功率是否足够？ 解：查表 1-2 kc=1962Mpa NfaKF pcc 4 .23543 . 041962 kwvFP ccm 924. 3601004 .23541010 33 mE PkwPP375. 375. 05 . 4 答经上述计算电机功率是不足的。 （9） 假设题 （8） 的其他条件不变， 仅工件材料换成灰铸铁 HT200 （退火， 170HBS） 或铝合金 LY12（淬火及时效，107HBS） ，试计算这种情况下的切削力 Fc和 切削功率 Pm。它们与加工 45 刚时相比有何不同？为什么？ 解：查表 1-2 灰铸铁 HT2
7、00（退火，170HBS）kc1=1118Mpa；铝合金 LY12（淬火及 时效，107HBS）kc2=834Mpa NfaKF pcc 6 .13413 . 041118 11 kwvFP ccm 236. 2601006 .13411010 3 1 3 1 查表 1-2 铝合金 LY12（淬火及时效，107HBS）kc2=834Mpa NfaKF pcc 8 .10003 . 04834 22 kwvFP ccm 668. 1601008 .10001010 3 2 3 2 可以看出在切削加工事宜的硬度范围内，材料的硬度越小，所需的切削力和 功率越小。 （10）车外圆时，工件转速 n=36
8、0r/min，切削速度 vc=150m/min，此时测得电动 机功率 PE=3kW。设机床传动效率=0.8，试求工件直径 dw和切削力 Fc。 解：N v P F c E c 960 150 608 . 03000 mm n V d c w 7 .132 36014. 3 150 （11）用什么来表示切削加工的生产率？试分析提高生产率的主要途径。 解：切削加工中，常以单位时间内生产的零件数量来表示生产率； 提高生产率的主要途径：1、在可能的条件下，采用先进的毛坯制造工艺和 方法，减小加工余量；2、合理地选择切削用量，粗加工时可采用强力切削（f 和 ap较大） ，精加工时可采用高速切削；3、在可
9、能的条件下，采用先进的和自 动化程度较高的工、夹、量具；4、在可能的条件下，采用先进的机床设备及自 动化控制系统。 （12）粗车 45 钢轴件外圆，毛坯直径 dw=86mm，粗车后直径 dm=80mm，被加工外 圆面长度 lw=500mmd，切入、切出长度 l1= l2=3mm，切削用量 vc=120m/min， f=0.2 mm/r，ap=3mm，试求基本工艺时间 tm。 解：mm dd mw 3 2 8086 2 =h s afv hllld t pc ww m 6 .341min69. 5 32 . 01000120 3)33500(8614. 3)( 21 （13）试举几个改善材料切削
10、加工性的实际例子。 解：1、对高碳钢进行球化退火可以降低硬度，能够改善切削加工性； 2、对低碳钢经过冷拔可降低其塑性，也能改善材料的切削加工性。 3、在钢中适当添加某些元素，如硫、铅等。可使其切削加工性得到 改善。 第二章第二章 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识 （1）试计算 C616 车床主轴的最高转速和最低转速（参阅图 213） 。 解：主轴的最高转速 r/min6 .2019 200 176 32 34 22 33 1440 高 n 主轴的最低转速 r/min49.43 58 17 63 27 200 176 45 22 34 19 1440 高 n （2）根据图 230 所
11、示的传动系统图，试列出其传动链，并求：1、主轴有几 级转速？2、主轴的最高转速和最低转速各为多少？ 解：传动链：电动机（1440r/min） 34 48 41 41 22 60 28 54 （主轴） 1、 主轴转速级数：4（1+2）=12 级 2、 主轴的最高转速和最低转速： =14401=200r/min =1440=4.58r/min （3）磨床液压传动系统中（参阅图 214）,安全阀起什么作用？为什么要用安 全阀？ 解：安全阀在系统中起安全保护作用；当系统压力超过规定值时，安全阀 打开，将系统中的一部分液压油排入油箱，使系统压力不超过允许值，从 而保证系统不因压力过高而发生事故，当系统压
12、力降低到某规定值时，阀 门又能自动关闭，从而保证系统正常运行。 液压传动系统中使用安全阀可以自动的防止过载，从而保护整个传动 系统。 （4）为什么说多品种、中小批生产将是机械制造业发展的趋势？应以何种途径 来解决这类生产自动化的问题？ 解：在当今国际国内激烈竞争的市场上，产品日新月异，企业为了持久占 领市场，竞相推出一些生产周期短而生产数量少的产品，形成多品种中小 批量生产方式，这是当今制造业生产的主要特征。 解决多品种中小批量生产自动化的有效途径，采用数控机床，设计柔性 制造单元。 （5）为什么要把机械制造的各个方面作为一个有机的整体，即作为一个系统进 行分析和研究？ 解：只有把机械制造的各
13、个方面作为一个有机的整体，以控制论和系 统工程学为工具，用系统的观点进行分析和研究，才能对机械制造过程实行 最有效地控制，才能有效地提高生产率、扩大品种、保证质量，并达到最大 的经济效益。 （6）柔性机械制造系统（FMS）的柔性指的是什么？为什么要求机械制造系统具 有一定的柔性？ 解：FMS 中“柔性”主要是指制造系统对内部及外部环境的一种适应能力。 它主要表现为设备柔性、工艺柔性、工序柔性、路径柔性、产品柔性、批 量柔性、扩展柔性。 只有具有一定的柔性的机械制造系统才能扩大系统的适应范围，满足多品 种、变批量的生产。 （7）简述 CAD/CAM 与传统设计、制造过程的不同。 解：CAD 与传
14、统的以人为核心的设计明显不同，根据产品开发设计和对产 品功能的要求，不再仅仅是依靠设计者个人的知识和能力去设计，而是还 要运用存储在计算机中的多种知识，在 CAD 系统和数据库的支持下进行设 计工作，这样设计出的产品大大优于传统方法设计出的产品，此外，CAD 输出的结果也不仅仅是装配图和零件图，还包括在制造过程中应用计算机 （计算机辅助制造）所需的各类信息，CAM 是指在制造过程中的某个环节 或从毛坯到产品的全部制造过程中应用计算机。 第三章第三章 常用切削加工方法综述常用切削加工方法综述 （1） 加工要求精度高、表面粗糙度值小的紫铜或铝合金轴件外圆时，应选用 哪种加工方法？为什么？ 解：应选
15、择车削。对于紫铜或铝合金有色金属零件，因材料本身的硬度较低，塑 性较大， 若采用砂轮磨削， 软的磨屑易堵塞砂轮， 难以得到很光洁的表面， 因此， 当有色金属零件表面粗糙度值要求较小时，不易采用磨削加工，而要用车削或铣 削。而铣削加工范围较广，主要用来加工平面、沟槽、成形面和切断等，车削主 要用于加工回转类表面。 在车床上以很小的背吃刀量和进给量以及很高的切削速 度进行精细车削，加工精度可达 IT6IT5，表面粗糙度值可达 0.10.4um。 （2）在车床上钻孔或在钻床上钻孔，由于钻头弯曲都会产生“引偏” ，它们对所 加工的孔有何不同影响？在随后的精加工中，哪一种比较容易纠正？为什么？ 解：车床上钻孔时，工件旋转但钻头不动，钻头弯曲引偏的结果是加工出 来的孔轴线不歪，孔径出现大小不一；在钻床上钻孔时，工件不动，钻头旋转， 钻头弯曲引偏的结果是加工出来的孔径变化不大，但轴线歪斜；车床上钻孔比较 容易纠正，因轴线不歪，对小孔可以通过扩孔的方法来纠正孔径偏差，对大孔可 以通过车（镗）孔的方法来纠正孔径偏差，而轴线歪斜产生的偏差比孔径的偏差 更难纠正，它只能用镗孔的办法来纠正，对小孔则
