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第6章金屬切削原理作業(yè)
第六章 金屬切削原理作業(yè)
1．切削加工由哪些運(yùn)動(dòng)組成？它們各有什么作用？
答：切削加工由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)組成。
主運(yùn)動(dòng)是直接切除工件上的切屑層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行迹瑥亩纬晒ぜ掳砻�。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是不斷的把切削層投入切削，以逐漸切出整個(gè)工件表面的運(yùn)動(dòng)。
2．切削用量三要素是什么？
答：切削用量三要素的切削速度，進(jìn)給量，和背吃刀量。
3．刀具正交平面參考系由哪些平面組成？它們是如何定義的？
答：刀具正交平面參考系由正交平面Po,基面Pr,切削平面Ps組成；正交平面是通過切削刃上選定點(diǎn),且與該點(diǎn)的基面和切削平面同時(shí)垂直的平面；基面是通過切削刃上選定點(diǎn),且與該點(diǎn)的切削速度方向垂直的平面；切削平面是通過切削刃上選定點(diǎn),且與切削刃相切并垂直與基面的平面。
4．刀具的工作角度和標(biāo)注角度有什么區(qū)別？影響刀具工作角度的主要因素有哪些？
答：刀具的標(biāo)注角度是刀具設(shè)計(jì)圖上需要標(biāo)注的刀具角度，它用于刀具的制造、刃磨和測(cè)量；而刀具的工作角度是指在切削過程中，刀具受安裝位置和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響后形成的刀具角度。
影響刀具工作角度的主要因素有：橫向和縱向進(jìn)給量增大時(shí)，都會(huì)使工作前角增大，工作后角減��；外圓刀具安裝高于中心線時(shí)，工作前角增大，工作后角減��；刀桿中心線與進(jìn)給量方向不垂直時(shí)，工作的主副偏角將增大或減小。
5．什么是積屑瘤？試述其成因、影響和避免方式。
答：積屑瘤在以低速加工塑性金屬材料時(shí)，在刀具前面靠近切削刃處粘著一小塊剖面呈三角形的硬塊（硬度通常是工件材料的2～3倍），叫著積屑瘤。
切削時(shí)，由于粘結(jié)作用，使得切屑底層與切屑分離并粘結(jié)在刀具前面上，隨著切屑連續(xù)流出，切屑底層依次層層堆積，使積屑瘤不斷長(zhǎng)大。積屑瘤穩(wěn)定時(shí)可以保護(hù)切削刃，代替切削，但由于積屑瘤形狀不穩(wěn)定，對(duì)精加工不利，且其破裂可能加劇刀具的磨損。
避免方式：加切削液；不在中速區(qū)進(jìn)行切削；增大刀具前角等。
6．金屬切削層的三個(gè)變形區(qū)各有什么特點(diǎn)？
答：第一變形區(qū)的特征是沿滑移面的剪切變形，以及隨之而來的加工硬化；第二變形區(qū)的特征是切屑與刀具之間的強(qiáng)烈的擠壓和磨擦所引起的切屑層金屬的劇烈變形和切屑與刀具界面溫度的升高，形成積屑瘤；第三變形區(qū)是在已加工表面形成過程中受到擠壓、磨擦使表面層金屬產(chǎn)生變形，并伴隨切削熱的作用。
7．各切削力對(duì)加工過程有何影響？
答：主切削力Fc ： 是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力，校核刀具.夾具的強(qiáng)度和剛變的主要依據(jù)之一；軸向力Fc ： 是計(jì)算和校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力.強(qiáng)度和剛度的主要依據(jù)之一；徑向力Fp： 是用來計(jì)算與加工精度有關(guān)的工作擾度.刀具和機(jī)床零件的強(qiáng)度等。
8．切削熱是如何產(chǎn)生的？它對(duì)切削過程有什么影響？
答： 切削熱主要來自切削區(qū)域的三個(gè)變形區(qū)，即切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形產(chǎn)生的熱；刀具前刀面與切削底部摩擦產(chǎn)生的熱；刀具后刀面與工件已加工表面摩擦產(chǎn)生的熱。
影響：大量的切削熱使切削溫度升高，切削溫度能改變工件材料的性能；改變前刀面的摩擦系數(shù)和切削力的大�。挥绊懙毒吣p和積屑瘤的形成與消退；也影響 工件的加工精度和已加工表面質(zhì)量等。
9．刀具磨損的形式有哪些？磨損的原因有哪些？
答：（1）形式： 前刀面磨損，后刀面磨損，前刀面和后刀面同時(shí)磨損或邊界磨損。
（2）原因：硬質(zhì)點(diǎn)磨損-硬質(zhì)點(diǎn)磨損是由于工件基體組織中的碳化物、氮化物、氧化物等硬質(zhì)點(diǎn)及積屑瘤碎片在刀具表面的刻劃作用而引起的機(jī)械磨損。在各種切削速度下，刀具都存在硬質(zhì)點(diǎn)磨損。硬質(zhì)點(diǎn)磨損是刀具低速切削時(shí)發(fā)生磨損的主要原因，因?yàn)槠渌问降哪p還不顯著。
粘結(jié)磨損-在高溫高壓作用下，切屑與前刀面、已加工表面與后刀面之間的磨擦面上，產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)接觸面達(dá)到原子間距離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象。硬質(zhì)合金刀具在中速切削工件時(shí)主要發(fā)生粘結(jié)磨損。
擴(kuò)散磨損-切削過程中，由于高溫、高壓的作用，刀具材料與工件材料中某些化學(xué)元素可能互相擴(kuò)散，使兩者的化學(xué)成分發(fā)生變化，削弱刀具材料的性能，
形成擴(kuò)散磨損。硬質(zhì)合金中的Co、C、W等元素?cái)U(kuò)散到切屑中被帶走，切屑中的鐵也會(huì)擴(kuò)散到硬質(zhì)合金中，使刀面的硬度和強(qiáng)度降低，磨損加劇。擴(kuò)散磨損是硬質(zhì)合金刀具在高速切削時(shí)磨損的主要原因之一。
化學(xué)磨損-在一定溫度下，刀具材料與某些周圍介質(zhì)（如空氣中的氧，切削液中的添加劑硫、氯等）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硬度較低的化合物而被切屑帶走，或因刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成刀具的磨損。
10.什么是刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)？什么是刀具的耐用度？
答：刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 刀具耐用度是指刀具由刃磨后開始切削，一直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過的總切削時(shí)間。
11．何謂工件材料的切削加工性？它與哪些因素有關(guān)？
答：切削加工性是在一定條件下，某種材料切削加工的難易程度。材料加工的難易，不僅取決于材料本身，還取決于具體的切削條件。
影響因素：(1)材料的強(qiáng)度和硬度。工件材料的硬度和強(qiáng)度越高，切削力越大，消耗的功率也越大，切削溫度刀就越高，刀具的磨損加劇，切削加工性就越差。
(2)材料的韌性。韌性大的材料，在切削變形時(shí)吸收的能量較多，切削力和切削溫度較高，并且不易斷屑，故其切削加工性能差。
(3)材料的塑性。材料的塑性越大，切削時(shí)的塑性變形就越大，刀具容易產(chǎn)生粘結(jié)磨損和擴(kuò)散磨損；在中低速切削塑性較大的材料時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤，影響表面加工質(zhì)量；塑性大的材料，切削時(shí)不易斷屑，切削加工性較差。
(4)材料的導(dǎo)熱率。材料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，切削熱越容易傳出，越有利于降低切削區(qū)的溫度，減小刀具的磨損，切削加工性也越好。但溫升易引起工件變形，且尺寸不易控制。
12.試對(duì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中含碳量大小對(duì)切削加工性的影響進(jìn)行分析。
答：高炭鋼的硬度高，塑性低，導(dǎo)熱性差，故切削力大，切削溫度高，刀具耐用度低，切削加工性差。中碳鋼的切削加工性較好，但經(jīng)熱軋或冷軋，或經(jīng)正火或調(diào)值后，其加工性也不相同，低碳鋼硬度低，塑性和韌性高，故切削變形大，
切削溫度高，斷屑困難，易粘屑，不易得到小的表面粗糙值，切削加工性差。
13．說明前角和后角的大小對(duì)切削過程的影響。
答：增大前角可減小切削變形，切削熱，降低切削功率的消耗還可以抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高加工質(zhì)量。增大前角，會(huì)使楔角減小，切削刃與刀頭強(qiáng)度降低，易造成崩刃，還會(huì)使刀頭的散熱面積容熱體積減小，使切削區(qū)局部溫度上升，易造成刀具的磨損，刀具難用度下降。增大后角可減小刀具后面與已加工表面間的摩擦，減小刀具磨損，還可使切削刃鈍圓半徑減小，提高刃口鋒利程度，改善表面加工質(zhì)量。但后角過大，將削弱切削刃的強(qiáng)度，減小散熱體積使散熱條件惡化，降低刀具難用度。
14．說明刃傾角的作用。
答：影響切屑的流出方向；當(dāng)λs＝0°時(shí)，切屑沿主切削刃方向流出；當(dāng)λs＞0°時(shí)，切屑流向待加工表面；當(dāng)λs＜0°時(shí)，切屑流向已加工表面。
影響刀尖強(qiáng)度和散熱條件；當(dāng)λs＜0°時(shí)，切削過程中遠(yuǎn)離刀尖的切削刃處先接觸工件，刀尖可免受沖擊，同時(shí)，切削面積在切入時(shí)由小到大，切出時(shí)由大到小逐漸變化，因而切削過程比較平穩(wěn)，大大減小了刀具受到的沖擊和崩刃的現(xiàn)象。
影響切削刃的鋒利程度。當(dāng)刃傾角的絕對(duì)值增大時(shí)，可使刀具的實(shí)際前角增大，刃口實(shí)際鈍圓半徑減小，增大切削刃的鋒利性。
15．切削液的主要作用是什么？
答：（1）冷卻作用。切削液能從切削區(qū)域帶走大量切削熱，使切削溫度降低。其中冷卻性能取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量和流速等。
（2）潤(rùn)滑作用。切削液能滲入到刀具與切屑、加工表面之間形成潤(rùn)滑膜或化學(xué)吸附膜，減小摩擦。其潤(rùn)滑性能取決于切削液的滲透能力、形成潤(rùn)滑膜的能力和強(qiáng)度。
（3）清洗作用。切削液可以沖走切削區(qū)域和機(jī)床上的細(xì)碎切屑和脫落的磨粒，防止劃傷已加工表面和導(dǎo)軌。清洗性能取決于切削液的流動(dòng)性和使用壓力。
（4）防銹作用。在切削液中加入防銹劑，可在金屬表面形成一層保護(hù)膜，起到防銹作用。防銹作用的強(qiáng)弱，取決于切削液本身的成分和添加劑的作用。
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