15工业工程设计机械制造技术基础习题1.doc

工业工程、工业设计机械制造技术基础习题与思考题
第一章 金属切削的基本要素
1什么是切削用量三要素？
切削速度：切削刃上选定点 相对工件的主运动线速度。，进给量f：主运动每转一转工件与刀具沿进给方向的位移量。单位时间相对位移量叫进给速度vf。切削深度（背吃刀量）ap。
2有哪两类刀具角度参考系？它们有什么差别？
刀具标注角度参考系，刀具工作角度参考系。刀具标注角度参考系以主运动方向为依据。刀具工作角度参考系以合成切削方向为依据。
3刀具标注角度参考系有哪几种？

4说明主剖面参考系（正交平面参考系）的构成，在该参考系中会标注刀具各角度。

5会判断车刀前角γｏ、刃倾角λs的正负号。
6标注车削外圆时刀具各角度：主偏角Kr=75°，副偏角Kr′=30°前角γｏ=10°，后角αo =5°， 刃倾角λs =－10°
8与硬质合金相比，高速钢有哪些特点？主要用于什么场合？
高速钢：切削温度可达500~650℃，硬度为63~70HRC，切削中碳钢时，切削速度可达30米/分。高速钢韧性和工艺性好，价格便宜，主要用于制造形状复杂的刀具，如拉刀、齿轮刀具等。目前，高速钢占刀具材料总使用量的60％以上。
硬质合金：允许切削温度可达800—1000 ℃，硬度高89~93HRA，切削中碳钢时，切削速度可达 100---300米/分，硬质合金是目前最主要的刀具材料之一。由于硬质合金工艺性差、韧性低，抗振动和冲击能力差，主要用于制造形状简单的刀具。
9金刚石刀具能否用于加工铁族金属？
不能，金刚石不能切削铁族材料。因为碳元素和铁元素有很强的亲和性，碳元素向工件扩散，加快刀具磨损。
第二章 金属切削过程及切削参数优化选择
1熟悉金属切削的三个变形区及各变形区内的变形。
第一变形区: 从开始发生塑性变形到晶粒的剪切滑移 基本完成，这一区域称为第一变形区。
第二变形区：切屑沿前刀面排出时进一步受前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面的金属纤维化，基本上和前刀面相平行。
第三变形区：已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化与加工硬化。
2什么是积屑瘤？积屑瘤对切削过程有何影响？
由于刀具前刀面与切屑接触面上的摩擦，当切削速度不高且形成连续切屑时，加工钢料或其他塑性材料，常常在刀刃处粘着一块剖面呈三角状的硬块。它的硬度很高，是工件材料硬度的2～3倍，它就是积屑瘤。
4影响切屑变形的因素有哪些？
工件材料方面:材料强度、硬度越高， 切屑变形越小，前角的影响：前角越大，变形越小，切削速度对切屑变形的影响，切削厚度（进给量）的影响。
5分析切削力的来源。 克服工件材料弹性变形的力，克服工件材料塑性变形的力，克服刀——屑、刀——工接触面上的摩擦力
6影响切削力的因素有哪些？如何影响？ 1．工件材料，2．切削用量，3．刀具几何参数
7切削热有哪些来源？如何传出？ 切屑的变形，前、后刀面的摩擦。
8影响切削温度的因素有哪些？如何影响？
1．切削用量的影响2．刀具几何参数对切削温度的影响3．刀具磨损对切削温度的影响4．工件材料对切削温度的影响
10加工钢料等塑性材料时，前刀面和后刀面哪个切削温度高？为什么？
加工钢料塑性材料时：前刀面的切削温度高；因为切屑和前刀面的摩擦比较严重。
11加工铸铁等脆性材料时，前刀面和后刀面哪个切削温度高？为什么？
加工铸铁脆性材料时：后刀面的切削温度高。因为加工脆性材料不易产生连续的切屑，前刀面上没有摩擦，但到后刀面上摩擦严重。
12刀具磨损形态有哪些？
前刀面磨损：月牙洼磨损，后刀面磨损，前刀面后刀面同时磨损：边界磨损。（烧刃，卷刃，崩刃，断裂，表层剥落）
14刀具磨损的主要原因有哪些？ 磨料磨损，冷焊磨损，扩散磨损，氧化磨损，热电磨损
15刀具磨损的过程有哪几个阶段？ 初期磨损阶段（Ⅰ）， 正常磨损阶段（Ⅱ），剧烈磨损阶段（Ⅲ）
5前角有什么功用？
⑴增大前角能减小切屑变形，减小切削力和切削功率。⑵增大前角能改善刀——屑接触面上的摩擦状况。⑶增大前角能减小或抑制积屑瘤，减少振动。⑷但增大前角能减小刀楔角，削弱刃口强度，不利于散热。
6 后角有什么功用？
增大后角,可减少刀具的磨损，提高已加工表面质量和刀具使用寿命。增大后角，在VB相同时，达到磨钝标准磨去的金属体积多，刀具耐用度提高； 但在NB相同时，磨去的金属体积少，刀具耐用度低。
7刃倾角有什么功用？
控制切屑流出的方向，影响切削刃锋利程度。影响切削刃切入时接触点的变化，影响切入切出的平稳性。
2在机械加工中，改善材料切削加工性的措施是什么？列举几个例子。
1.对材料进行热处理。2.调整材料的化学成分 (注：只有材料供应厂家能用)
3切削液的作用机理是什么？ 冷却，润滑，清洗，防锈。
4切削液有哪些种类？ 水溶液，乳化液，切削油
第三章 机床、刀具和加工方法
1解释机床型号CA6140：（车床类A型卧式车床最大车削直径400mm）、CM6132（精密卧式车床最大车削直径是320mm）、CK3263B（数控转塔车床最大车削直径630mm第二次重大改进。）、 M1432A（万能外圆磨床，最大磨削直径320mm第一次重大改进）。
2会分析用常见刀具加工常见零件表面时机床所需要的运动。
表面——运动——传动——结构——调整
3什么是内联系传动链？有何特点？
答：外联系传动链是联系动力源和执行件的传动链，它使执行件获得一定的速度和运动方向。内联系传动链是联系复合运动之内的各个分解部分，它决定着复合运动的轨迹（发生线的形状）对传动链所联系的执行件相互间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求。外特点：传动比的变化只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状，故传动链中可以有摩擦传动等传动比不准确的传动副；内特点：传动链中各传动副的传动比必须准确，不应有摩擦传动或瞬时传动比变化的传动副。
车床与车刀
1． CA6140车床能车削哪几种标准螺纹？其标准参数符合什么规律？ 公制、英制、模数、径节 标准参数都是等差数列
2． CA6140车床为什么能车削按分段等差数列规律排列的标准螺纹？ 是由于基本组和增倍组串联实现的，基本组：实现传动比的等差数列，增倍组：实现等比数列。
3． CA6140车床车削标准螺纹时共有几套挂轮？变换挂轮的目的是什么？ 两套，获得不同的导程S。
4． CA6140车床车削标准螺纹时共有几条传动路线？变换传动路线的目的是什么？ 两条，i基 和 1/i基。 用于车削米制螺纹和英制螺纹
5． CA6140车床车削标准螺纹传动链由哪些主要环节组成？各自作用是什么？ 导程扩大机构（车削大导程螺纹）、 左右螺纹换向机构（实现左右螺纹车削）、 挂轮（是否引入π因子）、 基本组（实现传动比的等差数列）、增倍组（实现等比数列）、移换机构（主动轴与被动轴的对调）。
6． 双向片式摩擦离合器的作用是什么？ 传递运动和扭矩，换向，过载保护。
7． 画简图表示双向片式摩擦离合器的内片、外片。2：外3：内
8． 课本P208，题3-3，图a，前三个小题。
9.图1为某机床传动系统图，写出其传动路线表达式，求转速级数、最高转速和最低转速。
10.图2为某机床传动系统图，写出其传动路线表达式，求转速级数、最高转速和最低转速。

图2

图1

钻床、铣床及其刀具
11．了解群钻。群钻，是将标准麻花钻的切削部分修磨成特殊形状的钻头。原名倪志福钻头
12什么是顺铣？什么是逆铣？会画图表示，并说明各自特点与适用场合。a：逆b：顺
如果铣刀旋转方向与工件进给方向相同，称为顺铣；铣刀旋转方向与工件进给方向相反，称为逆铣。顺铣的功率消耗要比逆铣时小，在同等切削条件下，顺铣功率消耗要低5%～15%，同时顺铣也更加有利于排屑。一般应尽量采用顺铣法加工，以提高被加工零件表面的光洁度（降低粗糙度），保证尺寸精度。但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，如加工锻造毛坯，应采用逆铣法。顺铣时，切削由厚变薄，刀齿从未加工表面切入，对铣刀的使用有利。逆铣时，当铣刀刀齿接触工件后不能马上切入金属层，而是在工件表面滑动一小段距离，在滑动过程中，由于强烈的磨擦，就会产生大量的热量，同时在待加工表面易形成硬化层，降低了刀具的耐用度，影响工件表面光洁度，给切削带来不利。另外，逆铣时，由于刀齿由下往上（或由内往外）切削，且从表面硬质层开始切入，刀齿受很大的冲击负荷，铣刀变钝较快，但刀齿切入过程中没有滑移现象，切削时工作台不会窜动。逆铣和顺铣，因为切入工件时的切削厚度不同，刀齿和工件的接触长度不同，所以铣刀磨损程度不同，实践表明：顺铣时，铣刀耐用度比逆铣时提高2～3倍，表面粗糙度也可降低。但顺铣不宜用于铣削带硬皮的工件。

齿轮加工机床
13. 分析在卧式铣床上用盘形铣刀铣削直齿圆柱齿轮时机床所需要的运动。这种加工方法主要用于什么场合？
用成形法加工齿轮时，刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽形状相同。母线（渐开线）——成形法，不需成形运动。导线——相切法，需两个成形运动。
用成形法铣齿轮所需运动简单，不需专门机床，但要用分度头分度，生产效率低。这种方法一般用于单件小批量生产低精度的齿轮。
14.了解插齿刀。插齿刀是一种齿轮形或齿条形齿轮加工刀具。插齿刀用于按展成法（见齿轮加工）加工内、外啮合的直齿和斜齿圆柱齿轮。插齿刀的特点是可以加工带台肩齿轮、多联齿轮和无空刀槽人字齿轮等。特形插齿刀还可加工各种其他廓形的工件，如凸轮和内花键等。
15.画出滚切斜齿圆柱齿轮时滚齿机的传动原理图，写出各传动链的名称及计算位移，其中哪些是内联系传动链？

磨削加工、组合机床、数控机床
16.砂轮特性由哪些因素决定？ 磨料，粒度，结合剂，硬度和组织。
17.什么是砂轮的硬度？如何选择？
砂轮的硬度用来反映磨粒在切削力的作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难易脱落，砂轮软，表示磨粒容易脱落。 1.工件越硬，砂轮越软。  2.砂轮与工件接触面越大，砂轮选择越软。  3.精磨和成型磨削时应选择较硬的砂轮，以保持砂轮必要的形状精度。  4.砂轮硬度选择与粒度大小的关系：粒度越大的砂轮，为避免砂轮被磨屑阻塞，一般要选择较软的砂轮。  5.工件材料：磨有色金属、橡胶、树脂等较软材料时，应选用较软的砂轮
18． 了解组合机床的概念、特点、适用批量。
组合机床是以系列化，标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。大批量生产。
组合机床中有70%~90%的通用零，部件。些零，部件是经过精心设计和长期生产时间考验的，所以工作稳定且可靠。设计组合机床时，通用零，部件可以选用，不必设计，所以机床的设计周期短。这些通用零部件可以成批生产，预先制造好，因此机床的生产周期短，并可降低成本。当被加工对象改变时，可以利用原有的通用零，部件。组成新的组合机床。
19．了解数控机床的适用批量。中小批量。