金属切削复习题

一、名词解释

1、过渡表面：工件上由切削刃正切削着的表面，处在待加工表面与已加工表面之间；

2、待加工表面：工件上即将被切除的表面，也称加工表面或切削表面。

3、进给量：主运动的一个循环或单位时间内刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量；

4、自由切削：只有一个切削刃参加切削的情况；宽刃刨刀刨削工件就属于自由切削；

5、非自由切削:由非直线切削刃或多条直线切削刃同时参加切削的情况；车外圆、铣键槽属于非自由切削。

二、填空题

1、刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为（磨钝标准）。

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）所经历的总的切削时间称为（刀具耐用度）。

3、前角γo是（前刀面）与（基面）之间的夹角；后角αo是（后刀面）与（切削平面）之间的夹角。

4、高速钢是一种加入了较多的钨、（钼）、（铬）、（钒）等合金元素的高合金工具钢。

5、一般情况下，当前角增大时，剪切角随之增大，变形（减小），当摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形（增大）。

6、目前应用较广而且比较成熟又简单可靠的测量切削温度的方法，是（自然热电偶法）和（人工热电偶法），也常有用半人工热电偶法的。

7、通常刀具磨损的形态有（前刀面磨损）、后刀面磨损和（边界磨损）。

8、在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度，称为（工件材料切削加工性）。

9、所谓切削用量是指（切削速度）、（进给量）和（背吃刀量）。

10、主偏角是指主切削刃的投影与（进给方向）的夹角。副偏角是指副切削刃的投影与（进给方向）的夹角。楔角是（前刀面）与（后刀面）的夹角。

11、硬质合金是由难熔金属碳化物WC、（TiC）、TaC、（NbC）等和金属粘结剂经（粉末冶金）方法制成的。

12、切削热的来源就是（切屑变形功）和（前、后刀面的摩擦功）。

13、工件材料的强度越高，切削力就（越大），切削温度（越高），刀具磨损加剧。

14、钢的锰含量在11%-14%时，称为（高锰钢），它全部都是（奥氏体组织）时，可获得较好的使用性能。

15、加工塑性材料时，应选择（较大）的前角；加工脆性材料时，应选择（较小）的前角。

16、砂轮的特性主要由（磨料）、粒度、（结合剂）、硬度、组织及形状尺寸等因素所决定。

17、非水溶性切削液主要是切削油，它主要起到（润滑）作用，水溶性切削液具有良好的（冷却）作用，清洗作用也很好。

三、简答题

1、试分析加工不锈钢、奥氏体耐热钢、淬硬钢、高锰钢、钛合金时刀具材料的选择。

答：YW类硬质合金：主要用于加工高锰钢、不锈钢等难加工材料；

奥氏体耐热钢：细晶粒硬质合金；

淬硬钢：由于切削力很大，切削与前刀面接触长度很短，切削力集中在切削附近，

易造成崩刀，宜采用韧性较好的YG合；

钛合金：可选用YG类合金。

2、加工钢料等塑性材料和加工铸铁等脆性材料时，前刀面和后刀面的哪一方面切削温高？

答：加工钢料塑性材料时：前刀面的切削温度高；

加工铸铁脆性材料时：后刀面的切削温度高。

3、通常刀具磨损的原因主要有哪些？它们的磨损形式是什么？

答：刀具磨损的原因：硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损；

刀具磨损的形态：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损。

4、刀具破损有哪几种形态？刀具材料对破损形态有什么影响？

答：刀具破损的形态：1）刀具脆性破损的形态有：崩刃、碎断、剥落、裂纹破损；

2）刀具的塑性破损。

刀具材料对破损形态的影响：

1）陶瓷和硬质合金刀具断续切削时常出现崩刃，出现小块碎断或大块断裂的情况；

2）硬质合金和陶瓷刀具断续切削时时常发生碎断，一般情况下可以重磨修复再使用；3）陶瓷刀具的端铣和硬质合金低速断续切削时发生剥落；

4）刀具材料在长时间断续切削时会由于疲劳引起裂纹不断扩展，引起切削刃的碎断或断裂。

5）刀具材料硬度越高，越不容易发生塑性破坏，因而高速钢刀具因其耐热性较低常发生塑性破损。

5、刀具磨损的主要原因是什么？刀具材料不同，其磨损原因是否相同，为什么？

答：1、刀具磨损的主要原因是：机械磨损和热、化学磨损；

2、其磨损原因不同；机械磨损是由工件材料中硬质点的刻化作用引起的磨损；热、化学磨损是由粘结、扩散、腐蚀等引起的磨损。

6、为什么一般均采取减小副偏角而不采取减小主偏角的方法来减小表面粗糙度？

答：因为减小副偏角的效果比减少主偏角的效果更明显；减小主偏角意味着切削抗力增大，易使工件产生振动；

7、影响切削温度的主要因素有哪些？随着这些因素的变化切削温度如何变化？

答：主要影响因素有：1）切削用量的影响2）刀具几何参数的影响3）工件材料的影响4)刀具磨损的影响5）切削热的影响；

切削温度的变化：1、切削用量：1）随切削速度的增加，切削热带走热量的比率增大，切削温度的提高越缓慢；2）随进给量的增大，切削带走的剪切热和摩擦热越多，切削温度提高的越缓慢；3）背吃刀量对切削温度影响较小；2、刀具几何参数：1）切削温度随前角的增大而降低；2）切削温度随主偏角的减小使切削温度下降；3）负倒棱及刀尖圆弧半径对切削温度影响很小；3、工件材料强度硬度增大时，产生的切削热增多，切削温度升高；4、刀具后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；5、切削液能够降低切削温度。

8、提高切削用量的途径有哪些？（184）

答：1、采用切削性能更好的新型刀具材料，采用耐热性和耐磨性高的刀具材料是提高切削用量的主要途径；

2、改善工件的加工性，采用添加硫、铅的易切钢；

3、改进刀具结构和选用合理刀具几何参数；

4、提高刀具的刃磨及制造质量；

5、采用新型的性能优良的切削液和高效率的冷却方法。

9、试分析刀具材料对加工粗糙度的影响。（149）

答：1、刀具材料不同，与工件材料的亲和力不同，产生积屑瘤的难易程度不同，因而导热系数及前刀面摩擦系数不同，粗糙度不同；2、刀具材料与工件材料间摩擦系数越大，粘结情况越严重，工件加工表面粗糙度就越大；

10、什么是易切削钢？它的易切削原理是什么？

答：易切削钢：在钢中加入一定数量的一种或一种以上的硫、磷、铅、钙、硒、碲等易切削元素，以改善其切削加工性的合金钢。

由于钢中加入的易切削元素，使钢的切削抗力减小，同时易切削元素本身的特性和所形成的化合物起润滑切削刀具的作用，易断屑，减轻了磨损，从而降低了工件的表面粗糙度，提高了刀具寿命和生产效率。

11、加工硬化产生的原因，以及影响加工硬化的的因素有哪些？

加工硬化产生的原因，以及影响加工硬化的的因素有哪些？P150

原因：已加工表面的形成过程中，表层金属经受了复杂的塑性变形。加工表面严重变形层内金属晶格拉长、挤紧、扭曲、碎裂，使表层组织硬化。

影响加工硬化的因素

1、刀具方面：前角越大，硬化层深度越小；切削刃钝圆半径越大，加工硬化越大；刀具后刀面磨损量VB 越大，加工硬化越大。

2、工件方面：塑性越大，强化越大，熔点越高不易弱化，则硬化越严重。

3、切削条件：随切削速度的增加加工硬化先是减小（变形小），随后又随切速的增加而增加（温度高，发生相变，遇急剧冷却，产生淬火）；很高切速下，进给量增大，加工硬化增大；背吃刀量对加工硬化的影响不显著。

四、论述题

1、试简述积屑瘤是如何产生的？它对切削过程有哪些影响？防止积屑瘤的方法有哪些？

如何产生的：当切屑与刀具前刀面的接触面达到一定温度，同时压力又较高时，会产生粘结现象，亦即一般所谓：冷焊。这时切屑从粘在刀面的底层上流过，形成内摩擦，如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。一般，塑性材料的加工硬化倾向愈强，愈易产生积屑瘤；温度与压力太低，不会产生积屑瘤；反之，温度太高，产生弱化现象也不会产生积屑瘤。

影响：1、实际前角增大，切削力减小；

2、增大切削厚度，引起振动；

3、使加工表面粗糙度增大；

4、刀具耐用度降低。

方法：（1）降低切削速度，使温度降低，使粘结现象不易发生；

（2）采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失的相应温度；

（3）采用润滑性能好的切削液，减小摩擦；

（4）增加刀具前角，以减小刀屑接触区压力；

（5）提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。

2、怎样通过分析影响工件材料切削加工性的因素，来探讨改善工件材料切削加工性的途径？

因素：工件材料硬度，工件材料强度，工件材料塑性和韧性，工件材料导热系数，工件材料化学成分，工件材料金属组织，切削条件等。

途径：调整工件材料的化学成分，以改善切削加工性，在大批量生产中，通过调整工件材料的化学成分来改善切削性，如加入S 、Pb 等，能使钢的切削加工性得到改善，切削力小，容易断屑，且刀具耐用度高，加工表面质量好。通过热处理改变工件材料的金相组织和物理力学性能以改善切削加工性。

3、工件材料切削加工性为什么是相对的？用什么指标来衡量工件材料切削加工性？怎么评价工作材料切削加工性？

加工设备不同，生产方式不同，切削状态不同等等，都使衡量切削加工性的指标不相同，因此切削加工性是一个相对的概念。以加工质量、刀具耐用度和断屑性能衡量金属材料的切削加工性。当刀具耐用度为T 时（一般情况下可取T=60min），切削该种工件材料所允许的切削速度VT越高，则工件材料的切削加工性越好。生产中通常使用相对加工性来衡量工件材料的切削加工性，所谓相对加工性是以45钢的V60J作为基准，其它被切削的工件材料的V60与之相比的数值，记作kv，即相对加工性。

4、提高难切削材料切削加工性的途径有哪些？并简要说明。

1）选择合适的刀具材料，刀具材料的性能会影响切削的效率，同时切削的对象不同选用不同的刀具材料；2）对工件材料进行相应的热处理，尽可能在最适宜的组织状态下进行切削；

3）提高机床-夹具-刀具-工件这一工艺系统的刚性，提高机床的功率；

4）刀具表面应该仔细研磨，达到尽可能小的粗糙度，以减小粘结，减小因冲击造成的微崩刃；

5）合理选择刀具几何参数，合理选择切削用量；

6）对断屑、卷屑、排屑和容屑给予足够的重视；

7）注意使用切削液，以提高刀具耐用度；

5、简述残余应力产生的原因及其影响因素。

原因：

1）机械应力引起的塑性变形，表层金属产生残余压应力；

2）热应力引起的塑性变形，表层金属产生残余拉应力；

3）相变引起的体积变化，相变体积增大时，表层金属产生残余压应力，里层产生残余拉应力。体积减小则相反。

影响因素：

1）刀具的影响，当前角由正值变为负值时，表层的残余拉应力逐渐减小，但残余应力层的深度增大。后刀面的磨损加剧，则使表面残余拉应力增大，应力层深度增加；

2）工件的影响，塑性大的材料表面容易产生残余拉应力，而且塑性越大残余拉应力越大。对于脆性材料表面产生残余压应力；

3）切削条件的影响，切削速度增加时，切削温度增大，表面残余拉应力增大，但残余拉应力层的深度却减小，这是因为随着切削速度的增大切削力减小，从而塑性变形区随之减小；进给量的增大，表面残余拉应力增大，应力层深度增大。