教材习题参考答案(部分)

思考与练习题参考答案（部分）

1-1 什么是生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程？

答：生产过程是根据设计信息将原材料和半成品转变为产品的过程。

工艺过程是在生产过程中，毛坯的制造成形（如铸造、锻压、焊接等），零件的机械加工、热处理、表面处理，部件和产品的装配等是直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性能的过程，称为机械制造工艺过程，简称工艺过程。

采用合理有序安排的各种加工方法，逐步地改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。

1-2 什么是工序、安装、工位、工步和走刀？

答：工序是指由一个人（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程；

安装——工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序。

工位——在一次工件的安装中，通过工作台的分度、移位可以使工件相对于机床变换加工位置，工件在每一个加工位置上所能完成的加工内容。

工步——在同一工位上，要完成不同的表面加工时，其中加工表面、刀具、切削速度和进给量不变的情况下所完成的工位内容。

走刀——刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容。

1-3 什么是生产纲领、生产类型？

答：企业根据市场需求和自身和生产能力决定的、在一年内应当生产的产品的产量和进度计划称为生产纲领。

企业（或车间、工段、班组，工作地）生产专业化程度的分类。一般分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型。

1-4 简述各种生产组织类型的特点。

答：单件小批生产时，其生产组织的特点是要能适应产品品种的灵活多变；中批生产时，采用通用设备与专用设备相结合，以保证其生产组织满足一定的灵活性和生产率的要求；大批大量生产时，广泛采用自动化专用设备，按工艺顺序流水线方式组织生产，生产组织形式的灵活性（即柔性）差。

1-5 简述机械制造过程的基本组成。

答：首先，组成机器的每一个零件要经过相应的工艺过程由毛坯转变成为合格零件；其次，要根据机器的结构与技术要求，把某些零件装配成部件；最后，在一个基准零部件上，把各个零件、部件装配成完整的机器。

3-1金属切削过程的实质是什么？试述前角、切削速度改变对切削变形的影响规

律。

答： 金属切削过程的实质，是在机床上通过刀具与工件的相对运动，利用刀具从工件上切下多余的金属层，形成切屑和已加工表面的过程。

前角0γ增大，剪切角?也增大，变形减小。

切削速度提高时，切削层金属变形不充分，第I 变形区后移，剪切角?增大，切削变形减小；在积屑瘤的增长阶段，随切削速度的提高，积屑瘤增大，刀具实际前角0γ增大，切削变形减小。而在积屑瘤减小阶段，随切削速度的提高，积屑瘤高度减小，实际前角0γ变小，切削变形又增大。

3-2为什么说背吃刀量对切削力c F 的影响系数1c F x ≈，而进给量对c F 的影响指数

1c F y <？

3-3什么是切削层？切削层的参数是如何定义的？

答：切削加工时，刀具的切削刃从加工表面的一个位置移动到相邻的加工表面的另一个位置，两表面之间由刀具切削刃切下的一层金属层称为切削层。

过切削刃上选定点，在基面内测量的垂直于加工表面的切削层尺寸，称为切削层公称厚度。

过切削刃上选定点，在基面内测量的平行于加工表面的切削层尺寸，称为切削层公称宽度。

过切削刃上选定点，在基面内测量的切削层横截面面积，称为切削层公称横截面积。

3-4分别说明切削速度、进给量及背吃刀量改变对切削温度的影响。

答：在切削用量中，切削速度对切削温度影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。因为，背吃刀量增大后，切削宽度也增大，切屑与刀具接触面积以相同比例增大，散热条件显著改善；进给量增大，切削厚度增大，但切削宽度不变，切屑与前刀面接触长度增加，散热条件有所改善；切削速度提高，消耗的功增加，产生的热量增多，而切削面积并没有改变，所以切削是影响切削温度的主要因素。 3-5 刀具磨钝标准与刀具耐用度之间有何关系？确定刀具耐用度有哪几种方

法？要提高刀具耐用度，前角和主偏角应如何变化？

答：刃磨后的刀具，自开始切削到磨损量达磨钝标准为止的总切削工作时间，称为刀具耐用度。

确定刀具耐用度，可以用刀具寿命、达到磨钝标准前的切削路程或加工的零件数表示等方法。

前角增大，变形系数减小，切削力、切削温度都降低。但前角对刀具耐用度的影响呈“驼峰型”，它的峰顶前角是耐用度最高的前角；

主偏角减小，使刀尖 圆弧半径增大，增加了刀具强度和改善了散热条件，

所以刀具耐用度增大，允许切削速度也提高。

3-6试论述三个变形区的变形实质及其对加工过程和质量的影响。 3-7车削直径80mm ，长200mm 的棒料外圆，若选用a p =4mm ，f=0.5mm/r ，n=140r/min ，试问切削速度V c 为多少？切削时间t m 为多少？若使刀具主偏角k γ=75°，试问其切削厚度、切削宽度、切削面积各为多少？ 28014011.235.2/min 10001000200 2.86min 0.5140

sin 0.5sin 750.50.96590.48344 4.1412sin sin 750.96590.542c m D p D D D D p dn V m L t fn h f k mm a b mm k A h b fa mm γγπππ??===≈===?==?=?========?=

3-8刀具切削部分材料应具备哪些性能？涂层刀具有哪些优点？有几种涂层材料，它们各有何特点？

答：刀具切削部分材料应具备：1)强度和耐磨性；2）硬度和韧性；3）耐热性；

4）导热性和耐热冲击性；5）抗粘结性；6）化学稳定性；7）良好工艺性与经济性。涂层刀具的镀膜可以防止切屑和刀具直接接触，减小摩擦，降低各种机械热应力；使用涂层刀，可缩短切削时间，降低成本，减少换刀次数，提高加工精度，且刀具寿命长；可减少或取消切削液的使用。常用的涂层材料有TiN 、TiCN 、TiAiN 和超硬材料涂层。

3-9简述断屑过程。卷屑槽有几种形式，各有何特点？

答：在刀具前刀面上制出卷屑槽，促使切屑卷曲，切屑在流经卷屑槽时，受外力作用产生力矩，当卷曲应力大于弯曲强度时而产生断裂。卷屑槽的槽形有折线形、直线圆弧开和全圆弧形有三种。

3-10粗磨外圆、钻孔、精铰孔、精刨铸铁件、拉孔、滚削齿轮可采用什么切削液？为什么？

3-11什么叫相对加工性指标？用材料的哪些性能高低来衡量切削加工性好坏？ 答：以切削正火状态45钢的60c V 作为基准，而把其它各种材料的60c V 同它相比， 比值r k 称为材料的相对加工性。即60(60)j c r c V k V =。 用材料的刀具耐用度指标、切削力、切削温度指标、加工表面质量指标及断屑难易程度指标来衡量切削加工性的好坏。

4-1 简述车削加工的工艺范围。

答：车削加工的工艺范围包括：车外圆、车端面、车槽、切断、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、车内外圆锥面、车螺纹、车成形面、滚花、攻丝、车台阶等。 4-2 简述车床的类型及各自的特点。

答：卧式车床 ：应用最普遍、工艺范围最广泛的一种类型。可完成各种类型内外回转体表面的加工，还可进行钻、扩、铰、滚花等加工。自动化程度低，加工生产率低，加工质量受操作者的技术水平影响较大。

落地车床与立式车床： 适合于加工直径较大面长度较短的工件。

转塔车床：成批加工形状复杂的工件时具有较高的生产率。

4-3 普通车床由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

答：普通车床的组成包括：基础件、主轴箱、刀架、进给箱、尾座、溜板箱（1）床身——车床其他部件的安装基础；

（2）主轴箱——改变齿轮的啮合获得合适的主轴转速；

（3）进给箱——传递运动，改变进给速度；

光杠和丝杠——用于传递运动；

（4）溜板箱——改变运动方向，并有互锁保护装置；

（5）刀架——固定和安装刀具；

（6）尾座——安装孔加工刀具，并可支承长工件；

4-4 在CA6140型车床上车削导程P＝10mm的米制螺纹时，可能有几条传动路线？

4-5 什么叫数控车床？数控车床的组成和结构有什么特点？

4-6 可转位车刀常用的结构有几种？

答：可转位车刀常用的结构有偏心式、杠杆式、楔销式、上压式。

4-7 车刀有哪些类型，各自适用于哪些加工场合？

答：车刀有：整体式高速钢车刀、硬质合金焊接式车刀、机夹重磨式车刀和可转位式车刀等几种类型。

整体式高速钢车刀：一般用于较复杂的成形表面的低速精车。

硬质合金焊接式车刀：在一般的中小批量生产和修配生产中应用较多。

机夹重磨式车刀、可转位式车刀：适于大批量生产和数控车床使用。

4-8 成形车刀有哪些种类？各有什么特点？

答：成形车刀常见的类型有：平体成形车刀、圆体成形车刀、棱体成形车刀和切向成形车刀。

平体成形车刀用来加工外成形表面，重磨次数少；用于加工宽度不大，成形表面比较简单的工件；

圆体成形车刀用于内外回转体成形表面的加工，重磨次数最多，制造比较容易，应用较多；

棱体成形车刀用来加工外成形表面，但重磨次数较多；

4-9 车床夹具由哪几部分组成？

答：车削夹具的基本组成包括夹具体、定位元件、夹紧装置、辅助装置等部分。

5-1与车削相比，铣削过程有哪些特点？

答：与车削相比，铣削过程的特点是：

1.多个刀齿参与切削，铣削加工生产率高

2.每个刀齿依次切入和切出，断续切削，表面质量差。

3.多刃刀具相邻刀齿间容屑空间有限，造成排屑不顺，影响刀具寿命。

4.同一个被加工表面可以采用不同的铣削方式、不同的刀具。

5-2有一工件表面需要铣削宽度为20mm、H9级精度的直槽（通槽），现有尖齿铣刀、直齿三面刃铣刀和键槽铣刀可供选择。选择哪个铣刀最合适？为什么？

5-3试分析比较圆周铣削时，顺铣和逆顺的优缺点。

答：1.逆铣：铣削时，铣刀切入工件时切削速度方向与进给方向相反。逆铣时，刀齿的切削厚度ac从零逐渐增大。刀齿在开始切入时，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在工件表面上打滑，产生挤压和摩擦，使这段表面产生严重的冷硬层，使刀齿容易磨损，同时使工件表面粗糙度增大，垂直切削分力向上易引起振动。

2.顺铣：铣削时，铣刀切入工件时切削速度方向与进给方向相同。顺铣时，刀齿的切削厚度从最大逐渐减至零，避免了逆铣时的刀齿挤压、滑行现象，已加工表面的加工硬化程度大为减轻，表面质量也较高，刀具耐用度也比逆铣时高。同时垂直方向的切削分力始终压向工作台，避免了工件的振动。但如果丝杆与螺母传动副中存在间隙，易使工作台出现窜动，造成进给不均匀。

5-4可转位面铣刀刀片是怎样定位的？常用的夹固结构有几种形式，各有什么特点？

答：可转位面铣刀刀片最常用的定位方式是三点定位，可由刀片座或刀垫实现；

常用的夹固结构有：

（1）螺钉楔块式：具有结构简单，夹紧可靠、工艺性好等优点；

（2）拉杆楔块式：具有结构所占空间小，结构紧凑，可增加铣刀齿数，有利于提高切削效果，用于细齿可转位面铣刀；

（3）上压式：具有结构简单、紧凑、零件少、易制造等优点，用于小直径面铣刀。

5-5铣床主要有哪些类型？各用于什么场合？

答：铣床主要有升降台铣床、工作台不升降铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床、仪表铣床和各种专门化铣床等。

万能升降台铣床：广泛用于单件小批量生产车间、工具车间及机修车间；

工作台不升降铣床：适用于成批大量生产铣削中小型工件的平面；

龙门铣床：广泛用于成批和大量生产中大中型工件的加工；

工具铣床：适用于工具、刀具及各种模具加工，也可用于仪器仪表等加工行业加工形状复杂的零件。

5-6镗铣加工中心与普通铣床相比功能上有何特点？

5-7简述镗铣加工中心主轴结构特点。

答：主轴部件前后支承采用专用的主轴轴承（NSK轴承），具有较高的回转精度和支承刚度。轴承润滑采用高性能的润滑脂，以适应高转速的要求。具有自动夹紧、放松刀具机构，准停装置及自动吹屑装置。

5-8什么是工具系统？为什么要发展模块式工具系统？

答：把通用性较强的几种装夹工具（如装夹铣刀、镗刀、扩孔刀、钻头和丝锥等）系列化、标准化，就成通常所说的工具系统。

模块式工具系统克服了整体式结构工具单一、加工尺寸不易变动的不足，显示出其经济、灵活、快速、可靠的特点，所以要发展模块式工具系统。

5-9在铣削夹具中使用对刀块和塞尺起什么作用？由于使用了塞尺，对调刀尺寸的计算产生什么影响？

6-1麻花钻的后角规定在哪个剖面内测量？为什么要使它内径处大、外径处小？6-2为什么麻花钻主刀刃上任一点的主偏角不等于Φ角（半顶角）？

答：麻花钻主切削刃上选定点的主偏角，是在该点基面上主切削刃投影与钻削进给方向之间的夹角。由于麻花钻主切削刃上各点基面不同，各点的主偏角也随之改变。

6-3深孔加工要解决的主要问题是什么？

答：深孔加工要解决的主要问题是：对于直径较大的深孔（孔深度与直径之比大于5～10），由于切削量很大，必须较好地解决排屑和冷却问题；当加工直径较小的深孔时，由于孔径的限制，钻头的刚性很差。要保证被加工孔的深度，首要的问题是要解决加工过程中的导向问题。

6-4标准麻花钻的缺点是什么？群钻与麻花钻相比有哪些改进？

答：标准麻花钻的结构缺点：

（1）横刃处负前角较大，造成轴向抗力大，钻头易弯曲钻偏；

（2）主切削刃上各点的前角、后角是变化的，刃口易磨损，切削条件差。

（3）主切削刃长，切削宽度大，排屑难。

群钻在以下做改进：

（1）磨短横刃（2）修磨前刀面，以增大钻心处前角（3）在主切削刃上开分屑槽，把主切削刃修磨成折线刃或圆弧刃。

6-5可转位浅孔钻、错齿内排屑深孔钻、单刃外排屑深孔钻的结构和应用有何特点？

6-6试分析比较内排屑、外排屑、喷吸式深孔钻的工作原理、优缺点和应用范围。6-7为什么手用铰刀的切削锥角比机用铰刀小？

6-8为什么用高速钢铰刀铰削铸铁时易出现孔径扩大现象，而用硬质合金铰刀铰削钢件时易出现孔径收缩现象？

6-9镗刀头的几何角度和一般普通车刀有什么区别？

答：镗刀有较大主偏角Kr，较小刃倾角和刀尖圆弧半径。

6-10固定式镗刀和浮动镗刀有什么区别？它们各用在什么场合？浮动式镗刀对镗杆有哪些严格要求？

6-11卧式镗床有哪些成形运动？说明它能完成哪些加工工作。

答：卧式镗床的成形运动有：

（1）主运动镗轴的旋转运动和平旋盘的旋转运动。

（2）进给运动镗轴的轴向进给运动、主轴箱的垂直进给运动、工作台的纵向、横向进给运动、平旋盘上的径向刀架的径向进给运动。

镗床主要用于进行镗孔，加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的孔径较大、尺寸精度要求较高、有位置要求的孔和孔系。此外，还可进行钻孔、车削和铣平面等工作。

6-12简述坐标镗床的特点和用途。

答：坐标镗床的特点是工作台具有坐标位置的精密测量装置。依靠精密的坐标测量装置，能精确地确定工作台、主轴箱等移动部件的位移量，实现工件与刀具的精确定位。

坐标镗床主要用来镗削精密孔（IT5级或更高）和位置精度要求很高的孔系（定位精度达0.002～0.01mm）；可以作钻孔、扩孔、铰孔及较轻的精铣工作；此外还可以作精密刻度，样板划线，孔距及直线尺寸的测量等工作。

6-13钻床和镗床在加工工艺上有什么不同？

6-14钻床夹具怎样分类？各类型的结构和应用范围是什么？

答：钻床夹具可分为：固定式、回转式、翻转式、滑柱式和盖板式等。

固定式钻模：在使用过程中，钻模相对于工作的位置保持不变，一般用于摇臂钻床、立式钻床上，加工精度较高。

回转式钻模：加工过程中钻套一般固定不动，分度装置带动工件实现预定的回转或移动，一般用于加工同一圆周上的平行孔系或同一截面内径向孔系或同一直线上的等距孔系。

6-15钻模板有哪几种？说明其结构特点。

6-16从结构上看，镗套有哪些种类？各自有什么特点？怎样选用？

刀具运动加工对加工质量适用范围

主运动进给运动

象

钻孔

标准

麻花

钻（定

尺寸）

刀具

旋转

刀具随主轴

直线

实体工

件粗加

工

加工精度

IT13~IT10，

表面粗糙度

Ra＝20～

10μm

80mm以下实体

工件的孔粗加工

扩孔

扩孔

钻（定

尺寸）

已有孔

的半精

加工

加工精度

IT10～IT11，

表面粗糙度

Ra＝6.3～

3.2μm。

成批或大量生产

铰孔或磨床前的

预加工扩孔以及

毛坯孔的扩大

铰孔

铰刀

（定

尺寸）

刀具直线

已有孔

的半精

加工和

精加工

加工精度

IT8~IT6，表

面粗糙度Ra

＝1.6～

0.4μm

用于孔的半精加

工和精加工，生

产率较低

镗孔

镗刀

（一

定范

围内

不同

直径）

镗轴

的旋

转运

动和

平旋

盘的

旋转

运动

镗轴的轴向

进给运动、主

轴的垂直进

给运动、工作

台的纵向进

给运动、平旋

盘上的径向

刀架的径向

进给运动

已有孔

的精加

工

加工精度

IT8~IT7，表

面粗糙度Ra

＝6.3～

0.8μm

适用于加工机

座、箱体、支架

等外形复杂的大

型零件上的孔径

较大、尺寸精度

要求较高、有位

置要求的孔和孔

系

7-1 砂轮的特性主要取决于哪些因素？如何进行选择？

答：砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度和组织五个因素所决定。

1）磨料的选用：棕刚玉类磨料适用于磨削碳钢、合金钢、铸铁；白刚玉类磨料适用于磨削淬火钢、高速钢；黑碳化硅磨料适用于磨削铸铁、黄铜、非金属材料；绿碳化硅磨料适用于磨削硬质合金等；氮化硼磨料适用于磨削硬质合金、高速钢；人造金刚石磨料适用于磨削硬质合金、宝石。

2）磨粒粒度选择的原则是：精磨时，应选用磨料粒度号较大或颗粒较小的砂轮；粗磨时，应选用磨料粒度号较小或颗粒较大的砂轮，以提高生产效率；砂轮速度较高时，或砂轮与工件接触面积较大时选用颗粒较粗的砂轮；磨削软而韧的金属时，用颗粒较粗的砂轮；磨削硬而脆的金属时，选用颗粒较细的砂轮。 3）结合剂的选用：陶瓷结合剂适用于各类磨削加工；树脂结合剂适用于高速磨削、切断、开槽等；橡胶结合剂适用于切断、开槽；青铜结合剂适用于金刚石砂轮。

4）砂轮硬度的选用原则是：工件材料越硬，应选用越软的砂轮。磨削接触面积较大时，应选用较软的砂轮。薄壁零件及导热性差的零件，应选用较软的砂轮。半精磨与粗磨相比，需用较软的砂轮；但精磨和成形磨削时，需用较硬的砂轮。

5）组织的选用：紧密程度组织的砂轮，适用于磨削重负荷、成形、精密磨削、加工脆硬材料；中等组织砂轮适用于外圆、内圆、无心磨及工具磨、淬硬工件及刀具刃磨等；疏松组织的砂轮适用于粗磨及磨削韧性大、硬度低的工件，适合磨削薄壁、细长工件，或砂轮与工作接触面大以及平面磨削等；大气孔组织的砂轮适用于磨削有色金属及塑料、橡胶等非金属以及热敏合金。

7-2 磨削过程分哪三个阶段？如何运用这一规律来提高磨削生产率和减小表面粗糙度？

答：磨削过程分为初磨阶段、稳定阶段和光磨阶段。运用这一规律，开始磨削时可采用较大进给量，以提高生产率；适当延长光磨时间，以提高表面质量。

7-3何谓表面烧伤？如何避免表面烧伤？

答：磨削过程中产生大量的热，使被磨削表面金属在高温下产生相变，从而其硬度与塑性发生变化，这种表层变质现象称为表面烧伤。

避免表面烧伤的措施：1）合理选用砂轮；2）合理选择磨削用量；3）采取冷却方法。

7-4 人造金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮各有什么特性？各适用于磨削哪些材料？

答：金刚石砂轮：主要用于磨削超高硬度的脆性材料，如硬质合金、宝石、光学玻璃和陶瓷等，不宜用于加工铁族金属材料。

立方氮化硼砂轮：化学稳定性好，加工一些难磨的金属材料，尤其是磨削工具钢、模具钢、不锈钢、耐热合金钢等具有独特的优点。

7-5 磨削45钢、灰铸铁等一般材料时，如何调整磨削用量，才能使工件表面粗糙度值较小？

7-6 试分析M1432B型磨床砂轮主轴轴承的工作原理。

答：该机床砂轮主轴采用短四瓦动压滑动轴承，每个轴承由均布在圆周上的四块扇形轴瓦组成，每块轴瓦由球头螺钉和轴瓦支承头支撑。由于球头中心在周向偏离轴瓦对称中心，当主轴高速旋转时，在轴径与轴瓦间形成楔形油膜，将主轴悬浮与轴承中心而成纯液体摩擦状态。当主轴受外载作用而产生偏移时，偏移处楔缝变小，油压升高，而反向楔缝增大，油压减小。于是便产生了一个使砂轮主轴对中的趋势，从而保证主轴的回转精度。

7-7 万能外圆磨床上磨削圆锥面有哪几种方法？各适用于何种情况？机床应如何调整？

答：在万能外圆磨床上磨削圆锥面的方法有：扳转工作台磨圆锥面、扳转砂轮架磨圆锥面和扳转头架磨圆锥面。

扳转工作台磨圆锥面，把工作台与机床的轴线偏转角度与工件的锥角相同，适合磨削长度长而锥度小于10°的工件；扳转砂轮架磨圆锥面，把砂轮架与机床的轴线偏转角度与工件的锥角相同，适合磨削长度短而锥度较大（=30°）的工件；扳转头架磨圆锥面，把头架与机床的轴线偏转角度与工件的锥角相同，适用于磨削内圆锥面。

7-8 简述无心磨床的磨削特点。

答：在无心磨床上磨削外圆，工件不需打中心孔，装卸简单省时；用贯穿磨削时，加工过程可连续不断运行，工件支承刚性好，可用较大的切削用时进行切削，生产率较高；磨削出来的工件尺寸精度和几何精度都比较高，表面粗糙度值比较小，但调整费时，只适用于成批及大量生产；因工件的支承及传动特点，只能用来加工尺寸较小、形状比较简单的零件。无心磨床不能磨削不连续的外圆表面，也不能保证加工表面与其它被加工表面的相互位置精度。