项目习题答案 项目一 1、简述楔角。 答:正交平面中测量的前刀面与后刀面间的夹角称为楔角,其大小由前角和后角来决定。 2、简述刀具角度参考系 答:刀具标注角度参考系有正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系三种。 (1)正交平面参考系:正交平面参考系由基面pr,主切削平面ps和正交平面po三个平面组成。 (2)法平面参考系:法平面参考系由pr、ps和法平面pn组成。其中法平面pn是过切削刃某选定点垂直于切削刃的平面。 (3)假定工作平面参考系:假定工作平面参考系由pr、pf和pp组成。 3、简述切削用量要素。 答:切削用量主要包括:切削速度,进给量,背吃刀量三要素。 4、简述刀尖角。 答:刀尖角就是指在基面内测量主切削刃与副切削刃的夹角。 5、后角的功用是什么?怎样合理选择? 答:后角主要影响刀具后面与加工表面的摩擦、加工精度、刀具刃口强度和耐用度。 精加工时,为防止挤压摩擦,应选用较大的后角;粗加工时,为增加刀头强度,应选用较小的后角。 6、某外圆车削工序,切削前工件直径为80mm,要求切削后工件直径为78 mm,一次切除余量,假定工件转速为300 r/min,刀具进给速度为60mm/min,试求切削用量三要素。 解: (1)已知dw=80mm=0.08m,n=300r/min=5r/s 则Vc= πdwn=3.14×0.08×5=1.26(m/s) (2)已知Vf=60mm/min 则f=vf/n=60÷300=0.2(mm/r) (3)已知dw=80mm,dm=78mm, 则ap=1/2(dw-dm)=1/2(80-78)=1(mm) 答:该工序切削速度为1.26m/s,进给量为0.2mm/r,背吃刀量为1mm。 项目二 1、常见的切屑种类有哪些? 答:切屑种类 (1)带状切屑;(2)节状切屑;(3)粒状切屑;(4)崩碎切屑; 2、刀具磨损包括哪些基本过程? 答:刀具磨损过程初期磨损阶段正常磨损阶段急剧磨损阶段Vc;进给量f。 5、简要分析积屑瘤对切削过程的影响及其控制方法。 答:积削瘤对切削过程的影响有两个方面:一方面,它会破坏加工精度和加工表面质量;另一方面,它可以起到增大切削前角、减小切削力、保护刀具的作用;因此在精加工时要避免产生积削瘤,在粗加工时可适当利用积削瘤。 通过提高切削速度、增大刀具前角、加注切削液等方法,可有效控制积削瘤。 6、切削力的分解与切削运动相联系,有何实用意义? 答:切削力的分解与切削运动相联系,便于测量和应用。切削力Fc是校核刀具强度、设计机床、确定机床动力的必要数据;背向力Fp是设计机床主轴系统和校验工艺系统刚性的主要依据;进给力Fx是设计和校验机床进给机构强度与刚度的主要依据。 项目三 1、请简述常用的断屑措施。 答:断屑措施:采用断屑槽;改变刀具角度调整切削用量 (2)通过热处理改变工件材料的金相组织和物理力学性能 (3)合理选择刀具材料 (4)合理选用切削用量和刀具几何参数 (5)其他途径 3、切削液有什么作用?如何分类? 答:切削液的作用:冷却作用润滑作用清洗作用防锈作用。常用的切削液可分为三大类:水溶液、乳化液、切削油。应当根据工件材料、刀具材料、加工方法和加工要求,选用不同的切削液在条件允许下,;其次根据机床进给机构强度、刀杆刚度等限制条件或已加工表面粗糙度要求,选取尽可能大的进给量;最后再根据刀具的使用寿命要求选择合理的切削速度。的选择:根据加工余量确定。 (2)进给量的选择:实际生产中,经常采用查表法确定进给量。 (3)切削速度:根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具寿命,可以用公式计算或用查表法确定切削速度。 项目四 1、一般情况下,刀具切削部分的材料应具有哪些基本性能? 答:刀具材料一般应具备的基本性能:a足够的强度和韧性;b足够的硬度与耐磨性;c足够的耐热性和化学稳定性;d一定的工艺性和经济性。 2、普通高速钢有哪些主要种类?其主要性能特点和应用范围如何? 答:普通高速钢可分为钨系和钨钼系两大类,其主要性能特点和应用范围分别为:钨系(典型牌号W18Cr4V):综合切削性能较好,可磨性好;适宜制造各种复杂刀具。钨钼系(典型牌号W6Mo5Cr4V2):硬度与钨系相当,强度高于钨系,高温塑性好,但热处理及磨削工艺性差;适宜制造热轧刀具(如麻花钻)。 3、高速精车调质钢时,若选用普通硬质合金制作刀具,应选哪种牌号?为什么? 答:首先,加工钢材,应选用YT类硬质合金。 其次,由于调质钢一般硬度较高,又要在高速条件下加工,所以对刀具的硬度和耐磨性要求较高;由于是精加工,冲击力不大,因此对刀具的强度和刃性没有太大的要求。综合这两方面,应选择TiC含量较高的牌号,故应选择YT30或YT15。 4、试对比分析YG3与YG8硬质合金的成分、性能和适用范围的差异。 答:YG与YG8均属于钨钴类硬质合金牌号,它们的钴含量分别为3%和6%。由于YG8的钴含量较多,故其强度较高,韧性较好,适用于铸铁等材料的粗加工;YG3的钴含量少,硬度较高,耐磨性较好,适用于铸铁等材料的高速精加工。 5、请简述常见的超硬刀具材料 答:常见的超硬刀具材料是金刚石和立方氮化硼。 (1)金刚石是碳的同素异构体,分天然金刚石和人造两种 (2)立方氮化硼是一种人工合成的新型刀具材料,它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。 项目五 1、简述车刀常见的分类。 答:(1)按用途不同分类:可分外圆车刀、端面车刀、切断车刀、内孔车刀、螺纹车刀。 (2)按车刀的结构分类:可分为整体式、焊接式、机夹式、可转位式车刀。 2、刀片夹紧结构有哪些要求?常见的有哪几种? 答:刀片的夹紧结构应满足以下要求: (1)刀片在刀槽中的定位精度高,转位或更换刀片后不影响对刀尺寸;夹紧牢固可靠,在切削力的冲击与振动下,刀片不会松动移位。 (2)刀片的松开、转位或更换及夹紧等操作要简便快捷,这对于自动线刀具尤为重要。 (3)夹紧结构力求简单、紧凑,这不仅制造容易,还可提高刀具刚性。 (4)夹紧元件应满足标准化、系列化和通用化的要求。 常见的有以下几种: (1)上压式夹紧结构 (2)杠杆式夹紧结构 (3)楔块式夹紧结构 (4)压孔式夹紧结构 (5)综合式夹紧结构 3、刀槽的形式有哪些?各适用在什么场合? 答:刀槽的形式通常有:通槽、半通槽、封闭槽及切口槽 通槽常用于外圆车刀、弯头车刀和切槽车刀,通常配用于A1型矩形刀片。 半通槽常用于90°外圆车刀和内孔车刀,通常配用于带圆弧的A2、A3、A4等型刀片。 封闭槽常用于螺纹车刀,通常配用于焊接面积相对较小的Cl、C3型刀片。 切口槽常用于切断车刀或切槽车刀, 4、可转位车刀如何进行选择? 答:可转位车刀的选用 (1)可转位车刀几何角度的选择 (2)可转位车刀刀片夹紧结构的选择 (3)可转位车刀品种规格的选择 5、简述成形车刀的分类。 答:按刀具本身的结构和形状可分为:平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀;按进给方向可分为:径向进给成形车刀、斜向进给成形车刀、切向进给成形车刀。 6、请简述车刀刃磨的顺序。 答:车刀的一般刃磨顺序 (1)磨主后刀面 (2)磨副后刀面 (3)磨前刀面 (4)磨刀尖圆弧 项目六 1、标准麻花钻由哪几部分组成?各有什么作用? 答:标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部部分组成。工作部分又分为切削部分和导向部分,分别担负切削和引导的工作。刀柄是钻头的夹持部分,有直柄和锥柄两种。颈部用于磨锥柄时砂轮的退刀、前角、后角、横刃斜角和螺旋角。 3、标准麻花钻的主要缺陷是什么? 答:标准麻花钻头的主要缺陷有五点: (1)前角沿主切削刃变化很大,从外缘处的+30°,到接近钻心处约-30°,各点的切削条件不同。 (2)横刃前角为负值,约-(54°~60°),而宽度又较大,切削时挤压严重,引钻时不易定心,轴向力大。 (3)主切削刃长,切屑宽,卷屑和排屑困难,且各点的切削速度及方向差异很大。 (4)棱边处副后角为零,摩擦严重。 (5)主、副切削刃交界的外缘处,刀尖角小,散热条件差,且此处的切削速度最大,磨损大,影响钻头的耐用度。 4、简述钻头耐用度及其影响因素。 答:钻头的耐用度是指在一定磨钝标准下钻头的总切削时间。影响钻头耐用度的因素有:钻头材料、钻头几何参数、切削条件等。 5、简述铰刀的用途及种类。 答:铰刀用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工,也可用于磨孔或研孔前的预加工。 铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类。手用铰刀又分为整体式和可调式,机用铰刀分带柄和套式。加工锥孔用的铰刀称为锥度铰刀。复合钻复合扩孔钻复合铰—扩复合刀具;扩—铰复合刀具;钻—铰复合刀具 项目七 1、拉削的原理是什么?拉刀如何分类? 答:拉削原理:拉削加工就是用各种不同的拉刀在相应的拉床上切削出各种内、外几何表面的一种加工方式。 (1)按加工表面部位分类:可分为内拉刀和外拉刀。 (2)按拉刀工作时受力方向的不同分类可分为拉刀和推刀。 (3)按拉刀的结构形式可分为整体式和组合式。 2、拉刀主要由哪几部分组成? 答:圆孔拉刀由非工作部分与工作部分组成。头部;颈部;过渡锥部;前导部;切削部;校准部;后导部;尾部。 3、拉刀的切削部分几何参数有哪些? 答:拉刀切削部分几何参数 (1)齿升量——即切削部前、后刀齿(或组)高度之差。 (2)齿距——即两相邻刀齿之间的轴向距离。 (3)容屑槽深度——从齿顶到容屑槽槽底的距离。 (4)齿厚——从切削刃到齿背棱的轴向距离。 (5)齿背角——齿背与切削平面的夹角。 (6)刃带宽度——沿轴向测量的刀齿无后角部分的宽度。 4、简述拉削方式的分类。 答:拉削方式可分为三大类:分层拉削方式、分块拉削方式和综合拉削方式 (1)分层拉削方式又可分为成形式和渐成式两种,成形式也称同廓式。 (2)分块式拉削方式又称为轮切式,拉削的已加工表面质量不如成形式好。 (3)综合式拉削方式:粗切齿采用分块式拉削方式,精切齿采用成形式拉削方式。 5、如何提高拉刀的使用寿命及加工质量? 答:提高拉刀的使用寿命及加工质量的方法 (1)防止拉刀断裂及刀齿损坏的措施 (2)拉削表面上常见的缺陷与消除方法 (3)拉刀的正确使用与管理 项目八 1、简述圆柱铣刀的几何角度。 答:圆柱铣刀的几何角度:螺旋角β;前角;后角;楔角。 2、比较顺铣与逆铣对切削过程的影响。 答:顺铣与逆铣相比较对铣削过程的影响主要有三点区别: (1)逆铣时切削厚度由零逐渐增大到最大值,由于刀刃钝圆半径的作用,刚切入时,刀齿在加工表面挤压、“滑行”,使切削表面加工硬化严重,刀齿容易磨损;顺铣时,切削厚度由最大逐渐减小至零,避免了“滑行”现象,已加工表面质量较高,刀齿磨损较少,但顺铣不能铣削带有硬皮的工件。 (2)逆铣时纵向进给力FH与纵向进给方向相反,使丝杠与丝杠母螺纹部分消除了间隙,工作台不会发生窜动现象;顺铣时由于纵向进给力FH的作用,可能使工作台带动丝杠发生窜动,所以采用顺铣时,机床必须具有消除间隙机构,且需先消除间隙。 (3)顺铣时垂直分力Fr方向向下,将工件压向工作台,避免工件的上、下振动;逆铣时反之。 3、简述端铣时的铣削方式。 答:端铣时,按铣刀对加工平面的位置对称与否,铣削方式分为对称铣削和不对称铣削。 对称铣削时,刀具与工件位置对称,切入与切出时的切削厚度相等;不对称铣削时,刀具与工件位置不对称,切入与切出时的切削厚度不相等。 不对称铣削又进一步分为不对称逆铣与不对称顺铣。前者逆铣部分所占比例比顺铣部分大,切入时的切削厚度小于切出时的切削厚度;后者反之。 4、简述键槽铣刀的特点及应用情况。 答:键槽铣刀外形与立铣刀相似,不同的是它在圆周上只有两个螺旋刀齿,其端面刀齿的刀刃延伸至中心,既象立铣刀,又像钻头。主要用于加工圆头封闭键槽。 工作部分由切削部分和校准部分组成。切削部分担负着螺纹的切削工作;校准部分用以校准螺纹廓形并在丝锥前进时起导向作用;柄部用来夹持丝锥并传递攻丝扭矩。 2、简述丝锥的几何参数。 答:丝锥的几何参数包括螺纹参数和切削参数两部分。 (1)螺纹参数 主要包括大径 dd2 、小径 d1、螺距 P及牙型角α等,根据被加工螺纹的规格来确定。 ( 2)切削参数 切削参数主要包括锥角2φγp、后角αp、槽数 Z 等,根据被加工螺纹的精度和尺寸来选择。 3、试述丝锥的特点及应用范围。 答:手用丝锥的特点及应用 手用丝锥的柄部为方头圆柄,常用于单件小批量生产中。切削锥部较长,切削锥角kr较小,以减小轴向抗力, 机用丝锥是用于机床上加工螺纹的丝锥,柄部有一环形槽,以防止从夹头中脱落。机用丝锥的切削锥部较短,丝锥的齿形都经过铲磨,故精度较高。 机用丝锥常单支使用,当螺纹直径较大或工件材料加工性较差或为盲孔时,也采用成组丝锥。由于切削速度较高,故多用高速制造。 4、试述板牙的组成结构及各部分的作用。 答:圆板牙的结构外形象一个圆螺母,只是沿轴向钻有3~8个排屑孔以形成切削刃,并在两端做有切削锥部,以便于切入,用于加工圆柱螺纹。而加工锥形螺纹的圆板牙只做一个切削锥部。 板牙的切削锥部担负主要切削工作,中间校准部有完整螺纹用于校准和导向。 5、简述螺纹铣刀的分类及应用。 答:螺纹铣刀是用铣削方法加工螺纹的刀具,它有盘形螺纹铣刀、梳形螺纹铣刀和高速铣削(螺纹)刀盘三类。主要用于铣削加工精度不高的螺纹,同时也可以对螺纹进行粗加工,具有较高的生产率。 项目十 1、成形法切齿刀具有哪些类型?应用情况如何? 答:成形法齿轮加工刀具: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。最常用的是用盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀 盘形齿轮铣刀适用于单件生产或修配工作中加工要求不高的圆柱齿轮。 指形齿轮铣刀实际上是一把成形立铣刀,但仅适用于单件生产和修配工作。 2、简述插齿刀的工作原理。 答:插齿刀的工作原理是插齿刀安装在插齿机床的主轴上,它具有圆周进给运动、上下直线切削主运动,还有让刀运动。工件逐渐地向插齿刀作径向切入的径向进给运动,并与插齿刀按规定传动比作啮合旋转运动(展成运动)。这样,被切齿轮坯转过一周后便成为齿轮。 3、试述插齿刀的合理选用。 答:插齿刀可以加工很多种不同形式的齿轮。直齿插齿刀按加工模数范围、齿轮形状不同分为盘形、碗形、带锥柄的三种, 插齿刀的精度等级可根据被加工齿轮所要求的工作平稳性精度等级来选用: AA级适用于加工6级精度的齿轮; A级适用于加工7级精度的齿轮; B级适用于加工8级精度的齿轮。 4、何为滚刀的产形蜗杆?滚刀产形蜗杆有哪些? 答:为了使刀齿有后角,还要用铲齿的方法铲出侧后刀面和顶后刀面。但是各个刀齿的切削刃必须位于这个相当于斜齿圆柱齿轮的蜗杆的螺纹表面上,因此这个蜗杆就称为滚刀的产形蜗杆(基本蜗杆)。滚刀产形蜗杆有:(1)渐开线基本蜗杆(2)法向直廓基本蜗杆(3)阿基米德基本蜗杆 5、试述蜗轮滚刀的工作原理与进给方式。 答:蜗轮滚刀是利用蜗杆与蜗轮啮合原理工作的,蜗轮滚刀相当于工作蜗杆。加工时,蜗轮滚刀与蜗轮的轴交角、中心距也应与蜗杆、蜗轮副工作状态完全相同。滚刀工作时不允许有沿蜗轮轴向的移动,这是因为轴向剖面中的蜗轮齿底是圆弧形,滚刀的轴线又在圆弧的中心位置上,故滚刀不能沿蜗轮轴向进给,也就是加工时只能采用沿蜗轮的径向或切向进给。 6、试述蜗轮滚刀的主要结构。 答:蜗轮滚刀的结构:直径较大的蜗轮滚刀是在刀体内做出孔和轴向键槽、以孔定位套装在心轴上加工蜗轮;直径较小时则在滚刀的端面上做出端面键槽对于直径很小的蜗轮滚刀,必须将滚刀做成连柄式 项目十一 1、简述数控刀具的特殊要求。 答:数控刀具的特殊要求 (1)刀具应具有较高的可靠性和寿命 ( 2)刀具应能保证可靠地断屑、卷屑和排屑 (3)刀具应有高的精度 (4)刀具应能精确而迅速的调整 (5)刀具应能快速换刀或自动换刀 (6)各种必要的刀具工作状态监测装置 (7)刀具的标准化、系列化和通用化 2、试述生产中常用的刀具快换和自动更换的方法。 答:刀具快换主要通过以下几种方式实现:刀片转位或更换刀片;更换刀头模块;更换刀夹;手动更换刀柄。 刀具自动更换:通过带转塔刀架实现自动换刀;利用刀库与机床的运动来自动换刀;通过机械手实现自动换刀;采用更换机床主轴箱来实现自动换刀。 3、什么是数控刀具的工具系统?它包括哪些部分? 答:数控刀具的工具系统是指用来连接机床主轴和刀具之间的辅助系统(含硬件和软件)。除刀具本身以外,还包括实现刀具快换所必需的定位、夹持、拉紧、动力传递和刀具保护等机构。 4、简述车削类工具系统的组成及其分类。 答:数控车削加工刀具的工具系统一般由机床刀架、刀夹基座及其快换刀夹和预调刀头等组成。模块式车削工具系统,整体式车削工具系统。 5、简述镗铣类工具系统的组成及其分类。 答:镗铣类数控工具系统一般由工具柄、刀具装夹和刀具组成,分为整体式和模块式两大类不同的结构型式。 6、简述刀具磨损检测方法。 答:(1)刀具磨损的直接测量法检测与补偿 直接测量法就是直接检测刀具的磨损量,并通过控制系统控制补偿机构进行相应的补偿,保证各加工表面应具有的尺寸精度。 ( 2)刀具磨损的间接测量法 间接测量法是利用刀其磨损或将要破损时的状态对不同的工作参数的影响效果,测量反映刀具磨损、破损的各种影响程度的参量,能在刀具切削时检测,不影响切削加工过程。 7、简述刀具破损检测的方法及破损监控系统的组成。 答:(1)光电式刀具的破损检测 (2)气动式刀具的破损检测 刀具破损监控系统的组成 刀具破损监控系统主要由两大部分组成,一部分为刀具破损的检测,另一部分为对失效后的刀具进行的相应管理。 项目十二 1、砂轮有哪些组成要素? 答:(1)磨料:常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨科系三类。 (2)粒度:粒度表示磨粒的大小程度,对磨削生产率和加工表面粗糙度有很大的影响。 (3)结合剂的作用是将磨粒粘合在一起,使砂轮具有必要的形状和强度。 (4)硬度:砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下,从砂轮表面上脱落的难易程度。 (5)组织:砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系,可分为紧密、中等、疏松三大类别。