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机械制造工程学复习题

第一章金属切削原理
1、基本定义
（1）切削运动：工件和刀具之间的相对运动。通常，切削运动按其作用可分为主运动和进给运动，这两个运动的向量和，称为合成切削运动。
（2）切削用量三要素：
1）切削速度Vc（切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度。单位：m/s
或m/min（r/s或r/min)
2）进给速度Vf（切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运动方向的瞬时速度。单位：
mm/s或mm/min）
或进给量f（工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿进给运动方向的相对位
移。单位：mm/r或mm/d?str（doublestroke双行程）
3）背吃刀量ap(切削深度)（在基面上）垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺
寸。单位：mm例如，外圆车削:ap＝(dw-dm)/2
（3）刀具几何参数
最常用的刀具标注角度参考系1)正交平面参考系；组成：
①基面Pr通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安
装面（底面）。基面中测量的刀具角度：主偏角κ进给运动速度Vf方向之间的夹角。副偏角κ速度Vf反方向之间的夹角。
r主切削刃在基面上的投影与
r′副切削刃在基面上的投影与进给运动
刀尖角εr主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它
是派生角度。εr=180°-(κr＋κr′)。εr是标注角度是否正确的验证公式之一。
②切削平面Ps通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。切削平面中测量的刀具角度：刃倾角λs主切削刃与基面之间的夹角。
③正交平面Po通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。正交平面中测量的刀具角度：前角γo前刀面与基面之间的夹角。后角αo后刀面与
切削平面之间的夹角。楔角β
o前刀面与后刀面之间的夹角。
书上第九页图11-1外圆车刀正交平面参考系的标注角度
2)法平面参考系；3)假定工作平面与背平面参考系2、金属切削过程（1）切削层的变形
第Ⅰ变形区近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；第Ⅱ变形区与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；第Ⅲ变形区近切削刃处已加工表层内产生的变形区。
1）第一变形区
塑性变形从始滑移面OA开始至终滑移面OM终了，之间形成AOM塑性变形区。主要
特征是金属沿滑移面的剪切变形，随之产生的加工硬化现象。
2）第二变形区
当切屑沿前刀面流动时，会进一步受到前刀面的强烈挤压和摩擦，进一步发生变形，变形主要集中在与前刀面摩擦的切屑底面一薄层金属区域（第Ⅱ变形区）。主要特征是“纤维
化”塑性变形，晶粒纤维化的方向和前刀面平行。切屑底面光滑、外侧呈毛茸状。
产生积屑瘤（在中低速切削塑性金属材料时,常在刀具前面刃口处形
成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤。）
优点：稳定的积屑瘤代替刀刃进行切削，延长刀具寿命；加大刀具的工作前角，使变形下降，切削容易。
缺点：形状极不规则，影响加工精度和表面粗糙度；不稳定积屑瘤的频繁脱落，加速刀具的磨损，产生振动。
在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生，但在粗加工时，有时可充分利用积屑瘤。3）第三变形区
在已加工表面上与刀具后面挤压、摩擦形成的变形区域称为第三变形区（Ⅲ）。
主要特征：已加工表面的纤维化，形成加工变质层。塑性变形造成已加工表面加工硬化及表面层的残余应力。
（2）切屑的类型1)带状切屑
形成条件：加工塑性材料、高切削速度、小切削厚度、大的刀具前角。
特点：切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度小。不易断屑、影响加工过程和安全。2)挤裂切屑：
形成条件：加工塑性材料、中等切削速度、切削厚度较大或刀具前角较小。
特点：切屑冷硬度高，脆且易断，已加工表面粗糙度小。切削力幅值大，且波动明显，易产生振动。3)单元切屑
形成条件：加工塑性较差的材料、切削速度很低、切削厚度很大或刀具前角很小。
特点：切削力波动大，振动明显，已加工表面非常粗糙、有振纹。4)崩碎切屑
形成条件：切削脆性材料，如铸铁、黄铜等。
特点：切削力幅值较小但波动幅度大，易产生振动，已加工表面粗糙度较大。
3、刀具磨损和刀具耐用度（1）刀具磨损的形式
1）前刀面磨损：切削塑性材料，切削速度、切削厚度较大时，在前刀面上磨出一个月牙洼。
2）后刀面磨损：加工脆性材料或在切削速度较低、切削厚度较小（hD＜0.1mm），由于前刀面上刀屑间的作用相对较弱，主要发生后刀面磨损。
3）边界磨损：切削钢材时，常在主切削刃靠近工件外皮处以及刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹，这就是边界磨损。（2）刀具磨损的原因
1）磨料磨损：低速切削时的主要磨损原因。
2）黏结磨损：切屑材料与刀具在压力和摩擦条件下发生冷焊黏结，带走刀具材料，产生表面破坏伤痕。在形成不稳定积屑瘤的条件下，黏结磨损较为严重。
3）扩散磨损：工件、