机械制造技术基础课后习题答案值得拥有Word格式.docx
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2-4用r70、r15、s7的车刀以工件转速n=4rs刀具每秒沿工件轴线
方向移动1.6mm把工件直径由dw54mm计算切削用量asp、f、vc。
解asp=dw2dm602543mm
vcw0f0
2-5常用硬质合金有哪几类哪类硬质合金用于加工钢料哪类硬质合金用于加工铸铁等脆性材料为什么同类硬质合金刀具材料中哪种牌号用于粗加工哪种牌号用于精加工为什么答常用硬质合金有钨钴类硬质合金、钨鈦钴类硬质合金、钨钛钽铌类硬质合金、碳化钛基硬质合金、涂层硬质合金
钨钴类硬质合金K类主要用于加工铸铁等脆性材料。
因为加工脆性材料是切屑呈崩碎块粒对刀具冲击很大切削力和切削热都集中在刀尖附近此类合金具有较高的抗弯强度和韧性可减少切削时的崩刃同时此类合金的导热性好有利于降低刀尖的温度。
钨鈦钴类硬质合金P类适用于加工钢料。
因为加工钢料是塑性变形大摩擦很剧烈因此切削温度高而此类合金中含有5%30%的TiC因而具有较高的硬度、耐磨性和耐热性故加工钢料时刀具磨损较小刀具寿命较高。
钨钛钽铌类硬质兼有K类和P类的优点具有硬度高、耐热性好和强度高、韧性好的特点既可加工钢也可加工铸铁和有色金属。
碳化钛基硬质合金以TiC为主要成分由于TiC是所有碳化物中硬度最高的物质因此TiC基硬质合金的硬度也比较高可加工钢也可以加工铸铁。
涂层硬质合金比基体具有更高的硬度和耐磨性有低的摩擦因数和高的耐热性切削力和切削温度均比未涂层刀片低涂层刀片可用于加工不同材料通用性广。
钨钴类硬质合金中粗加工时宜选用含钴量较多的牌号例如K30因其抗弯强度和冲击韧性较高精加工宜选用含钴量较少的牌号例如K01因其耐磨性、耐热性较高。
钨鈦钴类硬质合金的选用与K类硬质合金的选用相类似粗加工时宜选用含Co较多的牌号例如P30精加工时宜选用含TiC较多的牌号例如P01。
钨钛钽铌类硬质合金中M10适用于精加工M20适用于粗加工
碳化钛基硬质合金由于其抗弯强度和韧性比较差因此主要用于精加工
涂层硬质合金在小进给量切削、高硬度切削和重载荷切削时不宜采用。
2-6切削力是怎样产生的为什么要把切削力分解为三个互相垂直的分力各分力对切削
过程有什么影响
答切削力是在切削的过程中刀具切入工件使切削层变为切屑所需要克服的阻力。
切削力随着加工条件的不同总切削力的方向和数值都是变化的为了应用和测量方便常将分解为三个互相垂直的方向切削力Fc背向力Fp和径向力Ff。
Fc在切削的过程中主要用来计算机床的功率是切削热的产生的主要因素Fp能使工件变形或产生切削振动对加工精度及加工表面质量影响较大。
2-7按下列条件选择刀具材料类型或牌号
答145钢锻件粗车P30(YT5)
2)HT200铸铁件精车K01(YG3)
3)低速精车合金钢蜗杆K01
4)高速精车调质钢长轴P01
5)高速精密镗削铝合金缸套金刚石刀具
6)中速车削高强度淬火钢轴立方氮化硼或陶瓷刀具
7)加工65HRC冷硬铸铁或淬硬钢陶瓷刀具。
2-8asp、f和vc对切削力的影响有何不同为什么如果机床动力不足为保持生产率不
变应如何选择切削用量
答asp增大时切屑厚度压缩比h不变即单位切削层面积上的变形抗力不变因而切削力成正比增大而加大fh有所下降故切削力不成正比增大v。
切削速度正是通过切削厚度压缩比h来影响切削力的若切削速度c增大使h增大变形抗力增大故切a削力a增大反之若vc增大时h减小v变形抗力减小切削力也就随之减小。
三者之中sp对切削力的影响最大f次之c最小。
在切除相同余量的前提下增大f比sp增大更有利。
2-9什么叫刀具的工件角度参考系什么叫刀具的静态角度参考系这二者有何区别在什么条件下工作角度参考系与标注角度参考系重合答刀具工作参考系是定义刀具工作角度的参考系刀具的静态角度参考系是定义刀具的静态角度的参考系
刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的
1、刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内是刀具静止参考系的原点
2、过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体轴线的法平面内并与车刀底面相平行
3、过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。
二者的区别在以下两点a、建立参考系的基准不同
刀具的静态角度是以标准安装状态下的假定主运动方向和进给运动方向来建立静态参考系的。
刀具的工作角度是以实际安装状态下的合成切削运动方向和进给运动方向建立工作参考系。
b、用途不同
刀具的静态角度是在设计、制造、刃磨和检验刀具时采用。
刀具的工作角度是在分析刀具切削状态时采用。
当刀具处于标准安装状态时且进给速度相对于主运动速度来说非常小时可以认为刀具的静态
角度与刀具的工作角度重合。
2-10主偏角对切削加工有何功用一般选择原则是什么r=90的车刀适用什么场
合答主偏角的功用
1减小主偏角参加切削的切削刃长度会增加刀尖角r增大从而使刀具寿命提高2减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小从而减小表面粗糙度。
3而减小主偏角会使径向力FP增大在工艺系统刚性不足的情况下容易引起振动这不仅会降低刀具寿命也会使已加工表面粗糙度增大。
选择原则当工艺系统刚性较好时宜选较小的主偏角反之则选较大的主偏角。
r=90的车刀适用于刚性差的工艺系统的切削。
2-11用P10硬质合金车刀车削b为650N/mm2的40钢外圆。
切削用0量为asp=4mmf=0.6mm/rv=110r/min刀具几何角度为r0=10
s5,008,k60,1mm00。
按公式计算及查表方法确定切削
为Fp、Fp、Fc及切削时所消耗的功率。
答由表2-5
csFcyFcnFc1.00.750.15cFcCFaspfvcKF279540.6110cKF3765.7K
Fc
FpCFpasspFpfyFpvcnFpKFp194040.90.60.61100.3KFp1213.75KFpFfCFfasspFffyFfvcnFfKFf288041.00.60.51100.4KFf1361.4KFf由表2-6当b=650MPa时
KMFc(650)(665500)1bnFc0.75
KMFp(650)(66500)1bnFp1.35
KMFf(650)(66500)1bnFf1.0
Kr60,010,s5
按000查表2-7得KFcKMFcKKrFcK0FcKsFc1×
0.94×
1.0×
1.0=0.94KFpKMFpKKrFpK0FpKsFp1×
0.77×
1.25=0.96FfK0FfKsFf1×
1.11×
0.85=0.94
所以Fc3765.7KFc=3765.7×
0.94=3539.8NFp1213.75KFp=1213.75×
0.96=1165.2NFfKMFfKKrK
Ff1361.4KFf=1361.4×
0.94=1279.7N
Pc44cc
2-12甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同(即生产率相同)只是甲的吃刀量asp比乙大1倍而进给量f比乙小1倍。
试比较二人主切削力的大小由此可得出什么有益的结论解切除率Q=1000vcaspf
又因asp1=2asp2f1=2f2所以c1=vc2
主切削力经验公式为:
FcCFcasxpFcfyFcvcnFckFc
经计算得到FC&
gt;
FC
因而在选择切削用量的时候,为了减小切削力及劳动力的损耗,在切除量相同时应选择较大的进给量f较小的被吃刀量asp。
用P10的刀具材料加工b650Nmm2的碳钢当vc增加1倍且f减小1倍时计算着2-13两种情况下切削温度变化的百分数。
解由切削温度公式Cvc0.26~0.41f0.14as0p.04而现令改变用量之前1
Cvc0.32f0.14as0p.04
现vc2vcf12f则有
2Cvc0.32f0.14as0p.04C(2vc)0.32(12f)0.14as0p.041.13291故%21
13.29%
1
2-14切削用量asp、f、Vc中哪个因素对刀具寿命影响最大哪一个因素对刀具
寿命影响最小为什么解0.410.14
0.04CVcfasp
由实验可得切削速度对切削温度的影响最大因此对刀具寿命的影响也最大背吃刀量对切削温度的影响最小因此对刀具寿命的影响最小由实验可得切削用量与刀具寿命的关系为
TvfCra
52.250.75c
sp
由公式可以得到切削速度Vc对刀具寿命的影响最大其次是进给量f背吃刀量asp对刀具寿命的影响最小。
2
2-15甲、乙、丙三人高速车削b=750N/mm的碳钢。
切削面积(aspf)各为100.250.440.5
三人的经济耐用度Tc=60分钟比较三人的生产率解释生产率不同的原因
T
解刀具寿命计算公式为T111
vcmfnaspp
故切削速度vcTmfCyvvasxpv
查表2-17得到参数m=0.2,yv=0.45,xv=0.15
所以vc甲&
vc乙&
vc丙
又因Q=1000vcaspf故甲&
乙&
丙
2-16刀具寿命一定时从提高生产率出发选择切削用量的顺序如何从降低切削功率出发选择切削用量的顺序又如何为什么
解当刀具寿命一定的时候从提高生产率出发应先确定尽可能大的背吃刀量asp然后选择合理的尽量大的进给量f最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度vc而从降低切削功率出发应先选择尽可能大的进给量f然后选择合理的背吃刀量asp最后确定合理的切削速度vc。
例如PC(CFcsp0.750.15ccFcsp0.750.85c对功率影响最小的是进给量a6f104v)vCa61f04v
故最先选择f而影响较大的是vc最后选择vc。
2-17切削液的作用有哪些如何正确选用切削液答切削液的作用冷却作用、润滑作用、清洗作用
切削液的选用应根据加工性质、工件材料、刀具材料、工艺要求等具体情况合理选用切削液
2-18什么叫刀具寿命刀具寿命和磨钝标准有什么关系磨钝标准确定后刀具寿命是否就确定了答刃磨或换刃后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具寿命符号用T单位用min或s。
刀具的磨钝标准是衡量刀具是否需要重磨或者换刃的标准磨钝标准确定后在给定的切削用量不变的情况下刀具寿命是确定的若切削用量发生改变刀具寿命也会发生改变。
2-19选择切削用量额原则是什么从刀具寿命出发按什么顺序选择切削用量从机床动力出发按什么顺序选择切削用量为什么
解选择合理的切削用量是指在充分利用刀具的切削性能和机床性能功率、转矩以及保证工件加工质量的前提下获得高的生产率和低的加工成本。
而从刀具寿命的角度看应先确定尽可能大的背吃刀量asp然后选择合理的尽量大的进给量f最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度vc而从机床动力出发应先选择尽可能
大的进给量f然后选择合理的背吃刀量asp最后确定合理的切削速度vc。
2-20何谓砂轮硬度它与磨粒的硬度是否是一回事如何选择砂轮硬度砂轮硬度选择不当会出现什么弊病
解答砂轮硬度是指砂轮表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。
砂轮硬度是由结合剂的粘结强度和数量所决定的而与磨粒本身的硬度无关。
选择砂轮硬度的一般原则是磨削软材料是选用硬砂轮磨削硬材料是选用软砂轮如果砂轮硬度选择不当砂轮选的过硬磨钝的磨粒不易脱落砂轮易堵塞磨削热增加工件易烧伤磨削效率低影响工件表面质量砂轮选的过软磨粒还在锋利时就脱落增加了砂轮损耗易失去正确的几何形状影响工件精度。
2-21在外圆磨床上磨削淬火钢工件工艺系统有中等刚度。
应选什么磨料、粒度、硬度、
粘接剂、组织和砂轮形状
答根据工艺和查表2-21选择磨料为白刚玉粒度54#100#均可结合剂为陶瓷硬度为中软组织含磨料52%。
第三章3-1
什么是机床的传动系统图它有什么作用
答机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图。
它表示传动关系不表示各元件的实际尺寸和空间位置。
3-2什么是试写出CA6140车床主运动传动链的主传动路线并计算主轴最高和最低转速及转速级
数。
解
传动路线
主轴最高转速
r=1450*130/230*56/38*39/47*63/50=1410.5r/min主轴最低
转速
rr/min
正转级数u2=20/80*51/500.25u3=50/50*80/80=0.25故级数为低速
2*3*2*2-1=18高速2*3=6一共18+6=24级同理反转为3*
【2*2-1+1】=12级
3-4CA6140车床主运动、车螺纹运动、机动进给运动、快速运动等传动链中哪些传动链的两端件之间具有严格的传动比
解车螺纹运动的主轴与刀具之间的传动链需要具有严格的传动比属于CA6140车床主运动传动链中的双向多磨擦离合器的作用是什么?
答双向多磨擦离合器的作用是在电动机转向不变的前提下实现主轴的转向正传反转和停止的控制并靠摩擦力传递运动和转矩外还起过载保护作用。
当机床过载时摩擦片打滑就可以避免损坏传动齿轮和其他零件。
3-7CA6140车床主轴的支承配置了什么轴承如何调整其间隙
解CA6140车床主轴的前支承是P2级精度的3182121型双列圆柱滚子轴承调整方法是先松开主轴前端螺母和前支承左端调整螺母上的锁紧螺钉拧动螺母推动轴套。
后支承有两个滚动轴承P5级精度的46215型角接触球轴承P5精度的8125型推力球轴承。
调整方法是松开调整螺母上的锁紧螺钉拧动螺母推动轴套轴承的内环和滚珠从而消除前
者的间隙拧动螺母的同时向后拉主轴和轴套从而调整后者的轴向间隙。
3-8CA6140车床溜板箱中对开螺母操纵机构与纵向、横向进给操纵机构之间为什么需要互锁解答机床工作时若将丝杆传动与机动进给同时接通则必然损坏机床为防止发生误操作溜板箱设置了互锁机构以保证在接通机动进给时开合螺母不能闭合开合螺母闭合时保证纵向和横向机动进给不能接通。
3-9CA6140车床的动力由电动机传到轴Ⅰ上时为什么要采用卸荷带轮转矩是如何传到
轴Ⅰ上的
答使用卸荷带轮是为了让轴Ⅰ只传递转矩不受弯矩不产生弯曲变形保证精确的传动比。
电动机经4根V带将运动传递到轴Ⅰ的左端带轮上左端带轮与花键套用螺钉连接成一体支承在法兰外圆磨削与外圆车削相比有何特点试从机床、刀具、加工过程等方面进行分析并以此说明外圆磨削比外圆车削质量高的原因
解1从机床结构来看零部件本身精度比车床的零部件精度高此外磨床的传动路线较短传动的效率比车床高制造出的零件制造和安装精度也就更高刚性较车床更好而磨床是电机独立驱动较车床更为稳定
2从传动方式来看磨床的传动系统中大部分为皮带传动柔性较车床更好能够更好的降低振动的影响而车床传动系统冲击振动大
从加工过程来看磨床的加工过程分为三个过程初磨阶段稳磨阶段以及光磨阶段这也是提高和保证工件尺寸和几何精度及加工表面的一个很重要的阶段。
3另外磨削刀具为砂轮或砂带具有自锐性也同时存在许多微刃较车刀相比具有更好的加工性能。
3-11为什么车床用丝杆和光杆分别担任车螺纹和车削进给的传动如果只用其中的一个既车螺纹又传动进给会产生什么问题
解答车螺纹时要求主轴与刀架之间有严格的传动比所以只能用丝杆车削进给时不要求主轴与刀架之间有严格的传动比用光杆更经济若用丝杆既车螺纹又传动进给对于传动进给没有问题对于车螺纹由于不能保证主轴与刀架之间的严格传动比无法正确加工。
3-12CA6140车床溜板箱中的开合螺母互锁机构超越离合器安全离合器各起身作用
答开合螺母的作用是用来接通或断开从丝杠传来的运动。
互锁机构是保证在接通机动进给时开合螺母不闭合合上开合螺母时不再接通横向和纵向机动进给防止发生误操作。
超越离合器的作用是避免光杠和快速电机同时传动时轴XX的损坏。
安全离合器的作用是在进给过程中当近给过大或刀架移动受阻时避免损坏传动机构使刀架停止运动起过载保险作用。
3-13无心外圆磨削与普通外圆磨削相比较有什么优点答无心外圆磨削较普通外圆磨削具有下列优点
1、生产率较高省去了打中心孔的工序省去了装夹工件的时间
2、磨削所获得的外圆表面的尺寸精度和形状精度都比较高表面质量也比较好可获得较细的表面粗糙度
3、若配备适当的自动装卸工件的机构无心磨削法比普通外圆磨削法更容易实现加工过程自动化
4、无心磨削可以用于成批生产和大量生产。
3-14试无心外圆磨削的工作原理。
解答进行无心外圆磨削时工件放在磨削砂轮和导论之间由托板支撑进行磨削此时是以工件被磨削的外圆表面自身定位而不是用顶尖或卡盘来定位。
工件由导轮的摩擦力带动作圆周进给工件的线速度基本上与导轮的线速度相等改变导轮速度便可以调节共件的圆周进给速度磨削砂轮与工件之间有很高的相对速度此即是切削速度。
第四章
4-1常用铣刀有哪些类型各有什么特点用在什么场合答1加工平面的铣刀主要有圆柱铣刀和面铣刀
圆柱铣刀的刀齿分布在圆柱面上有粗齿铣刀和细齿铣刀两种类型。
铣刀什么是逆铣什么是顺铣?
试分析其工艺特点。
在实际的平面铣削的生产中目前多采用哪种铣削方式为什么解答逆铣铣刀主运动方向与工件进给运动方向相反逆铣时到刀齿的切削厚度从零增加到最大值切削力也从零增加到最大值避免了刀齿因冲击而破损的可能。
刀齿开始切削时刀齿后刀面在已加工表面的冷硬层上挤压、滑行产生了严重磨损。
因而刀具寿命大大降
低且使工件表面质量也变差此外还存在对工件上抬的的垂向切削分力Fcn它会影响到工件夹持的稳定性
顺铣铣刀主运动方向与工件进给运动方向相同顺铣时刀齿切削厚度从最大开始因而避免了挤压、滑行现象同时垂向铣削力Fcn始终压向工件不会使工件向上抬起
因而顺铣能提高铣刀的使用寿命和加工表面质量。
在实际的平面铣削生产中目前多采用逆铣方式因为顺铣的水平分力会使工作台突然向前窜动因而使工件进给量不均匀甚至可能打刀而逆铣时水平分力与工件进给运动的方向相反不会产生这个问题。
4-3为什么顺铣时如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置将会产生工作台窜动答顺洗时渐变的水平分力与工件的进给运动方向相同而铣床的进给丝杆和螺母间必然有间隙如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置当水平分力小时工作台由进给丝杆驱动当水平分力变得足够大时工作台就会突然向前窜动是工件进给不均甚至打刀。
4-4
答
1试分析比较铣平面、刨平面、车平面、拉平面、磨平面的工艺特征和应用范围。
铣削平面可加工各种不同形状的平面、沟槽、台阶面、各种形状复杂的成形表面以
及用于切断等。
铣削为断续切削冲击、振动很大。
铣削为多刀多刃切削刀齿易出现径向跳动和轴向跳动铣削又是半封闭容屑形式铣削过程中对铣床、铣刀和铣削夹具的刚性要求都较高。
2刨削平面一般适用于单件小批生产及修理工作中加工平面可加工水平面、垂直面、
直槽、V形槽、T形槽和燕尾槽等。
而刨削加工时机床和刀具的结构较简单通用性好但生产率低在批量生产中常被铣削、拉削和磨削取代。
3车削平面一般用于加工回转体的端面容易保证回转体的端面与其拉削平面主要用于大批大量的生产中加工面积不大而要求较高的零件平面的加工精
度可达到IT9至IT6。
5磨削平面是平面精加工的主要方法之一主要用于中、小型零件高精度表面及淬火
钢等硬度较高的材料表面的加工。
所用的刀具为砂轮可以分为端面磨削和周边磨削。
4-5为什么刨削、铣削只能得到中等精度和表面粗糙度
解答刨削和铣削都是断续切削、刀具切入和切出工件时都会产生很大的冲击引发铣削或刨削工艺系统的振动因此只能得到中等精度和表面粗糙度。
4-6插削适合加工什么表面答插床的实质为立式刨床所加工的面与基面垂直。
揷削主要用来
加工各种垂直槽键槽花键槽特别是盘类零件试述下列零件上平面的加工方案
1单件小批生产中机座铸铁的底面500mm300mmRa3.2m。
粗铣——精铣
2成批生产中铣床工作台铸铁台面1250mm300mmRa1.6m。
粗拉——精拉
大批量生产中发动机连杆45调质钢217255HBW侧面25mm10mmRa3.2m。
3
粗铣——精铣。
第五章5-1
试分析比较钻头、扩孔钻和铰刀的结构特点。
答1标准麻花钻由四部分组成柄部用于传递扭矩且便于从钻床主轴上用楔铁将钻头顶出颈部为柄部和工作部分的连接部分也是磨削钻头时砂轮的退刀槽导向部分有两条排屑槽通道它也是切削部分的备用和重磨部分切削部分包括了钻头的“六面五刃”。
2扩孔钻的齿数较多一般为3、4齿结构与麻花钻相似由柄部、颈部、校准部分、切削部分
组成。
扩孔钻的工作时导向性好对于孔的形状误差有一定的校正能力而与麻花钻相比由于切
削刃未从外圆延至中心不存在横刃以及由横刃引起的问题其轴向力很小切削轻快省力钻头不易引偏与钻孔相比加工质量大大提高与刀具存在主偏角r。
3铰刀由柄部、颈部和工作部分组成而其中工作部分由引导锥、切削部分和校准部分刮削、挤压和保证孔径尺寸以及导向作用。
校准部分包括圆柱部分和倒锥。
铰刀一般有6到12刀齿容屑槽较浅钻心直径大铰刀的刚度和导向性比扩孔钻还要好。
5-2扩孔、铰孔为什么能达到较高较高的精度和较小的表面粗糙度
解答扩孔钻和铰孔钻的工作齿数较多并且没有横刃以及由横刃引起的一系列问题其轴向力很小切削轻快省力钻头也不易引偏因此加工质量较高此外加工时余量少背吃
刀量小切屑窄排屑容易切削过程平稳因此可以获得较高的精度和表面粗糙度。
5-3在车床上钻孔和在钻床上钻孔产生的“引偏”对所
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