第3章 切削原理

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1、第3章 練習(xí)題 1. 填空題 1-1 直角自由切削，是指沒有 參加切削，并且刃傾角 的切削方式。 1-2 在一般速度范圍內(nèi)，第Ⅰ變形區(qū)的寬度僅為0.02～0.2mm。切削速度 ，寬度愈小，因此可以近似視為一個平面，稱為剪切面。 1-3 靠前刀面處的變形區(qū)域稱為 變形區(qū)，這個變形區(qū)主要集中在和前刀面接觸的切屑底面一薄層金屬內(nèi)。 1-4 在已加工表面處形成的顯著變形層（晶格發(fā)生了纖維化），是已加工表面受到切削刃和后刀面的擠壓和摩擦所造成的，這一變形層稱為 變形區(qū)。 1-5 從形態(tài)上看，切屑可以分為帶狀切屑、 、

2、 和崩碎切屑四種類型。 1-6 在形成擠裂切屑的條件下，若減小刀具前角，減低切削速度，加大切削厚度，就可能得到 。 1-7 在形成擠裂切屑的條件下，若加大刀具前角，提高切削速度，減小切削厚度，就可能得到 。 1-8 經(jīng)過塑性變形后形成的切屑，其厚度hch通常都要 工件上切削層的厚度hD，而切屑長度Lch通常 切削層長度Lc。 1-9 切削過程中金屬的變形主要是剪切滑移，所以用 的大小來衡量變形程度要比變形系數(shù)精確些。 1-10 相對滑移是根據(jù)純剪切變形推出的，所以它主要反映 變形區(qū)的變形情況，而變形系數(shù)則反映切屑變

3、形的綜合結(jié)果，特別是包含有 變形區(qū)變形的影響。 1-11 切屑與前刀面的摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不同，因為切屑與前刀面之間的壓力很大（可達(dá)1.96～2.94GPa以上），再加上幾百度的高溫， 致使切屑底面與前刀面發(fā)生 現(xiàn)象。 1-12 在粘結(jié)情況下，切屑與前刀面之間的摩擦是切屑粘結(jié)部分和上層金屬之間的摩擦，即切屑的 。 1-13 根據(jù)摩擦情況不同，切屑與前刀面接觸部分可分為兩個摩擦區(qū)，即 和滑動區(qū)。 1-14 切屑與前刀面粘結(jié)區(qū)的摩擦是 變形區(qū)變形的重要成因。 1-15 硬脆材料與金屬材料

4、的切除過程有所不同，其切除過程以 為主。 1-16 磨削時砂輪表面的微小磨粒切削刃的幾何形狀是不確定的，通常有較大的負(fù) （－60°～－85°）和刃口楔角（80°～145°），以及較大的 半徑。 1-17 砂輪磨粒切削刃的排列（刃距、高低）是 分布的，且隨著砂輪的磨損不斷變化。 1-18 切削時作用在刀具上的力，由兩個方面組成：1）三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的 變形抗 力和塑性變形抗力；2）切屑、工件與刀具間的 。 1-19 由于切削變形復(fù)雜，用材料力學(xué)、彈性、塑性變形理論推導(dǎo)的計算切削力的理論公式與實際差距較大，故在

5、實際生產(chǎn)中常用 經(jīng)驗公式 計算切削力的大小。 1-20 切削熱的直接來源是切削層的變形以及切屑與刀具、工件與刀具之間的 ，因而三個變形區(qū)是產(chǎn)生切削熱的三個熱源區(qū)。 1-21 在切削塑性材料時，切削區(qū)溫度最高點是在前刀面上 處。 1-22 切削脆性材料時，由于形成崩碎切屑，故最高溫度區(qū)，位于靠近刀尖的 的小區(qū)域內(nèi)。 1-23 目前比較成熟的測量切削溫度的方法有自然熱電偶法、 熱電偶法和紅外測溫法。 1-24 利用自然熱電偶法可測得的溫度是切削區(qū)的 ，紅外測溫法可測刀具及切屑側(cè)面 。 1-25 工件平

6、均溫度指磨削熱傳入工件而引起的 ，它影響工件的形狀和尺寸精度。 1-26 積屑瘤是在 切削速度加工塑性材料條件下的一個重要物理現(xiàn)象。 1-27 積屑瘤是 變形區(qū)在特定條件下金屬變形摩擦的產(chǎn)物。 1-28 殘余應(yīng)力是在未施加任何外力作用的情況下，在材料內(nèi)部保持 而存在的應(yīng)力。 1-29 刀具正常磨損的主要表現(xiàn)形式為前刀面磨損、后刀面磨損和 磨損。 1-30 刀具的非正常磨損是指刀具在切削過程中突然或過早產(chǎn)生損壞現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為兩種形式： 和卷刃。 1-31 一次磨刀之后，刀具進(jìn)行切削，后刀面允許的最大磨損量

7、（VBB），稱為 ， 或者叫做磨損限度。 1-32 形成刀具磨損的原因非常復(fù)雜，它既有 磨損，又有 、化學(xué)作用的磨損，還有由于金相組織的相變使刀具硬度改變所造成的磨損。 1-33 刀具耐用度是指刀具從開始切削至達(dá)到 為止所使用的切削時間，用T表示。 1-34 切削用量優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)視優(yōu)化目標(biāo)不同，可以有多種形式，常見的有以下幾種：按最高生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù)，按 標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù)和按最大利潤率標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù)。 2. 判斷題 2-1 在一般速度范圍內(nèi)，第Ⅰ變形區(qū)的寬度僅為0.02～0.2mm。切削速度愈高，

8、寬度愈小。 2-2 切削時出現(xiàn)的積屑瘤、前刀面磨損等現(xiàn)象，都是第Ⅲ變形區(qū)的變形所造成的。 2-3 第Ⅲ變形區(qū)的變形是造成已加工表面硬化和殘余應(yīng)力的主要原因。 2-4 由于大部分塑性變形集中于第Ⅰ變形區(qū)，因而切削變形的大小，主要由第Ⅰ變形區(qū)來衡量。 2-5 在形成擠裂切屑的條件下，若減小刀具前角，減低切削速度，加大切削厚度，就可能得到崩碎切屑。 2-6 在形成擠裂切屑的條件下，若加大刀具前角，提高切削速度，減小切削厚度，就可能得到帶狀切屑。 2-7 切屑形態(tài)的變化反映了切削變形程度的不同，如帶狀切屑是切削層沿剪切面滑移變形尚未達(dá)到斷裂程度而形成的。 2-8 切屑形態(tài)的變化反映了切削

9、變形程度的不同，如擠裂切屑是切削層沿剪切面滑移變形完全達(dá)到斷裂程度而形成的。 2-9 切屑形態(tài)的變化反映了切削變形程度的不同，如單元切屑是切削層沿剪切面滑移變形完全達(dá)到斷裂程度而形成的。 2-10 經(jīng)過塑性變形后形成的切屑，其厚度hch通常都要小于工件上切削層的厚度hD，而切屑長度Lch通常大于切削層長度Lc。 2-11 用相對滑移的大小來衡量變形程度要比變形系數(shù)精確些。 2-12 相對滑移反映切屑變形的綜合結(jié)果，特別是包含有第二變形區(qū)變形的影響。 2-13 切屑與前刀面的摩擦與一般金屬接觸面間的摩擦不同，不是一般的外摩擦，而是切屑粘結(jié)部分和上層金屬之間的摩擦，即切屑的內(nèi)摩擦

10、。 2-14 內(nèi)摩擦實際就是金屬內(nèi)部的滑移剪切，同粘結(jié)面積和法向力有關(guān)。 2-15 切屑與前刀面粘結(jié)區(qū)的摩擦是第Ⅱ變形區(qū)變形的重要成因。 2-16 硬脆材料與金屬材料的切除過程有所不同，其切除過程以斷裂破壞為主。 2-17 磨削是利用砂輪表面上由結(jié)合劑剛性支承著的極多微小磨粒切削刃進(jìn)行的切削加工。 2-18 磨削時砂輪表面的微小磨粒切削刃的幾何形狀是不確定的，且通常有較大的前角和刃口楔角，以及較大的刃口鈍圓半徑。 2-19 主切削力Fc是計算機(jī)床功率及設(shè)計夾具、刀具的主要依據(jù)。 2-20 吃刀抗力可能引起工件的彎曲與振動，影響加工質(zhì)量。 2-21 進(jìn)給抗力Ff是

11、設(shè)計和校驗機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的重要依據(jù)。 2-22 由于切削變形復(fù)雜，在實際生產(chǎn)中常用理論公式計算切削力的大小。 2-23 切削功率主要是主運動和主切削力所消耗的功率。 2-24 影響切削力的因素很多，其中最主要的是刀具材料、刀具磨損、冷卻潤滑液。 2-25 切削溫度是切削過程的一個重要物理量，主要影響刀具磨損和積屑瘤的產(chǎn)生，但對表面質(zhì)量沒有影響。 2-26 切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)（如空氣、切削液）傳散出去。不同的加工方法其切削熱傳散的比例是相同。 2-27 切削溫度的高低不僅取決于熱源區(qū)產(chǎn)生熱量的多少，而且還取決于散熱條件的好壞。 2-28 凡影響切削變

12、形、切削抗力及功率消耗的因素，都對生熱有影響。 2-29 切削用量增加，功率消耗加大，切削熱的生成加多，切削溫度升高。 2-30 在切削塑性材料時，切削區(qū)溫度最高點是在刀刃處。 2-31 切削脆性材料時，由于形成崩碎切屑，故最高溫度區(qū)位于靠近刀尖的后刀面上的小區(qū)域內(nèi)。 2-32 人工熱電偶法可用于測量切削區(qū)的平均溫度，紅外測溫法可用于測量刀具及切屑側(cè)面溫度場。 2-33 控制與降低磨削溫度，是保證磨削質(zhì)量的重要措施。 2-34 工件平均溫度與磨削燒傷和磨削裂紋的產(chǎn)生有密切關(guān)系。 2-35 磨粒磨削點溫度是引起磨削刃的熱損傷、砂輪的磨損、破碎和粘附等現(xiàn)象的重要因素。

13、 2-36 磨削區(qū)溫度影響工件的形狀和尺寸精度。 2-37 工件表面層的溫度分布與加工表面變質(zhì)層的生成機(jī)理、磨削裂紋的產(chǎn)生以及工件的使用性能等有關(guān)。 2-38 積屑瘤是在中等切速加工塑性材料條件下的一個重要物理現(xiàn)象。 2-39 在精加工時，積屑瘤對切削過程是有利的，應(yīng)設(shè)法利用這一點提高已加工表面質(zhì)量。 2-40 積屑瘤的形成與摩擦條件有關(guān)，而影響摩擦條件的主要因素是接觸面壓力。 2-41 當(dāng)切削塑性材料、切削速度v較高、切削厚度hD較大時易發(fā)生前刀面磨損。 2-42 當(dāng)切削塑性金屬材料時，若切削速度較低，切削厚度較薄，則易發(fā)生后刀面磨損。 2-43 當(dāng)切削脆性金屬

14、時，由于形成崩碎切屑，會出現(xiàn)后刀面磨損。 2-44 當(dāng)切削塑性金屬，采用中等切速及中等進(jìn)給量時，常出現(xiàn)前后刀面同時磨損。 2-45 刀具磨損過程可分為兩個階段即初期磨損階段和正常磨損階段。 2-46 磨粒磨損只在低速切削條件下都存在，對低速切削的刀具而言，磨粒磨損往往是刀具磨損的主要原因。 2-47 粘結(jié)磨損一般在中等偏低的切削速度下比較嚴(yán)重。 2-48 擴(kuò)散磨損在高溫作用下發(fā)生。擴(kuò)散磨損其實質(zhì)是一種物理性質(zhì)磨損。 2-49 切削用量中切削速度對刀具耐用度的影響最大，其次為切削深度，而進(jìn)給量對刀具耐用度的影響最小。 2-50 傳統(tǒng)上選擇切削用量的基本原則是：在保證刀

15、具一定耐用度的前提下，優(yōu)先考慮采用最大的切削深度ap，其次考慮采用大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度的要求選定（計算或查表）合理的切削速度v。 3. 單項選擇題 3-1 直角自由切削，是指沒有副刃參加切削，并且刃傾角（　 ?。┑那邢鞣绞?。 ① λs＞0 ② λs＝0 ③ λs＜0 3-2 切削加工過程中的塑性變形大部分集中于（ ）。 ① 第Ⅰ變形區(qū) ② 第Ⅱ變形區(qū) ③ 第Ⅲ變形區(qū) ④ 已加工表面 3-3 切屑類型不但與工件材料有關(guān)，而且受切削條件的影響。如在形成擠裂切屑的條件下，若減小刀具前角，減低切削速度或加大切削厚度，就可能得到（　 　）。 ① 帶狀切屑

16、 ② 單元切屑 ③ 崩碎切屑 3-4 切屑類型不但與工件材料有關(guān)，而且受切削條件的影響。如在形成擠裂切屑的條件下，若加大前角，提高切削速度，減小切削厚度，就可能得到（ ）。 ① 帶狀切屑 ② 單元切屑 ③ 崩碎切屑 3-5 內(nèi)摩擦實際就是金屬內(nèi)部的滑移剪切，同粘結(jié)面積有關(guān)。這部分的摩擦力Ffi約占切屑與前刀面總摩擦力的（ ）。 ① 55％ ② 65％ ③ 75％ ④ 85％ 3-6 切屑與前刀面粘結(jié)區(qū)的摩擦是（　 　）變形的重要成因。 ① 第Ⅰ變形區(qū) ② 第Ⅱ變形區(qū) ③ 第Ⅲ變形區(qū) 3-7 切削用量對切削力影響最大的是（ ）。 ①

17、切削速度 ② 切削深度 ③ 進(jìn)給量 3-8 切削用量對切削溫度影響最小的是（ ）。 ① 切削速度 ② 切削深度 ③ 進(jìn)給量 3-9 在切削塑性材料時，切削區(qū)溫度最高點是在（ ）。 ① 刀尖處 ② 前刀面上靠近刀刃處 ③ 后刀面上靠近刀尖處 ④ 主刀刃處 3-10 磨削區(qū)溫度是砂輪與工件接觸區(qū)的平均溫度，一般約有500～800℃，它影響（ ）。 ① 工件的形狀和尺寸精度 ② 磨削刃的熱損傷、砂輪的磨損、破碎和粘附等 ③ 磨削燒傷和磨削裂紋的產(chǎn)生 ④ 加工表面變質(zhì)層、磨削裂紋以及工件的使用性能 3-11 積屑瘤是在（ ）

18、切削塑性材料條件下的一個重要物理現(xiàn)象。 ① 低速 ② 中低速 ③ 中速 ④ 高速 3-12 切削用量對刀具耐用度影響最大的是（ ）。 ① 切削速度 ② 切削深度 ③ 進(jìn)給量 4. 多項選擇題 4-1 主切削力Fc垂直于基面，與切削速度方向一致，作用于工件切線方向，是（ ）的主要依據(jù)。 ① 計算機(jī)床功率 ② 設(shè)計夾具 ③ 設(shè)計刀具 ④ 設(shè)計和校驗機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度 4-2 影響切削力的因素很多，其中最主要的是（ ）。 ① 工件材料 ② 切削用量 ③刀具材料 ④ 刀具幾何形狀與幾何角度 4-3 切削過程中影響散熱的因素有（

19、 ）。 ① 工件材料的導(dǎo)熱系數(shù) ② 刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù) ③ 冷卻潤滑液 ④ 刀具主刀刃與工件接觸長度 4-4 磨削是工件表面溫度可達(dá)1000℃以上，在工件表層形成極大的溫度梯度（600～1000℃/mm），并會出現(xiàn)（ ）等缺陷。 ① 尺寸形狀偏差 ②表面燒傷 ③ 加工硬化 ④ 殘余應(yīng)力 4-5 合理地控制切削條件、調(diào)整切削參數(shù)，盡量不形成中溫區(qū)就能較有效地抑制或避免積屑瘤形成。一般可采用的措施包括（ ） ① 控制切削速度 ② 減小刀具前角 ③ 使用高效切削液 ① 當(dāng)工件材料塑性過高，硬度很低時，可進(jìn)行適當(dāng)熱處理，提高其硬度，降低其

20、塑性 4-6 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因有（ ）。 ① 塑性變形效應(yīng) ② 里層金屬彈性恢復(fù) ③ 表層金屬的相變 ④ 熱變形 4-7 當(dāng)（ ）時易發(fā)生前刀面磨損。 ① 切削塑性材料 ② 切削速度較高 ③ 切削厚度較大 ④ 切削深度較大 4-8 當(dāng)（ ）時易發(fā)生后刀面磨損。當(dāng)（ ）時，由于形成崩碎切屑，也會出現(xiàn)后刀面磨損。 ① 切削脆性金屬 ② 切削塑性材料 ③ 切削速度較低 ④ 切削厚度較薄 4-9 決定粘結(jié)磨損程度的因素主要有（ ）。 ① 接觸面間分子活動能量 ② 刀具材料與工件材料的硬度比 ③ 中等偏低的切削速度 ④ 刀具

21、材料與工件的親和能力 4-10 視優(yōu)化目標(biāo)不同，常見的切削用量優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)有（ ）。 ① 按最高生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù) ② 按最大刀具耐用度標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù) ③ 按最大利潤率標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù) ④ 按最低成本標(biāo)準(zhǔn)評定的目標(biāo)函數(shù) 5. 問答題 5-1 如何表示切屑變形程度？ 5-2 影響切削變形有哪些因素？各因素如何影響切削變形？ 5-3 三個切削分力是如何定義的？各分力對加工有何影響？ 5-4 刀具磨損過程有哪幾個階段？為何出現(xiàn)這種規(guī)律？ 5-5 刀具破損的主要形式有哪些？高速鋼和硬質(zhì)合金刀具的破損形式有何不同？ 5-6 工件材料切削加工性

22、的衡量指標(biāo)有哪些？ 5-7 說明最大生產(chǎn)效率刀具使用壽命和經(jīng)濟(jì)刀具使用壽命的含義及計算公式。 5-8 切削液有何功用？如何選用？ 5-9 磨粒粒度是如何規(guī)定的？試說明不同粒度砂輪的應(yīng)用。 5-10 試述高速磨削、強(qiáng)力磨削和砂帶磨削的特點和應(yīng)用。 第3章 練習(xí)題答案 1. 填空題 1-1 副刃，λs＝0 1-2 愈高 1-3 第Ⅱ 1-4 第Ⅲ 1-5 擠裂切屑、單元切屑 1-6 單元切屑 1-7 帶狀切屑 1-8 大于，小于 1-9 相對滑移 1-10 第Ⅰ，第Ⅱ 1-11 粘結(jié) 1-12 內(nèi)摩擦 1-13 粘結(jié)區(qū)（或內(nèi)摩擦區(qū) 1-

23、14 第Ⅱ 1-15 斷裂破壞 1-16 前角, 刃口鈍圓 1-17 隨機(jī) 1-18 彈性；摩擦力 1-19 經(jīng)驗公式 1-20 摩擦。 1-21 靠近刀刃 1-22 后刀面上 1-23 人工。 1-24 平均溫度，溫度場 1-25 工件溫升 1-26 中等 1-27 第Ⅱ 1-28 平衡 1-29 前后刀面同時 1-30 破損 1-31 磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 1-32 機(jī)械，物理 1-33 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)（或磨損限度） 1-34 最低成本。 2. 判斷題 2-51 （T） 2-52 （F） 2-53 （T） 2-54 （T） 2-55

24、（F） 2-56 （T） 2-57 （T） 2-58 （F） 2-59 （T） 2-60 （F） 2-61 （T） 2-62 （F） 2-63 （F） 2-64 （F） 2-65 （T） 2-66 （T） 2-67 （F） 2-68 （F） 2-69 （T） 2-70 （T） 2-71 （T） 2-72 （F） 2-73 （T） 2-74 （F） 2-75 （Ｆ） 2-76 （Ｆ） 2-77 （T） 2-78 （T） 2-79 （Ｆ） 2-80 （F） 2-81 （T） 2-82 （Ｆ） 2-83 （T） 2-84 （F） 2-85

25、（T） 2-86 （F） 2-87 （T） 2-88 （T） 2-89 （Ｆ） 2-90 （Ｆ） 2-91 （T） 2-92 （T） 2-93 （T） 2-94 （T） 2-95 （Ｆ） 2-96 （Ｆ） 2-97 （T） 2-98 （Ｆ） 2-99 （F） 2-100 （T） 3. 單項選擇題 3-13 ② 3-14 ① 3-15 ② 3-16 ① 3-17 ④ 3-18 ②　 3-19 ② 3-20 ② 3-21 ② 3-22 ③ 3-23 ③ 3-24 ① 4. 多項選擇題 4-1 答案： ① ② ③ 4-2 答案： ① ② ④ 4-3 答案： ① ② ③ ④ 4-4 答案： ① ② ④ 4-5 答案： ① ③ ④ 4-6 答案： ① ② ③ 4-7 答案： ① ② ③ 4-8 答案： ② ③ ④ ，① 4-9 答案： ② ③ ④ 4-10 答案： ① ③ ④