机械制造技术基础课后习题答案完整版.pdf
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1、第二章 2-1 什么叫主运动什么叫进给运动试以车削、钻削、端面铣削、龙门刨削、外圆磨削为例进行说明。答主运动由机床提供的刀具与工件之间最主要的相对运动它是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。进给运动 使主运动能依次地或连续地切除工件上多余的金属 以便形成全部已加工表面的运动。车削时主运动为工件的旋转进给运动为刀具沿轴向相对于工件的移动 钻削时主运动为工件或钻头的旋转而工件或钻头沿钻头轴线方向的移动为进给运动 端面铣削时主运动为铣刀的旋转运动进给运动为工件移动 龙门刨削时主运动为刨刀的直线往复运动进给运动为工件的间隙移动 平面磨削时主运动为砂轮的旋转矩台的直线往复运动或圆台的回转纵向进给
2、运动为进给运动以及砂轮对工件作连续垂直移动而周边磨削时还具有横向进给。2-2 根据表 2-2 和表 2-3分析下列机床型号所代表的意义MM7132、CG6125B、X62W、M2110、Z5125、T68 答MM7132 代表工作台面宽度为 320mm 的精密卧轴矩台平面磨床 CG6125B 代表最大回转直径为 250mm 的高精度卧式车床重大改进顺序号为 B X62W 代表工作台面宽度为 20mm 的卧式升降台铣床 M2110 代表磨削孔径为 100mm 的内圆磨床 Z5125 代表最大钻孔直径为 25mm 的方柱立式钻床 T68 代表卧式镗床 2-3 画出Y0=10、s=6、0=6、0=6
3、、Kr=60、rK=15的外圆车刀刀头部分投影图。答参见课本第 15 页。2-4 用rrs70157、的车刀以工件转速 n=4r s刀具每秒沿工件轴线方向移动 1.6mm把工件直径由54wdmm计算切削用量spcafv、。解 spa=2wmdd605432mm 06040.75410001000wcd nmvs 01.60.44fvmmfrn 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
4、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
5、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
6、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
7、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。2-8 spa、f 和cv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spa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。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cv增大使h增大变形抗力增大故切削力
8、增大反之若cv增大时h减小变形抗力减小切削力也就随之减小。三者之中spa对切削力的影响最大f 次之cv最小。在切除相同余量的前提下增大 f 比spa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
9、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
10、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PF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 6502/Nmm的 40 钢外圆。切削用量为spa=4mm f=0.6mm/r v=110r/min 刀 具 几 何 角 度 为 0r=01000005,8,60,1skmm。按公式计算及查表方法确定切削为pF、pF、cF及切削时所消耗的功率
11、。答由表 2-5 1.00.750.15279540.61103765.7cccccccsFyFnFcFspcFFFFC afvKKK0.90.60.3194040.61101213.75pppppppsFyFnFpFspcFFFFCafvKKK 1.00.50.4288040.61101361.4fffffffsFyFnFfFspcFFFFCafvKKK 由表 2-6当b=650aMP时 0.75650()()1650650ccnFbMFK 1.35650()()1650650ppnFbMFK 1.0650()()1650650ffnFbMFK 按000060,10,5rsK 查表 2-7
12、得 0ccrccscFMFK FFFKKKKK10.941.01.0=0.94 0pprppspFMFK FFFKKKKK10.771.01.25=0.96 0ffrffsfFMFK FFFKKKKK11.111.00.85=0.94 所以 3765.7ccFFK=3765.70.94=3539.8N 1213.75ppFFK=1213.750.96=1165.2N 1361.4ffFFK=1361.40.94=1279.7N 443539.8 1106.49610610cccF VPKwKw 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
13、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:FcFcFcFcFcknyxCcspcvfaF 经计算得到FCFC 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。2-13 用 P10 的刀具材料加工2650bN mm的碳钢当cv增加 1 倍且 f 减小 1 倍时计算着两种情况下切削温度变化的百分数。解由切削温度公式0.260.410.140.04cspC vfa 而现令改变用量之前0
14、.320.140.041cspC vfa 现2ccvv12ff 则有 0.320.140.042cspC vfa0.320.140.041(2)()2cspCvfa11.1329 故 211%13.29%2-14 切削用量spa、f、cV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 0.410.140.04cspC Vfa 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 52.250.75rcspCTv fa 由公式可以得到切削速度cV对刀具寿命的影响最大其次是进给
15、量 f背吃刀量spa对刀具寿命的影响最小。2-15 甲、乙、丙三人高速车削b=750N/mm2的碳钢。切削面积(asp f)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 解刀具寿命计算公式为pnmTspcaTfC111v 故切削速度vvfTCvxyspavmc 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
16、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cv 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cv。例如0.750.150.750.85C44()P6 106 10F cspccF cspcCafvvCafv 对功率影响最小的是进给量故最先选择 f而影响较大的是cv最后选择cv。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
17、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
18、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cv 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cv。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
19、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 什么是内联系传动链它与外联系传动链有何不同试举例说明。答外联系传动链是联系动力源和机床执行件之间的传动链是执行件得到运动而且能改变运动的速
20、度和方向但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。例如车削螺纹是从电动机传到车床主轴的传动链就是外联系传动链它只决定车螺纹速度的快慢而不影响螺纹表面的成形。内联系传动链是联系复合运动之内的各个分解部分 因而传动链所联系的执行件相互之间的相对速度有严格的要求用来保证执行件运动的轨迹。例如在卧式车床上用螺纹车刀车螺纹时为了保证所需螺纹的导程大小主轴转一周时车刀必须移动一个规定的准确的距离联系主轴刀架之间的螺纹传动链就是一条传动比有严格要求的内联系传动链。3-3 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*13
21、0/230*56/38*39/47*63/50=1410.5 r/min 主轴最低转速 r=1450*130/230*51/43*22/58*20/80*20/80*26/58=10.8 r/min 正转级数u2=20/80*51/500.25 u3=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 3-4 CA6140 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内联系
22、传动链。3-5 主轴受轴向切削力作用后如何传到箱体上的 解答见机械制造技术基础第二版P94 图 3-9 主轴前端受到的径向力通过双列圆柱滚子轴承 2 传给法兰然后传给箱体上 主轴后端受到的径向力通过角接触球轴承 11 传给法兰然后传给箱体 主轴受到的由后向前的轴向力通过角接触球轴承 11 传到法兰上然后传到箱体受到的由前向后的轴向力作用于轴套 9 然后作用于推力球轴承 10然后传给法兰法兰和箱体是一个整体 3-6 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
23、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。3-7 CA6140 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2P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5P级精度的 46215 型角接触球轴承5P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。3-8 CA6140 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
24、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。3-9 CA6140 车床的动力由电动机传到轴上时为什么要采用卸荷带轮转矩是如何传到轴上的 答使用卸荷带轮是为了让轴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内的深沟球轴承上法兰固定与箱体。轴上的带轮通过花键带动轴旋转而 V 带的拉力则经轴承和法兰传至箱体使轴的花键部分只传动转矩 不承受弯矩 3-10
25、 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
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