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1、项目五 机械加工中的切削现象与质量问题分析1、积屑瘤是如何形成的？其形成的条件有哪些？它对切削过程产生哪些影响？怎么样抑制积屑瘤？答：在切削速度不高又能形成连续带状切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，刀具前角很小或为负值时，工件、切屑的一部分金属冷焊在刀具的刀尖和前刀面上代替刀具进行切削的硬块称积屑瘤。其形成与切削速度、工件材料及产生粘结现象的条件有关。积屑瘤对切削过程有积极的影响，也有消极的影响。1、实际前角增大。由于积屑瘤粘结在前刀面上，它加大了刀具的实际前角，可使切削力减小，对切削过程起到积极的作用。积屑瘤越高，实际前角越大。2、增大切削厚度。由于其产生、形成与脱落是一个周期性的
2、动态过程，因而有可能引起振动。3、加工表面粗糙度增大。积屑瘤的底部相对稳定，其顶部很不稳定，易破裂，一部分连附于切屑底部而排除，一部分留在加工表面上，积屑瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工时必须设法避免或减小积屑瘤。4、对刀具耐用度的影响。积屑瘤粘附在前刀面上，在相对稳定时，可代替刀刃切削，有减少刀具磨损、提高刀具耐用度的作用。但在积屑瘤较不稳定的情况下使用硬质合金刀具时，积屑瘤的破裂有可能使硬质合金刀具颗粒剥落，反而加大了刀具的磨损。控制积屑瘤的生长可以采用如下措施：(1)降低切削速度，使切削温度降低，粘结现象不易发生。(2)采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤存在的相应温度。
3、(3)采用润滑性能好的切削液，可减少磨擦，控制粘结。(4)增加刀具前角，以减小刀屑接触区的压力。(5)提高工件材料硬度，可减少加工硬化倾向。2、车削时切削合力为什么常分为三个相互垂直的分力？说明这三个分力的作用。答：切削合力方向为空间的某一方向，与切削运动中的三个运动方向均不重合，切削力是设计、计算机床功率、校验运动机构强度、合理选择切削用量、提高工件加工精度的一个重要参数或影响因素。所以按照车削的实际情况，将切削力沿车削时的三个运动方向分解成三个力。车削时的切削运动为：主运动、进给运动和切深运动。三个运动方向在车削时是相互垂直的，所以车削时将切削力分解成沿三个运动方向、互相垂直的分力。主切削
4、力：它切于加工表面并与基面垂直。它是计算车刀强度、设计机床零件、确定机床功率所必需的基本参数。进给力：它位于基面内并与工件轴线平行，与走刀方向相反的力，是设计计算车刀进给机构所必需的基本参数。背向力：它是处于基面内并与工件轴线垂直的力，用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，是计算机床零件和车刀强度所必需的基本参数，也是导致工件在切削过程中振动的力。3、何为最高生产率耐用度和最低成本耐用度？粗加工和精加工可选用的耐用度是否相同？为什么？答：最高生产率耐用度是根据单件加工工时最少或单位时间生产最多数量产品来衡量的。最低成本耐用度是以每件产品或工序的加工费用最低为原则来制定的。粗加工时，主要考虑生产
5、效率，可以按最大生产率选取耐用度。另外粗加工时，工时费用较低。精加工时，工时费用较高，选择耐用度时，主要以最低成本为目标。4、刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角各有何作用？如何选用合理的刀具切削角度？答：前角是刀具上重要的几何参数之一，它的大小决定切削刃的锋利程度和强固程度，直接影响切削过程，对切削的难易程度有很大的影响。后角的作用是用来减少刀具后面与工件切削表面和已加工表面间的摩擦，使刀具在切削过程中阻力降低。主偏角的大小影响背向力FP与进给力Ff的比例以及刀尖强度和散热条件等。副偏角的作用是减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少切削振动。刃倾角主要影响刀尖强度和切屑流动的方向。前角
6、的选择应根据：（1）工件材料的性质（2）刀具材料（3）加工阶段来进行合理选择。后角选择的主要依据有二个：一是切削厚度hd、二是刀具形式。主偏角的选择原则是，在工艺系统刚度允许的前提下，选择较小的主偏角。副偏角选择时，主要按加工性质，一般可取100150，切断刀为保证刀尖强度，可取1020。 刃倾角的选择应根据生产条件具体分析，一般情况下可按加工性质选取，精车s=0050；粗车s=00-50；断续车削s=-300-450 ；工艺系统刚性较差时不宜选负的刃倾角。5、为什么加工塑性材料时，应尽可能采用大的前角？前角增大后，又带来了什么问题？答：切削塑性材料时，增大前角能显著减小切削变形，减小切削力和
7、切削热，减小切屑的流动阻力。切削塑性材料常得到带状切屑，切屑与前刀面的接触面积较大，刀刃受力和散热条件较好，所以应选取较大前角。但前角增大后，刀刃强度减弱，容易造成崩刃和打刀。为提高刀刃强度，可采取在刀刃上磨倒棱和采用负刃倾角来解决。6、磨削机床主轴锥孔时，影响接触精度的主要因素有哪些？应采取哪些具体措施来提高联接表面的接触刚度？答：影响接触精度的主要因素：砂轮主轴轴承的发热和液压系统的发热、轴承精度及主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合零件的有关表面的加工精度等。提高联接表面的接触刚度可通过提高导轨等结合面的刮研质量、形状精度并降低表面粗糙度，都能增加接触面积，有效地提高接触刚度。预加载荷
8、，也可增大接触刚度。7、在车床上加工一批光轴，加工后产生：锥形、鞍形、腰鼓形、喇叭形。试分别分析其产生的原因。答：产生锥形的原因主要是由于工艺系统的一端的刚性较差或是由于刀具的磨损。产生鞍形的原因主要是由于加工过程中产生了大量的热量，导致工件的热变形，或由于导轨向后凸出时，工件上产生鞍形加工误差。产生腰鼓形的原因主要是由于工艺系统中工件的刚性较差，或由于导轨向前凸出时，工件上产生鼓形加工误差。产生喇叭形的原因主要是由于工艺系统的热变形、刚性及导轨的几何形状误差等综合引起的。8、何为误差敏感方向？车床与磨床的误差敏感方向有何不同？答：加工中由于机床的某项误差对零件的加工精度影响较大，则机床的该项
9、误差就为误差的敏感方向。对工件回转类机床（如车床）误差敏感方向不变，对刀具回转类机床（如镗床）加工时误差敏感方向和切削力方向随主轴回转而不断变化的。9、什么叫误差复映？误差复映的大小与哪些因素有关？如何减小误差复映的影响？答：毛坯误差经过加工后以一定比例反映在被加工表面的现象。在加工过程中，由于工件毛坯加工余量或材料硬度等引起切削力的变化，从而使工艺系统的变形也随之变化，变形的变化产生了误差复映。措施：1、减少毛坯误差，使余量均匀一致；2、硬度一致；3、提高工艺系统刚度；4、合理选择刀具和切削用量；5、增加走刀次数；6、避免间断切削等。10、什么叫加工误差？它与加工精度、公差有何区别？答：在任
10、何情况下，不可能把零件做得绝对准确并与理想零件完全符合，而是总会产生一定程度的偏离，这种偏离就是加工误差。允许偏离的范围即为公差范围。而加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想零件的几何形状相符合的程度。符合程度越高，加工精度越高。因此加工精度和加工误差这两个概念是以不同角度来评价零件几何参数的，公差的大小，反映了加工精度的高低。11、车削一批小轴，其外圆尺寸为11。根据测量结果，尺寸分布曲线符合正态分布，已求得标准差值，分散中心大于公差带中心，其偏移量为0.03mm。1）指出该批工件的常值系统误差及随机性误差；2）计算疵品率及工艺能力系数；3）判断这些疵品可否修复及工艺能力是否满足生产要求
11、？答：如图：系统=0.03mm, 无随机性误差。Cp=T/6=0.1/0.15=0.67查表可知:工艺能力系数不足;不满足加工要求。X=0.05-0.03=0.02 Z=X/=0.8查表可知:Y=0.2881则：不合格品率为1-0.5-0.2881=0.2119由于废品尺寸均大于轴最大极限尺寸，可知：可修复。12、在两台相同的自动车床上加工一批小轴的外圆，要求保证直径110.02mm，第一台加工1000件，其直径尺寸按正态分布，平均值为11.005mm，均方差1=0.004mm。第二台加工500件，其直径尺寸也按正态分布，且其平均值为11.015mm，2=0.0025mm。试求：（1）在同一图上画出两台机床加工的两批工件的尺寸分布图，并指出哪台机床的精度高？（2）计算并比较哪台机床的废品率高，并分析其产生的原因及提出改进的办法。答：由图可知：第二台机床的精度较高。由图可知：第一台机床加工的零件分布全在公差范围内，也就是没有废品出现。而第二台机床所加工的会出现一定的废品，其废品率为：X=11.02-11.015=0.005,Z=X/2=0.005/0.0025=2查表可知：Y=0.4772故废品率为：0.5-0.4772=0.0228两台所选机床的加工工艺能力均足够，但第二台机床加工更不经济，其出现废品的原因是刀具相对工件的位置没有调整好。
项目五机械加工中的切削现象与质量问题分析
