思考题与习题9-1 外圆表面常用加工方法有哪些？如何选用？ 答：外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工等。车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般作为外圆表面粗加工和半精加工；磨削加工是外圆表面的主要精加工方法，特别适合各种高硬度和淬火后零件的精加工；光整加工是精加工之后进行的超精加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适合某些精度和表面质量要求很高的零件。 由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸要求的合格零件。9-2 砂轮的特征主要取决于哪些因素？如何进行选择？ 答：砂轮的特性主要是由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等因素决定的。 磨料是砂轮的主要组成成分，它应具有很高的硬度、耐磨性、耐热性和一定的韧性，以承受磨削时的切削热和切削力，同时还应具备锋利的尖角，以利磨削金属。 砂轮的粒度对磨削表面的粗糙度和磨削效率影响很大。磨粒粗，磨削深度大，生产率高，但表面粗糙度值大。反之，则磨削深度均匀，表面粗糙度值小。所以粗磨时，一般选粗粒度，精磨时选细粒度。磨软金属时，多选用粗磨粒，磨削硬而脆的材料时，则选用较细的磨粒。 结合剂是把磨粒粘结在一起组成磨具的材料。砂轮的强度、抗冲击性、耐热性及耐腐蚀性，主要取决于结合剂的种类和性质。 砂轮硬度是指砂轮工作时，磨粒在外力作用下脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。砂轮硬度的选用原则是：工件材料硬，砂轮硬度应选用软一些，以便砂轮磨钝磨粒及时脱落，露出锋利的新磨粒继续正常磨削；工件材料软，因易于磨削，磨粒不易磨钝，砂轮应选硬一些。但对于有色金属、橡胶、树脂等软材料磨削时，由于切屑容易堵塞砂轮，应选用较软砂轮。粗磨时，应选用较软砂轮；而精磨、成形磨削时，应选用硬一些的砂轮，以保持砂轮必要的形状精度。 砂轮的组织是指组成砂轮的磨粒、结合剂、气孔三部分体积的比例关系。通常以磨粒所占砂轮体积的百分比来分级。砂轮有三种组织状态：紧密、中等、疏松；细分成 0～14 号间，共 15 级。组织号越小，磨粒所占比例越大，砂轮越紧密；反之，组织号越大，磨粒比例越小，砂轮越疏松。 砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及工件的加工要求来确定的。9-3 外圆磨削有哪几种方式？各有何特点？各适用于什么场合？ 答：在外圆磨床上常用的磨削方法有： 1纵磨法 砂轮高速旋转起切削作用，工件旋转作圆周进给运动，并和工作台一起作纵向往复直线进给运
动。工作台每往复一次，砂轮沿磨削深度方向完成一次横向进给，每次进给（吃刀深度）都很小，全部磨削余量是在多次往复行程中完成的。当工件磨削接近最终尺寸时（尚有余量 0.005～0.01mm），应无横向进给光磨几次，直到火花消失为止。纵磨法加工精度和表面质量较高，适应性强，用同一砂轮可磨削直径和长度不同的工件，但生产率低。在单件、小批量生产及精磨中，应用广泛，特别适用于磨削细长轴等刚性差的工件。 （2）横磨法（切入法） 磨削时，工件不作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件作横向进给运动，直到磨去全部余量。横磨时，工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热量大而集中，所以易发生工件变形、烧刀和退火。横磨法生产效率高，适用于成批或大量生产中，磨削长度短、刚性好、精度低的外圆表面及两侧都有台肩的轴颈。若将砂轮修整成形，也可直接磨削成形面。 （3）综合磨法 先用横磨法将工件分段进行粗磨，相邻之间有 5mm～15mm 的搭接，每段上留有 0.01mm～0.03mm 的精磨余量，精磨时采用纵磨法。这种磨削方法综合了纵磨和横磨法的优点，适用于磨削余量较大（余量 0.7 mm～0.6mm）的工件。 （4）深磨法 磨削时， （1 采用较小的纵向进给量 mm/r～2mm/r） 和较大的吃刀深度（0.2mm～0.6mm）在一次走刀中磨去全部余量。为避免切削负荷集中和砂轮外圆棱角迅速磨钝，应将砂轮修整成锥形或台阶形，外径小的台阶起粗磨作用，可修粗些；外径大的起精磨作用，修细些。深磨法可获得较高精度和生产率，表面粗糙度值较小，适用于大批量生产中，加工刚性好的短轴。9-4 简述无心外圆磨削的特点及磨削方法。 答：在无心磨床磨削工件外圆时，工件不用顶尖来定心和支承，而是直接将工件放在砂轮和导轮（用橡胶结合剂做的粒度较粗的砂轮）之间，由托板支承，工件被磨削的外圆面作定位面。无心外圆磨床有两种磨削方式： （1）贯穿磨削法（纵磨法） 磨削时将工件从机床前面放到托板上，推入磨削区，由于导轮轴线在垂直平面内倾斜 α 角（α1°～6°） ，导轮与工件接触处的线速度 v导 可以分解成水平和垂直两个方向的分速度 v v导水平 和 v导垂直 ， 导垂直 控制工件的圆周进给运动；v导水平 使工件作纵向进给。所以工件进入磨削区后，便既作旋转运动，又作轴向移动，穿过磨削区，工件就磨削完毕。α 角增大、生产率高，但表面粗糙度值增大；反之，情况相反。为保证导轮与工件呈线接触状态， 需将导轮形状修整成回转双曲面形。这种磨削方法不适用带台阶的圆柱形工件。 （2）切入磨削法（横磨法） 先将工件放在托板和导轮之间，然后由工件（连同导轮） ）或磨削砂
轮横向切入进给，磨削工件表面。这时导轮的中心线仅倾斜很小角度（约 30’，以便对工件产生一微小的轴向推力，使它靠住挡板，得到可靠轴向定位。切入磨法适用于磨削有阶梯或成形回转表面的工件，但磨削表面长度不能大于磨削砂轮宽度。9-5 简述 M1432A 型万能外圆磨床具备哪些运动？ 答：外圆磨和内圆磨砂轮的旋转主运动；工件圆周进给运动；工件（工作台）往复纵向进给运动；砂轮横向进给运动。此外，机床还应有两个辅助运动：砂轮横向快速进退和尾架套筒缩回，以便装卸工件。9-6 万能外圆磨床上磨削锥面有哪几种方法？各适用于何种场合？机床应如何调整？ 答：1、扳转工作台用纵磨法磨削长圆锥面；2、扳动砂轮架用切入法磨削短圆锥面；3、扳动头架用纵磨法磨削圆锥面9-7 内圆表面常用加工方法有哪些？如何选用？ 答：内圆表面可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。常用的加工方法有：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。选择加工方法时，应考虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体条件。对于精度要求较高的孔，最后还须经珩磨或研磨及滚压等精密加工。9-8 标准高速钢麻花钻由哪几部分组成？切削部分包括哪些几何参数？ 答：标准高速钢麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成。柄部是钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。颈部是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。钻头的工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分担负主要切削工作，切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃及两个前刀面和两个后刀面组成。导向部分有微小的倒锥度，即从切削部分向柄部每 100mm 长度上钻头直径do 减少 0.03 mm～0.12mm，以减少与孔壁的摩擦。 麻花钻的主要几何角度有顶角 2φ，螺旋角β，前角γo，后角αo 和横刃斜角ψ等。这些几何角度对钻削加工的性能、切削力大小，排屑情况等都有直接的影响，使用时要根据不同加工材料和切削要求来选取。9-9 标准麻花钻的缺点是什么？ 答：麻花钻虽然是孔加工的主要刀具，长期以来一直被广泛使用，但是由于麻花钻在结构上存在着比较严重的缺陷，致使钻孔的质量和生产率受到很大影响，这主要表现在： 1）钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。 2）钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，达-55°～-60°。钻孔时，横刃处于挤刮状态，轴向抗力较大。同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。 3）
钻削加工过程是半封闭状态。钻孔时，主切削刃全长同时参加切削，切削刃长，切屑宽，而各点切屑的流出方向和速度各异，切屑呈螺卷状，而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制，因而排屑困难，切削液也不易注入切削区域，冷却和散热不良，大大降低了钻头的使用寿命。9-10 试分析钻孔、扩孔和铰孔三种孔加工方法的工艺特点，并说明这三种孔加工工艺之间的联系。 答：钻孔最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻钻孔的尺寸精度为 IT13～IT11，表面粗糙度Ra 值为 50μm～12.5μm，属于粗加工。钻孔主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔、油孔等，也可作为质量要求较高孔的预加工。 扩孔是用扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出的孔进行扩大加工。扩孔可在一定程度上校正原孔轴线的偏斜，扩孔的精度可达 IT10～IT9，表面粗糙的 Ra 值可达 6.3μm～3.2μm，属于半精加工。扩孔常用作铰孔前的预加工，对于质量要求不高的孔，扩孔也可作孔加工的最终工序。 用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。铰孔是应用较普遍的对中小直径孔进行精加工的方法之一，它是在扩孔或半精镗孔的基础上进行的。根据铰刀的结构不同，铰孔可以加工圆柱孔、圆锥孔；可以手工操作，也可以在机床上进行。铰孔后孔的精度可达 IT9～IT7，表面粗糙度 Ra 值达 1.6～0.4μm。 铰孔生产率高，容易保证孔的精度和表面粗糙度，但铰刀是定值刀具，一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔。对于中等尺寸以下较精密的孔，钻—扩—铰是生产中经常采用的典型工艺方案。9-11 试分析比较外排屑、内排屑和喷吸式深孔钻的工作原理、优缺点和使用范围。 答：单刃外排屑深孔钻又称枪钻。主要用于加工直径 d3 mm～20mm，孔深与直径之比 l / d gt100 的小深孔。切削时高压切削液（约为 3.5ΜΡa～10ΜΡa）从钻杆和切削部分的进液孔注入切削区域，以冷却、润滑钻头，切屑经钻杆与切削部分的 V 形槽冲出，因此称之为外排屑。 枪钻的特点是结构较简单，钻头背部圆弧支承面在切削过程中起导向定位作用，切削稳定，孔的加工直线性好。 错齿内排屑深孔钻适于加工直径 dgt20mm，孔深与直径比 l / d lt100 的直径较大的深孔。切削时高压切削液（约 2ΜΡa～6ΜΡa）由工件孔壁与钻杆的表面之间的间隙进入切削区，以冷却、润滑钻头切削部分，并利用高压切削液把切屑从钻头和钻管的内孔中冲出。 错齿内排屑深孔钻的切削部分由数块硬质合金刀片交错排列焊接在钻体上，实现了分屑，便于切屑排出；切屑是从钻杆内部排出而不与工件已加工表面接触，
所以可获得好的加工表面质量；分布在钻头前端的硬质合金导向条，使钻头支承在孔壁上，实现了切削过程中的导向，增大?饲邢鞴痰奈榷ㄐ浴?喷吸钻适用于加工直径 d16 mm～65 mm，孔深与直径比 l / d lt100 的中等直径一般深孔。喷吸钻主要由钻头、内钻管、外钻管三部分组成，钻头部分的结构与错齿内排屑深孔钻基本相同。其工作原理见图 9-15。工作时，切削液以一定的压力（一般为 0.98～1.96ΜΡa）从内外钻管之间输入，其中 2/3 的切削液通过钻头上的小孔压向切削区，对钻头切削部分及导向部分进行冷却与润滑；另外 1/3 的切削液则通过内钻管上月牙形槽喷嘴喷入内钻管，由于月牙形槽缝隙很窄，喷入的切削液流速增大而形成一个低压区，切削区的高压与内钻管内的低压形成压力差，使切削液和切屑一起被迅速“吸”出，提高了冷却和排屑效果，所以喷吸钻是一种效率高，加工质量好的内排屑深孔钻。9-12 镗削加工有何特点？常用的镗刀有哪几种类型？其结构和特点如何？ 答：镗孔是常用的加工孔的方法，其加工范围广泛。一般镗孔的精度可达 IT8～IT7，表面粗糙度 Ra 值可达 1.6～0.8μm；精细镗时，精度可达 IT7～IT6，表面粗糙度 Ra 值为 0.8μm～0.1μm。根据工件的尺寸形状、技术要求及生产批量的不同，镗孔可以在镗床、车床、铣床、数控机床和组合机床上进行。一般回旋体零件上的孔，多用车床加工；而箱体类零件上的孔或孔系（即要求相互平行或垂直的若干孔），则可以在镗床上加工。 镗孔不但能校正原有孔的轴线偏斜，而且能保证孔的位置精度，所以镗削加工适用于加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的孔，且尺寸较大、尺寸精度要求较高、有位置要求的孔和孔系。 镗刀有多种类型，按其切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀；按其加工表面可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀；按其结构可分为整体式、装配式和可调式。 单刃镗刀刀头结构与车刀类似，刀头装在刀杆中，根据被加工孔的大小，通过手工操纵，用螺钉固定刀头的位置。单刃镗刀结构简单，可以校正原有孔轴线偏斜和小的位置偏差，适应性较广，可用来进行粗加工、半精加工或精加工。但是，所镗孔径尺寸的大小要靠人工调整刀头的悬伸长度来保证，较为麻烦，加之仅有一个主切削刃参加切削，故生产效率较低，多用于单件小批量生产。 双刃镗刀有两个对称的切削刃，切削时径向力可以相互抵消，工件孔径尺寸和精度由镗刀径向尺寸保证。9-13 卧式镗床有哪些成形运动？说明它能完成哪些加工工作。 答：卧式镗床主要由床身 10、主轴箱 8、工作台 3、平旋盘 5 和前后立柱 7、2 等组成。主轴箱中装有镗轴 6、
平旋盘 5 及主运动和进给运动的变速、操纵机构。加工时，镗轴 6 带动镗刀旋转形成主运动，并可沿其轴线移动实现轴向进给运动；平旋盘 5 只作旋转运动，装在平旋盘端面燕尾导轨中的径向刀架 4 除了随平旋盘一起旋转外，还可带动刀具沿燕尾导轨作径向进给运动；主轴箱 8 可沿前立柱 7 的垂直导轨作上下移动，以实现垂直进给运动。工件装夹在工作台 3 上，工作台下面装有下滑座 11 和上滑座 12，下滑座可沿床身 10 水平导轨作纵向移动，实现纵向进给运动；工作台还可在上滑座的环形导轨上绕垂直轴回转，进行转位；上滑座沿下滑座的导轨作横向移动，实现横向进给。再利用主轴箱上、下位置调节，可使工件在一次装夹中，对工件上相互平行或成一定角度的平面或孔进行加工。后立柱 2可沿床身导轨作纵向移动，支架 1 可在后立柱垂直导轨上，进行上下移动，用以支承悬伸较长的镗杆，以增加其刚性。 综上所述，卧式镗床的主运动有：镗轴和平旋盘的旋转运动（二者是独立的，分别由不同的传动机构驱动）；进给运动有：镗轴的轴向进给运动，平旋盘上径向刀架的径向进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵向、横向进给运动；此外，辅助运动有：工作台转位，后立柱纵向调位，后立柱支架的垂直方向调位，主轴箱沿垂直方向、工作台沿纵、横方向的快速调位运动。 卧式镗床结构复杂，通用性较好，除可进行镗孔外，还可进行钻孔、加工各种形状沟槽、铣平面、车削端面和螺纹等。卧式镗床的主参数是镗轴直径。它广泛用于机修和工具车间，适用于单件小批量生产。9-14 试述拉削工艺特点和应用。 答：在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程，称为拉削加工。拉削工艺范围广，不但可以加工各种形状的通孔，还可以拉削平面及各种组合成形表面。由于受拉刀制造工艺以及拉床动力的限制，过小或过大尺寸的孔均不适宜拉削加工（拉削孔径一般为 10mm～100mm，孔 ，盲孔、台阶孔和薄壁孔也不适宜拉削加工。的深径比一般不超过 5）9-15 拉削有时要将工件端面靠在球面垫上，为什么？ 答：拉削圆孔时，工件一般不需夹紧，只以工件端面支承，因此，工件孔的轴线与端面之间应有一定的垂直度要求。 当孔的轴线与端面不垂直时，则需将工件的端面紧贴在一个球面垫板上，在拉削力作用下，工件连同球面垫板在固定支承板上作微量转动，以使工件轴线自动调到与拉刀轴线一致的方向。9-16 常用圆孔拉刀的结构由哪几部分组成？各部分起什么作用？ 答：圆孔拉刀其组成部分包括： （1）前柄 用以拉床夹头夹持拉刀，带动拉刀进行拉削。 （2）颈部 是前柄与过渡锥的连接部分，可在此处打标记。 （3）过渡锥 起对准中心的作用，
使拉刀顺利进入工件预制孔中。 （4）前导部 起导向和定心作用，防止拉孔歪斜，并可检查拉削前的孔径尺寸是否过小，以免拉刀第一个切削齿载荷太重而损坏。 （5）切削部 承担全部余量的切除工作，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。 （6）校准部 用以校正孔径，修光孔壁，并作为精切齿的后备齿。 （7）后导部 用以保持拉刀最后正确位置，防止拉刀在即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面或刀齿。 （8）后柄 用作直径大于 60mm 既长又重拉刀的后支承，防止拉刀下垂。直径较小的拉刀可不设后柄。9-17 试述内圆磨削的工艺特点及应用范围。答：内圆磨削与外圆磨削相比，加工条件较差，内圆磨削有以下一些特点： 1）砂轮直径受到被加工孔径的限制，直径较小。砂轮很容易磨钝，需要经常修整和更换，增加了辅助时间，降低了生产率。 2）砂轮直径小，使砂轮转速高达每分钟几万转，要达到砂轮圆周速度 25m/s～30m/s 也是十分困难的，由于磨削速度低，因此内圆磨削比外圆磨削效率低。 3）砂轮轴的直径尺寸较小，而且悬伸较长，刚性差，磨削时容易发生弯曲和振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。内圆磨削精度可达 IT8～IT6，表面粗糙度 Ra 值可达 0.8～0.2μm。 4）切削液不易进入磨削区，磨屑排除较外圆磨削困难。 虽然内圆磨削比外圆磨削加工条件差，但仍然是一种常用的精加工孔的方法。特别适用于淬硬的孔、断续表面的孔（带键槽或花键槽的孔）和长度较短的精密孔加工。磨孔不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量，还能提高孔的位置精度和轴线的直线度；用同一砂轮，可以磨削不同直径的孔，灵活性大。内圆磨削可以磨削圆柱孔（通孔、盲孔、阶梯孔）、圆锥孔及孔端面等。9-18 试述刨削的工艺特点和应用。 答：在刨床上使用刨刀对工件进行切削加工，称为刨削加工。刨削加工主要用于加工 。 各种平面（如水平面、垂直面和斜面等）和沟槽（如 T 形槽、燕尾槽、V 形槽等） ①刨床结构简单，调整、操作方便；刨刀制造、刃磨、安装容易，加工费用低； ②刨削加工切削速度低，加之空行程所造成的损失，生产率一般较低。但在加工窄长面和进行多件或多刀加工时，刨削的生产率并不比铣削低； ③刨削特别适宜加工尺寸较大的 T 形槽、燕尾槽及窄长的平面。9-19 常用刨床有哪几种？它们的应用有何不同？ 答：刨削加工常见的机床有牛头刨床和龙门刨床。 牛头刨床的刀具只在一个运动方向上进行切削，刀具在返回时不进行切削，空行程损失大，滑枕在换向的瞬间，有较大的冲击惯性，因此主运动速度不能太高；加工时通常只能单刀加工，所以它的生产率比较低。牛头刨床的主参数是最大刨削长度。它适用于单件
小批量生产或机修车间，用来加工中、小型工件的平面或沟槽。 与牛头刨床相比，龙门刨床具有形体大、动力大、结构复杂、刚性好、工作稳定、工作行程长、适应性强和加工精度高等特点。龙门刨床的主参数是最大刨削宽度。它主要用来加工大型零件的平面，尤其是窄而长的平面，也可加工沟槽或在一次装夹中同时加工数个中、小型工件的平面。9-20 试述铣削加工的工艺范围及特点。 答：铣削加工是利用多刃回转体刀具在铣床上对工件表面进行加工的一种切削加工方法。它可以加工水平面、垂直面、斜面、沟槽、成形表面、螺纹和齿形等，也可以用来切断材料。因此，铣削加工的工艺范围相当广泛，也是平面加工的主要方法之一。 与其他平面加工方法相比较，铣削的工艺特点是： 1）铣刀是典型的多刃刀具，加工过程有几个刀齿同时参与切削，总的切削宽度较大；铣削时的主运动是铣刀的旋转，有利于进行高速切削，故铣削的生产率高于刨削加工。 2）铣削加工范围广，可以加工刨削无法完成或难以加工的表面。例如可铣削周围封闭的凹平面、圆弧形沟槽、具有分度要求的小平面和沟槽等。 3）铣削过程中，就每个刀齿而言是依次参加切削，刀齿在离开工件的一段时间内，可以得到一定的冷却。因此，刀齿散热条件好，有利于减少铣刀的磨损，延长了使用寿命。 4）由于是断续切削，刀齿在切入和切出工件时会产生冲击，而且每个刀齿的切削厚度也时刻在变化，这就引起切削面积和切削力的变化。因此，铣削过程不平稳；容易产生振动。 5）铣床、铣刀比刨床、刨刀结构复杂，铣刀的制造与刃磨比刨刀困难，所以铣削成本比刨削高。 6）铣削与刨削的加工质量大致相当，经粗、精加工后都可达到中等精度。但在加工大平面时，刨削后无明显接刀痕，而用直径小于工件宽度的端铣刀铣削时，各次走刀间有明显的接刀痕，影响表面质量。 铣削加工既适用于单件小批量生产，也适用于大批量生产。9-21 常用铣床及铣床附件有哪几种？各自的主要用途是什么？ 答：铣床是用铣刀进行切削加工的机床，它的用途极为广泛。在铣床上采用不同类型的铣刀，配备万能分度头、回转工作台等附件。 铣床工作时的主运动是主轴部件带动铣刀.
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