5.车削、镗孔时切削力的指数公式及指数
公式中的系数和指数
6.铣削力的计算公式
FZ W W 0
q 0Z e
Y f
X p
F Z K 60
n d Z
a a a 81C .9F F
F
F
FZ
FZ
FZ
???????=
（N ）
3
0Z 10
2d F M ??=（N ﹒m ）
1000
F P Z m υ?=
(kW) 其中1000
n d 0
0??=
πυ（m/s ），0f 0f n Z a n f ??=?=υ,
d 0－铣刀外径mm ；n 0－铣刀转速（r/s ）,Z －铣刀齿数。
铣削力公式中的系数及指数
a p －铣削深度（mm ）；a e －铣削接触弧深度（mm ）；a f －每齿进给量(mm/Z)；f υ－每秒（分）进给量(mm/s,mm/min)；f －每转进给量(mm/r)；
7.钻削力的计算公式
1000
n d 0π=
υ（m/s ）
f f 2na f n =?=υ（mm/s ）
F Y X 0
F K f
d C F F
F
???=（N ）
3
M Y X 0
M 10K f
d C M M
M
-????=(N ·m)
n M 2P m ?=π(W)
m d 2M P υ?=
(kW)
钻削力F ，扭矩M 公式中的系数、指数及修正系数见表13－2和13－3。 表13－2 高速钢麻花钻钻孔时轴向力、扭矩公式中的系数及指数
1常见的金属切削加工方式有哪些? 答：一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等 2. 切削加工的主要特点是什么？ 答：工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。 3. 在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类（）、（）。 4.什么是主运动？什么是进给运动？ 主运动切下切屑所必需的基本运动称为主运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。 进给运动使被切削的金属层不断投入切削的运动称为进给运动 5.什么是切削要素？ 切削要素是指切削用量和切削层参数 6. 切削用量是(切削速度)、(进给量)及(背吃刀量)的总称。 7.切削速度、进给量、被吃刀量的计算： 1）切削速度 切削速度指主运动的线速度，以v表示，单位为m/s。当主运动为旋转运动时，其切削速度可按下式计算： 式中：D—被切削件（或刀具）的直径，mm； n—被切削件（或刀具）的转速，r/min。 2）进给量 进给量指工件（或刀具）每转一转时，刀具（或工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以f表示，单位为mm/r。如主运动为往复直线运动（如刨削、插削），则进给量的单位为mm/次。 3）背吃刀量 背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离（旧称切削深度），以ap表示，单位为mm。 在车床上车外圆时，背吃刀量计算公式为： 式中：D—工件待加工表面的直径，mm； n—工件已加工表面的直径，mm。 8游标卡尺使用有哪些注意事项？ 1、测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程称为校对游标卡尺的零位。 2、移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。 3、当测量零件的外尺寸时：卡尺两测量面的联线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置，决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有
金属切削机床加工费用 计算 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
各种金属切削机床加工费用计算 材料成本是一定的主要区别就在每家公司不同的人工成本、运输成本、消耗成本以及税收这部分，那么这些部分机加工工厂大都通过什么样的方式计算的呢？ 以下为整理了部分资料，供参考，（因计算方法因各地物价有出入）仅供参考。 详细计算方法 1）、首先你可以对关键或复杂零件要求对方提供初步的工艺安排，详细到每个工序，每个工序的耗时。 2）、根据每个工序需要的设备每小时费用可以算出加工成本。具体设备成本你也可以问供应商要，比如说：普通立加每小时在￥60~80之间（含税）；铣床、普车等普通设备一般为￥30。 3）、在按照比例加上包装运输、管理费用、工装刀具、利润就是价格了。当然，价格一定程度上会和该零件的年采购量和难易程度有很大关系。单件和批量会差很多价格，这也是很容易理解的。 粗略估算方法 1）对于大件，体积较大，重量较重。 难度一般的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为1：1，这个比与采购量成反比； 难度较大的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为1.2~1.5：1，这个比与采购量成反比；
2）对于中小件 难度一般的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为2~3：1，这个比与采购量成反比； 难度较大的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为5~10：1，这个比与采购量成反比； 由于机械加工存在很大的工艺灵活性，也就是一个零件可以有很多种工艺安排，那么成本当然是不一样的，但是供应商有时会报价时给你说一种复杂工艺提高价格，而实际生产时会采用其他简单工艺，所以采购员自身对图纸的阅读和对零件加工方面的知识的多少就决定你对成本的把握，所以机械零件采购需要比较全面的机械加工知识。 机加工费用构成，一般按照工时给的！ 如果你要加工一个工件，首先是对方的材料费用；然后是为了购买工件的一些差旅费用（一般没有）； 最主要的是你要加工的工件所需要的加工工时，一般车工10-20元/小时，钳工要少一点大概10-15/小时；其余不在例举；
《金属切削原理与刀具》试题（1） 一、填空题（每题2分，共20分） 1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有工具钢、高速钢、硬质合金钢；非金属材料有金刚石、立方氮化硼等。 2．刀具的几何角度中，常用的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角 和副后角六个。 3．切削用量要素包括切削深度、进给量、进给速度三个。 4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切屑类型有带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑四种。 5．刀具的磨损有正常磨损和非正常磨损两种。其中正常磨损有前面磨损、后面磨损 和前面和后面同时磨损三种。 6．工具钢刀具切削温度超过200度时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为相变磨损。 7．加工脆性材料时，刀具切削力集中在刀尖附近，宜取较小的前角和较小的后角。 8．刀具切削部分材料的性能，必须具有高的硬度、良好的强度和韧性、良好的耐磨性和良好的工艺性及经济性。 9．防止积削瘤形成，切削速度可采用低速或高速。 10．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢T8A 、T10A 、T12A ；合金工具钢9SiCr 、CrWMn ；高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。 二、判断题：（在题末括号内作记号：“√”表示对，“×”表示错）（每题1分，共20分）
1．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。 （√） 2．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关 ( √ ）3．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。 （√） 4．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB 值，所以高速钢刀具是耐磨损的。 （×） 5．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内 容 。 （ √ ）6．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。 （√） 7．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成
1.主剖面(正交平面标注角度参考系中三个坐标平面是指 面切削平面 ,它们之间关系为相互垂直 2.切屑形成过程实质上是工件材料的 削过程中的变形程度近似可用变形系数指标来度量。 3.外圆车削时,在刀具 6个标注角度中,对切削温度影响较大的角度是 Kr 。 4.在工艺系统刚性好的情况下,刀具有磨钝标准应规定得较 定较小的磨钝标准。 5.一般在精加工时,对加工表面质量要求高时,刀尖圆弧半径宜取较 6. 一般在精加工时,对加工表面质量要求高时,刀尖圆弧半径宜取较 7.在加工细长轴类零件时,刀具的刃倾角λs 常取为正值,这是因为λs 使背吃刀力减小。 8. 加工钢件时常选用什么牌号的硬质合金加工铸铁件时, 常选用什么牌号的硬质合金 YG3或 YG8。 9. 刃倾角的作用有改变切屑流向,影响刀尖强度; 、影响切削平稳性 , 砂轮磨损形式有磨粒变钝、磨粒溃落、表面堵塞。 10. 在切削用量三要素中, 对刀具耐用度影响最大的是、对切削力影响最大的是背吃刀量。 11.在金属切削过程中,一般衡量切削变形的方法有 和相对滑移法。 12.在硬质合金中, YG 类一般用于加工 ; YT 类硬质合金一般用于加
工钢料等塑性材料而 YW 类硬质合金它的加工范围为铸铁、钢料等塑、脆性材料 13.在切削过程中,当系统刚性不足时为避免引起振动,刀具的前角与主偏角应选大 14.确定刀具几何角度的参考坐标系有两大类:一类称为和另一类称为工作参考系。 15.刀具磨损的主要原因有: 16影响切削力的主要因素包括 17. 切削液的作用包括四方面 : 二、单项选择题: 1.切削用量 v 、 f 、 a p 对切削温度的影响程度是(C A 、 a p 最大、 f 次之、 v 最小 B 、 f 最大、 v 次之、 a p 最小 C 、 D 、 v 最大、 a p 次之、 f 最小 2.一般情况,刀具的后角主要根据(C 来选择。 A 、切削宽度 B 、切削厚度 C 、 D 、切削速度 3.刀具的选择主要取决于工件的结构、材料、加工方法和(B 。 A 、加工设备 B 、 C 、加工余量 D 、被加工工件表面粗糙度 4.在切削平面内测量的车刀角度有(A 。 A 、 B 、后角 C 、锲角 D 、前角 5.切削力主要来源于( D A 、第一变形区 B 、第二、三变形区的挤压与摩擦力
《刀具》练习题 基本定义 一.单选题 1.磨削时的主运动是( ) A.砂轮旋转运动B工件旋转运动C砂轮直线运动D工件直线运动 2.如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM,平均分成两次进刀切完加工余量,那么背吃刀量(切削深度)应为( ) 3.随着进给量增大,切削宽度会( ) A.随之增大 B.随之减小C与其无关D无规则变化 4.与工件已加工表面相对的刀具表面是( ) A.前面B后面C基面D副后面 5.基面通过切削刃上选定点并垂直于( ) A.刀杆轴线B工件轴线C主运动方向D进给运动方向 6.切削平面通过切削刃上选定点,与基面垂直,并且( ) A.与切削刃相切B与切削刃垂直C与后面相切D与前面垂直 7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为( ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为( ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 9外圆车削时,如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心,则刀具的工作前角与标注前角相比会( ) A增大B减小C不变D不定 10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时,其工作后角( ) A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定 二填空题: 1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为_______________. 2外圆磨削时,工件的旋转运动为_______________运动 3在普通车削时,切削用量有_____________________个要素 4沿_____________________方向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度. 6正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面,它们是_________,___________和正交平面7主偏角是指在基面投影上主刀刃与______________的夹角 8刃倾角是指主切削刃与基面之间的夹角,在___________面内测量 9在外圆车削时如果刀尖低于工件旋转中心,那么其工作前角会___________________ 10刀具的标注角度是在假定安装条件和______________条件下确定的. 三判断题:判断下面的句子正确与否,正确的在题后括号内画”√”,错误的画”×” 1在外圆车削加工时,背吃刀量等于待加工表面与已知加工表面间的距离.() 2主运动即主要由工件旋转产生的运动.( ) 3齿轮加工时的进给运动为齿轮坯的啮合转动.( ) 4主运动.进给运动和切削深度合称为切削量的三要素.( ) 5进给量越大,则切削厚度越大.( ) 6工件转速越高,则进给量越大( )
《金属切削原理与刀具》试题 一，填空题 1．刀具材料的种类很多，常用的金属材有、、；非金属材料有、等。（工具钢、高速钢、硬质合金；金刚石、立方氮化硼） 2．切削用量要素包括、、三个。（切削深度、进给量、切削速度 3．刀具的磨损有正常磨损的非正常磨损两种。其中正常磨损有、 和三种。前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损 4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切削类型有、、和四种。带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎状切屑 5.工具钢刀具切削温度超过时，金相组织发生变化，硬度明显下降，失去切削能力而使刀具磨损称为。200度相变磨损 6．刀具的几何角度中，常用的角度有、、、、 和六个。前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角 7．刀具切削部分材料的性能，必须具有、、和。高的硬度、良好的强度和韧性、良好的耐磨性、良好的工艺性及经济性。 8.YT类硬质合金的主要化学成分是Co、（）和（），其中（）含量越多，硬质合金硬度越高，耐热性越好，但脆性越大。TiC WC TiC 9.不同于普通的孔加工，深孔加工的主要问题有三，即：断屑和排屑、冷却和润滑以 及。导向； 10.直齿插齿刀沿其轴线方向往复运动时，切削刃的运动轨迹就象一个直齿渐开线齿轮的齿面，这个假想的齿轮为。“产形”齿轮 11.常用切削液有哪些类型采用硬质合金刀具时，由于（），故一般不使用切削液。水溶液、乳化液、切削油刀具红硬性 12.外圆车削时，在刀具6个标注角度中，对切削温度影响较大的角度是（）和K r. γo
13. 在工艺系统刚性好的情况下，刀具有磨钝标准应规定得较（）；精加工时应规定较（）的磨钝标准。大小 14.使用可转位车刀生产率较高，原因是由于它减少了（）及（）所需的辅助时间，故特别适合于自动化生产。更换刃磨 15.主剖面（正交平面）标注角度参考系中三个坐标平面是指（）、（）和（），它们之间关系为（）。基面正交平面主切削平面相互垂直16.在加工细长轴类零件时，刀具的刃倾角λs常取为（）值，这是因为λs 使（）正值背吃刀力减小 17. 磨平面和磨内孔时，应比磨外圆时选用粒度较（），硬度较（），组织较（）的砂轮。大小大 18.麻花钻切削性能最差的部位是在（）处；钻头最易磨损部位是在（）处。钻削加工时轴向力主要是由（）刃产生。横刃刀尖横刃 19. 在金属切削过程中，在（）速度加（）材料时易产生积屑瘤，它将对切削过程带来一定的影响，故在（）加工时应尽量避免。中塑性精 20.防止积削瘤形成，切削速度可采用或。高速；低速 21.铣削加工时，是主运动。铣削时，切削厚度a c是指。铣刀绕其轴线转动；铣刀相邻刀齿主切削刃的运动轨迹间的垂直距离 22.蜗轮滚刀切削刃切削蜗轮时，模拟着与蜗轮的啮合过程。蜗轮滚刀采用切向进给方式切削蜗轮，要求机床有专用附件。工作蜗杆；切向刀架 23.一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径取较（）。大二，判断题 1.刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。 V 2.当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩 擦，所以后角应取大些。X 3.切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有 利条件。X
一、选择题 1、在工艺系统刚性很好时，加工硬度高的材料时，为提高刀具强度和寿命，应选取较（B）主偏角。 A、大 B、小 C、中等 2、切削塑性材料与脆性材料相比，刀具的前角应（B） A、减小 B、增大 C、不改变其大小 3、麻花钻的（C）产生的轴向力最大。 A、主切削刃 B、副切削刃 C、横刃 4、在其它条件相同的情况下，进给量增大则表面残留面积高度（A） A、随之增大 B、随之减小 C、基本不变 D、先小后大 5、切削用量选择的一般顺序是（A） A、a p—f—v c B、a p—v c—f C、v c—f—a p D、f—a p—v c 6、一般只重磨前刀面的刀具有（C） A、麻花钻、尖齿成型铣刀、圆柱铣刀。 B、尖齿成型铣刀、圆柱铣刀、成形车刀。 C、成形车刀、铲齿成形铣刀、拉刀。 D、铲齿成形铣刀、拉刀、铰刀。 7、圆柱孔拉刀的齿升量是相邻两刀齿（或两组切削齿）的（B）。 A、直径差 B、半径差 C、齿距差 8、既能车削外圆又能车削端面和倒角的车刀是（C） A、90°偏刀 B、尖头车刀 C、45°弯头车刀 D、75°偏刀 9、W6Mo5Cr4V2是下列哪一类刀具材料（D）。 A、钨系高速钢 B、硬质合金 C、合金工具钢 D、钨钼系高速钢 10、标准麻花钻的前角从外缘向钻心逐渐（D） A、增大 B、先减少后增大 C、先增大后减少 D、减少 11、下列四种结合剂中，适用于金刚石砂轮的结合剂是（D） A、陶瓷结合剂 B、树脂结合剂 C、橡胶结合剂 D、金属结合剂 12、外圆车削时的径向切削力又称为（C） A总切削力B、切削力C、背向力D、进给力 13、平行于铣刀轴线，测量的切削量尺寸是（B）
第一章金属切削原理 一、单项选择题 1.切削铸铁工件时，刀具的磨损部位主要发生在（） A.前刀面 B.后刀面 C.前、后刀面 D.前面三种情况都可能 2.影响刀头强度和切屑流出方向的刀具角度是( ) A.主偏角 B.前角 C.副偏角 D.刃倾角 3.粗车碳钢工件时，刀具的磨损部位主要发生在( ) A.前刀面 B.后刀面 C.前、后刀面 D.前面三种情况都可能 4.钻削时，切削热传出途径中所占比例最大的是( ) A.刀具 B.工件 C.切屑 D.空气介质 5.车削时切削热传出途径中所占比例最大的是( ) A.刀具 B.工件 C.切屑 D.空气介质 6.对铸铁材料进行粗车，宜选用的刀具材料是( ) A.YT15(P10) B.YT5(P30) C.YG3X(K01) D.YG8(K20) 7.下列刀具材料中，强度和韧性最好的是( ) A.高速钢 B.YG类硬质合金 C.YT类硬质合金 D.立方氮化硼 8.任何一种机床必定有，且通常只有一个( ) A.主运动 B.进给运动 C.简单成形运动 D.复合成形运动 9.ISO标准规定刀具的磨钝标准是控制( ) A.沿工件径向刀具的磨损量 B.后刀面上平均磨损带的宽度VB C.前刀面月牙洼的深度KT D.前刀面月牙洼的宽度 10.一般当工件的强度、硬度、塑性越高时，刀具耐用度( ) A.不变 B.有时高，有时低 C.越高 D.越低 11.下列刀具材料中，适宜制造形状复杂的机用刀具的材料是: A.碳素工具钢 B.人造金刚石 C.高速钢 D.硬质合金 12.精车碳钢工件时，刀具的磨损部位主要发生在( ) A.前刀面 B.后刀面 C.前、后刀面 D.前面三种情况都可能 13.滚切或插削钢质齿轮时，一般( ) A.不用切削液 B.用极压切削油 C.用水溶液 D.用低浓度乳化液 14.磨削加工时一般采用低浓度的乳化液，这主要是因为( ) A.润滑作用强 B.冷却、清洗作用强 C.防锈作用好 D.成本低 15.对下述材料进行相应热处理时，可改善其切削加工性的是( ) A.对高碳钢进行球化退火处理 B.对中碳钢的淬火处理 C.对中碳钢进行渗碳处理 D.对低碳钢进行时效处理 16.在机床——工件——夹具——刀具所组成的工艺系统刚性不足时，下列哪个力是造成振动的主要因素？（） A.主切削力 B.背向力 C.进给力 D.三者的影响程度相同 17.生产中用来衡量工件材料切削加工性所采用的基准是( ) A.切削退火状态下的45钢，切削速度为60m/min时的刀具耐用度 B.切削正火状态下的45钢，刀具工作60min时的磨损量
一、计算题（共4题，共4分） 1、在车床上用主偏角90度，副偏角1度，前角15度，后角7度，刃倾角0度，副偏角1度，副后角3度的切断刀切断直径50mm 棒料，刀刃安装高于工件中心0.4mm ，计算切断后端面留下的剪断芯柱直径。 2、用YT14硬质合金车刀车削40Cr 钢（σb =0.98GPa ）外圆，刀具几何参数为前角γο＝10°，主偏角Kr ＝75°。所选用切削用量为：切削深度a p ＝3mm ，进给量f ＝0.25mm/r ，试从表中查出各修正参数并求刀具的V 60。 V v y v x p m V T K f a T C = V 切削速度修正系数K V = K Mv K Tv K Krv ，工件材料修正系数K Mv ＝0.637/σ b 系数及指数 加工材料 刀具材料 进给量mm/r Cv Xv Yv m 碳钢和合金钢 YT15（干切削） f ≤0.30 291 0.15 0.20 0.2 碳钢和合金钢 YT15（干切削） f ≤0.70 242 0.15 0.35 0.2 碳钢和合金钢 YT15（干切削） f ＞0.70 235 0.15 0.45 0.2 刀具材料修正系数K Tv YT5 YT14 YT15 YT30 结构钢、铸钢 0.65 0.8 1.0 1.4 主偏角修正系数K Krv 30° 45° 60° 75° 90° 结构钢 1.13 1.0 0.92 0.86 0.81 3、有一刀尖圆弧半径为零的75°外圆车刀，其副偏角Kr'=15°，当切削速度v ＝30m/min ，进给量f=0.8mm/r ，背吃刀量ap=1mm 时，求主偏角Kr 及其残留面积高度。 4、在车床上用前角为10度，后角为6度，主偏角为90度，刃倾角为0度，副偏角为1.5度，副后角为2度的切断刀切断直径为40mm 的工件，进给量为1.5mm/r ，主轴转速为80r/min ，背吃刀量为5mm ，计算剪断芯柱的直径。
《金属切削原理与刀具》课程教案
《金属切削原理与刀具》课程授课教案 课次一：绪论 0.1 机械制造过程分析 机械是由零件、组件、部件等组成的,因而一台机器的制造过程包含了从零件,部件加工到整机装配的全过程。这一过程可以用图4-1所示的系统图来表示。
图4-1 机械制造过程的构成 首先，从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件。它们都是由毛坯进过相应的机械加工工艺过程变为合格零件的，在这一过程中要根据零件的设计信息制订每一个零件的适当的加工方法。加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。 其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件。部件是由若干组件、套件和零件在一个基准上装配而成的。部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能。这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的。部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。 最后在一个基准零部件上把各个部件、零件装配成一个完整的机器。我们把零件和部件装配最终机械产品的过程为总装过程。总装过程是依据总装工艺文件进行的。在产品总装后，还要经过检验、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品。 0.2 机械加工工艺系统与金属切削加工 从机械制造的整个过程来看，机器的最基本组成单元为零件，也就是首先要制造出
合格的零件，然后组装成部件，再由零、部件装配成机器。因此，制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的，而机械加工中绝大部分材料是金属材料，故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。 零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合，而零件的表面是通过各种加工方法得到的，其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料，获得符合要求的尺寸精度和表面质量的这种加工方法称为金属切削加工。与其他金属加工方法相比具有如下特点： 1. 2. 3. 因此金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动和承受很大的切削力，必须在金属切削机床上进行加工，零件和刀具需通过机床夹具和刀架与机床可靠的联接，带动它们做相对的运动，实现切削加工，这种由金属切削机床、刀具、夹具和工件（被加工零件的总称）构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统（如图4-2所示），其中金属切削机床是加工机械零件的工作机械，起支承和提供动力作用；刀具起直接对零件进行切削加工作用；夹具用来对零件定位和夹紧，使之有正确的加工位置。本章就围绕机械加工工艺系统四个组成部分进行分析，阐述机械零件加工的整个过程。 图4-2 0.3 我国切削加工技术发展概况 切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法。它加工的零件能获得较高的尺寸精度与表面质量，是机械制造业中最基本的加工方法，在国民经济中占有重要地位。 我国古代切削加工方面有着光辉的成就。公元前二千多年青铜器时代已出现了金属切削的萌芽。当时青铜刀、锯、锉等已经类似于现代的刀具。春秋中晚期，有一部现存最早的工程技术著作《考工记》上面介绍了木工、金工等三十个专业技术知识。书中指出：“材美工巧”是制成良器的必要条件。“材美”是指用优良的材料，“工巧”则是指采用合理的制造工艺。由大量出土文物与文献推测，最迟在8世纪（唐代）我国已有了原始的车床。 公元1668年（明代）加工2m直径的天文仪器铜环，其外径、内孔、平面及刻度的精度与表面粗糙度均已达到相当高的水平。 近代历史中，由于封建制度的腐败和帝国主义的侵略，我国机械工业非常落后。 新中国成立以来，我国切削加工技术得到飞速的发展。50年代起广泛使用了硬质合金，推广高速切削、强力切削、多刀多刃切削，兴起了改革刀具的热潮。80年代后，在改革开放的新阶段，机械行业从引进国外的先进技术中得到了进一步发展，在与国际学术组织、专家学者的交流活动中，促进了我国切削技术水平的进一步提高，并正在努力
第二章金属切削过程的基本规律及其应用 本章主要介绍以下容： 1、金属切削过程基本规律 2、金属切削过程基本规律的应用 课时分配：1，三个学时，2，三个学时 重点：金属切削过程的基本概念 难点：金属切削过程基本规律的应用 金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。因此，必须进行深入的研究。 2.1 金属切削层的变形 一、切屑形成过程及变形区的划分 (见P19) 1、切削变形金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料受到刀具的作用以后，开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属部的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，便会产生挤裂。 2、变形区的划分大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。切削层的金属变形大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硬化）。 3、切屑的形成及变形特点(见P20) 1）第一变形区（近切削刃处切削层产生的塑性变形区）金属的剪切滑移变形 切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成切屑。切削层受刀具前刀面与切削刃的挤压作用，使近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，并同时使金属晶格产生滑移。 在下图中，切削层上各点移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移，在沿切削宽度围，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。AC、AE之间为第—变形区。由于切屑形成时应变
一.单选题 1.磨削时的主运动是( a ) A.砂轮旋转运动 B工件旋转运动 C砂轮直线运动 D工件直线 运动 2.如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM,平均分成两次进刀切完加工余量,那么背吃刀量(切削深度)应为( c ) 3.随着进给量增大,切削宽度会(c ) A.随之增大 B.随之减小 C与其无关 D无规则变化 4.与工件已加工表面相对的刀具表面是( d ) A.前面 B后面 C基面 D副后面 5.基面通过切削刃上选定点并垂直于( c ) A.刀杆轴线 B工件轴线 C主运动方向 D进给运动方向 6.切削平面通过切削刃上选定点,与基面垂直,并且( a ) A.与切削刃相切B与切削刃垂直 B.C与后面相切D与前面垂直 7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为 ( c ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为 ( d ) A主偏角B副偏角C前角D刃倾角 9外圆车削时,如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心,则刀具的工作前角与标注前角相比会( a ) A增大B减小C不变D不定 10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时,其工作后角( b ) A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定 二填空题: 1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为_过渡表面______________. 2外圆磨削时,工件的旋转运动为_____进给运动__________运动 3在普通车削时,切削用量有_____________）三________个要素 4沿__________主刀刃___________方向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度.
《金属切削原理》作业(一)答案 《金属切削原理》作业（一） 一、填空题： ．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金；非金属材料有陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。 金属及非金属。（√） ．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。（√） ．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。（√） ．刀具磨钝标准表中，高速钢刀具的值均大于硬质合金刀具的值，所以高速钢刀具是耐 磨损的。（×） ．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内容。（√）
．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。（√） ．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成°夹角滑移的过程。（√） ．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。（×） ．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了内在的有利条件。（×） （√） ．当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩擦，所以后角应取大些。（×） 三、选择题（将正确答案填在空格内） ．在中等背吃刀量时，容易形成“”形切屑的车刀卷屑槽宜采用。 、外斜式、平行式、内斜式）
．刀具产生积屑瘤的切削速度大致是在范围内。 、低速、中速、高速 ．切削过程中，车刀主偏角κ增大，切削力。 、增大、不变、减小 ．前刀面上（刀屑间）的磨擦是（） 、外磨擦、内磨擦、内磨擦与外磨擦兼有之 ．车削时切削热主要是通过和进行传导的。 、切屑、工件、刀具、周围介质 ．刀具磨钝标准通常都按后刀面的磨损值制订值的。 、月牙洼深度、后刀面、月牙洼深度 ．刀具磨损过程的三个阶段中，作为切削加工应用的是阶段。 、初期磨损、正常磨损、急剧磨损 ．车削时为降低表面精糙度，可采用（）的方法进行改善。
第一章金属切削过程的基本知识 本章主要介绍以下内容： 1、金属切削过程的基本概念 2、刀具材料 课时分配：1，两个学时，2，一个学时 重点、难点：金属切削过程的基本概念 1.1 金属切削过程的基本概念 一、切削表面与切削运动(见P4-5) （一）切削表面 切削加工过程是一个动态过程，在切削过程中，工件上通常存在着三个不断变化的切削表面。即： 待加工表面：工件上即将被切除的表面。 已加工表面：工件上已切去切削层而形成的新表面。 过渡表面(加工表面)：工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间。以车削外圆为例，如下图。
（二）切削运动 刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动）。按作用来分，切削运动可分为主运动和进给运动。上图给出了车刀进行普通外圆车削时的切削运动，图中合成运动的切削速度V e、主运动速度V c和进给运动速度V f之间的关系。 1、主运动 主运动是刀具与工件之间的相对运动。它使刀具的前刀面能够接近工件，切除工件上的被切削层，使之转变为切屑，从而完成切屑加工。一般，主运动速度最高，消耗功率最大，机床通常只有一个主运动。例如，车削加工时，工件的回转运动是主运动。 2、进给运动 进给运动是配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层的刀具与工件之间的附加相对运动。进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是间歇的。 3、合成运动与合成切削速度 当主运动和进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对于工件的运动称为合成切削运动，其大小和方向用合成速度向量v e表示, 见上图。 V e=V c+V f 二、切削用量三要素与切削层参数 (一）切削用量三要素 1、切削速度v c 切削速度v c是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速度。由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。当主运动为回转运动时： 式中d—切削刃上选定点的回转直径，mm； n—主运动的转速，r/s或r/min。 2、进给速度vf 、进给量f 进给速度v f—切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速度，mm/s或mm/min.。 进给量f—刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述，mm/r或mm/行程。
第一章：刀具几何角度及切削要素 1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=0.5mm ，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少? 答：切削速度 机动时间 材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义？ 答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面 切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面 正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面 前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角 后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。 刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。 1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同？在什么情况下， γo= γn 答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削min /32.601000240801000m dn v c =??== ππmin /12064032.605.0410*******mm fv a Q c p =???==
平面和基面的表面。 刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。不同点是：法平面参考系中定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。 只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn 1-4假定进给工作平面pf，背平面pp，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的？在什么情况下γf= γo，γp= γo 答：假定工作平面Pf：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面 背平面Pp：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。 假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角，在假定工作平面Pf中测量的侧前角和侧后角，背平面Pp中测量的背前角和背后角。 当刀具的主偏角为90度时，γf= γo，当刀具的主偏角为0度时γp= γo 1-6 poe系平面poe，pse，pre及工作角度γoe，αoe，κre，λse如何定义?答：工作基面pre：过切削刃上选定点，垂直于合成切削速度的平面。 工作切削表面pse：过切削刃上选定点，和切削刃相切并垂直于工作基面的平面。 工作正交表面poe：过切削刃上选定点，同时垂直于工作基面和工作切削表面的平面。 γoe，αoe：在工作正交表面中测量的前刀面和工作基面的夹角为γoe，
CAE联盟论坛精品讲座系列【二】 ABAQUS金属切削实例 主讲人：fuyun123CAE联盟论坛—ABAQUS版主 背景介绍： 切削过程是一个很复杂的工艺过程，它不但涉及到弹性力学、塑性力学、断裂力学，还有热力学、摩擦学等。同时切削质量受到刀具形状、切屑流动、温度分布、热流和刀具磨损等影响，切削表面的残余应力和残余应变严重影响了工件的精度和疲劳寿命。利用传统的解析方法，很难对切削机理进行定量的分析和研究。计算机技术的飞速发展使得利用有限元仿真方法来研究切削加工过程以及各种参数之间的关系成为可能。近年来，有限元方法在切削工艺中的应用表明，切削工艺和切屑形成的有限元模拟对了解切削机理，提高切削质量是很有帮助的。这种有限元仿真方法适合于分析弹塑性大变形问题，包括分析与温度相关的材料性能参数和很大的应变速率问题。ABAQUS作为有限元的通用软件，在处理这种高度非线性问题上体现了它独到的优势，目前国际上对切削问题的研究大都采用此软件，因此，下面针对ABAQUS的切削做一个入门的例子，希望初学者能够尽快入门，当然要把切削做好，不单单是一个例子能够解决问题的，随着深入的研究，你会发现有很多因素影响切削的仿真的顺利进行，这个需要自己去不断探索，在此本人权当抛砖引玉，希望各位切削的大神们能够积极探讨起来，让我们在切削仿真的探索上更加精确，更加完善。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 切削参数：切削速度300m/min，切削厚度0.1mm，切削宽度1mm 尺寸参数：本例作为入门例子，为了简化问题，假定刀具为解析刚体，因为在切削过程中，一般我们更注重工件最终的切削质量，如应力场，温度场等，尤其是残余应力场，而如果是要进行刀具磨损或者涂层刀具失效的分析的话，那就要考虑建立刀具为变形体来进行分析了。工件就假定为一个长方形，刀具设置前角10°，后角6°，具体尺寸见INP文件。 下面将切削过程按照ABAQUS的模块分别进行叙述，并对注意的问题作出相应的解释。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 建模：建模过程其实没有什么好注意的，对于复杂的模型，我一般用其他三维软件导入进来，注意导入的时候尽量将格式转化为IGES格式，同时要把一些不必要的东西去掉，比如一些尖角，圆角之类的，如果不是分析那个部位的应力集中的话就没必要导入它，如果导入，还要进行一些细化，大大降低了计算的效率。我一般做的是二维切削，模型相对比较简单，所以一般都是直接在ABAQUS中进行建模。由于此处为刚体，要在part里面建立刚体参考点，而且注意不要在装配模块建立参考点，因为有时候ABAQUS找不到装配模块相应的参考点。 1、工件
车床的规格一般都用字母和数字，按一定规律组合进行编号，以表示车床的类型和主要规格。 比如车床型号C6132的含义如下：C——车床类；6——普通车床组；1——普通车床型；32——最大加工直径为320mm。 老型号C616的含义如下：C——车床；6——普通车床；16——主轴中心到床面距离的1/10，即中心高为160mm。 金属切削过程 金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过程，在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，产生许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。 一.切削过程及切屑种类 1.切屑形成过程： a. 对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。 当工件受到刀具的挤压以后，切削层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形。在OA面上，应力达到材料的屈服强度，则发生塑性变形，产生滑移现象。 随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在终滑移面上，应力和变形达到最大值。越过该面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑。 b.三个变形区： (1)第一变形区I：从OA线到OE线内的区域，伴随沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化。 (2)第二变形区II：切屑与前刀面磨擦的区域，切削底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减缓，切削弯曲，切削与刀具接触温度升高。 (3)第三变形区III：工件已加工表面与后刀面接触的区域，存在纤维化与加工硬化，变形较密集。 2.切屑的类型及切屑控制(图a～c为切削塑性材料，图d为切削脆性材料) a.切屑的类型:
b.切屑控制： “不可接受”的切屑：切削条件恶劣导致。影响主要有拉伤工件的已加工表面；划伤机床；造成刀具的早期破损；影响操作者安全。 切屑控制：在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。 “可接受”的切屑标准：不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 切削控制的措施：在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。 断屑槽的基本形式： L：切屑在前刀面上的接触长度 R：卷屑槽半径 二.积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。 1.积屑瘤的形成过程 1)切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十分洁净。 2)当两者的接触面达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。 3)如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。 4)这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。 2.切屑瘤对切削过程的影响 1)实际前角增大
一、填空题(作业、考试、实验报告和考试名单) 1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有碳素工具钢、高速钢、硬质合金；非金属材料有金刚石、立方氮化硼等。 3．切削用量要素包括切削速度、进给量、切削深度三个。 4．切屑类型有带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑四种基本态。这通过切削速度、切削深度、刀具前角等可加以控制。 5．刀具的磨损有正常磨损的非正常磨损两种。其中正常磨损有前刀面磨损、后刀面磨损和前后刀面同时磨损三种。 6．防止积削瘤形成，切削速度可采用高速或低速加以避免。 7．常用的切削液有：水溶液、乳化液和切削油三大类。采用硬质合金刀具时，由于刀具红硬性，故一般不使用切削液。 8．乳化液主要起冷却作用，油溶液主要起润滑作用。 9．切削液的作用有____冷却作用______、____润滑作用_____、__防锈作用____和__清洗和排屑作用____等。 10．用圆柱铣刀加工平面时有：逆铣和顺铣两种铣削方式。其中顺铣方式可以提高刀具耐用度；逆铣方式多用于粗加工。 11．车床的切削时的三个切削分力F Z、 F X和 F Y，在一般情况下， F Z、 F Y、 F X力最大。磨削呢？ 径向分力大于切向分力 (FP=(1.6-3.2)Fc)，Fc大于轴向分力Ff(Ff=(0.1-0.2)Fc)。 12．麻花钻切削性能最差的部位是在横处；钻头最易磨损部位是在刀尖处。钻削加工时轴向力主要是由横刃产生。 二、判断题 1．钨钴类硬质合金（YG）因其韧性、磨削性能和导热性好，主要用于加工脆性材料，有色金属及非金属。（）√2．刀具寿命的长短、切削效率的高低与刀具材料切削性能的优劣有关。（）√3．安装在刀架上的外圆车刀切削刃高于工件中心时，使切削时的前角增大，后角减小。（）√4．刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB值，所以高速钢刀具是耐磨损的。（）× 5．刀具几何参数、刀具材料和刀具结构是研究金属切削刀具的三项基本内容。（）√6．由于硬质合金的抗弯强度较低，冲击韧度差，所取前角应小于高速钢刀具的合理前角。（）√7．积屑瘤的产生在精加工时要设法避免，但对粗加工有一定的好处。（）√ 8．刀具主切削刃上磨出分屑槽目的是改善切削条件，提高刀具寿命，可以增加切削用量，提高生产效率。（）√ 9．所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。（）√ 10．刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。（）√11．立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略低于人造金刚石，但不能以正常的切削速度切削淬火等硬度较高的材料。（）√ 12．当粗加工、强力切削或承冲击载荷时，要使刀具寿命延长，必须减少刀具摩擦，所以后角应取大些。（）× 15．切屑形成过程是金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成45°夹角滑移的过程。（）√ 16．切削铸铁等脆性材料时，切削层首先产生塑性变形，然后产生崩裂的不规则粒状切屑，称为崩