金属切削原理与刀具教辅
目录
第一部分基本定义精简内容 (1)
第一节切削运动 (1)
第二节刀具切削部分组成要素 (2)
第三节刀具角度 (3)
第四讲切削层要素 (5)
第二部分刀具材料精简内容 (7)
第一节刀具材料应具备得性能 (7)
第二节高速钢 (9)
第三节硬质合金 (10)
第四节其它刀具材料 (11)
第三部分切削过程及切屑种类精简内容 ..................... 错误!未定义书签。
第一节金属切屑过程 (13)
第二节切屑得类型 (15)
第四部分切削力精简内容 (20)
第一节切削力得来源、切削合力及其分解、切削功率 (20)
第二节切削力得指数公式 (22)
第三节影响切削力得因素 (23)
第四节切削力得理论研究 (26)
第五部分切削热与切削温度精简内容 (27)
第一节切削热得产生与传出 (27)
第二节切削温度及其测量方法 (28)
第三节影响切削温度得因素 (30)
第六部分刀具得磨损破损与使用寿命精简内容 (32)
第一节刀具磨损 (32)
第二节刀具磨损过程、磨钝标准及刀具寿命 (33)
第七部分切削液精简内容 (36)
第一节切削液得分类 (36)
第二节切削液得作用机理 (36)
第三节切削液得添加剂 (37)
第四节切削液得选用 (38)
第八部分已加工表面质量精简内容量 (40)
第一节已加工表面得形成过程 (40)
第二节已加工表面质量概述 (40)
第三节表面粗糙度 (41)
第四节加工硬化 (44)
金属切削原理与刀具教辅
第一部分基本定义精简内容
第一节切削运动
一、切削运动
金属切削加工就是利用刀具切去工件毛坯上多余得金属层(加工余量),以获得具有一定得尺寸、形状、位置精度与表面质量得机械加工方法。
在金属切削中,为了要从工件上切去一部分金属,刀具与工件间必须完成一定得切削运动。切削运动包括:主运动与进给运动。
(一)主运动 :使工件与刀具产生相对运动而进行切削得最主要得运动。主运动特点就是运动速度最高,消耗功率最大。主运动一般只有一个。
(二)进给运动:保证金属得切削能连续进行得运动。进给运动得特点就是运动速度低,消耗功率小。进给运动可以有几个,可以就是连续运动,也可以就是间歇运动。
二、切削速度得计算
(一)、主运动为旋转运动,计算公式为:
dw－工件待加工表面或刀具得最大直径
n－工件或刀具每分钟转数
(二)、主运动为往复直线运动,计算公式为:
L－往复直线运动得行程长度
nr－主运动每分钟得往复次数
三、工件上得表面
在切削加工过程中工件上有三个不断变化着得表面。
⑴ 待加工表面工件上有待切除得表面。
⑵ 已加工表面工件上经刀具切削后产生得新表面。
⑶过渡表面切削刃正在切削得表面。该表面得位置始终在待加工表面与已加工表面之间不断变化。
四、切削用量
切削速度、进给量、背吃刀量
(1)切削速度VC
(2) 进给量f Vf=f·n (mm/s)
f—车刀每转进给量(mm/r)
n—工件转速(r/s)
五、主运动与进给运动得合成
与成切削运动:就是由主运动与进给运动合成得运动。刀具切削刃上选定点相对工件得瞬时合成运动方向称合成切削运动方向,其速度称合成切削速度、
第二节刀具切削部分组成要素
一、车刀由刀柄与刀头组成,切削部分包括以下几个部分:
(一)前面 Ar(face) : 前面就是刀具上切屑流过得表面。
(二)主后面Aa (flank) :刀上同前面相交形成主切削刃得后面,即与工件上过渡表面相对得表面。
(三)副后面Aa : 与已加工表面相对得表面,刀具上同前面相交形成副刃得后面
二、刀具组成
?切削刃: 刀具上两个面相交形成切削刃
?主切削刃S:前刀面与主后刀面相交形成得切削刃,它担任主切削工作。
?副切削刃Sˊ:前刀面与副后刀面相交形成得切削刃。
?刀尖: 刀尖就是指主切削刃与副切削刃得交点。
三、刀具结构
其它各类刀具,如刨刀、钻头、铣刀等,都可瞧作就是车刀得演变与组合。第三节刀具角度
一、刀具角度
(一)刀具得切削角度,就是刀具与工件在切削运动得状态下确定得角度。所以刀具得切削角度得坐标应该用合成切削速度向量Ve来说明。
(二)由于实际生产中大多数加工表面都就是空间曲面,不便于直接用来做为坐标平面,因此需通过切削刃上某一选定点,做工件加工表面得切削平面与法平面。
(三)刀具静止参考系(标注参考系):不考虑进给运动,并在特定得安装条件下得参考系。
(四)刀具工作参考系(动态参考系):就是确定刀具在切削运动中有效工作角度得基准。考虑了进给运动及安装情况得影响。
二、刀具切削角度得坐标平面
三、刀具标注角度得坐标
为了便于刀具设计者在设计刀具时得标注,有一些理想状态得假定:
1)装刀时,刀尖恰在工件得中心线上;
2)刀杆中心线垂直工件轴线;
3)没有进给运动;
4)工件已加工表面得形状就是圆柱表面。
(外圆刀具标注角度)
第四讲切削层要素
一、切削层
工件上正被切削刃切削得一层金属,亦即相邻两个加工表面之间得一层金属。
二、切削层参数
切削层参数共有三个,它们通常都在垂直于切削速度v得平面内度量。(一)切削宽度:沿主切削刃方向度量得切削层尺寸。
车削外圆时切削宽度:
(二)切削厚度:两相邻加工表面间得垂直距离。
车外圆时,切削厚度:
(三)切削深度:在基面上垂直于进给运动方向测量得切削层尺寸。
车削加工时得切削深度:
dw,dm分别为待加工表面与已加工表面得直径。
(四)切削面积:切削层垂直与切削速度截面内得面积。
车外圆时:
三、自由切削与非自由切削,残留面积及其高度
(一)、自由切削就是指只有一个直线切削刃得切削。
(二)、非自由切削就是指切削刃为折线形,即有主切削刃与副切削刃;或曲线形得切削。由于切削运动与刀具得几何形状得关系,使加工后仍有一部分金属
未被切除,而残留在已加工表面上,构成已加工表面得横向不平度(粗糙度),既所谓残留面积。
(三)、当刀尖没有圆弧半径残留面积有直线构成其高为:
实际上r必不可少,当f较小,残留面积纯粹由两段圆弧构成,即不含有副切削刃得直线部分时残留面积高度为:
小项可略去不记,上式简化为:
第二部分刀具材料精简内容
第一节刀具材料应具备得性能
一、刀具材料应具备得性能
刀具材料得切削性能直接影响着生产效率、工件得加工精度、已加工表面质量与加工成本等,所以正确选择刀具材料就是设计与选用刀具得重要内容之一。金属切削时,刀具切削部分直接与工件及切屑相接触,承受着很大得切削压力与冲击,并受到工件及切屑得剧烈摩擦,产生很高得切削温度。即刀具切削部分就是在高温、高压及剧烈摩擦得恶劣条件下工作得。
因此,刀具切削部分材料应具备以下基本性能:
(1) 硬度高
刀具材料得硬度必须高于被加工材料得硬度。一般要求刀具材料得常温硬度必须HRC62以上。
(2) 足够得强度与韧性
刀具切削部分得材料在切削时承受着很大得切削力与冲击力,因此刀具材料必须要有足够得强度与韧性。
(3) 耐磨性与耐热性好
刀具在切削时承受着剧烈得摩擦,因此刀具材料应具有较强得耐磨性。刀具材料得耐磨性与耐热性有着密切得关系,其耐热性通常用它在高温下保持较高硬度得能力来衡量(热硬性)。耐热性越好,允许得切削速度越高。
(4)导热性好
刀具得材料热导率大,表示导热性好,切削时产生得热量就容易传散出去,
从而降低切削部分得温度,减轻刀具磨损。
(5) 具有良好得工艺性与经济性
既要求刀具材料本身得可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好,且又要资源丰富,价格低廉。
二、常用刀具材料
刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷与超硬材料等五大类。常用刀具材料得主要性能及用途见表:
第二节高速钢
一、高速钢
高速钢就是一种含钨(W W )、钼(M M O O )、铬( Cr )、钒(V V )
等合金元素较多得高合金工具钢。由于合金元素与碳原子得结合力很强,使钢在550～600℃时仍能保持高硬度,从而使切削速度比碳素工具钢与合金工具钢成倍提高,故得名“高速钢”,又名“风钢”或“锋钢”。
高速钢刀具制造工艺简单,容易磨出锋利得刃口, 广泛用于制造切削速度较高、形状复杂得刀具,如钻头、丝锥、成形刀具、拉刀及齿轮刀具等。高速钢按化学成分可分为钨系、钼系(含M O 2%以上);按切削性能可分为普通高速钢与高性能高速钢。
①普通高速钢
普通高速钢指用来加工一般工程材料得高速钢,常用得牌号有:
a) W18Cr4V (简称 W18 ) 属钨系高速钢,具有较好得切削性能,就是我国最常用得一种高速钢。
b) W6Mo5Cr4V2 (简称 M2 ) 属钼系高速钢,碳化物分布均匀性、韧性与高温塑性均超过W18Cr4V,但其磨削性能较差, 我国目前主要用于热轧刀具,如麻花钻等。
c) W9Mo3Cr4V(简称W9) 就是一种含钨量较多,含钼量较少得钨钼系高速钢。其碳化物不均匀性介于W18与M2之间,但抗弯强度与冲击韧度高于M2。具有较好得硬度与韧性,其热塑性也很好,可用于制造各种刀具(如锯条、钻头、拉刀、铣刀、齿轮刀具等)。
②高性能高速钢
高性能高速钢就是在普通高速钢得基础上,用调整其基本化学成分与添加一些其它合金元素(如钒、钴、铅、硅、铌等)得办法,着重提高其耐热性与耐磨性而衍生出来得。它主要用来加工不锈钢、耐热钢、高温合金与超高强度钢等难加工材料。主要有以下几种:
a) 钴高速钢钴高速钢就是在高速钢中加入钴,常用牌号就是
W2Mo9Cr4Co8(简称M42),具有良好得综合性能,允许得切削速度较高,有一定得
韧性,可磨削性好,可用于切削高温合金、不锈钢等难加工材料。
b)铝高速钢就是我国独创得钢种,加入了少量得铝不但提高了钢得耐热性与耐磨性,而且还能防止含碳量高引起得强度、韧性下降。但由于含钒量较多,其磨削加工性较差,过热敏感性强,氧化脱碳倾向较大,使用时要严格掌握热处理工艺。常用牌号有W6Mo5Cr4V2Al(简称501)与W10Mo4Cr4V3Al(简称5F6)
第三节硬质合金
硬质合金就是用高硬度、高熔点得金属碳化物( WC 、TiC 、 NbC 、 TaC 等)作硬质相,用钴、钼或镍等作粘结相,研制成粉末,按一定比例混合,压制成型,在高温高压下烧结而成。
硬质合金得常温硬度很高(89～93HRA,相当于78～82HRC)。耐熔性好,热硬性可达800～1000℃以上,允许得切削速度比高速钢提高4～7倍,刀具寿命高5～8倍, 就是目前切削加工中用量仅次于高速钢得主要刀具材料。但它得抗
弯强度与韧性均较低,性脆,怕冲击与振动,工艺性也不如高速钢。因此,硬质合金常制成各种形状得刀片焊接或夹固在车刀、刨刀、端铣刀等得刀体上使用。我国目前常用得硬质合金主要有以下三类:
①钨钴类硬质合金 ( YG 类) K K 类红色
由WC与Co组成, 代号为 YG。常温硬度为89～91HRA,耐热性达800～900℃, 适用于加工切屑呈崩碎状得脆性材料。如铸铁。常用牌号有 YG3 、YG6 与 YG8 等, 其中数字表示含 Co 得百分比,其余为含 WC 得百分比。钴在硬质合金中起粘结作用,含Co愈多得硬质合金韧性愈好,所以 YG8 适于粗加工与断续切削, YG6 适于半精加工, YG3 适于精加工与连续切削。
②钨钛钴类硬质合金 ( YT 类)P P 类蓝色
由WC、TiC与Co组成, 代号为 YT。此类硬质合金得硬度、耐磨性与耐热性(900～1000℃)均比YG类合金高,但抗弯强度与冲击韧度降低。主要适于加工切屑呈带状得钢料等韧性材料,如钢类。常用牌号有 YT30 、 YT15 与 YT5等,数字表示含 TiC 得百分比。故 YT30 适于对钢料得精加工与连续切削,
YT15 适于半精加工, YT5 适于粗加工与断续切削。
③钨钛钽(铌)钴类硬质合金 ( YW 类) K K 类黄色
又称通用合金,由WC、TiC、TaC(NbC)TCo组成, 代号为 YW。其抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、耐热性、高温硬度与抗氧化能力都有很大提高。常用牌号有YW1与YW2,这两种硬质合金都具有YG类硬质合金得韧性,比YT类硬质合金得抗刃口剥落能力强。由于 YW 类硬质合金得综合性能较好,除可加工铸铁、有色金属与钢料外,主要用于加工耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料。
第四节其它刀具材料
一、陶瓷材料
陶瓷刀具材料得主要成分就是硬度与熔点都很高得Al 2 O 3 、Si 3 N 4 等氧化物、氮化物,再加入少量得金属碳化物、氧化物或纯金属等添加剂。也就是采用粉末冶金工艺方法经制粉,压制烧结而成。
陶瓷刀具有很高得硬度(91～95HRA)与耐磨性,刀具耐用度高;有很好得高温性能,化学稳定性好,与金属亲与力小,抗粘结与抗扩散能力好;具有较低得摩擦系数,在高速精车与精密铣削时,被加工工件可获得镜面效果。陶瓷刀具得最大缺点就是脆性大,抗弯强度与冲击韧度低,承受冲击负荷得能力差。
主要用于对钢料、铸铁、高硬材料(如淬火钢等)连续切削得半精加工或精加工。
二、人造金刚石
人造金刚石就是在高温高压与金属触媒作用得条件下,由石墨转化而成。
金刚石刀具得性能特点就是:有极高得硬度与耐磨性,切削刃非常锋利,有很高得导热性。但耐热性较差,且强度很低。
主要用于高速条件下精细车削及镗削有色金属及其合金与非金属材料。但由于金刚石中得碳原子与铁有很强得化学亲合力,故金刚石刀具不适合加工铁族材料。
三、立方氮化硼(简称 CBN )
就是用六方氮化硼(俗称白石墨)为原料,利用超高温高压技术,继人造金刚石之后人工合成得又一种新型无机超硬材料。
其主要性能特点就是:硬度高(高达8000～9000HV),耐磨性好,能在较高切削速度下保持加工精。热稳定性好,化学稳定性好,且有较高得热导率与较小得摩擦系数,但其强度与韧性较差。主要用于对高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁等材料进行半精加工与精加工。
第三部分切削过程及切屑种类精简内容
第一节金属切屑过程
金属切削过程: 就是指通过切削运动,使刀具从工件上切下多余得金属层,形成切屑与已加工表面得过程。
在这一过程中产生了一系列得现象,如切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等。研究诸现象得成因、作用与变化规律并掌握这些规律,对于合理使用与设计刀具、夹具与机床,保证切削加工质量,减少能量消耗,提高生产率与促进生产技术发展等方面起着重要得作用。
一、切削变形
金属切削过程与金属受压缩(拉伸)过程比较:
如下图(a)所示,塑性金属受压缩时,随着外力得增加,金属先后产生弹性变形、塑性变形,并使金属晶格产生滑移,而后断裂;
如下图(b)所示,以直角自由切削为例,如果忽略了摩擦,温度与应变速度得影响,金属切削过程如同压缩过程,切削层受刀具挤压后也产生塑性变形。
切削过程中产生得诸现象均与金属层变形密切相关。为了进一步分析研究切削层变形得特殊规律,通常把切削刃作用部位得金属层划分为三个变形区:
第Ⅰ变形区也称为基本变形区 ,近切削刃处切削层内产生得塑性变形区;金属得剪切滑移变形,基本变形区得变形最大;
第Ⅱ变形区也称为摩擦变形区 ,与前刀面接触得切屑层内产生得塑性变形区;金属得挤压摩擦变形;
第Ⅲ变形区也称为加工表面变形区,近切削刃处已加工表层内产生得变形区;金属得挤压摩擦变形。
如图c,三个变形区汇集在切削刃附近,此处得应力集中而且复杂,金属得背切削层在此与工件基体发生分离,大部分变成切屑。
二、切屑得形成及变形特点
(一) 第一变形区金属得剪切滑移变形
切削层受刀具得作用,经过第一变形区得塑性变形后形成了切屑。下面以直角自由切削为例,分析较典型得连续切屑得形成过程。切削层受到刀具前刀面与切削刃得挤压作用下,使近切削刃处得金属先产生弹性变形,继而塑性变形,在这同时金属晶格产生滑移。
如图:切削层金属在始滑移面OA 以左发生弹性变形,越靠近OA 面,弹性变形越大。在在OA 面上 ,应力达到材料得屈服点σ s , 则发生塑性变形,产生滑移现象。在滑移面OM上上 ,应力与变形达到最大值。越过OM面面 ,切削层金属将脱离工件基体,沿着前面流出切屑,完成切离过程。经过塑性变形得金属,其晶粒沿大致相同得方向生长。金属切削过程实际上就是一种挤压过程。
取金属内部质点P来分析滑移过程:
P点移到1位置时,产生了塑性变形。即在该处剪应力达到材料得屈服极限,在1处继续移动到1′处得过程中,P点沿最大剪应力方向得剪切面上滑移至2处,之后同理继续滑移至3、4处,离开4处后,就沿着前刀面方向流出而成为切屑上一个质点。
在切削层上其余各点,移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移,在沿切削宽度范围内,称AC就是始滑移面,AE就是终滑移面。AC、AE之间为第Ⅰ变形区。由于切屑形成时应变速度很快、时间极短,故AC、AE面相距很近,一般约为0、02～0、2mm,所以常用AB滑移面来表示第一变形区,AB面亦称为剪切面。
第Ⅰ变形区就就是形成切屑得变形区,其变
形特点就是切削层产生剪切滑移变形
经过塑性变形得金属,其晶粒
沿大致相同得方向生长。金属
切削过程实际上就是一种挤压过
程。
二、
经过第一变形区后,形成得切屑要沿前刀面方向排出,还必须克服刀具前刀面对切屑挤压而产生得摩擦力。切屑在受前刀面挤压摩擦过程中进一步发生变形(第二变形区得变形) 这个变形主要集中在与前刀面摩擦得切屑底面一薄层金属里, ,表现为该处晶粒纤维化得方向与前刀面平行。这种作用离前刀面愈远影响愈小。
三、第三变形区内金属得挤压摩擦变形
已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面得挤压摩擦,造成纤维化与加工硬化。
第二节切屑得类型
一、切屑得分类
由于工件材料不同,切削条件不同,切削过程得变形也不同,所形成得切屑多种多样。
通常将切屑分为四类:带状切屑;挤裂切屑;单元切屑;崩碎切屑
(1) 带状切屑
它就是经过上述塑性变形过程形成得切屑,外形呈带状。加工塑性金属材料例如碳素钢、合金钢、铜与铝合金, 当切削厚度较小,切削速度较高、刀具前角较大时 ,常得到这类切屑。其切削过程平稳,切削力波动小,已加工表面得表面粗糙度值较小。
(2) 挤裂切屑
在形成切屑得过程中,剪切面上局部位置处得剪应力τ达到材料得强度极限,使切屑上与前刀面接触得一面较光洁,其背面局部开裂成节状。切削黄铜或用低速切削钢, 当切削厚度较大,切削速度较低、刀具前角较小时 ,常得到这类切屑较易得到这类切屑。
(3) 单元切屑
当剪切面上得剪应力超过材料得强度极限时产生了剪切破坏,使切屑沿厚度断裂成均匀得颗粒状。切削铅或用很低得速度切削钢时可得到这类切屑。
(4) 崩碎切屑
在切削脆性金属时, , 例如铸铁、黄铜等材料, ,切削层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂,得到得切屑呈不规则得细粒状。
切屑得类型就是由材料得应力应变特性与塑性变形程度决定得。
如加工条件相同, 塑性高得材料不易断裂,易形成带状切屑;改变加工条件(如减小前角,或加大切削厚度),材料产生得塑性变形程度随之变化,切屑得类型便会相互转化,当塑性变形尚未达到断裂点就被切离时出现了带状切屑,变形后达到断裂就形成挤裂切屑或单元切屑。因此,在生产中常利用切屑转化条件,使之得到较为有利得屑型。
切屑控制:在切削加工中采取适当得措施来控制切屑得卷曲、流出与折断,使之形成“可接受”得良好切屑。
研究表明,工件脆性越大、切屑厚度越大、切屑卷曲半径越大,切屑就越容易折断。
二、切屑控制得方法切屑控制得方法
(1)采用断屑槽
通过设置断屑槽对流动得金属施加一定得约束力,可使切屑应变增大,切屑蜷曲半径减小。断屑槽得形状有折线形、直线圆弧形、全圆弧形。
(2)改变刀具角度
增大主偏角,切削厚度变大,有利于断屑;减小前角,可使切屑变形加大,切屑易于折断。刃倾角可改变切屑得流向。
(3)调整切削用量
提高进给量可使切削厚度增大,有利于断屑,但增大进给量会使表面粗糙度增大;适当降低切削速度可使切削变形增大,有利于断屑,但会降低切除效率。
三、积屑瘤现象
(一)、在切削速度不高而又能形成连
续切屑得情况下,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得硬块。
它得硬度很高,通常就是工件材料得
23倍,在处于比较稳定得状态时,
能够代替切削刃进行切削。这块冷
焊在前刀面上得金属称为积屑瘤或
刀瘤。
积屑瘤对切削过程得影响:
1、代替刀具切削,保护刀具
2、增大前角,减小变形与力
3、产生过切及犁沟,↓精度
4、增大已加工表面粗糙度
积屑瘤对精加工就是不利得,应避免它产生: 降低工材塑性;合理选切削速度;增大前角;减小进给量;采用润滑液等、
如图所示,积屑瘤就是堆积在前刀面上近切削刃处得一个楔块,经测定它得硬度为金属母体得2～3倍,积屑瘤高出
前刀面0、369mm、凸出后刀面
0、057mm、宽1、138mm,在切削
时形成了实际前角32°27′(有
得可达40°)。
当积屑瘤得顶部具有大得刃口圆弧半径时
(图中R0、134 mm),会产生较
大得挤压作用。此外,由于积
屑瘤顶部凹凸不平与脱落后粘
附在已加工表面上,促使加工表面粗糙度增加。所以在精加工时应尽量避免或抑制积屑瘤得产生。
(二)、积屑瘤得形成有许多解释:
15 2010年第13期(总第101期) E- 数控机床和金属切削原理与刀具 课程内容整合与教学改革 * 关芳芳 汪木兰 袁 勤 南京工程学院 江苏南京 211167 摘 要：根据应用型本科院校机械设计制造及其自动化专业的培养目标和要求，深入剖析了数控机床和金属切削原理与刀具两门课程教学过程中存在的主要问题。在此基础上，以大工程教育理念为指导，将原来两门课程的教学内容进行整合和优化，调整为数控机床及刀具系统，增加了实践教学内容，减少了总课时，并将先进的教育教学理念和教学方法引入到各个教学环节。最后，对整合后的课程教学和可能碰到的问题进行了探讨。 关键词：数控机床；金属切削原理与刀具；数控机床及刀具系统；大工程观；教学改革 收稿日期：2010-05-15 作者简介：关芳芳，硕士，讲师。汪木兰，硕士，教授。袁勤，本科，讲师。 *本文系江苏省教育科学“十一五”规划重点资助课题(B-a/2008/01/008)；“十一五”国家课题“我国高校应用型人才培养模式研究”子课题(FIB070335-A7-02)。 “大工程观”教育思想是在20世纪90年代美国工程教育界掀起的“回归工程”浪潮中提出的。1994年，麻省理工学院(M I T)工学院院长乔尔?莫西斯提出的工程教育改革方向是要使建立在学科基础上的工程教育更加重视工程实际以及工程本身的系统性和完整性。它主要是针对传统工程教育过分强调专业化、科学化，从而割裂了工程本身这种现象提出的。所谓“大工程观”的“大”指课程体系的综合性和系统性，即把学生今后工程活动所需的各种知识、技术、能力和方法等课程整合到一起；大工程观课程体系的“工程”是指实践性和创新性教学环节，如实验、实习和毕业设计等课程。而高等工程教育的本质特征则是综合性、系统性、实践性和创新性的结合。 数控机床是机械设计制造及其自动化专业的一门主干专业课程,主要介绍数控机床机械结构,包括主传动系统及其结构、机床进给传动系统及其结构、机床导轨与支承、机床辅助装置及其结构、机床精度及检验等内容。金属切削原理与刀具课程教学目的是使学生了解金属切削的基本原理和各类常用标准刀具的组成、结构和选用。通过这两门课程的教学,为学习后继相关课程和新的专业知识以及学生在今后工作中解决数控机床机械结构及刀具技术问题打下良好基础。 一、现状分析 数控机床是实施金属切削加工的设备，而刀具是实施金属切削加工过程必不可少的工具，两者联系密切，从课程体系的设置来看，后者是学习前者必修的基本课程之一。根据多年来对这两门课程的教学实践，从大工程观的整体性和系统性角度重新审视数控机床和金属切削原理与刀具课程体系，不难发现，还存在一些问题需要引起足够的关注： 1.课程缺乏整体性和系统性 两门课程内容相对自成体系，相互之间缺少必要的衔接和过渡。 2.课程内容比较陈旧 例如普通机床分类、型号和传动链等内容相对数控机床显得有些陈旧，需要及时更新。课程部分内容与培养目标关联性不太大，应予删除。 3.实践教学环节不足 数控机床课程中，总共48学时，全部是理论教学，没有开设课内实验，特别是缺少学生主动实践的环节。 上述课程体系难以满足对学生工程意识和实践能力培养的需要，因此，针对这两门课程的教学改革，特别是课程内容的改革，势在必行。 二、优化知识结构，整合教学内容 1.课程之间的相互关系 数控机床和金属切削原理与刀具都是机械设计制造及其自动化专业的主干专业课程,该知识模块所
《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
加工中心常用刀具参数(普通机） 刀具转速进刀切削吃刀量退刀 d32r5 1900 1500 1800 0.6 1300 d25r5 2100 1300 1500 0.6 1200 d20r5 2200 1100 1300 0.5 800 d16r0.5 2400 1000 1100 0.4 800 d12r0.5 2600 800 1000 0.35 600 d10r0.5 2800 700 800 0.35 600 d8r0.5 3000 600 600 0.3 500 d6r0.5 3200 450 500 0.25 400 d12 2800 800 1000 0.35 600 d10 2800 700 800 0.35 600 d8 3000 600 600 0.3 500 d6 3200 450 500 0.25 400 d4 3500 300 400 0.2 400 d12r6 3200 800 1000 0.3 600 d10r5 3600 700 800 0.25 600 d6r3 4000 450 500 0.2 400 d4r2 4800 300 400 0.15 400 d2r1 5600 250 300 0.1 300 d1r0.5 6800 200 200 0.08 250 加工中心常用刀具参数(高速机) 刀具转速进刀切削吃刀量退刀 d16r0.5 6500 1000 1100 0.35 800 d12r0.5 7000 800 1000 0.3 600 d10r0.5 7500 700 800 0.3 600 d8r0.5 8000 600 600 0.3 500 d6r0.5 8500 450 500 0.2 400 d12 7000 800 800 0.35 600 d10 7500 600 650 0.3 600 d8 8000 500 600 0.3 500 d6 10000 350 400 0.25 400 d4 12000 200 300 0.2 300 d2 14000 150 250 0.15 250 d1 16000 150 200 0.1 200 d0.8 21000 100 150 0.06 200 d12r6 8500 600 800 0.25 600 d10r5 8800 500 650 0.2 600 1
金属切削原理及工具 实验指导书 湖南工业大学机械工程学院
实验一 车刀几何角度的测量 一、实验目的及要求: 1. 研究车刀(直头外园车刀、弯头车刀和切断刀等)的构造。 2. 根据刀具几何角度的定义，使用车刀量角仪，按主剖现参考系和法剖面参考系测量车刀的0γ、0α、s λ、r k 、 n γ、n α等角。 3. 根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置。 二、实验所用的设备及工具 1. 车刀量角仪。 2. 直头外园车刀、弯头车刀、切断刀、900外园车刀、螺纹车刀。 三、仪器的构造与说明： 车刀量角仪的构造如图所示 车刀的几何角度是在车刀的各辅助平面内测量的,而车刀上除法剖面以外的所有剖面均垂直于车刀的基面，因此，以工作台上平面作为车刀的基面，以大指针的量刀板平面代表各剖面，当工作台转到不同位置时，即能测出车刀各剖面内角度(包括切削平面内角度)。 测量基面内角度时，大指针量刀板代表走刀方向。 将副量角器上的小指针指着测出的刃倾角入S s 的值，这时大指针量刀板所在的平面即为车刀的法剖面，因此能测出车刀法剖面内角度。 四、车刀几何角度的测量方法和步骤 将车刀置于如图所示的矩形工作台面上，侧面紧靠定位块，测量车刀主、副切削刀上角度的顺序依次是: r k →s λ→0γ→0α→→' r k →' s λ →' 0γ→' 0α l 、主偏角r k 的测量 大小指针对零，以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面(紧贴)前进，使主切副刃与量刀板正面密合，这时量刀板面为切削平面，则矩形工作台指针2a 指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角r k 。 2、刃倾角s λ的测量
河南理工大学万方科技学院 金属切削原理与刀具设计 实验报告 班级 学号 姓名 机械与动力工程学院 机械制造实验室
注意事项 为了实验的顺利进行，确保学生人身安全和国家财产安全，特提出以下注意事项： (1)上实验课前必须按指导书作好预习及准备工作。 (2)除了必要的书籍和文具外，其他物品不得带入实验室。 (3)进入实验室后,应保持室内安静和整洁。不准打闹、乱扔纸屑和随地吐 痰。 (4)凡与本次实验无关的仪器设备，均不得使用或触摸。 (5)做实验时应按指导细心操作。如仪器发生故障，应立即报告指导老师， 不得自行拆修或安装软件。 (6)爱护国家财产，实验完毕应将实验仪器整理好，如损坏仪器，按有关规 定处理。 实验结束后，需在三日内上交实验报告，如有特殊情况，需向老师说明原因！ 机械与动力工程学院 机械制造实验室
实验1切削力测量 1.1实验目的和要求： (1)了解切削测力仪的工作原理及测力方法。 (2)掌握切削深度、进给量对车削力的影响规律。 (3)掌握有关软件的应用。 1.2实验内容 (1)测力仪标定。 (2)切削速度、进给量一定的情况下，测量不同的切削深度下车削力的大小。 (3)切削速度、切削深度一定的情况下，测量不同的进给量下车削力的大小。 1.3实验设备、仪器和试件 CA6140车床一台 Kistler测力仪一台 计算机系统（数据分析软件）一台 1.4实验数据处理 初始条件： D=mm n=rpm ν=m/min a p=mm 1实验数据记录 记录ν、a p一定的条件下，不同的测得的切削力(如下图)。 表1.1:ν、a p一定的条件下，f对切削力的影响 序号f F x(N)F y(N)F z(N) 1 2 3 4 5 1
金属切削加工刀具材料的选择 金属切削加工刀具分为：车刀、铣刀、刨刀、钻头等。下面我们就针对这些做出说明。 （一）车刀 车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。 车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面，刀尖角成。车刀的切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。机械夹固式车刀可以避免硬质合金刀片在高温焊接时产生应力和裂纹，并且刀柄可多次使用。机械夹固式车刀一般是用螺钉和压板将刀片夹紧，装可转位刀片的机械夹固式车刀。刀刃用钝后可以转位继续使用，而且停车换刀时间短，因此取得了迅速发展。车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等组成。它的几何形状由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃倾角γ S、副偏角κ惤和刀尖圆弧半径rε所决定。车刀几何参数的选择受多种因素影响，必须根据具体情况选取。前角γo根据工件材料的成分和强度来选取，切削强度较高的材料时，应取较小的值。例如，硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°～15°；在切削铬锰钢或淬火钢时取-2°～-10°。一般情况下后角取6°～10°。主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定,
一般取30°～75°,刚性差时取较大的值，在车阶梯轴时，由于切削方式的需要取大于或等于90°。刀尖圆弧半径rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而选取。刃倾角γ S则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。最简单的是平面型，正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀，负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。带倒棱的平面型是在正前角平面上磨有负倒棱以提高切削刃强度，适用于加工铸铁和一般钢件的硬质合金车刀。对于要求断屑的车刀，可用带负倒棱的圆弧面型，或在平面型的前面上磨出断屑台。 车刀分类：按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。车刀按用途可分为外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等。还有专供自动线和数字控制机床用的车刀。车刀按材质可分为.高碳钢、高速钢、非铸铁合金刀具、烧结碳化刀具、陶瓷车刀、钻石刀具、氮化硼刀具等。 高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢，经过淬火硬化后使用，因切削中的摩擦四很容易回火软化。 高速钢为一种钢基合金俗名白车刀，含碳量0.7~0.85%之碳钢中加入W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢材料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中产生的摩擦热可高达至600℃，适合转速1000rpm以下及螺纹之车削。
《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( )
. 四川建筑职业技术学院2004年秋期期末考试 《金属切削原理及刀具》试卷（A 卷） 一、 填空题：在下列各题的空格中填上正确的文字及其有关符号（每题4分，共60分） 1．车削的主运动是______________，钻削的主运动是 ______________；磨削的主运动是______________。 2．标柱刀具静态角度的静态坐标系包括：（1）____________，（2）____________，测量平面有（1）_________，（2）_________，（3）_________，（4）_________。 3．刀具的前角γo 是在_________平面内测量的_________与_________之间的夹角。 4．表示切削变形程度的方法有：（1）___________________________，（2）__________________，（3） __________________。 5．切屑的类型有以下四种：（1）__________________，（2）__________________，（3）__________________，（4）__________________。 6．工件加工表面质量的指标包括：（1）_________________ （2）__________________，（3）__________________。 7．切削热的产生是切削过程中______________________转换而成的，切削温度是__________和__________综合结果。 8．刀具磨损的主要原因有：__________、__________、 __________、__________等。 9．影响刀具磨损的切削量中，影响最大的是__________，影响最小的是__________，所以选择切削用量时应首先选择尽可能大的__________________。 10．切削液的种类有（1）________切削液，其主要作用是_______，（2）________切削液，其主要作用是_______。 11．刀具材料要求具备的性能有：（1）_______、（2）_______、（3）_______、（4）_______、（5）_______、（6）_______等。 12．硬质合金刀具有以下几类：（1）_______、（2）_______、（3）_______、（4）_______。 13．砂轮的性能参数包括：（1）_______、（2）_______、 （3）_______、（4）_______、（5）_______和（6）_______。 14．磨削过程包括三个阶段：（1）_______阶段、（2）_______阶段和（3）_______阶段。 15．圆周铣削的铣削方式有_______铣和_______铣。端面铣的铣削方式有 班级 姓名 学号
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=，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min /32.601000240801000m dn v c =??== ππmin /12064032.605.0410*******mm fv a Q c p =???==
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，后刀面和工作切削表面的夹角为αoe。 κre：在工作基面中测量的切削刃和进给运动方向的夹角。λse：在工作 切削表面中测量的切削刃和工作基面的夹角。
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
涂层技术对刀具磨损的影响及其发展趋势 陈君（G机械091 220911104） （淮海工学院连云港222005） 摘要：磨损是影响生产效率、加工成本和加工质量的重要问题，所以为了解决这一问题涂层 技术的发展就尤为重要。涂层技术起源于上个世纪的五、六十年代；特别是近30年来，刀具涂层技术迅速发展，使得涂层刀具得到了广泛应用。随着涂层技术迅速发展，它已成为解决刀具磨损的有效方法并且在很大程度上影响刀具的寿命。所以说对刀具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革。 关键词：涂层技术刀具磨损发展趋势 The Influence of Tool Wear and Its Development Trend for Coating Technology CHEN Jun (Huaihai Institute of Techology,Lianyungang,222005) Abstract：Wear is the important impact for the production efficiency, processing cost and processing quality of the important problem, so in order to solve this problem the development of coating technology, is important. Coating technology originated in the last century 5, 6 s; Especially for nearly 30 years, the cutting tool coating technology rapid development, make coated tools to a wide range of applications. With the rapid development of coating technology, it has become a effective method to solve the tool wear and significantly impact on the life of cutting tools. So say to coating is of tool machine processing industry on the road of advance a big change. Key words：Coating technology Tool wear Development trend 0 前言 人类社会已经迈入21世纪,科学技术得到了前所未有的发展。在机械加工中金属切削技术是其重要组成部分，并且随着科技的发展越发显示出它在机械加工中的核心地位。目前，切削加工约占整个机械加工工作量的
机械制造工程学作业金属切削原理答案 班级：_________________________ 姓名：_________________________ 学号：_________________________
一、判断题 1、主切削平面(刃)与副切削平面(刃)在基面上投影之间的夹角称为刀尖角εг。（×） 2、在正交平面内,前刀面与切削平面(基面)之间的夹角称为前角γο（×） 3、主偏角和副偏角越小，则刀尖角越大，切削部分的强度越大。（√） 4、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。（√） 二、填空题 1、常用的外圆车刀是由一个-刀刃-，两个切削刃三个-刀面成切削部分的。 2、在切削过程中，不断地把工件切削层投入切削的运动称为-进给运动. 3、车刀前刀面与主后刀面的交线称为-主切削刃 4、刀具的几何角度中，常用的有-前角r o、-后角αo、主偏角Kr、-副偏角Kr、刃倾角λs、副后角αo。 5、切削用量三要素包括--切削速度、进给量和背吃刀量-。 6、正在切削的切削层称为-切削表面。 7、主切削刃在基面上的投影与假定进给平面之间的夹角称为-主偏角Kr -。 8、在正交平面内，后刀面与切削平面之间夹角称为--后角αo ------。 9、从刀具的合理前角考虑,工件材料的强度与硬度低时,采用较大的前角来减小切削变形; 工件材料的强度与硬度高时,采用-较小的前角来保证刀尖强度。 10、刀具的后角在粗加工、强力切削及承受冲击载荷情况下应取—小些-----，在精加工时，为了提高加工表面质量，应取---大些---。 11、加工脆性材料时，宜取-较小-前角和-较小后角。 12、在采用负前角切削加工时，要使切削刃锋利，刀具的后角应取得-小些。 13、在背吃刀量和进给量一定的情况下，主偏角增大，使切削厚度--变厚--，切削宽度-变
教案 2017-2018学年第1学期 院（部）****学院 教研室机械专业 课程名称金属切削原理与机床 授课专业班级********班 主讲教师******** 职称职务****** 使用教材《金属切削原理》、《金属切削机床概论》
第1次课 第一章绪论 1-1地位、性质 1-2本课程的研究对象、内容及目的 第二章机床分析 2-1切削加工的基本定义 2-1-1金属切削机床的分类 2-1-2金属切削机床型号编制
第一章绪论 1-1地位、性质 一、金属切削加工的重要性 机械制造中所用的工作母机80％～90％为金属切削机床 1957年美国钢产量1亿吨1500万吨变成切屑 切削加工的种类车、铣、刨、磨、钻、镗、铰、拉 二、金属切削机床的重要性 在现代机械制造工业中，被制造的机器零件，特别是精密零件的最终形状、尺寸及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床加工来获得的，因此机床是制造机器零件的主要设备。它所担负的工作量约占机器总制造工作量的40%～60%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产 1-2本课程的研究对象、内容及目的 本课程在专业教学中的地位切削原理→刀具→机制工艺 一、切削加工： 1.定义： 使用切削工具从毛坯上切除多余的材料，从而获得具有一定形状、精度和表面质量的零件。 2.实现切削加工的条件 （1）刀具与工件之间的相对运动；（2）刀具具有一定的空间几何形状；（3）满足切削需要的刀具材料性能。 3. 切削加工的发展史 秦铜车马轴承磨削汉五铢钱车削；弩机工具（钻、锉） 1668 明马拉铣床脚踏砂轮制作天文仪器 1775 英加工蒸汽机汽缸汽缸镗床 1818 美铣床 1865前后各种机床出现（车、刨、插、齿轮、螺纹） 1864 法刀具几何形状对切削力的影响 1870～1877 俄切屑形成和种类 1898 美高速钢 1927 德硬质合金 1932 美切削用量手册 1960以后涂层刀具、陶瓷刀具等出现 二、金属切削机床 1.定义： 是指用切削的方法加工金属工件，使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。 它是制造机器的机器，故又称为“工作母机”或“工具机”（Machine-tool），习惯上简称为“机床”。 2.机床发展概况 金属切削机床加工的生产模式，大体上经历了以下五个阶段： （1）通用机床加专用工艺装备或专用机床 从30年代到50年代使用。这种生产模式可实现具有固定生产节拍的刚性自动化，但加工柔性差，转产困难，更换产品时需更换大批工艺装备报废专用机床，重新设计与制造装备的周期长、投资大。 （2）数显机床
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）
《金属切削原理与刀具》试题（后附答案） 一、选择题 1．在车外圆时，工件的回转运动属于________，刀具沿工件轴线的纵向移动属于_________。 A 切削运动 B 进给运动 C 主运动 D 加工运动 2．车外圆时，车刀随四方刀架逆时针转动θ角后，工作主偏角κr将________，工作副偏角κr’将________。 A 增大减小 B 减小增大 C 增大不变 D 不变不变 3．积屑瘤发生在第________变形区，加工硬化发生在第________变形区。 A ⅠⅡ B ⅠⅢ C ⅡⅢ D ⅢⅡ 4．在加工条件相同时，用________刀具产生的切削力最小。 A 陶瓷刀具 B 硬质合金刀具 C 高速钢 D 产生的切削力都一样 5．下列哪种切屑屑形不属于可接受的屑形_______。 A 带状切削 B 短环形螺旋切削 C 单元切削 D 平盘旋状切屑 6. 生产中常用的切削液，水溶性的切削液以________为主，油溶性切削液以________为主。 A 润滑冷却 B 润滑润滑 C 冷却润滑 D 以上答案都不正确 7．加工塑性材料、软材料时前角________；加工脆性材料、硬材料时前角________。 A 大些小些 B 小些大些 C 大些大些 D 小些小些 8 ．高速钢刀具切削温度超过550~600时工具材料发生金相变化，使刀具迅速磨损，这种现象称为_______磨损。 A 相变磨损 B 磨粒磨损 C 粘结磨损 D 氧化磨损 9．不能用于加工碳钢的是__________。 A 高速钢刀具 B 陶瓷刀具 C PCD刀具 D CBN刀具 10．主偏角、副偏角、刀尖角，三个角之和等于__________。 A 90° B 180° C 360° D 270° 二、填空题 1.1．切削用量三要素。 2．刀具材料种类繁多，当前使用的刀具材料分4类：。一般机加工使用最多的是和。
《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
1切削加工的定义是使用切削工具从毛坯上切除多余的材料，从而获得具有一定[]、[]和[]的零件。 3实现切削过程必须具备的三个条件是刀具与工件之间具有[]、刀具具有一定的[]、刀具材料具备[]。 4简述实现切削加工必备的三个条件。答：1）刀具与工件之间的相对运动；2）刀具具有一定的空间几何形状；3）满足切削需要的刀具材料性能。 5切削运动包括[]和[] 6简述主运动和进给运动的特征。答：主运动特点：速度最高、消耗功率最大、回转或直线运动、连续或往复运动、只有一个;进给运动特点：速度低、消耗功率小、回转或直线运动、连续或间歇运动、可能不止一个（拉削无） 7主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动称为主运动。 8切削加工中工件上存在的三个表面是[]、[]、[]。 9在图中标出待加工表面、过度表面和已加工表面。 10在图中标出待加工表面、过度表面和已加工表面。 11切削用量三要素是[]、[]、[]。 12在图中标出切削速度v、进给量f、背吃刀量ap。
13刀具由[]部分和[]部分组成。 14在图中标出前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃。 15、请阐述车刀的切削部分组成及其定义。 答：车刀的切削部分组成由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖。 前刀面---切削过程中切屑流出所经过的刀具表面。 主后刀面---切削过程中与工件上过渡表面相对的刀具表面。 副后刀面---切削过程中与工件上已加工表面相对的刀具表面。 主切削刃---前刀面与后刀面的交线。它担负着主要的切削工作。 副切削刃---前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作。 刀尖---主切削刃和副切削刃的交点。为了改善刀尖的切削性能，常将刀尖磨成直线或圆弧形过渡刃。 17车刀标注参考系的假定条件是进给运动只考虑[]，不考虑大小(即不考虑合成切削运动)、刀刃上选定点与[]等高,刀杆与工件轴线[]。 18简述车刀标注参考系的假定条件 答：进给运动只考虑方向，不考虑大小（即不考虑合成切削运动）；刀刃上选定点与工件中心等高； 刀杆垂直工件轴线。 19、切削热的来源有哪些？ 答：切削热产生于三个变形区，切削过程中消耗的能量约98%转换为热能。 切屑形成过程中，弹性变形和塑性变形产生的抗力； 切屑和刀具前刀面的摩擦阻力及工件和刀具后刀面的摩擦阻力。
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