高速切削加工中刀具材料的选用 [摘要]简要地介绍了在高速切削加工中，根据不同的工艺及被加工零件的不同材料，选用刀具材料的问题。 关键词：高速切削刀具材料选用 1 引言 随着科技工业的飞速发展，切削加工技术的应用也越来越广泛，新型刀具材料也不断涌现，高速切削加工技术的应用也越来越广泛，高速切削加工设备在生产中的优势正在日益发挥，在切削过程中，刀具的切削部分是在较大的切削力、较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。刀具材料对刀具耐用度、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用。 2.1 刀具材料的基本要求 刀具在高温下进行切削工作，同时还要承受切削力、冲击和振动，因此刀具材料必须具备以下基本要求： 1、高硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度必须在HRC62以上，对于某些难以切削的材料，刀具硬度更高。 2、高的耐磨性 耐磨性表示抵抗磨损的能力，通常刀具材料的硬度越高、耐磨性就越好。
3、足够的强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应该具有足够的强度 和韧性。一般用抗弯强度σ b b 和冲击韧性α k 来衡量。 4、高的耐热性 耐热性（又称红硬性）是指材料在高温下保持其硬度的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标。 5、良好的工艺性 为了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的可加工性和热处理性能（如淬透性好，淬火变形小，脱碳层浅等）。 6、良好的经济性 经济性差的刀具材料难以推广使用。 2.2 刀具材料种类及选用 刀具材料种类很多，常用的金属材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金；非金属材料有陶瓷、金刚石（天然和人造）、立方氮化硼等。 1、碳素工具钢 含碳量在0.65～1.3％的优质碳素钢称碳素工具钢，用来制造刀具的常用牌号有T8A、T10A等。一般用于制造低速、手用刀具，如手用锯条、锉刀等。 2、合金工具钢 在碳素工具钢中加入适量的合金元素如Mn、Cr、W、Si等即成合金工具钢，常用牌号有9SiCr、CrWMn、GCr5等。与碳素工具钢相比，硬度相近，耐磨性、耐热性略高，热处理性能较好，主要用于制造低速、手用刀具，如手用丝锥、手用铰刀及硬质合金钻头的刀体等。 3、高速钢 高速钢是一种含Cr、W、Mo、V等合金元素较多的工具钢，与碳素工具钢、合金工具钢相比，硬度有所提高，耐热性显著提高，允许的切削
编号：SM-ZD-63665 金属切削机床的危险因素 和常见事故 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
金属切削机床的危险因素和常见事 故 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 1．机床的危害因素 (1)静止部件的危害因素。切削刀具与刀刃，突出较长的机械部分，毛坯、工具和设备边缘锋利飞边及表面粗糙部分，引起滑跌坠落的工作台。 (2)旋转部件的危害因素。旋转部分，轴，凸块和孔，研磨工具和切削刀具。 (3)内旋转咬合。对向旋转部件的咬合，旋转部件和成切线运动部件面的咬合；旋转部件和固定部件的咬合。 (4)往复运动和滑动的危害。单向运动，往复运动或滑动，旋转部件和滑动之间，振动。 (5)飞出物。飞出的装夹具或机械部件，飞出的切屑或工具。 2．机床常见事故
(1)设备接地不良、漏电，照明没采用安全电压，发生触电事故。 (2)旋转部位楔子、销子突出，没加防护罩，易绞缠人体。 (3)清除铁屑无专用工具，操作者未戴护目镜，发生刺割事故及崩伤眼球。 (4)加工细长杆轴料时尾部无防弯装置或托架，导致长料甩击伤人。 (5)零部件装卡不牢，可飞出击伤人体。 (6)防护保险装置、防护栏、保护盖不全或维修不及时，造成绞伤、碾伤。 (7)砂轮有裂纹或装卡不合规定，发生砂轮碎片伤人事故。 (8)操作旋转机床戴手套，易发生绞手事故。 这里填写您的企业名字 Name of an enterprise
《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
绪言 一、本课程的任务和目的： 金属切削机床（概论） 金属切削原理三部内容构成 金属切削刀具（如何选用） 1.金属切削机床概论的教学目标 （1）掌握机床的类别，各类机床的用途，达到能根据零件的形状，精度要求，正确选择机床。 （2）掌握机床的调整计算方法，为机床设计和机床的加工调整打下基础。 （3）认识一些典型的结构，为设计和机床的维护打下基础。 2.金属切削原理： （1）认识金属切削过程及各种参数的变化规律，能正确进行切削用量的合理选择。 3.金属切削刀具 （1）能正确画出并标注刀具角度及几何参数。选用切削原理对加工刀具的几何参数进行优化设计和选用。 （2）能熟悉标准刀具的结构，正确选用标准刀具。 二、金属切削加工的发展 1.发展历史 2.发展方向——刀具的发展 机床的发展 数控化 高速，高效加工 三、学习要求： 第一章机床的基础知识 第二节、机床的分类和型号 一、机床的分类
按加工方法分（P3）：12类（车、钻、镗、磨、齿、螺、铣、刨、拉、等） 按其他特征分： 工艺范围： 重量和尺寸：P3 自动化程度： 二、机床的技术参数和尺寸系列 技术参数（P3）：表示了规格大小、工作能力大小。 主参数和第二参数：系列化数值（附表Ⅰ，表4） 其他参数：→P3 例：卧式车床的主要技术参数/P23 三、机床的型号： 要求：掌握类型；主参数；理解其他参数。 GB/T15375-94是现行机床型号编制标准 类别→按加工方法分类的12类 组别：P225 （实例对比讲解） CA6140 C 车床（类代号） A 结构特性代号 6 组代号（落地及卧式车床） 1 系代号（普通落地及卧式车床） 主参数（最大加工件回转直径400mm） XKA5032A X 铣床（类代号） K 数控（通用特性代号） A （结构特性代号） 50 立式升降台铣床（组系代号） 32 工作台面宽度320mm（主参数） A 第一次重大改进（重大改进序号） 第三节、机床的一般要求 总体要求：经济地完成一定的机械加工工艺，同时满足经济性，人机关系和环境保护方向的要求。 一、工艺能力：工艺范围，加工精度和表面粗糙度。 1. 工艺范围：P4 2. 加工精度、粗糙度：P5（经济精度的概念）
《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( )
《金属切削机床与刀具》复习题 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；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．切削用量要素包括背吃刀量、进给量、切削速度三个。 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、粒状切屑和崩碎状切屑四种。 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．所有机床都必须通过刀具和工件之间的相对运动来形成一定形状，尺寸和质量的表面。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．防止积屑瘤形成，切削速度可采用高速或低速。 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、CrW Mn；高速工具钢W18Cr4V 、W6Mo5Cr4V2 。 11. 楔角（前刀面）与（后刀面）的夹角 12. YT类硬质合金的主要化学成分是Co、（TiC ）和（WC ），其中（TiC ）含量越多，硬质合金硬度越高，耐热性越好，但脆性越大。 13．按照机床工艺范围宽窄，可分为通用机床（万能）、专门化机床和专用机床三类。
14. 在金属切削过程中，在（中）速度加（塑性）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（精）加工时应尽量避免。 15. 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（γo ）和Kr。16．金属切削机床是一种用切削方法加工金属零件的工作机械，它是制造机器的机器，因此又称为工作母机或工作机。 17. 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。 18. 使用可转位车刀生产率较高，原因是由于它减少了（更换）及（刃磨）所需的辅助时间，故特别适合于自动化生产。 19. 麻花钻切削性能最差的部位是在（横刃）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）刃产生。 20.主剖面（正交平面）标注角度参考系中三个坐标平面是指（基面）、（正交平面）和（主切削平面），它们之间关系为（相互垂直）。 21.一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径宜取较（大）。 22.磨平面和磨内孔时，应比磨外圆时选用粒度较（大），硬度较（小），组织较（大）的砂轮。 23.在加工细长轴类零件时，刀具的刃倾角λs常取为（正值）值，这是因为λs使（背吃刀力减小）。 24．扩孔钻既可用作孔的最后加工，也可用作铰孔前的预加工。 25．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。 26．铣削加工时，铣刀绕其轴线转动是主运动。
高速切削和干切削技术刀具 为保证高速精密切削时的加工精度和可靠性，刀具装夹到机床主轴上之前须先进行动平衡，以确保加工系统的安全性2010年04月16日<> 为保证高速精密切削时的加工精度和可靠性，刀具装夹到机床主轴上之前须先进行动平衡，以确保加工系统的安全性2010年04月16日 高速切削和干切削已发展成为现代切削加工技术的重要趋势，有力推动着刀具材料和结构，以及刀具装夹结构等先进切削技术的日新月异和推广应用随着数控机床和加工中心等高效设备应用的日渐普及，在航空航天、汽车、高速列车、风电、电子、能源、模具等装备制造业的空前发展推动下，切削加 工已迈入了一个以高速、高效和环保为标志的高速加工发展的新时期—现代切削技术阶段高速切削、干切削和硬切削作为当前切削技术的重要发展趋向，其重要地位和角色日益凸显对这些先进切削技术的应用，不仅令加工效率成倍提高，亦着实推动了产品开发和工艺创新的进程例如，精密模具硬质材料的型腔，采用高转速、小进给量和小吃深加工，既可获得很高的表面质量，又能够省却磨削、EDM和手工抛光或减少相应工序的时间，从而缩短生产工艺流程，提高生产率过去一些企业制作复杂模具时，基本上都需要3~4个月才能交付使用，而现在采用高速切削加工后，半个月便可完成据调查，一般的工模具，有60%的机加工量可用高速加工工艺来实现高速加工时，不但要求刀具可靠性高、切削性能好、能稳定地断屑和卷屑、还要能达成高精度，并能实现快换或自动更换等因此，对刀具材料、刀具结构、以及刀具的装夹都提出了更高要求 对刀具材料的要求 高速加工刀具最突出的要求是，既要有高的硬度和高温硬度，又要有足够的断裂韧性为此，须选用细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、聚晶金刚石(PDD)和聚晶立方氮化硼(PDBN)等刀具材料—它们各有特点，适应的工件材料和切削速度范围也都不同例如，高速加工铝、镁、铜等有色金属件，主要采用PDD和DVD金刚石膜涂层刀具高速加工铸件、淬硬钢(50~67HRD)和冷硬铸铁主要用陶瓷刀具和PDBN刀具 上海大众汽车有限公司采用Seco刀具(上海)公司生产的立方氮化硼DBN300刀片面铣刀，在柔性生产线上高速铣削发动机缸体平面(铸件)，切削速度高达1600m/min，进给速度5000mm/min用PDD刀具加工铝合金的切削速度一般为3000-4000m/min，最高更可达7500m/min而用陶瓷和PDBN刀具加工淬硬钢和冷硬铸铁时的切削速度已达200m/min 1. 硬质合金已迈入细晶粒超细晶粒阶段 涂层硬质合金刀具(如TiN、TiD、TiDN、TiBlN等)虽其加工工件材料范围广，但抗氧化温度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范围内加工钢铁件对於Inconel 718高温镍基合金可使用陶瓷和PDBN刀具据报道，加拿大学者用SiD晶须增韧陶瓷铣削Inconel 718合金，推荐最佳的切削条件为：切削速度700m/min，吃深为1-2mm，每齿进给量为0.1-0.18mm/z
金属切削机床及所用刀具习题 一、填空题 1.在机床加工零件的过程中，工件、刀具之一或两者同时按一定规律运动，形成两条（发 生线），从而形成（所要加工的表面）。 2.常用表面的成形方法有：（轨迹法）、（成形法）、（相切法）、（展成法）四种。 3.在机床上加工零件时，为获得所需表面，（工件）与（刀具）之间作相对运动，既要形 成母线，又要形成导线，于是形成这两条发生线所需（运动的总和），就是形成该表面所需要的运动。 4.标准规定，机床的型号是采用（汉语拼音字母）和（阿拉伯数字）按一定规则组合 而成。 5.某机床铭牌上表明T4163B，表明该机床为（镗）床。 6.代表CA6140车床的主参数的是40，它代表床身上工件的最大回转直径为（400mm ）。 7.回轮、转塔车床只适用于成批生产中加工（尺寸不大），且（形状复杂）的零件。 8.（落地）车床特别适合加工大型回转体零件。 9.由于转塔和回轮车床上没有丝杠，所以加工螺纹时只能利用（丝锥）或（板牙）。 10.磨床主要是用于（精加工），特别是对（淬硬零件）和（高硬度）材料制品，磨床是 主要的加工设备； 11.采用成形法加工齿轮的方法有：（铣齿）、（拉齿）、（磨齿轮）等。 12.常用的展成法加工齿轮的方法是：（滚齿）和（插齿）。 13.铣床主要用来加工（平面）、（沟槽）、（成形面）等。 14.对于支架、箱体类零件上直径为90mm的孔，比较合理的加工方法应该是（镗削）。 15.由于拉刀本身具有（齿升量），所以机床无需做吃刀进给运动，便可切去全部余量。 16.在普通钻床上采用（钻）、（扩）、（铰），实现IT7~IT8中小尺寸孔的加工，是很常 用的一种加工方案。 17.孔内键槽的常用加工方法有：（插销）、（拉削）。 二、选择题 1.按照机床的加工方式及用途，将其分为（c ）大类。 A：10 B：11 C：12 D：13 2.机床分类代号“B”表示（A）类机床。 A：刨、插床B：半自动机床C：电加工机床 3.机床通用特性代号“M”表示机床的（B ）通用特性。 A：磨床B：精密C：高精密 4.机床通用特性代号“H”表示机床的（C）通用特性。 A：高精度B：数控C：自动换刀 5.卧式车床的主参数用（B）表示。 A：床身上加工工件的最大长度B：床身上最大回转直径C：加工工件最大重量 6.CA6140机床床身上最大回转直径为（C）mm。 A：40 B：800 C：400 D：200 7.MM7120A是（B ）机床，主参数为（D）。 A：精密外圆磨床B：精密卧轴矩台平面磨床C：最大磨削直径320mm D：工作台面宽度200mm 8.通用机床工艺范围（A），其结构（D），生产效率（F）。 A：宽B：窄C：简单D：复杂E：高F：低
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》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
高速切削刀具 王平 （沈阳理工大学机械工程学院 110159） 摘要：刀具是实现高速切削加工的关键，本文阐述了高速切削刀具材料的要求、高速切削加工刀具材料的种类，以及高速切削不同材料时刀具材料的合理选用。 本文在分析传统BT (7∶24锥度)实心长刀柄基础上介绍国外HSK等新型工具系统, 指出高速加工工具系统中存在的主要问题及对策, 展望高速加工工具系统发展趋势和研究前景, 为选用高速工具系统提供了参考。 关键词：高速切削；刀具材料；高速加工; 工具系统。 High speed cutting tool materials WANG ping (College of mechanical engineering ShenYang Ligong University 110159) Abstract:Realization of high speed cutting tool is the key, in this paper, the requirements of high speed cutting tool material of high-speed cutting tool materials in high speed cutting of different kinds, as well as the material of cutting tool material selection.Based on the analysis of traditional BT ( 7 ∶24 taper) solid knife handle based on introducing foreign HSK model tool tool system for high speed machining system, points out the main problems and countermeasures existed in high speed machining tool system, prospect of development tendency and research foreground, for selection of high speed tool system is provided for reference. Key words:High speed cutting;Cutting tool materials;High speed machining;Tool system. 0前言 在机械加工中，切削、磨削加工目前仍是零件最终形成的主要工艺手段。切削加工的主要发展方向之一是高速切削(包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削、大进给量切削等)。高速切削时，随着切削速度的提高，切削力逐渐减小，切削温升逐渐趋缓，加工表面质量提高，加工成本降低。为实现切削加工的高速化，必须研究及开发与高速切削相适应的刀具材料、刀具结构及刀具监控技术。 1高速切削刀具材料的要求 1.1 刀具材料的基本性能要求 刀具材料对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用，因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：（1）硬度和耐磨性：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在HRC60以上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。（2）强度和韧性：刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和崩刃。（3）耐热性：刀具材料的耐热性要好，能承受高的温度，具备良好的抗氧化能力。（4）工艺性能和经济性：刀具材料应具备好的锻造或者其他成型性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等，并具有较高的性能价格比。 1.2 高速切削加工对刀具材料的要求 刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一。高速切削加工时切削温度很高，因此，高速切削刀具的失效主要取决于刀具材料的热性能（包括刀具的熔点、耐热性、抗氧化性、高温力学性能、抗热冲击性能等）。高速干切削、高速硬切削和高速切削黑色金属时，最高切削速度主要受刀具材料耐热性的限制。例如，高速加工钢、铸铁等黑色金属时，最高切削速度只能达到加工铝
一、判断题（每空2分，共30分） 1、CA6140中的40表示床身最大回转直径为400mm（√） 2、主轴转速分布图能表达传动路线、传动比、传动件布置的位置以及主轴变速范围（×） 3、机床加工某一具体表面时，至少有一个主运动和一个进给运动（×） 4、自动机床只能用于大批大量生产，普通机床只能用于单件小批量生产（×） 5、组合机床是由多数通用部件和少数专用部件组成的高效专用机床（√） 6、C1312单轴六角自动车床,分配转一转,加工一个工件( √) 7、M1432A型万能外圆磨床只能加工外圆柱面,不能加工内孔.( ×) 8、滚齿机能够进行各种内外直齿圆柱齿轮的加工.( ×) 9、CA6140型车床加工螺纹时,应严格保证主轴旋转刀具移动一个被加工螺纹的导程.( √) 10、卧式镗床只能用于镗孔加工.( ×) 11.滚齿机能够进行各种内外直齿圆柱齿轮的加工（×） 12.为方便运动中变速，常用啮合式离合器变速组（×） 13.组合机床是由多数通用部件和少数的专用部件组成的高效专用机床（√） 14.C1312自动车床适用于大批量生产（√） 15.机床按照加工方式及其用途不同共分为十二大类（√） 1．在CA6140型车床上主要为了①提高车削螺纹传动链的传动精度；②减小螺纹传动链中丝杠螺母副的磨损以长期保持其传动精度，所以车削螺纹与机动进给分别采用丝杠和光杠传动。（√） 2．为了提高运动件低速运动的平稳住，一般可采用减小导轨副摩擦面动静摩擦系数之差和提高传动系统刚度的措施。（√） 3．拉孔的进给运动是靠刀齿齿升量来实现的。（√） 4．机床加工的共性是：把刀具和工件安装在机床上，由机床产生刀具与工件间的相对运动，从而切削出合乎要求的零件。（√） 5．钻孔将穿时进给量应减小，以免工件和钻头损坏。（√） 6．车床上可以加工螺纹，钻孔，圆锥体。（√） 7．在精加工时，切屑排出应尽量向已加工表面方向。（×） 8．磨削加工切削刃不规则，加工质量高。（√） 9．主轴部件是机床的执行件。（×） 10．M1432A型万能外圆不能磨削内孔。（×） 11．机床的热变形是影响精密机床工作精度的主要因素。（√）12．机床按照加工方式及其用途不同共分为十二大类。（×）13．在普通车床上加工工件的尺寸精度可以达到IT3。（×）14．龙门刨床的主运动是刨刀在往复直线运动。（√）15．切削加工中，主运动是速度较低，消耗功率较小的运动。（×）16．B665型牛头刨床的滑枕的直线往复运动是利用曲柄摇杆机构。（√）17．万能外圆磨床只能磨削外圆，不能磨削内圆。（×）18．车床的主轴箱是主轴的进给机构。（×）19．车床是做直线进给运动的车刀对作旋转主运动的工件进行切削加工的机床。（√）20．C6140型机床是最大工件回转直径为140mm的普通车床。（×） 一、选择题（每空2分，共30分） 1．CA6140型车床主传动系统采用了（D ）传动系统。 A．多公比B．多速电机C．分支传动D．交换齿轮
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
1.高速切削的特点：材料去除率高、切削力较小、工件热变形小、工艺系统振动小、可加工各种难加工材料、可实现绿色制造、简化加工工艺流程 2.高速切削技术研究体系、关键技术：数控高速切削加工技术是建立在机床结构与材料、高速主轴系统、高性能CNC控制系统、快速进给系统、高性能刀具材料、数控高速切削加工工艺、高效高精度测试技术等许多相关的软件和硬件技术基础之上的一项复杂的系统工程，是将各单元技术集成的一项综合技术。数控高速切削加工技术的研究与开发体系，如下图：
3.高速切削发展趋势： 4.结合典型工件材料和加工工艺方法，讨论高速切削的速度范围： 1.)根据工件材料：钢材380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时，被认为是合适的高速切削速度范围； 2.)根据加工工艺方法：车削700～7000m/min，铣削300～6000m/min，钻削200～1100m/min，磨削5000～10000m/min,被认为是合适的高速切削速度范围 5.高速切削加工的切削力变化规律： 1）.切削用量对切削力的影响：背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。进给量f增大，切削力也增大，但切削力的增大与f不成正比（75%） 2）工件材料对切削力的影响：较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。a.材料的强度、硬度越高，变形抗力越大，切削力也越大。b.强度、硬度相近的材料，塑性、韧性越大，切削力越大。 3）切削速度对切削力的影响较为复杂 4）刀具几何参数对切削力的影响：前角增大时，若后角不变，刀具容易切入工件有助于切削变形的减小，使变形抗力减小，所以切削力减小。加工塑性金属时前角增大，变形减小，切削力减小。加工脆性金属时，因为变形和加工硬化较小，故切削速度Vc改变时切削力变化不大。在正前角相同情况下，对有负倒棱的车刀，由于切削时的切屑变形比无负倒棱的大，所以切削力有所提高。主偏角kr在30°～60°范围内增大，由切削厚度ac的影响起主要作用，促使主切削力Fc减小；主偏角约在60°～90°范围内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fc增大。当增大时对背向力的影响比对切削力的影响大，这仍应由大使角减小，所以为了防止振动应减小刀尖圆弧半径。刃倾角λs对Fz的影响不大，但对Fx、Fy的影响较大。λs增大，背吃刀力Fy方向的前角γp增大，Fy减小；而进给抗力Fx方向的前角γf减小，则Fx增大 5）其他因素对切削力的影响：（1）刀具材料：对切削力的影响是由刀具材料与工件材料之间亲合力和摩擦系数等因素决定的。（2）切削液：由于使刀具、工件与切屑接触面间摩擦减小，因此，能较显著减小切削力。（3）刀具磨损：后面磨损，使刀具与加工表面间摩擦加剧。故切削力Fc、Fp增大
高速切削技术及其应用 齐齐哈尔工程学院吕世伟任瑞新邹子军孙留洋 【关键词】高速切削高速切削技术应用 前言 机械加工技术正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造方向发展。机械加工技术中，切削加工是应用最广泛加工方法。近年来，高速切削技术蓬勃发展，已成为切削加工主流和先进制造技术一个重要发展方向。 一、高速切削加工的含义 高速切削理论由德国物理学家Carl.J.Salomon在上世纪三十年代初提出的。他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。 随着制造工业的发展，这一理论逐渐被重视，并吸引了众多研究目光，在此理论基础上逐渐形成了高速切削技术研究领域，高速切削加工技术在发达国家的研究相对较早，经历了理论基础研究、应用基础研究以及应用研究和发展应用，目前已经在一些领域进入实质应用阶段。 二、高速切削加工的优越性 由于切削速度的大幅度提高，高速切削加工技术不仅提高了
切削加工的生产率，和常规切削相比还具有一些明显的优越性：第一、切削力小：在高速铣削加工中,采用小切削量、高切削速度的切削形式,使切削力比常规切削降低30％以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力大幅度减少。既减轻刀具磨损，又有效控制了加工系统的振动，有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削，切削速度和进给速度都大幅度提高，相同时间内的材料切除率也相应大大提高。从而大大提高了加工效率。第三、工件热变形小:在高速切削时，大部分的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，因此加工表面的受热时间短，不会由于温升导致热变形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力学性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常进给量也比较小，使加工表面的粗糙度大大降低，同时由于切削力小于常规切削，加工系统的振动降低，加工过程更平稳，因此能获得良好的表明质量，可实现高精度、低粗糙度加工。第五、绿色环保：高速切削时，工件的加工时间缩短，能源和设备的利用率提高了，加工效率高，加工能耗低，同时由于高速切削可以实现干式切削，减少甚至不用切削液，减少污染和能耗。 三、高速切削技术的发展 我国高速切削加工技术研究起步较晚，比国外迟了好几十年，直到国外的高速加工技术从实验室走向大规模工业生产，我国的科研机构才开始涉足该领域的研究。上世纪八十年代，山东大学切削加工研究组结合陶瓷刀具材料的研究，比较系统的研究了A12O3基陶瓷刀具高速硬切削的切削力、切削温度、刀具磨损和破裂、加工表面质量等问题，并建立了有关切削力、切削温度模型。上海交大在研究高速切削硬铝合金时发现了切削温度和
金属切削机床与刀具模 拟试题必考 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
《金属切削机床与刀具》模拟试题一 一、填空（请将正确答案填写在答卷空格处，每空1分，共8分） 1、切削用量指切削速度、_ _进给量________、___背吃刀量_______。 2、CA6140车床上控制主轴的开停采用，同时该机构还能实现主轴的功能。 3、体积大、重量重的工件上多个精度不高孔的加工宜在上加工；精度要求高的孔 4、在CA6140车床的螺纹进给传动系统中，加工英制螺纹与公制螺纹比较 相同，不同。 二、选择题（单项选择, 请将正确答案序号填写在括号内，每空1分，共10分） 1、. 根据我国机床型号编制方法，最大磨削直径为?320毫米、经过第一次重大改进的高精度万能外圆磨床的型号为（ A ） A、MG1432A B、M1432A C、MG432 D、MA1432 对切削温度的影响程度是（ C ）对切削力影响2、切削用量v、f、a p 程度则是倒过来ap最大，v最小 A、a p最大、f次之、v最小 B、f最大、v次之、a p最小 C、v最大、f次之、a p最小 D、v最大、a p次之、f最小
3、与其他机床比较，坐标镗床由于具有坐标位置的精密测量装置，能很 好的保证加工孔的 ( B ) A、孔位尺寸精度 B、孔径尺寸精度 C、表面粗糙度值 D、垂直度公差 4、—般车床的加工零件的尺寸精度和表面粗糙Ra值可达( C ) A.ITl2～ITl0,3.2μm B.IT7～IT6,0.4μm C.ITlO～IT7,1.6μm D.IT6～IT4,0.16μm 5、数控机床的齿轮进给传动系统中采取了消除齿轮间隙的结构，其主要 的目的是（ B ） A：减少机床传动的振动； B：消除齿侧间隙，克服反向进给的滞后现象； C：为了提高齿轮的强度； D、为了提高齿轮的传动刚性 6、为防止Z3040型摇臂钻床主轴因自重而下落，使主轴升降轻便，该钻床上采用了（ D ）平衡机构。 A、重锤式 B、圆柱弹簧式 C、圆柱弹簧一凸轮式 D、平面螺旋弹簧式 7、标准齿轮滚刀采用阿基米德滚刀原因是（ B ） A、理论要求这种滚刀 B、便于制造和测量其齿形 C、可以减少加工齿面的粗糙度