第一章、第二章简答题
1、刀具在什么条件下工作？
答：刀具工作时，要承受很大的压力，同时，由于切削是产生的金属塑性变形以及在刀具、切屑工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。
另外，在加工脆性材料，断续切削，粗加工过程中，刀具切削部分要承受一定的冲击力的作用。
2、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼各有何性能特点，适用于何处？
答：高速钢的特点：耐热温度低，切削速度低；强度高，工艺性最好。主要低速加工铸铁，结构钢
硬质合金的主要特点：
（1）随碳化物含量的提高，其熔点、硬度、耐磨性提高；
（2）化学稳定性好，热稳定性好
（3）切削速度高
（4）抗弯强度低，冲击韧性低
主要应用：加工铸铁，结构钢，不锈钢，耐热合金，钛合金等
陶瓷刀具的主要特点：
（1）硬度高，耐磨性好，切削速度高
（2）热化学稳定性好，耐热温度高
（3）抗弯强度低，冲击韧性差
（4）导热性能差
主要应用：氧化铝基陶瓷刀具主要用于高速精车、半精车铸铁及调质结构钢；氮化硅基陶瓷刀具加工铸铁，镍基合金。
金刚石主要特点：
（1）具有极高的硬度和耐磨性
（2）切削刃可以刃磨得非常锋利
（3）导热性能非常好
（4）热稳定性能较低
（5）高温下和黑色金属(铁碳合金)在加工中会发生化学磨损应用：主要用于磨料，用作刀具时，多用于在高速下对有色金属及非金属进行精细车削，镗孔
3、常用高速钢有哪些牌号？其化学成分和性能特点如何？目前通过那些途径提高高速钢的切削性能？
答：W18Cr4V（W18），化学成分中含钨量18%
主要特点：
（1）综合性能较好
（2）淬火过热倾向小，热处理易控制，刃磨性能好
（3）含碳量高，塑性变形抗力大
（4）碳化物分布不均，剩余碳化物颗粒大（30μm
（5）抗弯强度、韧性较低，
钨钼钢W6Mo5Cr4V2（M2）
特点：
优点：
（1）碳化物细小均匀，机械性能好，可做大尺寸刀具；
（2）热塑性好；
（3）刃磨性好。
（4）热稳定性稍低于W18，V>40m/min时，性能稍差；
（5）热处理时脱碳倾向大，易氧化，淬火温度范围较窄。
W9Mo3Cr4V
（1）热稳定性能高于M2
（2）碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；
（3）脱碳倾向小于M2
（4）耐用度较高。
W2Mo9Cr4VCo8（M42）
（1）67-69HRC，600 ℃时，55HRC
（2）含V量低，刃磨性好
（3）含Co，成本高
（4）综合性能好，应用广泛
（5）可加工耐热钢、不锈钢，加工材料硬度越高，效果越明显。
W6Mo5Cr4V2Al（501）
（1）Al的作用：提高高温硬度，热塑性与刃性，高温形成Al2O3，减轻粘刀。（提高W,Mo 的溶解度，组织晶粒长大）
（2）600 ℃时，54HRC；抗弯强度2.9-3.9GPa，
（3）成本低
（4）刃磨性差
（5）切削性能优良：加工30-40HRC调质钢，耐用度较HSS高3-4倍。目前提高高速钢切削性能的主要途径有：
（1）在通用性高速钢成分中再增加含碳量、含钒量及添加钴、铝等合金元素
（2）采用粉末冶金的方法制备高速钢
4、常用硬质合金有哪几大类，各有哪些常用牌号，其性能特点如何？加工钢料和加工铸铁、粗加工和精加工应如何选择硬质合金？为什么？
答：常用硬质合金有四大类：钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽（铌）钴类（YT）和碳（氮）化钛类（YN）。
YG类的主要特点为：硬度较低、韧性高、导热性好，切削温度低、刃磨性好，刃口锋利，常用牌号有：YG3X、YG6X、YG6、YG8。
YT类的主要特点为：硬度高，σ弯和αk较低，随着TiC含量的增加，其导热性、刃磨性、焊接性下降；耐热性好。常用牌号有：YT5、YT14、YT15、YT30
YW类的主要特点为：晶粒细化，提高σ弯、αk、σ-1和高温性能，同时保持较高的硬度。
粗加工加工钢料时，应选择耐热温度高，有一定抗冲击性能的硬质合金，如YT5,YG3
精加工加工钢料时，应选择硬度高，耐磨性好的硬质合金，如YT15,YT30
粗加工加工铸铁时，应选择抗弯强度高，冲击性能好的硬质合金，如YG6，YG8
精加工加工铸铁时，应选择冲击韧性较好，硬度高，耐磨性好的硬质合金，如YG3，YT5
5、涂层硬质合金有哪些优点？常用涂层材料有哪些？
答：涂层硬质合金一般选择YG类硬质合金为基体，韧性较好，而涂层一般要求硬度较高，耐磨性好，与金属亲和力小，高温下有良好的热稳定性，因此涂层硬质合金的主要优点有：（1）涂层比基体硬度高；
（2）涂层具有高的抗氧化性，抗粘结性，耐磨性，抗月牙洼磨损
（3）低的摩擦系数，可降低切削力，切削温度25%
（4）耐用度提高1-3倍（WC）
常用涂层材料有：TiC、TiN、Al2O3
7、按下列条件选择刀具材料类型和牌号：（1）45号钢锻件粗车；（2）HT200铸铁精车；（3）低速精车合金钢蜗杆；（4）高速精车调质钢长轴；（5）高速精密镗削铝合金缸套；（6）中速车削淬火钢轴；（7）加工65HRC冷硬铸铁
答：
（1）45号钢锻件粗车的特点：工件表面有硬皮，要求刀具耐磨性好，切削力加大，切削温度高，要求刀具耐热性能好，因此选择YT5，YW1，
（2）HT200铸铁精车的特点：切削力不大，有较小的冲击，由于是精车，要求较好的耐磨性，因此选择CBN ，陶瓷刀YG3
（3）低速精车合金钢蜗杆：特点：加工余量小，切削力小，无冲击，由于是合金钢，要求刀具耐磨性好，选择刀具：YT30,YG3
（4）高速精车调质钢长轴：特点：由于是长轴，要求刀具耐磨性很好，对高速精车，要求耐热性良好，选择刀具：CBN，YN10，陶瓷刀
（5）高速精密镗削铝合金缸套：特点：工件材料塑性极好，精密镗削，要求刀刃锋利，抗粘结性好。选择刀具：PCD，YG3X
（6）中速车削淬火钢轴：特点：要求刀具硬度高，耐磨性好耐热性好，由于是中等切削速度，易产生积屑瘤，因此选择抗粘结的涂层刀具材料（TiN涂层）或陶瓷刀具
（7）加工65HRC冷硬铸铁：特点：工件材料硬度较高，脆性大，粗加工是切削力大，要求刀具材料人性较高，同时硬度也较高，粗加工时易选择YG6A，精加工时可选CBN，Sailon 陶瓷刀
第三章：切削变形
1、切削变形区的划分，各有何特点？
答：
第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，主要特点是产生剪切变形
第二变形区发生于切屑底面和前刀面的接触处，主要特点是产生纤维化
第三变形区发生于以加工表面上，主要特点是产生纤维化和加工硬化。
3、金属切削变形的表示方法有哪几个？
答：
剪切角：φ：剪切面和切削速度方向的夹角相对滑移ε：第一变形区剪切应变量的大小
变形系数ξ：切削层长度与切屑长度的比
3、剪切角和刀具的前角、摩擦角有何关系？
答：Lee Shaffer近似剪切角公式
γo↑→φ↑→切削变形↓——有利
β↑→φ↓→切削变形↑——应提高刀具的刃磨质量，
施加切削液
5、影响前刀面摩擦系数的主要情况有哪些？
答：
1．工件材料：强度、硬度↑→切削温度↑→μ↓
2．切削厚度：切削厚度↑→正应力↑→μ↓
3．切削速度切削速度↑→粘结↑→μ↑；切削速度↑→塑性↑→μ↓
4．刀具前角：前角γo↑→正应力↓→μ↑
5、什么是积屑瘤？积屑瘤对加工过程有何影响？
答：
在中等切削速度下，加工钢料等塑性材料时，在前刀面切削刃处由于冷焊作用而粘着一块硬块，该金属称为积屑瘤
积屑瘤对加工过程的影响
1．实际前角增大
2．增大切削厚度
3．使加工表面粗糙度增大
4．对刀具耐用度的影响
7、防止积屑瘤的主要方法有哪些？
答：
1．降低切削速度
2．采用高速切削
3．采用润滑性好的切削液
4．增加刀具前角
5．提高工件材料硬度
7、对切削变形的影响因素有哪些？
答：
一、工件材料对切削变形的影响:工件材料强度↑→摩擦系数μ↓→剪切角φ↑→切削变形↓
二、刀具前角对切削变形的影响:前角↑→(β－γo)↓→剪切角φ↑→切削变形↓
三、切削速度对切削变形的影响：切削速度提高，变形程度越小。
四、切削厚度对切削变形的影响：进给量f↑→切削厚度ac↑→μ↓→ξ↓→切削变形↓
第四章：切削力
1、什么叫切削力？分析加工塑性材料和脆性材料时切削力的来源？
答：
金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。
加工塑性材料时，切削力来自工件材料的弹性变形抗力、塑性变形抗力、前刀面和切屑底面的摩擦力和后刀面和已加工表面的摩擦力。
加工脆性材料时，主要来自工件材料的弹性变形抗力和后刀面的摩擦力。
2、为了实际应用，Fr 可分解为相互垂直的F x （国标为F f ）、F y （国标为F p ）和F z （国标为F c ）三个分力，这三个分力各有何作用？ 答：
F z —切削力或切向力。它切于过渡表面并与基面垂直。F z 是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。
F x 是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。
F y —切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。F y 用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。它与工件在切削过程中产生的振动有关。 3、 切削力指数公式中各参数的含义是什么？
C Fz ——与被加工金属和切削条件有关的系数
x fz ，y fz ，n fz ——切削用量三要素的指数，分别表示背吃刀量、进给量和切削速度对切削力影响的大小。
K fz ——表示当实际加工条件与所求得经验公式的条件不符时，各种因素对切削力的修正系数的积
4、影响切削力的因素有哪些？
???
????===fx
n y x p Fx x fy n y x p Fy y fz n y x p
Fz z K v
f a C F K v f a C F K v
f a C F fx
fx
fx
fy
fy fy fz
fz
fz
（1）切削用量对切削力的影响？
（2）刀具角度对切削力的影响？答：被加工材料、切削加工用量、刀具几何参数、刀具材料、切削液对切削力的影响、刀具磨损对切削力的影响
（1）背吃刀量a p 和进给量f 增大，切削力增大，但ap 的影响比f 的大。切削速度v 对切削力的影响很小。
（2）前角对切削力的影响在刀具角度中影响最大，
前角↑→φ↑→塑性变形↓→ξ↓→摩擦力↓→切削力↓ 主偏角↑→切削厚度a c ↑→切削变形↓→切削力↓ 但Kr>60-75 °时，Fz 会增大（非自由切削）
第五章 切削热与切削温度
1、根据公式 ，对切削热产生的影响大小为ap ，v ，f ，能否说明切削用量对切削温度的影响也是这个顺序？为什么？ 答：
对切削热产生的影响大小为ap ，v ，f ，不能说明切削用量三要素对切削温度的影响也是这样，因为切削温度不但和切削热的产生有关，也和切削热的传出有关，增加背吃刀量，虽然可使切削热增加，但也增加了刀屑的接触长度，改善了散热条件，因此对切削温度的影响最小，而切削速度对切削温度的影响最大。 2、影响切削温度的因素有哪些？ 答：一、切削用量的影响
二、刀具几何参数的影响
fz
p
Fz
m
K
v f a C
P 85 . 0 75 . 0
三、工件材料的影响
四、刀具磨损的影响
五、切削液的影响
3、刀具的前角怎样影响切削温度？
答：随着刀具前角γo增加，切削力降
低，产生热量减少，导致切削温度下
降。但前角γo太大时，使刀头散热体
积减少，使切削温度升高，因此，存
在最佳前角，使切削温度最低。
5、切削用量如何影响切削温度？
答：
影响效果：v>f>ap
切削速度Vc↑一倍→切削温度↑30%～45%
背吃刀量aP↑一倍→切削温度↑5%～8%
进给量f↑一倍→切削温度↑15%～20%
5、切削温度对工件的尺寸精度有何影响？
答：
1、工件本身受热膨胀，直径发生变化，影响尺寸精度；
2、刀杆受热膨胀，使加工直径减少；
3、工件受力变长，车削后工件中部直径变大。
7、加工钢料等塑性材料和加工铸铁等脆性材料时，前刀面和后刀面哪一个切削温度高？
答：加工钢料等塑性材料，前刀面的切削温度高，因为切屑和前刀面的摩擦比较严重。
加工铸铁等脆性材料时，后刀面的切削温度高，因为加工脆性材料形不成连续的切屑，前刀面上没有摩擦，但后到面上摩擦严重。
第六章刀具磨损、破损和刀具耐用度
1、后刀面有几个磨损区？用什么符号表示？什么情况下容易形成后刀面的磨损？
答：后刀面有3个磨损区：刀尖磨损区（C区）、边界磨损区（N区）和刀尖磨损区（B区），当切削铸铁或以较小的切削厚度切削塑性材料时，容易形成后刀面的磨损
2、刀具磨损的四个主要原因是什么？
答：刀具磨损的四个主要原因是：
一、硬质点磨损
二、粘结磨损
三、扩散磨损
四、化学磨损（氧化磨损）
3、什么是硬质点磨损？什么情况下容易发生？
答：因为工件材料中含有一些碳化物、氮化物、积屑瘤残留物等硬质点杂质，在金属加工过程中，会将刀具表面划伤，造成机械磨损。
低速刀具磨损的主要原因是硬质点磨损
4、高速钢刀具在高速和低速切削钢材时的主要磨损原因？
答：高速钢在低速切削是主要产生硬质点磨损（切削温度较低），高速时由于切削温度过高，主要产生塑性变形破坏。
5、硬质合金刀具在高速、中速和低速切削钢材时的主要磨损原因？
答：硬质合金车刀高速切削时，主要以扩散磨损为主；中速切削主要以粘结磨损为主；低速切削主要产生硬质点磨损和崩刃。
5、切削温度如何影响磨损原因？
答：切削温度是影响刀具磨损原因的主要因素，当切削温度较低时，主要产生硬质点磨损，中等切削温度时主要产生粘结磨损，较高温度切削时，主要产生扩散磨损和氧化磨损。
6、刀具磨损过程的三个阶段是什么？合理的刀具磨损标准如何确定？
答：刀具磨损过程的三个阶段是初期磨损阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段。
以1/2背吃刀量处后刀面上的磨损带宽度VB达到正常磨损阶段的结束和急剧磨损阶段的开始时的磨损量作为刀具磨钝标准。
7、什么叫刀具的耐用度？切削用量三要素如何影响刀具的耐用度？
答：刀具的耐用度指一把刀从开始使用到达到磨钝标准时的实际切削时间（T）。增加切削用量三要素都能降低刀具的耐用度，其中切削速度影响最大，背吃刀量影响最小。
9、什么是最高生产率耐用度，最低成本耐用度？
答：最高生产率耐用度：以单位时间生产最多数量产品或加工每个零件所消耗的时间为最少来衡量的刀具耐用度。
最低成本耐用度？以每件产品或工序的加工费用最低为原则来制定的刀具耐用度。
9、根据破损形貌，刀具脆性破损的形式有哪几种？刀具脆性破损的原因是什么？
答：根据破损形貌，刀具脆性破损的形式有：1．崩刃，2．碎断，3．剥落，4．裂纹破损，刀具脆性破损的原因是：（1）、断续切削下的机械冲击和热冲击造成较大的机械应力和热应力；（2）、硬质合金和陶瓷刀的脆性大，容易在应力的作用下产生破损。
第七章：工件材料切削加工性
1、什么叫工件材料的切削加工性？什么是相对加工性？
答：工件材料的切削加工性指材料用刀具进行切削加工的难易程度；
相对加工性：
以强度σb=0.637GPa，HBS=170～229的45#钢的V60为基准，记(V60)j，其他加工材料的V60与(V60)j比较，所获得的加工性。
2、影响工件材料切削加工性的主要因素有哪4个？
答：影响工件材料切削加工性的因素
1．工件材料的硬度
2．工件材料的强度（常温强度、高温强度）
3．工件材料的塑性和韧性
4．工件材料的导热系数
3、提高难切削加工材料切削加工性的途径？
答：1．调整化学成分：假如S、Pb等形成易切钢
2．热处理改变金相组织和物理力学性能
3、其他方法：如冷拔处理。
4、分析奥氏体不锈钢、高锰钢难切削加工的原因？应选择什么刀具材料？
答：奥氏体不锈钢难加工的原因有:(1)易产生加工硬化;(2)导热性差；(3)断屑困难，刀具易磨损，针对以上特点，易选择导热性好，韧性较好的YG类硬质合金
高锰钢难加工的原因有：(1)易产生加工硬化；(2)导热性差，热涨系数大，尺寸不易保证；(3)断屑困难，刀具易磨损。针对以上特点，易选择导热性好，韧性较好的YG类硬质合金
第八章：切削液
1、切削液的主要作用是什么？水溶性切削液和油性切削液的作用有何不同？
答：切削液的主要作用是：冷却，润滑，防锈，排屑等
水溶性切削液的冷却性和排屑性好，有一定的防锈性，但润滑性差；
油性切削液润滑性和防锈性好，排屑性和冷却性较差。
2、极压添加剂的作用原理和主要使用场合是什么？
答：极压添加剂含有S、P、Cl、I等有机化合物，高温下与金属表面形成化学润滑膜，较耐高温，主要应用于高速加工时产生高温的场合或用于加工难加工材料。
3、车削加工铸铁是如何选择切削液？
答：硬质合金刀具车削铸铁时一般不用切削液，低速精车时可以选用煤油；高速精车时可用高浓度的乳化液。
4、车削或铣削加工钢时，如何选用切削液？
答：采用车削或铣削粗加工钢时，由于发热比较多，切削温度高，易选用冷却性好的水溶液或低浓度的乳化液；
采用车削或铣削低速精加工钢时，由于发热比较少，切削温度较低，为保证加工质量，易选用切削油；高速精加工时，由于切削温度比较高，切削液应同时具有良好的冷却性和润滑性，因此应选用高浓度的乳化液。
第九章：已加工表面质量
1、什么叫残留面积？哪些因素对理论粗糙度有影响？
答：切削时，由于刀具与工件的相对运动及刀具几何形状的影响，有一小部分金属未被切下来而残留在已加工表面上，称为残留面积。
影响理论粗糙度的因素有：进给量、刀具的主偏角和副偏角、刀尖的圆弧半径。
2、加工硬化产生的原因是什么？用什么参数表征加工硬化？
答：加工硬化产生的原因是：已加工表面的形成过程中，金属表面复杂的塑形变形。第一变形区的范围扩大到已加工表面以下，是已加工表面层的一部分金属也产生了塑性变形；由于刀刃钝圆半径的存在，刀具的后刀面继续与已加工表面摩擦，使已加工表面再次发生剪切变
形。
表征加工硬化的参数有硬化程度（N）和硬化深度（hd）。
3、什么是残余应力？残余应力产生的原因是什么？
答：残余应力是在没有外力作用下，在物体内部保持平衡而残留的应力。
残余应力产生的原因
（1）机械应力引起的塑形变形；
（2）热应力引起塑形变形；
（3）相变引起的体积变化
第十章：刀具合理几何参数的选择
1.前角的刀具合理几何参数的选择
答：前角的功用：前角大小主要影响：切削变形，切削力，切削热，耐用度，散热条件。
确定原则：在保证刀具耐用度的前提下，尽量选择大的前角。
确定前角时，还应考虑：1、刀具材料的强度，韧性；2、工件材料的塑性，脆性；3．加工条件
2、如何根据工件材料的塑性，脆性和强度确定刀具的前角？
（1）工件材料的塑性材料较高时，为减小减小切削变形和前刀面的摩擦，应选择较大的前角。（2）当工件材料脆性材料较大时，切削力比较集中，为保护刀刃，应选较小的前角。（3）当工件材料强度硬度较高时，切削力较大，切削温度较高，为增加强度和散热体积，应选较小的前角。
3、后角的功用及确定原则是什么？
后角的主要功用是：减少后刀面的摩擦，提高刀具的耐用度，提高加工质量。1．增大后角，减小弹性恢复层和后刀面的接触长度；2．刀具锋利；3．在相同VB标准时，提高刀具的耐用度。4、后角太大，降低切削部分的强度和散热条件。
确定原则是在不产生摩擦条件下尽量减小后角，主要取决于切削厚度。实际生产中应考虑：
（1）切削厚度；
（2）加工精度；
（3）工件材料的强度硬度、塑性、弹性等；
（4）工艺系统刚度
4、主偏角的功用及选择原则是什么？
答：主偏角的功用是：
（1）ap，f不变时，减小Kr可减轻单位长度切削刃上的负荷，散热好
（2）提高刀尖强度，散热体积大。
（3）减少因冲击造成的刀尖损坏
（4）影响背向力
选择原则：从提高刀具耐用度的角度，应减小主偏角
5、副偏角的功用及选择原则是什么？
副偏角的功用：最终形成加工表面，影响刀具强度，散热
选择原则：在不影响摩擦和振动的条件下，应用小的副偏角。
6、刃倾角的功用及选择原则是什么？
答：刃倾角的功用
（1）控制切屑流向；（2）影响刀头强度和断续切削时切削刃上受冲击的位置；（3）影响刀刃的锋利程度；（4）影响切削分力的大小
选择原则：
1．根据加工要求
（1）加工精度高时，应选择大的刃倾角；
（2）有冲击或加工高强度钢，淬硬钢等应选择负的刃倾角。
2．根据加工条件：加工断续表面或余量不均匀时，选较大的负刃倾角。
第十一章：切削用量的制定
1、选择切削用量的原则是什么，从刀具耐用度出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动力出发时，按什么顺序选择切削用量？为什么？
答：选择切削用量的原则是充分利用刀具的切削性能和机床的性能，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本。
从提高刀具耐用度出发，应首先采用较大的背吃刀量，再选用大的进给量，再根据耐用度确定切削速度。因为切削用量三要素中背吃刀量对刀具耐用度影响对小，而切削速度影响最大。
从机床动力出发时，应首先选择较大的进给量，再确定背吃刀量，最后选择较低的切削速度。因为进给量对切削力的影响比背吃刀量的小，所有首先选较大进给量。虽然切削速度对切削力的影响最小，但增大切削速度，会大大增加切削功率，因此选择较低的切削速度。
2、粗加工时进给量的选择受哪些因素的影响？当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法增加进给量，而保证表面粗糙度要求？
答：粗加工时对工件表面质量没有太高要求，进给量受到下列因素的限制：机床进给机构的强度、车刀刀杆的强度和刚度、硬质合金或陶瓷刀片的强度和工件的装夹刚度等。
精加工时进给量受到表面粗糙度限制时，可以选择较大的刀尖圆弧半径和提高切削速度，从而可以提高进给量。
第十二章：磨削
1、和切削加工相比，磨削加工有何特点？
答：和切削加工相比，磨削加工的主要特点有：
1、高速度：线速度：30 ～50m/s；高速：>50m/s
2、高精度：IT6～IT5级；表面粗糙度值可达Ra0.01 ～ 0.04μm
3、高硬度：加工淬火钢、硬质合金等高硬度材料；
4、高温度：磨削温度可达1000℃以上；使用大量的冷却液。
5、去除单位体积材料的能耗高。 2、砂轮粒度的选择准则是什么？ 答：砂轮粒度选择原则为：
（1）精磨时：选择粒度小的磨粒,46 # -100 #； （2）粗磨时：磨粒粗12#-36#；
（3）砂轮速度高或砂轮与工件接触面积较大时，粒度大； （4）磨软而韧金属，粒度粗；硬而脆金属，粒度小。 3、常用的砂轮结合剂有哪4种？各有何主要特点？
4、砂轮硬度的选择原则是什么？ 答：砂轮硬度的选择： （1）工件硬，砂轮软 （2）接触面极大，砂轮软
名称
符号 特点
应用
陶瓷结合剂 Vitrified V 耐热、效率高、价格低、脆性
大。
应用最广
树脂结合剂 bakelite B 强度高、抗冲击、弹性好
薄片砂轮
橡胶结核剂 rubber R 强度高、抗冲击、弹性好
导轮、薄片砂轮
金属结合剂 metal
M
强度最高
金刚石砂轮
（3）半精磨比粗磨砂轮软，精磨，成型磨，砂轮硬
（4）气孔率低，砂轮软
（5）树脂结合剂不耐高温，磨粒易脱落，硬度比陶瓷结合剂高1-2级
5、什么叫比磨削能？为什么磨削的单位切削能高于其他的切削方式？
答：比磨削能：磨下单位体积金属所消耗的能量(N.m/mm3)
磨削的单位切削能高于其他的切削方式的主要原因有：
（1）磨削加工是微刃负前角切削加工，工件材料的变形强烈；
（2）和切削加工相比，磨削加工的切削厚度要薄的多，导致消耗的表面能增加。
6、磨削加工表面的残余应力产生的原因是什么？
答：磨削加工表面的残余应力产生的原因是：
（1）金属组织相变引起的体积变化——相变应力
（2）不均匀热胀冷缩——热应力
（3）残留的塑性变形——塑变应力
7、减少磨削烧伤的主要措施有哪些？
答：减少磨削烧伤的措施：减少磨削深度ap；选择软砂轮，采用表面开槽砂轮，采用冷却效果好的磨削液，树脂结合剂砂轮，
金属切削刀具（第二版）机械工业出版社2005，6
第一章：车刀
1、车刀按结构分为几种？
答：车刀按结构分为
1．整体式：高速钢制造，刃磨性好，小型车刀，加工有色金属
2．焊接式：硬质合金或高速钢刀片
3．机夹式：刀片可刃磨使用灵活
4．机夹可转位：无需刃磨，生产率高，可用涂层刀片。可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加
2、和焊接式车刀相比，机夹重磨式车刀有何特点？
答：和焊接式车刀相比，机夹重磨式车刀的主要特点为：
（1）不经高温焊接，避免了焊接应力和焊接热的影响；
（2）使用时间长（耐用度高），生产率高；
（3）刀杆重复使用，刀片重磨次数多；
（4）压板断屑；
（5）需重磨（刃磨引起裂纹）。
3、和机夹重磨式车刀相比，机夹可转位车刀有何优点？
答：和机夹重磨式车刀相比，机夹可转位车刀的主要优点为：
（1）不需焊接、重磨，刀片性能好；
（2）生产率高；
（3）更换方便，易保证加工精度；
（4）刀片标准化，可使用涂层刀片。
第二章；成形车刀
1、成形车刀按结构和形状分为哪几种？按进给方式分为哪几种？
答：按结构和形状分
1．平体成形车刀
2．棱体成形车刀
3．圆体成形车刀
按进刀方式分
1、径向进给成形刀
《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
CNC加工中心刀具的选择与切削用量 的确定 收藏此信息打印该信息添加：佚名来源：未知 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用C AD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 1.数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。 根据刀具结构可分为： 1)整体式； 2)镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种； 3)特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。
根据制造刀具所用的材料可分为： 1)高速钢刀具； 2)硬质合金刀具； 3)金刚石刀具； 4)其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等 从切削工艺上可分为 : 1)车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； 2)钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 3)镗削刀具； 4)铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： 1)刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； 2)互换性好，便于快速换刀； 3)寿命高，切削性能稳定、可靠； 4)刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 5)刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 6)系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 2.数控加工刀具的选择
实现刀具高效加工 我们在机械加工中单位时间切除金属的效率称为金属切除率（Q），金属切除率Q=ae×ap ×F/1000，其中ae为切削加工中的宽度，ap为切削加工中的深度，F为切削加工中刀具的进给量。由此可见，提高加工效率即金属切除率的主要方法是增加ae、ap及F的数值，也就是说高速加工并不是高效加工的唯一途径，我们还可以通过提高ae、ap和单齿切削量的办法来提高效率，即为我们通常所说的重切削。因此，高效加工就包括了高速加工和大余量加工两种方式，高速加工和粗加工方式所选用的刀具在设计理念和制造工艺上具有各自的针对性。 高速加工采用高转速和高进给的方式进行加工，它的加工优势在于对切削力要求小、工件变形和系统振动的程度都很低，有利于提高工件精度、形位公差和表面质量，较多的应用于航空的薄壁件、难加工材料、模具的型腔加工以及产品的批量加工。高速加工刀具必须具有良好的耐磨性、强度和合理的几何结构参数，并对动平衡系统要求严格。因此，针对硬质合金刀具必须选用先进的刀具材料和涂层，品鼎公司2008新推出的“V”系列产品主要就是针对模具行业和航空领域的高速加工，此系列刀具选用超细晶粒度含12%Co的材料，同时选用AlCrN与TiAlN的复合涂层，表面硬度超过HV3700，刀具采用短刃及独特的槽形设计，保证刀具高速旋转时的刚性，且切屑排屑流畅，刀具推荐切削转速大于12000r/min。
重切削加工采用大进给量或大切削量的加工方式，主要适用大余量粗加工，特点是金属去除率高，但切削条件恶劣，切削力大，对机床和刀具的要求较高，机床需要具有足够的刚性和功率，而刀具则应具有足够的韧性和容屑空间。同时，刀具采用高强度、不等分和不等螺旋设计思路，减小刀具切削过程中切削力，减缓刀具的热磨损。品鼎公司先后推出的分屑槽刀具、后波刃刀具（BW系列）以及不等分不等螺旋刀具（R系列）就是针对粗加工和难加工材料的加工。 除了采用提高切削参数的方式实现高效切削外，我们还可以通过不断优化加工工艺，减少加工工序的方式来提高加工效率。尤其是在孔加工方面应用较为广泛，如我们使用阶梯钻、阶梯铰或钻扩铰等组合刀具的方式减少加工工序，提高生产效率。同时，我们还可以采用在刀具切削刃口焊接超硬刀具材料的形式来提高刀具寿命，采用减少换刀次数的方式来提高生产效率，如焊接金刚石（PCD）、金属陶瓷（Al2O3）和立方氮化硼（CBN）等。品鼎公司于2009年新推出的德国原装制造的钻、铰类产品样本中均有此类型成熟产品。 随着加工机床档次的逐步提高，加工工艺的不断优化，高速加工和重切削加工结合使用会更好的提高加工效率，通常在粗加工时选用重切削加工刀具进行大余量切削，半精加工时或精加工时选用高速加工刀具进行加工，合理的组合使用充分提高加工效率，保证质量要求，降低了生产成本。因此，高效加工越来越受到机械行业的关注，占据了整个行业的主导加工地位
２００８年第４２卷№５成型刀具的精确及合理磨削 ——ＮＵＭＲ鲫Ｏｐｌｌｌｓ尊软件涵盖的广泛应用范围 费德勒?约格 瑞士联邦技术研究所 ＮＵＭＲＯ脚ｌｕｓ８软锌在避去２０年中已演变成为 刀具磨削的一个标准解决方案，并且适用于３０种不同的机器类型。许多刀具生产商和刀具修磨商认识到该软件独立编程的显著优越性，因此选择安装使用ＮＵＭＲＯＴＯｐｌｕｓｓ软件。“成型铣刀”猩过去ｌＯ年里的销售量劲增了５００倍，它的功能涵靛了下列多种应用燕圈。 成型刀具及特殊刀具市场在以往几年里明显增大。当标准刀具的销售（如铣刃和钻头）缓步不翦时，成型刃具稻特殊刃具的镑塑却以每年１０％的速度递增，蘸要原因是市场的发展追求一个合理化的生产过稷。如汽车工业行业中的零件加工，过去是将加工工件置于船工中心上，经过许多独立的加工过程，并更换大量的单一刀具而最终完成加工。而现在只露要采用一种多用途的特殊刀具在单一的船工中鄄萄完成，采髑此类刀具最锈显的优势在予节省了加工时间，因加工过程中刀具用量的减少而缩短了生产过程。 另外逸稀变化不可忽珞的傀势还有：（１）壶予烟工过程中所需刀具的减少而使整个生产过程更快捷化。零件几何尺寸的公差只与刃具精度有关，丽誉再涉及加工中心的精度。（２）生产过程照易子管理。由于刀具主要采用硬质合金材料，在磨削过程中能形成最佳昀切削刃几何尺寸，同时零件的船工表藤质量得到改善。丽获得高精度的成型刀具和特殊刃具及最佳切削刃几何尺寸的关键，是需要有一个成熟的刃具制造编程软件。 “普邋”或垂铣刃 刀具的刀槽可采用普通圆形铣刀或锥形铣刀经旋转或被直接磨削。 图１三维模拟的带普通后角的成型铣刀承意圈 ９５ 左旋乃具绒右旋刀舆都具备庄旋磨削或右旋磨削的功能。芯厚可经循环或变量加以编程。另外，恩户也可以用势切角刀齿进行磨削，该方案尤其适用于高速钢棒料和硬质合金钢盘焊接材辩的磨削，而不适用于全硬质合金棒料的磨削。由于焊接的钢盘位嚣变换不定，在瘗削蘸必须对冀加以确定，计算出夹紧表面上磨削的准确空闻路径，根据相关路径确定后角的磨削，这可确保所需的轮廓达到高精度的磨瓤效果。 加工后角时，可根据需要使用杯状砂轮、锸尖砂轮、圆角砂轮以及柱状砂轮等进行磨削。通常可采用裂刃刃沿切剃刃磨削惑焦，或者采愿附带一个连续的后角路径，以滚动磨削的方式加工。 圈２以滚动方式磨削后角酌成型铣刀 万能刀齿成型铣刀 其有工艺上豹高合理性，每把刃其的切削刃只用于磨削整个轮廓的一部分。ＮＵＭＲＯＴＯｐｌｕｓ＊软件允许程刀齿上自由定义轮壤。必要对霹针对後向后角和轴向后角对每个刃齿进行单独编程，泼减少刀具的不规则运行和尖锐凹角的产生。 ｓｃ妇嘲雠姆Ｅａｒｎ 豳３带尖锐凹角的成型铣刀 交叉乃嚣的生产，爵震右旋方式密裁轮纛端瑟 并用发旋方式磨削轮廓的其余部分，这样可确保刀具在燕直的轮廓范围里保持最佳磨削。 轮廓钢盘、成鳖匿动镌蠢、残鳌旋转訾力等馕轮 万方数据
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
如何选择刀具材料切削切削加工高温合金 一、高温合金的含义及性能 1、高温合金的含义：是指以铁、镍、钴为基，能够在600℃以上的高温及 一定应力作用下长期工作的一类金属材料，又被称为超合金，热强合金。 2、高温合金的特点：具有较高的高温强度，良好的抗氧化能和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、抗断裂韧性等综合性能。高温合金是单一奥氏体组织，可以 在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。 由于高温合金的特点，已成为制造航空航天发动机热端部件的关键材料， 是航空航天材料的重要成员，也可以广泛应用在石油化工、电力、冶金等领域。 二、高温合金的发展历程 760℃高温材料发展过程从20世纪30年代后期起，为了满足新型发动机的需要，在第二次世界大战期间，高温合金的研究进入了蓬勃发展时期。40年代初，英国首先在80镍-20钴合金中加入少量铝和钛，研制成第一种具有较高高 温强度的镍基合金。同一时期，美国为了适应航空活塞式发动机用涡轮增压器 发展的需要，开始采用钴基合金制作叶片。 此外，美国还研制出用以制作喷气发动机的燃烧室的镍基合金。以后，冶 金学家为了进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，但由于钴资源缺乏，钴基高温合 金发展受到限制。 40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现A-286和Incoloy901 等牌号，但因高温稳定性较差，从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后 开始生产镍基高温合金，后来生产变形高温合金和铸造高温合金。中国从1956 年开始试制高温合金，逐渐形成变形高温合金和铸造高温合金。70年代美国还 采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，以适应航空发动机 涡轮进口温度不断提高的需要。 三、高温合金的分类 （1）按基体元素来分：铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。其 中铁基高温合金适合的温度在600~800℃，镍基高温合金适用于650~1000℃范 围内的温度；钴基高温合金适合730~1100℃，但由于钴是一种重要的战略资源，致使钴基合金的发展受到限制。目前镍基高温合金应用较广泛。 （2）按强化方式：固溶强化型，沉淀强化型，氧化物弥散强化型以及纤维 强化型等。 （3）按制备工艺：变形高温合金，铸造高温合金以及粉末冶金高温合金。 四、高温合金的加工难点及方法 1、切削加工高温合金的难点：（1）耐高温性能直接提高了加工难度；（2）在加工时重切削力以及产生的高温的共同作用下，刀具容易产生碎片或变形， 或者导致刀具断裂；（3）大多数高温合金都会迅速产生加工硬化现象，从而影响工件的表面精度。
高效的刀具管理软件解决方案ToolExpert 现代的制造车间以数控机床为主，配置各种CAD/CAM、PDM和ERP系统，由于各系统之间相互独立，导致数据无法交换，形成信息孤岛，数据需要重复输入现象严重，信息沟通多通过纸质文件进行，效率低下，而且制造文件的版本控制难以实现。据统计，制造车间NC机床的利用率只有30%。如果能通过一个数据平台，把制造相关的各种信息统一起来，数据能够无缝地进行交换，数控设备的利用率可以提高到70%～80%。 一、概述 现代的制造车间以数控机床为主，配置各种CAD/CAM、PDM和ERP系统，由于各系统之间相互独立，导致数据无法交换，形成信息孤岛，数据需要重复输入现象严重，信息沟通多通过纸质文件进行，效率低下，而且制造文件的版本控制难以实现。据统计，制造车间NC机床的利用率只有30%。如果能通过一个数据平台，把制造相关的各种信息统一起来，数据能够无缝地进行交换，数控设备的利用率可以提高到70%～80%。 针对以上问题，由Spring公司开发的数控刀具管理系统ToolExpert拥有一套成熟的解决方案。例如，用户企业可能拥有至少5台数控加工中心，在机械加工过程中存在下列问题：车间操作员将20%时间花在了切削刀具上;16%的生产计划因为缺少合适的刀具而停止;40%~80%的管理时间浪费在无效的刀具搜索;30%~60%的刀具库存没有被有效地管理等。而在生产车间，一切环节都围绕着机械加工流程展开，如何实现与机械加工各环节的信息化自动管理，成为缩短加工工时与提高生产能力的关键。ToolExpert作为一个数据平台，集成车间现有系统，从工艺编程开始，涉及了整个生产流程，包括计划排产、刀具库房管理、对刀仪数据接口、机床程序传输与监控、机床卸载刀具、刀具报废或修磨处理、刀具消耗统计以及刀具采购与订单接收管理。该系统采用C/S结构，客户端只需一次安装，后期的更新与维护在server端完成，维护简单方便。在sever安装有核心数据库，用于管理生产相关数据。 在数控车间内，通过基础核心数据库，对刀具相关部件、量具、夹具和程序等信息进行管理，集成CAD/CAM、PDM和ERP等系统，数据通过ToolExpert平台进行无缝传输，共享信息，提高及时性，避免了重复数据输入。ToolExpert负责管理以刀具为核心的整个生产过程，包括工艺编程、刀具查找、库房管理(刀具、夹具和量具)、理论装配与物理装配、计划排产、车间备刀、上传/卸载程序、刀具消耗分类统计、刀具使用预测以及采购申请与接收订单。 ToolExpert的设计理念是帮助用户实现生产工艺和生产线的全面自动化管理。优化工艺，监控和管理数字化车间的所有活动，基本功能模块包括：工艺;车间准备;CNC机床准备;库存管理/分析。ToolExpert负责管理所有与刀具相关的工作流程，ToolExpert的功能模块如图1所示。
软件使用说明书 初始用户名为管理员，初始密码为aa。进入到系统后可以再添加一些用户，方便其它人操作。打开刀具参数视觉检测用户程序，初始界面如图1所示。 图 4.1 登录界面 选择相应的用户名及输入正确的密码，即可进入系统：如下如图所示
图4.2 系统界面 本程序分为三大模块：刀具管理、系统管理、通信。 一，首先进入系统管理，点击菜单栏上的系统管理菜单；如下图所示有三个子菜 单：添加管理员、修改密码、退出系统。 图片4.3 系统管理
（1）点击添加管理员可以添加管理员，方便其它人操作该系统。输入用户名及密码就可以添加管理员了。如下图所示 图片4.4 新增用户 （2）点击修改密码就可对当前用户的密码进行修改，可以修改为自己熟悉的密码或复杂的密码，以防被不法分子破解。如下图所示： 图4.5 修改密码
（3）点击退出系统，系统将退出，所有窗口将被销毁。 二，进入刀具管理，刀具管理模块有二个子模块：刀具类别管理和刀具信息管理。 (1)刀具类别管理：刀具类别管理又有两个子项：刀具类别添加和刀具类别 修改。 点击刀具类别添加，输入种类名称和类别的编号就可以添加刀具类别，如下图所示： 图4.6 刀具类别添加 点击刀具类别修改会出现以下界面：
图 4.7 刀具类别修改 然后点击界面下方的修改按钮，就可以上面的列表中进行修改了，最后点击 下方的保存。若弹出以下对话框，说明修改成功了。 图 4.8 保存成功对话框 (2)刀具信息管理 刀具信息管理模块有三个子项，如下图所示： 图4.9 刀具信息管理
<1>点击添加刀具信息，输入刀具编号、刀具长度、刀具名称、刀具材料、刀具名称、刀具转速、刀具直径、刀具前角、主偏角、刃倾角，选择相应的刀具类别，最后点击确定就可以添加一项刀具信息了。如下图所示： 图4.10 添加刀具信息 <2>点击修改刀具信息，进入以下界面：
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
刀具几何角度的作用及选择原则 答： 1是前角； 2是后角； 3是副偏角； 4是刀尖角； 5是主偏角； 6是副后角； 7是副前角； 8是刃倾角 名称：前角 作用：加大前角，刀具锋利，切削层的变形及前面摩擦阻力小，切削力和切削温度可减低，可抑制或消除积屑瘤，但前角过大，刀尖强度降低； 选择原则：
（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负的前角 （2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角 （3）断续切削或精加工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力 （4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角 （5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角 名称：后角 作用：减少刀具后面与工件的切削表面和已加工表面之间的摩擦。前角一定时，后角愈锋利，但会减小楔角，影响刀具强度和散热面积。选择原则： （1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较小后角 （2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角
（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动 （4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀刃易于切入工件； （5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大； （6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异； （7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°。 名称：主偏角 作用： （1）改变主偏角的大小可以调整径向切削分力和轴向切削分力之间的比例，主偏角增大时，径向切削分力减小，轴向切削分力增大；（2）减小主偏角可减小削厚度和切削刃单位长度上的负荷；同时主切削刃工作长度和刀尖角增大，刀具的散热得到改善，但主偏角过小会使径向切削分力增加，容易引起振动。 选择原则：
高效的刀具管理软件解决方案ToolExpert 现代的制造车间以数控机床为主，配置各种CAD/CAM、PDM和ERP系统，由于各系统之间相互独立，导致数据无法交换，形成信息孤岛，数据需要重复输入现象严重，信息沟通多通过纸质文件进行，效率低下，而且制造文件的版本控制难以实现。据统计，制造车间NC机床的利用率只有30%。如果能通过一个数据平台，把制造相关的各种信息统一起来，数据能够无缝地进行交换，数控设备的利用率可以提高到70%～80%。 一、概述 现代的制造车间以数控机床为主，配置各种CAD/CAM、PDM和ERP系统，由于各系统之间相互独立，导致数据无法交换，形成信息孤岛，数据需要重复输入现象严重，信息沟通多通过纸质文件进行，效率低下，而且制造文件的版本控制难以实现。据统计，制造车间NC机床的利用率只有30%。如果能通过一个数据平台，把制造相关的各种信息统一起来，数据能够无缝地进行交换，数控设备的利用率可以提高到70%～80%。 针对以上问题，由Spring公司开发的数控刀具管理系统ToolExpert拥有一套成熟的解决方案。例如，用户企业可能拥有至少5台数控加工中心，在机械加工过程中存在下列问题：车间操作员将20%时间花在了切削刀具上;16%的生产计划因为缺少合适的刀具而停止;40%~80%的管理时间浪费在无效的刀具搜索;30% ~60%的刀具库存没有被有效地管理等。而在生产车间，一切环节都围绕着机械加工流程展开，如何实现与机械加工各环节的信息化自动管理，成为缩短加工工时与提高生产能力的关键。ToolExpert作为一个数据平台，集成车间现有系统，从工艺编程开始，涉及了整个生产流程，包括计划排产、刀具库房管理、对刀仪数据接口、机床程序传输与监控、机床卸载刀具、刀具报废或修磨处理、刀具消耗统计以及刀具采购与订单接收管理。该系统采用C/S结构，客户端只需一次安装，后期的更新与维护在server端完成，维护简单方便。在sever安装有核心数据库，用于管理生产相关数据。 在数控车间内，通过基础核心数据库，对刀具相关部件、量具、夹具和程序等信息进行管理，集成C AD/CAM、PDM和ERP等系统，数据通过ToolExpert平台进行无缝传输，共享信息，提高及时性，避免了重复数据输入。ToolExpert负责管理以刀具为核心的整个生产过程，包括工艺编程、刀具查找、库房管理(刀具、夹具和量具)、理论装配与物理装配、计划排产、车间备刀、上传/卸载程序、刀具消耗分类统计、刀具使用预测以及采购申请与接收订单。 ToolExpert的设计理念是帮助用户实现生产工艺和生产线的全面自动化管理。优化工艺，监控和管理数字化车间的所有活动，基本功能模块包括：工艺;车间准备;CNC机床准备;库存管理/分析。ToolExpert 负责管理所有与刀具相关的工作流程，ToolExpert的功能模块如图1所示。
Smart Crib 刀具管理系统 系统概述 Smart Crib 是北京兰光创新科技有限公司集国外先进的刀具管理理念与国内用户的具体需要相结合而研制开发的刀具管理平台。Smart Crib 刀具管理系统具有完善的数据库管理功能，能够非常灵活、高效地对不同生产厂家、不同类型的刀具进行多库房管理，规范的出入库操作，智能的组合刀具拆装，丰富的库存统计等各种强大的功能，Smart Crib 刀具管理系统完全可以满足各类机械企业对刀具管理的各种需求。 Smart Crib 采用目前最前沿的B/S 架构，充分利用Internet 技术，实现网络内刀具信息共享，网络内任意一台计算机无需任何配置均可通过浏览器登录系统，并获得自己需要的刀具信息。人性化的设计理念、友好的人机对话界面及强大的管理功能，Smart Crib 刀具管理系统可以让您轻松获得刀具的最优资源配置，有效地降低生产中的刀具成本，并在最短时间内完成刀具准备，明显地提高机床的利用率。 主要模块 ?系统管理（用户管理，运行日志，数据远程备份，系统初始化，车间维护，系统维护）； ?标准数据维护（参考数据定义，刀具定义，组装刀具定义，刀具包定义）； ?刀柄管理（刀柄新购、出入库、报损管理、多功能查询）； ?附件管理（附件新购、出入库、报损管理、多功能查询）； ?组合刀具管理（组合刀具组装、借出、改装、拆卸、多功能查询）； ?贵重刀具管理（贵重刀具新购、出入库、打磨维修、报损、维修入库，刀具寿命管理）； ?量具管理（量具新购、出入库、校测、报损管理、多功能查询）； ?夹具管理（新购/新做、出入库、报损管理、多功能查询）； ?非标刀具设计（非标刀具的设计、审批、及出入库、报损管理、多功能查询）； ?库房预警、自动订货功能； ?报表管理（附件类报表模块、刀柄类报表模块、贵重刀具类报表）； ?友情连接；
《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
模具加工的最新需求及高效切削刀具 最近几年，用切削设备的使用者数量不断的增加。在过去的时候，群众觉得其是消耗用品，因此希望经由降低其使用数来减少它的资金。然而在最近的时间中，思想意识出现了非常大的变化，觉得要经由体现其功效特征来减少费用。文章重点的分析了与之相关的内容。 标签：模具加工；最新需求；高效切削刀具 1 整体硬质合金立铣刀“Epoch深加工圆角立铣刀” 1.1 关于切削特征 最近一段时间中，人们使用切削处理来代替之前的放电制作活动，此类需求开始朝着零件中上细且深的位置。当用立铣刀制作的时候，适用的主流刀具是小直径球头立铣刀。不过，用那些尺寸不是很大的设备来制作的时候，会面对如下的一些不利现象。第一，切削的阻力会明显的变高。第二，中心位置的处理速率无法显著的提升。第三，在理论上，其有着一些残留区域。 为了合理的应对上述的不利现象，日立工具开发了小直径长颈系列Epoch 深切削圆角立铣刀。当用这种设备来设置的时候，假如设备的切削处的前方阻力比较的高的话，就容易出现振动，此时就不能够在合理的切削氛围中处理，进而干扰到制作的效果。站在探索其阻力的层次上来分析球头立铣刀与R角立铣刀，我们得知，第二个的接触规模不是很大，而且它的阻力也不高。 除此之外，当等高线一样的时候，第一种设备有着一定的残留区域，特别是速率不高的上方区域非常的易被损坏。但是使用后一种设备的话，就会出现合理的切削区域，所以有着非常高的稳定性特征。 现在开发的Epoch深切削圆角立铣刀能够防止深切削时产生的颤振。为了合理的提升制作的功效，所以用了倒锥形的方法。此类设计能够应对制作时期，因为刀具不直顺而导致的其外在和被切削的区域存在连接的现象，进而确保制作活动稳定。除此之外，对于其涂层区域，使用那种具有优秀的硬度特征，同时非常抗摩擦的，能够合乎当前装置的制作工作。 接下来以具体的案例来分析设备的特征。 1.2 制作案例 1.2.1 沟槽高效加工实例 要想对其开展合理的制作活动，需要在一定程度上加大XY方向的步距，不过要是使用球头形式的来制作的话，就不能够提升处理的速率。
刀具的选择,如何选择刀具 1.豆丁网址：刀具的选择原则 2.（1）尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸进步刀具的强度和刚度，减小刀具振动； 3.（2）选择较大主偏角（大于75°，接近90°）；粗加工时选用负刃倾角刀具，精加工时选用正刃倾角刀具； 4.（3）精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径； 5.（4）尽可能选择标准化、系统化刀具； 6.（5）选择正确的、快速装夹的刀杆刀柄。 7. 2.选择车削刀具的考虑要点 8.数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬 质合金等。 9.数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀、端面车刀、外螺纹刀、切断刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、孔加工刀具（包 括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。 10. 11.首先根据加工内容确定刀具类型，根据工件轮廓外形和走刀方向来选择刀片外形(如图所示)。主要考虑主偏角，副偏 角(刀尖角)和刀尖半径值。 12. 13. 14.可转位刀片的选择： 15.(1)刀片材料选择：高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方碳化硼或金刚石。 16.(2)刀片尺寸选择：有效切削刃长度、主偏角等。 17.(3)刀片外形选择：依据表面外形、切削方式、刀具寿命等。 18.(4)刀片的刀尖半径选择 19.1)粗加工、工件直径大、要求刀刃强度高、机床刚度大时选大刀尖半径值。 20.2)精加工、切深小、细长轴加工、机床刚度小选小刀尖半径值。 21.3.选择铣削刀具的考虑要点 22.在数控铣床上使用的刀具主要立铣刀、面铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀和锥形刀等。如图所示。常用到面铣刀、立 铣刀、球头铣刀和环形铣刀。除此以外还有各种孔加工刀具，如钻头（锪钻、铰刀、丝锥等）镗刀等。 23.面铣刀（也叫端铣刀）如图所示，面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可 转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。
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
加工中心刀具選擇技巧 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 一、数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 二、数控加工刀具的选择