金属切削刀具第3章

第3章金属切削过程

金属切削过程是指从工件表面切除多余金属形成已加工表面的过程。在切削过程中，工件受到刀具的推挤，通常会产生变形，形成切屑。伴随着切屑的形成，将产生切削力、切削热、刀具磨损、积屑瘤和加工硬化等现象，这些现象将影响到工件的加工质量和生产效率等，因此，有必要对其变形过程加以研究，找到其规律，以便提高加工质量和生产效率。

3.1 切屑的形成

3.1.1金属切削过程的变形

切屑是金属切削过程中切削层经过刀具的作用而形成的，金属切削过程的一切物理变化和化学变化都是因为形成切屑而引起的。所以了解金属切屑的形成过程，对理解切削规律及其本质是非常重要的。下面以塑性金属材料为例，来说明金属切削过程变形区的划分和切屑的形成过程。

1.金属切削过程变形区的划分

在金属切削过程中，切削层金属受刀具前面挤压要产生一系列变形，通常将其划分为三个变形区，如图3-1所示。

图3-1 金属切削过程三个变形区的示意图

1)第一变形区

图3-1中Ⅰ（AOM）为第一变形区。在第一变形区内，当刀具和工件开始接触时，工件材料内部产生切应力和弹性变形，随着切削刃和前面对工件材料的挤压作用加强，工件材料内部的切应力和弹性变形逐渐增大，当切应力达到工件材料的屈服强度时，工件材料将沿着与走刀方向成45o的剪切面滑移，即产生塑性变形。当切应力超过工件材料的屈服强度极限时，切削层金属便与工件材料基体分离，从而形成切屑沿前面流出。由此可以看出，第一变形区变形的主要特征是沿滑移面的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。

实验证明，在一般切削速度下，第一变形区的宽度仅为0.02～0.2 mm，切削速度越高，其宽度越小，故它可看成一个平面，即剪切面OM。这种单一的剪切面切削模型虽不能完全反映塑性变形的本质，但简单实用，因而在切削理论研究和实践中应用较广。

2)第二变形区

图3-1中Ⅱ为第二变形区。切屑底层（与前面接触层）在沿前面流动过程中受到前面的进一步挤压与摩擦，使靠近前面处的切削层金属纤维化，即产生了第二次变形，其变形方向基本上与前面平行。

3)第三变形区

图3-1中Ⅲ为第三变形区。刀具后面与已加工表面间的挤压和摩擦，产生以加工硬化和残余应力为特征的滑移变形，使已加工表面产生变形，造成纤维化和加工硬化，构成了第三

变形区。此变形区位于后面与已加工表面之间。

完整的金属切削过程包括上述三个变形区，它们汇集在切削刃附近。该处的应力比较集中而且复杂，切削层就在该处与工件材料分离，一部分变成切屑，另外很小一部分留在已加工表面上。这三个变形区互有影响，密切相关。

2.切屑的形成过程

切屑是被切材料受到刀具前面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的。金属切削过程是切削层受到前面的挤压后，产生剪切滑移为主的塑性变形而形成为切屑的过程。如图3-2所示，切屑形成是在第一变形区内完成的，当切削层材料移近OA 面时，切削层在正压力N F 与摩擦力f F 的合力r F 作用下产生弹性变形，进入OA 面后则产生塑性变形，亦即OA 面上切应力τ达到材料的屈服强度2.0τ而发生剪切滑移。

图3-2（a ）中以质点P 为例，进入OA 面后，由点1剪切滑移至点2；由点2继续移至点3，再由点3继续滑移至点4。随着质点P 的移动，剪切滑移量和切应力逐渐增大。达到OE 面时，质点P 滑移至点10，此时，剪应力最大，剪切滑移结束，切削层被刀具切离，形成了切屑。通常OA 面称为始滑移面，OE 面称为终滑移面，两个滑移面间很窄，故剪切滑移时间很短、形成切屑时间极快。

图3-2（b ）中第一变形区可用一个剪切平面sh P （OM ）表示。剪切平面sh P 与合力r F 间夹角为45°，剪切平面sh P 与切削速度c v 的方向夹角为剪切角φ。

（a ） （b ）

图3-2 切屑形成过程及材料切削受力情况

3.1.2 切屑的形态

由于工件材料性质和切削条件不同，切削层变形程度也不同，因而产生的切屑形态也多种多样，归纳起来主要包括带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑四种类型，如图3-3所示。

(a)带状切屑 （b ）节状切屑 （c ）粒状切屑 （d ）崩碎切屑

图3-3 切屑形态

1.带状切屑

图3-3（a ）为带状切屑。切屑延续成较长的带状，这是一种最常见的切屑形态。一般情况下，当加工的塑性材料（如软钢、铜、铝等）切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时，往往会得到带状切屑。此类切屑底层表面光滑，上层表面毛茸。形成此类切屑时，切削过程比较平稳，切削力波动较小，加工表面质量高，但形成时要注意加以处理（如断屑、排屑），以免对工作环境和工人安全造成危害。

2.节状切屑

图3-3（b ）为节状切屑，又称为挤裂切屑。此类切屑的底层仍较光滑，有时有裂纹，而外表面呈明显锯齿状，这是在形成切屑的过程中，由于它的第一变形区较宽，因而在剪切滑移过程中滑移量较大，由滑移变形所产生的加工硬化使剪应力增加，在局部地方达到材料的断裂强度。

节状切屑大多在加工塑性较低的金属材料（如黄铜），切削速度较低，切削厚度较大，刀具前角较小时产生。特别是当工艺系统刚性不足和加工碳素钢材料时，也易得到此类切屑。形成此类切屑时，切削过程不太稳定，切削力波动也较大，已加工表面质量较低。

3.粒状切屑

图3-3（c ）为粒状切屑，又称为单元切屑。当切削塑性材料，剪切面上剪切应力超过工件材料的破裂强度时，节状切屑便被切离成粒状切屑。当采用较小的前角、负前角，切削速度较低，进给量较大时，易产生此类切屑。

以上三种切屑均是切削塑性材料时得到的，只要改变切削条件，三种切屑形态是可以相互转化的。

4.崩碎切屑

图3-3（d ）为崩碎切屑。在加工铸铁等脆性材料时，由于材料抗拉强度较低，刀具切入后，切削层金属只经受较小的塑性变形就被挤裂，或在拉应力状态下脆断，形成不规则的崩碎切屑。当工件材料越脆，切削厚度越大，刀具前角越小时，越容易产生此类切屑。

3.1.3 切屑变形程度的度量和计算

研究切屑的变形规律，首先需要了解下面两种度量切屑变形程度的方法。

1.切屑变形系数

金属切削过程类似于金属的挤压，这表现在切削前后的切削层尺寸的变化上，即切屑长度减小，厚度增大，如图3-4所示。根据这一事实来衡量切屑的变形程度，就得出了切屑变形系数ξ的概念。

图3-4 切屑变形系数

切屑厚度ch a 与切削层厚度D h 之比称为切屑厚度变形系数，用符号a ξ表示；而切削层

长度c l 与切屑长度ch l 之比称为切屑长度变形系数，用符号l ξ表示，即

D

ch a h a =ξ (3-1) ch

c l l l =

ξ (3-2) 根据体积不变的原理，即 ch ch ch c D D l b a l b h =

在一般情况下，工件上切削层宽度D b 与切屑宽度ch b 的区别很小，可认为两者相等。 故 ξξξ==l a （3-3） 切屑变形系数是大于1的有理数，它能直观地反映切屑的变形程度，且容易测量。用刨削的加工方法进行试验时，切削层长度c l 可以在工件上预先固定下来，要是工件不长，切削层长度c l 就可取工件长度。切屑长度ch l 可用细铜丝绕在切屑上直接测量出来。显而易见，ξ值越大，表示切屑越厚、越短，标志着切屑变形越大。

用变形系数ξ来反映切屑变形程度的方法很简便，但也很粗略，有时不能反映切屑变形的真实情况。因为切屑变形系数ξ的物理意义是切削层的平均挤压程度，这是根据纯挤压观点得出的，而金属切削过程主要是剪切滑移变形，因此，切屑变形系数ξ只能在一定条件下反映切削层金属的变形程度。在要求较高时，采用相对滑移ε作为衡量切屑变形程度的指标较为合理。

2.相对滑移

如图3-5所示，当刀具向前移动时，切削层单元，即平行四边形OHNM 产生剪切变形，变为OGPM ，那么它的相对滑移为

y

s ??=ε 式中，s ?为滑移量（mm ）；y ?为滑移层的厚度（mm ）。

图3-5 剪切面上的变形

在切削过程中，这个相对滑移可以近似地看成是发生在剪切平面NH 上。当刀具向前移动时，剪切平面NH 被推到PG 的位置，所以，此时的相对滑移应为

MK

KP NK MK NP y s +==??=

ε 则 )tan(cot o γφφε-+= （3-4）

或 )cos(sin cos o o γφφγε-=

（3-5） 式中，Φ为剪切角（°）

由式（3-5）可知，当剪切角φ与前角o γ在通常范围内时（φ=5°30°，0r =-10° 30°），剪切角φ改变引起φsin 的变化比o cos()φγ-的变化要大，因此，剪切角φ越大，相对滑移ε越小。

计算相对滑移ε比较复杂，必须通过切屑变形系数求出剪切角φ的数值，因此，用相对滑移ε表示切屑变形程度时，必须求出切屑变形系数ξ。

由式（3-1）和图3-4可以推出ξ和φ的关系为 ch o o D sin(90)cos()sin sin a OM h OM φγφγξφφ

?-+-=== (3-6) 由式（3-6）可知，当剪切角φ与前角o γ在通常范围内时，剪切角φ改变引起sin φ的变化比o cos()φγ-的变化要大，因此，剪切角φ增越大，切屑变形系数ξ越小。经变换后，得 o o

cos tan sin γφξγ=- (3-7)

将式（3-7）代入式（3-4）并化简得 2o o

2sin 1cos ξξγεξγ-+= (3-8) 式（3-8）表示了ε与ξ的函数关系。这个关系可用曲线表示，如图3-6所示。根据计算和图3-6可知，只有在o γ=0°30°，ξ≥1.5的范围内，ξ越大，ε也越大，此时两者的比值较为接近。所以在这个范围内，ξ在一定程度上能反映相对滑移ε的大小。当o γ<0或很大，ξ<1.5时，ε与ξ的值相差很大，因而就不能用ξ来表示切屑的变形程度。

图3-6 与的函数关系

3.2 刀具前面的摩擦

3.2.1 刀具前面与切屑接触面间的摩擦

切屑从工件上分离流出时与刀具前面接触时产生摩擦，接触长度为f l ，如图3-7所示。在近切削刃长度f1l 内，由于摩擦与挤压作用产生高温和高压，使刀具前面与切屑的接触面之间形成黏结，也称为冷焊，黏结区或冷焊区内的摩擦称为内摩擦，是前面摩擦的主要区域。在黏结区或冷焊区外的长度f2l 内的摩擦称为外摩擦。

图3-7 刀具前面与切屑接触面间的摩擦

内摩擦力使黏结材料较软的一方产生剪切滑移，使得切屑底层很薄的一层金属晶粒出现拉长的现象。由于摩擦对切削变形、刀具寿命和加工表面质量有很大影响，因而在生产中常采用减小切削力，缩短刀具前面与切屑接触长度，降低加工材料屈服强度，选用摩擦系数较小的刀具材料，提高刀面刃磨质量和浇注切削液等方法，来减小摩擦。

3.2.2 积屑瘤

1.积屑瘤现象

在切削塑性工件材料时，如果在刀具前面的摩擦系数较大，切削速度不高，且又能形成带状切屑的情况下，常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块，这种硬块称为积屑瘤。如图3-8所示，积屑瘤包围着刃口，将刀具前面与切屑隔开，其硬度是工件材料的2～3倍，可以代替切削刃进行切削。

图3-8 积屑瘤

2.积屑瘤的形成

在切削过程中，由于刀具前面与切屑间的摩擦，使刀具前面和切屑底层一样都是刚形成的新鲜表面，它们之间的粘附能力较强。因此，在一定切削条件（压力和温度）下，刀具与切屑底层接触处发生黏结，使与刀具前面接触的切屑底层金属流动较慢，而切屑上层金属流动较快。这流动较慢的切屑底层，称为滞流层。显然滞流层金属产生的塑性变形比切屑上层金属产生的塑性变形大得多，其晶粒纤维化程度很高，纤维的方向几乎与刀具前面平行。如果温度与压力适当，滞流层金属的流速接近于零，与刀具前面黏结成一体，形成积屑瘤。随后，新的滞流层金属在此基础上，逐层积聚、粘合，使积屑瘤的高度b H 逐步长大，直到该处的温度和压力不足以产生黏结为止。

3.积屑瘤的作用

积屑瘤对切削过程有积极的影响，也有消极的影响。

1）保护刀具

图3-8中积屑瘤包围着切削刃，同时覆盖着一部分刀具前面。积屑瘤一旦形成，它便代替切削刃和刀具前面进行切削。于是，切削刃和刀具前面都得到积屑瘤的保护，从而减少了刀具磨损。

2）增大前角

图3-8中积屑瘤附在刀具前面上，增大了刀具的实际前角，当积屑瘤最高时，刀具前角o γ可达30°左右，从而减小了切屑变形，降低了切削力。

3）增大切削厚度

积屑瘤前端伸出于切削刃外，伸出量为D h ?,由于有积屑瘤时的切削厚度比没有积屑瘤

时的切削厚度增大了D h ,因而影响了工件的加工尺寸。

4）增大已加工表面粗糙度

积屑瘤之所以使已加工表面粗糙度增大，是因为它的产生、成长与脱落是一个带有一定周期性的动态过程（每秒钟几十至几百次），从而导致了切削厚度不断变化，并有可能因此而引起振动。由于积屑瘤的顶部很不稳定，因而容易发生破裂，即一部分积屑瘤粘附于切屑底部而排出，一部分积屑瘤留在已加工表面上，形成鳞片状毛刺。由于积屑瘤粘附在切削刃上，因而使实际切削轨迹呈现不规则的曲线，导致切削刃在已加工表面上沿着主运动方向刻划出一些深浅和宽窄不同的纵向沟纹。

积屑瘤的产生与大小是周期性变化的。积屑瘤的周期性变化对工件的尺寸精度和表面质量影响较大，所以在精加工时应避免积屑瘤的产生。

4.影响积屑瘤的因素

由于积屑瘤对切削加工有利有弊，为了取利去弊，就必须掌握影响积屑瘤的主要因素，以便控制。

1）切削速度

切削速度对积屑瘤的影响是通过切削温度和摩擦系数来实现的。加工一般材料时，当c v ≈0.33 m/s 时，切削温度约为300 ℃，此时，摩擦系数最大，积屑瘤可达到最大高度。当低速切削，即c v <0.03 m/s 时，由于切削温度不高，切屑与刀具前面不产生黏结现象，也就不产生积屑瘤。当切削速度较高，即在0.33~1.33 m/s 内时，随着切削速度的提高，切屑底层变软，使得摩擦系数减小，积屑瘤高度也随之减小。当高速切削，即c v >1.33 m/s 时，切削温度约为560 ℃，此时，滞流层随切屑流出，积屑瘤消失。

2）切削厚度

当切削厚度增大时，刀具前面与切屑接触面处的温度上升，因此，产生积屑瘤的临界切削速度会低些。切削厚度越大，刀具前面与切屑的接触长度越大，积屑瘤的高度越高。

3）前角

若增大刀具前角，则切削力减小，刀具前面与切屑的接触面的温度下降，切屑变形减小，这时产生积屑瘤的临界切削速度较高。当前角达到40o时，一般不易产生积屑瘤。

4）工件材料

工件材料塑性越大，刀具前面与切屑接触面间的摩擦系数和接触长度越大，故越容易生成积屑瘤。

通过切削实验和生产实践表明，在中速情况下切削中碳钢，当温度在300～380 ℃内时，积屑瘤的高度最大；当温度在500～600 ℃内时，积屑瘤消失。

3.3 已加工表面的形成与加工硬化

第三变形区，即刀具后面与工件接触区，决定了已加工表面质量（如表面粗糙度、残余应力与加工硬化），对零件使用性能影响很大。

在分析第一变形区和第二变形区时，假定刀具的切削刃是绝对锋利的，但实际上切削刃总不可避免有一钝。此外，刀具开始切削后不久，其后面就会因磨损而形成一段后角为0°的棱带。

3.3.1 已加工表面的形成

如图3-9所示为已加工表面的形成过程，当切削金属逼近切削刃时，产生剪切变形及摩擦，最终沿刀具前面流出而成为切屑。但由于有刃口半径的作用，使整个切削层厚度D h 中，将有一薄层金属a ?无法沿剪切面OM 方向滑移，而是从切削刃钝圆部分O 点下面挤压过去，即切削层金属在O 点处分离。O 点以上部分成为切屑沿刀具前面流出，O 点以下部分经过切削刃挤压留在已加工表面上。该部分金属经过切削刃钝圆部分B 点后，又受到刀具后面上后角为0°的一段棱带VB 的挤压与摩擦，随后开始弹性恢复（假定弹性恢复的高度为h ?），则已加工表面在CD 段继续与刀具后面摩擦。切削刃钝圆OB 部分、BC 部分、CD 部分构成刀具后面上的接触长度，这种接触状况对已加工表面质量有很大影响。

图3-9 已加工表面的形成过程

如图3-10所示为刃前区的应力分布。由图可知，O 点以上部分，即前面部分，在垂直刃口方向上有正应力τ，刃口切线方向上受张力b σ；而在O 点以下部分，靠近O 点处受正应力τ，远离O 点处受张力b σ。

刀具：光弹材料，o γ=10o， p a =10 mm ，βγ=0.2 mm

工件材料：铅

切削用量：c v =0.175 m/min ，

D h =0.235 mm ，自由切削。

图3-10 刃前区的应力分布

3.3.2 已加工表面的加工硬化

切削加工后，已加工表面将产生加工硬化。材料变形程度越大，已加工表面的加工硬化程度越高，硬化层的深度也越大。加工硬化将给后续工序加工增加困难，更重要的是影响零件已加工表面质量。它在提高工件表面耐磨性的同时也增大了表面层的脆性，从而降低零件表面的抗冲击能力。

产生加工硬化的原因是在已加工表面的形成过程中表面层经受了复杂的塑性变形，金属晶格被拉长、扭曲与破碎，阻碍了进一步塑性变形而使金属强化。此外，切削温度有可能引起的相变也可导致加工硬化。已加工表面的加工硬化就是这种强化、相变的综合结果。

加工硬化通常用硬化层深度d h 及硬化程度N 表示。d h 为已加工表面至未硬化处的垂直距离，其单位为μm 。N 为已加工表面的显微硬度增加值对原基体金属的显微硬度的百分数，其计算公式为 %1000

0?-=H H H N （3-9） 式中，H 为已加工表面的显微硬度（N/mm 2）；为原基体金属的显微硬度（N/mm 2

）。 一般硬化层深度d h 可达几十到几百微米，硬化程度N 可达120%～200%。

工件材料的塑性越大，强化系数越大，加工硬化越严重。切削速度对加工硬化的影响是双重的，当切削速度增大时，使硬化层深度减小，但硬化程度不一定减小。当进给量增大时，硬化程度及硬化层深度均有所增大。

3.4 影响切屑变形的主要因素

影响切屑变形的因素固然很多，但归纳起来有三个方面，即工件材料、刀具几何参数及切削用量。

1.工件材料

工件材料的强（硬）度越高，刀具前面上的法向应力越大，摩擦系数μ越小，剪切角φ越大，工件的变形越小。如图3-11所示为工件材料强（硬）度与切屑变形系数的关系曲线。

图3-11 工件材料强（硬）度与切屑变形系数的关系曲线

2.刀具几何参数

刀具几何参数中影响工件变形最大的是刀具前角o γ。刀具前角o γ越大，剪切角φ就越大，工件变形越小。这是刀具前角o γ对变形的直接影响。

此外，刀具前角o γ还通过摩擦角β间接影响工件变形，即刀具前角o γ越大，作用在前面上的法向应力越小，摩擦角β越大，剪切角φ就越小，又使变形增大。但前角的直接影响远大于间接影响，故刀具前角o γ增大，工件变形还是减小。

3.切削用量

1）切削速度的影响

在无积屑瘤的切削速度范围内，切削速度c v 越高，切屑变形系数ξ越小，如图3-12所示为切削速度与切屑变形系数的关系曲线。

图3-12 切削速度与切屑变形系数的关系曲线

切削速度影响切屑变形的原因有以下两点：

（1）切削塑性材料，当切屑变形速度低于切削速度时，切屑塑性变形区变窄，金属在始滑移面上还没来得及变形就流动到OA ′线上，使得剪切角φ增大，切屑变形系数ξ减小，如图3-13所示。

图3-13 切削速度对剪切角的影响

（2）随着切削速度c v 的提高，切削温度升高，切屑底层金属的剪切屈服强度s τ下降，摩擦系数μ减小，摩擦角β减小，剪切角φ增大，切屑变形系数ξ减小。

在能形成积屑瘤的切削速度范围内，切削速度c v 是通过积屑瘤形成的积屑瘤前角b γ（即实际工作前角）来影响切屑变形系数ξ的，如图3-14所示。在积屑瘤生长区（c v <22 m/min ），随着切削速度c v 升高积屑瘤逐渐长大，使得积屑瘤前角b γ增大，当积屑瘤前角b γ达到最大值时，使剪切角φ达到最大值，切屑变形系数ξ达到最小值；在积屑瘤消退区（22 m/min ≤c v ≤84 m/min ），若切削速度c v 再升高，则积屑瘤逐渐脱落，积屑瘤前角b γ逐渐减小，直至积屑瘤完全消失。当b γ=o γ时，切屑变形系数ξ达到最大值；在积屑瘤无瘤区（c v >84 m/min ）时，切削速度c v 升高，剪切屈服强度s τ下降，摩擦系数μ下降，剪切角φ增大，切屑变形系数ξ减小。

工件材料：40钢

图3-14 c v -ξ关系曲线

2）进给量的影响

在无积屑瘤情况下，进给量f 是通过切削层厚度D h 来影响工件变形的，而切削层厚度D h 又完全是通过摩擦系数μ来影响工件变形的。进给量f 越大，就意味着切削层厚度D h 增大，刀具前面上的法向应力增大，摩擦系数μ减小，摩擦角β减小，剪切角φ角增大，切屑变形系数ξ减小。

3）背吃刀量的影响

背吃刀量P a 对切屑变形系数基本无影响。

3.5 技能实训——切屑变形的测量

1.实训要求

（1）了解工件切屑形成过程。

（2）掌握切屑变形的计算方法。

（3）掌握切屑长度的测量方法。

（4）分析不同刨削条件下工件材料的变形情况。

2实训设备

45钢、细铜丝、游标卡尺、平面刨刀、牛头刨床。

3.实训步骤

（1）刨削工件的6个表面，得到规则的工件形状及理想的表面质量，并选择工件较长

l。

的尺寸方向，用千分尺测量得到其长度

c

（2）在牛头刨床上装夹并找正工件，使其较长的尺寸方向平行于刨削方向。

（3）牛头刨床的刨削速度选取35 m/min，切削厚度选取1.5 mm，采用这些参数刨削工件的上表面。

（4）往返刨削几次后，停止刨削运动，并拆卸工件。

（5）在切屑中挑选比较连续完整的切屑，将切屑放平，并用细铜丝获得其长度，用游l。

标卡尺测量其长度为

ch

ξ。

（6）由式（3-2），计算工件长度变形系数

l

（7）改变工件的刨削速度及刨削厚度，重复以上操作，获得几组不同切屑变形数据，填写表3-1。

表3-1 切屑变形测量实验数据表

4.注意事项

（1）45钢工件在刨削获得切屑前需要得到较为理想的表面质量，以保证刨削的平稳。

（2）刨削加工时，刨削方向应与初测尺寸方向一致。

（3）选取适当的刨削速度，以保证切屑的连续性。

（4）测量切屑时，应尽量挑选连续、变形均匀的切屑。

（5）用铜丝测量切屑时，应注意尽可能将铜丝拉直，将切屑放平以获得精确的尺寸。

本章小结

本章介绍金属切削过程，塑性金属材料的切削是切削层受到刀具前面的挤压后产生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程。

对于塑性金属材料的切削过程需要掌握中切削过程存在的三个变形区，即第一变形区、

第二变形区和第三变形区。

在实际要求不同时，能够正确选择切屑变形系数的计算方法。在要求不高时，切屑变形

可用切屑变形系数ξ来表示；在要求较高时，切屑变形可用相对滑移ε来表示，相对滑移主

要反映剪切滑移的实际情况。

在切削塑性金属材料时，如果刀具前面上的摩擦系数较大，切削速度不高时切削刃上会形成积屑瘤，积屑瘤可以保护刀具，减少刀具磨损，增大刀具前角，减少切屑变形和切削力，对粗加工有利；但由于它会影响加工尺寸精度，增大已加工表面粗糙度，因而对精加工不利。

充分理解影响切屑变形的三个主要因素，即工件材料、刀具几何参数及切削用量。

习题 3

3-1 金属切削过程的实质是什么？

3-2 画图表示切削塑性工件材料时，金属变形区是如何划分的？各变形区中的变形情况如何？

3-3 切屑形态有几种主要类型？每种类型的特点是什么？

3-4 什么是切屑变形系数和相对滑移？为什么说度量切屑变形时用相对滑栘比用切屑变形系数更为精确？而通常为什么多用切屑变形系数来度量切屑的变形程度？

3-5 刀具前面的摩擦有何特点？

3-6 影响刀具前面摩擦的主要因素有哪些？

3-7 什么是积屑瘤？它是怎样形成的？

3-8 积屑瘤对切削过程有什么影响？

3-9 已加工表面是怎样形成的？

3-10 工件材料对切削变形的影响有哪些？

3-11 简述刀具前角对切削变形的影响规律。

金属切削加工刀具材料的选择

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。

金属切削刀具常识及使用方法【干货】

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金属切削原理及金属切削刀具A

. 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

金属切削刀具复习题-有答案

金属切削刀具题库与参考答案乐兑谦教材 一、辨识题 1、指出下图中车刀的结构型式类型：（4分） 解：图中包含有：整体车刀（1分）、焊接式硬质合金车刀（1分）、机夹式重磨车刀（1分）、 可转位车刀（1分）。 二、解释概念题（每题2分） 1、成形车刀名义前角γf： 解：在刀具进给平面内度量的切削刃上最外一点（或基准点）的前刀面与基平面投影的夹角。（1分） 2、成形车刀名义后角αf： 解：在刀具进给平面内度量的切削刃上最外一点（或基准点）的后刀面与切削平面投影的夹角。（1分） 3、铰刀刃带： 解：指铰刀每个刀齿校准部分的后刀面上做有一条后角为0的窄棱面。（1分）4、麻花钻的顶角2Φ： 解：两主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角。（1分） 5、尖齿铣刀： 指后刀面做成平面或直母线的螺旋面的铣刀，如加工平面和沟槽的铣刀。（1分）6、铣削的背吃刀量： 指铣削时平行于铣刀轴线方向的吃刀量。（1分） 7、铣削的侧吃刀量： 指铣削时垂直于铣刀轴线方向的吃刀量。（1分） 8、不对称逆铣： 指周铣时，铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反的铣削方式。（1分）9、不对称顺铣： 指周铣时，铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同的铣削方式。（1分）10、铲齿成形铣刀的铲削量k： 铲削量是指在对成形铣刀的刀齿后刀面进行铲削时，铣刀每转过一个齿间角的过

程中，铲刀沿着铣刀半径方向推进的距离。（1分） 11、铲齿成形铣刀的齿背曲线：（1分） 解：指铲齿成形铣刀刀齿后刀面的端剖面截线，常做成阿基米德螺线。（1分）12、铲齿成形铣刀的刀齿廓形：（1分） 解：铲齿成形铣刀的刀齿廓形是通过刀齿后刀面的轴向截形。（1分） 三、填空题(每空0.5分) 1、按加工工艺种类分，金属切削刀具分为切刀、锉刀、铣刀、 孔加工刀具、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、磨具等八类。 2、按设计和使用特点分，金属切削刀具可以分为通用刀具、尺寸刀具、 成形刀具、展成刀具等四类。 3、车刀可完成工件的外圆、端面、切槽、切断、内孔、螺纹等加工工序。 4、车削加工的主运动为工件的旋转运动，进给运动为车刀的直线运动。 5、机械夹固式硬质合金车刀可分为机夹可转位车刀和机夹重磨车刀。 6、成形车刀按结构和形状分为：平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀。 7、成形车刀按进给方向可分为：径向成形车刀、切向成形车刀。 8、成形车刀的工作样板用来检验刀具廓形。 9、成形车刀的校验样板用于检验工作样板的精度（磨损程度）。 10、焊接式硬质合金车刀用黄铜和紫铜等作焊料，将刀片钎焊在普通碳钢刀杆上。 11、常见的卷屑断屑方法有：利用合适的刀具几何角度、磨出断屑台、采用卷屑槽。 12、孔加工刀具是用于工件实心材料上加工孔或将已有孔扩大的刀具。 13、从工件实心体材料上加工孔的刀具有扁钻、麻花钻、深孔钻。 14、将已有孔扩大的刀具有扩孔钻、锪钻、铰刀、镗刀。 15、工件加工深度与直径之比为大于5～10时，须用深孔钻。 16、铰刀刀齿在圆周上的分布有等距分布和不等距分布两种形式。（ 17、铣刀按刀齿齿背形式可分为尖齿铣刀和铲齿铣刀。 18、铣削用量四要素是铣削速度v c、进给量f 、背吃刀量（铣削深度）a p、 侧吃刀量（铣削宽度）a e。 19、铣削力根据铣刀三个方向可分解为圆周切削力F c、垂直切削力F cN、背向力F p。 20、成形铣刀按齿背形式可分为尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀。 21、拉刀的组成部分可分为柄部、颈部、过渡锥部、前导部、 切削部、校准部、后导部、支托部等八个部分。 22、拉刀切削部分的刀齿分为粗切齿、过渡齿、精切齿等三种。 23、圆孔拉刀前导部的直径应等于拉前孔的最小直径，长度一般等于拉削孔的长

金属切削常用刀具

金属切削常用刀具 车刀 一、车刀种类和用途 车刀是应用最广的一种单刃刀具。也是学习、分析各类刀具的基础。 车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。 车刀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。其中可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加。 二、硬质合金焊接车刀 所谓焊接式车刀，就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的车刀。 三、机夹车刀 机夹车刀是采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。此类刀具有如下特点： （1）刀片不经过高温焊接，避免了因焊接而引起的刀片硬度下降、产生裂纹等缺陷，提高了刀具的耐用度。 （2）由于刀具耐用度提高，使用时间较长，换刀时间缩短，提高了生产效率。 （3）刀杆可重复使用，既节省了钢材又提高了刀片的利用率，刀片由制造厂家回收再制，提高了经济效益，降低了刀具成本。 （4）刀片重磨后，尺寸会逐渐变小，为了恢复刀片的工作位置，往往在车刀结构上设有刀片的调整机构，以增加刀片的重磨次数。 （5）压紧刀片所用的压板端部，可以起断屑器作用。 四、可转位车刀 可转位车刀是使用可转位刀片的机夹车刀。一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃，即可继续工作，直到刀片上所有切削刃均已用钝，刀片才报废回收。更换新刀片后，车刀又可继续工作。 1．可转位刀具的优点

与焊接车刀相比，可转位车刀具有下述优点: （1）刀具寿命高由于刀片避免了由焊接和刃磨高温引起的缺陷,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽保证，切削性能稳定，从而提高了刀具寿命。 （2）生产效率高由于机床操作工人不再磨刀，可大大减少停机换刀等辅助时间。 （3）有利于推广新技术、新工艺可转位刀有利于推广使用涂层、陶瓷等新型刀具材料。 （4）有利于降低刀具成本由于刀杆使用寿命长，大大减少了刀杆的消耗和库存量，简化了刀具的管理工作，降低了刀具成本。 2．可转位车刀刀片的夹紧特点与要求 （1）定位精度高刀片转位或更换新刀片后，刀尖位置的变化应在工件精度允许的范围内。 （2）刀片夹紧可靠应保证刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振动，但夹紧力也不宜过大，应力分布应均匀，以免压碎刀片。 （3）排屑流畅刀片前面上最好无障碍，保证切屑排出流畅，并容易观察。 （4）使用方便转换刀刃和更换新刀片方便、迅速。对小尺寸刀具结构要紧凑。在满足以上要求时，尽可能使结构简单，制造和使用方便。 五、成形车刀 成形车刀是加工回转体成形表面的专用刀具，其刃形是根据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形表面。 用成形车刀加工零件时可一次形成零件表面，操作简便、生产率高，加工后能达到公差等级IT8～IT10、粗糙度为10～5μm，并能保证较高的互换性。但成形车刀制造较复杂、成本较高，刀刃工作长度较宽，故易引起振动。 成形车刀主要用在加工批量较大的中、小尺寸带成形表面的零件。 第二节孔加工刀具 一、孔加工刀具的种类和用途 孔加工刀具按其用途可分为两大类： 一类是钻头，它主要用于在实心材料上钻孔(有时也用于扩孔)。根据钻头构造及用途不同，又可分为麻花钻、扁钻、中心钻及深孔钻等；

金属切削刀具材料的选择

金属切削刀具材料的选 择 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】

金属切削刀具材料的选择金属切削加工时利用刀具切除被加工零件多余材料从而获得合格零件的加工方法，它是机械制造业中最基本的方法。而在金属切削加工中，刀具是必不可少的一部分，而刀具材料的选择更是重要的一部分。 在现代机械制造业中，机械加工的切削刀具对于提高生产效率，改进产品质量起到关键的作用。由于目前国家各工厂所应用的刀具材料非常复杂，又由于刀具材料的性能优劣能够影响加工零件表面的切削效率，刀具寿命等，而在金属切削过程中刀具切削部分在高温下承受着很大的切削力与剧烈摩擦，所以为了提高工件表面质量，刀具寿命及切削效率因此刀具材料应具备以下性能： ①高的硬度和耐磨性②足够的强度和韧性③高的耐热性④良好的工艺性与经济性⑤好的导热性和小的膨胀系数。因此面对刀具所应具备的性能，刀具材料选择时很难找到各方面的性能都是最佳的，因为各种材料性能之间有的是相互制约的，面对如此情况只能根据工艺的需要保证主要需求性能。 当前使用的刀具材料主要分为四大类：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）、硬质合金、陶瓷、超硬质刀具材料，一般的机加工使用最多的是高速钢与硬质合钢。 1、工具钢 用来制造刀具的工具钢主要有三种即碳素工具钢，合金工具钢和高速钢。工具钢的主要特点是耐热性差但抗弯强度高，价格便宜焊接与刃磨性能好故广泛用于中低速切削的成形刀具，不宜高速切削。

⑴碳素工具钢 碳素工具钢按化学成分分类，碳素工具钢负属于非合金钢，按主要质量等级和主要性能及使用特性分类，碳素工具钢属于特殊质量非合金钢，碳素工具钢常用于制作刀具、模具和量具的碳素钢，其加工性良好价格低廉，使用范围广泛所以它在工具钢中用量较大。由于碳素工具钢生产成本极低，原材料来源方便易于冷热加工，在热处理后可获得相当高的硬度，由于碳素工具钢在切削温度高于250～300℃时，马氏体要分解，使得硬度降低，碳化物分布不均匀，淬火后变形较大，易产生裂纹，淬透性差，淬硬层薄所以只适于用于切削速度很低的刀具，如锉刀、手用锯条等。 ⑵合金工具钢 合金工具钢是在碳素工具钢基础上加热铬、钨、钒等合金元素，以提高淬透性，韧性，耐磨性和耐热性的一类钢种，它主要用于制造量具、刀具、耐冲击工具和冷热模具及一些特殊用途的工具。由于合金工具钢热硬性达325～400℃，允许切削速度为10～15m/min，所以其目前主要用于低速工具如丝锥、板牙等 ⑶高速钢 高速钢是含有W、Mo、Cr、V等元素较多，具有高硬度，高耐磨性的工具钢，又称高速工具钢为白钢或锋钢。高速钢的综合性能较好，应用范围最广的一种刀具材料，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具也可制造高温轴承和冷挤压模具等，高速钢经过热处理后硬度达62～66HRC，抗弯强度约为，耐热性为600℃左右，此外还具有热处理变形小，

切削工具的分类及选型(正式版)

文件编号：TP-AR-L4162 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 切削工具的分类及选型 (正式版)

切削工具的分类及选型(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切 削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。 绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于 机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料， 所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削 木材用的刀具则称为木工刀具。 刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各 种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉 刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗 刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝 锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀

等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。 按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。 各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；

[2017年整理]金属切削原理及刀具参考答案

金属基本原理及刀具习题 一. 填空题 1.普通外圆车刀的刀头是由（ 3 ）个面（2 ）个刃（1 ）个尖组成的。 2.正交平面参考系由3各平面组成，分别是（切削平面）、（基面）、（正交平面）。 3.标注刀具角度时，静止状态所指的三个假设条件分别是：1.（进给速度为零）2.（刀尖 与工件中心线等高）3.（刀杆安装成与工件中心线平行或垂直）。 4.静止状态下定义的刀具角度称为刀具的（标注）角度，它是刀具设计、制造、测量的 依据。 5.组成普通外圆车刀的三个平面应标注的6个独立角度分别是：（γo、αo、κr、λs 、 αoˊ、κrˊ）。 6.在车刀的6各独立角度中，（γo、λs）确定前刀面的方位；（αo、κr）确定后刀面 的方位；确定副后刀面方位的角度是（αoˊ、κrˊ）。 7.在车削多头螺纹或大螺距螺纹时，因（纵向进给量）值较大，则必须考虑由此引起的角 度变化对加工过程的影响。 8.在车床上用切断刀切断时，越到工件中心，刀具的前角越大，后角越（小）。 9.在车床上车外圆时，刀尖相对于工件中心线安装的越高，车削半径越小，车刀的工作后 角就越（小）。 10.按整体结构，车刀可以分为四种：（整体式）、（焊接式）、（机夹式）、（可转位式）。 11.在机床上加工零件时，最常用的刀具材料是（高速钢）、（硬质合金）。 12.积屑瘤是在（中等偏低）切削速度加工（塑性）材料条件下的一个重要物理现象。 13.由于切削变形复杂，用材料力学、弹性、塑性变形理论推倒的计算切削力的理论公式与 实际差距较大，故在实际生产中常用（经验公式）计算切削力的大小。 14.在切削塑性材料时，切削区温度最高点在前刀面上（距离刀尖有一定距离）处。 15.刀具的磨损形态包括（前刀面磨损或月牙洼磨损）、（后刀面磨损）、（边界磨损）。 16.切削用量三要素为（切削速度υC）、（进给量f）、（背吃刀量ap）。 17.切削运动一般由（主运动）和（进给运动）组成。 18.切削层参数包括：（切削厚度）、（切削宽度）、（切削面积）。 二.选择题 单选 1.在正交平面内测量的基面与前刀面的夹角为（A）。 A前角；B后角；C主偏角；D刃倾角； 2.刃倾角是主切削刃与（B ）之间的夹角。 A切削平面；B基面；C主运动方向；D进给方向； 3.背吃刀量是指主刀刃与工件切削表面接触长度（D ）。 A在切削平面的法线方向上测量的值；B在正交平面的法线方向上测量的值； C在基面上的投影值；D在主运动及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值； 4.切削塑性材料时，切削区温度最高点在（B ）。 A刀尖处；B前刀面上靠近刀刃处；C后刀面上靠近刀尖处；D主刀刃处； 5.车削加工时，车刀的工作前角（D）车刀标注前角。 A大于；B等于；C小于；D有时大于，有时小于； 6.在背吃刀量ap和进给量f一定的条件下，切削厚度与切削宽度的比值取决于（C ）。

金属切削原理与刀具》试卷及答案

《金属切削原理与刀具》试卷 一、选择题（下列各题的备选答案中只有一个选项是正确的，请把正确答案填在括号内。 每小题2分，共20分） 1．在车外圆时，工件的回转运动属于_____C____，刀具沿工件轴线的纵向移动属于____B_____。 A 切削运动 B 进给运动 C 主运动 D 加工运动 将________，工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κ r ’将____A____。 作副偏角κ r 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____C____变形区。 A ⅠⅡ B ⅠⅢ C ⅡⅢ D ⅢⅡ 4．在加工条件相同时，用____A____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____。 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 __C______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_____。 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____A____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____C______。 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_____B_____。 A 90° B 180° C 360° D 270° 二、填空题（请将正确答案填写在横线上。每空1分，共20分） 1.1．切削用量三要素切削速度Vc、进给量f、背吃刀量a p （切削深度）。 2．刀具材料种类繁多，当前使用的刀具材料分4类：工具钢，硬质合金，陶瓷，超硬刀具材料。一般机加工使用最多的是高速钢和硬质合金。 3．切削力由于大小与方向都不易确定，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将合力F分解为3个分力：切削力F c（主切削力F z），背向力F p（切深抗力F y），进给力F f（进给抗力F x）。 4．切削液的作用有冷却作用、润滑作用、排屑和洗涤作用、防锈作用。 5．在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角应大些，主偏角应大些。 6．外圆车削时，在刀具4个标注角度中，对切削温度影响较大的角度是γ和K r。 三、判断题（正确的请在后面的括号内打“√”，错误的请在后面的括号内打“×”。每小题1分，共20分）

1.常用刀具材料介绍修改后

第一章常用刀具材料介绍 一．刀具材料的基本性能 在切削过程中，刀具切削部分是在很大的切削力、较高的切削温度及剧烈摩擦等条件下工作的，同时，由于切削余量和工件材质不均匀或切削时形不成带状切屑，还伴随冲击和振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下几方面的性能： 1．高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，以便切入工件。一般常温时硬度在60HRC以上,对某些难切除材料，刀具的硬度要求在HRC65以上。 2．高的耐磨性刀具在切削加工中经受剧烈摩擦，要求其磨损要小，通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。 3．高的耐热性耐热性（又称红硬性）是指刀具在高温下能够保持其硬度的性能。它是衡量刀具材料切削性能的主要指标。 4．足够的强度和韧性在切削过程中，刀具要经得起所承受的各种应力和冲击，才能防止刀具的崩刃或脆性断裂。 5．良好的工艺性刀具材料应具备良好的可加工性和垫处理性。 此外，还应考虑到刀具材料的经济性。经济性差的刀具材料难以推广使用。 二．刀具材料的种类及选用 常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等，其中应用最多的是高速钢和硬质合金。 1.碳素工具钢碳素工具钢是指含碳量为0.65%-1.35%的优质高碳钢，淬火硬度可 达HRC60～65。刀具刃磨时容易达到锋利，价格低廉。这类钢由于耐热性很差（200-250℃），允许的切削速度很低（V≤10m/min），只适宜做一些低速手动工具，如板牙、手工锯条、锉刀等。常用的牌号是T7A、T8A……T13A等。 2.合金工具钢合金工具钢是指含铬、钨、硅、锰等合金元素的低碳合金钢。其碳 的质量分数为0.85%-1.5%，合金元素的总质量分数在5%以下。合金工具钢有较高的耐热性（300-400℃），可以允许有较高的切削速度下工作；此外这类钢淬透性较好，热处理变形小，耐磨性较好，因此可以用于截面积较大要求热处理变形较小，对耐磨性及韧度有一定要求的低速切削刀具，如板牙、丝锥、铰刀、拉刀等。以上两种材料作为刀具使用的较少。最常用的牌号有9SiCr、CrWMn等。

《金属切削原理与刀具》期末复习题

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、 等。碳素工具钢、高速钢、硬质合金；金刚石、立方氮化硼 3．切削用量要素包括、、三个。 4 前角。 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、和三种。前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损 6．防止积削瘤形成，切削速度可采用或加以避免。高速；低速 7三大类。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； 8．乳化液主要起作用，油溶液主要起作用。冷却，润滑 9．切削液的作用有________________、_________________、_____________和_______________等。冷却作用、润滑作用、防锈作用、清洗作用和排屑 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处；钻头最易磨损部位是在处。钻削加工时轴向 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。（）×

切削刀具期末复习的题目.doc

实用标准文案 金属切削原理与刀具综合复习 一、填空题（每空 1 分，共分） 1 、切削运动是指在切削过程中刀具相对于工件的运动，可分为主运动和进给运动。 2 、车刀的切削部分组成包括：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖。 3 、确定刀具几何角度的参考坐标系有两大类：一类称为标注坐标系另一类称为工作坐标系。 4 、在刀具材料中，工具钢包括：碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。 5、金属切削过程的实质是金属在刀具的作用下产生挤压、剪切和滑移的变形过程。 6 、用作刀具的陶瓷材料，根据其化学成分可分为：高纯氧化物陶瓷和复合陶瓷。 7、切屑的种类有多种多样，归纳起来有以下四类：带状切屑、节状切屑、单元切屑、崩碎切屑。 8 、影响切削力的主要因素包括：工件材料、刀具几何参数、切削用量和切削液等。 9 、刀具磨损的主要原因有：磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损和相变磨损。 10 、切削液的作用包括四方面: 冷却、润滑、清洗、防锈。 11 、按车刀结构的不同，可分为整体式、焊接式和装配式车刀。 12 、车刀由用于切削的 _______刀头部分 _和用于装夹的 ______刀杆部分两部分组成。 13 、刀具材料种类繁多当前使用的刀具材料分 5 类：_高速钢 _，____硬质合金钢 ______，_____金刚石 ______，______陶瓷 ______ 和 _____立方氮化硼 _____。一般机加工使用最多的是____高速钢和 _____硬质合金钢 _______。 14 、根据一面两角法， ______主偏角 ____和 ___刃倾角 ________两角可以确定前刀面的方位，___主后角 ____和 ____法后角 _两角可以确定后刀面的方位，_____刃倾角 ______和 _____前角 ______两角可以确定主切削刃的方位。 15 、刀尖的修磨形式有 _____直线过渡刃 _____、 ____圆弧过渡刃 _____和 ____修光刃 ______。 16 、刀具磨损有正常磨损和非正常磨损两类。其中正常磨损形式包括_硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损和化学磨损 _四种形式。 17 、切削用量包含哪三个要素（切削速度、进给量、背吃刀量），切削层参数包含哪三个参数（切削宽度、切削厚度、切

金属切削刀具基本知识

技师学院 机械安装与维修系金属切削刀具基本知识郝赫（编）

金属切削刀具基本知识 1 金属切削的基本要素 1.1 机械制造过程概述 机器是由零件、组件、部件等组成的，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1所示的系统图来表示。 首先，从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件，它们都是由毛坯经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零件上装配而成的，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成最终机械产品的过程称为总装过程，总装过程是依据总装工艺文件进行的，在产品总装后，还要经过检测、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品，如一辆汽车就是经过这样的机械制造过程而生产出来的。 图1 机械制造过程的构成

1.2机械加工工艺系统 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切削加工方法得到的，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，获得在形状、尺寸和表面质量都符合要求的这种加工方法称为金属切削加工。 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，通常需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进行可靠的联接，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、夹具和工件构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统（如图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；机床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2 机械加工工艺系统的构成 1.3主要切削加工工艺简介

《金属切削原理与刀具》题库及标准答案

《金属切削原理与刀具》题库及答案

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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、、；非金属材料有、等。 2．刀具的几何角度中，常用的角度有、、、、 和六个。 3．切削用量要素包括、、三个。 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。 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、 和三种。 6．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。 7．加工脆性材料时，刀具切削力集中在附近，宜取和。 8．刀具切削部分材料的性能，必须具有、、 和。 9．防止积削瘤形成，切削速度可采用或。 10．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢、、；合金工具钢、；高速工具钢、。 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） （） 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 45°夹角滑移的过程。（）8．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。（） 9．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。 （） 10．一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。（） 11．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。（） 12．（） 13．刀具的磨钝出现在切削过程中，是刀具在高温高压下与工件及切屑产生强烈摩擦，失去正常切削能力的现象。（） 14．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。（）

金属切削原理与刀具考试题(含答案)备课讲稿

金属切削原理与刀具考试题(含答案)

《金属切削原理与刀具》考试题 一、填空题（每空2分，共40分） 1、刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间称为刀具寿命。 2、切屑的类型有带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑等四种类型。 3、切削力的来源有两个方面：一是弹性及塑性变形抗力，二是切屑及工件表面与刀具之间的磨擦阻力。 4、刀具磨损的原因有硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、相变磨损等等。 5、刀具材料必须具备以下几个方面的性能：足够的硬度和耐磨性，足够的强度与韧性，高的耐热性，良好的导热性，良好的工艺性能和经济性。 6、磨料是砂轮的主要组成部分。 7、影响切削力的因素有：工件材料的影响，刀具几何参数的影响，切 削用量的影响，其他因素的影响。 8、常用的切削液有水溶液、乳化液和切削油三大类。 9、在切削普通金属材料时，用刀具寿命达到60分钟时允许的切削速度值的大小来评定材料切削加工性的好坏。 二、选择题（每题1分，共10分） 1、前刀面和（主后刀面）相交的部位叫主切削刃，担负车刀的主要切削任务。 A、主切削平面 B、副切削平面 C、主后刀面 D、副后刀面 2、切削用量三要素中对刀具寿命的影响最大的是（切削速度） A、切削速度 B、进给量 D、背吃刀量3、刀具切削部分的材料主要有（高速钢）和硬质合金。 A、工具钢 B、合金工具钢 C、高速钢 D、陶瓷 4、（主偏角）的主要作用是改变主切削刃和刀头的受力及散热情况。 A、前角 B、后角、 C、主偏角 D、刀尖角 5、使工件多余的材料不断被切除的运动叫（进给运动）。 A、主运动 B、进给运动 C、切削运动 6、（前角）影响刃口的锋利程度和强度大小，影响切削变形和切削力。 A、前角 B、后角、 C、刃倾角 D、楔角 7、刀具的寿命指标常用相对加工性指标Kr来表示，当Kr的值（大于3）时，属易切削钢。 A、Kr＜1 B、1＜Kr＜2 C、2＜Kr＜3 D、Kr＞3 8、磨削加工时，有一个主运动和（三个）进给运动。 A、1个 B、2个 C、3个 D、4个 9、（积屑瘤）在切削过程中的作用有：增大前角、保护刀具、增大切削厚度、增大已加工表面粗糙度。 A、加工硬化现象 B、切屑变形系数 C、冷焊现象 D、积屑瘤 10、在正交平面内切削力的合力F可以分解为主切削力、进给力和背向力。其中（主切削力）垂直于基面，与切削速度方向一致。 A、主切削力 B、进给力 C、背向力 三、判断题（每题1分，共10分） 1、工件与刀具的相对运动称为主运动。（切削运动） 2、与工件上的过渡表面相对的车刀刀面称为前刀面。（主后刀面） 3、经过滑移变形后形成的切屑，其外形尺寸较原来的切削层尺寸长度变短而厚度增加，这种切屑变形现象称为切屑收缩。（对） 4、一般在讨论钢料的切削加工性时，习惯地以碳素工具钢为基准。（碳素结构钢45） 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除

《金属切削原理与刀具》经典试题及答案题库

《金属切削原理与刀具》经典试题汇集 《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；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、切削速度三个。 4．由于工件材料和切削条件的不同，所以切屑的类型有带状切屑、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、前后刀面同时磨损三种。 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、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、CrWMn；高速工具钢W18Cr4V 、 W6Mo5Cr4V2。

二、判断题：（在题末括号作记号：“√”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45°夹角滑移的过程。（√） 8.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。 （×） 9．切屑在形成过程中往往塑性和韧性提高，脆性降低，使断屑形成了在的有利条件。（×） 10．一般在切削脆性金属材料和切削厚度较小的塑性金属材料时，所发生的磨损往往在刀具的主后刀面上。（√） 11．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。（√） 12．进给力f F是纵向进给方向的力，又称轴向力。 （√）