金属切削过程的基本知识

第一章金属切削过程的基本知识

本章主要介绍以下内容：

1、金属切削过程的基本概念

2、刀具材料

课时分配：1，两个学时，2，一个学时

重点、难点：金属切削过程的基本概念

1.1 金属切削过程的基本概念

一、切削表面与切削运动(见P4-5)

（一）切削表面

切削加工过程是一个动态过程，在切削过程中，工件上通常存在着三个不断变化的切削表面。即：

待加工表面：工件上即将被切除的表面。

已加工表面：工件上已切去切削层而形成的新表面。

过渡表面(加工表面)：工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间。以车削外圆为例，如下图。

（二）切削运动

刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动）。按作用来分，切削运动可分为主运动和进给运动。上图给出了车刀进行普通外圆车削时的切削运动，图中合成运动的切削速度V e、主运动速度V c和进给运动速度V f之间的关系。

1、主运动

主运动是刀具与工件之间的相对运动。它使刀具的前刀面能够接近工件，切除工件上的被切削层，使之转变为切屑，从而完成切屑加工。一般，主运动速度最高，消耗功率最大，机床通常只有一个主运动。例如，车削加工时，工件的回转运动是主运动。

2、进给运动

进给运动是配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层的刀具与工件之间的附加相对运动。进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是间歇的。

3、合成运动与合成切削速度

当主运动和进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对于工件的运动称为合成切削运动，其大小和方向用合成速度向量v e表示, 见上图。

V e=V c+V f

二、切削用量三要素与切削层参数

(一）切削用量三要素

1、切削速度v c

切削速度v c是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速度。由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。当主运动为回转运动时：

式中d—切削刃上选定点的回转直径，mm；

n—主运动的转速，r/s或r/min。

2、进给速度vf 、进给量f

进给速度v f—切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速度，mm/s或mm/min.。

进给量f—刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述，mm/r或mm/行程。

V f= n f

3、切削深度ap

对于车削和刨削加工来说，切削深度a p（背吃刀量）是在与主运动和进给运动方向相垂直的方向上度量的已加工表面与待加工表面之间的距离，单位mm。

对于钻孔加工来说，

切削用量三要素与切削

层参数

（二）切削层参数(见P13)

在切削过程中，刀具的切削刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，称为切削层。

1.2 刀具角度

外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又称刀头）由前刀面、主刀后面、副刀后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为：

（1）前刀面刀具上与切屑接触并相互作用的表面（即切屑流过的表面）。

（2）主刀后面刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。

（3）副刀后面刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。

（4）主切削刃前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。

（5）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，并最终形成已加工表面。

（6）刀尖主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。

具体参见切削运动与切削表面图和车刀的组成图。其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等，都可以看作是车刀的演变和组合。

（一）刀具标注角度参考系(见P8)

1、假定运动条件：用刀具主运动向量v c近似代替合成运动向量v e，然后再用平行或垂直于主运动方向的坐标平面构成参考系。

2、假定安装条件：假定刀具的安装位置恰好使其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直。

3、刀具标注角度参考系诸平面：（见下图）

1) 基面p r ：通过切削刃某一点，垂直于假定主运动方向的平面。见P7图1.6。 2) 切削平面p s ：通过切削刃某一点，与工件加工表面（或与主切削刃）相切的平面。

切削平面p s 与基面p r 垂直。 3) 主剖面P 0：通过切削刃某一点，同时垂直于切削平面p s 与基面p r 的平面。见P8图

1.8。 4) 法剖面P n ：通过切削刃某一点，垂直于切削刃的平面。见P8图1.8。

5) 进给剖面P f：通过切削刃某一点，平行于进给运动方向并垂直于基面p r的平面。

6) 背平面P p：通过切削刃某一点，同时垂直于进给剖面P f与基面p r的平面。

（二）刀具工作角度参考系

上述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主运动，不考虑进给运动，即在假定运动条件确定的参考系。但刀具在实际使用过程中，这样的参考系所确定的刀具角度，往往不能确切反映切削加工的真实情况。只有用合成切削方向v e来确定参考系，才符合切削加工的实际。P8的图1.10。

另外，刀具实际安装位置也影响工作角度的大小。只有采用刀具工作角度参考系，才能反映切削加工的实际。

刀具工作角度参考系与刀具标注角度参考系的唯一区别是：用合成切削方向v e取代主运动切削方向v c，用实际进给运动方向取代假定进给运动方向。

（三）刀具的标注角度(见P8)

刀具的标注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具设计图上予以标注的角度。刀具的标注角度主要有五个，以车刀为例，表示了几个角度的定义。

车刀的主要角度

刃倾角的符号

（四）刀具的工作角度(见P11-13)

在实际的切削加工中，由于刀具安装位置和进给运动的影响，上述标注角度会发生一定的变化。角度变化的根本原因是切削平面、基面和正交平面位置的改变。以切削过程中实际的切削平面P s、基面Pr和主剖面P0为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。

1、刀具安装位置对工作角度的影响

以车刀车外圆为例，若不考虑进给运动，当刀尖安装得高于或低于工件轴线时，将引起工作前角γoe和工作后角αoe的变化，如下图示。(见P12)

车刀安装高度对工作角度的影响

当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起工作主偏角κre和工作副偏角κre'的变化，如下图示。(见P13)

2、进给运动对工作角度的影响

车削时由于进给运动的存在，使车外圆及车螺纹的加工表面实际上是一个螺旋面，如下图示。(见P12图1.16)

车端面或切断时，加工表面是阿基米德螺旋面，如下图示。因此，实际的切削平面和基面都要偏转一个附加的螺旋升角μ，使车刀的工作前角γoe增大，工作后角αoe减小。一般车削时，进给量比工作直径小很多，故螺旋升角μ很小，它对车刀工作角度影响不大，可忽略不计。但在车端面、切断和车外圆进给量（或加工螺纹的导程）较大，则应考虑螺旋升角的影响。(见P11图1.15)

横向进给运动对工作角度的影响

1.3 刀具的种类、材料与选用

一、刀具种类

（一）刀具分类

由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。因此，生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常按加工方式和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。刀具还可以按其它方式进行分类，如按所用材料分为高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）刀具和金刚石刀具等；按结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具和复合刀具等；按是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。

（二）常用刀具简介

1.车刀

车刀是金属切削加工中应用最广的一种刀具。它可以在车床上加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接装配式车刀和机械夹固刀片的车刀。机械夹固刀片的车刀又可分为机床车刀和可转位车刀。机械夹固车刀的切削性能稳定，工人不必磨刀，所以在现代生产中应用越来越多。

2.孔加工刀具

孔加工刀具一般可分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花钻、中心钻和深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻、铰刀及镗刀等。例如，下图示标准高速钢麻花钻的结构。工作部分（刀体）的前端为切削部分，承担主要的切削工作，后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。

3.铣刀

铣刀是一种应用广泛的多刃回转刀具，其种类很多。按用途分有：1）加工平面用的，如圆柱平面铣刀、端铣刀等；2）加工沟槽用的，如立铣刀、T形刀和角度铣刀等；3）加工成形表面用的，如凸半圆和凹半圆铣刀和加工其它复杂成形表面用的铣刀。铣削的生产率一般较高，加工表面粗糙度值较大。

4.拉刀

拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具，广泛应用于大批量生产中，可加工各种内、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可分为各种内拉刀和外拉刀两类。使用拉刀加工时，除了要根据工件材料选择刀齿的前角、后角，根据工件加工表面的尺寸（如圆

孔直径）确定拉刀尺寸外，还需要确定两个参数：（1）齿升角a f[即前后两刀齿（或齿组）的半径或高度之差]；（2）齿距p[即相邻两刀齿之间的轴向距离]。

5.螺纹刀具

螺纹可用切削法和滚压法进行加工。

6.齿轮刀具

齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具。按刀具的工作原理，齿轮分为成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮刀具等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。选用齿轮滚刀和插齿刀时，应注意以下几点：

（1）刀具基本参数（模数、齿形角、齿顶高系数等）应与被加工齿轮相同。

（2）刀具精度等级应与被加工齿轮要求的精度等级相当。

（3）刀具旋向应尽可能与被加工齿轮的旋向相同。滚切直齿轮时，一般用左旋齿刀。

7.自动线与数控机床刀具

这类刀具的切削部分总的来说与一般刀具没有多大区别不同情况，只是为了适应数控机床和自动线加工的特点，对它们提出了更高的要求。

车刀拉刀螺纹刀具

（梳刀）

齿轮刀具

（盘形铣刀）

孔加工刀具

（麻花钻）

铣刀

二、刀具材料

刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响，因此要重视刀具材料的正确选择与和合理使用。

（一）刀具材料应具备的性能(见P14)

1、高的硬度和耐磨性

刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨损的能力，它取决于组织中硬质点的硬度、数量和分布。

2、足够的强度和韧性

为了承受切削中的压力冲击和韧性，避免崩刀和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。

3、高耐热性

刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性得能力。

4、良好的工艺性

为了便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性。如，切削加工性、铸造性、锻造性和热处理性等。

5、良好的经济性

（二）常用的刀具材料

目前，生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。碳素工具钢（如T10A、T12A）、工具钢（如9SiCr、CrWMn）因耐热性差，仅用于一些手工或切削速度较低的刀具。

1、高速钢

定义：是一种加入较多的钨、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。

性能：有较高的热稳定性；有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造。是制造钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等的主要材料。

分类：

按用途分：通用型高速钢和高性能高速钢；

按制造工艺分：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。

1）通用型高速钢

钨钢：典型牌号为W18Cr4V，有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。

钨钼钢：典型牌号为W6Mo5Cr4V2，可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具；热塑性特别好，更适用于制造热轧钻头等；磨加工性好，目前各国广泛应用。

2）高性能高速钢

典型牌号为高碳高速钢9W18Cr4V、高钒高速钢W6MoCr4V3、钴高速钢W6MoCr4V2Co8和超硬高速钢W2Mo9Cr4Co8等。适合于加工高温合金、钛合金和超高强度钢等难加工材料。

3）粉末冶金高速钢

用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水，直接得到细小的高速钢粉末，高温下压制成致密的钢坯，而后锻压成材或刀具形状。适合于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀、插齿刀）、精密刀具、磨加工量大的复杂刀具、高动载荷下使用的刀具等。

2、硬质合金

由难熔金属化合物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。

硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占50%）。如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。

具有高耐磨性和高耐热性，但抗弯强度低、冲击韧性差，很少用于制造整体刀具。

它还可用于高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。

ISO将切削用的硬质合金分为三类：（各种牌号的应用范围见p16表1.1）

1）YG(K)类，即WC-Co类硬质合金

2）YT(P)类，即WC-TiC-Co类硬质合金

3） YW(M)类，即WC-TiC-TaC-Co类硬质合金

（三）其它刀具材料

1、涂层刀具

2、陶瓷：硬度高、耐用度高，还可用于冲击负荷下的粗加工，切削效率显著提高。

3、金刚石

4、立方氮化硼

三、刀具选用

1.刀具种类的选择

刀具种类主要根据被加工表面的形状、尺寸、精度、加工方法、所用机床及要求的生产率等进行选择。

2.刀具材料的选择

刀具材料主要根据工件材料、刀具形状和类型及加工要求等进行选择。

3.刀具角度的选择(见P47)

刀具角度的选择主要包括刀具的前角、后角、主偏角和刃倾角的选择。

（1）前角

前角γo对切削的难以程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，并减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃和刀尖的强度下降，刀具导热体积减少，影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。工件材料的强度、硬度低，前角应选得大些，反之小些；刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之应选得小些（如硬质合金）；精加工时，前角可选得大些。粗加工时应选得小些。

（2）后角

后角αo的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。一般，切削厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软，塑性越大，后角越大。工艺系统刚性较差时，应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。

（3）主偏角

主偏角κr的大小影响切削条件和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时，减小主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度，所以κr宜取小值；在工件刚性较差时，为避免工件的变形和振动，应选用较大的主偏角。

（4）副偏角

副偏角κr'的作用是可减小副切削刃和副厚刀面与工件已加工表面之间的摩擦，防止切削振动。κr'的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。

（5）刃倾角

刃倾角λs主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。

金属切削过程的基本规律及其应用

第二章金属切削过程的基本规律及其应用 本章主要介绍以下容： 1、金属切削过程基本规律 2、金属切削过程基本规律的应用 课时分配：1，三个学时，2，三个学时 重点：金属切削过程的基本概念 难点：金属切削过程基本规律的应用 金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属切削过程是指将工件上多余的金属层，通过切削加工被刀具切除而形成切屑并获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。对这些现象进行研究，揭示其在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。总之，金属切削过程的优劣，直接影响机械加工的质量、生产率与生产成本。因此，必须进行深入的研究。 2.1 金属切削层的变形 一、切屑形成过程及变形区的划分(见P19) 1、切削变形金属的切削过程与金属的挤压过程很相似。金属材料受到刀具的作用以后， 开始产生弹性变形；虽着刀具继续切入，金属部的应力、应变继续加大，当达到材料的屈服点时，开始产生塑性变形，并使金属晶格产生滑移；刀具再继续前进，应力进而达到材料的断裂强度，便会产生挤裂。 2、变形区的划分大量的实验和理论分析证明，塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是 切削层金属的变形过程。切削层的金属变形大致划分为三个变形区：第一变形区（剪切滑移）、第二变形区（纤维化）、第三变形区（纤维化与加工硬化）。

3、切屑的形成及变形特点(见P20) 1）第一变形区（近切削刃处切削层产生的塑性变形区）金属的剪切滑移变形 切削层受刀具的作用，经过第一变形区的塑性变形后形成切屑。切削层受刀具前刀面与切削刃的挤压作用，使近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，并同时使金属晶格产生滑移。 在下图中，切削层上各点移动至AC线均开始滑移、离开AE线终止滑移，在沿切削宽度围，称AC是始滑移面，AE是终滑移面。AC、AE之间为第—变形区。由于切屑形成时应变速度很快、时间极短，故AC、AE面相距很近，一般约为0.02一0.2mm，所以常用AB 滑移面来表示第—变形区，AB面亦称为剪切面。 剪切面AB与切削速度Vc之间的夹角 称为剪切角。作用力Fr与切削速度Vc之间的夹角ω称为作用角。 第一变形区就是形成切屑的变形区，其变形特点是切削层产生剪切滑移变形。 2）第二变形区（与前刀面接触的切屑层产生的变形区）金属的挤压磨擦变形 经过第一变形区后，形成的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的摩擦力。此时将产生挤压摩擦变形。 应该指出，第一变形区与第二变形区是相互关联的。前刀面上的摩擦力大时，切屑排出不顺，挤压变形加剧，以致第一变形区的剪切滑移变形增大。

金属切削加工的基础知识

第二节金属切削加工的基础知识 教学目标： 1.熟悉切削加工的概念、分类、特点及应用。 2.理解切削运动的概念及其分类。 3.掌握切削用量的概念及其应用。 教学重点：切削运动的概念及其应用。 教学难点：切削用量的选择方法及依据。 教学过程： 一、复习与导入 上节课我们学习了金属材料，介绍了碳素钢、合金钢等材料，不同金属材料的性能差别很大；那么这些金属如何进行加工呢？围绕着这个问题，这节课我们来学习金属切削加工的基础知识。 二、新课讲授 1.切削加工概述 金属切削加工就是利用刀具和工件之间的相对（切削）运动，从毛坯或半 成品上切去多余的金属材料，从而获得具有一定加工质量的零件的过程。 （1）切削加工的分类 金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗 削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等。 （2）切削加工的特点及应用 工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表 面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来完成。 2.切削运动和切削用量 （1）切削运动 切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动, 1

2 即切削运动，切削运动按其所起的作用可分为主运动和进给运动 。 ① 主运动 由机床或人力提供的运动，它是刀具与工件之间产生主要的相对运动。在切 削运动中，主运动的速度最高，消耗功率最大。如车削时，主运动是工件的回转 运动，如下图所示。 车削运动和工件上的表面 ② 进给运动 使被切金属层不断地投入切削的运动称为进给运动，是刀具与工件间产生的 附加相对运动。如车削外圆时，进给运动是刀具的纵向运动；车削端面时，进给 运动是刀具的横向运动。 主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件 完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行； 主运动通常只有一个，而进给运动可以有一个或几个。 （2）切削用量 切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。切削用 量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。 ① 切削速度v c 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度， 它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min 或 m/s 。 主运动为旋转运动时,切削速度v c 计算公式为: )/min /(1000s m m n d v c 或??=π

金属切削液的基本知识

金属切削的基本知识 切削液的配比 （1）苏打水 苏打（无水碳酸钠）：1% 亚硝酸钠：0.25%---0.6% 水：余量 将上述物质，加以3---4倍质量的热水（水温40---50度），搅拌3---5分钟，再加入剩余质量的水，再搅拌5分钟。 优点：冷却性能好，防腐蚀作用，良好的洗涤性，成本低 （2）乳化液 取1.5%---2.5%左右的乳化油，先用少量的温水融化，然后倒入储有足量水的水箱中即可。但要求有较高的防锈，防腐蚀性能时，加入苏打和亚硝酸钠各0.2%左右。 优点：具有良好的冷却性能和润滑性能，有防腐蚀作用。 常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金等。 (1) 碳素工具钢（如T10、T12A）及合金工具钢（如9SiCr）特点是淬火硬度较高，价廉。但耐热性能较差，淬火时易产生变形，通常只用于手工工具及形状较简单、切削速度较低的刀具。 (2) 高速钢高速钢是含有较多W、Mo、Cr、V 等元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的硬度（热处理硬度可达HRC62-67）和耐热性（切削温度可达500-600°C）。它可以加工铁碳合金、非铁金属、高温合金等广泛的材料。高速钢具有高的强度和韧性，抗冲击振动的能力较强，适宜制造各类刀具。但因耐热温度较硬质合金低，故不能用于高速切削。常用牌号分别是W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。 (3) 硬质合金硬质合金是在高温下烧结而成的粉末冶金制品。具有较的硬度(70～175HRC)，能耐850℃～1000℃的高温，具有良好的耐磨性和耐热性以及高硬度。因而其切削速度比高速钢刀锯提高2到3倍，主要用于高速切削，但其强度、韧性和工艺性不如高速钢，因此通常将硬质合金焊接或机械夹固在刀体（刀柄）上使用（如硬质合金车刀）。常用的硬质合金有钨钴类（YG类）、钨钛钴类（YT类）和钨钛钽（铌）类硬质合金（YW类）三类。 ① 钨钴类硬质合金（YG类） YG类硬质合金主要由WC和Co组成， YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，很适宜切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料。常用的牌号有YG3、YG6、YG8等。其中数字表示Co含量的百分比，Co含量少者，较脆、较耐磨。YG8用于粗加工，YG6和YG3用于半精加工和精加工。 ②钨钛钴类硬质合金（YT类） YT类硬质合金主要由WC、TiC和Co组成，它里面加入了碳化钛后，增加了硬质合金的硬度、耐热性、抗粘结性和抗氧化能力。但由于YT类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较差，故主要用于切削普通碳钢及合金钢等塑性材料。常用的牌号有YT5、YT15、YT30等。其中数字表示TiC含量的百分比,TiC的含量越多，韧性越小，而耐磨

金属切削过程的基本概念

第一章金属切削过程的基本知识 本章主要介绍以下内容： 1、金属切削过程的基本概念 2、刀具材料 课时分配：1，两个学时，2，一个学时 重点、难点：金属切削过程的基本概念 1.1 金属切削过程的基本概念 一、切削表面与切削运动(见P4-5) （一）切削表面 切削加工过程是一个动态过程，在切削过程中，工件上通常存在着三个不断变化的切削表面。即： 待加工表面：工件上即将被切除的表面。 已加工表面：工件上已切去切削层而形成的新表面。 过渡表面(加工表面)：工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间。以车削外圆为例，如下图。

（二）切削运动 刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动）。按作用来分，切削运动可分为主运动和进给运动。上图给出了车刀进行普通外圆车削时的切削运动，图中合成运动的切削速度V e、主运动速度V c和进给运动速度V f之间的关系。 1、主运动 主运动是刀具与工件之间的相对运动。它使刀具的前刀面能够接近工件，切除工件上的被切削层，使之转变为切屑，从而完成切屑加工。一般，主运动速度最高，消耗功率最大，机床通常只有一个主运动。例如，车削加工时，工件的回转运动是主运动。 2、进给运动 进给运动是配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层的刀具与工件之间的附加相对运动。进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是间歇的。 3、合成运动与合成切削速度 当主运动和进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对于工件的运动称为合成切削运动，其大小和方向用合成速度向量v e表示, 见上图。 V e=V c+V f 二、切削用量三要素与切削层参数 (一）切削用量三要素 1、切削速度v c 切削速度v c是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速度。由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算时常用最大切削速度代表刀具的切削速度。当主运动为回转运动时： 式中d—切削刃上选定点的回转直径，mm； n—主运动的转速，r/s或r/min。 2、进给速度vf 、进给量f 进给速度v f—切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速度，mm/s或mm/min.。 进给量f—刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述，mm/r或mm/行程。

金属切削基本知识测试题.doc

【金属切削基本知识测试题】 测试总分： 100 分 【07】的测试概况：(得分： 100 分) 1.单选题：背吃刀量是指主刀刃与工件切削表面接触长度（）。 A. 在切削平面的法线方向上测量的值 B.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 解答： D 2.单选题：通过切削刃选定点，垂直于主运动方向的平面称为 A.切削平面 B.进给平面 C.基面 D.主剖面 解答： C 3.单选题：在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为 A.前角 B.后角

C.主偏角 D.刃倾角 解答： A 4.单选题：在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动 A.均由工件来完成 B.均由刀具来完成 C.分别由工件和刀具来完成 解答： B 5.单选题：确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是 A.切削表面、已加工表面和待加工表面 B.前刀面、主后刀面和副后刀面 C.基面、切削平面和正交平面（主剖面） 解答： C 6.单选题： 2. 在外圆磨床上磨削工件外圆表面，其主运动是（）。 A. 砂轮的回转运动 B. 工件的回转运动 C.

砂轮的直线运动 D. 工件的直线运动 解答： A 7.单选题：刀具上能使主切削刃的工作长度增大的几何要素是： （） A.增大前角 B.减小主偏角 C.增大刃倾角 D.减小副偏角 解答： B 8.单选题：进给运动通常是机床中（）。 A.切削运动中消耗功率最多的运动 B.切削运动中速度最高的运动 C.不断地把切削层投入切削的运动 D.使工件或刀具进入正确加工位置的运动 解答： C 9.单选题：刃倾角是主切削刃与（）之间的夹角 A.切削平面

金属切削过程

车床的规格一般都用字母和数字，按一定规律组合进行编号，以表示车床的类型和主要规格。 比如车床型号C6132的含义如下：C——车床类；6——普通车床组；1——普通车床型；32——最大加工直径为320mm。 老型号C616的含义如下：C——车床；6——普通车床；16——主轴中心到床面距离的1/10，即中心高为160mm。 金属切削过程 金属切削过程是指在刀具和切削力的作用下形成切屑的过程，在这一过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，产生许多物理现象，如切削力、切削热、积屑瘤、刀具磨损和加工硬化等。 一.切削过程及切屑种类 1.切屑形成过程： a. 对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程。 当工件受到刀具的挤压以后，切削层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形。在OA面上，应力达到材料的屈服强度，则发生塑性变形，产生滑移现象。 随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在终滑移面上，应力和变形达到最大值。越过该面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑。 b.三个变形区： (1)第一变形区I：从OA线到OE线内的区域，伴随沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化。 (2)第二变形区II：切屑与前刀面磨擦的区域，切削底层靠近前刀面处纤维化，流动速度减缓，切削弯曲，切削与刀具接触温度升高。 (3)第三变形区III：工件已加工表面与后刀面接触的区域，存在纤维化与加工硬化，变形较密集。 2.切屑的类型及切屑控制(图a～c为切削塑性材料，图d为切削脆性材料) a.切屑的类型:

b.切屑控制： “不可接受”的切屑：切削条件恶劣导致。影响主要有拉伤工件的已加工表面；划伤机床；造成刀具的早期破损；影响操作者安全。 切屑控制：在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。 “可接受”的切屑标准：不妨碍正常的加工；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 切削控制的措施：在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。 断屑槽的基本形式： L：切屑在前刀面上的接触长度 R：卷屑槽半径 二.积屑瘤 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。 1.积屑瘤的形成过程 1)切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十分洁净。 2)当两者的接触面达到一定温度同时压力又较高时，会产生粘结现象，即一般所谓的“冷焊”。切屑从粘在刀面的底层上流过，形成“内摩擦”。 3)如果温度与压力适当，底层上面的金属因内摩擦而变形，也会发生加工硬化，而被阻滞在底层，粘成一体。 4)这样粘结层就逐步长大，直到该处的温度与压力不足以造成粘附为止。 2.切屑瘤对切削过程的影响 1)实际前角增大

金属切削的基础知识习题册

机械制造基础习题 一、填空题 1．切削用量三要素指的是、、。 2．在金属切削过程中，切削运动可分为和。其中消耗功率最大，速度最高。 3.金属切削刀具的材料应具备的性能有、、、、。在所具备的性能中，是最关键的。 4．刀具在高温下能保持高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性．则该刀具的较高。5．常用的刀具材料有。切削铸铁类脆性材料应选用牌号的硬质合金刀具，切削塑性材料应选用牌号的硬质合金刀具。 6．前刀面和基面的夹角是角，后刀面与切削平面的夹角是角，主切削刃在基面上的投影和进给方向之间的夹角是角，主切削刃与基面之间的夹角是角。7．刀具角度中，影响径向分力Fy大小的角度是。因此，车削细长轴时，为减小径向分力作用，角常用75°或90°。 8．车外圆时，刀尖高于工件中心，工作前角，工作后角。镗内孔时，刀尖高于工件中心，工作前角，工作后角。 9．车削时，为了减小工件已加工表面的残留面积高度，可采用增大或减小和的办法。 10．切削过程中影响排屑方向的刀具角度是，精加工时，角应取值。11．塑性金属材料的切割过程分为、、三个阶段。12．积屑瘤产生的条件是。避免积屑瘤的产生，主要控制切削用量中的。 13．金属的塑性变形，将导致其、提高，而、下降，这种现象称为加工硬化。 14．在切削用量中，影响切削力大小最显著的是，影响切削温度大小最显著的是。 15．切削力常分解到三个相互垂直的方向上：力与主切削刃上某点的切削速度方向一致；与工件轴线平行的为力；与工件半径方向一致的是力。 16．从提高刀具耐用度出发，粗加工时选择切削消量的顺序应是。17．车床适用于加工的表面。 18．有色金属抽类零件的外圆表面，通常采用的方法进行精加工。 19．加工细长轴时，采用中心架及跟力架，可以减少工件的，使加工顺利进行。20．车削圆锥面的方法有、、和等。其中法只能加工锥体长度短的圆锥面；其中法只能加工外圆锥面。

金属切削过程分析与控制

金属切削过程分析与控制 1切屑的形成 1、切屑的类型及其分类 由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，如下图示。图中从左至右前三者为切削塑性材料的切屑，最后一种为切削脆性材料的切屑。切屑的类型是由应力-应变特性和塑性变形程度决定的。 （1）带状切屑 它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金属材料（如碳素钢、合金钢、铜和铝合金），当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。（2）挤裂切屑 这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑大多在切削黄铜或切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。（3）单元切屑 如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成

为梯形的单元切屑，如图c所示。切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。 以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。 假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。 这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。 如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑，如图c所示。切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。 以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到挤裂切屑，单元切屑则很少见。 假如改变挤裂切屑的条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得到带状切屑。 这说明切屑的形态是可以随切削条件而转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。 （4）崩碎切屑 这是属于脆性材料（如铸铁、黄铜等）的切屑。这种切屑的形状是不规则的，加工表面是凸凹不平的。

金属切削基础知识

金属切削基础知识 学习目标 1、理解切削运动概念及其两种运动 2、何为切削三要素 3、切削层横截面参数有哪些 学习重难点 难点：切削三要素 重点：切削运动概念及分类 主运动和进给运动 切削层横截面参数 金属切削加工 在机床上使用具有一定几何形状的刀具，从工件上切去多余的金属，从而形成切屑和已加工表面的过程。 一、切削运动 1、概念：切削加工时，刀具与工件之间的相对运动 2、分类：按作用不同分类，分为主运动和进给运动。 主运动：切除工件上多余金属，形成工件新表面所需的运动 进给运动：使金属层不断投入切削，配合主运动加工出理想表面的运动。

二、切削用量 1、切削速度V c 刀具切削刃上选定点相对工件，主运动的线速度。 公式：V c=πdn/1000 d-待加工表面直径，单位mm n-主运动转速，r/min Vc- 单位: m/min 2、进给量f 当主运动旋转一周，刀具（或工件）沿进给方向移动 的距离。 公式：Vf=fn n-主运动的转速，单位r/min Vf-进给速度，mm/min 3、背吃刀量ap 车削时，ap是工件上待加工表面与已加工表面间的 垂直距离。 公式：ap=dw-dm/2 dw-工件待加工表面的直径，单位mm dm-工件已加工表面的直径，单位mm 小组合作讨论 三、切削层横截面参数 根据PPT中切削层横截面参数图解，参数得出参数公式。 切削层公称厚度（mm）h D=fsinΚr 切削层公称宽度(mm) b D=ap/sinΚr 切削层公称横截面面积(mm2) A D=h D b D=f a p

达标测试 应用本节课学习的几个公式，计算下面两个题目 1、钻削一工件直径为50mm的孔，已知钻床主轴钻速为250r/min,每分 钟钻削深度为40mm,试计算切削用量。 2、直径为60mm的轴，现一次进给车至54mm,选用进给量f=1mm/r,车 刀主偏角Κr=60°,求切削层厚度，切削层宽度和切削层面积。 总结：本节课主要讲述了两大内容，即切削用量和切削层横截面参数其中包含六个公式，要求学生理解记忆。只有我们熟练地理解了本节课的内容，才能学好后续轴类零件加工的相关知识，比如切削用量对切削刀具、工件表面质量、加工效率等的影响，这就需要我们在切削加工过程中合理选用切削参数。

《金属切削原理》作业(二)

1．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（或主剖面）切削平面，它们之间关系为相互垂直 2．切屑形成过程实质上是工件材料的剪切滑移与挤压摩擦过程。为了便于测量，切 削过程中的变形程度近似可用变形系数指标来度量。 3．外圆车削时，在刀具6个标注角度中，对切削温度影响较大的角度是γo 和Kr。4．在工艺系统刚性好的情况下，刀具有磨钝标准应规定得较大；精加工时应规 定较小的磨钝标准。 5．一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径宜取较大。 6．一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径宜取较大7．在加工细长轴类零件时，刀具的刃倾角λs常取为正值，这是因为λs使背吃刀力减小。 8．加工钢件时常选用什么牌号的硬质合金YT5或YT30 ，加工铸铁件时，常选用什么牌号的硬质合金YG3或YG8。 9．刃倾角的作用有改变切屑流向，影响刀尖强度；、影响切削平稳性,砂轮磨损形式有 磨粒变钝、磨粒溃落、表面堵塞。 10．在切削用量三要素中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度、对切削力影响最大的 是背吃刀量。 11．在金属切削过程中，一般衡量切削变形的方法有变形系数法、剪切角法 和相对滑移法。 12．在硬质合金中，YG类一般用于加工铸铁等脆性材料；YT类硬质合金一般用于加 工钢料等塑性材料而YW类硬质合金它的加工范围为铸铁、钢料等塑、脆性材料13．在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角与主偏角应选大

14．确定刀具几何角度的参考坐标系有两大类：一类称为标注参考系和另一类称为工作参考系。 15．刀具磨损的主要原因有：磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损 16影响切削力的主要因素包括工件材料、刀具几何角度、切削用量、切削液等 17.切削液的作用包括四方面: 冷却、润滑、清洗、防锈。 二、单项选择题： 1．切削用量v 、f、a p对切削温度的影响程度是（ C ） A、a p最大、f次之、v最小 B、f最大、v次之、a p最小 C、v最大、f次之、ap最小 D、v最大、a p次之、f最小 2．一般情况，刀具的后角主要根据（ C ）来选择。 A、切削宽度 B、切削厚度 C、工件材料 D、切削速度 3．刀具的选择主要取决于工件的结构、材料、加工方法和（ B ）。 A、加工设备 B、加工精度 C、加工余量 D、被加工工件表面粗糙度4．在切削平面内测量的车刀角度有（A ）。 A、刃倾角 B、后角 C、锲角 D、前角 5．切削力主要来源于（ D ） A、第一变形区 B、第二、三变形区的挤压与摩擦力 C、前刀面与切屑的摩擦力 D、三个变形区的变形抗力与摩擦力 6．在加工塑性材料时，常产生的切屑是（ A ）。 A、带状切屑 B、崩碎切屑 C、挤裂切屑 D、单元切屑

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

ABAQUS金属切削实例

CAE联盟论坛精品讲座系列【二】 ABAQUS金属切削实例 主讲人：fuyun123CAE联盟论坛—ABAQUS版主 背景介绍： 切削过程是一个很复杂的工艺过程，它不但涉及到弹性力学、塑性力学、断裂力学，还有热力学、摩擦学等。同时切削质量受到刀具形状、切屑流动、温度分布、热流和刀具磨损等影响，切削表面的残余应力和残余应变严重影响了工件的精度和疲劳寿命。利用传统的解析方法，很难对切削机理进行定量的分析和研究。计算机技术的飞速发展使得利用有限元仿真方法来研究切削加工过程以及各种参数之间的关系成为可能。近年来，有限元方法在切削工艺中的应用表明，切削工艺和切屑形成的有限元模拟对了解切削机理，提高切削质量是很有帮助的。这种有限元仿真方法适合于分析弹塑性大变形问题，包括分析与温度相关的材料性能参数和很大的应变速率问题。ABAQUS作为有限元的通用软件，在处理这种高度非线性问题上体现了它独到的优势，目前国际上对切削问题的研究大都采用此软件，因此，下面针对ABAQUS的切削做一个入门的例子，希望初学者能够尽快入门，当然要把切削做好，不单单是一个例子能够解决问题的，随着深入的研究，你会发现有很多因素影响切削的仿真的顺利进行，这个需要自己去不断探索，在此本人权当抛砖引玉，希望各位切削的大神们能够积极探讨起来，让我们在切削仿真的探索上更加精确，更加完善。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 切削参数：切削速度300m/min，切削厚度0.1mm，切削宽度1mm 尺寸参数：本例作为入门例子，为了简化问题，假定刀具为解析刚体，因为在切削过程中，一般我们更注重工件最终的切削质量，如应力场，温度场等，尤其是残余应力场，而如果是要进行刀具磨损或者涂层刀具失效的分析的话，那就要考虑建立刀具为变形体来进行分析了。工件就假定为一个长方形，刀具设置前角10°，后角6°，具体尺寸见INP文件。 下面将切削过程按照ABAQUS的模块分别进行叙述，并对注意的问题作出相应的解释。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 建模：建模过程其实没有什么好注意的，对于复杂的模型，我一般用其他三维软件导入进来，注意导入的时候尽量将格式转化为IGES格式，同时要把一些不必要的东西去掉，比如一些尖角，圆角之类的，如果不是分析那个部位的应力集中的话就没必要导入它，如果导入，还要进行一些细化，大大降低了计算的效率。我一般做的是二维切削，模型相对比较简单，所以一般都是直接在ABAQUS中进行建模。由于此处为刚体，要在part里面建立刚体参考点，而且注意不要在装配模块建立参考点，因为有时候ABAQUS找不到装配模块相应的参考点。 1、工件

金属切削过程基本规律的应用

金属切削过程基本规律的应用 学习了金属切削过程基本规律的应用以后，就要学会运用规律，用于指导生产实践。本节主要从控制切屑、改善材料的切削加工性、合理选择切削液、合理选择刀具几何参数和切削用量等五个方面问题，来达到保证加工质量、降低生产成本和提高生产效率的目的。 一、工件材料的切削加工性 工件材料的切削加工性：是指工件材料被切削成合格零件的难易程度。其研究的目的是为了寻找改善材料切削加工性的途径。 1、评定工件材料的切削加工性的主要指标 1）刀具耐用度指标： 切削普通金属材料：用刀具耐用度达到60min时允许的切削速度V60的高低来评定材料的加工性。 切削难加工金属材料：用刀具耐用度达到20min时允许的切削速度V20的高低来评定材料的加工性。 同样条件下，V 60或V 20 大，加工性越好。 相对加工性：KV=V 60/V 60j ,(以45钢的V 60 为基准，记为V 60j ） 2）加工表面粗糙度指标： 粗糙度值越小，加工性越好。 另外，还用切屑形状是否容易控制、切削温度高低和切削力大小（或消耗功率多少）来评定材料加工性的好坏。

其中，粗加工时用刀具耐用度指标、切削力指标，精加工时用加工表面粗糙度指标，自动生产线时常用切屑形状指标。 此外，材料加工的难易程度主要决定于材料的物理、力学和机械性能，其中包括材料的硬度HB、抗拉强度σb、延伸率δ、冲击值αk和导热系数k，故通常还可按它们数值的大小来划分加工性等级，见表。 2、改善材料切削加工性的措施 1）调整化学成分 如在不影响工件材料性能的条件下，适当调整化学成分，以改善其加工性。如在钢中加入少量的硫、硒、铅、锁、磷等，虽略降低钢的强度，但也同时降低钢的塑性，对加工性有利。 2）材料加工前进行合适的热处理 低碳钢通过正火处理后，细化晶粒，硬度提高，塑性降低，有利于减小刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度； 高碳钢球化退火后，硬度下降，可减小刀具磨损； 不锈钢以调质到HRC28为宜，硬度过低，塑性大，工件表面粗糙度差，硬度高则刀具易磨损； 白口铸铁可在950～1000°C范围内长时间退火而成可锻铸铁，切削就较容易。 3）选加工性好的材料状态 低碳钢经冷拉后，塑性大为下降，加工性好； 锻造的坯件余量不均，且有硬皮，加工性很差，改为热轧后加工性得以改善。 4）其它

金属切削加工基础知识

第7章金属切削加工基础知识 7. 1机械制造过程概述 7.1. 1机械制造过程 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，这一过程可以用图牛1所示的系统图来表示。 图7?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、表面质量等各方而都符合加工使用要求的合格零件。 英次，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左的、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。 装配过程 装配过程 装配过程 2 3 t t 祁 部 基 部 部 基 毛 坯 1 加工过程 ? 毛 坯 2 r 加二皿 毛 坯 3 1 加工过程 ? 基准零部件 ―? 总装过程 ―? 机器产品 T 部 件 基 准 件 零 件 1 零 件 加工过程 零 件 3 f 零 件 4 部 件 部 件 部 件 I 件

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。 7. 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，也就是首先要制造岀合格的零件，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。 零件的表而通常是几种简单表而如平而、圆柱面、圆锥面、球而.成形表而等的组合, 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、尺寸和表而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，它们之间要有确左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7?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左位和夹紧，使之有正确的加工位宜。本章就用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。

金属切削加工基础知识试题复习课程

第一章 金属切削加工基础知识 一、填空题 1、切削运动包括_________________运动与________________运动。______运动消耗功率最大 2、切削三要素有_______________、_________________与_________________。 3、切屑的种类有_____________、_____________、_____________与_____________。 4、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：_____________、_____________与____________。 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__________。 6、指出什么加工表面 7、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_________。 8、影响切削力的因素有_____________、_____________与____________。 9、车细长轴时，长采用90度_________车刀，以减少弯曲振动与变形。 10、零件的加工质量包括_____________与____________。 二、选择题 1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（ ）的材料剪切滑移变形的结果。 A 、 第Ⅰ变形区 B 、 第Ⅱ变形区 C 、 第Ⅲ变形区 D 、 第Ⅳ变形区 2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（ ）。 A 、 前角 B 、 后角 C 、 主偏角 D 、 刃倾角 3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。如在形成挤裂切屑的条件下，若加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（ ）。 A 、 带状切屑 B 、 单元切屑 C 、 崩碎切屑 D 、 挤裂切屑 4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（ ）变形的重要成因。 A 、 第Ⅰ变形区 B 、 第Ⅱ变形区 C 、 第Ⅲ变形区 D 、 第Ⅳ变形区 5、切削用量中对切削力影响最大的是（ ）。 A 、 切削速度 B 、 背吃刀量 C 、 进给量 D 、 切削余量 6、精车外圆时采用大主偏角车刀的主要目的是降低（ ）。 A 、 主切削力F c B 、 背向力F p C 、 进给力F f D 、 切削合力F 7、切削用量三要素对切削温度的影响程度由大到小的顺序是（ ）。 A 、 f a v p c →→ B 、 p c a f v →→ C 、 c p v a f →→ D 、 c p v f a →→ 8、积屑瘤是在（ ）切削塑性材料条件下的一个重要物理现象。

金属切削的基本知识

第2章金属切削的基本知识 金属切削加工是指在机床上通过刀具与工件按一定的规律作相对运动，从工件上切除多余的金属，从而获得所需要的尺寸、外形及加工精度的一种加工方法。研究金属切削的基本理论，掌握切削过程中出现的切削力、切削变形、切削热与切削温度、刀具磨损等现象及其规律，有利于控制和改善金属的切削过程。 本章基础知识部分主要介绍切削运动、切削过程、切削变形区、切削力、切削热和积屑瘤等。在学习切削原理基本知识时，应该重点弄清楚它们对切削加工的影响以及如何减少其不利影响。 第一节切削运动和切削用量 一、切削运动和工件加工表面 1.切削运动 金属切削加工时刀具和工件之间的相对运动，称为切削运动。图2－1表示车削外圆时车刀与工件的相互运动过程，整个切削运动由工件的旋转运动和车刀的连续轴向直线进给运动组成。 图2－2切削用量 1－待加工表面2－过渡表面3－已加工表面

1.切削速度v 切削刃上选定点相对于工件主运动的速度。切削速度单位是m /min 。当主运动是旋转运动时： v ＝πdn 1000 (2－1) 式中，d 为工件待加工表面的直径，mm ；n 为主运动的转速，r /min 。 2.进给量f 刀具在进给方向上相对于工件的移动量，mm /r 或mm /行程。进给运动的大小有时也可以用进给速度v f 来表示。进给速度是指切削刃上选定点相对工件的进给运动的瞬时速度，mm /min 。 v f ＝f ·n (2－2) 式中，v f 为进给速度，mm /min ；n 为主运动的速度，r /min 。 3.背吃刀量a p 背吃刀量指在垂直于进给运动方向所组成的切削平面上测量的刀具与工件的接触长度的投影，单位是mm 。对于切削外圆，背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，即： a p ＝d w －d m 2 (2－3) 式中，d w 为工件上待加工表面的直径，mm ；d m 为工件上已加工表面的直径，mm 。 第二节 刀具切削部分的几何参数 一、刀具切削部分的组成 刀具种类很多，但它们却有共同的特征，都具有楔形的切削部分。不论什么刀具构造如何复杂，它们的切削部分总近似地以外圆车刀的切削部分为基本形态。因此，以普通外圆车刀为代表来确定切削部分的基本定义，也同样适合其他刀具。 车刀由刀杆和刀头组成(图2－3)，其切削部分的构造要素的名称及其定义如下： 图2－3 典型外圆车刀切削部分的组成 前刀面——切屑流过的表面。用A r 表示。前刀面分为主前刀面和副前刀面。与主切削刃毗邻的称为主前刀面；与副切削刃毗邻的称为副前刀面。

金属加工金属切削基础知识练习题

金属加工《金属切削基础知识》练习题 一.判断题(本大题共33小题) 1.金属切削加工是用切削刀具将坯料或工件上多余材料切除，以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的方法。 （） 2.主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。任何切削过程，通常只有一个主运动，最多不超过两个主运动。（） 3.钻削加工时，钻头旋转是主运动，钻头的轴向移动是进给运动。（） 4.进给运动可以有一个或几个，运动形式有平移的、旋转的，有连续的、间歇的。（） 5.从几何学角度看，各种形状机械零件的表面都是由圆柱面、圆锥面、平面和各种成形面组成。（） 6.切削加工时，主运动通常是速度较低，消耗功率较小的运动。（） 7.切削速度是指切削加工时，刀具切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度。车削加工的主运动为旋转运动，切削速度为最大线速度。（） 8.车削时，工件每转一转刀具沿进给方向移动的距离为切削速度。（） 9.车削时，待加工表面与已加工表面的垂直距离称为进给量。（） 10.切削加工时，切削热传入刀具使刀头温度升高，刀头温度称为切削温度。（） 11.刀具两次刃磨之间实际切削的时间称为刀具寿命。（） 12.有经验的操作者常根据切削过程中切屑变色发毛、切削力突然增

大、振动与噪声以及表面粗糙度值显著增大等异常现象，来判断刀具是否已磨钝。（） 1 / 6 13.对低碳钢进行退火，对高碳钢进行正火，可改善切削加工性。（） 14.硫、硅、铅、铝元素能改善切削加工性，常用来制造易切削钢。（） 15.当切削余量太大时,可分几次切削,第一次进给应尽量将背吃刀量 取小些。（） 16.车削加工时形成待加工表面、已加工表面、未加工表面三种表面。（） 17.车削加工时，切削用量三个基本参数是切削速度、进给量和背吃 刀量。（） 18.金属切削时，刀具与工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。（） 19.车刀切削部分三面是指前刀面、后刀面和副刀面。（） 20.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、陶瓷和超硬材料等。（） 21.切削过程中的物理现象包括切削力、切削热、切削变形和积屑瘤等。（） 22.金属切削过程中的各种物理现象是由于金属变形和摩擦引起的。（） 23.根据切削材料和切削条件不同，常见的切屑种类有带状切屑、节 状切屑、崩碎切屑三种。（）