高速切削的所罗门原理
一、高速切削的原始定义1931年，德国切削物理学家萨洛蒙
(Carl.J.Salomon)博士提出了一个假设，即同年申请了德国专利(Machine with high cutting speeds)的所罗门原理：
被加工材料都有一个临界切削速度V0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。
切削塑性材料时，传统的加工方式为“重切削”，每一刀切削的排屑量都很大，即吃刀大，但进给速度低，切削力大。
实践证明随着切削速度的提高，切屑形态从带状、片状到碎屑状演化，所需单位切削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。
二、现代高速切削技术的概念所罗门原理出发点是用传统刀具进行高速度切削，从而提高生产率。
到目前为止，其原理仍未被现代科学研究所证实。
但这一原理的成功应该不只局限于此。
高速切削技术是切削技术的重要发展方向之一，从现代科学技术的角度去确切定义高速切削，目前还没有取得一致，因为它是一个相对概念，不同的加工方式，不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。
这里包含了高速软切削、高速硬切削、高速湿切削和高速干切削等等。
事实上，高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程，它涵盖了机床材料的研究及选用技术，机床结构设计和制造技术，高性能CNC控制系统、通讯系统，高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统，高精度快速进给系统，高性能刀具夹持系统，高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术，高效高精度测试测量技术，高速切削机理，高速切削工艺，适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。
只有在这些技术充分发展的基础上，建立起来的高速切削技术才具有真正的意义。
所以要发挥出高速切削的优越性能，必须是CAD/CAM系统、CNC控制系统、数据通讯、机床、刀具和工艺等技术的完美组合。
三、高速切削技术的发展现状与优点自所罗门原理申请专利以来，高速切削技术的发展历经理论探索阶段，应用探索阶段，初步应用阶段和较成熟应用阶段。
特别是20世纪70年代后，各工业发达国家相继投入大量的人力、物力、财力研究开发高速切削技术及相关技术，发展日新月异，德国、美国、瑞典、瑞士、英国和日本等制造强国走在了世界前列。
近几年，随着科学技术的突飞猛进和经济发展的强大推动，高速切削机床、刀具技术和相关技术迅速进步，使高速切削(HSC-High SpeedCutting)技术以其高效率、高质量应用于航天、航空、汽车、模具和机床等行业中，各种切削方式、各种材料几乎无所不能，尤其是高速铣削和高速车削发展神速。
该技术为“轻切削”方式，每一刀切削排屑量小，切削深度小，即ap与ae 很小，但切削线速度大，为传统的3～5倍，进给速度大，为传统的5～10倍。
其优点在于：
加工时间短，效率高。
高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍。
刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。
由于切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数ξ减小，切削力降低大概30%~90%。
同时，由于切削力小，让刀也小，提高了加工质量。
刀具和工件受热影响小。
切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。
工件表面质量好。
首先ap与ae小，工件粗糙度好，其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，因而工艺系统振动很小，十分容易获得好的表面质量。
高速切削刀具热硬性好，且切削热量大部分被高速流动的切屑所带走，可进行高速干切削，不用冷却液，减少了对环境的污染，能实现绿色加工。
可完成高硬度材料和硬度高达HRC40-62淬硬钢的加工。
如采用带有特殊涂层(TiAlN)的硬质合金刀具，在高速、大进给和小切削量的条件下，完成高硬度材料和淬硬钢的加工，不仅效率高出电加工(EDM)的3~6倍，而且获得十分高的表面质量(Ra
0.4)，基本上不用钳工抛光。
四、高速切削系统主要由高速切削CNC机床、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、高速切削CAM系统软件等几部分组成。
高速切削CNC机床(1)高稳定性的机床支撑部件高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。
大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料，有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和热稳定性，不但保证机床精度稳定，也防止切削时刀具振颤；采用封闭式床身设计，整体铸造床身，对称床身结构并配有密布的加强筋，如德国DeckelMaho公司的桥式结构或龙门结构的DMC系列高速立式加工中心，美国Bridgeport公司的VMC系列立式加工中心，日本日立精机VS系列高速加工中心，使机床获得了在静态和动态方面更大限度的稳定性。
一些机床公司的研发部门在设计过程中，还采用模态分析和有限元结构计算，优化了结构，使机床支撑部件更加稳定可靠。
(2)高速主轴系统高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术，也是高速切削机床最重要的部件。
要求动平衡性很高，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性，能传递足够的力矩和功率，能承受高的离心力，带有准确的测温装置和高效的冷却装置。
高速切削一般要求主轴转速能力不小于400r/min,主轴功率大于15kW。
通常采用主轴电机一体化的电主轴部件，实现无中间环节的直接传动，电机大多采用感应式集成主轴电动机。
而随着技术的进步，新近开发出一种使用稀有材料铌的永磁电机，该电机能更高效，大功率地传递扭矩，且传递扭矩大。
易于对使用中产生的温升进行在线控制，且冷却简单，不用安装昂贵的冷却器，加之电动机体积小，结构紧凑，所以大有取代感应式集成主轴电动机之势。
最高主轴转速受限于主轴轴承性能，提高主轴的dn值是提高主轴转速的关键。
目前一般使用较多的是热压氮化硅(Si3N4)陶瓷轴承和液体动、静压轴承以及空气轴承。
润滑多采用油-气润滑、喷射润滑等技术。
最近几年也有采用性能极佳的磁力轴承的。
主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。
(3)高精度快速进给系统高速切削是高切削速度、高进给率和小切削量的组合，进给速度为传统的5～10倍。
这就要求机床进给系统很高的进给速度和良好的加减速特性。
一般要求快速进给率不小于60m/min，程序可编辑进给率小于40m/min，轴向正逆向加速大于10m/s[$sup2](1g)。
机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大导程多头丝杠。
随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于CNC机床。
先进的直线电动机驱动使CNC机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。
不仅能使机床在f=60m/min以上进给速度下进行高速加工，而且快速移动速度达f=120m/min，加速度达2g，提高了零件的加工精度。
但直线电动机在使用中存在着承载力小、发热等问题，有待改进。
(4)高效的冷却系统高速切削中机床的主轴、滚珠丝杠、导轨等产生大量的热，如不进行有效的冷却，将会严重影响机床的精度。
大多采用强力高压、高效的冷却系统，使用温控循环水或其他介质来冷却主轴电动机、主轴轴承、滚珠丝杠、直线电动机、液压油箱等。
Yamazen公司将压力为
6.8MPa的冷却液通过主轴中心孔，对机床主轴、刀具和工件进行冷却。
日本日立精机公司研制开发出通过在中空的滚珠丝杠中传输冷却液，达到冷却丝杠稳定加工目的的滚珠丝杠冷却器。
为了避免导轨受温升的影响，日立公司和轴承商联合研制出Eeo-Eeo的导轨润滑脂，该润滑脂润滑和冷却效果好，无有害物质，能进行自动润滑及不需专用设备等特点。
日立精机机床公司VS系列CNC高速铣就采用此润滑脂，具有良好的使用及经济效果。
(5)高性能CNC控制系统高速切削加工要求CNC控制系统有快速处理数据的能力，来保证高速加工时的插补精度。
一般要求程序段传送速率
1.6～20ms，RS232系列数据接口
19.2Kbit/s(20ms)，Ethernet数据传送200Kbit/s(
1.6ms)。
新一代的高性能CNC控制系统采用32位或64位CPU，程序段处理时间短至
1.6ms。
近几年网络技术已成为CNC机床加工中的主要通讯手段和控制工具，相信不久的将来，将形成一套先进的网络制造系统，通讯将更快和更方便。
大量的加工信息可通过网络进行实时传输和交换，包括设计数据、图形文件、工艺资料和加工状态等，极大提高了生产率。
但目前用得最多的还是利用网络改善服务，给用户提供技术支持等等。
美国CincinatiMachine公司研制开发出了网络制造系统，用户只要购买所需的软件、调制解调器、网络摄像机和耳机等，即可上网，无需安装网络服务器，通过网上交换多种信息，生产率得到了提高。
日立精机机床公司开发的万能用户接口的开放式CNC系统，能将机床CNC 操作系统软件和因特网连接，进行信息交换。
(6)高安全性机床安全门罩高速切削机床普遍采用全封闭式安全门罩，高强度透明材料制成的观察窗等更完备的安全保障措施，来保证机床操作者及机床周围现场人员的安全，避免机床、刀具和工件等有关设施受到损伤。
一些机床公司还在CNC系统中开发了机床智能识别功能，识别并避免可能引起重大事故的工况，保证产品的产量和质量。
(7)高精度、高速度的传感检测技术这包括位置检测、刀具状态检测、工件状态检测和机床工况监测等技术。
高性能的刀具夹持系统高速铣床的刀具夹持系统要求其有很高的动平衡性，要求主轴具有300r/min之上的动平衡能力，且具有绝对的定心性。
主轴、刀柄、刀具三者在旋转时应具有极高的同心度，这样才能保证高速、高精度加工。
否则转速越高离心力越大，当其达到系统的临界状态将会使刀具系统发生激振，其结果是加工质量下降，刀具寿命缩短，加速主轴轴承磨损，严重时会使刀具与主轴损坏。
刀柄系统与主轴锥度穴孔应结合紧密，现在刀柄一般都采用锥部与主轴端面同时接触的双定位锥柄。
如日本的BBT刀柄，德国的HSK空心刀柄。
刀具夹持装置一般用经动平衡处理的弹簧卡头，不过现在已有效果更好的液压真空装刀，强力铣卡头装刀。
高速切削刀具技术和机床制造，从一开始就相辅相成共同发展，可以毫不夸张的说，只有刀具技术和机床技术的不断发展，才推进了高速切削技术。
高速切削刀具应具有良好的机械性能和热稳定性，即具有良好的抗冲击、耐磨损和抗热疲劳的特性。
其采用的刀具材料主要是硬质合金，并且普遍采用刀具涂层技术，涂层材料为氮化钛(TiN)、氮化铝钛(TiALN)等等。
涂层技术由单一涂层发展为多层、多种涂层材料的涂层。
这一技术已成为提高高速切削能力的关键技术之
一。
世界各大硬质合金刀具制造商一般都将销售收入的3～11%投入到研发中，其中相当一部分用于硬质合金和涂层材料的基础研究。
高速切削钢材时，刀具材料应选用热硬性和疲劳强度高的P类硬质合金、涂层硬质合金、立方氮化硼(CBN)与CBN复合刀具材料(WBN)等。
切削铸铁，应选用细晶粒的K类硬质合金进行粗加工，选用复合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼(PCNB)复合刀具进行精加工。
精密加工有色金属或非金属材料时，应选用聚晶金刚石PCD或CVD金刚石涂层刀具。
选择切削参数时，针对圆刀片和球头铣刀，应注意有效直径的概念。
高速铣削刀具应按动平衡设计制造。
刀具的前角比常规刀具的前角要小，后角略大。
主副切削刃连接处应修圆或导角，来增大刀尖角，防止刀尖处热磨损。
应加大刀尖附近的切削刃长度和刀具材料体积，提高刀具刚性。
刀具材料与被切削材料应具有较小的化学亲和力。
高速铣削大多采用硬质合金刀具。
在保证安全和满足加工要求的条件下，刀具悬伸尽可能短，刀体中央韧性要好。
刀柄要比刀具直径粗壮，连接柄呈倒锥状，以增加其刚性。
尽量在刀具及刀具系统中央留有冷却液孔。
球头立铣刀要考虑有效切削长度，刃口要尽量短，两螺旋槽球头立铣刀通常用于粗铣复杂曲面，四螺旋槽球头立铣刀通常用于精铣复杂曲面。
高速切削机理对高速切削机理的研究，总的来说还处于一种边探索边应用之中。
高速切削机理主要包括高速切削中切削力、切削热变化规律，刀具磨损的规律，切屑的成型机理以及这些规律和机理对加工的影响。
目前对铝合金的高速切削机理的研究与应用比较成功，但对黑金属和难加工材料的高速切削机理的研究与应用尚处于不断探索之中，应用也是在不成熟的理论指导下进行。
另外，高速切削机理的研究与应用已进入钻铰、攻丝等的切削方式中，但还处于探索阶段。
随着科学技术的发展，对高速切削的切削力、切削热、切屑成型、刀具磨损、刀具寿命、加工的精度和表面质量等的变化规律将做更加深入的分析与研究。
高速切削的CAM系统软件高速切削有着比传统切削特殊的工艺要求，除了要有高速切削机床和高速切削刀具，具有合适的CAM编程软件也是至关重要的。
一个优秀的高速加工CAM编程系统应具有很高的计算速度，较强的插补功能，全程自动过切检查及处理能力，自动刀柄与夹具干涉检查、绕避功能，进给率优化处理功能，待加工轨迹监控功能，刀具轨迹编辑优化功能，加工残余分析功能等等。
数控编程可分为几何设计(CAD)和工艺安排(CAM)，在使用CAM系统进行高速加工数控编程时，除刀具和加工参数根据具体情况选择外，加工方法的选择和采用的编程策略就成为了关键。
一名出色的使用CAD/CAM工作站的编程工程师应该同时也是一名合格的设计与工艺师，他应对零件的几何结构有一个正确的理解，具备对于理想工序安排以及合理刀具轨迹设计的知识和概念。
首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。
另外，在国内外众多的CAD/CAM软件中并不是都适用于高速切削数控编程。
这其中比较成熟适用于高速加工编程的有：
英国DelCAM公司的PowerMill软件模块，日本Makino公司的FFCUT软件(其FF加工模块已集成到美国UGS公司的CAM软件中)，以色列的Cimatron软
件，美国PTC公司的Pro/ENGINEER软件，国内北航海尔华正软件有限公司的CAXA-ME软件等。
五、高速切削加工技术的应用目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业和模具行业，尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域，显示了强大的功能。
其高效、高质量为人们所推崇。
国内高速切削加工技术的研究与应用始于20世纪90年代，应用于模具、航空、航天和汽车工业。
但采用的高速切削CNC机床、高速切削刀具和CAD/CAM软件等以进口为主。
随着我国社会主义市场经济的蓬勃发展，作为制造业的重要基础的模具行业迅速发展，这为高速铣削技术的应用和发展提供了广阔的空间。
高速铣削加工技术加工时间短，产品精度高，可以获得十分光滑的加工表面，能有效地加工高硬度材料和淬硬钢，避免了电极的制造和费时的电加工(EDM)时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。
同时，模具表面因电加工(EDM)产生白硬层消失了，扭变绝迹了，这样就提高了模具的寿命，减少了返修。
因为电极的制造工作不需要了，所以模具改型只需通过CAD/CAM，使改型加快。
一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削可又快又好完成。
而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。
这些优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的今天是非常适宜的。
所以高速铣削得到了快速而广泛的推广。
反过来，这又促进了高速铣削技术的发展。
六、结束语高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一，它会随着CNC技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。
但我们也应清醒的看到，高速切削技术自身也存在着一些急待解决的问题，如高硬度材料的切削机理、刀具在载荷变化过程中的破损、建立高速切削数据库、开发适用于高速切削加工状态的监控技术和绿色制造技术等等。
同时高速切削所用的CNC机床，车、铣、钻等刀具，CAD/CAM软件等技术含量高，价格昂贵，使得高速切削投资大，这在一定程度上制约了高速切削技术的推广应用。
金属切削原理与刀具试卷和答案
《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
金属切削原理与刀具第版课后习题答案
第一章：刀具几何角度及切削要素 1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少 答：切削速度 机动时间 材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义 答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面 切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面 正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面 前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角 后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。 刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。 1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同在什么情况下， γo= γn 答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。 刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。不同点是：法平面参考系中min /32.601000240801000m dn v c =??== ππmin /12064032.605.0410*******mm fv a Q c p =???==
定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。 只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn 1-4假定进给工作平面pf，背平面pp，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的在什么情况下γf= γo，γp= γo 答：假定工作平面Pf：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面 背平面Pp：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。 假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角，在假定工作平面Pf中测量的侧前角和侧后角，背平面Pp中测量的背前角和背后角。 当刀具的主偏角为90度时，γf= γo，当刀具的主偏角为0度时γp= γo 1-6 poe系平面poe，pse，pre及工作角度γoe，αoe，κre，λse如何定义答：工作基面pre：过切削刃上选定点，垂直于合成切削速度的平面。 工作切削表面pse：过切削刃上选定点，和切削刃相切并垂直于工作基面的平面。 工作正交表面poe：过切削刃上选定点，同时垂直于工作基面和工作切削表面的平面。 γoe，αoe：在工作正交表面中测量的前刀面和工作基面的夹角为γoe，后刀面和工作切削表面的夹角为αoe。 κre：在工作基面中测量的切削刃和进给运动方向的夹角。λse：在工作 切削表面中测量的切削刃和工作基面的夹角。
金属切削原理及工具实验指导书
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
《金属切削原理及刀具》实验报告
河南理工大学万方科技学院 金属切削原理与刀具设计 实验报告 班级 学号 姓名 机械与动力工程学院 机械制造实验室
注意事项 为了实验的顺利进行，确保学生人身安全和国家财产安全，特提出以下注意事项： (1)上实验课前必须按指导书作好预习及准备工作。 (2)除了必要的书籍和文具外，其他物品不得带入实验室。 (3)进入实验室后,应保持室内安静和整洁。不准打闹、乱扔纸屑和随地吐 痰。 (4)凡与本次实验无关的仪器设备，均不得使用或触摸。 (5)做实验时应按指导细心操作。如仪器发生故障，应立即报告指导老师， 不得自行拆修或安装软件。 (6)爱护国家财产，实验完毕应将实验仪器整理好，如损坏仪器，按有关规 定处理。 实验结束后，需在三日内上交实验报告，如有特殊情况，需向老师说明原因！ 机械与动力工程学院 机械制造实验室
实验1切削力测量 1.1实验目的和要求： (1)了解切削测力仪的工作原理及测力方法。 (2)掌握切削深度、进给量对车削力的影响规律。 (3)掌握有关软件的应用。 1.2实验内容 (1)测力仪标定。 (2)切削速度、进给量一定的情况下，测量不同的切削深度下车削力的大小。 (3)切削速度、切削深度一定的情况下，测量不同的进给量下车削力的大小。 1.3实验设备、仪器和试件 CA6140车床一台 Kistler测力仪一台 计算机系统（数据分析软件）一台 1.4实验数据处理 初始条件： D=mm n=rpm ν=m/min a p=mm 1实验数据记录 记录ν、a p一定的条件下，不同的测得的切削力(如下图)。 表1.1:ν、a p一定的条件下，f对切削力的影响 序号f F x(N)F y(N)F z(N) 1 2 3 4 5 1
金属切削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
金属切削原理与刀具练习题及答案
《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( )
金属材料与金属切削加工原理
第一章金属材料的性能 第一节金属材料的主要性能 两大类： 1 使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。 包括：力学性能、物理、化学性能 2 工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。Ⅰ、金属材料的力学性能： 力学性能---受外力作用反映出来的性能。 一弹性和塑性： 1弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。力和变形同时存在、同时消失。如弹簧：弹簧靠弹性工作。 2 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。 3 拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。 1）弹性阶段σe ——塑性极限，s——屈服点，过s点水2）屈服阶段：过e点至水平段右端σ s
平段——说明载荷不增加，式样仍继续伸长。（P一定，σ=P/F一定，但真实应力P/F1↑因为变形，F1↓）发生永久变形 3）强化阶段：水平线右断至b点 P↑变形↑，σ b ——强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。 4）局部变形阶段b k 过b点，试样某一局部范围内横向尺寸突然急剧缩小。“缩颈”（试样横截面变小，拉力↓） 4 延伸率和断面收缩率：——表示塑性大小的指标 1）延伸率：δ= l 0——试样原长，l 1 ——拉深后长 2）断面收缩率： F 0——原截面，F 1 —拉断后截面 （1）δ、ψ越大，材料塑性越好 （2）ε与δ区别：拉伸图中ε=ε 弹+ε 塑， δ=εmas塑 （3）一般δ〉5%为塑性材料，δ〈5%为脆性材料。 5 条件屈服极限σ 0。2 有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段。通常规定产生0.2塑性变形的应力作为屈服极限,称为条件屈服极限. 二刚度： 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。 1 材料本质 弹性模量—在弹性范围内,应力与应变的比值.其大小主要决定材料本身. 相当于单位元元变形所需要的应力。σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα 2 几何尺寸、形状、受力 相同材料的E相同,但尺寸不同,则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把E\形状\尺寸同时考虑.还要考虑受力情况. 三强度： 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 按作用力性质的不同,可分为:抗拉强度σ + 抗压强度σ - 抗弯强度σ w 抗剪 强度τ b 抗扭强度σ
第一章金属切削原理
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
《金属切削原理与刀具》试卷及标准答案
《金属切削原理与刀具》试卷及答案
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《金属切削原理与刀具》试卷仅供参考 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） 得分 评卷人 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 2．车外圆时，车刀随四方刀架逆时针转动θ角后，工作主偏角κr将________，工作副偏角κr’将____A____。 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°
金属切削原理及刀具
涂层技术对刀具磨损的影响及其发展趋势 陈君（G机械091 220911104） （淮海工学院连云港222005） 摘要：磨损是影响生产效率、加工成本和加工质量的重要问题，所以为了解决这一问题涂层 技术的发展就尤为重要。涂层技术起源于上个世纪的五、六十年代；特别是近30年来，刀具涂层技术迅速发展，使得涂层刀具得到了广泛应用。随着涂层技术迅速发展，它已成为解决刀具磨损的有效方法并且在很大程度上影响刀具的寿命。所以说对刀具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革。 关键词：涂层技术刀具磨损发展趋势 The Influence of Tool Wear and Its Development Trend for Coating Technology CHEN Jun (Huaihai Institute of Techology,Lianyungang,222005) Abstract：Wear is the important impact for the production efficiency, processing cost and processing quality of the important problem, so in order to solve this problem the development of coating technology, is important. Coating technology originated in the last century 5, 6 s; Especially for nearly 30 years, the cutting tool coating technology rapid development, make coated tools to a wide range of applications. With the rapid development of coating technology, it has become a effective method to solve the tool wear and significantly impact on the life of cutting tools. So say to coating is of tool machine processing industry on the road of advance a big change. Key words：Coating technology Tool wear Development trend 0 前言 人类社会已经迈入21世纪,科学技术得到了前所未有的发展。在机械加工中金属切削技术是其重要组成部分，并且随着科技的发展越发显示出它在机械加工中的核心地位。目前，切削加工约占整个机械加工工作量的
《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。（）×
金属切削原理与刀具 (1)
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）
零件表面的切削加工成形方法.
1.零件表面的切削加工成形方法 在切削加工过程中，机床上的刀具和工件按一定的规律作相对运动，通过刀具对工件毛坯的切削作用，切除毛坯上多余金属，从而得到所要求的零件表面形状。机械零件的任何表面都可以看作是一条线（称为母线）沿另一条线（称为导线）运动的轨迹。如图所示，平面是由一条直线（母线）沿另一条直线（导线）运动而形成的；圆柱面和圆锥面是由一条直线（母线）沿着一个圆（导线）运动而形成的；普通螺纹的螺旋面是由“∧”形线（母线）沿螺旋线（导线）运动而 形成的；直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面是渐开线（母线）沿直线（导线）运动而形成的等等。 母线和导线统称为发生线。切削加工中发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。一般情况下，由切削刃本身或与工件相对运动配合形成一条发生线（一般是母线），而另一条发生线则完全是由刀具和工件之间的相对运动得到的。这里，刀具和工件之间的相对运动都是由机床来提供。 2.机床的运动 机床在加工过程中，必须形成一定形状的发生线（母线和导线），才能获取所需的工件表面形状。因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种辅助运动。 （1）表面成形运动 表面成形运动按其组成情况不同，可分为简单成形运动和复合成形运动二种。
如果一个独立的成形运动是单独的旋转运动或直线运动构成的，则此成形运动称为简单成形运动。例如，用车刀车削外圆柱面时工件的旋转运动B1产生圆导线，刀具纵向直线运动 A2产生直线母线，即加工出圆柱面。运动B1和A2是两个相互独立的表面成形运动，因此，用车刀车削外圆柱时属于简单成形运动。 如果一个独立的成形运动，是由两个以上的旋转运动或（和）直线运动，按某种确定的运动关系组合而成，则此成形运动称为复合成形运动。例如，用螺纹车刀车削螺纹表面时，工件的旋转运动B11和车刀的直线运动A12按规定作相对运动，形成螺旋线导线，三角形母线（由刀刃形成，不需成形运动）沿螺旋线运动，形成了螺旋面。形成螺旋线导线的两个简单运动B11和A12，由于螺纹导程限定而不能彼此独立，它们必须保持严格的运动关系，从而B11和A12这两个简单运动组成了一个复合成形运动。又如，用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮时它需要一个复合成形运动B11、B12（范成运动），形成渐开线母线，又需要一个简单直线成形运动A2，才能得到整个渐开线齿面。 成形运动中各单元运动根据其在切削中所起的作用不同，又可为主运动和进给运动。 （2）辅助运动 机床在加工过程中还需一系列辅助运动，其功能是实现机床的各种辅助动作，为表面成形运动创造条件。它的种类很多，如进给运动前后的快进和快退；调整刀具和工件之间正确相对位置的调位运动；切入运动；分度运动；工件夹紧、松开等操纵控制运动。
(完整版)金属切削原理与刀具习题及答案(全)
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( ) A.10mm B.5mm C.2.5mm D.2mm 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( ) 7刀具切削部分最前面的端面称为前刀面( )
《金属切削原理与刀具》课程教案
《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
《金属切削原理与刀具》
蚌埠高级技工学校 蚌埠机电工程学校 2009—2010学年第一学期《金属切削原理和刀具》期末试卷 班级：姓名：得分： 一、填空题（每空1分，共计32分） 1．刀具材料的种类很多，常用的金属材料有、、和。2．切削用量要素包括、、三个。 3．刀具切削部分材料的性能，必须具有、、、 和。 4．写出下列材料的常用牌号：碳素工具钢、硬质合金、高速工具钢。5. 在金属切削过程中，在（高、中或低）速度加工（塑性或脆性）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（粗或精）加工时应尽量避免。 6. 在工艺系统刚性好的情况下，刀具有磨钝标准应规定得较（大或小）；精加工时应规定较（大或小）的磨钝标准。 7. 常用的切削液有水溶液、和三大类。 8.螺纹加工按形成螺纹的方法不同可分为法加工螺纹和法加工螺纹两大类。 9.在拉刀上开槽，可起减小切削宽度，便于切屑清理的作用。 10．铣削加工时，主轴的旋转是运动，工作台的移动是进给移动。 11．蜗轮滚刀切削刃切削蜗轮时，模拟着与蜗轮的啮合过程。 12．蜗轮滚刀采用切向进给方式切削蜗轮，要求机床有专用附件。 13. 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。钻削加工时轴向力主要是由产生。 二、判断题：（在题末括号内作记号：“√”表示对，“×”表示错。每题1分，共计20分） 1．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．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。（）3．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。（）4．车削加工时的进给力是纵向进给方向的力，又称轴向力。（）5．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。（）6．一般情况下，刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。（）7．立方氮化硼是一种超硬材料，其硬度略高于人造金刚石。（） 8.铣削用量包含铣削深度、铣削速度、进给量。（） 9.切削加工中使用切削液目的是降低切削温度、润滑、冲洗切屑。（） 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.高速钢刀具急剧磨损的主要原因是相变磨损。（）12．为防止积屑瘤形成，切削速度可采用中速。（） 13.一般在精加工时，对加工表面质量要求高时，刀尖圆弧半径宜取较小。（） 14.高速钢与硬质合金相比，强度高韧性较差。（）15加工钢件时应选用YG牌号的硬质合金刀具。（）16．加工硬化能提高已加工表面的硬度、强度和耐磨性。（） 17.一般情况下刀具材料的硬度越高，强度和韧性越低。（） 18.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。（） 19.在没有丝杆螺母间隙消除机构的铣床上，应采用顺铣方法加工零件。（） 20.拉刀校准部分各刀齿的直径均相等。（） 三、单项选择题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的横线内。多选不给分。每空1分，共计23分） 1．在中等切削深度时时，容易形成“C”形切屑的车刀卷屑槽宜采用。 A外斜式B平行式C内斜式D任意形式 2．切削深度增大一倍时，切削力也增大一倍；但当进给量f增大一倍时，切削力约增大倍。 A0.5 B0.8 C1.0 D1.2 3．切削用量对刀具寿命的影响，主要是通过切削温度的高低来影响的，所以影响刀具寿命最大的是其次是。 A切削深度B进给量C切削速度D切削宽度 4．成形车刀磨损后要刃磨，铲齿铣刀磨损后要刃磨，才能保持其原来要求的廓形精度。 A前刀面B后刀面C前、后刀面D其他表面 5．车削时切削热主要是通过和进行传导的。 A切屑B工件C刀具D周围介质 6．刀具磨钝标准通常都按后刀面的磨损值制订值的。 A月牙洼深度KT B后刀面VB C月牙洼深VB D后刀面KT 7．车削细长轴类零件时，为了减小径向力Fp的作用，主偏角κr，采用角度为宜。 A小于30°B30°~45°C45°~60°D大于60°） 8．切削塑性较大的金属材料时易形成切屑，切削脆性材料时易形成切屑。 A带状B挤裂C粒状D崩碎 9.一般切削刃形状复杂的刀具有材料制造较合适。 A、硬质合金 B、人造金刚石 C、陶瓷 D、高速钢 10切削用量v、f、a p对切削温度的影响程度是 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、ap次之、a p最小 11.切削用量选择的一般顺序是 A、a p-f-v B、a p-v -f C、v-f-a p D、f-a p-v 12.车削时为提高表面质量，可采用的方法进行改善。 A、增大主偏角 B、增大进给量 C、增大副偏角 D、增大刀尖圆弧半径 13.枪钻属于。 A、外排屑深孔钻 B、内排屑深孔钻 C、喷吸钻 D、BTA钻 14.标准齿轮滚刀采用阿基米德滚刀原因是
金属切削原理及刀具期末测试1答案
《金属切削原理及刀具》期末测试1答案 一、填空。（每空1分，,共20分） 1. k 钨钴类 2. 工作基面 工作切削平面 工作正交平面 3. 第一变形区 第二变形区 第三变形区 4. 带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑 5. 切削力c F 、背向力p F 和进给力f F 6. 常磨损阶段和急剧磨损阶段 7. 常温硬度、高温硬度。 8. 内孔车刀 二、是非题。（正确的在括号内画√，错的画×，每题1分，,共20分） 1. （√） 2. （×） 3. （√） 4. （√） 5. （√） 6. （×） 7. （×） 8. （√） 9. （×） 10. （√） 11. （×） 12. （√） 13. （×） 14. （√） 15. （×） 16. （√） 17. （×） 18. （√）
19. （√） 20. （×） 三、概念题。（每题4分，共20分） 1. 刀具的工作角度：刀具在工作时的实际切削角度，即在考虑刀具的具体安装情况和运动影响的条件下而确定的刀具角度。 2. 法向力即为克服切削层金属的塑性变形和弹性变形所施加的正压力，切向力即为克服刀具前刀面上的摩擦力。 3. 切削时，切屑、工件材料中含有的一些硬度极高的微小的硬质点（如碳化物、氮化物和氧化物等）以及积屑瘤碎片等，可在刀具表面刻划出沟纹，这就是硬质点磨损。 4. 一把新刀从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止总的切削时间，或者说是刀具两次刃磨之间总的切削时间称为刀具耐用度，用符号T 表示，单位为min 。 5. 刀具切削刃形状决定于工件轮廓形状的刀具，称为成形刀具。 四、简答。（本题40分,每题5分，共8题） 1. 答： 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 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 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。 2.答： 工件材料强（硬）度增高．即工件材料的剪切屈服强度增大，切削力呈正比例增大，但