金属切削原理与刀具实验指导
金属切削原理实验报告
一、实验目的1. 了解金属切削的基本原理和过程；2. 掌握切削用量对切削力和切削温度的影响；3. 熟悉金属切削实验设备和实验方法；4. 提高对金属切削加工工艺的认识。
二、实验原理金属切削是指用切削工具将金属工件上的多余材料去除，使其达到一定形状、尺寸和表面质量的过程。
金属切削实验主要研究切削用量（切削速度、切削深度、进给量）对切削力和切削温度的影响。
三、实验仪器与设备1. 金属切削实验台；2. 刀具；3. 金属工件；4. 切削力传感器；5. 温度传感器；6. 计算机及数据采集软件。
四、实验步骤1. 安装刀具：将刀具安装在实验台上，确保刀具安装牢固；2. 安装工件：将工件安装在夹具上，调整工件位置，确保工件与刀具对准；3. 设置切削参数：根据实验要求设置切削速度、切削深度和进给量；4. 开启实验台：启动实验台，进行金属切削实验；5. 数据采集：通过切削力传感器和温度传感器采集切削力和切削温度数据；6. 实验结束：关闭实验台，清理实验场地。
五、实验结果与分析1. 切削力与切削速度的关系：在切削深度和进给量不变的情况下，随着切削速度的增加，切削力逐渐增大。
这是因为切削速度提高，切削温度升高，切削材料软化，导致切削力增大；2. 切削力与切削深度的关系：在切削速度和进给量不变的情况下，随着切削深度的增加，切削力逐渐增大。
这是因为切削深度增加，切削面积增大，切削力增大；3. 切削力与进给量的关系：在切削速度和切削深度不变的情况下，随着进给量的增加，切削力逐渐增大。
这是因为进给量增加，切削速度提高，切削力增大；4. 切削温度与切削速度的关系：在切削深度和进给量不变的情况下，随着切削速度的增加，切削温度逐渐升高。
这是因为切削速度提高，切削热增加，切削温度升高；5. 切削温度与切削深度的关系：在切削速度和进给量不变的情况下，随着切削深度的增加，切削温度逐渐升高。
这是因为切削深度增加，切削热增加，切削温度升高；6. 切削温度与进给量的关系：在切削速度和切削深度不变的情况下，随着进给量的增加，切削温度逐渐升高。
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具金属切削是指通过刀具对金属材料进行加工削除的过程，是金属加工领域中常见且基础的一种加工方式。
人们在制造和加工各种金属制品的过程中，常常需要通过切削来将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
本文将深入探讨金属切削的原理以及相关的刀具类型。
一、金属切削原理金属切削的原理是利用刀具对金属工件进行力学削除材料的过程。
主要原理可以归纳为以下几点：1. 刀具与工件的相互作用力：切削过程中，刀具施加在工件上的作用力可以分为切割力、摩擦力、压力等。
切割力使刀具沿着切削方向削除金属，摩擦力影响工件表面的质量，而压力则有助于防止振动和提高切削质量。
2. 刀具与工件的接触面积：切削过程中，刀具与工件的接触面积较小，集中在切削刃上。
通过提高切削刃的硬度和耐磨性，可以减少切削面的磨损，延长刀具的使用寿命。
3. 金属切削时的切削角度：切削角度是指刀具切削刃与工件表面法线之间的夹角。
合理选择切削角度可以使切削过程更加顺利，减少切削力和切削温度。
二、常见的刀具类型不同的金属切削需求需要选择不同类型的刀具。
以下将介绍几种常见的刀具类型及其特点：1. 钻头：用于钻孔加工的刀具，主要特点是具有较高的刚性和旋转精度。
根据孔径的大小，可以选择不同类型的钻头，如常规钻头、中心钻头和孔径加工钻头等。
2. 铣刀：用于面铣、端铣、槽铣等加工的刀具，形状像一把小锯齿，可通过旋转进行切削。
铣刀可分为平面铣刀、球头铣刀、棒铣刀等多种类型，适用于不同形状和尺寸的金属切削。
3. 刀片：用于车削加工的刀具，通常由硬质合金制成，具有较高的耐磨性。
刀片形状多样，如可直线切削的刀片、可拐弯切削的刀片等，适用于不同形状和尺寸的车削加工。
4. 锯片：用于锯切金属材料的刀具，常用于金属管、金属板的切割。
根据不同的锯片规格和齿型，可以实现不同精度和效率的锯切加工。
5. 切割刀具：包括切割刀片和切割车刀等，主要用于金属材料的切割和切断。
根据切割的需求和要求，选择合适的切割刀具可以提高加工效率和切割质量。
10金属切削原理与刀具教案
10金属切削原理与刀具教案
一、教学目标
1、了解金属切削原理和金属切削刀具。
2、掌握金属切削原理，包括切割力，耗散量，刀具磨损等。
3、掌握金属切削刀具类型，结构，用途，材质等基本知识。
4、掌握刀具精度检验，刀具磨削修磨方法以及刀具维护、保养的技巧。
二、教学内容
1、金属切削
金属切削是金属加工的一种方法，常用来制造机械零件、工具、机床和其他金属零件。
金属切削是利用非硬质工具切削金属加工的工艺，它通过切削刃的转动，在金属表面上形成磨损痕迹，从而完成加工过程，例如铣削、锉削、磨削、锯削等。
2、金属切削原理
（1）切割力
切割力是指金属切削的基本力学原理，也是金属切削中最重要的力学原理之一、金属切削受到主要两个基本力的影响，即切削力和剪切力。
（2）耗散量
切削耗散量是指金属切削过程中的能量转换。
当刀具磨削给定表面时，刀具的刃口磨损，耗散量和比热发生变化。
金属切削过程中，大部分能量
转换形式是热量，其余的转换形式有音响，微小的循环磨耗和动力等。
（3）刀具的磨损
刀具的磨损是指通过金属切削给定表面时，刀具的刃口磨损。
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→'0αl 、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的测量进车刀，使量刀板底面紧贴主切削刃，则大指针所指的角度即为s λ值(左正、右负)。
3、前角0γ的测量将矩形工作台逆时针方向转 90，这时量刀板平面为主剖面，调整主量角器的高度及车刀的位置，使量刀板底边紧靠前刀面，则大指针所指的角度即为0γ值(右正，左负)。
《金属切削原理与刀具》实验.ppt
实验一：车刀几何角度测量
三、实验设备
车刀量角仪 车刀一套
实验一：车刀几何角度测量
四、实验方法与步骤 校准车刀测角仪的原始位置 理解正交平面参考系各参考平面的位置 借助刀杆比划出车刀上的相应角度 基面Pr内角度的测量 正交平面Po内角度的测量 切削平面Ps内角度的测量
损原因进行简单分析。 了解刀具的磨损过程，能根据实验结果建立刀
具耐用度方程。
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
三、实验设备 车床 YT15硬质合金外圆车刀 正火、调质、淬火态45#钢棒料 卡尺 光学显微镜 高倍率体视显微镜或扫描电镜
1台 数把 各1根 1把 1台 1台
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
实验二：切削力测定与分析
五、车削加工的切削力特征 （一）切削力的时域特征
切削力时域波形图
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp，通道2是进给力Ff，通道3 是主切削力Fz）
实验二：切削力测定与分析
（二）切削力的频域特征
切削力功率谱
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）
实验二：切削力测定与分析
（三）切削分力对比
切削分力对比
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）
实验二：切削力测定与分析
六、实验数据处理方法 实验数据表 实验数据处理方法
图解法 最小二乘法
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
一、实验目的 熟悉金属切削刀具的常见磨损形式。 了解刀具的主要磨损原因。 初步掌握刀具耐用度方程的建立方法。 了解金属切削刀具的常见磨损形式。 二、实验要求 加深理解刀具磨损的主要形式，并对明显的磨
金属切削原理与刀具实验指导书
实验一车刀的角度测量一、目的与要求1.熟悉车刀切削部分的构造要素，掌握车刀标注角度的参考平面、参考系及车刀标注角度的定义；2.了解量角器和量角台的结构，学会使用量角器和量角台测量车刀标注角度；3.绘制车刀标注角度图，并标注出测量得到的各标注角度数值。
二、测量原理与实验方法车刀标注角度可以用角度样板、万能量角器、策略量角器以及各种车刀量角台等进行测量。
其测量的基本原理是：按照车刀标注角度的定义，在刀刃的选定点，用量角器的尺面或量角台的指针平面(或侧面、或底面)，与构成被测角度的面或线紧密贴合(或相平行、或相垂直)，把要测量的角度测量出来。
(一) 车刀量角台的结构车刀量角台是测量车刀标注角度的专用量角仪，它有很多种形式，其中既能测出车刀正交平面参考系的基本角度，又能测量车刀法平面参考系的基本角度的一种车刀量角台，如图1-1所示。
1—支脚2—底盘3—导条4—定位块5—工作台6—工作台指针7—小轴8—螺钉轴9—大指针10—销轴11—螺钉12—大刻度盘13—滑体14—小指针15—小刻度盘16—小螺钉17—旋钮18—弯板19—大螺帽20—立柱图1-1 车刀量角台圆形底盘2的周边，刻有从00起顺、逆时针两个方向各1000的刻度，其上的工作台5可以绕小轴7转动，转动的角度，由固连于工作台5上的工作台指针6指示出来。
工作台5上的定位块4和导条3固定在一起，能在工作台5的滑槽内平行滑动。
立柱20固定安装在底盘2上，它是一根矩形丝杠，旋转丝杠上的大螺纹19，可以使滑体13沿立柱(丝杠)20的键槽上、下滑动。
滑体13上用小螺钉16固定装上一个小刻度盘15，在小刻度盘15的外面，用旋钮17将弯板18的一端锁紧在滑体13上。
当松开旋钮17时，弯板18以旋钮17为轴，可以向顺、逆时针两个方向转动，其转动的角度用固连于弯板18上的小指针14在小刻度盘15上指示出来。
在弯板18的另一端，用两螺钉11固定装上一个扇形大刻度盘12，其上用特制的螺钉轴8装上一个大指针9。
金属切削原理与刀具教案
金属切削原理与刀具教案
一、金属切削原理
金属切削是金属加工的主要方式，是指金属切削刀具（刀具）用力对
金属工件表面进行摩擦和削减，以获得特定尺寸和形状的过程。
1. 切削力(Cutting force)
切削力是指切削过程中，刀具和工件表面产生的有效接触力，受到许
多因素的影响，例如：切削刀具的刃型、刃口尺寸、材料硬度、切削速度、切削深度、切削温度等。
2. 切削热量 (Cutting heat)
切削热是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的热量。
切削热
量主要来自三个方面：刀具本身的机械磨损、切削热量的摩擦损耗、以及
工件表面沿刀具刃缘的切粒引起的摩擦损耗。
3. 切削冲程(Cutting stroke)
切削冲程是指切削过程中，刀具施加在工件表面的切削力和切削冲击
力下，使工件表面在介质空气中出现的压痕或局部变形的程度。
4. 量削量 (Quantity of cut)
量削量是指切削过程中，刀具对工件表面的切削量，即刀具作用下，
从工件表面削减掉的物料量。
它受到诸多因素的影响，如切削刀具角度、
切削速度、切削深度、切削液体等。
5. 切削温度 (Cutting temperature)
切削温度是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的温度。
金属切削原理及刀具学习教案x
金属切削原理及刀具学习教案x一、教学内容本节课的教学内容来自于小学科学教材第四章《简单的机械》中的第二节《金属的加工》。
本节课的主要内容有：金属的切削原理、刀具的种类及使用方法、金属切削过程中的注意事项等。
二、教学目标1. 让学生了解金属切削的基本原理，知道刀具在金属加工中的作用。
2. 使学生掌握不同类型刀具的使用方法，提高学生的实际操作能力。
3. 培养学生动手动脑、积极探索的科学精神，提高学生的创新能力。
三、教学难点与重点重点：金属切削原理的理解，刀具的使用方法的掌握。
难点：刀具在实际操作中的正确使用，金属切削过程中的安全注意事项。
四、教具与学具准备教具：多媒体教学设备、金属加工工具、金属样品。
学具：笔记本、彩色笔、实验报告单。
五、教学过程1. 实践情景引入：展示金属加工工具，让学生观察并思考这些工具的作用。
2. 理论知识讲解：通过多媒体课件，讲解金属切削原理，介绍不同类型的刀具及其使用方法。
3. 动手实践：学生分组进行金属切削实验，教师巡回指导，纠正操作不当。
4. 课堂讨论：让学生分享实验心得，讨论金属切削过程中的注意事项。
5. 随堂练习：设计一些有关金属切削和刀具使用的问题，让学生现场解答。
六、板书设计金属切削原理切削力切削温度切屑形成刀具使用方法刀具选择刀具安装刀具调整七、作业设计1. 描述金属切削过程中的三个重要因素。
答案：切削力、切削温度、切屑形成。
2. 简述如何正确选择和使用刀具。
答案：根据加工材料和加工要求选择合适的刀具，正确安装和调整刀具，保证加工质量和效率。
3. 列举两种金属切削过程中可能出现的问题，并提出解决办法。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解和实验，使学生了解了金属切削原理和刀具的使用方法。
但在实验过程中，部分学生对刀具的使用还是存在一定的恐惧心理，认为操作过程中容易发生危险。
针对这一问题，教师可以在课后组织学生进行刀具安全操作培训，提高学生的安全意识和操作技能。
同时，可以拓展延伸金属加工在其他领域的应用，激发学生的学习兴趣。
金属切削原理和刀具教学大纲
金属切削原理和刀具教学大纲一、引言金属切削是制造业中常见的一种加工方式，通过使用刀具对金属材料进行切削，实现对工件形状和尺寸的精确加工。
本教学大纲旨在介绍金属切削的基本原理和常用刀具的分类、特点及应用，以帮助学生全面理解金属切削加工的基本知识和技术。
二、金属切削原理1. 金属切削的定义和作用金属切削是指通过刀具对金属材料进行切削，以改变工件的形状和尺寸，达到加工要求的一种加工方法。
金属切削可以实现高效、精确和重复性加工，广泛应用于制造业各个领域。
2. 金属切削的基本原理金属切削的基本原理是通过刀具对金属材料施加切削力，使切削刃与工件接触并产生相对运动，从而移除工件上的金属层，实现加工目标。
切削过程中，刀具的切削刃与工件之间形成一定的切削角度，刀具在切削过程中产生切削力和切削热，同时也会产生切削振动和切削噪声。
3. 金属切削的影响因素金属切削的质量和效率受到多个因素的影响，包括切削速度、进给速度、切削深度、刀具材料和刀具几何形状等。
合理选择这些参数，可以提高切削效率和加工质量，减少切削力和切削热。
三、刀具分类及特点1. 刀具分类根据刀具的用途和结构特点，刀具可以分为以下几类：- 轴向刀具：如平面铣刀、立铣刀，用于平面加工和开槽加工。
- 径向刀具：如钻头、铰刀，用于孔加工和外圆加工。
- 侧面刀具：如刀片、车刀，用于车削加工和切槽加工。
- 特殊刀具：如刃磨刀具、切槽刀具，用于特殊形状的加工。
2. 刀具特点不同类型的刀具具有不同的特点和适用范围，主要包括以下几个方面：- 刀具材料：刀具材料应具有较高的硬度、耐磨性和热稳定性，常用材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
- 刀具几何形状：刀具的几何形状包括刀片的前角、后角、刃倾角、切削角等参数，不同的形状适用于不同的切削任务。
- 刀具涂层：刀具涂层可以提高刀具的耐磨性和切削性能，常用涂层有涂层碳化物、涂层氮化物和涂层氧化物等。
四、刀具教学内容安排1. 金属切削原理的介绍- 金属切削的定义和作用- 金属切削的基本原理- 金属切削的影响因素2. 刀具分类及特点的讲解- 轴向刀具的分类和特点- 径向刀具的分类和特点- 侧面刀具的分类和特点- 特殊刀具的分类和特点3. 刀具选择和使用的技巧- 刀具选择的原则和方法- 刀具使用的注意事项- 刀具的保养和维护4. 刀具故障分析和排除- 常见刀具故障的原因和表现- 刀具故障的排查和排除方法- 刀具寿命的评估和提高方法五、教学方法和评价方式1. 教学方法本教学大纲推荐采用多种教学方法，包括理论讲解、实例演示、实验操作和案例分析等。
金属切削原理与刀具教案
课程安排与考核方式
01
课程安排
02
考核方式
本课程共分为理论教学和实验教学两部分，其中理论教学包括课堂讲 授、课堂讨论等环节，实验教学包括切削实验、刀具磨损实验等。
采用平时成绩和期末考试成绩相结合的方式，其中平时成绩占总评成 绩的40%，期末考试成绩占总评成绩的60%。平时成绩包括课堂表现 、作业完成情况、实验报告等。
金刚石刀具
具有极高的硬度、导热性 和耐磨性，用于超精密切 削和加工非金属材料。
立方氮化硼刀具
具有极高的硬度、耐磨性 和耐热性，用于高速切削 难加工材料和高硬度材料 。
05
金属切削过程优化与控制
合理选择切削用量三要素
切削速度
根据工件材料、刀具材料和加工 要求，合理选择切削速度，以保
证加工效率和刀具寿命。
3
案例分析
以加工轴类零件为例，介绍车削加工的工艺过程 、切削用量选择、刀具选用及切削液使用等。
铣削加工方法及案例
铣削加工原理
利用铣刀的旋转和工件的移动进行切削，主要用于加工平面、沟 槽、齿轮等复杂形状。
铣削刀具类型
根据加工需求和工件材料选择不同直径、齿数和材质的铣刀，如 立铣刀、面铣刀、槽铣刀等。
良好的工艺性和经济性
刀具材料应具备良好的可加工性、 热处理性能以及较低的成本，以便 于制造和降低成本。
常用刀具材料及其选用
01
碳素工具钢
用于制造形状简单、切削速度 较低的刀具，如车刀、铣刀等
。
02
合金工具钢
在碳素工具钢的基础上加入合 金元素，提高了硬度和耐磨性 ，用于制造形状较复杂、切削
速度较高的刀具。
02
金属切削基本原理
切削运动与切削要素
《金属切削原理与刀具》教案
《金属切削原理与刀具》教案一、教学内容本节课的教学内容来自于小学《金属切削原理与刀具》教材的第三章，主要介绍金属切削的基本原理和刀具的分类及使用方法。
具体内容包括：金属切削的过程、切削力与切削功率、刀具的类型与结构、刀具的磨损与更换等。
二、教学目标1. 让学生了解金属切削的基本原理，知道切削力与切削功率的概念。
2. 使学生熟悉刀具的类型与结构，掌握刀具的磨损与更换方法。
3. 培养学生动手操作和实践能力，提高他们的技术素养。
三、教学难点与重点重点：金属切削的基本原理、刀具的类型与结构、刀具的磨损与更换。
难点：切削力与切削功率的计算、刀具的磨损规律及更换时机。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、刀具实物、切削实验装置。
学具：笔记本、课本、尺子、剪刀。
五、教学过程1. 导入：通过展示金属切削加工的视频，让学生初步了解金属切削的过程，引出本节课的主题。
2. 讲解：讲解金属切削的基本原理，介绍切削力与切削功率的概念，分析刀具的类型与结构，讲解刀具的磨损与更换方法。
3. 实践：让学生分组进行切削实验，观察刀具的磨损情况，学会正确更换刀具。
4. 讨论：分组讨论切削力与切削功率的计算方法，分享刀具磨损与更换的实践经验。
六、板书设计金属切削原理与刀具1. 金属切削过程2. 切削力与切削功率3. 刀具类型与结构4. 刀具磨损与更换七、作业设计1. 题目：计算切削力与切削功率已知条件：切削速度v = 50m/min，切削深度d = 2mm，切削宽度b = 10mm，刀具前角γ = 20°，刀具后角α = 15°，材料硬度HB = 200。
求：切削力F和切削功率P。
答案：切削力F = 150N切削功率P = 15W2. 题目：分析刀具磨损规律及更换时机要求：结合实践经验，分析刀具磨损的原因，判断何时需要更换刀具。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课的教学效果如何？学生是否掌握了金属切削原理和刀具的使用方法？2. 拓展延伸：研究金属切削液的作用，探讨如何提高切削加工效率。
《金属切削原理与刀具》实验指导
《金属切削原理与刀具》实验指导书河南科技学院2012-08-31实验一车刀几何角度的测量一、实验目的：1．熟悉车刀切削部分的构造要素，根据车刀几何角度的定义测量车刀的几何角度。
2．了解车刀测角仪的结构，学会使用车刀测角仪测量车刀几何角度的方法。
二、实验要求：1．加深理解刀具标注角度的参考系，各坐标平面的位置（静态的）。
2．根据测量结果绘制车刀工作图。
3．进一步熟悉各剖面之间的角度关系。
三、实验设备1. 车刀量角仪、车刀一套四、车刀测角仪的结构：测量刀具几何角度的量具很多，如万能量角器、摆针式重力量角器、车刀测角仪等等。
车刀测角仪是测量车刀角度的专用量角仪，它有很多种型式，本实验采用的是既能测量车刀主剖面参考系的基本角度，又能测量车刀法剖面参考系的基本角度的一种车刀测角仪，其结构如图所示。
圆形底盘的周边上刻有从0°起顺、逆时针两个方向各100°的刻度盘1。
其上面的支撑板可绕小轴转动，转动的角度由固连与支撑板上的指针指示出来。
支撑板上的导块和滑块1、2固定在一起，能在支撑板的滑槽内平行滑动。
升降杆固定安装在圆形底盘上，它是一根矩形螺纹丝杠，其上面的升降螺母可以是导向块沿升降杆上的键槽上、下滑动。
导向块上面用小螺钉固定装上一个小刻度盘3，在刻度盘3的外面用滚花手轮将角铁的一端锁紧在导向块上。
当松开滚花手轮时，角铁以滚花手轮为轴，可以向顺、逆时针两个方向转动，其转动的角度用固定在角铁上的小指针在刻度盘3上指示出来。
在角铁的另一端固定安装扇形刻度盘2，其上安装着能顺时针转动的测量指针，并在刻度盘2上指示出转动的角度。
当支撑板指针、小指针和测量指针都处于0°时，测量指针的前面和侧面b、c垂直与支撑番的平面，而测量指针的底面a平行于支撑板的平面。
测量车刀角度时，就是根据被测角度的需要，转动支撑板，同时调整支撑板上的车刀位置，再旋转升降螺母使导向块带动测量指针上升或下降而处于适当的位置。
金属切削原理与刀具教案
金属切削原理与刀具教案教案标题：金属切削原理与刀具教案目标：1. 了解金属切削的基本原理和刀具的分类；2. 掌握金属切削中常用的刀具材料和刀具的选择原则；3. 学会使用刀具进行金属切削操作。
教案内容：一、金属切削原理的介绍（15分钟）1. 金属切削的定义和作用；2. 金属切削的基本原理：切削速度、进给量、切削深度；3. 金属切削中的切削力和切削热的产生及影响。
二、刀具的分类和特点（20分钟）1. 刀具的分类：按用途、结构、刀具材料等分类；2. 常见的金属切削刀具：车刀、铣刀、钻头等；3. 不同刀具的特点和适用范围。
三、刀具材料和选择原则（25分钟）1. 常见的刀具材料：高速钢、硬质合金、陶瓷等；2. 刀具材料的特点和优缺点；3. 刀具选择的原则：根据加工材料、切削条件和加工要求等综合考虑。
四、金属切削操作实践（40分钟）1. 刀具的安装和调整；2. 金属切削操作的基本步骤；3. 切削参数的选择和调整；4. 刀具的维护和保养。
教案活动设计：1. 概念解释活动：学生分组讨论并分享对金属切削的理解和作用。
2. 实例分析活动：学生根据给定的切削条件和要求，选择合适的刀具材料和刀具。
3. 实践操作活动：学生在教师指导下，使用刀具进行金属切削操作，并根据实际情况调整切削参数。
4. 小组讨论活动：学生分组讨论刀具的维护和保养方法，并展示他们的讨论结果。
教案评估方式：1. 口头回答问题：教师提问学生关于金属切削原理、刀具分类和刀具选择的问题，学生口头回答。
2. 操作技能评估：观察学生在实践操作中的刀具使用技能和切削参数的调整能力。
3. 小组讨论评估：评估学生在小组讨论中的合作能力和对刀具维护保养的理解。
教案延伸活动：1. 刀具性能测试：学生自行设计刀具性能测试实验，比较不同刀具材料的性能差异。
2. 刀具改进设计：学生根据实际需求，设计改进现有刀具的方案，并进行制作和测试。
3. 刀具应用案例分析：学生研究和分析不同行业中的金属切削应用案例，探讨刀具选择和切削参数调整的策略。
金属切削实验指导教程
第一编传统加工技术传统加工技术是指用传统的通用加工机床进行加工的方法，如车、铣、鉋、磨等。
传统加工技术适用于中、小规模生产，特别是小规模生产，其特点是设备投资少，生产成本低，对机床的操作掌握相对容易，但生产效率较低。
目前，在工业生产中，应用最为广泛、使用最多的加工手段仍然是传统加工制造技术。
目前世界上有80％的产品零件是用传统加工方法完成的。
传统加工的工艺装备主要有通用车床、通用铣床、通用鉋床、通用磨床和通用齿轮加工设备等。
传统加工技术主要是研究金属切削原理、金属切削刀具、金属切削机床和机械制造工艺等内容，同时，金属切削原理、金属切削刀具和机械制造工艺学的研究内容也是现代加工技术的基础数据和资料，因此，即使目前现代加工技术方兴未艾，但传统加工技术的研究内容仍然是非常重要的。
本篇讲述的主要内容就是在概述基础理论的基础上，通过典型实验来介绍实验仪器和设备的原理、结构和使用；完成相应实验的步骤和方法；实验数据的处理以及实验图表的制作，同时明确实验的目的和意义。
第二章金属切削原理与刀具2.1 切削概述切削加工的方法很多，切削过程也不尽相同，但大多都有共同的规律，诸如切削刀具（或工具）与工件之间都所具有相对运动（即切削运动），切削过程都要产生一些物理现象等等。
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程的变形规律、切削力的产生与计算、切削力的测量、切削刀具的几何参数与切削力和零件表面质量的关系、刀具材料与刀具的使用寿命以及生产率和生产成本等内容。
研究和掌握这些基本规律，是学习和分析各种切削加工方法的基础，也是拟订各种技术规范的理论依据。
2.2 车削力车削力是最具代表性的切削力，下面以车削力为代表，阐述一下车削力的产生和测量及计算方法，以达到举一反三的功效。
2.2.1车削力的产生及计算一、车削力的产生研究车削力的目的是为了生产上的需要，要正确的设计和使用机床、刀具和夹具，防止加工时工件变形过大和引起振动，就必须对车削力的大小和方向进行研究和掌握。
金属切削刀具认识实验指导书2016-11-22【精选】
《机械制造装备设计》课程实验指导书《机械制造装备设计》课程实验(二)----------金属切削刀具结构分析与设计实验金属切削加工作为制造技术的主要基础工艺，对制造业和制造技术的发展起着十分重要的作用。
工欲善其事，必先利其器。
要高质量、高效率进行切削加工，就必须有高质量、高性能的生产工具。
金属切削刀具是用于直接对零件进行切削的刀具，刀具的性能和质量的优劣，不但是直接影响切削加工精度、表面质量和加工效率，而且，还会影响到金属切削加工工艺的发展。
通过实验使同学增强对金属切削刀具的感性认识和体会，理解刀具的分类方法、名称、刀具材料、参数、形状特征等各种参数。
一. 实验目的通过实验使同学对各类金属切削刀具结构能有一些基本的感性认识和体会，对刀具的分类方法、名称、刀具材料等各种参数等有所了解。
1.了解常用刀具的结构型式。
2.掌握常用刀具切削部分构成要素。
3.能对多种刀具的结构进行对比分析和简单设计。
二. 实验内容1、指出所见车刀、铣刀的类型和结构特点。
2、指出麻花钻和枪钻的切削部分构成要素。
3、指出所见拉刀的切削部分构成要素。
实验展示刀具分4类，它们分别是：刀具分类名称用途刀具名切刀类车刀、自动半自动机床等用的刀具铣刀类加工平面、沟槽和回转体表面平面铣刀、沟槽铣刀、成形铣刀、尖点铣刀和铲齿铣刀孔加工类加工孔麻花钻，枪钻，扩孔钻，镗刀，铰刀拉刀类成形切削加工圆孔拉刀、成形孔拉刀、键槽拉刀、花键拉刀、成型表面拉刀、齿轮拉刀三.实验基本步骤116281、实验指导教师讲解刀具认识实验的目的和要求，强调实验的纪律，并进行安全教育。
2、实验指导教师讲解典型机械加工刀具的结构。
（可以查书，添加一些具体内容）3、实验指导教师指导学生分析几种典型机械加工刀具的加工使用方法。
4、学生自己设计2种车刀结构。
四．实验要求实验中，要求同学能在指导教师的讲解和辅导下，达到下述要求1. 熟悉实验台摆设的刀具类型、用途。
2. 能识别各类刀具几何结构特征和参数，掌握其中两把刀具的切削部分构成要素。
金属切削原理与刀具实验
金属切削原理与刀具实验报告
姓 名：
学院：
四、实验图像
图T1-1
图T1-2
图T2-1
图T2-2
图T3-1
图T3-2
五、数据处理
对应每组切削用量参数，系统采集到一组数据，利用系统的数据处理功能，将其转换成Excel文件，再求出算术平均值，填入上面表中相应位置。
表2-1f—Fc
F(mm/r)
F(N)
0.1
0.14
0.2
0.28
0.4
Ff
243.8
将工作台转至测量副偏角的位置，然后，使大指针的测量面与副后面贴合，这时，即可在大刻度盘读出车刀副后面的副后角 值。
3、使用第三钟车刀量角台（C型），量主偏角、副偏角：将车刀刀杆靠紧定位块．调整刻度板的指度片，使指度片测量边分别与主、副切削刃贴合，由刻度板读出Kr和 。
五、实验记录及结果处理
表1-1实验刀具测量结果
185.6
285.2
367.5
（五）图形处理
利用系统的图形处理功能，可进行图形处理，显示、打印、保存图形。
图2-1 第一组实验的Ff,Fp,Fc数据图
图2-2 第二组实验的Ff,Fp,Fc数据图
六、经验公式建立（主切削力）
2．各种车刀模型。
A型 量前角γ0 、后角α0
B型 量刃倾角λs、副后角
C型 量主偏角Kr 、副偏角
三、实验要求
金属切削原理实验指导书
自编实验指导书参考格式《金属切削原理》实验指导书机电工程学院机械设计制造及其自动化教研室《金属切削原理》实验指导书课程编号：0511101703课程名称：金属切削原理周数/学分：40/2.5先修课程：《机械制图》、《大学物理》、《工程材料》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《电子技术》适用专业：机械设计制造及其自动化开课教研室：机械设计制造及其自动化教研室实验一 刀具标注角度测量一、实验目的1．认识刀具组成和切削部分基本结构。
2．熟悉标注参考系的建立。
3．熟悉测量工具的使用4．掌握刀具标注角度测量方法。
二、实验原理根据理论课上讲授的标注参考系建立方法，在刀具实物上建立标注参考系，并根据标注角度的定义，使用万能量角器测量车刀标注角度。
1、标注参考系坐标平面定义基面 r P ：过S 上选定点，与假定v 方向⊥的平面 切削平面s P ：过S 上选定点，与S 相切且⊥r P 的平面 正交平面o P ：过S 上选定点，⊥r P和s P 的平面 基面 r P ：过S 上选定点，与假定v 方向⊥的平面切削平面s P ：过S 上选定点，与S 相切且⊥r P 的平面正交平面o P ：过S 上选定点，⊥r P和s P 的平面 法平面n P ：过S 上选定点，⊥S 的平面 假定工作平面f P ：过S 上选定点，⊥r P ，∥f v 方向的平面背平面 p P ：过S 上选定点，⊥f P 和r P 的平面2、各标注参考系标注角度定义1）o P 系的标注角度主偏角r κ：r P 中度量f P 与s P 的夹角刃倾角s λ：s P 中度量r P 与S 的夹角前角 o γ：o P 中度量r P与γA 的夹角后角 o α：o P 中度量s P与αA 的夹角 在'S 上建立'o P 系得到角度副后角'o α：'o P 中度量's P 与'αA 的夹角 副偏角'r κ：'r P 中度量'f P 与's P 的夹角各标注角度的作用： s λ、o γ确定γA 空间位置r κ、o α确定αA 空间位置'r κ、'oα确定'αA 空间位置 s λ、r κ确定S 空间位置2）n P 系的标注角度法前角 n γ： n P 中度量r P与γA 的夹角 法后角 n α： n P 中度量s P与αA 的夹角 副法后角'n α： 'n P 中度量's P 与'αA 的夹角3）f P 系的标注角度背前角 p γ： p P 中度量r P 与γA 的夹角背后角 p α： p P 中度量s P 与αA 的夹角侧前角 f γ： f P 中度量r P 与γA 的夹角侧后角 f α： f P 中度量s P 与αA 的夹角副侧后角'f α： 'f P 中度量's P 与'αA 的夹角副背后角'p α： 'p P 中度量's P 与'αA 的夹角 三、主要仪器及耗材1、万能角度量角器2、车刀四、实验内容与步骤1、认识车刀结构如图所示从结构上车刀分为刀头和刀柄，本实验测量刀头的独立标注角度。
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目录前言 (1)实验一切削力的测量及经验公式的建立 (2)实验二车刀几何角度的测量和刀具的选择 (10)前言实验是《金属切削原理与刀具》课程中重要的实践教学环节，用于巩固和补充课堂讲授的理论知识，培养学生的综合实践能力。
为了搞好实验教学，对学生实验做出如下要求：一、预习实验在上实验课前，必须认真预习实验指导书，了解实验目的、实验用仪器设备的结构及工作原理、实验操作步骤，复习与实验有关的理论知识。
二、上实验课1．按时上、下课，不得迟到、早退或旷课。
2．上课时遵守学生实验守则，按使用方法照章严格操作，严禁违章操作，并注意安全。
3．上课时要注意观察，认真分析，准确地记录实验原始数据。
4．实验结束后要及时关掉电源，并对所用仪器设备进行整理，恢复到原始状态。
5．经指导老师允许后方可离开。
三、撰写实验报告1．实验报告应独立完成，不得抄袭他人成果。
2．实验报告书写要工整。
按照《金属切削原理与刀具》课程教学大纲的要求，编写了此实验指导书。
实验成绩应根据实验预习、实验操作及实验报告综合评定。
完成全部实验方能取得参加期末课程考试的资格。
实验一切削力的测量及经验公式的建立一、实验目的1、了解切削测力仪的工作原理、测力方法和实验系统。
2、掌握车削过程中背吃刀量a p、进给量f和切削速度v c对切削力的影响规律。
3、通过实验数据的处理，建立切削力的经验公式。
二、实验设备和器具1、设备：普通车床CA6140A。
2、仪器：切削测力仪。
3、工具：硬质合金车刀、游标卡尺、坐标纸。
4、试件：铝棒料三、实验及标定原理三向切削力的检测原理是使用三向车削测力传感器检测三向应变，三向应变作为模拟信号，输出到切削力实验仪器内进行高倍率放大，再经A/D板又一次放大之后，转换为数字量送入计算机。
测力系统首先应该通过三向电标定以确定各通道的增益倍数，然后再通过机械标定确定测力传感器某一方向加载力值与三个测力方向响应的线性关系。
经过这两次标定，形成一个稳定的检测系统之后，才能进行切削力实验。
测量切削力的主要工具是测力仪。
测力仪的种类很多，例如机械测力仪、油压测力仪和电测力仪。
机械和油压测力仪比较稳定、耐用；而电测力仪的测量精度和灵敏度较高。
电测力仪根据其使用的传感器不同，又可分为电容式、电感式、压电式、电阻式和电磁式等。
目前电阻式和压电式用得最多。
电阻式测力仪的工作原理：在测力仪的弹性元件上粘贴具有一定电阻值的电阻应变片，然后将电阻应变片联接电桥。
设电桥各臂的电阻分别是R1、R2、R3和R4，如果R1/R2=R3/R4，则电桥平衡，2、4两点间的电位差为零，即应变电压输出为零。
在切削力的作用下，电阻应变片随着弹性元件发生弹性变形，从而改变它们的电阻。
如图1.1所示，电阻应变片R1和R4在弹性张力作用下，其长度增大、截面积缩小，电阻增大；电阻应变片R2和R3在弹性压力作用下，其长度缩短、截面积增大，电阻减小，这导致电桥的平衡条件受到破坏，2、4两点间产生电位差，输出应变电压。
通过高精度线性放大区将输出电压放大，并显示和记录下来。
输出应变电压与切削力的大小成正比，经过标定，可得到输出应变电压和切削力之间的线性关系曲线（即标定曲线）。
测力时，只要知道输出应变电压，便能从标定曲线上查出切削力的数值。
图1.1 由应变片组成的电桥 实际使用的测力仪的弹性元件不像图1.1所示的那样简单，粘贴的电阻应变片也比较多，由于要同时测量三个方向的分力，因而测力仪结构也较复杂。
使用符合国家标准的测力环做基准进行测力仪三受力方向的机械标定，可获得较高的精确度。
机械标定（以下简称标定）还确定了三向力之间的相互响应关系，在测力过程中，通过计算消除了各向之间的相互干扰，因而可获得较高的准确度。
标定切削力实验系统的目的有两个：一是求出某向输出（数字）与该向载荷（测力环所施加的力值）之间的响应系数；二是求出该向载荷对另外两向之间的影响系数，从而通过计算来消除向间影响而获得实际的三向力。
若F x 、F y 、F z 力同时作用于测力传感器，设三向分力方向的输出分别为D x 、D y 、D z 。
由于各向分力间存在相互干扰，因此，输出D x 、D y 、D z 与F x 、F y 、F z 力之间存在如下关系：i z y,x,j i,j ij D F m =∑= （i 和j — x 、y 、z 方向） （1.1）式中m ij 表示D i 对F i 的相关系数。
解析方程1.1，相对三向输入与输出，在已知D x 、D y 、D z 的条件下，可求出三个给定方向的排除了向间干扰的力值F x 、F y 、F z 。
四、实验方法1、准备工作（1）安装工件、测力仪，注意刀尖对准车床中心高。
（2）用三根软管导线将测力仪和数显箱连接起来（注意X-X 、Y-Y 、Z-Z 相联，不可接错），接通电源。
（3）熟悉机床操作手柄及操作方法，注意安全事项。
（4）熟悉数显箱的使用和读数，并将读数调零。
（5）确定实验条件。
2、切削实验步骤概述本实验所采用的实验方法是单因素法。
在实验之前已经对测力系统进行了三通道增益标定、机械标定。
实验过程中还需经常进行三通道零位调整，之后再通过数字显示观察输出情况，若输出稳定就可以进行实验。
在显示器面板上点击“切削力实验”图标，进入实验系统。
在切削力实验向导界面上，可以点击激活亮显了的项目，调出相应的界面和程序运行。
对于需要将实验过程中的实时数据写进数据库的项目——“测力传感器标定”和“切削力实验”，在点击其软按钮之前，应先在“要进行新实验必须在此输入实验编号”栏目内，给出实验编号，点击[确定]软按钮，激活所有项目。
之后再点击需要的软按钮，调出相应程序运行。
（1）切削力实验系统三通道的零位调整零位控制是实验过程中非常重要的一个环节。
如果零位偏高，则A/D板采集的高端的数据就会受到限制，例如切向力的零位数为200，则当切向切削力数据为2800N时，虽然显示的数值仅为2800N，但实际采集的数值已经为3000N了，若切向力再增大，但采集的数据依然为3000N不变，这就产生了采集误差。
反之如果零位数值小于0，例如为-30，则A/D 板采集的小于30N的数据都将为0，也就产生了采集误差。
界面如图1.2所示。
图1.2 系统三通道的零位调整界面（2）三向力的数字显示在三向力数字显示界面内，可以实时的观察到切削力的变化情况以及变化规律，从而更好的对实验过程进行控制，参见图1.3。
图1.3 三向力数字显示界面（3）切削力实验方式向导在切削力实验向导界面内，点击[切削力实验方式向导]软按钮，调出切削力实验方式向导界面，解决实验条件设置与实验方式选择等实验中的重要问题，参见图1.4。
图1.4 切削力实验方式向导界面选择测力传感器型号，同时显示其三方向测力范围。
在“输入切削条件”栏目内，可根据实际情况输入切削条件基础参数，例如刀具几何参数、车床型号、刀片材料、工件状况。
接下来直接点击[改变背吃刀量]、[改变进给量]、[改变切削速度]软按钮即可进行相对应的实验。
3、单因素实验步骤（1）改变背吃刀量单因素切削力实验背吃刀量是影响三向切削力的最主要因素，在改变背吃刀量单因素切削力实验程序辅助下，进行只改变背吃刀量，而不改变切削速度和进给量的切削力实验，操作过程大致如下：1）在切削力实验方式向导界面，点选[改变背吃刀量]软按钮，调出单因素实验方式中改变背吃刀量的辅助实验界面，参见图1.5。
图1.5 改变背吃刀量单因素切削力实验界面2）在“点序”栏内，点选实验点序号（两位数，一般从1开始）。
如果要删除该点序的实验数据，请点击[删除此点数据]软按钮。
如果要删除以前的所有实验数据，应点击[清空记录]软按钮。
3）设置切削用量，需要确定以下参数：⏹在“不改变的切削用量”栏目内，输入进给量和切削速度。
对于切削速度，只须输入工件加工直径及车床能够实现的主轴转速，并用鼠标点击一下“切削速度”数字标牌，程序就会自动计算并显示出切削速度；⏹在“改变的切削用量”栏目内，点选或输入背吃刀量数值。
4）确定采样时间，并且按设定的切削用量调整车床和刀具。
5）点击[清零]软按钮，调零位调整界面，按其调整说明进行零位调整。
6）启动车床进行切削，待切削稳定后，按下[开始数据采集]软按钮，界面上会自动显示采样进程时间，以及不断变换着的三向切削力的数值和图线。
经过采样规定时间后，程序将自动停止采样，同时操作者立即停止切削！结束采样后，系统将计算出这一实验点三向切削力的平均值，并在切削背吃刀量与三向切削力关系曲线图上画三个点，再用直线将其与上三实验点连起来，获得通过各实验点的a p-F c（兰色线）、a p-F f（红色线）、a p-F p（绿色线）关系连线。
7）点选“实验点序号”，使其数值加1，即进入下一点的切削实验。
同时，必须改变背吃刀量。
然后重复5）、6）直至获得足够多（应不少于3个点）的实验数据。
8）当采集完数据时，按下[求单因素实验式]软按钮，程序将按现有的几个实验点数据进行拟合，建立a p-F c、a p-F f、a p-F p关系实验公式，画a p-F c、a p-F f、a p-F p拟合曲线图。
9）按下[保存单因素实验式]软按钮，将已经获得的改变背吃刀量单因素实验公式中的系数和指数写入数据库保存。
10）在界面的右下角，通过单因素实验公式，已经很清楚地显示了这三个单因素实验的进展情况。
如果已经完成了两个单因素实验，还可点击[求单因素综合公式]软按钮，程序将把已有的三向切削力单因素实验公式进行综合，计算出相应的综合公式，并将这三个综合公式写进数据库。
对于还没有完成单因素实验的那个切削用量，在综合公式中，程序规定其指数为零。
11）点击[返回实验向导]软按钮，返回切削力实验方式向导界面。
（2）改变进给量单因素切削力实验改变进给量单因素切削力实验的实验方法和改变背吃刀量单因素切削力实验的实验方法一样，只需将相对应的改变背吃刀量修改为改变进给量即可进行。
（3）改变切削速度单因素切削力实验改变切削速度单因素切削力实验的实验方法和改变背吃刀量单因素切削力实验的实验方法一样，只需将相对应的改变背吃刀量修改为改变切削速度即可进行。
（4）单因素切削力实验综合公式在三个实验进行完毕之后，返回求取单因素切削力实验综合公式界面。
点击[求单因素综合公式]软按钮，程序将把已有的三向切削力单因素实验公式进行综合，计算出相应的综合公式，并将这三个综合公式写进数据库。
五、实验数据的处理及经验公式的建立本实验采用系统内置的程序可直接获取实验公式。
实验时，也可自行对实验数据进行处理以获得相应的切削力经验公式。
常用的方法为图解法。
其步骤如下：1、根据实验数据，在双对数坐标纸上作出lg F c －lg a p 、lg F c －lg f 、lg F c －lg v c 的关系曲线，通常为一直线，如图1.6所示：lg F c －lg a p lg F c －lg f lg F c －lg v c图1.6 lg F c －lg a p 、lg F c －lg f 、lg F c －lg v c 的关系线图图中直线可分别表示为：p Fc ap c a x C F lg lg lg += （1.2）f y C F Fc f c lg lg lg += （1.3）c Fc vc c v n C F lg lg lg +=（1.4） 分别对式（1.2）、（1.3）、（1.4）两边取真数，得幂函数关系式：Fc x p ap c a C F ⋅= （1.5）Fc y f c f C F ⋅= （1.6） Fc n c vc c v C F ⋅=（1.7） 综合式（1.5）～式（1.7）求得切削力经验公式：Fc Fc Fc n c y x p Fc c v f a C F ⋅⋅⋅= （1.8）式中，指数x Fc 、y Fc 、n Fc 分别为lg F c －lg a p 、lg F c －lg f 、lg F c －lg v c 线的斜率，由图求得： 111b a tg x Fc ==θ （1.9） 222b a tg y Fc ==θ （1.10）333b a tg n Fc ==θ （1.11）lg C a p 、lg C f 、lg C vc 分别为lg F c －lg a p 、lg F c －lg f 、lg F c －lg v c 线的纵截距。