第二章金属切削过程的基本规律
金属切削过程3
最为显著 ；
2.1 金属切削过程的基本规律
切削热和切削温度
1. 切削热的产生和传出 • 在刀具的切削作用下，切削层金属产生弹、塑性变形所消 耗的功转换成切削热，这是切削热的一个重要来源之一。 • 切屑与刀具前面和工件与刀具后面发生摩擦所消耗的功转 换成切削热，这是切削热的又一个来源。
• 切削时共有三个发热区，即剪切面发热区、切屑与前面接 触区、后面与加工表面接触区。
p asp f vc Pm Ps 103 p 106 kW /(mm3 s 1 ) Z w 1000asp f vc
2.1 金属切削过程的基本规律
影响切削力因素
（1）被加工工件材料对切削力的影响
（2）切削用量对切削力的影响
（3）刀具几何参数对切削力的影响 （4）刀具材料对切削力的影响 （5）切削液对切削力的影响 （6）刀具磨损对切削力的影响
κr - Fc
κr – Ff
κr – Fp
30 45 60 75 90
γ0 – Fp γ0 – Ff 前角γ0
600 200
主偏角κr / °
前角对γ0切削力的影响
主偏角κr对切削力的影响
2.1 金属切削过程的基本规律
影响切削力因素
刀具几何角度影响 ◆ 与主偏角相似，刃倾角λs对主切削力影响不大，对吃刀抗 力和进给抗力影响显著（ λs ↑ —— Fp↓，Ff↑） ◆ 刀尖圆弧半径 rε 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给 抗力影响显著（ rε ↑ —— Fp↑，Ff↓） ； 其他因素影响 ◆ 刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩擦，而 影响切削力 ； ◆ 切削液：有润滑作用，使切削力降低 ； ◆ 后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力Fp的影响
金属切削过程的基本规律
金属切削过程的基本规律金属切削过程中的变形一、切屑的形成过程1．变形区的划分切削层金属形成切屑的过程就是在刀具的作用下发生变形的过程。
图2-10是在直角自由切削工件条件下观察绘制得到的金属切削滑移线和流线示意图。
流线表明被切削金属中的某一点在切削过程中流动的轨迹。
切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域：（1）第一变形区从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。
OA线和OM线之间的区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。
（2）第二变形区切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化，基本上和前刀面平行。
这一区域（图中Ⅱ区）称为第二变形区。
（3）第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。
这一区（图中Ⅲ区）称为第三变形区。
在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。
OA称作始滑移线，OM称作终滑移线。
当金属沿滑移线发生剪切变形时，晶粒会伸长。
晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角ψ。
在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为0．02－0．2mm，所以可以用一剪切面来表示（图2－12）。
剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以υ表示。
2．切屑的受力分析在直角自由切削的情况下，作用在切屑上的力有：前刀面上的法向力Fn 和摩擦力Ff；剪切面上的正压力Fns和剪切力Fs；这两对力的合力互相平衡，如图2－14所示。
如用测力仪直接测得作用在刀具上的切削分力F c和F p，在忽略被切材料对刀具后刀面作用力的条件下，即可求得前刀面对切屑作用的摩擦角β，进而可近似求得前刀面与切屑间的摩擦系数μ。
二、切削变形程度切削变形程度有三种不同的表示方法，分述如下。
1．变形系数在切削过程中，刀具切下的切屑厚度h ch通常都大于工件切削层厚度h D，而切屑长度l ch却小于切削层长度l c。
金属切削加工的基本知识
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f是工件或刀具每回转一周时两者沿进
给运动方向的相对位移，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
金属切削的基础知识
切削过程： 三个变形区
（1）第一变形区
（2）第二变形区： （3）第三变形区：
制造技术
切屑种类：
1）带状切屑
外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。
制造技术
2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料
制造技术
二、切削热的传散
在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。
面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、表层材质变化
1.加工硬化
加工硬化是指在切削过程中，工件已加工表面受刀刃和后 面的挤压和摩擦而产生塑性变形，使表层组织发生变化，硬度 显著提高的现象。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。
制造技术
对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件
制造技术
2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附
机械制造技术考点汇总
第一章 金属切削基础1.基本知识：①工件上的加工表面：3个不断变化着的表面 (1) 待加工表面。
工件上行将被切除的表面。
(2) 已加工表面。
工件上经刀具切削后产生的新表面。
(3) 过渡表面。
工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加 工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。
②切削运动：直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动包括主运动和进给运动（合成切削运动）主运动及进给运动：可能是连续，也可能是间歇的；可能是直线运动，也可能是回转运动；可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；③切削用量：切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削的加工余量（切削层）厚度。
切削速度：刀刃上选定点的主运动的线速度 单位：m/s 或m/min当主运动为旋转运动时，可按右式计算 切削刃上各点的切削速度是不同的进给量：主运动的每一转或每一行程，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称。
znf fn v Z f ==背吃刀量：工件上已加工表面和待加工表面间的距离切削用量三要素：切削速度；进给量；背吃刀量2.金属切削刀具的几何参数①刀具切削部分的结构要素：刀具组成：夹持部分（刀柄）；切削部分（刀头） 切削部分组成：三面、两刃、一尖②切削平面切削角度分析：参考PPT1000dnv π=第二章金属切削的基本规律及其应用1.切屑的种类及其变化①分类：带状切屑；底面光滑，背面呈毛茸状挤裂切屑；底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状节状切屑；底面已不光滑，呈粒状金属块的堆砌崩碎切屑：不规则块状颗粒②影响切屑形状的因素：工件材料、切削速度、进给量、刀具角度③切屑形状对加工过程的影响：切削过程平稳性、表面质量④切屑控制：卷曲和折断2.切削层金属的变形①三个变形区②变形程度的表示：变形系数；剪切角；剪应变变形系数PS：能表示变形程度的参数：切屑形态（方便、定性）；剪切角（定量）；变形系数（纯挤压，易测）；剪应变（纯剪切，较合理，忽略挤压）③刀—屑接触区的变形与摩擦第二变形区特征:切屑底层晶粒纤维化,流速减慢,甚至滞留。
机械制造技术基础-第二版---吕明主编---习题答案
机械制造技术基础-第—版--- 吕明主编---习题答案第一章金属切削过程的基础知识一.单项选择1.进给运动通常是机床中（）Oa）切削运动中消耗功率最多的：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1E确加工位置的运动。
2•在外圆磨床上磨削工件外圆表面，其上运动是（）o a）砂轮的回转运动，b）工件的回转运动，c）砂轮的H线运动，d）工件的直线运动。
3.在立式钻床上钻孔，其上运动和进给运动（）o町均山工件来完成：b）均由刀具来完成：c）分别由T•件和刀具來完成；d）分别由刀具和工件來完成。
4.背吃刀量作是指上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届的值；b）止交平面的法线方向上测量的值；c）在基而上的投影值:d）在上运动及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测届的值。
5.在背吃刀暈作和进给屋f 一定的条件卜，切削厚度与切削宽度的比值取决于（）oa）刀具询角；b）刀具后角；c）刀具上偏角；d）刀具副偏角。
6.垂直于过渡表面度鼠的切削层尺寸称为（）。
a）切削深度，b）切削氏度，c）切削厚度，d）切削宽度。
7.通过切削刃选定点，垂直于上运动方向的平而称为（九a）切削半面，b）进给平面，c）基面，d）主剖面。
&在正交平面内度量的基而与前刀而的夹角为（）oa）前角，b）后角，c）主偏角，d）刃倾角.9.刃倾角是上切削刃与（）之间的夹角。
a）切削平而，b）基面，c）上运动方向，d）进给方向11.用硬质合金刀具对碳素钢工件进行精加匸时，应选择刀具材料的牌号为（）oa） YT30. b） YT5, c） YG3, d） YG8.三.分析1.图1所示为在车床上车孔示意图，试在图中标岀刀具前角、后角、上角、副偏角和刃倾角。
第二章金属切削过程的基本规律及其应用3.靠询刀面处的变形区域称为_______ 变形区，这个变形区上要集中在和前刀面接触的切M底面一薄层金属内。
金属切削过程的基本规律及应用
切 屑 类 型
(3)第三变形区内金属的挤压摩擦变形 已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压摩擦，造 成纤维化与加工硬化。 1.2 切屑的类型 由于工件材料不同，切削条件不同，切削过程的变形也不 同，所形成的切屑多种多样。 通常将切屑分为四类： 带状切屑；挤裂切屑；单元切屑;崩碎切屑 (1)带状切屑 它是经过上述塑性变形过程形成的切屑,外形呈带状。切 削塑性较高的金属材料,例如碳素钢、合金钢、铜和铝合金时, 常出现这类切屑。
即在该处剪应力达到材料的屈服极限在1处继续移动到1处的过程中p点沿最大剪应力方向的剪切面上滑移至2处之后同理继续滑移至34处离开4处后就沿着前刀面方向流出而成为切屑上一个质在切削层上其余各点移动至oa线均开始滑移离开om线终止滑移在沿切削宽度范围内称oa是始滑移面om是终滑移面
内 容 提 要
本节提要: 金属切削过程是机械制造过程的一个重要组成部分。金属 切削过程的优劣,直接影响机械加工的质量、生产率与生产成 本。 主要内容： 1、分析了金属切削过程中产生切削变形、切削力、切削热与 切削温度、刀具磨损的原因及对切削过程的影响; 2、介绍金属切削过程中的基本规律，即切削变形、切削力、 切削热与切削温度、刀具磨损与刀具耐用度变化四大规律; 3、切削加工性，刀具几何参数以及切削用量的合理选用。
变 形 程 度 的 量 度 方 法
变形程度的量度方法 (1)相对滑移ε 相对滑移ε是用来量度第Ⅰ变形区滑移变形的程度。 如图，设切削层中OM线沿剪切面滑移至GP时的距离为△у， 事实上△у很小， 可认为滑移是在剪切面上进 行，滑移量为△s。相对滑移 ε表示为： DS NP NK KP MK MK Dy (1) 用相对滑移ε的大小能 比较真实地反映切削变形 程度。
切 削 变 形
金属切削过程的基本规律.
2019/6/30
12
切削层金属的变形
二、切削层金属的变形 1. 变形区的划分（以直角自由切削方式切削塑性材料为例）
根据实验，切削层金属在刀具 作用下变成切屑大体可划分三 个变形区。
2019/6/30
13
金属切削过程中滑移线和流线示意图
（l）第一变形区（Ⅰ）
从OA线（始滑移线）金属开始发生剪切变形，到 OM 线 （ 终 滑 移 线 ） 金 属 晶 粒 剪 切 滑 移 基 本 结 束 ， AOM区域叫第一变形区。
忽略切屑宽度的变化，有a=l=
变形系数能直观反映切屑的变形程度，且容易
求得，生产中常用。
2019/6/30
变形系数求法
27
(3) 剪应变
按剪应变即相对滑移关系有
= s / y， 而 s = NP，y = MK故
=NP / MK = (NK+KP) / MK = ctg + tg(-0)
2
2) 切削力
掌握切削力的来源、切削合力、分力及切削功率 牢固掌握影响切削力的主要因素；
2019/6/30
3
3） 切削热和切削温度
掌握切削热的来源及传出规律； 掌握切削区的温度分布规律； 牢固掌握影响切削温度的主要因素；
2019/6/30
4
4) 刀具磨损、破损
牢固掌握刀具的磨损形态及刀具磨损的主要原因； 牢固掌握刀具磨钝标准及刀具耐用度的概念； 掌握各切削参数与刀具耐用度的关系及合理耐用度的
(-0) 为切削合力Fr 与切削速度方向的夹角，称作用角，以表示。
2019/6/30
34
可得如下结论
前角 o 增大时， 增大，变形减小。故在保证刀刃 强度条件下增大前角可以改善切削过程（降低切削 力、温度、提高表面质量等）；
金属切削过程及其基本规律 (2)
前刀面上的摩擦和积屑瘤
1.前刀面上的摩擦 前刀面上有两种摩擦形式：内摩擦和外摩擦；
一般情况下内摩擦力占总摩擦力的８５％
内摩擦：切削过程中，在高温高压作用下，切 屑底部与前刀面发生粘结现象，切屑与前刀面 间的摩擦就不是普通的摩擦，而是切屑和刀具 粘结层与其上层金属之间的内摩擦，这种内摩 擦实际就是金属内部的剪切滑移，它与材料的 流动应力特性以及粘结面积大小有关，和外摩 擦的规律不同。
1.带状切屑：内表面光滑，外表面成毛茸状。 切削过程平稳，波动小。塑性材料、切削速度 高、前角大、切削厚度小。
2.挤裂切屑：塑性金属，外表面可见明显裂纹 的连续带状切屑；切屑所受剪应力在局部超过 了工件材料的屈服强度，使切屑外表面产生了 明显的裂纹；有轻微振动。
3.单元切屑：塑性金属；切屑呈颗粒状。切屑 所受剪应力超过了工件材料的屈服强度，裂纹 贯穿了整个切屑；振动较大；工件表面可见明 显波纹。
金属切削过程及其基本规律
研究金属切削过程的方法
（1）侧面方格变形观察法 将工件侧面抛光，画出细小的方格，在
低速切削时观察直角自由切削工件材料 的变形过程。
（2）高速摄影法：利用高速摄影机拍摄 被切削试件的侧面，可以得到一个完整 的切屑形成过程的真实图像。常用的高 速摄影机每秒可拍几百幅到一万幅以上 。
利的。(到这里是六次课了）
影响切屑变形的各种因素
1.工件材料的性能:工件材料的强度硬度越高， 摩擦系数越小。原因是当工件材料的强度和硬 度大时，切削速度不变，切削温度增高，故摩 擦系数下降
2.刀具几何参数：一般前角越大，切削层的变 形越小，这是因为前角增大，虽然摩擦因数、 摩擦角也增大，但剪切角也增大，剪切面减小 ，变形减小。刃倾角的大小影响到实际工作前 角，对切削变形也会产生影响。
第2章 金属切削过程
⑶主偏角 主偏角κ r 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗 力影响显著（ κr ↑—— Fp↓，Ff↑）
切削力/ N
2200
1800
1400 1000
κr - Fc
κr – Ff κr – Fp
FC—— 切削力(Fz) Ff—— 进给力(Fx) FP—— 背向力(Fy)
600 200 30 45 60
进给力Fx (Ff)
也称轴向分力，用Fx表示—总切削力在进给方 向的分力，是设计机床进给机构不可缺少的参数。 背向力 Fy（Fp） 也称径向分力，用Fy表示 —总切削力在垂直于
工作平面方向的分力，是进行加工精度分析、计算
系统刚度，分析工艺系统振动所必须的参数。
三个分力FC、Ff、FP与合力F 合力F ＝
2、切削温度的分布
★ 切削塑性材料 ：
前刀面靠近刀尖处温度最高。
★ 切削脆性材料： 后刀面靠近刀尖处温度最高
750 ℃
刀 具
2.3.3 影响切削温度的主要因素
1.切削用量对刀具温度的影响
切削温度与切削用量的关系式为：
θ ＝ Cθ VcZθ fyθ apxθ 三个影响指数 zθ ＞yθ ＞xθ ，说明切削速度对切削 温度的影响最大，背吃刀量对切削温度的影响最小。
C区是刀尖区，由于散热差，强度低，磨损 严重，磨损带最大宽度用VC表示 B区处于磨损带中间，磨损均匀，最大磨损 量VBmax；
3.边界磨损
N区处于切削刃与待加工表面的相交处，磨 损严重，磨损量以VN表示，此区域的 磨损也叫边界磨损
2.4.2 刀具磨损的主要原因
1. 硬质点磨损
工件材料中含有硬质点杂质，在加工过程中会将刀具表面划伤， 造成机械磨损。低速刀具磨损的主要原因是硬质点磨损。
机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
机械制造技术习题答案
第一章金属切削基础一. 单项选择1. 进给运动通常是机床中（）。
a) 切削运动中速度最高的运动,b) 切削运动中消耗功率最多的,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。
2. 在外圆磨床上磨削工件外圆表面，其主运动是（）。
a) 砂轮的直线运动，b) 工件的回转运动，c) 砂轮的回转运动，d) 工件的直线运动。
3. 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,d) 分别由刀具和工件来完成。
4. 背吃刀量a p 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。
5. 垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为（）。
a) 切削深度，b) 切削长度，c) 切削厚度，d) 切削宽度。
6. 在背吃刀量a p 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（）。
a) 刀具前角；b) 刀具后角；c) 刀具主偏角；d) 刀具副偏角。
7. 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。
8. 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.9. 刃倾角是主切削刃与（）之间的夹角。
a) 切削平面,c) 主运动方向,d) 进给方向10. 车削加工时，车刀的工作前角（）车刀标注前角。
a) 大于,b) 等于,c) 小于,d) 有时大于、有时小于11. 用硬质合金刀具对碳素钢工件进行精加工时，应选择刀具材料的牌号为（）。
a) YT30,b) YT5,c) YG3,d) YG8 .二. 多项选择1. 主运动和进给运动可以（）来完成。
a) 单独由工件,b)单独由刀具,c) 分别由工件和刀具,d) 分别由刀具和工件2. 实现切削加工的基本运动是（）。
《机械制造技术基础》课程教学大纲
《机械制造技术基础》课程教学大纲课程名称：机械制造技术基础（英文）Fundamentals of machinery manufacture technology 课程性质：必修课适用层次：函授专升本学时：56 学分：3.5一、课程的作用、地位和任务1、课程作用：该课程机械工程学科的一门学科基础课程。
其任务是使学生初步具有正确选材和合理安排工艺方案的能力，掌握金属加工工艺的基础知识，为学习其他课程和从事生产技术工作打好必要的基础。
2、教学方法：课堂讲课与金工实习相结合3、课程学习目标和基本要求：（1）以金属切削理论为基础，要求掌握金属切削的基本原理和基本知识，并具有根据具体情况合理选择加工方法（机床、刀具、切削用量、切削液等）的初步能力；（2）掌握机械加工的基础理论和知识：如定位理论、工艺尺寸链理论、加工精度理论等。
（3）了解影响加工质量的各种因素，学会分析研究加工质量的方法；（4）学会制定零件机械加工工艺过程的方法；（5）了解机床夹具设计的基本原理和方法。
4、课程类型：专业课5、先修课程：机械工程材料、互换性与测量技术二、课程内容和要求（一）理论教学第一章金属切削过程的基本知识。
第二章金属切削过程的基本规律及其应用。
第三章金属切削机床与刀具。
第四章机械加工工艺规程的制定。
第五章机床夹具设计原理。
第六章机械加工精度。
第七章机械加工表面质量。
第八章机械装配工艺。
要求学生基本了解和掌握上述内容。
1、实习上课前，学生已经在自己工作的工厂进行过各种生产实习，即金工实习。
要求学生在生产过程中结合理论教学进行，金工实习项目和要求如下：三、学时分配表四、考核的内容及要求1．课程考核应掌握的知识点和技能：见“课程内容和要求”2．考试形式：闭卷笔试3．试卷结构（1）题型：单选题（20分），多选题（15分），判断题（20分），问答题（25分）应用题（20分）；（2）题目难易比例：容易占40%，中等占40%，难题占20%。
金属切削过程 规律 及图片
n X aSP Ff f Ff
vC n Ff
4
K Ff
切削时消耗的功率
Pc
Fc vc
6 10
2. 切削力的经验公式
[计算举例]：
用YT5硬质合金车刀外圆纵车σb = 630 MPa的热轧45钢，车 刀几何参数为go =10°、r = 75°、ls = –5°，切削用量 为asp = 2mm、f = 0.3mm/r、vc = 100 m / min。 试计算切削力Fc、Fp、Ff 及切削功率Pc 。
0.75
2795 2 0.3 1135.7 k Fc
100
0.15
k Fc
2. 切削力的经验公式
[ 解] ：
k Fc k mFc k krFc kg Fc klsFc
当 b = 630MPa时
k mFc
σb n Fc 630 0.75 ( ) ( ) 0.98 650 650
3. 影响切削力的因素
2）切削用量对切削力的影响。 a）背吃刀量asp 和进给量f对切削力的影响;
背吃刀量asp ↑ 进给量f↑
AD ↑
变形抗力 ↑ 摩擦力
↑ 切削力
二、切削力
标准切削试验：刀具材料P10，工件材料45钢 σ b = 650 Mpa，车刀几何参数为go =10°、r = 45°、 ls =0°。
(2)切削用量
切削速度
Q Fc
vc
3.影响切削温度的主要因素
(2)切削用量
进给量
材料切除率
Q = 1000 vc asp f
hch hch Λh hD f
3.影响切削温度的主要因素
(2)切削用量
背吃刀量
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机械制造工程学
二、切削变形区
2.第二变形区： 切屑底层与前刀面之间的摩擦 变形区。主要影响切屑的变形 和积屑瘤的产生。
机械制造工程学
二、切削变形区
3.第三变形区： 工件已加工表面与刀具后刀面之 间的挤压、摩擦变形区域。 造成工件表面的纤维化与加工硬 化。 该区域对工件表面的残余应力以 及后刀面的磨损有很大的影响。
机械制造工程学
四、切削力的计算
负倒棱的影响： br/f
机械制造工程学
五、单位切削力
“单位面积上的主切削力”：
KC
Fc AD
f
Fc ap
估算切削力：
(N / mm2 )
Fc KC AD KC a p f
机械制造工程学
切削力公式比较
对碳钢45材料：
经验公式： Fc 1640 a1p f 0.84 KFc
机械制造工程学
⑤避开积屑瘤产生的速度范围
Ⅱ区：形成带状切屑， 冷焊条件形成，随着切削 速度的提高积屑瘤的高度 也增高。
机械制造工程学
⑤避开积屑瘤产生的速度范围
Ⅲ区：积屑瘤高度随着 切削速度的提高而减小， 当达到Ⅲ区右边界时，积 屑瘤消失。
机械制造工程学
⑤避开积屑瘤产生的速度范围
Ⅳ区：切削速度进一步 提高，由于切削温度较高 而冷焊消失，此时积屑瘤 不再存在了。
厚度变形系数：
h
hch hD
式中：hch——切屑厚度 hD ——切削层厚度
机械制造工程学
四、切屑的变形及影响因素
1. 变形系数：
长度变形系数：
l
lc lch
式中：lc ——切削层长度 lch——切屑长度
机械制造工程学
四、切屑的变形及影响因素
1. 变形系数：
根据体积不变原理：
h l 1
hch OM cos( o) cos( o)
大。
三、切屑的类型
3. 单元切屑：
机械制造工程学
形产形特状 生 成 点： 条 原 ：件 因：
材整切削料个切力塑剪屑波性切沿动很面挤很差上裂大、剪面， 完状切前应破有面角 坏。振 粗速力全小 强动 糙低超断。度；、过开极已 大h材成D限，加大料单。且工、的元有表 振纹。
三、切屑的类型
4. 蹦碎切屑：
机械件，产生变形 2. 滑移 3. 挤裂 4. 切离
机械制造工程学
一、概述
金属切削过程：就是工件的被切削层金属在刀 具前刀面的推移下，沿着剪切面(即滑移面)产生剪 切变形并转变为切屑的过程。
机械制造工程学
二、切削变形区1.第一变形区：(基本变形区)
OA～OM之间的区域，是切削过程 中的主要变形区，是切削力和切 削热的主要来源。 主要特征：
机械制造工程学
第一节 金属的切削过程
一、概述
宏观上，金属切削过程是指：用刀具从工件上 切除多余的金属层，使工件在尺寸、形状和表面质 量方面都符合预定要求的一种加工过程。
此过程在常温下进行，称为冷加工。
研究金属切削过程的规律首先要从金属切削过 程中金属层受力变形破坏的力学原理开始。
机械制造工程学
一、概述
机械制造工程学
三、切屑的类型
1. 带状切屑：
机械制造工程学
形成原因：
形特产切层状点生未削：：条及速件充度：分高
， 变
切 形
削 即
连切变绵削为不过塑切性断 程屑材呈 变，料带 形剪、状 小切切， ，面削切 切
屑削速上底力度的面小高应很 且、力切光 稳还削滑 定未厚而 ；达度背 已到较面 加
呈工小破毛表、坏茸前面值状角粗，。大糙因。度此较，小只。
机械制造工程学
特点： 形成原因： 形产状切生：削条件过：程 切碎材拉刀切 料块屑料 面强不 切 动。削状呈塑 挤度削平 大脆。不性 压低力，稳性规差 时，材波， 有则几， 受的乎前抗 没 有冲塑击性，变振形 便 脆 断动成大不，规已则 的 碎块加。工 表 面
粗糙。
四、切屑的变形及影响因素
1. 变形系数：
在不使用冷却液的情况下： Q屑>Q刀>Q工>Q介
车削加工时，50～86％由切屑带走，40～10％传入刀具， 9～3％传入工件，1％左右通过辐射传入空气。
钻削加工时，28％由切屑带走，15％传入刀具，52％传入 工件，5％左右传入周围介质。
机械制造工程学
三、切削温度
1. 切削温度分布：
2. 切削温度：
“指切削区（切屑与 前刀面接触区）的 平均温度
切削脆性材 料时最高温 度区域切削塑性材料时
最高温度区域
机械制造工程学
3. 切削温度的测量
常用热电偶法。两种不同的金属材料组成封闭 回路，当两节点有温差时，会产生温差热电势
ε∝(T1-T0)
机械制造工程学
3. 切削温度的测量
1)人工热电偶 用两种热电位差较高的金属组成测温结点，
估算切削力： Fc 1962 a p f K Fc
KfFc ?
机械制造工程学
K fFc
0.3
0.15
f
六、切削功率
Pc
Fc vc 1000
机床总功率：
(kw)
PE
Pc
0.75 ~ 0.85
机械制造工程学
单位切削功率
“单位时间内切下单位体积金属所需的功率”
Ps
Pc Qz
(kw / mm3 s1)
机械制造工程学
二、切削变形区
4.剪切面： 在一般切削速度下，OA(始滑面) 与OM(终滑面)非常接近(0.02～ 0.2mm)，所以通常用一个平面 OO’来表示这个变形区，该平面 称为剪切面。
机械制造工程学
二、切削变形区
5.剪切角： 剪切面与切削速度方向间的夹角 叫做剪切角，用Φ表示。 剪切角的大小反映了剪切变形的 程度，剪切角小则变形大。
F C a f K (N) p②
x y 位手计册算中。的即数：据为aP：特Fpm定m切，削f条：F件mp m下/测r 得的数据，当实际 F p F 的条件与p实验公式条件不符时，应加修p正系数。
F C a f K ( N) KfFc KfFcFfKvFc xpKFfFc KbyrFcFf KFc KFfFc KrFc KVBFc
290~300 ℃ 320 ℃ 350 ℃ 400 ℃ >500 ℃
机械制造工程学
切屑呈银白色 切屑呈淡黄色 切屑呈暗红色 切屑呈暗蓝色
切屑呈蓝色 切屑呈蓝灰色 切屑呈灰白色 切屑呈紫黑色
四、影响切削温度的因素分析
1. 工件材料:
HB、σb↗
切削抗力↗ 功耗↗
45#钢为例：
热处理
HB
σb
正火
187
其 中：功F率D 的主Ff2 要 F依p2 据。
机械制造工程学
三、切削力的测量原理
•测定切削力大都采用应变片测力仪。 •基本原理是在弹性变形元件上贴应变片组成电桥，测量拉压 应力应变。常用八角环式测力仪。
机械制造工程学
四、切削力的计算
由实验获得经验公式：
F C a f K ( N) c注①意计：算公F式c由实验xp测Fc得，式y中F的c 各项应F按c照实验时的单
hD
OM sin
sin
机械制造工程学
2. 影响切屑变形的因素：
① 工件材料：
工件塑性↗
延伸率δ↗
② 刀具角度：
γO ↗
刀具锋利
塑性变形↙
③ 切削速度：
V↗
ξ↙
ξ↗ ξ↙
机械制造工程学
五、积屑瘤
机械制造工程学
五、积屑瘤
3①2①..对积了产切“下切屑刀1①在.生削，削瘤刃硬特一条塑过代，切点度程定件性替增削：是的刀大： 材的塑工影刃了料温性响件进前。度：金材行角和属切，料压削减时的少，力，2了保～切护 ②②屑积落切面切摩冷的，屑削上屑擦变影焊瘤3切.形响区发形底，现削5，尺倍状界生层嵌。象寸降不，面冷与入,精低规可使前式状焊度了则以一和切刀结况的，代表削部面合符条频面力替分繁发发合件质。刀生生切生在：量。长具。刀适脱 故：当屑②的粘周温结而度在复、前始刀很的面大生上的长，压、形力脱和 ✓ 粗长剧成，加烈积使工落的积时屑。屑摩可瘤瘤人擦”能为。。稳控定制存积在屑。瘤的生
机械制造工程学
Machine Manufacturing Engineering
机械制造工程学
2020年10月31日
第二章 金属切削过程的基本规律
第一节 金属的切削过程 第二节 切削力与切削功率 第三节 切削热与切削温度 第四节 刀具的磨损及使用寿命 第五节 刀具合理几何参数的选择 第六节 工件材料的切削加工性 第七节 切削用量的选择
测量点温度。例如，在刀具上打孔到接近前刀 面，测点温。
机械制造工程学
3. 切削温度的测量
2)自然热电偶 利用刀具和工件本身两种不同材料组成热电
偶，由于两端温度不同，产生温差热电势。这种 方法测出的是切削区平均温度，需事先标定。
机械制造工程学
3. 切削温度的测量
切削碳钢时：
200℃以下 220℃ 270℃
✓ 精加工时应抑制积屑瘤的产生。
机械制造工程学
4. 控制措施：
① 提高前刀面的光滑程度； ② 适当增大刀具前角； ③ 提高工件的硬度，降低塑性； ④ 采用合适的切削液； ⑤ 避开积屑瘤产生的速度范围。
机械制造工程学
⑤避开积屑瘤产生的速度范围
机械制造工程学
⑤避开积屑瘤产生的速度范围
Ⅰ区：切削速度很低， 形成粒状或节状切屑，没 有积屑瘤生成。
Qz ap f vc (mm3 / s)
机械制造工程学
第三节 切削热与切削温度
一、产生原因：
第一变形区：
① 切削层的弹性及塑性 60%的热量