机械材料切削性能研究3
材料切削加工性能实验指导书
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
3）选择硬件并配置硬件 选择 WP-C401
4）测试硬件 5）确认设定（同时返回主界面） 6）选择恰当坐标设定（主界面右下角） 7）按“刷新”按钮确认坐标设定 8）按采集按钮 9）按“前进”、“后退”调整图形的时间方向 10）当采集完毕后按停止按钮 11）根据需要决定是否存盘。
认真阅读粗糙度样板的使用说明书，对同一零件的不同的三个部位进行测量，取平均。
对不同的材料进行粗车和精车到φ45×200，测量所获得的零件的表面粗糙度。然后将 10
号钢、45 号钢经过正火，T10 经过球化退火后，用同样的工艺参数进行加工，并测量所获
得的零件的表面粗糙度。将以上结果填入表 3-1 中。
三、用切削温度评定材料的切削性能
在相同切削条件下，凡切削温度较高的材料较难加工，即加工性差，反之，则加工性好。 （一）实验目的：
1. 掌握切削温度的测量方法； 2. 掌握材料的切削性能与切削温度的关系。
（二）实验原理 人工热电偶法：是将两种预先经过标定的金属组成热电偶，热电偶的热端焊接在刀具或
工件的预定要测量温度的点上，热电偶的冷端通过导线串联测温计上，测温计的信号由计算 机采集。
该实验的原理框图如下：
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机械基础系列实验：7-02A 材料切削加工性能实验
（三）实验内容及材料 选择不同强度的圆棒材料，在相同切削工艺参数下，进行粗车和精车，比较加工时
的切削温度。 （四）实验设备及仪器
普通车床、测温仪、硬质合金（或高速钢）车刀 （五）实验步骤：
z 认真阅读各种仪器的使用说明书； z 安装好刀具，调试好各种测量仪器； z 开动车床进行切削，并采集数据； z 停车、储存采样数据； z 更换不同材质的试棒， z 改变机床的参数，对上述试件进行车削，并采集数据； z 切断电源，清理实验现场； z 分析测量结果，写实验报告，并回答问题。 （六）测温软件使用说明：
机械加工中的切削力与加工力学分析
机械加工中的切削力与加工力学分析机械加工是一种常见的制造工艺，利用机床对原材料进行切削、磨削、钻孔等操作，将其加工成所需形状和尺寸的工件。
在机械加工过程中，切削力和加工力学是两个重要的参数，对加工质量和机床性能具有重要影响。
一、切削力的定义和影响因素切削力是指在刀具与工件接触面上的力，它是机械加工中最主要的力之一。
切削力的大小与刀具、工件、切削速度、进给量等因素密切相关。
1. 刀具形状和材料：切削力与刀具形状和材料有密切关系。
一般来说，刃口越尖锐的刀具，切削时所受的力越大。
此外，刀具的材料和硬度也会影响切削力的大小。
2. 工件材料和硬度：不同的工件材料具有不同的切削性能。
通常来说，材料越硬的工件，切削时所需的力越大。
3. 切削速度：切削速度是指刀具与工件相对运动的速度。
切削速度的增加会导致切削力的增大，但当速度超过一定范围后，切削力增加的趋势开始减缓。
4. 进给量：进给量是指单位时间内切削刀具所移动的距离。
进给量的增加会导致切削力的增大。
二、加工力学的分析方法加工力学是研究机械加工过程中力学关系的学科，可以通过力学分析来预测和优化机械加工过程。
1. 经验公式法：经验公式法是一种常用的切削力计算方法。
它通过实验和经验总结，建立了切削力与切削条件、材料性质之间的关系，从而快速估计切削力的大小。
2. 力学模型法：力学模型法是一种精确的切削力计算方法。
通过对机械加工过程进行详细的力学分析，可以建立起精确的切削力模型，从而准确预测和分析切削力的大小和变化规律。
3. 有限元法：有限元法是一种计算机辅助的力学分析方法。
通过将机械加工过程离散为许多小的力学单元，然后对每个单元进行力学计算，最后整合得到整个加工过程的力学信息，包括切削力。
三、切削力的调控和优化切削力的大小直接关系到机械加工过程的质量和效率。
为了提高加工效果和延长刀具寿命，需要合理控制和优化切削力。
1. 选择合适的刀具：合适的刀具形状和材料可以减小切削力，并提高加工效果。
机械制造(第2版)第二章课后习题解答
Fc
C a f v K x Fc pFc
yFc n
c Fc
sFc
900 31 0.4 0.75 80 0 1.0 1358N
Fp
xFp
yFp nFp
CFpap f vc K sFp
530 3 0.9 0.4 0.75 80 0 1.5 1075N
Ff
xFf
yFf nFf
CFf ap f vc K sFf
450 31 0.4 0.4 80 0 0.75 702N
再根据 p38公式(2-17)，可得切削功率 P c Fcvc 10 3 1358 80/ 60 10 3 1.81 KW
2-11 影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。 答：（P41-42）影响切削力的主要因素有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具 磨损、切削液和刀具材料。 工件材料的影响：工件材料强度、硬度越高，切削力越大； 切削用量的影响：背吃刀量 ap影响最大，几乎成正比； f 次之，v 最小。
2-13 试分析刀具磨损四种磨损机制的本质与特征，它们各在什么条件下产生？ 答：（P47）刀具磨损四种磨损机制的本质和特征： 硬质点划痕：工件材料有硬质点，造成机械磨损，有划痕、划伤。 冷焊磨损：即粘接磨损，在高压高温作用下，刀具材料被粘接、撕裂，导致磨损。 扩散磨损：在高温下刀具材料中金属原子扩散，导致材料软化磨损。 化学磨损：由于化学腐蚀、氧化作用产生的磨损。
2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？ 答：切削形成过程分为三个变形区。第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移 区域，第二变形区前刀面与切屑底部的摩擦区域；第三变形区刀具后刀面与已加工表面 的摩擦区域。 第一变形区的变形特点主要是：金属的晶粒在刀具前刀面推挤作用下沿滑移线剪切 滑移，晶粒伸长，晶格位错，剪切应力达到了材料的屈服极限。
切削力实验报告
切削力实验报告切削力实验报告引言：切削力实验是机械加工领域中重要的研究内容之一。
通过测量切削力的大小和方向，可以评估刀具性能、优化切削工艺以及提高加工效率。
本实验旨在通过实际操作和数据分析，深入了解切削力的变化规律和影响因素。
实验装置与方法：本次实验采用数控车床进行切削力的测量。
首先，选择适当的刀具和工件材料，并确定切削参数，如进给速度、切削深度和切削速度。
接着，安装刀具和工件，调整好机床的切削参数。
在实验过程中，通过力传感器测量切削力的大小和方向，并将数据记录下来。
最后，根据实验数据进行分析和总结。
实验结果与分析：在实验过程中，我们记录了不同切削参数下的切削力数据，并进行了分析。
首先，我们发现切削速度对切削力有着显著影响。
随着切削速度的增加，切削力呈现出逐渐增加的趋势。
这是因为切削速度增加会导致切削温度升高，材料的塑性变形能力下降，从而增加了切削力的大小。
此外，切削速度的增加也会引起切削过程中的振动，进而增加了切削力的变化幅度。
其次，切削深度也对切削力有着明显的影响。
随着切削深度的增加，切削力呈现出逐渐增加的趋势。
这是因为切削深度的增加会导致切削面积增大，从而增加了切削力的大小。
此外，切削深度的增加也会引起切削过程中的切削力方向的变化，进而影响了切削力的分布情况。
最后，进给速度也对切削力有一定的影响。
我们观察到，随着进给速度的增加，切削力呈现出先增加后减小的趋势。
这是因为进给速度的增加会导致切削过程中的切削面积增大，从而增加了切削力的大小。
然而，当进给速度过大时，切削力会受到切削液的冲击和切削过程中的振动的影响，进而导致切削力的减小。
结论：通过本次实验，我们深入了解了切削力的变化规律和影响因素。
切削速度、切削深度和进给速度都对切削力有着明显的影响。
切削速度的增加会导致切削力的增加，切削深度的增加也会增加切削力的大小，而进给速度的变化则会引起切削力的先增加后减小的变化趋势。
这些实验结果对于优化切削工艺、提高加工效率具有重要的指导意义。
机械加工制作实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解机械加工的基本原理和工艺过程。
2. 掌握机械加工实验的操作技能。
3. 熟悉常用加工设备的性能和操作方法。
4. 培养实验操作规范和实验数据处理能力。
二、实验内容1. 钻孔加工实验2. 车削加工实验3. 铣削加工实验4. 磨削加工实验三、实验原理1. 钻孔加工实验：利用钻头对工件进行钻孔，通过调整钻头的旋转速度和进给量，实现对工件孔径和孔深的控制。
2. 车削加工实验：利用车刀对工件进行切削，通过调整车刀的旋转速度、进给量和刀具角度，实现对工件表面粗糙度和尺寸精度的控制。
3. 铣削加工实验：利用铣刀对工件进行铣削，通过调整铣刀的旋转速度、进给量和刀具角度，实现对工件表面粗糙度和尺寸精度的控制。
4. 磨削加工实验：利用磨具对工件进行磨削，通过调整磨具的旋转速度、进给量和磨削深度，实现对工件表面粗糙度和尺寸精度的控制。
四、实验步骤1. 钻孔加工实验（1）根据工件图纸，确定钻孔位置、孔径和孔深。
（2）调整钻床的转速和进给量。
（3）将工件安装夹紧。
（4）进行钻孔操作，观察孔径和孔深是否符合要求。
2. 车削加工实验（1）根据工件图纸，确定加工部位、加工尺寸和加工要求。
（2）调整车床的转速和进给量。
（3）将工件安装夹紧。
（4）进行车削操作，观察加工表面粗糙度和尺寸精度是否符合要求。
3. 铣削加工实验（1）根据工件图纸，确定铣削部位、铣削尺寸和铣削要求。
（2）调整铣床的转速和进给量。
（3）将工件安装夹紧。
（4）进行铣削操作，观察加工表面粗糙度和尺寸精度是否符合要求。
4. 磨削加工实验（1）根据工件图纸，确定磨削部位、磨削尺寸和磨削要求。
（2）调整磨床的转速和进给量。
（3）将工件安装夹紧。
（4）进行磨削操作，观察加工表面粗糙度和尺寸精度是否符合要求。
五、实验数据及结果分析1. 钻孔加工实验（1）孔径：实际孔径为φ10mm，符合图纸要求。
（2）孔深：实际孔深为20mm，符合图纸要求。
2. 车削加工实验（1）表面粗糙度：实际表面粗糙度为Ra1.6μm，符合图纸要求。
切削加工热力耦合建模及其试验研究
文献综述
自20世纪初以来，切削加工热力耦合建模及其试验研究一直是机械工程领域的 研究热点。早期的研究主要集中在基于经验的公式拟合和简化模型的建立上， 如摩擦学、传热学和弹塑性力学等。随着计算机技术和数值计算方法的快速发 展，研究者们开始采用数值模拟方法对切削加工过程中的热力耦合行为进行模 拟，从而更准确地预测切削温度和刀具磨损等情况。
3、本研究采用实验与数值模拟相结合的方法，对切削加工过程中的热力耦合 行为进行了深入研究。通过考虑材料变形、摩擦生热和热传导等多种因素，建 立了相应的数学模型，从而更准确地预测切削温度和刀具磨损等情况。
参考内容
高速切削加工技术及其加工工艺在现代化工业制造中具有广泛的应用前景。这 种技术以其高效率、高精度和高表面质量的特点，成为机械制造、汽车工业、 航空航天等领域的热点技术。本次演示将详细介绍高速切削加工技术的定义和 特点，高速切削加工工艺及其在各行业的应用前景，最后对高速切削加工技术 的未来发展方向和挑战进行总结。
高速切削加工工艺是指利用高速切削加工技术进行切削加工的工艺流程和技术 参数。高速切削加工工艺包括以下步骤：首先，选用合适的刀具材料，如硬质 合金、陶瓷等，这些材料具有高硬度、高耐磨性和高耐热性等特点。其次，确 定合理的切削参数，如切削速度、进给速度、刀具角度等，这些参数需要根据 工件材料、刀具材料等因素进行调整。最后，选择适合的冷却剂和润滑剂，以 降低切削温度和减小刀具磨损。
高速切削加工技术是一种采用高速度、高进给和高转速的切削加工方法。它具 有以下特点：首先，高速切削加工技术可以实现高效率的加工，有效缩短了加 工周期，提高了生产效率。其次，高速切削加工技术可以实现高精度的加工， 有效提高了工件的精度和表面质量。最后，高速切削加工技术还可以实现低温 切削，降低了切削力和切削热，避免了工件的热变形和烧伤等问题。
切削三要素
切削三要素：切削速度、进给量、背吃刀量 V c=πdn1000 V f=fn a p=d w−d m2切削层参数：切削层公称厚度h、切削层公称宽度b、切削层公称横截面积Ah=f sin kγ b=a psin kγA=hb=fa p刀具切削部分：（三面两刃一尖）前刀面切削沿其流出的刀具表面主后刀面刀具上与过度表面相对的表面副后刀面刀具上与已加工表面相对的表面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，也称主刀刃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，也称为副刀刃。
刀尖主切削刃与副切削刃的连接点，它可以是短的直线段或圆弧。
刀具标注角度的参考系基面p r通过切削刃上某一指定点，并与该点，并与该点切削速度方向相垂直的平面切削平面p s通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直与基面的平面正交平面p0通过主切削刃上某一指定点，同时垂直与基面和切削平面的平面刀具标注角度前角在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。
前刀面在基面之下时前角为正，反之为负（前角影响刀具的锋利程度）后角在正交平面内测量的后主刀面与切削平面的夹角。
后角一般为正。
刃倾角在切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角。
（影响切削流出的方向）主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。
一般为正负偏角在基面上测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。
(主\副偏角与车螺纹的形状有关)以上，是在忽略进给运动的影响下并假定刀柄轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削刃上选定点与工件等高的条件下确定的。
刀具工作角度1进给运动对刀具工作角度的影响横向进给车削：进给量增大，则η增大；当瞬时直径d减小，η值也增大，车削至接近工件中心时，η值增长很快，工作后角将有正变负，致使工件最后被挤断。
纵向进给车削进给量f越大，工件的加工后d越小，则工作角度值的变化就越大。
2刀具安装位置对刀具工作角度的影响刀具安装高低对刀具工作角度的影响车刀的刀尖一般与工作轴心是等高的。
机械加工中的切削力分析
机械加工中的切削力分析机械加工是制造业中必不可少的一环，而切削是机械加工中最常见且重要的一种加工方法。
切削过程中，切削力对于工件表面质量、切削工具的寿命以及加工效率都有着重要的影响。
因此，对切削力的分析与研究具有非常重要的意义。
1. 切削力的来源与作用在机械加工中，切削力主要来源于以下几个方面：(1) 金属在切削区域的变形与剪切；(2) 切削剂与工件之间的摩擦；(3) 刀具与工件的相互作用。
切削力的作用主要包括：(1) 将切屑从工件上剥离，并将其排出切削区域；(2) 负责将刀具与工件保持一定的相对位置；(3) 影响加工表面质量和切削工具寿命。
2. 切削力的计算方法切削力的计算是对切削过程进行全面分析和研究的基础。
常用的切削力计算方法有以下几种：(1) 经验公式法：通过实际加工经验总结得出的经验公式，如斯托克斯经验公式、特纳公式等。
这些公式简单易行，但精度相对较低。
(2) 力学分析法：通过材料力学、剪切力学等力学原理对切削过程进行力学分析，并结合实验数据进行修正，如切削力分析公式、能量法等。
这些方法较为准确，但计算较为复杂。
(3) 数值模拟法：利用计算机软件进行仿真分析，通过建立几何模型、力学模型和刀具与工件的材料力学参数，模拟真实切削过程中的切削力。
这种方法准确性较高，但需要一定的计算资源和专业软件支持。
3. 影响切削力的因素切削力的大小受到多种因素的影响，包括：(1) 材料特性：不同材料具有不同的硬度、塑性和切削性能，会直接影响切削力的大小。
(2) 切削参数：切削速度、进给速度、切削深度等参数的变化都会对切削力产生影响。
(3) 刀具结构：刀具的几何形状、刀具材料的选择和刀具磨损状态等都会对切削力产生影响。
(4) 冷却剂和润滑剂：合理选择并使用冷却剂和润滑剂可以减小切削时的摩擦和热量积聚，从而降低切削力。
4. 切削力的优化控制为了提高机械加工的效率和质量，降低切削过程中的切削力是一个重要的目标。
机械设计制造及其自动化毕业论文参考文献
机械设计制造及其自动化毕业论文参考文献机械设计制造及其自动化专业毕业论文选题参考一、毕业设计目的与要求 1培养学生综合运用多学科的理论知识与技能解决具有一定复杂程度的工程实际问题的能力。
树立正确的设计思想和掌握现代设计方法 2培养学生建立正确的科学研究思想树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。
3培养学生调查研究收集资料熟悉有关技术文件运用国家标准、手册、资料等工具书进行设计计算数据处理编写技术文件等独立工作能力。
二、毕业论文课题类型 1. 工程设计类课题工程设计是工程设计人员根据给定的约束条件实现工程预定功能进行构思、规划及表达。
机械产品设计类型依据特点分为开发型、改进型、技术引进等三种类型。
机械产品设计要求具有有效性、经济性、工艺性和外观质量。
2. 工程技术研究类课题包含应用研究与开发研究其中以应用研究为主应用研究是以技术为目标探讨知识应用的可能性并运用基础研究成果探索应用的新途径它着重研究如何将自然科学的理论与知识转化为新产品、新工艺使自然科学理论与社会相衔接。
开发研究是运用研究及经验性的知识为开发新产品、新装置和新方法或对现有产品、装置、流程、方法进行重大改进而进行的一系列创造性活动。
3. 软件工程类课题软件工程类课题侧重于培养学生具备在本专业领域操作、使用计算机的能力利用计算机技术解决本专业实际问题使学生得到较全面的培养和训练。
毕业设计论文工作因时间限制通常只进行小规模软件开发。
三、选题 1自主选题根据学生本人实践实习所在单位的具体情况从生产实际出发结合所学专业知识从生产实际中取材进行自拟题目设计。
2根椐下列课题进行选题工程设计类工程设计类课题的选题内容有 1机械产品或机械电子产品的功能设计 2机械产品或机械电子产品的总体设计及结构设计 3机械产品的动力与传动设计 4机械加工工艺过程设计 5机械装配工艺过程设计 6机械工艺装备设计包括刀具、夹具、量具、模具等 7专用机床和专业设备设计 8机械电子产品的数据采集系统、测试和监控1无轨运行运输小车的设计小车总体设计及行走机构、系统、控制系统的设计。
切削三要素对切削力的影响有何不同
切削三要素对切削力的影响有何不同金属切削的原理研究金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律的一门学科。
在设计机床和刀具、制订机器零件的切削工艺及其定额、合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时，都要利用金属切削原理的研究成果，使机器零件的加工达到经济、优质和高效率的目的。
《金属切削原理与刀具》主要有以下内容:一 刀具材料与切削加工基本知识1课题一 刀具材料的选用1课题二 切削运动和切削用量6课题三 刀具的组成及其主要角度10课题四 常用车刀的绘制及刃磨15课题五 车刀的工作角度18二 金属切削加工中的主要现象及规律23课题一 切削中的变形23课题二 切屑的种类及断屑26课题三 积屑瘤30课题四 加工硬化34课题五 切削力与切削热37课题六 刀具磨损与刀具耐用度41三 金属切削加工质量及刀具几何参数的选择46课题一 工件材料的切削加工性46课题二 已加工表面质量50课题三 刀具几何参数的合理选择54四 车刀59课题一 机械夹固式车刀及其使用60课题二 径向成形车刀67五 孔加工刀具73课题一 标准麻花钻74课题二 标准麻花钻的修磨与群钻77课题三 深孔加工刀具与铰刀80六 铣刀86课题一 铣刀的种类和用途86课题二 铣刀的几何参数和铣削用量90七 螺纹刀具与砂轮96课题一 螺纹刀具96课题二 砂轮的合理选择101八 数控机床用刀具107课题一 数控车床用刀具107课题二 数控铣床用刀具111课题三 数控加工中心用刀具115机械制造基础┇金属切削加工原理金属切削加工是用刀具从工件上切除多余材料，从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件的加工过程。
实现这一切削过程必须具备三个条件：工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动；刀具材料必须具备一定的切削性能；刀具必须具有适当的几何参数，即切削角度等。
金属的切削加工过程是通过机床或手持工具来进行切削加工的，其主要方法有车、铣、刨、磨、钻、镗、齿轮加工、划线、锯、锉、刮、研、铰孔、攻螺纹、套螺纹等。
工件切削加工性
刃和刀尖的强度，一般取γ。＝-4—0º，主偏角kr适当减小,刀
尖圆弧半径rε适当加大。
淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性
和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用CBN 刀具。
κr= 45° ~ 75°、λs= -10 °
6.钛合金切削加工性分析
1)．钛合金特点和分类
a）密度小（约为 4.5g / cm3 ）,比钢约小一倍。
b）强度极限高（可达σb=0.981~1.37GPa）， 钛合金的比强度（单位重量强度）很高，尤其在高温下比强度仍 很高，这一点对航空、航天工业尤为重要。
工件切削加工性
表 7– 1 材料可加工性分级
分级
名称及种类
Kv
1 很容易切削材料 一般有色金属
> 3.0
2
易切削钢
容易切削材料
3
较易切削钢
2.5 ~ 3.0 1.6 ~ 2.5
4
一般钢及铸铁
1.0 ~ 1.6
普通材料
5
稍难切削材料 0.65 ~ 1.0
6
较难切削材料 0.5 ~ 0.65
7
难切削材料
理 ；对镍基高温合金可采用固溶处理（淬火）
b）、首选一足够的vc以保证加工质量，再选f 、ap
c）、选择合适的刀具材料和角度 连续切：YG6X、YW1 断续切：M42、501、B201
高速钢刀具：γo=15 ° ~20°、αo=12 ° 、κr=45 ° 硬质合金刀具：γo=5° ~ 10°、αo= 8° ~ 15° 、
在自动机床或自动生产线上，常常以切屑
机械设计中的材料选择与性能分析
机械设计中的材料选择与性能分析在机械设计领域，材料的选择和性能分析是至关重要的环节。
这不仅关系到机械产品的质量、性能和成本，还直接影响到其使用寿命和可靠性。
首先，让我们来了解一下材料选择在机械设计中的重要性。
不同的机械零件在工作中会承受各种各样的载荷和环境条件。
例如，齿轮需要具备高强度和良好的耐磨性，轴类零件则需要有较高的扭转强度和疲劳强度。
如果材料选择不当，即使设计再精妙，也难以保证机械零件的正常运行。
因此，合理选择材料是机械设计成功的基础。
在选择材料时，需要考虑多个因素。
成本是其中一个重要的考量因素。
对于大规模生产的机械产品，控制材料成本可以显著提高产品的市场竞争力。
然而，不能仅仅因为成本低而选择质量不佳的材料，否则可能会导致后续的维修和更换成本增加，甚至影响产品的声誉。
材料的性能是选择的关键依据。
强度是材料抵抗外力作用而不发生破坏的能力，包括抗拉强度、屈服强度等。
例如，在制造承受重载的结构件时，需要选择高强度的钢材。
硬度则反映了材料抵抗局部变形的能力，对于需要耐磨的零件，如模具表面，高硬度的材料是首选。
除了强度和硬度，韧性也是一个重要的性能指标。
韧性好的材料能够在承受冲击载荷时吸收能量而不发生脆性断裂。
例如，汽车的保险杠通常采用具有良好韧性的材料，以在碰撞时减轻对车辆和乘客的损伤。
此外，材料的耐腐蚀性也是需要考虑的因素。
在一些恶劣的工作环境中，如化工设备、海洋机械等，材料容易受到化学物质或海水的侵蚀。
选择具有良好耐腐蚀性的材料，如不锈钢、钛合金等，可以延长机械零件的使用寿命。
不同的材料具有不同的加工性能。
有些材料易于切削加工，而有些则需要特殊的加工工艺。
在选择材料时，需要考虑到后续的加工工艺和成本。
例如，铝合金具有良好的切削性能，适合进行精密加工；而一些高强度的合金钢则加工难度较大，可能需要采用特殊的刀具和加工参数。
接下来，我们来分析一下常见的机械设计材料及其性能特点。
钢材是机械设计中应用最广泛的材料之一。
机械工程材料及成形工艺
机械工程材料及成形工艺1. 简介机械工程材料及成形工艺是机械工程领域中的重要学科，涉及到材料的选择、性能分析以及成形工艺的研究。
在机械设计与制造过程中，合理选择材料和优化成形工艺可以提高产品的性能和质量，降低生产成本。
2. 材料选择2.1 材料特性分析在机械设计中，需要根据产品的功能要求和使用环境来选择合适的材料。
常见的材料特性包括力学性能、热学性能、电学性能、化学稳定性等。
力学性能包括强度、刚度、韧性等指标。
强度是材料抵抗外部力量破坏的能力，刚度是材料抵抗变形的能力，韧性是材料吸收冲击能量的能力。
热学性能包括导热性、膨胀系数等指标。
导热性决定了材料传导热量的速度和效率，膨胀系数决定了材料在温度变化时的体积变化。
电学性能包括导电性、绝缘性等指标。
导电性决定了材料传导电流的能力，绝缘性决定了材料阻止电流流动的能力。
化学稳定性是指材料在不同环境下的耐腐蚀性和耐热性。
不同材料对酸、碱、溶剂等介质的稳定性有所差异。
2.2 常用工程材料常用的工程材料包括金属材料、塑料材料和复合材料等。
金属材料具有良好的力学性能和导热性能，广泛应用于机械工程中。
常见的金属材料有钢铁、铝合金和铜合金等。
塑料材料具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，适用于制造轻量化和耐腐蚀要求较高的零件。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等。
复合材料由两种或两种以上的不同组分组成，具有优异的综合性能。
常见的复合材料有碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料等。
2.3 材料选择方法在进行材料选择时，可以采用以下方法：•根据产品功能需求和使用环境确定所需的材料性能指标；•调研市场上已有的材料，了解其性能和应用范围；•进行材料筛选和评估，选择符合要求的候选材料；•进行实验或模拟分析，验证所选材料的性能是否满足要求；•最终确定最佳的材料选择。
3. 成形工艺3.1 成形工艺分类成形工艺是将原始材料加工成所需形状和尺寸的过程。
根据成形方式的不同，可以将成形工艺分为以下几类：•铸造：将液态金属或熔融塑料注入模具中，通过冷却凝固得到所需形状的零件。
机械工程中的刀具材料与切削力分析
机械工程中的刀具材料与切削力分析在机械加工过程中，刀具材料的选择以及切削力的分析是非常重要的。
刀具材料的性能直接影响着加工效率、质量和刀具寿命，而切削力的分析则可以帮助工程师更好地了解加工过程中的力学特性和优化切削参数。
本文将就机械工程中的刀具材料与切削力分析进行探讨。
一、刀具材料的选择刀具材料的选择是机械加工中的一个关键环节。
常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等。
不同的刀具材料具有不同的性能特点，因此在实际应用中需要根据具体加工要求来选择合适的刀具材料。
高速钢是一种常用的刀具材料，具有良好的切削性能和耐磨性。
它适用于一般的加工任务，但在高温和高速切削条件下容易磨损。
硬质合金是由金属碳化物和金属结合相组成的复合材料，具有优异的硬度和耐磨性，适用于高速切削和重切削任务。
陶瓷刀具具有高硬度和耐高温的特点，适用于高速切削和干切削任务。
超硬材料如金刚石和立方氮化硼则具有极高的硬度和耐磨性，适用于超精密加工和高硬度材料的切削。
除了材料的硬度和耐磨性外，刀具材料的热稳定性、化学稳定性和导热性等性能也需要考虑。
在选择刀具材料时，还需要综合考虑加工材料的硬度、切削速度、切削深度和切削方式等因素。
二、切削力的分析切削力是机械加工中的一个重要参数，它直接影响着加工过程中的切削负荷、切削温度和切削表面质量。
因此，对切削力的分析可以帮助工程师更好地了解加工过程中的力学特性，从而优化切削参数，提高加工效率和质量。
切削力的分析可以从力学的角度进行。
在切削过程中，切削力由切削阻力和切削力矩组成。
切削阻力是切削床面和刀具之间的摩擦力，它与切削速度、切削深度、切削角度和刀具几何形状等因素有关。
切削力矩则是切削力在刀具上的力矩，它与刀具几何形状、切削力和刀具材料的强度等因素相关。
切削力的分析可以通过实验和数值模拟两种方法进行。
实验方法是通过在实际加工中测量切削力来进行分析。
这种方法可以直接获取切削力的实际数值，但需要进行大量的实验，并且受到实验条件的限制。
基于DEFORM的锆合金车削性能研究
锆合金由于在高温环境中具有优异的抗腐蚀能力和低的热中子吸收截面[1]，现已广泛应用于核工业领域。
尤其是在压水反应堆中，是金属包壳的首选材料。
但是，锆合金材料塑性大、导热性能差、燃点低，在机械加工过程中容易产生卷屑、粘刀，使得刀具磨损，降低了产品表面质量。
目前，针对锆合金切削性能的理论研究较少，产品加工时通常凭借经验选取加工刀具几何参数、切削用量等，缺少理论支撑，无法控制加工过程中的切削力和切削热，尤其对薄壁形零部件，容易产生加工变形[2]。
金属切削时，被切削材料在外力作用下依次经历弹性变形、塑性变形和断裂的过程。
这是一个非常复杂的非线性过程，对这个过程进行有限元分析要考虑多方面因素[3]。
本文以锆合金为研究对象，基于DEFORM-3D 非线性有限元软件，研究不同背吃刀量、切削速度、进给速度以及刀具前角等参数下对锆合金切削过程中切削力的影响规律，为锆合金产品生产过程中加工参数的合理选取提供理论依据，从而提高加工效率，减小工件变形。
1 有限元模型建立1.1 本构关系模型材料的本构关系是用来描述材料状态变量（如温度、应力、应变）与时间之间的关系，主要是应力-应变间的关系，如式（1）所示。
本构关系在材料加工和成形模拟中起着重要作用。
对于不同材料，本构模型可能相差很大。
即使是同种材料，也可因不同目的而建立不同形式的本构关系。
因此，需要根据材料及应用的场合选择合适的本构模型[4]。
(,,)f T εε= （1）式中σ-为金属切削过程中的应力，ε-为金属切削过程中的应变。
美国Ohio 州立大学已经开始着手建立切削模型材料数据库，其部分材料本构模型已经封装到Defrom 材料库。
本文中刀具和工件材料分别选用封装到Deform 材料库中的WC 硬质合金和Zr-2.5Nb 锆铌合金。
1.2 切削分离准则选择在DEFORM 的仿真切削过程中，采用拉格朗日数学公式描述材料的变形。
在切屑与工件发生分开时有两种判断准则方法：以物理力学性能为基础的物理分离准则和通过节点距离判定的几何分离准则。
常用5种机械切削刀具材料详解
常用刀具材料详解一、刀具材料应具备的性能 (1)高硬度和高耐磨性 (1)足够的强度与冲击韧性 (1)高耐热性 (2)良好的工艺性和经济性 (2)二、常用刀具材料 (2)高速钢 (2)硬质合金 (3)三、涂层刀具简述 (3)四、金刚石刀具 (4)五、立方氮化硼 (5)刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。
使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
一、刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。
刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。
刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。
足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。
一般用抗弯强度来表示。
冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。
硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。
它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。
良好的工艺性和经济性为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。
当然在制造和选用时应综合考虑经济性。
当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。
机械工程中的材料切削与加工性能分析
机械工程中的材料切削与加工性能分析在机械工程领域中，材料的切削与加工性能分析是一项重要的研究工作。
机械工程师通过对材料的性能进行分析，可以选择合适的切削工艺和工具，以确保加工过程的高效性和质量。
首先，材料的硬度是切削性能分析的关键因素之一。
硬度是指材料抵抗外力的能力，通常用硬度值来表示。
在切削过程中，如果材料硬度过高，将导致切削工具的磨损加剧，降低切削效果。
因此，机械工程师需要根据材料的硬度选择合适的切削工具和切削参数，以确保切削过程的稳定性和效率。
其次，材料的韧性也是切削性能分析的重要指标之一。
韧性是指材料在受力过程中的变形能力和抗断裂能力。
对于韧性较好的材料，切削过程中会有较大的变形能力，切削工具与材料之间的接触面积增大，从而减小切削力和切削温度。
因此，机械工程师需要根据材料的韧性选择合适的切削工具和切削参数，以提高切削效果和工具寿命。
此外，材料的热导率也会对切削性能产生影响。
热导率是指材料导热的能力，通常用热导率值来表示。
在切削过程中，材料的热导率越高，切削过程中产生的热量越快地传导到周围环境中，从而减小切削温度。
因此，机械工程师需要根据材料的热导率选择合适的切削工具和切削参数，以控制切削温度，避免材料的热变形和切削工具的磨损。
此外，材料的化学成分和晶体结构也会对切削性能产生影响。
不同的化学成分和晶体结构会导致材料的硬度、韧性和热导率等性能发生变化。
因此，机械工程师需要对材料的化学成分和晶体结构进行分析，以了解材料的切削性能，并选择合适的切削工艺和工具。
总之，机械工程中的材料切削与加工性能分析是一项重要的研究工作。
通过对材料的硬度、韧性、热导率等性能进行分析，机械工程师可以选择合适的切削工艺和工具，以确保加工过程的高效性和质量。
这对于提高机械制造工艺的效率和质量具有重要意义，也为机械工程师提供了指导和参考。
lnmu0303刀片切削参数
lnmu0303刀片切削参数摘要：1.刀片切削参数的定义和作用2.刀片切削参数的分类3.影响刀片切削性能的主要因素4.如何选择合适的刀片切削参数5.刀片切削参数对加工效率和加工质量的影响6.总结正文：刀片切削参数是在机械加工过程中，用于描述刀片与工件之间相互作用的一系列技术参数。
这些参数对于保证加工效率和加工质量具有重要意义。
刀片切削参数可以分为以下几类：- 刀片类型：如铣刀、钻头、车刀等；- 刀片材料：如高速钢、硬质合金、陶瓷等；- 刀片形状：如圆刀、尖刀、球刀等；- 刀片尺寸：如直径、厚度等；- 切削速度：描述刀片在加工过程中的线速度；- 进给速度：描述刀片在加工过程中的进给速率；- 切削深度：描述刀片在加工过程中的切削厚度；- 刀具补偿：描述刀片在加工过程中的几何位置误差。
影响刀片切削性能的主要因素包括：- 工件材料：不同的工件材料具有不同的切削性能，需要选用合适的刀片材料和切削参数；- 刀片材料：刀片材料的硬度、韧性等性能直接影响切削性能；- 刀片形状：不同的刀片形状适用于不同的加工方式和加工要求；- 切削液：切削液的种类和性能对刀片切削性能和加工效率有重要影响。
在实际加工过程中，如何选择合适的刀片切削参数是保证加工效率和加工质量的关键。
选择时需要综合考虑以上因素，并根据实际加工情况进行调整。
刀片切削参数对加工效率和加工质量的影响主要表现在以下几个方面：- 合适的刀片切削参数可以提高加工效率，缩短加工时间；- 合适的刀片切削参数可以保证加工质量，降低废品率；- 合适的刀片切削参数有助于延长刀片使用寿命，降低刀片更换频率。
总之，刀片切削参数在机械加工过程中起着关键作用。
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徐州建筑学院继续教育学院专业专科毕业论文机械材料切削加工性能的研究学生姓名：学号：指导教师：专业：年级：教学点：江苏省交通技师学院二0一二年六月摘要：材料的化学成分不一样, 材料的组织结构不同, 热处理的方法不同, 力学性能也不同, 其切削加工性也完全不同。
而切削加工性又会影响刀具的耐用度、零件表面质量、产品的生产率, 甚至使被加工零件变成次品、废品。
因此, 必须对影响工件材料切削加工性的因素进行分析, 为以后选择正确的加工工艺路线提供依据。
主要对影响工件材料切削加工的各种因素如材料的力学性能、物理性能、化学性能、化学成分、金相组织等进行了较为详细的分析, 并提出了改善工件材料切削加工性的基本途径。
关键词：切削加工、热处理、工艺路线，物理特性Abstract: Chemical composition is not the same as the organizational structure of the material, heat treatment, mechanical properties, its machinability is also completely different. Cutting would affect the durability of the tool parts surface quality, the product of productivity, even the parts to be processed into defective, waste. Therefore, we must analyze the factors affecting the machinability of the workpiece material to provide a basis for the future to select the correct processing line. On a variety of factors influence the machining of the workpiece material, such as the mechanical properties, physical properties, chemical properties, chemical composition, microstructure, etc. in a more detailed analysis, and basic way to improve workpiece material machinability.Keywords:Machining, heat treatment, process route, the physical characteristics目录1 绪论 (5)1.1 概述 (5)1.2 机械材料切削发展历史 (5)1.3 材料切削的技术特点 (7)2 衡量材料切削加工性的指标 (11)2.1 生产率和刀具耐用度 (11)2.2 切削力的大小和切削温度高低 (11)2.3 加工质量 (11)2.4 工作稳定性和安全生产 (12)3 影响工件材料切削加工性的因素 (13)3.1力学性能对切削加工性的影响 (13)3.2物理、化学性能对切削加工性的影响 (13)3.3化学成分对切削加工性的影响 (14)3.4金相组织对切削加工性的影响 (15)3.5切削用量、刀具角度对切削加工性的影响 (15)3.6其他因素对切削加工性的影响 (16)4 改善工件材料切削加工性的途径 (17)4. 1改变化学成分 (17)4. 2进行合理的热处理 (17)4. 3改善切削条件 (17)4. 4优选加工方法 (18)4. 5提高毛坯的质量 (18)5 提高切削加工技术经济性的途径 (19)5.1缩减时间定额 (19)5.2采用合理的刀具角度 (19)5.3 采用合理的热处理工艺 (19)5.4采用先进工艺方法 (20)6 结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 绪论1.1 概述材料的切削加工性能是指工件材料被切削加工成合格零件或产品的难易程度。
材料的化学成分不一样, 材料的组织结构不同, 热处理的方法不同, 力学性能也不同, 其切削加工性也完全不同。
而切削加工性又会影响刀具的耐用度、零件表面质量、产品的生产率, 甚至使被加工零件变成次品、废品。
因此, 必须对影响工件材料切削加工性的因素进行分析, 为以后选择正确的加工工艺路线提供依据。
1.2 机械材料切削发展历史机械材料切削原理的研究始于19世纪中叶。
1851年，法国人M.科克基拉最早测量了钻头切削铸铁等材料时的扭矩，列出了切除单位体积材料所需功的表格1864年，法国人若塞耳首先研究了刀具几何参数对切削力的影响1870年，俄国人..季梅首先解释了切屑的形成过程，提出了金属材料在刀具的前方不仅受挤压而且受剪切的观点。
1896年，俄国人..布里克斯开始将塑性变形的概念引入金属切削。
至此，切屑形成才有了较完整的解释。
1904年，英国人J.F.尼科尔森制造了第一台三向测力仪，使切削力的研究水平跨前了一大步。
1907年美国人F.W.泰勒研究了切削速度对刀具寿命的影响，发表了著名的泰勒公式。
1915年，俄国人..乌萨乔夫将热电偶插到靠近切削刃的小孔中测得了刀具表面的温度（常称人工热电偶法），并用实验方法找出这一温度同切削条件间的关系1924～1926年，英国人E.G.赫伯特、美国人H.肖尔和德国人K.科特文各自独立地利用刀具同工件间自然产生热电势的原理测出了平均温度（常称自然热电偶法）。
1938～1940年美国人H.厄恩斯特和M.E.麦钱特利用高速摄影机通过显微镜拍摄了切屑形成过程，并且用摩擦力分析和解释了断续切屑和连续切屑的形成机理。
40年代以来，各国学者系统地总结和发展了前人的研究成果，充分利用近代技术和先进的测试手段，取得了很多新成就，发表了大量的论文和专著。
例如，美国人S.拉马林加姆和J.T.布莱克于1972年通过扫描电镜利用微型切削装置对切屑形成作了动态观察，得到用位错力学解释切屑形成的实验根据。
在切削加工过程中, 刀具与工件有着对立和统一的关系. 当一方有了进展或提出新的问题时, 经常推动另外一方的发展与前进.一般来说, 由于生活、生产或战争的需要, 工件一方的情况经常发生变化. 例如, 工件材料的机械性能(如强度、硬度) 不断提高、产品的品种和批量逐渐增多、加工精度的要求日益提高、工件的结构及形状不断复杂化和多样化等. 这样, 就不断向刀具提出更新、更高的要求. 当刀具不能满足这些要求时, 就促使人们改进刀具, 提高其性能, 以适应新的情况.。
刀具性能提高了,反过来推动工件进一步发展, 接着工件又推动刀具继续前进。
要全面论述这个问题, 要用很大篇幅和很多资料. 本文先从工件、刀具双方材料的发展来加以说明. 从18 世纪中叶到19 世纪中叶, 工件材料多为灰铸铁、熟铁和钢合金, 它们较易加工, 当时所用的高碳工具钢刀具在切削性能方面已可胜任. 19 世纪中叶以后, 由于采用了转炉和平炉炼钢, 钢的产量迅速增加, 逐步代替了灰铸铁、熟铁等, 成为主要的结构材料. 钢的加工要难一些. 用高碳工具钢刀具加工普通钢材, 只能采用5～10 m ·m in- 1的切削速度. 生产率过低, 于是高碳工具钢已不能适应新的加工要求. 1865 年, 英国人墨希特(M ushet R) 发明了合金工具钢, 使切削速度提高到8～12m ·m in- 1. 这样的提高幅度, 仍是很有限的. 1898 年, 泰勒和怀特发明了高速钢, 切削普通钢材的速度一下子提高到30m ·m in- 1. 这就使切削加工效率得到大幅度的提高, 成为金属切削历史上的一次重大变革.刚刚发明高速钢时, 刀具材料对于当时加工的需要大体上是适应的. 然而, 进入20 世纪以后, 作为主要工件材料的各种合金钢和铸铁, 其机械性能日益提高. 尤其是20 世纪中叶以来,各种高强度钢、高锰钢、不锈钢、高硬耐磨铸铁、高温合金、钛合金, 以及各种非金属材料、复合材料等难加工材料相继出现, 高速钢刀具加工这些材料时效率又嫌太低, 或者根本切不动. 于是, 人们又改进高速钢的化学成分与热处理方法, 提高高速钢的切削性能, 出现了很多新型高速钢, 如含钴、高钒超硬高速钢等. 另外又利用高硬度的高温碳化物和金属粘结剂, 经粉末冶金工艺制成硬质合金. 本世纪20 年代至30 年代初, 先后制成钴钨类和钨钛钴类硬质合金, 并逐步用于生产. 硬质合金刀具加工某些金属的效率, 可比高速钢提高4～10 倍. 而且硬质合金硬度很高, 可以切削高速钢所加工不了的材料. 但是, 硬质合金脆性较大, 可加工性又差, 因此只能在部分加工范围内代替高速钢使用. 随后, 又出现了陶瓷、立方氮化硼、人造金刚石等更为先进的刀具材料, 它们的硬度和耐磨性又超过了硬质合金. 然而, 这些新刀具材料都因为过脆, 加上价格昂贵、或对某些加工情况不适应等原因, 直到最近它们的使用面还不够广. 目前, 切削加工仍处在大量使用高速钢与硬质合金的时代, 高速钢材料约占全部刀具的40%～50% , 硬质合金约占50%～60%. 用硬质合金、陶瓷等先进刀具材料, 可以切削硬度达HRC60 以上的淬硬钢和冷硬铸铁, 也能够解决其它各种难加工材料的加工问题. 正因为如此, 这些难加工材料才能够用于工业生产. 而在19 世纪或20 世纪初, 要加工这些材料, 是根本不可想象的。
1.3 材料切削的技术特点（1）切削力切削时刀具的前面和后面上都承受法向力和摩擦力，这些力组成合力F，在外圆车削时，一般将这个切削合力F分解成三个互相垂直的分力：切向力F──它在切削速度方向上垂直于刀具基面，常称主切削力；径向力F──在平行于基面的平面内，与进给方向垂直，又称推力；轴向力F──在平行于基面的平面内，与进给方向平行，又称进给力。
一般情况下，由于刀具的几何参数刃磨质量和磨损情况的不同和切削条件的改变，F对F的比值在很大的范围内变化。
切削过程中实际切削力的大小，可以利用测力仪测出。
测力仪的种类很多，较常用的是电阻丝式和压电晶体式测力仪。
测力仪经过标定以后就可测出切削过程中各个分力的大小。
（2）切削热切削金属时，由于切屑剪切变形所作的功和刀具前面、后面摩擦所作的功都转变为热，这种热叫切削热。
使用切削液时，刀具、工件和切屑上的切削热主要由切削液带走；不用切削液时，切削热主要由切屑、工件和刀具带走或传出，其中切屑带走的热量最大，传向刀具的热量虽小，但前面和后面上的温度却影响着切削过程和刀具的磨损情况，所以了解切削温度的变化规律是十分必要的。