金属切屑刀具切屑刀具设计
第二章第1节-金属切削过程及切屑类型分析
lfi
lfo
切屑与前刀面的摩擦
第一节 金属切削过程及切屑类型
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呈三角
状的硬块,称为积屑瘤。
它的硬度很高，通常是
工件材料的2—3倍，在
切屑
处于比较稳定的状态时，
能够代替刀刃进行切削。
积屑瘤
刀具
积屑瘤
切屑的种类
名称
带状切屑
切屑类型及形成条件
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状
变形程度表示方法
变形系数
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层的变形程度。
◆ 厚度变形系数
h
hch hD
◆ 长度变形系数
L
LD Lch
Lch LD
切屑与切削层尺寸
第一节 金属切削过程及切屑类型
根据体积不变原理，则
h
lc lch
hch hDOMຫໍສະໝຸດ sin(90 OM sin
第二章 金属切削基本理论及应用
第一节 金属切削过程及切屑类型
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。
金属切削刀具常用的5个切削角度
金属切削刀具是制造业中常用的工具，正确的切削角度对切削质量有着重要的影响。
在金属加工过程中，常用的五个切削角度包括：刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角。
一、刀尖倒角角度刀尖倒角角度是指刀具前端倒角的角度，它的大小会影响切削的刀尖强度和耐磨性。
一般来说，刀尖倒角角度越小，刀尖强度越高，耐磨性也越好。
常见的刀尖倒角角度为15度至45度不等，选用合适的刀尖倒角角度能够减小切屑厚度、改进切削刚度和提高刀具寿命。
二、主偏角主偏角又称前角，是指切削刃与工件表面的夹角。
主偏角的大小直接影响着刀具的切削力和切屑的形态。
通常情况下，主偏角越小，切削力越小，切削刚度越大。
然而，主偏角过小也容易导致刀具容易断裂和刀尖易磨损。
在实际加工中需要根据不同的工件材料和加工条件来选择合适的主偏角。
三、副偏角副偏角又称侧倾角，是指刀具刃部与切削面的夹角。
副偏角的大小影响着切屑的流动和刀具的耐磨性。
一般情况下，副偏角越小，切屑流动越顺畅，切屑的形态也更好。
但过小的副偏角容易导致刀具刃部的磨损加剧。
在选择副偏角时需要兼顾切屑形态和刀具的耐磨性。
四、前角前角是刀具刃部与工件表面接触时形成的角度，它的大小直接影响着切削时的切削力和切屑的形态。
一般情况下，前角越大，切削力越小，切屑流动也更加顺畅。
然而，过大的前角容易导致刀具刃部的磨损加快。
在实际加工中需要根据工件材料和加工条件来选择合适的前角。
五、后角后角是刀具刃部背面与工件表面形成的角度，它的大小影响着刀具刃部的强度和切削力。
一般情况下，后角越大，刀具刃部强度越高，切削力也相对较小。
然而，过大的后角会导致刃部切削过程中的摩擦增大，从而影响切削质量。
在选择后角时需要根据实际情况进行合理的选择。
总结：金属切削刀具的切削角度对切削质量和刀具寿命有着重要的影响。
正确选择刀尖倒角角度、主偏角、副偏角、前角和后角，可以有效地改善切削过程中的刀具性能，提高加工质量，降低成本，增加经济效益。
在实际加工中，需要根据具体的工件材料和加工条件来合理选择切削角度，以达到最佳的加工效果。
金属切屑刀具课程设计
金属切屑刀具课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握金属切削刀具的基本知识、使用方法和维护技巧。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述金属切削刀具的类型、构造和性能参数。
2.解释金属切削原理，分析刀具在切削过程中的作用。
3.选择合适的刀具进行金属切削加工。
4.演示刀具的安装、调整和使用方法。
5.分析并解决金属切削过程中出现的常见问题。
6.掌握刀具的维护和保养方法，延长刀具使用寿命。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.金属切削刀具的基本概念：介绍刀具的类型、构造和性能参数，使学生了解刀具的基本特点和用途。
2.金属切削原理：讲解切削力、切削温度等基本概念，分析刀具在切削过程中的作用。
3.刀具的选择与使用：教授如何根据加工材料、加工工艺等条件选择合适的刀具，并演示刀具的安装、调整和使用方法。
4.金属切削常见问题分析：分析切削过程中出现的各种问题，如切削不稳定、刀具磨损等，并提供解决方法。
5.刀具的维护与保养：讲解刀具的维护保养方法，引导学生养成良好的刀具使用习惯，延长刀具使用寿命。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行授课，包括：1.讲授法：讲解金属切削刀具的基本概念、原理和操作方法。
2.讨论法：学生针对切削过程中遇到的问题进行讨论，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际生产中的典型刀具应用案例，使学生更好地理解刀具的选择和使用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，提高实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的金属切削刀具教材，为学生提供系统、全面的知识体系。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，生动展示刀具的构造、使用方法等。
4.实验设备：准备充足的刀具、机床等实验设备，确保每个学生都能动手实践。
《金属切削原理与刀具》课程授课教案
13
3
5
第七，八章孔加工刀具
1.孔加工刀具的种类及用途
2.麻花钻
3.深孔钻
4.铰刀
4
7-2 7-4
7-8 8-1
课次二十四、五
14ห้องสมุดไป่ตู้
3
第九章拉刀
1.拉刀的种类及用途
2.拉刀的结构
3.圆孔拉刀的设计
2
9-1 9-2
9-3
课次二十六
14
15
5
3
第十章铣刀
1.铣刀的种类及用途
2.铣刀的几何角度
3.铣削力及铣削方式
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。
1.刀具材料应具备的基本性能
2.高速钢
3.硬质合金
4.其他刀具材料
4
2-1，2-2，
2-5
课次五
课次六
4
4
3
5
第三章金属切削过程的基本规律
一、切削变形
1.金属切削过程定义
2.切削层的变形
3.第一变形区
4.第二变形区
5.第三变形区
6．切削变形的变化规律
4
3-1，3-2
课次七
课次八
5
5
3
5
二、切削力
1.切削力的来源
0.4本课程的内容与学习方法
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程基本规律、刀具设计与使用的一门科学，是机械制造专业的重要课程。
金属切削原理与刀具教学设计
金属切削原理与刀具教学设计一、前言金属加工是实现机械零件制造的基础过程之一，而切削加工作为一种常见的制造方法，也得到了广泛的应用。
本文着重介绍金属切削原理以及刀具设计的教学内容，旨在帮助读者掌握金属切削基础知识，并带领读者深入了解刀具设计方法。
二、金属切削原理2.1 金属切削的含义金属切削是指用一定切削力破坏金属工件表面层流层，使之与切削刀具相对运动并发生剪切行为，从而将工件加工成一定形状和尺寸的过程。
切削加工是机械加工中的一种基本加工方法，包括车削、钻孔、铣削、镗削、刨削等。
2.2 金属切削的基本原理金属切削过程是由切削刀具和金属工件之间相对运动引起的，金属分子在剪切力的作用下，沿着剪切面破裂，同时与切削刀具接触面发生磨损。
具体来说，金属切削过程分为三个阶段：进给阶段、切削阶段和回退阶段。
2.3 切削力与温度在金属切削过程中，由于金属工件和刀具之间的相互作用，刀具表面会产生大量的切削热量。
同时，也会产生切削力，影响机床精度和切削质量。
因此，了解切削力和切削温度的变化规律对于金属切削加工至关重要。
三、刀具教学设计3.1 刀具材料切削加工过程中，刀具的材料需要具备耐热性、硬度高、强度高、抗磨损性能好等特点。
常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷和多晶刚玉等。
不同材料的刀具适用于不同类型的金属切削。
3.2 刀具设计方法刀具的设计需要根据具体加工要求确定刀具的尺寸、形状、切削部位几何形状以及平面、轴向和径向的角度尺寸等。
设计过程中需要考虑金属工件性质、机床性能、切削工况以及加工精度等因素。
同时，在刀具的设计中也需要注重刀具的刃磨和涂层工艺。
四、结论金属切削是金属加工中的一种基本加工方法，刀具的设计是金属切削加工中非常重要的环节。
在未来，随着工业自动化程度不断提高，金属切削加工技术也将不断发展。
我们需要不断学习新技术，提高自身技能水平，以适应市场的需求。
金属切削原理与刀具
摩擦阻力Ff与切削流动推力T：
Ⅲ区：积屑瘤的高度随切削速度的增加而减小，当到达边界时，积屑瘤 消失。速度高，切屑温度高被软化，摩擦阻力下降，滞留倾向减弱。
Ⅳ区：切削速度进一步提高，由于切削速度较高而冷焊消失，此时积屑瘤 不再存在，当切屑底部的纤维化依然存在，切屑的滞留倾向也依然存在。
积屑瘤的形成及其影响
AD sin( o ) Fp F sin( o ) sin cos( o )
tan( o ) Fp / Fc
tan
切屑变形过程
被切削金属层好比一叠
卡片，刀具进行切削时
，卡片之间发生滑移。
切屑变形程度
1. 变形系数
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。可用 其表示切削层的变形程度。
切屑的类型及控制
切屑的控制
切削加工中采用适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断， 形成“可接受”的良好切屑。
1 ）采用断屑槽 对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切 屑卷曲半径减小。
切屑的类型及控制
切屑的类型及控制
2）改变刀具角度
增大刀具主偏角 切削厚度变大，有 利于断屑。
减小刀具前角 可使切屑变形加大， 切屑易于折断。
Ff 进给力
Fc 主切削力 F 切削合力
F
Fc F
2
2 N
F F F2ຫໍສະໝຸດ 2 C P2 f切削力的分解
切屑的受力分析
第一步：受力分析 前刀面：
法向力 Fn
摩擦力 Ff
切屑形成力 F
剪切面：
正压力 Fns 剪切力 Fs
AD sin
Fs As
切屑的受力分析
金属切削刀具设计手册说明书
图书基本信息书名：<<金属切削刀具设计手册>>13位ISBN编号：978711123907910位ISBN编号：7111239075出版时间：2008-1出版时间：机械工业出版社作者：袁哲俊，刘华明页数：1044字数：2790000版权说明：本站所提供下载的PDF图书仅提供预览和简介，请支持正版图书。
更多资源请访问：前言 我国的刀具制造业已有较长的历史，改革开放以来，特别是近几年随着我国机械制造业的蓬勃发展，刀具工业已发展到相当大的规模，不仅有数量较多的专业工具厂，而且大量的机械制造厂都在使用和生产刀具。
我国现在的生产总值和制造业规模，仅次于美国、日本，最近又超过了德国，已居世界第三位。
我国已是世界制造大国，机床拥有量世界第一，年消耗刀具近20亿美元。
提高切削技术、正确设计和选用先进高效精密刀具，能大大提高机械制造的生产率，提高产品质量，降低生产成本，对整个机械制造工业影响极大。
先进高效刀具是提高机械制造业水平和提高加工效率的最积极因素之一。
但是国内专门的刀具设计书还比较少，系统全面地介绍各种刀具设计的书更缺。
为解决刀具设计的急需，为从事刀具设计的工程技术人员提供一本实用的案头书，我们组织编写了本书。
本书系统全面地介绍了各种金属切削刀具的结构及其设计，包括普通刀具和复杂刀具的设计。
全书共分16章，介绍了刀具的共同问题：刀具几何参数的定义和刀具材料；普通刀具部分介绍了车刀、孔加工刀具、锐刀和螺纹刀具；复杂刀具部分介绍了拉刀、数控刀具、齿轮刀具和加工非渐开线齿形工件的刀具。
对常用的标准刀具，扼要地介绍了刀具的结构特点和设计方法。
对非标准刀具和一些参考资料中叙述较少的先进高效刀具，则较详细地介绍了它们的设计方法。
本书编写取材，尽量采用经过生产实际检验过的资料，同时也适当注意国内外刀具技术的新发展。
书中除附有大量的图表、数据、标准资料、部分刀具合理正确使用的经验资料和技术要求外，对不少刀具列有详细的设计计算步骤，并附有设计示例和工作图。
金属切削原理与刀具第5版课程设计
金属切削原理与刀具第5版课程设计简介金属切削是制造业中最广泛应用的技术之一，主要用于加工各种金属材料制造精密零部件。
刀具作为实现切削的基本设备，对于切削加工的精度、效率和成本等方面起着至关重要的作用。
因此，在现代制造业中，深入理解金属切削原理和刀具的应用技术显得尤为重要。
本次课程设计旨在深入介绍金属切削原理和刀具的技术，帮助学生理解切削加工的基本流程，并掌握刀具选择、切削力计算和数控切削程序编制等方面的知识，为学生提高金属切削技术水平奠定基础。
课程设计内容一、金属切削原理1. 切削力与切削热切削过程中，刀具与工件之间的接触产生了切削力和切削热，两者对加工效果和工具寿命有着非常重要的影响。
本节将介绍切削力和切削热的产生机理及其对工具和加工效果的影响。
2. 切削削角与切削力切削削角是影响切削力的重要因素之一，切削削角的设计和选择对切削加工的质量和效率有着关键的作用。
本节将详细讲解切削削角的设计原理和计算方法，并介绍切削力的计算方法。
3. 切削介质的选择切削介质对于切削加工的效果和寿命有着很大的影响。
本节将介绍切削介质的种类和应用，帮助学生理解和掌握切削介质的选择和使用。
二、刀具技术1. 刀具材料刀具材料是影响切削加工效果和寿命的重要因素之一。
本节将介绍刀具材料的种类和特性，解析不同类型的刀具适用的加工材料和工况，以及影响刀具寿命的因素和措施。
2. 刀具几何参数刀具几何参数的设计和调整对于切削加工的效率和品质有着很大的影响。
本节将详细讲解刀具几何参数的意义和设计方法，并针对不同类型的切削应用进行选择和调整。
3. 刀具磨损与寿命切削加工中，刀具的磨损和寿命是关键问题之一。
本节将介绍刀具磨损的种类和原因，以及刀具寿命的计算和措施。
三、刀具选择与切削力计算1. 刀具选择切削加工中，选择合适的刀具对于加工效率和成本至关重要。
本节将介绍刀具选择的基本原则和方法，以及不同类型的刀具在特定切削情况下的优劣势。
2. 切削力计算切削力的大小和方向对于切削加工的精度和工具寿命都有着非常重要的影响。
金属切削刀具设计手册
Ｔａ ｓｃｏ ｓ ｆ ｈ Ｓ ｒｎａｔ ｎ ｅＡ ＭＥ， ９ ６ １８ ４ ：０ ５ ３ ｉ ｏｔ １９ ，１ （ ） ５６— １
１ Ａｌ ｎ ａ １ ｔ ｔｓ Ｙ，Ｅｒｌ Ｎ ｉ ｏ Ａ． Ｏｐ ｎ ａ ｃ ｉｅ ｔ ｒ ｄ ｌｒ ｔ ｏ ｉ ｆｒ ｍｏｉｎ ｅ ｒ ｈ ｔ ｃｕ ｍｏ ｕ ａ ｏ ｌ ｋ ｔ ｏ ｔ ｅ ｏ
综
述 ｓｃ ｐｓ ｐｌ ｅｎ ｅＩ ０ ａ Ｒ
９ 李斌 ， 吴雅等． 智能集成数控系统 的开 发研究． 中理工 大学学报 ， 华
１９ （２ ７ ９ ４ １ ）：３～７ ６
１ Ａｌ ｎ ａ Ｎｅ ｅ ｌＮ， ｏ Ｍ．Ｍｏ ｕ ａ ＮＣ ｅ ｉｎ ｆ ｒｉ ｔｌｉｅ ｔｍａ ｈ — ０ ｔ ｔｓ Ｙ， ｗ ｌ ｉ ｈ ｄｌ Ｃ ｒ ｄ ｓｇ ｎ ｅｌｇ ｎ ｃ ｉ ｏ ｎｎ ｉ ｇ，Ｐａｔ １ ｒ ：Ｄｅ ｉｎ ｏ ｉ ｒ ｃ ｉ ａ ｔ ｎ ｃ ｎｒ ｌ ｍｏ ｕ ｅ ｆｒ ＣＮＣ ｓｇ ｆａ ｈｅ ａ ｈ ｃ ｌｍｏｉ ｏ ｔｏ ｄ ｌ ｒ ｏ ｏ
１ ９ （ ：４～２ ９ ４ ６） ２ ９
ห้องสมุดไป่ตู้
１ 李泉泉 ， ６ 何永义 ， 刘锬． 集成化数控系统 的特点及关键技术． 现代制
造 工 程 ，０６ ２ ：６～ ８ ２０ （ ） ３ ３
１ Ｔ ｎ Ｌｕ， ａ ７ ａ ｉ Ｔ ｏＹｕ， ｅ ｂｎ Ｗａ ｇ Ｉ Ｗ ｎ ｉ ｎ ． ＮＣ：ａｎ ｗ ｙ ｅｏ ｏ ｕｅ ｕ ｒ ｅ ｔｐ ｆｃ ｍｐ ｔｒｎ ｍｅｉ —
（） ３ 多传感器信息融合理论及技术的研究。通过 多个传感器对机床加工过程的状态进行监测 ， 特征信 息的提取 ， 运用多传感器信息融合技术 ， 对多种信息进 行融合 ， 实现对系统 的工况进行实时监视和对系统 的 故障进 行快速诊 断 ， 提高 系统 的可靠性 ； 同时可 以使 用 多传感器信息实现加工过程的智能控制 ， 以实现提高 加工效率和加工精度等 目的。 （ ） Ａ ／ Ａ ｌｃ ｃ集成一体化技术的研究。 ４ ｃ Ｄｃ ＾ Ｎ ／ （ ） 色 制 造 技 术 在 智 能 数 控 系 统 中 的应 用 研 ５绿
不同材质刀具切削参数
不同材质刀具切削参数在机械加工中，刀具的选择和切削参数的设置对于生产效率和产品质量具有重要影响。
不同的材料对切削条件有不同的需求，因此了解各种材料的特性并相应地调整切削参数是至关重要的。
本文将探讨几种常见金属材料的刀具切削参数。
一、不锈钢不锈钢具有良好的强度和耐腐蚀性，但相对较硬，切削时需要较高的切削力和适当的冷却。
一般建议使用硬度较高（如高速钢）的刀具，以避免过度磨损。
切削速度应保持在较低水平，进给量也应适当控制。
为了确保良好的冷却效果，通常会使用水基或油基切削液。
二、铝合金铝合金轻便且易于加工，但其易脆性和敏感性使得切削过程需要特别注意。
推荐使用硬质合金或涂层刀具，因为它们能够抵抗铝的氧化作用。
切削速度应控制在中等范围，进给量也需适度降低。
为防止粘刀现象，可以使用乳化油或极压切削油。
三、碳钢碳钢是常用的结构材料，其质地均匀、韧性好。
对于碳钢的切削，可以选择钨钻类刀具，由于其高硬度和高温性能良好，可以有效地进行切削。
切削速度可在中等偏高的范围内，进给量和背吃力矩应适中。
推荐使用润滑性能好的乳化油。
四、钛合金钛合金具有优异的抗腐蚀性和高强度，但也因此而变得异常敏感和脆弱。
钛合金的切削要求非常精确的控制，包括缓慢的切削速度、小直径的切入和切出路径以及充分冷却等。
通常建议使用金刚石涂层的高速钢刀具或者超细颗粒硬质合金涂层刀具，这样可以更好地适应钛合金的高温高压环境。
此外，还需根据实际情况选择合适的冷却剂来减少热变形和提高加工质量。
五、铜合金铜合金具有良好的导电性和导热性，适合于制造电气元件和其他相关产品。
然而，由于其软性，需要更小的切削力和更大的容屑空间。
一般来说，高速钢或硬质合金刀具都能满足这种材料的切割需求。
切削速度应在低速范围内，进给量也要适当减小。
同时，为了防止过热和粘刀现象，我们推荐使用水溶性切削液。
六、高强度钢高强度钢具有较高的硬度和强度，因此需要更高的切削力和更大的切削深度。
推荐使用硬度较高（如超细颗粒硬质合金）的刀具，并适当提高切削速度和进给量。
金属切削原理与刀具教案
绪论【内容提要】本章主要介绍本课程的基本内容、性质、特点和学习本课程的基本要求。
【目的要求】1、明确本课程的基本内容和性质；2、了解本课程的特点；3、掌握学习本课程的基本要求。
【本章内容】一、本课程的内容《金属切学原理与刀具》这门课，原理讨论的是金属切削加工过程中的主要物理现象的变化规律，以及对规律的控制及应用；刀具是要我们学习常用金属切削刀具的选择、使用以及常用非标准刀具的设计，如成形车刀、成形铣刀和拉刀等。
二、本课程的性质根据所学专业的教学计划基本课程的教学大纲的规定，本课程是一门专业基础课，为培养与机制方面有关的应用型人才服务，为本专业的其他专业课如《金属切削机床》、《机械制造工艺学》及《机械加工技术》等提供必要的基础知识。
我国自1949年以来各高等工科院校相继进行了金属切削原理与刀具方面的科学研究。
可见在工科院校与机制有关的专业中本课程占有重要的地位，因此一直列为考试课，在我校的数控、机制、机电等专业自然也是考试课。
三、本课程的特点（1）涉及知识面广本课程是一门专业课。
在学习这门专业课之前，应先掌握《画法几何》、《机械制图》、《金属工艺学》、《机械设计》等基本理论及《公差配合与技术测量》等基础知识。
（2）实验理论多许多公式都是在不同的实验条件下得出的。
如切削力的实验指数公式和单位切削力公式，虽都是计算切削力，但实验条件不同，则得出的结论也不同。
因此说专业课中没有绝对的理论，或许有些还要做近似处理。
（3）实践性强学习理论就是为实践服务，但经过实践又可以提高理论水平。
如果学习了不会用，那就是“纸上谈兵”，因此，一定要做到理论与实践相结合。
四、学习本课程的要求1、具有正确图示和选择刀具合理几何参数的能力。
2、基本掌握切削过程中的主要物理现象的变化规律和应用及控制方法，具有解决实际生产问题的能力。
3、具有根据具体要求选择使用常用刀具，以及设计一般非标准刀具的能力。
4、要求课上认真听讲，抓住重点，做好笔记，课下复习，辅导与自学相结合。
《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。
金属切削的基本定义
1刀具切削部分的基本定义。
1.1刀具切削部分的组成车刀切削部分——“三面两刃一尖”1 前面：前面是刀具上切屑流过的表面，又称前刀面。
2 主后面：主后面是刀具上与过渡表面相对的表面。
3 副后面：副后面是刀具上与工件已加工表面相对的表面。
4 主切削刃：主切削刃是前刀面与主后刀面的交线。
5 副切削刃：副切削刃是前刀面与副后刀面的交线。
6 刀尖：刀尖指的是主切削刃与副切削刃连接处的那一小部分切削刃。
可见国标《金属切削基本术语》 ( GB/T12204-90 )1.2确定刀具角度的参考系刀具静止参考系（标注参考系）：不考虑进给运动，并在特定的安装条件下的参考系。
刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在切削运动中有效工作角度的基准。
考虑了进给运动及安装情况的影响。
组成刀具静止参考系的参考平面有：1 基面Ｐr基面是通过主切削刃上某一选定点，垂直于该点主运动方向的平面。
车刀的基面平行于刀具底平面。
2 切削平面Ps切削平面是通过主切削刃上某一选定点，与主切削刃相切且垂直于基面的平面。
3 正交平面Po它是通过切削刃上的选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。
因此，它必须垂直于切削刃在基面上的投影。
4 法平面Pn它是通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。
5 假定工作平面Pf通过切削刃选定点并垂直于基面，而且平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般说来其方位要平行于假定的进给运动方向。
6 背平面Pp通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面的平面。
三种静止参考系：正交平面参考系 Pr－Ps－Po：由基面、切削平面和正交平面组成。
.法平面参考系 Pr－Ps－Pn：由基面、切削平面和法平面组成。
背平面 -假定工作平面参考系Pr－Pp－Pf：由基面、背平面和假定工作平面组成。
1.3刀具的标注角度1 正交平面参考系内的刀具角度1)主偏角kr：在基面 Pr上，主切削平面(即主切削刃选定点处的切削平面)与假定工作平面之间的夹角，它总是正值。
2-1_金属切削刀具
（1）圆周铣削法（周铣法） 周铣法有两种铣削方式： 逆铣法和顺铣法。
逆铣法和顺铣法
逆 铣：铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。 顺 铣：铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。
逆铣的加工特点
逆铣时
逆铣时，刀齿的切削厚度从ac=0至acmax,切削平稳; 同时，工件表面受到较大的挤压应力，冷硬现象严重， 加剧刀齿磨损，并影响已加工表面质量。 逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的，当工件表面 有硬皮时，对刀齿没有直接影响； 同时作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相反，使 铣床工作台进给机构中的丝杠螺母始终保持良好的右侧面 接触，因此进给速度比较平稳。 （下图所示）
⑵铣削加工
⑶端面铣刀
端面铣刀
.
端铣刀的几何角度 端铣刀的每个刀齿类似车刀， 有主、副切削刃和过渡刃。在正 交平面系内端铣刀的标注角度有： γo、αo、kr、k’r和λs。 硬质合金端铣刀
硬质合金端铣刀
⑷铣削方式
.
3. 铣削方式及合理选用
不同的铣削方式对刀具的耐用度、工件的加工表面粗 糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率等都有很大 的影响。
图： 铰刀的结构
3、铣刀
常用的铣刀有： 圆柱铣刀----用来铣削工件上的小的平面。 键槽铣刀----专用来铣削外键槽。 盘状铣刀----用来铣削各种窄槽或小的台阶面。 端面铣刀----用于铣削较大的工件平面。
⑴各种铣刀
a)圆柱形铣刀 b)硬质合金面铣刀 c)错齿三面刃铣刀 d)锯片铣刀 e)立铣刀 f)模具铣刀 g)键槽铣刀 h)单角铣刀 i)双角铣刀 j）成形铣刀
用途：用于对中
小直径孔的精加工， 精绞后，孔的表面 粗糙度可达 1.6～0.8 μm ；还 可用来加工锥销孔
金属切削刀具设计简明手册
金属切削刀具设计简明手册
金属切削刀具设计简明手册主要包含以下内容：
1. 刀具的种类和用途：介绍各种金属切削刀具的种类、特点和用途，如车刀、铣刀、钻头、丝锥等。
2. 刀具材料的选择：介绍刀具材料的种类、性能和适用范围，如高速钢、硬质合金、陶瓷等。
同时，还介绍了涂层刀具的基本知识和应用。
3. 刀具几何参数的设计：详细介绍了各种刀具的几何参数，如前角、后角、主偏角、副偏角等，以及这些参数对切削过程的影响和如何选择合适的参数。
4. 切削用量的选择：介绍了切削速度、进给量、切削深度等切削用量的选择原则和方法，以及如何根据不同的切削条件选择合适的切削用量。
5. 刀具的失效形式和预防措施：介绍了刀具在切削过程中可能出现的失效形式，如磨损、断裂、崩刃等，以及预防措施和刀具寿命的延长方法。
6. 切削液的选择和使用：介绍了切削液的种类、性能和适用范围，以及如何选择合适的切削液和正确地使用切削液。
7. 典型零件的加工工艺：以实际生产中常见的典型零件为例，介绍了从毛坯到成品的整个加工工艺过程，包括刀具的选择、切削用量的确定等。
8. 先进制造技术简介：简要介绍了现代制造技术的新发展，如数控加工、超精密加工、快速原型制造等，以及这些技术对金属切削刀具设计的影响。
以上内容可以帮助工程技术人员进行金属切削刀具的设计和选用，提高生产效率和加工质量。
金属切削原理与刀具(课)课件
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
车刀设计
《金属切削原理与刀具》课程设计（1）刀具的选择组别第十组姓名孙新义学号*********姓名李启永学号*********姓名邬梦飞学号*********姓名罗丹学号*********姓名王秀娟学号*********姓名刘心忆学号*********课程设计任务书题目：用P10（YT15）车刀粗车（精车）40Cr齿轮锻坯，加工工艺系统刚性为中等，试选择刀具几何参数和切削用量。
内容：1、画出毛坯图；2、确定加工表面；3、材料的切削加工性能分析；4、确定刀具的几何参数并画图：几何角度、刃形、刀尖形状、刀面型式、断屑槽、刀杆形状和尺寸；5、切削用量的选择（注：切削速度进行计算）；6、切削液的选择；7、机床的选择及功率校核；8、切削效果评估；目录一、画毛坯图 (4)二、确定加工表面 (5)三、材料的切削加工性能分析 (7)四、确定刀具的几何参数并画图 (9)1、粗加工刀具几何参数的选择 (9)2、精加工刀具几何参数的选择 (12)五、切削用量的选择 (16)六、切削液的选择 (19)七、机床的选择及功率校核 (20)八、切削效果评估 (21)九、总结 (24)十、参考文献 (25)一、毛坯图1、毛坯2、零件图选择材料为45号钢如下图,锻造成毛坯材料余量为4mm.经退火处理,降低硬度,增加其塑性,有利于切削加工.这样可以节约成本而且在一定程度上提高工件强度m 模数 3z 齿数20a 齿形角20°二、确定加工表面对端面进行粗加工、精加工。
三、材料的加工性能分析 1、工件材料1）材料的性能指标40Cr ：合金钢，其各元素成分为 C ： 0.37%～0.45% Si ：0.17%～0.37% Mn ：0.5%～0.8% Cr ：0.8%～1.1% 塑性韧性良好，属中碳钢，具有较强的淬透性及淬硬倾向，调质后切削加工性好，具有良好的综合力学性能，是使用最广泛的钢种之一，用於制造中速、中载的零件，如机床齿轮，轴，蜗杆，花键轴等等。
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根据材料的力学性能，查成形车刀的前角和后角表得：γf=20°，αf=15°。
3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图如下
取kr=20°，a=2mm，b=1.5mm，c=5mm，d=1mm。标出工作廓形各组成点1-12。以0-0线（通过9-10段切削刃）为基准（以便于对刀），计算出1-12各点处的计算半径rjx（为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算）：
2,3
14
7.71°
3.2178
28.3065
24.225°
31.041
2.494±0.2
4,5
12.5
8.644°
1.7024
29.8201
23.128°
32.426
1.109±0.1
6,7
9.753
11.107°
-1.0853
32.6096
21.335°
35.008
-1.473±0.1
7)根据上表计算数值确定各点廓形深度ΔR的公差。
c------为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度，c值常取3—8mm；
d------为保证成形车刀刃延长到工件毛坯表面之外而设的附加刀刃宽度，常取d=0.5—2mm。
rjx=基本半径±(半径公差/2)
rj1=22.64/2mm=11.32mm
rj2=28/2mm=14mj2=(10+0.2)mm
l3=lj3=(20+0.1)mm
l4=lj4=(27+0.2)mm
l5=lj5=(35+0.2)mm
10)画出车刀零件图及样板图
车刀零件图及样板图见零件图和样板图图纸。
高速钢牌号及用途表出自金属切削刀具设计简明手册第113页附表5。注：在本课程设计中本书后面简称刀具设计手册。成形车刀前角和后角表见刀具设计手册第28页表2-4。
a、b、c、d------成形车刀的附加刀刃；
a------为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度，常取为0.5—3mm；
b------为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度，其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。为使该段刀刃在主剖面内有一定后角，常做成偏角kr=15°--45°，b值取为1—3mm；如工件有倒角，kr值应等于倒角角度值，b值比倒角宽度大1—1.5mm；
sin(10.82
/11.32×sin10°)=9.56°
C1=11.32×cos9.56°-10.82×cos10°=0.5072
B1=31.5243
-0.5072=
31.0171
ε1=arctg
(12.7366
/31.0171)=
22.32°
R1=12.7366
/sin22.32
=33.535
0
8）校验最小后角
5-6段切削刃与进给方向（即工件端面方向）的夹角最小，因而这段切削刃上后角最小，其值为a0=arctg[tg(ε6-γf6)sin20°]=arctg[tg(21.335-11.107)sin20°]=3.53°
一般要求最小后角不小于2°-3°，因此校验合格。
9）车刀廓形宽度lx即为相应工件廓形的计算长度ljx，其数值及公差如下（公差是按刀具设计手册第29页表2-5成形车刀廓形公差表确定）
c------为保证后续切断工序顺利进行而设的预切槽刀刃宽度，c值常取3—8mm；
再以1点为基准点，计算出计算长度ljx
lj2=10mm
lj3=20mm
lj4=27mm
lj5=35mm
4)计算切削刃总宽度Lc，并校验Lc/dmin之值
Lc=lj5+a+b+c+d=35+2+1.5+5+1=44.5mm
dmin=2×rj1=2×11.32=22.64mm
则 ，允许。
5)确定结构尺寸
课程设计评语:
课程设计答辩负责人签字：
年月日
圆体成形车刀设计
设计说明及计算
备注
设计课题：
工件如下图所示，材料为σb=0.65GPa碳钢棒料，成形表面粗糙度为Ra3.2um，在C1336型单轴自动车床上加工。要求设计圆体成形车刀。
设计步骤如下：
1)选择刀具材料
查高速钢牌号及用途表，选用普通高速钢W18Cr4V制造。
计算结果列于下表:
廓形组成点
rjx
γfx= arc
sin(rj0/
rjxsinγf)
Cx=rjxcosγfx-
rj0cosγf
Bx=B0-Cx
εx
=arctg
(hc/Bx)
Rx=hc/
sinεx
ΔR=(R1-Rx)
+δ
11,12（作为0点）
10.82
10°
ΔP0
=0.465±0.1
1
11.32
γf1=arc
2)选择前角γf及后角αf
根据材料的力学性能，查成形车刀的前角和后角表得：γf=10°，αf=12°。
3）画出刀具廓形（包括附加刃）计算图如下
取kr=20°，a=2mm，b=1.5mm，c=5mm，d=1mm。标出工作廓形各组成点1-12。以0-0线（通过9-10段切削刃）为基准（以便于对刀），计算出1-12各点处的计算半径rjx（为避免尺寸偏差值对计算准确性的影响，故常采用计算尺寸、计算半径、计算长度和计算角度来计算）：
此表出自刀具设计手册第27页表2-3
此表内公差根据刀具设计手册第29页表2-5成形车刀廓形公差表确定
棱体成形车刀设计
设计说明及计算
备注
设计课题
如图所示，材料为易切钢，σb=0.49GPa，成形表面粗糙度为Ra3.2um。要求设计棱体成形车刀。
设计步骤如下：
1)选择刀具材料
查高速钢牌号及用途表，选用普通高速钢W18Cr4V制造。
a、b、c、d------成形车刀的附加刀刃；
a------为避免切削刃转角处过尖而设的附加刀刃宽度，常取为0.5—3mm；
b------为考虑工件端面的精加工和倒角而设的附加刀刃宽度，其数值应大于端面精加工余量和倒角宽度。为使该段刀刃在主剖面内有一定后角，常做成偏角kr=15°--45°，b值取为1—3mm；如工件有倒角，kr值应等于倒角角度值，b值比倒角宽度大1—1.5mm；
应使
查带销孔圆体成形车刀结构尺寸表得：C1336单轴转塔自动车床用圆体成形车刀：d0=68mm，d=16mm，又知毛坯半径为15mm，则Amax=15-rj1=15-11.32=3.68mm≈3.7mm，代入上式，可得
可选取e=12mm，m=10mm，并选用带销孔的结构形式。
6)用计算法求圆体成形车刀廓形上各点所在圆的半径Rx