第三章 切削力与切削温度(机械制造技术)
机械制造工艺基础第六版第四章切削加工基础
1．加工精度的概念
加工精度 —— 工件加工后的实际几何参数（尺寸、
形状和位置）与理想几何参数的符合程度。
2．获得规定尺寸精度的方法
（1）试切法 （2）自动获得尺寸精度的方法 ? 用定尺寸刀具加工。 ? 调整法。
? 自动控制法。
二、加工表面质量
1．加工表面质量的概念
? 工件表面微观几何形状 ? 工件表面层材料的物理、力学性能
1 第一节 切削刀具 2 第二节 切削运动与切削用量 3 第三节 切削力和切削温度 4 第四节 切削液 5 第五节 加工精度和加工表面质量 6 第六节 金属切削机床的型号
切削加工 ——使用切削刀具从工件上切除多余（或 预留）的材料，从而获得满足尺寸、几何公差、表面粗 糙度等精度要求的加工方法。
第一节 切削刀具
2．减少切削热和降低切削温度的工艺措施
（ 1 ）合理选择刀具材料和刀具几何角度。
（2）合理选择切削用量。 （3）适当选择和使用切削液。
第四节 切削液
一、切削液的作用
? 冷却作用 ? 润滑作用
? 清洗和排屑作用
二、切削液的种类
切削液的种类
三、切削液的选用
切削液的选用
第五节 加工精度和加工表面质量
3．刃倾角为 0°时，切屑 垂直于主切削刃方向流出 。
四、刀具材料
1．对刀具切削部分材料的基本要求
（1）高的硬度。 （2）良好的耐磨性。 （ 3）足够的强度和韧性。
（ 4 ）高的热硬性。
（5）良好的工艺性。
2．常用的刀具材料 常用刀具材料的性能和应用场合
3．常用刀具的选用
（ 1）根据工件材料的切削性能选用刀具。 （2）根据工件的加工阶段选用刀具。 （ 3）根据工件加工区域的结构特点选择刀具切削部 分结构。
机械制造工程学PPT课件3.5切削热与切削温度
2.刀具几何参数对切削温度的影响
(1)前角ro对切削温度的影响 ro增大,变形减 小，切削力减小，切削温度下降。前角超过 18º—20º后, ro对切削温度的影响减弱，这 是因为刀具楔角(前、后刀面的夹角)减小而使 散热条件变差的缘故。
切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质(空气，切削液)向 外传导。影响散热的主要因素是：
(1)工件材料的导热系数 工件材料的导热系数高，由切屑 和工件传导出去的热量就多，切削区温度低。工件材料导 热系数低，切削热传导慢，切削区温度高，刀具磨损快。
(2)刀具材料的导热系数 刀具材料的导热系数高，切削区 的热量向刀具内部传导快，可以降低切削区的温度。
(2)主偏角Kr对切削温度的影响 减小Kr,切 削刃工作长度和刀尖角增大，散热条件变 好,使切削温度下降。
3.工件材料对切削温度的影响
工件材料的强度和硬度高，克服塑性变形和弹 性变形需要的力越大，产生的切削热多，切削温 度就高。
工件材料的导热系数小,切削热不易散出，切削 温度相对较高。
切削灰铸铁等脆性材料时，切削变形小，摩擦 小，切削温度一般较切削钢时低。
2.人工热电偶法
图为用人工热电偶法测量切削温度的示意图。
用两种预先经过标定的金属丝组成热电偶， 它的热端焊接在测混点上，冷端接在毫伏表
上。用这种方法测得的是某一点的温度。
图示为采用人工热电偶法测量并辅以传热学计算得到的刀 具、切屑和工件的切削温度(单位为ºC)分布图。
由图中可以看出：①剪切面上各点温度几乎相同，说明剪 切面上各点的应力应变规律基本相同；②前刀面上温度最 高点不在切削刃上，而是在离切削刃有一定距离的地方。
第三章切削力与切削温度
3.1.4 影响切削力因素
•刀具几何角度影响
•◆ 前角γ0 增大，切削力减小。 •◆主偏角κr 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和走 刀抗力影响显著（ κr ↑—— Fy↓，Fx↑）
•切削力F •切 削 力 / N
•γ0 - Fz
•γ0 – Fy •γ0 – Fx
•前角γ0
•图3-17 前角对γ0切削力的影响
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第三章切削力与切削温度
3.1.1 切削力及切削分力
•切削力分解(假设总切削力在主剖面P0内)
•F
z
•κr
•F
x
•F •Fxy
y
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•v •Fxy
•f •F
r
•吃刀抗力 •F
y •Fxy
•F •走刀抗力
x
•Fz•主切削力
•F •总切削力
r
•图3-1 切削力的分解
第三章切削力与切削温度
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第三章切削力与切削温度
•3.2.3 影响切削温度的主要因 素
•刀 具 几 何 参 数 的 影 响
➢ 前角o↑→切削温度↓
➢ 主偏角r↑→切削温度↑
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第三章切削力与切削温度
•3.2.3 影响切削温度的主要因 素
•其它因素的影响
• 1. 刀具磨损的影响 • 刀具后面磨损量增大，切削温度升高 •
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•220
•0180
•κr - Fz
•表3-6
•0140
•0100
•κr – Fx
0
•60
•κr – Fy
0 •20
0
•30 •45 •60 •75 •90
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。
机械制造技术基础课后答案2
机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?答：1加工是不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约故可加工超硬脆材料和精密微细的零件。
2加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等出去多余材料而不是靠机械能切除多余材料。
3加工机理不同于一般金属切削加工不产生宏观切削不产生强烈的弹、塑性变形故可获得很低的表面粗糙度其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。
4加工能量易于控制和转换故加工范围光、适应性强。
1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。
答：1电火花加工放电过程极为短促具有爆炸性。
爆炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面被液体介质迅速冷却凝固继而从两极间被冲走。
每次电火花放电后是工件表面形成一个凹坑。
在进给机构的控制下工具电极的不断进给脉冲放电将不断进行下去无数个点蚀小坑将重叠在工件上。
最终工作电极的形状相当精确的“复印”在工件上。
生产中可以通过控制极性和脉冲的长短放点持续时间的长短控制加工过程。
适应性强任何硬度、软韧材料与难切削加工加工的材料只要能导电都可以加工如淬火钢和硬质合金等电火花加工中材料去出是靠放电时的电热作用实现的材料可加工行主要取决于材料的导电性与热学特性不受工件的材料硬度限制。
2电解加工将电镀材料做阳极接电源正极工件作阴极放入电解液并接通直流电源后作为阳极的电镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。
并由电解液将其溶解物迅速冲走从而达到尺寸加工目的。
应用范围管可加工任何高硬度、高强度。
高韧性的难加工金属材料并能意见单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或行腔如锻模、叶片3激光加工通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑再次高温下任何坚硬的材料都将瞬间几句熔化和蒸发并产生强烈的冲击波是融化的物质爆炸式的喷射去处。
激光束的功率很高几乎对任何难度加工的金属和非金属材料如皋熔点材料、内热合金与陶瓷、宝石、金刚石等脆硬材料都可以加工也可以加工异型孔。
机械制造技术基础知识
1.机床的切削运动用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动组成。
主运动，是切下切屑所需要的最根基的运动，对切削起要紧作用，消耗机床的功率95%以上。
机床主运动只有1个。
进给运动，使工件不断投进切削，从而加工出完整表层所需的运动。
消耗机床的功率5%以下。
机床的进给运动能够有一个或几个。
2.切削用量是指切削速度v、进给量f〔或进给速度〕和切削深度ap。
三者又称为切削用量三要素。
切削速度v〔m／s或m／min〕，切削刃相关于工件的主运动速度称为切削速度。
即在单位时刻内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。
进给量f，刀具转一周〔或每往复一次〕，两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm ／r〔或mm／双行程〕。
切削深度ap〔mm〕，切削深度指待加工表层与已加工表层之间的垂直距离。
3.常用刀具材料碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性特别差，目前仅用于手工工具如锉刀、铰刀等。
高速钢，高速钢是一种进进了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。
强度高，抗弯强度为硬质合金的2～3倍；韧性高，比硬质合金高几十倍；硬度较高，且有较好的耐热性；可加工性好，热处理变形较小常用于制造各种复杂刀具〔如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等〕。
硬质合金，硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物〔如WC、TiC、TaC、NbC等〕粉末和金属粘结剂〔如Co、Ni、Mo等〕经高压成型后，再在高温下烧结而成的粉末冶金制品。
硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都特别高，准许的切削速度远高于高速钢，且能切削硬材料。
硬质合金的缺少:抗弯强度较低、脆性较大，抗振动和冲击性能也较差。
硬质合金被广泛用来制作各种刀具。
4．车刀切削局限的组成切削局限由3面-2刃-1尖组成，〔1〕前刀面(前面)：切屑流出所通过的表层。
〔2〕主后刀面(主后面)：与工件上过渡表层相对的表层。
〔3〕副后刀面(副后面)：与工件上已加工表层相对的表层。
机械制造技术基础笔记
机械制造技术基础笔记第三章切削与磨削原理3.1.3 前刀面上刀-屑的摩擦与积屑瘤1.摩擦面上的接触状态1）峰点型接触（F 不太大时）：m= f/F=tsAr/ss Ar=ts/ss=常数此时的摩擦状态为滑动摩擦（外摩擦）。
ss--材料的拉压屈服极限ts--材料的剪切屈服极限Aa--名义接触面积Ar--实际接触面积2）紧密型接触（F 很大时）：m= f/F= tsAa/F=ts/sav≠常数此时的摩擦状态为粘结摩擦（内摩擦）。
2.前刀面上刀-屑的摩擦：既有粘结摩擦，也有滑动摩擦，以粘结摩擦为主。
前刀面上的平均摩擦系数可以近似用粘结区的摩擦系数表示：m= ts/sav≠常数当前刀面上的平均正应力sav增大时，m 随之减小。
4.积屑瘤1）现象：中速切削塑性金属时，在前刀面上切削刃处粘有楔形硬块（积屑瘤）。
2）形成原因：（1）在一定的温度和很大压力下，切屑底面与前刀面发生粘结（冷焊）；（2）由于加工硬化，滞流层金属在粘结面上逐层堆积（长大）。
3)对切削过程的影响（1）积屑瘤稳定时，保护刀具（代替刀刃切削）；（2）使切削轻快（增大了实际前角）；（3）积屑瘤不稳定时，加剧刀具磨损；（4）降低尺寸精度；（5）恶化表面质量（增大粗糙度、加深变质层、产生振动）。
--粗加工时可以存在，精加工时一定要避免。
4）抑制方法（1）避免中速切削；（2）提高工件材料的硬度（降低塑性）；（3）增大刀具前角（至30~35o）；（4）低速切削时添加切削液。
5.剪切角公式∵第一变形区的剪切变形是前刀面挤压摩擦作用的结果，∴切削合力Fr的方向就是材料内部主应力的方向，剪切面的方向就是材料内部最大剪应力的方向。
根据材料力学，二者夹角应为p/4，即：p/4= c+ b- go （tgb= Ff/ Fn= m ）f= p/4- b+ go --李和谢弗的剪切角公式（1952）由公式可知：go ↗ → f ↗ → Lh ↘ b(m)↘ →f ↗ → Lh ↘-前刀面上的摩擦直接影响剪切面上的变形。
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。
《机械制造工程》习题汇总1
机械制造工程习题第一章金属切削加工的基础一、填空1．金属切削加工是用从毛坯上材料，使零件的、和等方面符合图纸的要求.2．切削运动按其作用不同，可分运动和运动。
变形变形，最终被切削金属与母体分离形成切削的过程.4．切削用量包括、和。
10．切屑形态有四种类型:、、和。
二、判断题2．刀具的前角越大，切削越轻快，产生热量少，所以切削温度较低。
（）3．用中等速度切削脆性材料时容易产生积屑留。
（）5．刀具的主偏角和副偏角选得适当小些，可以减小表面粗糙度.（）9、切屑的种类是由工件的材料决定的，无法改变。
（）10．节状切屑的形成过程是最典型的切屑过程,形成的表面质量也最好. ( )三、单项选择题1、前角γ0是在（）内测量的前刀面与基面之间的夹角A．基面 B．正交平面 C．切削平面2、车刀角度中，影响排屑方向的是( ）A．前角γ0 B．主偏角K r C．刃倾角λ6、车销工件时,切削热主要是靠（）传出的A．工件 B．切屑 C．刀具8、工件材料的硬度，强度愈高,塑性、韧性愈好，切削力（）A．愈小 B．愈大 C．基本不变14．切削铸铁和青铜等脆性材料时产生切削形态为（）A．带状切削 B．崩碎切削C．节状切削 D．粒状切削四、简答题1．金属切削过程存在哪三个变形区，各个变形区有什么变形特点？3．简述影响切削温度的主要因素有哪些?4．简述切削热的来源及其影响因素.第三章机械制造过程与工艺一、填空题3．工艺过程包括毛坯制造、、零件热处理、和检验试车等。
13．加工余量确定方法有、和分析计算法。
16．工艺成本包括费用和费用两大部分。
17．加工精度包括精度、精度和相互位置精度三个方面。
19．获得零件形状精度的方法有、、和成形法。
二、判断题1．在机械加工中，一个工件在同一时刻只能占据一个工位。
（ )3．在一道工序中只能有一次安装。
（ )7．在尺寸链中只有一个封闭环.（ )12．一个表面的加工总余量等于该表面的所有加工余量之和。
（ )17．延长工作时间是提高劳动生产率的一种方法。
机械制造技术基础第三版答案
机械制造技术基础第三版答案【篇一：机械制造技术基础第三章课后习题答案】ss=txt>3-1 表面发生线的形成方法有哪几种？答：（p69-70）表面发生线的形成方法有轨迹法、成形法、相切法、展成法。
具体参见第二版教材p69图3-2。
3-2 试以外圆磨床为例分析机床的哪些运动是主运动，哪些运动是进给运动？答：如图3-20（p87），外圆磨削砂轮旋转nc是主运动，工件旋转nw、砂轮的横向移动fr、工作台往复运动fa均为进给运动。
3-3 机床有哪些基本组成部分？试分析其主要功用。
答：（p70-71）基本组成部分动力源、运动执行机构、传动机构、控制系统和伺服系统、支承系统。
动力源为机床运动提供动力；运动执行机构产生主运动和进给运动；传动机构建立从动力源到执行机构之间的联系；控制和伺服系统发出指令控制机床运动；支承系统为上述部分提供安装的基础和支承结构。
3-4 什么是外联系传动链？什么是内联系传动链？各有何特点？答：外联系传动链：机床动力源和运动执行机构之间的传动联系。
如铣床、钻床传动链；内联系传动链：执行件和执行件之间的传动联系。
如车螺纹、滚齿的传动链。
外联系传动链两端没有严格的传动关系，而内联系传动链两端有严格的传动关系或相对运动要求。
3-5 试分析提高车削生产率的途径和方法。
答：（p76）提高切削速度；采用强力切削，提高f、ap；采用多刀加工的方法。
3-6 车刀有哪几种？试简述各种车刀的结构特征及加工范围。
答：（p77）外圆车刀（左、右偏刀、弯头车刀、直头车刀等），内、外螺纹车刀，切断刀或切槽刀，内孔车刀（通孔、盲孔车刀、）端面车刀、成形车刀等。
顾名思义，外圆车刀主要是切削外圆表面；螺纹车刀用于切削各种螺纹；切断或切槽车刀用于切断或切槽；内孔车刀用于车削内孔；端面车刀切断面；成形车刀用于加工成形表面。
3-7 试述ca6140型卧式车床主传动链的传动路线。
答：（p82）ca6140型卧式车床主传动链的传动路线：3-8 ca6140型卧式车床中主轴在主轴箱中是如何支承的? 三爪自定心卡盘是怎样装到车床主轴上去的？答：（p83-84）3-9 ca6140型卧式车床是怎样通过双向多片摩擦离合器实现主轴正传、反转和制动的？答：如教材图3-17和3-18所示，操纵手柄向上，通过连杆、扇形齿块和齿条带动滑套8向右滑移，拨动摆杆10使拉杆向左，压紧左边正向旋转摩擦片，主轴实现正转；若操纵手柄向下，通过连杆、扇形齿块和齿条带动滑套8向左滑移，拨动摆杆10使拉杆向右，压紧右边反向旋转摩擦片，主轴反转。
第三章金属切削过程的基本规律
Fp随λ s增大而减小，
Ff随λ s增大而增大
2.刀尖圆弧半径rε的影响
rε 增大相当于κ r减小的影响
（1）rε 对Fc影响很小 （2）Fp随 rε 增大而增大
Ff随 rε 增大而减小
3．刀具磨损
刀具的切削刃及后刀面产生磨损后，会使 切削时摩擦和挤压加剧，故使切削力 Fc 和 Fp 增 大。
2 f
Fp FD cos r ; F f FD sin r
（3-5）
二、各分力的作用 1、切削分力的作用---切削力Fc（主切削力Fz）
它是设计机床主轴、齿轮和计算主运动功率的主要依据，也 是用于选用刀杆、刀片尺寸、设计夹具和选择切削用量的重 要依据。使车刀产生弯矩，也是计算切削功率的依据
Fc——切削力，单位为N； vc——切削速度，单位为m/min。 Pc——切削功率，单位为kW。
3
四、影响切削力的因素
（一）切削用量的影响
1．背吃刀量ap与进给量f
ap↑→Ac成正比↑， kc不变， ap的 指数约等于1，因而
切削力成正比增加
f↑→Ac成正比↑，但 kc略减小， f 的 指数小于1，因而 切削力增加但与f 不成正比
(二)切削温度分布
温度分布规律 1)刀-屑接触面间摩擦大， 热量不易传散，故温度值 最高
2)切削区域的最高温度点在前面上近切削刃处， 在离切削刃1mm处的最高温度约900℃，因为 在该处热量集中，压力高。在后面上离切削刃 约0.3mm处的最高温度为700℃；
3)切屑带走热量最多，切屑上平均温度高于刀具 和工件上的平均温度，因切屑剪切面上塑性变 形严重，其上各点剪切变形功大致相同。各点 温度值也较接近。工件切削层中最高温度在近 切削刃处，它的平均温度较刀具上最高温度点 低2～3倍。
机械制造技术基础课件(第3章)
2. 剪切角φ 与前刀面摩擦角β的关系
4
(
0)
4
为作用角,即合力Fr与主运动方向之间的夹 角, 0
•剪切角φ随前角γ0增大而增大，切屑变形减小。
•剪切角φ随摩擦角β的减小而增大，切屑变形减小。 所以研磨刀面或者使用切削液以减小前刀面的摩擦， 有利于改善切削过程。
13
3. 前刀面上的摩擦
➢根据体积不变原理, 则 ξh ＝ξl＝ξ。 ➢变形系数越大,切屑越厚越短,切削变形越大。
➢ξ>1。
➢ξ直观地反映了切削变形程度。
图3 － 170
2 .剪应变ε
s y
cot
tan(
0)
3.剪应变与变形系数的关系
➢只有在 0 00 ~ 300, 1.5 的范围内，变形系数ξ
越大，剪应变ε越大
图3 － 171
图3－7 变形系数ξ的求法
29
图3－10 作用在切屑上的力
a) 切屑受到来自工件和刀具的作用力 b) 切屑作为隔离体的受力分析
30
图3－12 刀具前刀面与切屑的摩擦示意图
31
图3－14 积屑瘤前角和伸出量
32
图3-15 工件材料强度对变形系数的影响
33
图3-18 切削速度对变形系数的影响
34
➢在实际应用工作中，切削力的计算分解为相互垂直 的三个分力：切
削力 Fc 、进给 力 Ff 、背向力 Fp
。
43
2.切削力的分解
切削力(Fc)
（旧称主切削力，用
Fz表示）——总切削力
在主运动方向的分力， 是计算机床切削功率、 选配机床电机、校核 机床主轴、设计机床 部件及计算刀具强度 等必不可少的参数。
机械制造技术基础
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（）。
机械制造技术基础金属切削原理与刀具教材课程
目 录
• 金属切削原理 • 金属切削刀具 • 切削过程与控制 • 典型材料的切削加工 • 切削加工技术发展与新趋势
01 金属切削原理
切削运动与切削用量
切削用量
切削过程中的三个主要参数， 包括切削速度、进给量和切削 深度。
进给量
刀具在工件上每转或每行程时 被切除的金属层厚度或长度。
加工表面质量与刀具刃磨技术
加工表面质量
加工表面的质量直接影响工件的使用性能和寿命。刀具的刃磨质量和刃磨技术对加工表面 质量有着至关重要的影响。
刀具刃磨技术
为了获得良好的加工表面质量，需要对刀具进行正确的刃磨。刃磨时要选择合适的砂轮、 磨料和磨液，控制刃磨参数和刃磨工艺，确保刀具锋利、几何角度正确。
陶瓷
陶瓷刀具具有极高的硬 度和耐磨性，适用于加 工各种材料，尤其是硬
材料。
立方氮化硼
立方氮化硼刀具具有超 高的硬度和耐磨性，适 用于加工各种难加工材
料。
刀具几何参数
前角
前角的大小影响切削力和切削 温度，增大前角可以减小切削
力，降低切削温度。
后角
后角的大小影响刀具的磨损和 切削表面质量，增大后角可以 减小刀具磨损，提高切削表面 质量。
详细描述
钢铁材料具有较高的硬度和耐磨性，因此需要选择硬质合金或高速钢刀具进行切削。在切削过程中， 应适当调整切削速度、进给量和切削深度，以获得较好的切削效果和表面质量。同时，为了减少刀具 磨损和提高切削效率，可以采用涂层技术对刀具进行表面处理。
有色金属材料的切削加工
总结词
有色金属材料具有较低的硬度和较高的塑性，其切削加工需要针对其物理特性进行刀具 选择和切削参数调整。
机械制造技术基础A
X
B
B
a）
b）
欠定位示例
过定位
? 过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两 个以上）约束点约束，称为过定位。
常用的定位元件有支承钉、支承板等。 一个支承钉只限制一个自由度。 支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应。 自位支承只限制一个自由度，即一点定位。 提高工件的装夹刚度和稳定性,但不起定位作用。 在工件定位、夹紧之后才进行。
主偏角 κ r
主偏角κr 减小，主切削刃参加切削的长度增加，刀具
磨损减慢，但作用于工件的径向力会增加。 切削细长轴时 常用900的主偏角。
常用刀具的主偏角 κr 有450、600、750、900。
4) 副偏角κr'
副切削平面 与进给运动方向 (假定工作平面 )之间的夹 角。
副偏角κ r'
5)刃倾角 λs 主切削刃与基面的夹角。在切削平面中测量。
第二节 车削加工 一、车床的用途、分类及其组成 二、CA6140型卧式车床传动系统 三、主要结构
第三节 铣削、刨削和拉床拉削加工 第四节 钻削与镗床削加工 第五节 磨削加工
一、磨床磨削特点及应用 二、外圆磨床 三、平面磨床 第六节 数控机床与加工中心 第七节 组合机床
重点掌握各 种加工方法 的加工特点 及其适用范
此种情况下，基准位移误差的方向是任意的。 减小定位副配合间隙，即可减小ΔY值，提高定位精度。
属固定单边接触
定位销尺寸为
d
0
??
d
；工件内孔尺寸为： D0? ?D
孔最小，销最大时，工件向下移位半个最小间隙： X min / 2
对所有工件均至少应有该移动量，故在加工前调刀时可予消除。
第3章 切削过程的基本规律
⑶工件材料影响 工件材料是通过强度、硬度和导热 系数等性能不同对切削温度产生影响的。 ⑷其它因素的影响 磨损、干切削都会使温度升高。浇 注切削液是降低切削温度的一个有效措 施
3. 4 刀具磨损与刀具耐用度
一、刀具磨损形式
刀具磨损形式为正常磨损和非正常磨损两大类。 ⑴正常磨损
正常磨损是指在刀具设计与使用合理、制 造与刃磨质量符合要求的情况下，刀具在切削 过程中逐渐产生的磨损。
⑵切削速度
切削速度vc是通过(a)积屑瘤使剪切角φ改变; (b)切削 温度使磨擦系数μ变化,而影响切屑变形的。如图2.11以 中碳钢为例。
⑶进给量
进给量对切屑变形的影响规律如图2.12所示，即f ↗使Λh ↘； 这是由于f ↗后，使切削厚度↗，正压力和平均正应 力↗ ，磨擦系数↘ ，剪切角↗所致。
性变形就产生脆性崩裂，切屑呈不规则的细粒状。
三、切屑变形程度的表示方法 (1)剪切角φ vc
剪切面AB 与切削速度vc 之间的夹角。 V↗，φ↗， A剪切 ↘， （切削省力） F↘。
B
φ
A
大小确定： 获得切屑根部 照片，度量得 出。
(2)相对滑 移ε
B”
B’
ε=Δs/Δy=
ctgφ+tg(φ-γo)
3. 3 切削热与切削温度
一、切削热的来源与传导 1)热源： 剪切区变形功形成的热Qp; 切屑与前刀面摩擦功形成的热Qγf; 已加工表面与后刀面摩擦功形成的热Qαf。 2)传导：传入切屑Qch(切削钢不加切削液时传入比例50%~86%)、 工件Qw(40%~10%) 、刀具Qc(9%~3%)和周围介质Qf(1%)。 3)切削热的形成及传导关系为：
(二)、磨损过程和磨钝标准
▼ 磨损过程如图 3-26所示，图中大致分三个阶 段。 • 初期磨损阶段(I段)：磨损较快。是由于刀具 表面粗糙不平或表层组织不耐磨引起的。 • 正常磨损阶段(II)： 该磨损度近似为常数。 AB呈直线。 • 急剧磨损阶段(III)：磨损急剧加速继而刀具 损坏。由于磨损严重，切削温度剧增，刀具强 度、硬度降低所致。
认识切削热与切削温度
7
三、影响切削温度的因素
机械制造基础
2．切削用量
切削用量中，切削速度 vc 对切削温度影响最大，进给量 f 次之，背吃刀量 ap 影响最小。
切削速度 vc 增大，切削变形和摩擦产生的热量急剧增多，尽管切屑带走的热量相应增多，但散热 条件并没有改善，因此切削温度显著升高。
进给量 f 增大，产生的热量增加，但同时切削厚度变大，切屑带走的热量增加，而散热条件并未 改善，因此最终切削温度有所升高。
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三、影响切削温度的因素
背吃刀量 ap 增大，产生的热量按比例增加，但同时刀具 的传热面积也按比例增加，显著改善散热条件，因此最终切削 温度仅略有升高。
为了控制切削温度，在需要增大切削用量时，应首先考虑 增大背吃刀量 ap ，其次是进给量 f ，最后是切削速度 vc 。
机械制造基础
9
三、影响切削温度的因素
机械制造基础
切削热与切削温度是切削过程中的重要物理 现象之一。切削热与切削温度能改变刀具前刀面 的摩擦系数，从而影响刀具的磨损；同时还会引 起工件变形，影响工件的加工精度和表面质量。 因此，研究切削热与切削温度的产生及变化规律 具有很重要的意义。
`
机械制造基础
2
一、切削热
机械制造基础
切削热是指切削过程中切削区的变形和摩擦消耗能量所产生的热。切削热主要是由工件材料弹塑性
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三、影响切削温度的因素
机械制造基础
影响切削温度的因素主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具磨损和切削
液等。
1．工件材料
工件材料的强度、硬度、热导率等对切削温度影响较大。工件材料的强度和硬度越高，需要的切削力就 越大，产生的热量就越多，因而切削温度就越高；工件材料的塑性大，切削力也大，切削温度也高。材料的 热导率越大，通过切屑和工件传出的热量就越多，切削温度下降就越快。
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