各种加工方法的切削力计算(车、铣、钻)
模块一、二综合练习题答案
模块一、二综合练习题答案一．判断题1、计算车外圆的切削速度时，应按照已加工表面的直径数值进行计算。
（×）2、刀具前角的大小，可以是正值，也可以是负值。
（√）3、刀具的主偏角具有影响切削力、刀尖强度、刀具散热的作用。
（√）4、金属的切削过程也是形成切屑和已加工表面的过程。
（√）5、精加工相对于粗加工而言，刀具应选择较大的前角和较小的后角。
（×）6、刃倾角的作用是控制切屑的流动方向并影响刀头的强度，所以粗加工应选负值。
（√）7、切削加工中，常见机床的主运动一般只有一个。
（√）8、工艺系统刚性较差时（如车削细长轴），刀具应选用较大的主偏角。
（√）9、粗车主要目的是切除工件上的大部分余量，精车的主要目的是保证工件的精度和减小表面粗糙度Ra值。
（√）10、车削加工不宜加工硬度在30HRC以上的淬火钢。
（√）11、90度车刀（偏刀），主要用来车削工件的外圆、端面和台阶。
（√）12、一夹一顶装夹，适用于工序较多、精度较高的工件。
（×）13、两顶尖装夹方式适用于装夹重型轴类零件。
（×）14、两顶尖装夹粗车工件，由于支承点时顶尖，接触面积小，不能承受较大切削力，不宜使用。
（√）15、车削内孔时排屑和冷却较困难。
（√）16、圆柱孔的测量比外圆测量困难。
（√）17、车削套类零件的刀柄受孔径及孔深的影响，刚性较差。
（√）18、麻花钻可以在实心材料上加工内孔，不能用来扩孔。
（×）19、车孔时的切削用量应比车外圆低一些。
（√）20、细长轴通常用一夹一顶或两顶尖装夹的方法来加工。
（√）21、为了防止和减少薄壁零件工件加工时产生变形，加工时应分粗、精车。
（√）22、车削薄壁零件时，尽量不用径向夹紧法，最好用轴向夹紧法。
（√）23、车削短小套类零件时，为保证内、外圆轴线的同轴度，可用一次装夹车削。
（√）24、在立式铣床上不能加工键槽。
（×）25、卧式铣床主轴的中心轴线与工作台面垂直。
机械制造中的切削加工方法与典型零件的加工工艺
齿轮轴（磨削工序）工艺流程卡
工序 工种
工艺流程
使用设备
1 下料 Φ40mm×154mm（材料45号钢）
带锯下料
2 热处理 调质 硬度 220-250HBW
热处理
两端加工中心孔，一夹一顶，加工各外园、环槽 普通车床或 3 车工 、倒角、螺纹等达图中尺寸，加工1：10圆锥，保 数控车床
常用的划线工具：划线平台、划针、划规（单脚规)、 钢板尺、直角尺、高度游标尺、划线盘、分度头、方 箱、V型铁、样冲等。 2) 錾削：是钳工用手锤敲击錾子对工件进行切削加工 的一种方法，一般用碳素工具钢锻成（T7A），常用錾 子的分类及应用： ① 扁 錾：主要用来錾平面、去毛刺和分割板料。 ② 尖 錾：主要用来錾削沟槽及分割曲线板料。 ③ 油槽錾：常用来錾切平面或曲面上的油槽。
①选用4mm×16mm半圆键槽铣刀，选用模数2mm、2号
模数铣刀
4
铣工
②选用分度头、尾座，一夹一顶装夹，三爪夹 Φ20±0.006mm处
立式铣床或 立式加工中
③打表找正，加工键槽达图尺寸，加工齿面留磨量单
心
面0.2mm
立式加工中心+回转工作台
第一部分 机械制造中的切削加工方法
3.磨削
磨削是用砂轮或其它模具以较高的线速度对工件 表面进行加工的方法，其主运动是砂轮的旋转运动。
1）划线：是指根据图样和技术要求，在毛坯或半成 品上用划线工具划出加工界限（或基准线）的过程。 划线的作用： ①确定工件各加工面的加工位置和加工余量，使加工 有明显的尺寸界线（特别是大型铸件）。 ②便于复杂工件在机床上安装，按线找正定位。 ③能全面检查毛坯的尺寸，及时发现不合格的毛坯。 ④采用借料划线可使误差不大的毛坯得到补救。 ⑤在板料上划线排料，可以提高材料利用率。
西南交通大学机械制造基础作业及答案
&机械制造基础线下作业第一次作业一、主观题(共8道小题)1.车外圆时，已知工件转速n=320r/min，车刀移动速度v f=64mm/min，试求切削速度v c，进给量f，背吃刀量a p。
已知待加工表面直径100mm, 已加工表面直径94mm.答：V=s f=s ap=3mm2.已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部分的示意图。
%1）端面车刀：γ0=15°α0=10°κr=45°κr’=45°2）切断刀：γ0=10°α0=6°κr=90°κr’=20°3）外圆车刀：γ0=15°α0=8°κr=75°κr’=15°答：（1）（2）（3）3.实现切削加工的必要条件是什么：答：切削运动，刀具材料，刀具角度加工方法机床主运动进给运动；车卧式车床立式车床工件的旋转运动刀具的纵向或横向进给钻台式钻床立式钻床摇臂钻床刀具的旋转运动￥刀具的轴向进给镗卧式镗床(坐标镗床)刀具的旋转运动工作台纵向进给或横向进给刀具径向或轴向进给铣立式铣床、卧式铣床》刀具的旋转运动工作台纵向、横向和垂直进给刨牛头刨床龙门刨床刀具的往复移动工作台的往复移动工作台横向进给!刀架水平或垂直进给插插床(圆形工作台)刀具的往复移动工作台纵向、横向和圆周进给拉拉床(拉刀)刀具的轴向移动！] 5.刀具常用三种刀具材料（高速钢、硬质合金及碳素工具钢）的特点及适用条件是什么。
答：%6.切削三要素包括那些各自的定义是什么答：切削速度，进给量，切削深度，切削速度:在单位时间内,刀具(或工件)沿主运动方向的相对位移.进给量:主运动在每行程(或每转)内,工件与刀具之间沿进给运动方向的相对位移.切削深度:工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离,即在垂直于进给运动的方向上测量的主切削刃切入工件的深度,单位 mm。
7.刀具角度的参考坐标系有哪三个平面组成如何定义答：基面，切削平面，主剖面基面：通过切削刃某选定点，与主运动假定方向相垂直的平面。
机械制造加工工艺文件制定
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⑶、选择加工方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。 在大批、大量生产中可采用专用的高效率设备和专用工艺装备。 在大批、大量生产中可以从根本上改变毛坯的形态，大大减少切削加工的工作量。 在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装备及一般的加工方法。提高单件小批生产的生产率亦是目前机械制造工艺的研究课题之一。
１、精基准的选择
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１、精基准的选择
㈡、定位基准的选择 1、精基准的选择 ⑵、基准统一原则 尽可能使各个工序的定位基准相同。 各工序所用的夹具统一，减少了设计和制造夹具的时间和费用； 避免因基准转换过多带来的误差，有利于保证其相互位置精度； 各表面之间达到很高的位置精度； 避免多次装夹带来的装夹误差和减少多次装载工件的辅助时间。
生产纲领： N=Q n ( 1 + a % )( 1 + b %) 生产内型： 大量生产 大批生产 大批生产 中批生产 小批生产 单件生产
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一、基本概念
㈣、机械加工工艺规程 机械加工工艺规程的作用 (1) 指导生产的主要技术文件：起生产的指导作用； (2) 是生产组织和生产管理的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据； (3) 是新建或扩建工厂或车间主要技术资料。
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一、基本概念
㈣、机械加工工艺规程 机械加工工艺规程的原始资料
（1）产品装配图、零件图； （2）产品验收质量标准； （3）产品的生产纲领及生产批量； （4）毛坯材料与毛坯生产条件； （5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规 格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装备能力、能源状况等资料； （6）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准； （7）国内外先进制造技术资料等。
数控加工三要素
钴高速钢W6MoCr4V2Co8、超硬高速钢W2Mo9Cr4Co8等） 粉末冶金高速钢 （用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水，直接得到
工具钢——合金工具钢
为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、 钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢。常用牌号有9SiCr、GCrl5、 CrWMn等。合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近， 而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。但与高速钢相比，合金工具 钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。 因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢，作一些低速、手动刀具 ，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。
Steel P
Stainless Steel M
Cast Iron Non-Ferrous
K
N
Super Alloys
S
Hardened Materials
H
钢 不锈钢 铸铁 非铁金属 高温材料 超硬材料
工件的切削性能会受到如 下条件影响 • 合金成分 • 热处理 • 显微结构 • 强度 • 热弥散系数 • 加工硬化倾向
切削参数计算
转速 n
n 1000Vc
d
切削速度 Vc
Vc
dn
1000
进给量 f
Vf n fz Z
n —转速 （r/min） Vc—切削速度 （m/min） d —铣刀直径/工件直径
（mm） f —进给量（mm/r） Z —齿数
切削的种类划分
铣削
第1篇切削加工的理论基础
第1章 切削加工的理论基础
机械制造技术基础
1.2.1 切屑的形成
挤压与切削 正挤压：
金属材料受挤压时，最大剪应力方向与作用力方向约 成45°
偏挤压：
金属材料一部分受挤压时，OB线以下金属由于母体阻 碍，不能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移s
机械制造技术基础
刀具 O
切屑根部金相照片
1.2.2 切削层的变形及其影响因素
变形区的划分
第一变形区
机械制造技术基础
第二变形区
第三变形区
1.2.2 切削层的变形及其影响因素
第一变形区的变形特征：
切削层金属沿滑移线的剪切 滑移变形及随之产生的加工 硬化。
第一变形区的实际厚度为 0.02~0.2mm，切削速度越 大，厚度越小。故第一变形 区可看成是一个剪切面。
剪切面与切削速度之间的夹 角成为剪切角，体现变形的 难易程度。
机械制造技术基础
1.2.2 切削层的变形及其影响因素
机械制造技术基础
第二变形区的变形特征：
切屑底层金属受摩擦挤压后的塑性变形及晶粒纤维化。
受力：
挤压
摩擦
滑移与晶粒的伸长
1.2.2 切削层的变形及其影响因素
前刀面内的摩擦（内摩擦与外摩擦） 区域划分： 粘结区lf1: 剪切滑移，内摩擦 滑动区lf2: 滑动摩擦，外摩擦
切屑长度压缩比（Λl）
l
LD Lch
h
hch hD
OM
sin(90 OM sin
o)
cos( o ) sin
表示切屑变形程度的方法
机械制造技术基础
各种加工方法的加工精度
各种加工方法的加工精度Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】各种加工方法的加工精度一：车削车削中工件旋转，形成主切削运动。
刀具沿平行旋转轴线运动时，就形成内、外园柱面。
刀具沿与轴线相交的斜线运动，就形成锥面。
仿形车床或数控车床上，可以控制刀具沿着一条曲线进给，则形成一特定的旋转曲面。
采用成型车刀，横向进给时，也可加工出旋转曲面来。
车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等。
车削加工精度一般为IT8—IT7，表面粗糙度为—μm。
精车时，可达IT6—IT5，粗糙度可达—μm。
车削的生产率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。
二：铣削主切削运动是刀具的旋转。
卧铣时，平面的形成是由铣刀的外园面上的刃形成的。
立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。
提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度，因此生产率较高。
但由于铣刀刀齿的切入、切出，形成冲击，切削过程容易产生振动，因而限制了表面质量的提高。
这种冲击，也加剧了刀具的磨损和破损，往往导致硬质合金刀片的碎裂。
在切离工件的一般时间内，可以得到一定冷却，因此散热条件较好。
按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，又分为顺铣和逆铣。
顺铣铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，引起打刀。
在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。
逆铣可以避免顺铣时发生的窜动现象。
逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。
同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。
铣削的加工精度一般可达IT8—IT7，表面粗糙度为—μm。
普通铣削一般只能加工平面，用成形铣刀也可以加工出固定的曲面。
数控铣床可以用软件通过数控系统控制几个轴按一定关系联动，铣出复杂曲面来，这时一般采用球头铣刀。
第 章 切削用量及其计算
般采用普通速度，即υs≤35m/s。有时采用高速磨削，即υs＞35m/s，如 45m/s, 50m/s,60m/s, 80m/s
或更高。磨削用量的选择步骤是：先选较大的工件速度υw，再选轴向进给量 fa，最后才选径向 进给量 fr。
(a)圆柱铣刀铣平面
(b)端铣刀铣平面
(c)立铣刀铣槽
图 14-1 不同铣削加工的切削要素
68.8 37.6
0.40 0.20 —
0.50 0.25
表 14-2 车削过程使用条件改变时的修正系数
（一）与车刀寿命有关
刀具 材料
工件材料
车刀形式
寿命 工作
T/min 30 60 90 120 150
修正系数
240 360
329
机械制造技术基础与工艺学课程设计教程
κ
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①组合机床切削用量应比普通机床低 30%，以减少换刀时间，提高经济效益。
②组合机床上的多种同时工作的刀具，其合理切削用量是不同的。如钻头要求υc 高 f 小，
而铰刀则要求υc 低 f 大。但动力头每分钟的进给量却是一样的。为使各刀具都有较合适的切削
用量，应首先列出各刀具独自选定的合理值，然后以“每分钟进给量相等”为标准进行折中，
前孔的半径之差。
（3）铣削加工要注意区分铣削要素
υc——铣削速度，m/min， υc
=
πd0n 1000
；
d0——铣刀直径，mm；
n——铣刀转速，r/min；
f——铣刀每转工作台移动距离，即每转进给量，mm/r；
fz——铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量，mm/z；
υf ——进给速度，即工作台每分钟移动的距离，mm/min, υf=fn=f zzn；