切削原理与刀具1
金属切削原理与刀具第版课后习题答案
第一章：刀具几何角度及切削要素 1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少答：切削速度 机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面 切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面 正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。
刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。
1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同在什么情况下， γo= γn答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。
不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。
刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。
不同点是：法平面参考系中min/32.601000240801000m dn v c =⨯⋅==ππmin /12064032.605.0410*******mm fv a Q c p =⨯⨯⨯==定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。
只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn1-4假定进给工作平面pf，背平面pp，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的在什么情况下γf= γo，γp= γo答：假定工作平面Pf：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面背平面Pp：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。
《金属切削原理与刀具》知识点总结
I 切削原理部分第1章刀具几何角度及切削要素1、切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动；刀具具有适当的几何参数，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能2、切削运动：刀具与工件间的相对运动，即表面成形运动。
分为主运动和进给运动。
1）主运动是刀具与工件之间最主要的相对运动，消耗功率最大，速度最高。
有且仅有一个。
运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）直线运动（刨削、拉削的刀具运动）运动主体：工件（车削）；刀具（铣削）。
2）进给运动：使新切削层不断投入切削，使切削工作得以继续下去的运动。
进给运动的速度一般较低，功率也较少。
其数量可以是一个，也可以是多个。
可以是连续进行的，也可以是断续进行的。
可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。
运动形式：连续运动：如车削；间歇运动：如刨削。
一个运动，如钻削；多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动；没有进给运动，如拉削。
运动主体：工件，如铣削、磨削；刀具，如车削、钻削。
3、切削用量切削用量是指切削速度c v 、进给量f （或进给速度）和背吃刀量p a 。
三者又称为切削用量三要素。
1）切削速度c v （m／s 或m／min）：切削刃选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。
主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定1000dn v c π=式中：d-工件或刀具的最大直（mm）n-工件或刀具的转速(r/s 或r/min)2）进给量f：工件或刀具转一周（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）。
3）背吃刀量p a （切削深度mm）2m w p d d a -=式中:w d -工件上待加工表面直径（mm）；m d -工件上已加工表面直径（mm）。
4、工件表面：切削过程中，工件上有三个不断变化的表面待加工表面：工件上即将被切除的表面。
过渡表面：正被切削的表面。
下一切削行程将被切除。
己加工表面：切削后形成的新表面。
5、刀具上承担切削工作的部分称为刀具的削部分，刀具切削部分由一尖二刃三面组成。
数控切削原理与刀具基础
在基面上 垂直于进给运 动方向测量的 切削层最大尺 寸,外圆车削: ap＝(dw-dm)/2
vc、f、ap 构成了车削的切削用量三要素
车削速度计算示例
• 将一直径为50mm的轴切削至45mm， • 已知车床转速为600 r/min， • 问切削速度 vc=?
车削速度计算示例
• Vc = （πx
• =
通过主切削刃上的某一点，并 同时垂直于基面和切削平面的 平面
2.刀具角度参考系及其坐标平面
2.刀具角度参考系及其坐标平面
(1)正交平面Po中测量的刀具角度
1）前角γo前刀面与基面之间的夹角。 2） 后角αo后刀面与切削平面之间的夹角。 3）楔角βo 前刀面与后刀面之间的夹角，它是个派生 角。它与前角、后角有如下的关系：βo＝90°－(γo ＋αo); βo也是判断标注是否正确的验证式之一。
数 控 切 削 原 理 与 刀 具 基 础
1.1 如何选择切削用量？
本节课主要研究：切削运动与切削要素，切削刀具及其刀具 几何参数，切削过程的基本规律，并运用规律控制切削过程、 改善切削性能、合理选用切削液。
切削过程中:切削力、切削变形、切削热与切削温度、刀具磨损等 现象及其规律，有利于控制和改善金属的切削过程。
W18Cr4V YT类
铸铁 HBS<200
精加工 切断（宽度<5mm）
YG类
训练题：P12
1.2 如何选用刀具几何角度
1.2.1车刀几何角度
各种刀具都是由切削部分（刀头）和被夹持部分（刀 体或刀柄）两部分组成，二者既可以是一体的，也可 以是由不同材料连接起来。
1.刀具切削部分的组成
刀杆：起夹持作用 刀头:(三面) 前刀面：刀具上切屑流过的表面 主后刀面：刀具上与过渡表面相 对的表面 副后刀面：刀具上与已加工表面 相对的表面 (两刃) 主切削刃：刀具上前刀面与主后 刀面的交线 副切削刃：刀具上前刀面与副后 刀面的交线 (一尖) 主切削刃与副切削刃的交点 ,通 常磨成圆角(修圆刀尖)或短平刃 (倒角刀尖) （修光刃）：P14，图1-7。
切削原理与刀具思考题1
1.木材切削的三要素是什么？（P3）
2.两种基本的切削形式？（P3）
3.何为主运动和进给运动？（P3+P4）
4.切屑能否为制品？请举例说明？
5.运动后脚和运动遇角的意义？（P4）
6.何为切削层及其参数？（P5）
7.何为坐标平面？何为法平面？何为正交平面？何为主截面？（P6+P7）
8.描述刀具工作角度与标注角度的关系？（P8）
9.简述木材的主要切削方向及过渡切削方向？（P10）
10.试向木材端向切削下，会产生哪几种切屑类型，各种切屑类型有何特点？（P12）
11.简述产生纵Ⅱ型切屑的条件？（P10）
12.简述建立切削力经验公式的步骤，写出主要切削方向及过渡切削方向的切削力的计算公式？（步骤：P15。
公式：P18+19）
13.切削厚度如何影响切削力？（P19）
14.前刀面的法向力为零时，为什么易形成纵Ⅱ型切屑？（P10）
15.影响切削力的因素有哪些？如何影响？（P19）。
木材切削原理与刀具
木材切削原理与刀具
木材切削原理与刀具
1. 切削原理
（1）摩擦切削原理：是把木料带动刀刃进行摩擦，把木料切下来的
原理。
（2）剪切切削原理：是利用刀刃把木料抽出来，实现切断的原理。
2. 刀具种类
（1）单刀攻：适用于板材类、型材类物料，对其边缘有要求的切削，且可以设置攻的力和角度。
（2）厚度刀：主要用于切削厚板材，其刃磨尖头而细锉尖细，具有
较高的刀具稳定性。
（3）复合型刀：具有两个不同形状的、侧面交织在一起的刀具，能
在一次切削过程中实现锉切和攻切。
（4）曲边刀：它能够切削出一定弧度的圆弧形边缘，在木材制品精
湛加工中特别有用，更能增强自己作品的美感。
3. 切削技巧
（1）预先做好木料的处理工作：要保证木料的平整性和湿度，以保
证顺畅的切削效果。
（2）按要求精心调整刀具及切削条件：切削过程中要定期检查刀具，及时更换新的刀具，以保证材料的完美加工效果。
（3）以安全的生产方式进行切削：要注意安全，做到在操作机器时
要戴好安全防护用具，建立合理的切削顺序，保证人身和机器安全。
机械制造工程学金属切削原理及刀具习题1
一、高速钢外圆车刀主剖面参考系前角o、后角o、主偏 角r和刃倾角s的标注
如附图1所示，定义分别为： (1)前角 γo——过切削刃选定点在主剖面 (Po) 内测量的前刀面Ar和基面Pr的夹角(有 +、－)； (2)后角αo——过切削刃选定点在主剖面(Po) 内测量的主后刀面Ar和切削平面Ps 的夹角(有+、—)； (3) 主偏角 kr—— 过切削刃选定点在基面 Pr 内 测量的主切削刃和进给方向的夹角； (4)刃倾角λs——过切削刃选定点在切削平面 Ps内测量的切削刃 S和基面Pr的夹角(有+、－)。
3．端面车削、切削用 量的概念如下： 进给量 f：主轴转一 转时，车刀相对工件径 向移动的距离。 背 吃 刀 量 p： 沿 着 工件轴线测量的待加工 表 面与已加工表面的距 离。 [答案] 见例图1. 2。
最大前角计算
刃上的几何角度，并说明以上各角度的定义，当刀尖装高h 后，工作角度如何计算? [ 分析 ]1．刃倾角的正、负在外圆车刀标注角度时，易出 现错误。标注时，S向 视图中刀尖向下为正刃倾角，刀尖向上为负刃倾角。如果以 整体刀具理解，则刀尖低为负刃倾角，刀尖高为正刃倾角。 2．在回答各角度的定义时，一定要严格。如前角：在主 切刃选定点的正交平面(也称主剖面)内测量，前刀面与基面 之间的夹角。
(3)背吃刀量(钻削深度) αp：αp=dm／2，单位为mm。 (4) 切削厚度 hD：切削厚度系指垂直于主切削刃在基 面上投影方向测出的切削层断面尺寸，即 hD=fz sinkγ = f sinkγ /2 mm 由于主切削刃上各点的主偏角不等，因此各点的切 削厚度也不相等。 (5) 切削宽度 bD：切削宽度系指在基面上所量出的主 切削刃参加工作的长度，即 bD=αp/ sinkγ =d/2 sinkγ mm 切削面积 AD：对麻花钻来讲，切削面积实际上系指 每个刀齿的切削面积，即 AD=hD bD=fz αp = f d / 4 mm2
金属切削原理与刀具_1.1刀具材料应具备的性能和种类
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二.刀具材料的分类
（一）普通刀具材料 2．硬质合金 （4）我国硬质合金刀具的发展以及世界主要生产企业 德国：克努伯公司维迪阿厂 （鲁尔） 美国：通用电气公司、肯纳金属公司、亚当斯碳化物公司 瑞典：山特维克公司
• 日本：三菱金属矿业公司、东芝坦嘎络依公司（川崎、名古屋 、大阪工厂）、住友电气工业公司 • 英国：山特维克英国公司、美国肯纳金属英国公司 • 奥地利：普兰西金属工厂（三年一次普兰西国际会议） • 中国：株洲硬质合金有限公司、自贡硬质合金有限公司
二.刀具材料的分类
• （二）特殊材料刀具 • 1．陶瓷刀具 • （1）材料组成：主要由硬度和熔点都很高的Al2O3、 Si3N4等氧化物、氮化物组成，另外还有少量的金属 碳化物、氧化物等添加剂，通过粉末冶金工艺方法 制粉，再压制烧结而成。 • （2）常用种类：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷 • （3）优点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命比硬 质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削 力比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面光 洁度。 • （4）缺点：强度和韧性差，热导率低。陶瓷最大缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。 • （5）适用范围：高速精细加工硬材料。
• • • • • • • • • • • • • • • （一）普通刀具材料 1．高速钢 （3）高速钢的分类 ①普通高速钢 A、钨系高速钢 。常用牌号：W18Cr4V 优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。 缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，热塑性差，不宜制造成大截 面刀具。 B、钨钼钢 常用牌号：W9Mo3Cr4V 优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀 缺点：高温切削性能和W18相比稍差。 ②高性能高速钢 9W18Cr4V 优点：具有较强的耐热性 缺点：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高速钢磨削加工性差。 ③粉末冶金高速钢 优点：无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达69～70HRC；保 证材料各向同性，减小热处理内应力和变形；磨削加工性好，磨削效率比熔炼 高速钢提高2～3倍；耐磨性好。 牌号的表示方法
金属切削原理与刀具教案
金属切削原理与刀具教案
一、金属切削原理
金属切削是金属加工的主要方式，是指金属切削刀具（刀具）用力对
金属工件表面进行摩擦和削减，以获得特定尺寸和形状的过程。
1. 切削力(Cutting force)
切削力是指切削过程中，刀具和工件表面产生的有效接触力，受到许
多因素的影响，例如：切削刀具的刃型、刃口尺寸、材料硬度、切削速度、切削深度、切削温度等。
2. 切削热量 (Cutting heat)
切削热是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的热量。
切削热
量主要来自三个方面：刀具本身的机械磨损、切削热量的摩擦损耗、以及
工件表面沿刀具刃缘的切粒引起的摩擦损耗。
3. 切削冲程(Cutting stroke)
切削冲程是指切削过程中，刀具施加在工件表面的切削力和切削冲击
力下，使工件表面在介质空气中出现的压痕或局部变形的程度。
4. 量削量 (Quantity of cut)
量削量是指切削过程中，刀具对工件表面的切削量，即刀具作用下，
从工件表面削减掉的物料量。
它受到诸多因素的影响，如切削刀具角度、
切削速度、切削深度、切削液体等。
5. 切削温度 (Cutting temperature)
切削温度是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的温度。
金属切削原理与刀具复习大纲
2. 各种刀具材料使用于加工什么材料？
第三章 金属切削过程的基本规律
第一变形区：（基本变形区） OA~OM之间的区域，是切削 第二变形区： 第三变形区： 过程中的主要变形区，是切削 切屑底层与前刀面之间的摩擦 工件已加工表面与刀具后刀面之 力和切削热的主要来源。 间的挤压、摩擦变形区域。 变形区。主要影响切屑的变形 主要特征： 造成工件表面的纤维化与加工硬 和积屑瘤的产生。 剪切面的滑移变形 化。
带状切屑
节状切屑
粒状切屑
三、变形程度的表示方法
1.
变形系数：( 切削厚度压缩比Λ h )
h ch h hD
厚度变形系数：
长度变形系数：
lc l lch
h l 1
根据体积不变原理数：
hch OM cos( o ) cos( o ) hD OM sin sin
延长刀具寿命，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。
2. 常用刀具材料
高速钢 硬质合金 陶瓷
有钨钴类硬质合金、 钨钛钴类硬质合金和 钨钛钽（铌）类硬质 合金。 推广使用新型刀具 材料如涂层刀具、陶瓷 刀具、天然金刚石、聚 晶金刚石、立方氮化硼 等。 能制造结构复杂 的成形刀具
超硬刀具材料
（1）硬质合金的分类
3-3 切削热
一、切削热的来源：
切削层挤 裂变形 前刀面与切 屑摩擦
切削热的分布：
热量的20%∼50%传给刀具→ 刀具磨损、硬度降低
二、影响切削温度的因素分析
1、切削用量对切削温度的影响：Vc →f →ap
vc、f、ap↗ θ ℃↗
x c y
C v f
ap
z
用YT15刀具，切削45#钢时( σ b=75kg/cm2)
金属切削原理与刀具习题及答案(全)1解析
一.单选题1.磨削时的主运动是( a )A.砂轮旋转运动 B工件旋转运动 C砂轮直线运动 D工件直线运动2.如果外圆车削前后的工件直径分别是100CM和99CM,平均分成两次进刀切完加工余量,那么背吃刀量(切削深度)应为( c )A.10mmB.5mmC.2.5mmD.2mm3.随着进给量增大,切削宽度会(c )A.随之增大B.随之减小 C与其无关 D无规则变化4.与工件已加工表面相对的刀具表面是( d )A.前面 B后面 C基面 D副后面5.基面通过切削刃上选定点并垂直于( c )A.刀杆轴线 B工件轴线C主运动方向 D进给运动方向6.切削平面通过切削刃上选定点,与基面垂直,并且( a )A.与切削刃相切B与切削刃垂直B.C与后面相切D与前面垂直7能够反映前刀面倾斜程度的刀具标注角度为 ( c )A主偏角B副偏角C前角D刃倾角8能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具标注角度为( d )A主偏角B副偏角C前角D刃倾角9外圆车削时,如果刀具安装得使刀尖高于工件旋转中心,则刀具的工作前角与标注前角相比会( a )A增大B减小C不变D不定10切断刀在从工件外表向工件旋转中心逐渐切断时,其工作后角( b )A逐渐增大B逐渐减小C基本不变D变化不定二填空题:1工件上由切削刃形成的那部分表面,称为_过渡表面______________.2外圆磨削时,工件的旋转运动为_____进给运动__________运动3在普通车削时,切削用量有_____________）三________个要素4沿__________主刀刃___________方向测量的切削层横截面尺寸,称为切削宽度.6正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面,它们是____基面_____,___切削平面________和正交平面7主偏角是指在基面投影上主刀刃与______进给方向________的夹角8刃倾角是指主切削刃与基面之间的夹角,在___切削平面________面内测量9在外圆车削时如果刀尖低于工件旋转中心,那么其工作前角会_______减小____________10刀具的标注角度是在假定安装条件和____运动__________条件下确定的.三判断题:判断下面的句子正确与否,正确的在题后括号内画”√”,错误的画”×”1在外圆车削加工时,背吃刀量等于待加工表面与已知加工表面间的距离.(√)2主运动即主要由工件旋转产生的运动.( )3齿轮加工时的进给运动为齿轮坯的啮合转动.( √ )4主运动.进给运动和切削深度合称为切削量的三要素.( ) 5进给量越大,则切削厚度越大.( √ )6工件转速越高,则进给量越大( )7刀具切削部分最前面的端面称为前刀面( )8主偏角即主刀刃偏离刀具中心线的角度.( )9前角即前面与基面间的夹角,在切削平面内测量.( )10刀尖在刀刃的最高位置时,刃倾角为正.( √ )四名词解释:1切削运动-----2切削用量-----3切削厚度-----4基面------5前角-----五计算题某外圆车削工序,切削前工件直径为80mm,要求切削后工件直径为78 mm,一次切除余量,假定工件转速为300 r/min,刀具进给速度为60mm/min,试求切削用量三要素及切削面积.（1）已知d w=80mm=0.08m，n=300r/min=5r/s则Vc= πd w n=3.14×0.08×5=1.26（m/s）（2）已知V f=60mm/min则f=v f/n=60÷300=0.2（mm/r）（3）已知dw=80mm，dm=78mm，则ap=1/2（dw-dm）=1/2(80-78)=1(mm)(4)Ac=f×ap=0.2×1=0.2(mm2).刀具材料基本训练1选择题：四个选项中只有一个是正确的，将正确选项前的字母填在题后括号内。
木材切削原理与刀具
• “夹锯现象”消除的措施
• 为了消除夹锯现象，必须使锯路宽度大于锯身厚 度与两侧锯路壁木材的弹性恢复量之和。
• 常用的方法有两种：
• 一种是相邻两齿左右拨开，使相邻两齿切出的锯 路宽度大于锯身厚度及锯路两侧木材弹性恢复量， 采用这种方法的锯齿称拨料齿；
• 另一种是主刃增长，使主刃的长度大于锯身长度 与锯路侧壁的木材弹性恢复量，采用这种方法的 锯齿称压料齿。
外径Ｄ 由最大切削高度和锯机结构参数而定，一般以锯机说明
书规定的圆锯片直径为依据。常用圆锯片的直径为100-500mm。
• 锯身厚度S 同一直径的圆锯片中，有几种不同的厚度规格。 在满足切削要求前提下，尽量选用厚度小的圆锯片，以减少锯路损失。 常用的锯片厚度S为0.9～4.2mm。当锯厚小于1.1mm时，每隔0.1mm进 一级；大于1.1mm时，每隔0.2mm进一级。
4、新型铣刀
• （1）在刀刃部分焊接硬质合金等高耐磨刀具材料， 以提高刀刃的耐磨性，延长刀刃的使用时间，提 高机床利用率及工件的加工质量。
• （2）广泛应用不重磨刀片。这些刀片的刃口部分 多用硬质合金制造。不重磨刀片的广泛应用不仅 省掉了刃磨工时、提高了机床利用率，更重要的 是刀片靠机械定位，能保证所有刀尖在同一切削 圆上，从而大大提高了刀具的装配精度和加工质 量。
木材切削及其刀具
1、木材切削的基本概念
•木材切削：借助木工刀具按预定 表面切开木材以获得需要的尺寸、 形状和表面粗糙度的切削过程称为 木材切削。
•实现木材切削的三个基本要素是： 切削运动、刀和工件。
2、切削运动 在木材的切削过程中，刀具或工件按一定
的规律作相对运动，才能从工件上切下木材，这 个相对运动就是切削运动。
• 角度参数 圆锯片的后角α=5°-10°。前角的选择依
金属切削原理与刀具
第四章 切削条件的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性 第二节 切削液 第三节 刀具几何参数的合理选择 第四节 切削用量的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性
“指对某种材料进行加工的难易程度”
相对加工性：Kr
Kr
V60 (V60 ) j
改善材料切削加工性的主要途径
1、热处理，改变材料的组织和机械性能 2、合理选用刀具材料 3、调整材料的化学成分
f
0.14
a0.04 p
三、影响切削温度的因素
3. 刀具几何参数对切削温度的影响 控制切削温度的措施
γO ↗
1、正确使用切削液
θ ℃↙
2、合κ理选r 择↗切削用量
在满足工艺要求的前提下，取小的
θ ℃↗
vc较大的
ap、f
3、γ改O↗r善ε刀↗具几θ何℃条↙件：
θ ℃↙
第四节 刀具磨损
一、刀具的磨损形式：
二、刀具磨损的原因
4. 氧化磨损： 刀具上的表面膜被切屑或工件表面划擦掉后，在高温 下（700~800℃）与空气中的氧作用产生松脆氧化物， 造成刀具磨损。
综上所述：
三、刀具磨损过程与磨损标准
11、、刀具磨损过程
2、刀具磨损标准（磨损限度）
“指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的 最大磨损尺寸”。以VB表示
2、产生条件： ①中等速度切削塑性材料。
②切削区的温度、压力和界 面状况符合在刀面上发生 冷焊的条件。
2、特点： ①硬度是工件材料的2~3.5倍，
可以代替刀具切削。
②周而复始的生长、脱落。
3. 对切削过程的影响：
4、精加工控制积屑瘤的措施
①
积屑瘤代替刀刃进行切削，保护 了刀刃，增大了前角。
金属切削原理及刀具试题一及答案
金属切削原理及刀具试题一及答案评卷人得分题号—•A—四五六七八九十总分得分1.〔〕是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工本钱以及〔〕的影响很大.2.刀具材料应具备的性能包括〔〕、〔〕、〔〕、〔〕、〔〕.3.在机床上切削工件,工件与刀具之间要有〔〕,称为切削运动,切削运动分为〔〕和〔〕.4.在切削加工过程中,工件上会形成三种外表.它们是〔〕、〔〕和〔〕.5.由于工件材料性质和切削条件不同,切削层变形程度也不同,因而产生的切屑形态也多种多样,归纳起来主要包括〔〕、〔〕、〔〕和崩碎切屑四种类型.6.金属切削时•,刀具切入工件使切削层金属转变成切屑所需要的力称为〔〕.7.切削过程中所产生的热量主要靠〔〕、工件和刀具传出,被周围介质带走的量很少〔干切削时约占1%〕.8.刀具磨损决定于刀具材料、工件材料的物理力学性能和〔〕.9.工件材料的〔〕是指在一定切削条件下,工件材料切削加工的难易程度.评卷人得分二、是非题.〔正确的在括号内画,错的画X, 每题1分一共20分〕1.高性能高速钢是在通用型高速钢的根底上,通过调整化学成份和添加其他合金元素,使其性能比通用型高速钢进一步提升的一种新型高速钢.〔〕2.粉末冶金高速钢制造工艺于20世纪60年代后期在中国开发成功.〔〕3.前面乂称为前刀面,是指与过渡外表相对的刀面. 〔〕4.正交平面参考系由基面、切削平面和正交平面组成. 〔〕5.前刀面与切削平面之间的夹角称为前角. 〔〕6.任意剖面是指过车刀主切削刃上选定点所作的垂直于基面的剖面.〔〕7.刀具的工作角度是刀具在法平面参考系中定义的一组角度. 〔〕8.在切削塑性工件材料时,如果在刀具前面的摩擦系数较大,切削速度不高, 且乂能形成带状切屑的情况下,常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块,这种硬块称为积屑瘤.〔〕9.产生加J2硬化的原因是在已加工外表的形成过程中外表层经受了复杂的塑性变形,金属晶格被拉长、扭曲与破碎,阻碍了进一步塑性变形而使金属强化.〔〕10.影响切屑变形的因素固然很多,但归纳起来有三个方面,即工件材料、刀具几何参数及切削速度. 〔〕11.切削力Fc作用于基面内.〔〕12.切削力实验公式是指切削力的指数公式,此公式是通过理论推导建立起来的. 〔〕13.工件材料强〔硬〕度增高.即工件材料的剪切屈服强度增大,切削力呈正比例增大.〔〕14.在刀具几何参数各项中,前角儿对切削力"的影响最大.〔〕15.硬质合金刀具的硬度高,发生硬质点磨损的机率较少. 〔〕16. 一把新刀从开始切削直到磨损量到达磨钝标准为止总的切削时间,或者说是刀具三次刃磨之间总的切削时间称为刀具耐用度. 〔〕17.工件材料、刀具材料和刀具儿何参数选定后,切削速度是影响刀具耐用度的最主要因素. 〔〕18.工件材料硬度包括常温硬度、高温硬度. 〔〕19.金相组织是决定工件材料物理力学性能的重要因素之一.〔〕20.刀具的合理前角主要取决于刀具材料和工件的结构.〔〕评卷人得分三、概念题.〔每题4分,共20分〕1.工作基面2.切削层公称横截面积3.切屑厚度变形系数4.辐射测温法5.切削加工性评卷人得分--------------------- 四、简答.〔此题40分,每题5分,共8题〕1.高速钢可分为哪几种？2.在切削加工过程中,工件上会形成三种外表,试画图说明这三种外表.3.什么是刀具的标注角度？有何作用？4.简述积屑瘤的形成原氏5.简述间接测量法.6.简述切削温度分布的一些规律.7.简述刀具磨损原因.8.简述切削加工性的衡量指标.试题一答案一、填空.(每空1分,,共20分)10.刀具材料刀具耐用度11.高硬度和高耐磨性足够的强度与冲击韧性高耐热性好的导热性和小的膨胀系数良好的工艺性和经济性12.相对运动主运动进给运动13.待加工外表已加工外表过渡外表14.带状切屑节状切屑粒状切屑15.切削力16.切屑17.切削条件18.切削加工性二、是非题.(正确的在括号内画J,错的画X,每题1分,,共20分)1.( V)2.(X)3.(X)4.( V)5.(X )6.( V)7.(X)8.( V)9.( V)10.(X )11.(X)12.(X)13.( V)14.( V)15.(X)16.(X)17.( V )18.( V)19.( V)20.(X)三、概念题.(每题4分,共20分)6.通过切削刃选定点并与合成切削速度方向相垂直的平面称为工作基面, 用符号儿表示.7.是指给定瞬间切削层在与主运动方向相垂直的平面内度量的实际横截面积,用符号&表示,单位为mm2.8.切屑厚度与切削层厚度他之比称为切屑厚度变形系数,用符号,表示9.辐射测温法是一种非接触式测量方法.它是利用高温辐射能量来测量工件外表温度的.作为测量用的传感器有光电传感器及热敏电阻传感器两种.10.工件材料的切削加工性是指在一定切削条件下,工件材料切削加工的难易程度.四、简答.(此题40分,每题5分,共8题)9.答：通用型高速钢：铝系高速钢、鸨铝系高速钢高性能高速钢：高碳高速钢、高钢高速钢、钻高速钢、铝高速钢三、粉末冶金高速钢10.持加工表tfti加工投面H.答：刀具的标注角度是刀具的重要几何参数,直接关系到刀具的性能、强度和耐用度等.包括：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角、楔角、刀尖角,上述八个角度中,前五个为刀具的根本角度,其余均为派生角度. 12.答:在切削过程中,由于刀具前面与切屑间的摩擦,使刀具前面和切屑底层一样都是刚形成的新鲜外表,它们之间的粘附水平较强.因此,在一定切削条件〔压力和温度〕下,刀具与切屑底层接触处发生黏结,使与刀具前面接触的切屑底层金属流动较慢,而切屑上层金属流动较快.这流动较慢的切屑底层,称为滞流层. 显然滞流层金属产生的塑性变形比切屑上层金属产生的塑性变形大得多,其晶粒纤维化程度很高,纤维的方向几乎与刀具前面平行.如果温度与压力适当,滞流层金属的流速接近于零,与刀具前面黏结成一体,形成积屑瘤.随后,新的滞流层金属在此根底上,逐层积聚、粘合,使积屑瘤的高度"b逐步长大,直到该处的温度和压力缺乏以产生黏结为止.13.答：间接测量法通过测量机床电动机电功率0E,再用式〔4-6〕和式〔4-7〕可间接计算出切削力匕的方法.但此方法测量较粗略,要较精确测量,常使用专门用于测切削力的仪器,即测力仪.14.答：〔1〕剪切平面上各点温度变化不大,几乎相同.〔2〕不管刀具前面还是主后刀面上的最高温度都处于离主切削刃一定距离处〔该处称为温度中央〕.这说明切削塑性金属时,切屑沿刀具前面流出过程中, 摩擦热是逐步增大的,一直至切屑流至黏结与滑动的交界处,切削温度才到达最大值.此后,因进入滑动区摩擦逐渐减小,加上热量传出条件改善,切削温度乂逐渐下降.〔3〕切削底层〔同刀具前而相接触的一层〕温度最高,离切削底层越远温度越低.这主要是由于切削底层金属变形最大,且乂与刀具前面存在摩擦的缘故.切屑底层的高温将使其剪切强度下降,并使其与刀具前面间的磨擦系数下降.〔4〕塑性越大的工件材料,在刀具前面上切削温度的分布越均匀,且最高温度区距切削刃越远.这是由于塑性越大的材料,刀具与刀屑接触长度较长的缘故.〔5〕导热系数越低的工件材料,其刀具前面和主后刀面上的温度也就越高, 且最高温度区距切削刃越近,这就是一些高温合金和钛合金难切削和刀具容易磨损的主要原因之一15.答:切削过程中刀具磨损与一般机械零件的磨损有显著的不同,它表现在以下几个方面：〔1〕刀具与切屑、刀具与工件接触面经常是活性很高的新鲜外表,不存在氧化膜等的污染.〔2〕刀具的前面和后面与工件外表的接触压力非常大,有时甚至超过被切材料的屈服强度.〔3〕刀具与切屑、刀具与工件接触面的温度很高.硬质合金刀具加工钢料时其接触面的温度可达800〜1 000 C；高速钢刀具加工钢料时其接触面的温度可达300〜600 °C.在上述特殊条件下,刀具正常磨损的原因主要是由机械、热和化学三种作用的综合结果,即由工件材料中硬质点的刻划作用产生的硬质点磨损,山压力和强烈磨擦产生的黏结磨损,由高温下产生的扩散磨损,由氧化作用等产生的化学磨损等几方面的综合作用.16.答：衡量切削加工性的指标因加工情况不同而不尽相同,一般可归纳为以下几种：〔1〕以刀具耐用度衡量切削加工性在相同的切削条件下,刀具耐用度高,切削加工性好.〔2〕以切削速度衡量切削加工性在刀具耐用度相同的前提下,切削某种工件材料允许的切削速度越快,其切削加工性越好；反之切削某种工件材料允许的切削速度越慢,切削加工性越差.〔3〕以切削力和切削温度衡量切削加工性在相同的切削条件下,切削力大或切削温度高,那么切削加工性差.当机床动力缺乏时.,常用此指标衡量切削加工性.〔4〕以加工外表质量衡量切削加工性假设易获得好的加工外表质量,那么切削加工性好.〔5〕以断屑性能衡量切削加工性在自动机床、组合机床及自动生产线上,或者对断屑性能要求很高的工序〔如深孔钻削、盲孔钻削等〕中,常采用此指标衡量切削加工性.。
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。
金属切削原理与刀具实验指导书.docx
实验一车刀的角度测量一、目的与要求1.熟悉车刀切削部分的构造要素，掌握车刀标注也度的参考平面、参考系及车刀标注也度的定义；2.了解量角器和量角台的结构，学会使用量角器和量角台测量车刀标注角度；3.绘制年刀标注角度图，并标注出测量得到的各标注角度数值。
二、测量原理与实验方法午刀标注角度对以用角度样板、万能量角器、策略量角器以及各种午刀量角台等进行测量。
其测量的基本原理是：按照车刀标注角度的定义，在刀刃的选定点，川量角器的尺面或最角台的指针平面（或侧面、或底面），与构成被测介度的面或线紧密贴合（或相平行、或相垂直），把要测量的角度测量出來。
（一）车刀量角台的结构年刀量角台是测量车刀标注角度的专用量角仪，它有很多种形式，其中既能测出车刀正交平面参考系的棊木角度，又能测量车刀法平面参考系的基本角度的一种车刀量角台，如图1-1所示。
1 一支脚3—导条5—工作台7—小轴9—大指针1 ]—螺钉13—滑体15—小刻度盘17—旋钮19 一人螺帽2—底盘4—定位块6—工作台指针8—螺钉轴10—销轴12—大刻度盘14—小指针16—小螺钉18—弯板20—立柱圆形底盘2的周边，刻有从0°起顺、逆时针两个方向各100°的刻度，其上的工作台5 可以绕小轴7转动，转动的角度，由固连于工作台5上的工作台指针6指示出來。
工作台5 上的定位块4和导条3固定在一起，能在工作台5的滑槽内平行滑动。
立柱20固定安装在底盘2上，它是一根矩形丝杠，旋转丝杠上的人螺纹19,可以使滑体13沿立柱（丝杠）20的键槽上、下滑动。
滑体13上用小螺钉16固定装上一个小刻度盘15, 在小刻度盘15的外面，用旋钮17将弯板18的一端锁紧在滑体13上。
当松开旋钮17时，弯板18以旋钮17为轴，可以向顺、逆时针两个方向转动，其转动的角度用固连于弯板18 上的小指针14在小刻度盘15上指示出来。
在弯板18的另一端，用两螺钉11固定装上一个扇形大刻度盘12,其上用特制的螺钉轴8装上一个大指针9。
金属切削原理与刀具(王靖东编著)
图1.1 常见机械加工方法的切削运动 第一章 金属切削设备的基本知识
3．合成切削运动
是由主运动和进给运动合成的运动。 1.1.2 工件上的加工表面 1．待加工表面
工件上有待切除的表面。
2．已加工表面 工件上经刀具切削后形成的表面。
3．过渡表面
工件上被切削刃正在切削着的表面，它总是处在待 加工表面与已加工表面之间，也称切削表面或加工表面。
高速钢安按切削性能可以分为普通高速钢和高性能高速钢。
第一章 金属切削设备的基本知识
（1）普通高速钢常用的种类如下。 ① 钨系高速钢。典型牌号是W18Cr4V，简称W18。具有
较好的综合性能。适合制作螺纹车刀、成形车刀、拉刀和齿轮
刀具等形状复杂的刀具。但强度和韧性低，不适合制作大截面 的刀具；热塑性较差，不适合制造热成形刀具。
到了促进作用。
目前金属切削加工中应用的刀具材料，碳素工具钢已基本被淘汰，合 金工具钢也很少使用，所使用的刀具材料主要分为高速钢、硬质合金、陶 瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石5类。 第一章 金属切削设备的基本知识
（一）高速钢
高速钢是高速合金工具钢的简称，也称白钢或锋钢是在钢中加入较多的
钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。 高速钢特点： 工艺性好，具有较高的硬度和耐磨性、良好的耐热性、高的强度和韧性， 切削速度高。 与硬质合金及陶瓷相比，一是具有较好的强度韧性；二是具有较好的制 造工艺性。主要用来制造钻头、丝锥、板牙、拉刀、齿轮刀具和成形刀具等 形状复杂的刀具。可加工碳钢、合金钢、有色金属、铸铁等多种材料。
（一） 切削用量要素（工艺要素，包括切削速度、进给量、背吃刀量三要素） 1．切削速度vc 切削速度是指主运动的线速度。（刀具切削刃上某一点相对于待加工 表面在主运动方向上的瞬时线速度）
金属切削原理及刀具
切
削 运
（1）切削速度
动 与
大多数切削加工的主运动采用回转运动。回转体(刀具或
切 削
工件)上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：
用
量
vcdnm/s或 m/min
1000
式中 d——工件或刀具上某一点的回转直径(mm)； n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。
在生产中，磨削速度单位用米/秒( m/s)，其它加工的切削
法剖面是通过切削刃选定点，垂直于切削刃的平面。
Pr-Ps-Pn组成法剖面参考系。
右图表示由Po-Pr-Ps 组成的一个正交的主剖
面参考系，这是目前生
产中最常用的刀具标注
角度参考系。图中同时
刀 具
也表示了一个由Pn-Pr-
标 注
Ps 组成的法剖面参考系。
角 度
在实际使用时一般是分
的 参
别使用某一个参考系。
三
要
素 （2）进给速度、进给量和每齿进给量
进给速度是单位时间的进给量,单位是mm/s(mm/min)。
进给量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 (对于车削、钻削、铰削),单位是mm/r。
对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然
可以不规定进给速度，却需要规定间歇进给的进给量，其单
称为标注角度。
刀 具
刀具标注角度的参
标 注
考系的形成如右图动
角 度
画所示，由基面、切
的 参
削平面、主剖面等平
考 系
面构成了主剖面参考
系。
(1)基面Pr 通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。
通常，基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量的
金属切削原理与刀具 课题1 切削时间
课题一 切削时间
2.
材料去除率
谢谢观看
THANKS
切削时间
二、材料去除率 1. 材料去除率Q
Q=1000 aP f vC
课题一 切削时间
课堂训练
课题一 切削时间
1.在普车上以速度400r/min的速度车一直径为40mm,长400mm的轴。此时 采用f=0.5mm/r,ap=4mm,车刀主偏角为45°，问走刀一次需要多少分钟？
课堂小结
1.
切削时间
金属切削原理 与刀具
切削时间
切削时间
一、切削时间
课题一 切削时间
切削过程中直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间， 它是反映切削效率高低的一个指标
切削时间
一、切削时间 1. tm计) (1-7)
切削时间
二、材料去除率
课题一 切削时间
单位时间内去除材料的体积，是衡量切削效率高低的另一个指标， 单位mm3/min
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金属切削原理与刀具
Metal Cutting Method And The Design
of Cutting Tools （2007本科课程版）
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欢迎大家学习金属切削原理与刀具课
2
金属切削原理与刀具课程简介
本课程的性质、内容和任务 一、本课程的性质
《金属切削原理与刀具》在工科院校与机制有关的专业中占有重 要的地位，因此一直列为考试课，在我院的数控、机制、机电等专 业自然也是考试课。
（1）待加工表面：加工时即将被切除的工件表面 （2）已加工表面；已被切去多余金属而形成符合要求 的工件新表面。 （3）过渡表面（切削表面）：加工时由切削刃在工 件上正在切削的那个表面，位于待加工表面和已加工 表面之间的表面。
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切削原理与刀具
切削时形成的表面 待加工表面 过渡表面 已加工表面
进给 运动
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切削原理与刀具
• 在这两个运动合成的切削运动作用下，工件表 面的一层金属不断地被车刀切下来并转变为切 屑，从而加工出所需要的工件新表面。 • 在新表面形成过程中，工件上有三个依次变化 待加工表面、过渡表面 和已加工表面 着的表面：
考核方法
期末考查——70％ 作业及课堂纪律——20％，实验——10％
课程特点与学习方法
综合性——注意联系和综合应用以往所学知识 实践性——注意理论联系生产实际，重视实践性环节 灵活性——掌握基本原理，活学活用
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主要参考教材与参考文献
主要参考教材
周泽华主编，金属切削原理，上海科学技术出版社. 袁哲俊主编，金属切削刀具，上海科学技术出版社.第2版
二、本课程的内容
《金属切学原理与刀具》分为两部分，原理部分讨论的是金属切 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；刀具部分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。
三、本课程的特点
（1）涉及知识面广 （2）实验理论多 （3）实践性强
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切削原理与刀具
一，车削运动和工件上 的加工表面
车削加工是一种最典型、最 常见的切削加工方法。普通 外圆车削加工中的切削运动 是由两种运动单元组合而成 的 ： 其一是工件的回转 运动，它是切除多余金属以 形成工件新表面的基本运动 ； 其二是车刀的纵向进 给运动 ，他保证了切削工 作的连续进行。即不断把余 量投入切削的运动。
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金属切削原理与刀具课程简介
主要内容
金属切削原理部分 金属切削原理基本定义（6学时） 刀具材料（12学时） 金属切削变形过程（10学时） 金属切削过程切削力（12学时） 切削热和切削温度（12学时） 刀具磨损、破损和使用寿命（6学时）
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金属切削原理与刀具课程简介
主要内容
金属切削原理部分 工件材料的切削加工性（6学时） 已加工表面质量（12学时） 刀具合理几何参数的选择（12学时） 切削用量的选择（12学时） 磨削加工（6学时）
主要参考文献
[1] 天津大学先进制造技术实验室，机械制造技术基础实 验指导书，2004 [2] 张冠伟等，机械制造技术基础习题集，2004 [3] 张世昌主编，机械制造技术基础网络课程，高教音像 出版社，2003 [4] Mikell P. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing. JOHN WILEY & SONS, INC. 2002
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课程导航
金属切削原理基本定义 刀具材料 金属切削变形过程 切削力 切削热和切削温度 刀具磨损、破损和使用寿命 工件材料的切削加工性
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切削原理与刀具
我国金属切削加工ห้องสมุดไป่ตู้术的发展、 概况
一、明代发展成与近代相类似的切削加工方法，如车、铣、 刨、磨削等。
二、建国以来，我国的机械制造业不断壮大，金属切削加 工技术也得到了飞速发展。大力推广先进的切削方法；在金属 切削变形、切削力、切削热、刀具磨损和刀具耐用度、以及加 工质量等方面都取得了一定水平的科研成果；广泛推广应用了 机夹重磨刀具和可转位刀具。
三、80年代以后，我国金属切削技术达到较高的水平，计 算机已在切削理论研究和刀具设计中应用，各种先进的测试仪 器已应用于切削机理的分析和研究中，并取得一系列科研成果。
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切削原理与刀具
本课程的学习要求
学习本课程主要做到重视实践知识，善于抓 住问题的本质，善于比较，要建立正确的空间 概念。学习过程中，要求达到以下几点： 1 、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。 2 、具有正确图示和选择刀具合理几何参数的 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。
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金属切削原理与刀具课程简介
主要内容
二，刀具部分
车刀（12学时） 成型车刀（10学时） 孔加工刀具（12学时） 铣刀（12学时） 拉刀（6学时） 齿轮刀具（6学时）
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课程简介
学习方式
课堂讲授——讲授重点、难点 自学——课程内容20％自学，通过作业、答疑保证效果 实践环节——作业、练习、实验
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切削原理与刀具
第1章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process §1-1 切削运动、加工表 面和切削用量三要素
Movements of Cutting ,Cutting Surfaces And Three Main factors of Cutting
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金属切削原理与刀具课程简介
课程宗旨
掌从理论上认识金属切削过程一般现象和基本规律，能 按具体的加工条件选择合理的刀具材料、刀具切削部分的 几何参数及切削用量，并能运用所学知识，分析和解决生 产中出现的一些有关问题。 初步掌握金属切削课程实验、生产等实践环节训练，培 养分析和解决机械制造工程问题的能力。 了解金属切削原理与刀具领域的最新成就和发展趋势。