金属切削原理与刀具实验指导书
金属切削原理及工具实验指导书
金属切削原理及工具实验指导书湖南工业大学机械工程学院实验一 车刀几何角度的测量一、实验目的及要求:1. 研究车刀(直头外园车刀、弯头车刀和切断刀等)的构造。
2. 根据刀具几何角度的定义，使用车刀量角仪，按主剖现参考系和法剖面参考系测量车刀的0γ、0α、s λ、r k 、n γ、n α等角。
3. 根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置。
二、实验所用的设备及工具1. 车刀量角仪。
2. 直头外园车刀、弯头车刀、切断刀、900外园车刀、螺纹车刀。
三、仪器的构造与说明：车刀量角仪的构造如图所示车刀的几何角度是在车刀的各辅助平面内测量的,而车刀上除法剖面以外的所有剖面均垂直于车刀的基面，因此，以工作台上平面作为车刀的基面，以大指针的量刀板平面代表各剖面，当工作台转到不同位置时，即能测出车刀各剖面内角度(包括切削平面内角度)。
测量基面内角度时，大指针量刀板代表走刀方向。
将副量角器上的小指针指着测出的刃倾角入S s 的值，这时大指针量刀板所在的平面即为车刀的法剖面，因此能测出车刀法剖面内角度。
四、车刀几何角度的测量方法和步骤将车刀置于如图所示的矩形工作台面上，侧面紧靠定位块，测量车刀主、副切削刀上角度的顺序依次是:r k →s λ→0γ→0α→→'r k →'s λ →'0γ→'0αl 、主偏角r k 的测量大小指针对零，以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面(紧贴)前进，使主切副刃与量刀板正面密合，这时量刀板面为切削平面，则矩形工作台指针2a 指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角r k 。
2、刃倾角s λ的测量进车刀，使量刀板底面紧贴主切削刃，则大指针所指的角度即为s λ值(左正、右负)。
3、前角0γ的测量将矩形工作台逆时针方向转 90，这时量刀板平面为主剖面，调整主量角器的高度及车刀的位置，使量刀板底边紧靠前刀面，则大指针所指的角度即为0γ值(右正，左负)。
《金属切削原理与刀具》实验.ppt
实验一：车刀几何角度测量
三、实验设备
车刀量角仪 车刀一套
实验一：车刀几何角度测量
四、实验方法与步骤 校准车刀测角仪的原始位置 理解正交平面参考系各参考平面的位置 借助刀杆比划出车刀上的相应角度 基面Pr内角度的测量 正交平面Po内角度的测量 切削平面Ps内角度的测量
损原因进行简单分析。 了解刀具的磨损过程，能根据实验结果建立刀
具耐用度方程。
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
三、实验设备 车床 YT15硬质合金外圆车刀 正火、调质、淬火态45#钢棒料 卡尺 光学显微镜 高倍率体视显微镜或扫描电镜
1台 数把 各1根 1把 1台 1台
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
实验二：切削力测定与分析
五、车削加工的切削力特征 （一）切削力的时域特征
切削力时域波形图
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp，通道2是进给力Ff，通道3 是主切削力Fz）
实验二：切削力测定与分析
（二）切削力的频域特征
切削力功率谱
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）
实验二：切削力测定与分析
（三）切削分力对比
切削分力对比
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）
实验二：切削力测定与分析
六、实验数据处理方法 实验数据表 实验数据处理方法
图解法 最小二乘法
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
一、实验目的 熟悉金属切削刀具的常见磨损形式。 了解刀具的主要磨损原因。 初步掌握刀具耐用度方程的建立方法。 了解金属切削刀具的常见磨损形式。 二、实验要求 加深理解刀具磨损的主要形式，并对明显的磨
金属切削原理与刀具实验指导书
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，掌握车刀标注角度的参考平面、参考系及车刀标注角度的定义；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.绘制车刀标注角度图，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车刀标注角度可以用角度样板、万能量角器、策略量角器以及各种车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，用量角器的尺面或量角台的指针平面(或侧面、或底面)，与构成被测角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来。
(一) 车刀量角台的结构车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基本角度，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—支脚2—底盘3—导条4—定位块5—工作台6—工作台指针7—小轴8—螺钉轴9—大指针10—销轴11—螺钉12—大刻度盘13—滑体14—小指针15—小刻度盘16—小螺钉17—旋钮18—弯板19—大螺帽20—立柱图1-1 车刀量角台圆形底盘2的周边，刻有从00起顺、逆时针两个方向各1000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指示出来。
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，旋转丝杠上的大螺纹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。
2021年金属切削原理与刀具学习指导书
附件：《金属切削原理与刀具》学习指引书金属切削原理某些学习指引金属切削刀具某些学习指引习题某些上海师范大学信息与机电工程学院.08《金属切削原理与刀具》学习指引书一、课程合用专业课程总学时：54-72合用专业：机械设计制造与自动化专业二、课程性质《金属切削原理与刀具》是机械设计制造与自动化专业一门专业基本课，是其他后续专业课基本。
也可作为其她近机类专业选修课。
通过本课程学习学生要掌握金属切削基本分析办法和基本规律，熟悉数控刀具，以及合理选取切削用量和刀具几何参数。
为毕业后从事生产、工艺、营销、管理及研究和进一步学习打下基本。
三、本课程地位和作用《金属切削原理与刀具》是研究金属切削加工与生产理论和应用技术基本课程，应用非常广泛。
因而，《金属切削原理与刀具》是高等学校机械类专业一门重要课程。
作为技术基本课程，它具备基本性、应用性和先进性。
基本性是指基本理论、基本知识和基本技能。
应用性是指本课程基本理论来源于实际生产和科学实验同步又直接服务于生产。
先进性在于在科学实验和刀具设计研究中采用了许多独特、先进研究手段。
学习《金属切削原理与刀具》是为后续专业课程打基本，是为学生毕业后从事先进制造业关于数控等机械加工和刀具产品开发、生产等工作打基本，也就是为自学、深造、拓宽和创新打基本。
机械类专业学生学习本课程重在理论联系实际，它是本专业领域研究和发展重要出发点。
同步注重培养学生解决生产实际问题能力和自主学习能力。
四、学习规定与重点、难点（一）课程基本规定1．使学生从理论上结识金属切削过程普通现象及基本规律，能按详细加工条件选取合理刀具材料、切削某些几何参数及切削用量，计算切削力及功率，并能运用所学知识分析及解决实际生产中技术问题。
2．初步掌握金属切削实验基本办法和技能，学会使用关于测量仪器，掌握实验数据解决办法。
3．初步掌握原则金属切削刀具选用和惯用非原则金属切削刀具设计办法。
4．对金属切削及刀具领域发展成就和发展趋势有初步理解。
金属切削原理及刀具-课程设计说明书
圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计说明书目录1．前言 (2)2．绪论 (3)3．圆孔拉刀设计 (4)4．矩形花键铣刀设计 (14)5．总结 (18)6．参考文献 (19)1.前言转眼之间大学四年的学习已过去多半，在我们完成本学期学业之前，通过课程设计来检查和考验我们在这半年所学，同时对于我们自身来说，这次课程设计很贴切地把一些实践性的东西引入我们的设计中和平时所学的理论知识相关联。
为我们无论是在将来的工作或者是继续学习的过程中打下一个坚实的基础。
我的课程设计课题目是圆孔拉刀与矩形花键铣刀的设计。
在设计过程当中,我通过查阅有关资料和运用所学的专业或有关知识，比如零件图设计、金属切削原理、金属切削刀具、以及所学软件AUTOCAD的运用，设计了零件的工艺、编制了零件的加工程序等。
我利用此次课程设计的机会对以往所有所学知识加以梳理检验，同时又可以在设计当中查找自己所学的不足从而加以弥补，使我对专业知识得到进一步的了解和系统掌握。
由于水平有限,设计编写时间也仓促,在我们设计的过程中会遇到一些技术和专业知识其它方面的问题，再加上我们对知识掌握的程度，所以设计中我们的设计会有一些不尽如人意的地方, 为了共同提高今后设计设计的质量，希望在考核和答辩的过程中得到各位指导老师的谅解与批评指正。
2．绪论金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。
通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到：(1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法；(2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难；(3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。
设计内容和要求完成对矩形花键铣刀、圆孔拉刀两种刀具的设计和计算工作，绘制刀具工作图和必要的零件图以及编写一份正确、完整的设计说明书。
金属切削原理与刀具课程设计说明书
《金属切削原理与刀具》课程设计说明书设计题目：成形车刀与圆孔拉刀设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机本100*班学号: ***********设计人：指导老师：2012年06月目录一、圆体成形车刀设计1.1设计课题1.2选择刀具材料1.3选择前角γf及后角αf1.4刀具廓形及附加刃计算1.5计算切削刃总宽度Lc，并校验Lc/d min之值1.6确定结构尺寸1.7用计算法求圆体成形车刀廓形上各点所在圆的半径R x1.8廓形深度R 的公差1.9校验最小后角1.10计算车刀廓形宽度l x1.11 绘制刀具的加工工作图和样板工作图二、圆孔拉刀设计2.1刀具材料选取2.2拉削方式的选择2.3几何参数的选择2.4校准齿直径2.5确定拉削余量A2.6齿升量的选取2.7确定容屑槽形状和尺寸2.8分屑的确定2.9齿数及每齿直径2.10前柄部形状和尺寸2.11拉刀其他部分2.12拉刀总长度计算和校验2.13技术条件三、总结四、参考文献圆体成形车刀设计1.1设计课题（1）工件材料：50Cr（2）热处理状态：调质（3）材料直径：33mm（4）工件尺寸及图如下：（5）备注：加工全部表面及预切槽1.2选择刀具材料根据工件材料为50Cr，材料直径为33mm，查高速钢牌号及用途表，选用普通高速钢W18Cr4V制造。
1.3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=5°，αf=10°。
1.4刀具廓形及附加刃计算根据设计要求，倒角部分附加切削刃的主偏角与倒角角度同为=20°，a=3mm，45°，预切槽部分附加切削刃的主偏角rb=1.5mm，c=5mm，d=0.5mma、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。
金属切削刀具认识实验指导书2013-11-22
《机械制造装备设计》课程实验指导书《机械制造装备设计》课程实验(二)----------金属切削刀具结构分析与设计实验金属切削加工作为制造技术的主要基础工艺，对制造业和制造技术的发展起着十分重要的作用。
工欲善其事，必先利其器。
要高质量、高效率进行切削加工，就必须有高质量、高性能的生产工具。
金属切削刀具是用于直接对零件进行切削的刀具，刀具的性能和质量的优劣，不但是直接影响切削加工精度、表面质量和加工效率，而且，还会影响到金属切削加工工艺的发展。
通过实验使同学增强对金属切削刀具的感性认识和体会，理解刀具的分类方法、名称、刀具材料、参数、形状特征等各种参数。
一. 实验目的通过实验使同学对各类金属切削刀具结构能有一些基本的感性认识和体会，对刀具的分类方法、名称、刀具材料等各种参数等有所了解。
1.了解常用刀具的结构型式。
2.掌握常用刀具切削部分构成要素。
3.能对多种刀具的结构进行对比分析和简单设计。
二. 实验内容1、指出所见车刀、铣刀的类型和结构特点。
2、指出麻花钻和枪钻的切削部分构成要素。
3、指出所见拉刀的切削部分构成要素。
1、实验指导教师讲解刀具认识实验的目的和要求，强调实验的纪律，并进行安全教育。
2、实验指导教师讲解典型机械加工刀具的结构。
（可以查书，添加一些具体内容）3、实验指导教师指导学生分析几种典型机械加工刀具的加工使用方法。
4、学生自己设计2种车刀结构。
四．实验要求实验中，要求同学能在指导教师的讲解和辅导下，达到下述要求1. 熟悉实验台摆设的刀具类型、用途。
2. 能识别各类刀具几何结构特征和参数，掌握其中两把刀具的切削部分构成要素。
3. 结合课程内容，掌握本课程内所介绍的各种刀具的用途，特点、装夹方式、使用要求。
五. 实验报告对实验中所观察到的4类刀具，进行分类，说出该类刀具的主要特点，技术主参数和使用场合。
回答问题1、简要叙述麻花钻头和铰刀的结构，分析它们之间的相同点和不同点，并说明这些刀具的使用情况。
2024版年度年最新金属切削原理与刀具教案
2024/2/2
20
04
金属切削过程中的优化措 施
2024/2/2
21
提高生产效率途径探讨
2024/2/2
选择高性能切削刀具
01
采用新型材料、涂层技术和刀具结构，提高刀具的耐用度和切
削效率。
优化切削参数
02
通过试验和仿真手段，确定最佳切削速度、进给量和切削深度，
以提高金属去除率。
应用高效切削技术
和颜色等可以反映切削过程和刀具磨损情况。
2024/2/2
02 03
积屑瘤
在中等切削速度下，切屑与前刀面摩擦产生热量，使切屑底层与前刀面 接触部分熔化，形成积屑瘤。积屑瘤会影响刀具的几何角度和切削性能， 应尽量避免其产生。
加工硬化
切削过程中，工件表面层材料因塑性变形而硬化，导致加工后表面粗糙 度增加，耐磨性降低。
03
如高速切削、干切削、硬切削等，减少加工时间和辅助时间，
提高生产效率。
22
降低生产成本方法分享
2024/2/2
刀具的合理使用与管理
建立刀具管理制度，加强刀具的调度、修磨和回收再利用，降低 刀具费用。
减少切削液使用
采用微量润滑或干切削技术，减少切削液的使用量和处理成本。
优化生产布局
合理安排设备布局和工艺流程，减少物料搬运和等待时间，降低生 产成本。
平有很大帮助。
35
行业发展趋势预测
2024/2/2
01
随着制造业的不断发展，金属切削技术将面临更高 的要求和挑战。
02
智能化、自动化将成为未来金属切削技术的重要发 展方向。
03
新型刀具材料和涂层技术的研发将为金属切削提供 更多的可能性。
金属切削原理与刀具实验
金属切削原理与刀具实验报告
姓 名：
学院：
四、实验图像
图T1-1
图T1-2
图T2-1
图T2-2
图T3-1
图T3-2
五、数据处理
对应每组切削用量参数，系统采集到一组数据，利用系统的数据处理功能，将其转换成Excel文件，再求出算术平均值，填入上面表中相应位置。
表2-1f—Fc
F(mm/r)
F(N)
0.1
0.14
0.2
0.28
0.4
Ff
243.8
将工作台转至测量副偏角的位置，然后，使大指针的测量面与副后面贴合，这时，即可在大刻度盘读出车刀副后面的副后角 值。
3、使用第三钟车刀量角台（C型），量主偏角、副偏角：将车刀刀杆靠紧定位块．调整刻度板的指度片，使指度片测量边分别与主、副切削刃贴合，由刻度板读出Kr和 。
五、实验记录及结果处理
表1-1实验刀具测量结果
185.6
285.2
367.5
（五）图形处理
利用系统的图形处理功能，可进行图形处理，显示、打印、保存图形。
图2-1 第一组实验的Ff,Fp,Fc数据图
图2-2 第二组实验的Ff,Fp,Fc数据图
六、经验公式建立（主切削力）
2．各种车刀模型。
A型 量前角γ0 、后角α0
B型 量刃倾角λs、副后角
C型 量主偏角Kr 、副偏角
三、实验要求
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。
《金属切削原理与刀具》实验指导
《金属切削原理与刀具》实验指导书河南科技学院2012-08-31实验一车刀几何角度的测量一、实验目的：1．熟悉车刀切削部分的构造要素，根据车刀几何角度的定义测量车刀的几何角度。
2．了解车刀测角仪的结构，学会使用车刀测角仪测量车刀几何角度的方法。
二、实验要求：1．加深理解刀具标注角度的参考系，各坐标平面的位置（静态的）。
2．根据测量结果绘制车刀工作图。
3．进一步熟悉各剖面之间的角度关系。
三、实验设备1. 车刀量角仪、车刀一套四、车刀测角仪的结构：测量刀具几何角度的量具很多，如万能量角器、摆针式重力量角器、车刀测角仪等等。
车刀测角仪是测量车刀角度的专用量角仪，它有很多种型式，本实验采用的是既能测量车刀主剖面参考系的基本角度，又能测量车刀法剖面参考系的基本角度的一种车刀测角仪，其结构如图所示。
圆形底盘的周边上刻有从0°起顺、逆时针两个方向各100°的刻度盘1。
其上面的支撑板可绕小轴转动，转动的角度由固连与支撑板上的指针指示出来。
支撑板上的导块和滑块1、2固定在一起，能在支撑板的滑槽内平行滑动。
升降杆固定安装在圆形底盘上，它是一根矩形螺纹丝杠，其上面的升降螺母可以是导向块沿升降杆上的键槽上、下滑动。
导向块上面用小螺钉固定装上一个小刻度盘3，在刻度盘3的外面用滚花手轮将角铁的一端锁紧在导向块上。
当松开滚花手轮时，角铁以滚花手轮为轴，可以向顺、逆时针两个方向转动，其转动的角度用固定在角铁上的小指针在刻度盘3上指示出来。
在角铁的另一端固定安装扇形刻度盘2，其上安装着能顺时针转动的测量指针，并在刻度盘2上指示出转动的角度。
当支撑板指针、小指针和测量指针都处于0°时，测量指针的前面和侧面b、c垂直与支撑番的平面，而测量指针的底面a平行于支撑板的平面。
测量车刀角度时，就是根据被测角度的需要，转动支撑板，同时调整支撑板上的车刀位置，再旋转升降螺母使导向块带动测量指针上升或下降而处于适当的位置。
金属切削原理与刀具实验报告-选刀实例
车刀的选取与实例分析实例分析一本节以一个典型零件外圆柱面的加工为例，分析车削刀具的选用方法。
1、工艺分析齿圈工序图如图1所示，对工序图进行工艺分析。
（1）该零件是减速器上的齿圈，本工序中主要加工齿圈外部的圆柱面和两个槽，零件为盘套类零件，刚性一般，容易变形，加工过程比较复杂，刀具容易干涉，选择刀具和切削用量时都应注意。
齿圈加工前即毛坯件状态如图2所示。
图1 齿圈工序图图2 齿圈加工前状态图（2）对各部分的加工余量进行计算以便选择合适的刀具，参照图1、图2。
005.05.150-φ 圆柱面的单面加工余量为1.75 mm ；该圆柱面上两个槽的深度为2.25 mm ； 005.0152-φ 圆柱面的单面加工余量为3 mm ；两个005.0190-φ 凸缘的外圆柱面的单面加工余量为2.5 mm ；外侧端面的加工余量为2 mm ，内侧端面加工余量约为3 mm 。
该零件材料为38CrNiMo ，硬度为HRC37～43，加工零件的刚性差，加工过程中切削深度不能过大，应分成粗加工、半精和精加工进行。
从零件的结构上分析，该零件应采用心轴型夹具以内孔及一侧端面定位，以零件的另一端面作为夹紧面。
2、加工刀具类型选择该零件的加工部位较多，而且又存在干涉，选择刀具时要注意刀具的几何尺寸大小。
（1）加工零件两端005.05.150-φ 的圆柱面时应采用两把90︒ 偏刀进行加工，同时该零件圆柱面上还有两个带有30︒ 倒角的槽，切槽时无法加工其30︒ 倒角，应采用这两把偏刀在加工外圆柱面时加工出来，为避免副切削刃干涉，副偏角应大于30︒，考虑现有刀具类型和保证刀具的强度，选择主偏角为93︒，副偏角为32︒的外圆车刀。
用右偏刀车右边圆柱面、30︒ 倒角及右端凸缘外侧面，刀片的订货号是DNMG 11 04 08 — PM （GC4225）（P29），刀杆的订货号是PDJNR 2525 M11（P121），设定刀号为T01。
用左偏刀车左边圆柱面、30︒倒角及左端凸缘外侧面，刀片的订货号是DNMG 11 04 08 — PM （GC4225）（P29），刀杆的订货号是PDJNL 2525 M11（P121），设定刀号为T02。
第二章金属切削原理与刀具[1]
![第二章金属切削原理与刀具[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/acd866dcd4d8d15abf234e33.png)
三、刀具种类
（一）刀具分类
由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工艺的多样 性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的结构和切削性能。 因此，生产中所使用的刀具的种类很多。刀具常 按加工方式 和具体用途，分为车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀、螺纹刀 具、齿轮刀具、自动线及数控机床刀具和磨具等几大类型。 刀具还可以按其它方式进行分类，如 按所用材料分为高速钢 刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（ CBN）刀具和 金刚石刀具等；按 结构分为整体刀具、镶片刀具、机夹刀具 和复合刀具等；按 是否标准化分为标准刀具和非标准刀具等。
一、切屑形成过程及切屑的种类 1.切屑形成过程 切屑的形成过程就是切削层金属变形的过程。图 3-1就是以低速 直角自由切削塑性金属材料时，用显微镜观察到的变形图象， 将其绘制成图 3-2所示流线的示意图 ，其中 OA、OM线为滑移 线，其余为流线，流线即是金属某一点的轨迹，由图可划分为 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变形区
ac = f ⋅ sin k r
2）切削宽度¡ª 沿主切削刃（过渡表面）测量的切削层尺度。反映 了切削刃参加切削的工作长度。
ap aw =
sin k r
3）切削层面积¡ª 切削厚度与切削宽度的乘积
ap
Ac = ac ⋅ aw = f ⋅ sin k r .
= f ⋅ap
sin kr
aa
c
w
A c
－切削层的几何参数。
一般切削运动及其方向用切削运动的速度矢量来表示：
� �� υe =υ +υ f
（二）切削要素
1.工件上的三表面
待加工表面 —工件上即将被切除的表面。 已加工表面 —工件上已切去切削层而形成的新表面。 过渡表面（加工表面） —工件上正被刀具切削着的表面，介于已
金属切削原理实验指导书
自编实验指导书参考格式《金属切削原理》实验指导书机电工程学院机械设计制造及其自动化教研室《金属切削原理》实验指导书课程编号：0511101703课程名称：金属切削原理周数/学分：40/2.5先修课程：《机械制图》、《大学物理》、《工程材料》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《电子技术》适用专业：机械设计制造及其自动化开课教研室：机械设计制造及其自动化教研室实验一 刀具标注角度测量一、实验目的1．认识刀具组成和切削部分基本结构。
2．熟悉标注参考系的建立。
3．熟悉测量工具的使用4．掌握刀具标注角度测量方法。
二、实验原理根据理论课上讲授的标注参考系建立方法，在刀具实物上建立标注参考系，并根据标注角度的定义，使用万能量角器测量车刀标注角度。
1、标注参考系坐标平面定义基面 r P ：过S 上选定点，与假定v 方向⊥的平面 切削平面s P ：过S 上选定点，与S 相切且⊥r P 的平面 正交平面o P ：过S 上选定点，⊥r P和s P 的平面 基面 r P ：过S 上选定点，与假定v 方向⊥的平面切削平面s P ：过S 上选定点，与S 相切且⊥r P 的平面正交平面o P ：过S 上选定点，⊥r P和s P 的平面 法平面n P ：过S 上选定点，⊥S 的平面 假定工作平面f P ：过S 上选定点，⊥r P ，∥f v 方向的平面背平面 p P ：过S 上选定点，⊥f P 和r P 的平面2、各标注参考系标注角度定义1）o P 系的标注角度主偏角r κ：r P 中度量f P 与s P 的夹角刃倾角s λ：s P 中度量r P 与S 的夹角前角 o γ：o P 中度量r P与γA 的夹角后角 o α：o P 中度量s P与αA 的夹角 在'S 上建立'o P 系得到角度副后角'o α：'o P 中度量's P 与'αA 的夹角 副偏角'r κ：'r P 中度量'f P 与's P 的夹角各标注角度的作用： s λ、o γ确定γA 空间位置r κ、o α确定αA 空间位置'r κ、'oα确定'αA 空间位置 s λ、r κ确定S 空间位置2）n P 系的标注角度法前角 n γ： n P 中度量r P与γA 的夹角 法后角 n α： n P 中度量s P与αA 的夹角 副法后角'n α： 'n P 中度量's P 与'αA 的夹角3）f P 系的标注角度背前角 p γ： p P 中度量r P 与γA 的夹角背后角 p α： p P 中度量s P 与αA 的夹角侧前角 f γ： f P 中度量r P 与γA 的夹角侧后角 f α： f P 中度量s P 与αA 的夹角副侧后角'f α： 'f P 中度量's P 与'αA 的夹角副背后角'p α： 'p P 中度量's P 与'αA 的夹角 三、主要仪器及耗材1、万能角度量角器2、车刀四、实验内容与步骤1、认识车刀结构如图所示从结构上车刀分为刀头和刀柄，本实验测量刀头的独立标注角度。
《金属切削原理与刀具》课程设计指导书
《金属切削原理与刀具》课程设计指导书一、刀具课程设计目的刀具课程设计是机械制造专业学生在学习“金属切削原理与刀具设计”课程及其他有关课程之后进行的一个重要教学环节，其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决实际刀具设计问题的能力。
通过刀具课程设计，学生应达到：1.掌握设计、计算刀具的能力；2.学会绘制刀具工作图，标注必要的技术条件；3.学会运用各种设计资料、手册及国家标准等。
二、刀具课程设计内容刀具课程设计的内容是成形车刀、拉刀，每把刀具设计内容包括：1.刀具工作图：1张；其中，成形车刀还应包括样板工作图一张。
2.设计计算说明书：1份（不少于2000字）。
3.所有图纸及设计计算说明书不接受打印稿，必须全部手绘（写），并要求清晰整洁。
三、设计步骤以上二种类型刀具具体设计时虽有所不同，但设计步骤和应考虑的问题大同小异，可归纳如下：⒈选择刀具的类型。
⒉选择刀具材料。
⒊确定刀具合理的几何角度。
⒋确定刀具的结构参数，包括刀体尺寸、刀齿齿数、刀齿及容屑槽的形状和尺寸、刀具装夹部分的尺寸等。
⒌设计计算刀具的廓形（对成形刀具）。
⒍制定合理的技术条件，包括重要尺寸公差、形位公差、各重要表面的粗糙度、对刀具材料及热处理的要求等。
⒎考虑刀具的制造工艺和检验方法。
⒏绘制刀具的工作图。
四、设计要求⒈对刀具工作图的要求⑴刀具工作图应包括制造及检验该刀具所需的全部图形、尺寸、公差、粗糙度要求及技术条件等。
⑵工作图应反应出该刀具各部分的形状，同时又应使各视图的配置与安排整洁、匀称。
图中有些细小部分可以放大画出，如切削刃上的分屑槽、刀具上的刃带、小圆角等。
⑶刀具工作图中允许采用简化画法，如拉刀正投影图中可采用简化画法：粗切齿、精切齿、校准齿等各类刀齿允许只画出少数刀齿，其余刀齿用简化画法，齿顶用粗实线表示，容屑槽底用细实线表示，同时各个刀齿的尺寸及公差不标注在投影图中，而用尺寸表的方式写在拉刀工作图上。
⑷刀具图的图形、尺寸标注、公差标注等都应符合国家标准。
金属切削实验指导教程
第一编传统加工技术传统加工技术是指用传统的通用加工机床进行加工的方法，如车、铣、鉋、磨等。
传统加工技术适用于中、小规模生产，特别是小规模生产，其特点是设备投资少，生产成本低，对机床的操作掌握相对容易，但生产效率较低。
目前，在工业生产中，应用最为广泛、使用最多的加工手段仍然是传统加工制造技术。
目前世界上有80％的产品零件是用传统加工方法完成的。
传统加工的工艺装备主要有通用车床、通用铣床、通用鉋床、通用磨床和通用齿轮加工设备等。
传统加工技术主要是研究金属切削原理、金属切削刀具、金属切削机床和机械制造工艺等内容，同时，金属切削原理、金属切削刀具和机械制造工艺学的研究内容也是现代加工技术的基础数据和资料，因此，即使目前现代加工技术方兴未艾，但传统加工技术的研究内容仍然是非常重要的。
本篇讲述的主要内容就是在概述基础理论的基础上，通过典型实验来介绍实验仪器和设备的原理、结构和使用；完成相应实验的步骤和方法；实验数据的处理以及实验图表的制作，同时明确实验的目的和意义。
第二章金属切削原理与刀具2.1 切削概述切削加工的方法很多，切削过程也不尽相同，但大多都有共同的规律，诸如切削刀具（或工具）与工件之间都所具有相对运动（即切削运动），切削过程都要产生一些物理现象等等。
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程的变形规律、切削力的产生与计算、切削力的测量、切削刀具的几何参数与切削力和零件表面质量的关系、刀具材料与刀具的使用寿命以及生产率和生产成本等内容。
研究和掌握这些基本规律，是学习和分析各种切削加工方法的基础，也是拟订各种技术规范的理论依据。
2.2 车削力车削力是最具代表性的切削力，下面以车削力为代表，阐述一下车削力的产生和测量及计算方法，以达到举一反三的功效。
2.2.1车削力的产生及计算一、车削力的产生研究车削力的目的是为了生产上的需要，要正确的设计和使用机床、刀具和夹具，防止加工时工件变形过大和引起振动，就必须对车削力的大小和方向进行研究和掌握。
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实验一车刀角度的测量
一、实验目的
1．加深对课堂讲授内容的理解，帮助掌握车刀切削部分的基本概念和基本定义，了解刀具切削部分的结构、刀具切削角度的参考平面、刀具标注角度的参考系、刀具的标准角度。
2．了解车刀量角台的结构和使用方法，学会用车刀量角台测量车刀的角度。
二、实验原理、方法及步骤
1．利用车刀量角台测量外圆车刀的、k r、k r´、λs、γ0、a0
2．把上面测得的角度分别填入表1中，并根据以上所测得的角度数值计算出派生角，楔角β0、刀尖角εr也填入表1中。
3．车刀量角台的结构和使用：车刀量角台如图1所示：它是综合了其它量角台的优点，不仅能测量主截面内的角度而且也能测量出法截面内的角度。
图1 车刀量角台
4．测量外圆车刀的几何角度
（1）使用车刀量角台测量车刀角度之前，须将所有的指针示为零，称此为车刀量角台的原
始位置。
把刀具放在测量台上，使车刀贴紧定位块、刀尖贴紧大指针片的大面。
此时大指针片的底面与基面平行，刀杆的轴线与大指针片的大面垂直，如图2。
（2）在基面内测量主偏角k r 、副偏角k r ′。
旋转测量台，使主切削刃与大指针片的大面贴合（见图3），根据主偏角定义，即可直接在测量座上读出主偏角的数值k r 。
同理，旋转测量台，使副切削刃与大指针的大面贴合，即可直接在底座上读出副偏角k r ′
（3）在切削平面内测量刃倾角λS 。
旋转测量台，使主切削刃与大指针片的大面贴合，此时，大指针片与车刀的切削平面重合，再根据刃倾角的定义，使大指针片的底面与主切削刃贴合（见图4），即可在大刻度板上读出刃倾角λS 的数值（注意正负）。
（4）在正交平面内测量外圆车刀的前角γ0和后角α0。
将测量台从原始位置逆时针旋转 （90°-k r ）
，此时，大指针片所在的平面即为车刀主切削刃上的正交平面。
根据前角的定义，调
图2 原始位置调整
图3 测量主偏角和副偏角
节大螺母，使大指针片的底面与前刀面贴合（见图5）即可在大刻度盘上读出前角γ0的数值。
测量后角时，量角台处于上述同一位置，根据后角的定义，调节大螺母，使大指针片侧面与后刀面贴合（见图6），即可在大刻度盘上读出后角α0的数值。
图6 测量后角
三、实验主要设备及材料
1．车刀量角台。
2．外圆车刀
四、分析整理实验数据，写出实验报告
将测得数据分别填入表1中。
表1 外圆车刀角度数值：
实验二金属切削刀具观摩
一、实验目的
了解各类金属切削刀具的结构特点、应用范围和功能，对刀具建立感性认识，从而为理论课的学习奠定基础。
二、实验内容及要求
1．观摩车床刀具，认识外圆车刀、内孔车刀、端面车刀及切断刀和切槽刀，注意结构上的不同。
2．观摩铣刀，认识圆柱铣刀、面铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、可转位铣刀及键槽铣刀等，了解它们的用途，现场认真听取老师讲解不同类型铣刀的应用范围及优缺点。
3．观察各类孔加工刀具，各种钻头、丝锥等。
三、实验报告
根据此次观摩，结合已经历过的金工实习，认真写出实验总结报告，写出各种刀具的应用范围。