7章工件材料的切削加工性
《金属切削原理与刀具》试题(后附答案)
《金属切削原理与刀具》试题（后附答案）一、选择题1．在车外圆时，工件的回转运动属于________，刀具沿工件轴线的纵向移动属于_________。
A 切削运动B 进给运动C 主运动D 加工运动2．车外圆时，车刀随四方刀架逆时针转动θ角后，工作主偏角κr将________，工作副偏角κr’将________。
A 增大减小B 减小增大C 增大不变D 不变不变3．积屑瘤发生在第________变形区，加工硬化发生在第________变形区。
A ⅠⅡB ⅠⅢC ⅡⅢD ⅢⅡ4．在加工条件相同时，用________刀具产生的切削力最小。
A 陶瓷刀具B 硬质合金刀具C 高速钢D 产生的切削力都一样5．下列哪种切屑屑形不属于可接受的屑形_______。
A 带状切削B 短环形螺旋切削C 单元切削D 平盘旋状切屑6. 生产中常用的切削液，水溶性的切削液以________为主，油溶性切削液以________为主。
A润滑冷却 B 润滑润滑C冷却润滑 D 以上答案都不正确7．加工塑性材料、软材料时前角________；加工脆性材料、硬材料时前角________。
A 大些小些B 小些大些C 大些大些D 小些小些8 ．高速钢刀具切削温度超过550~600时工具材料发生金相变化，使刀具迅速磨损，这种现象称为_______磨损。
A 相变磨损B 磨粒磨损C 粘结磨损D 氧化磨损9．不能用于加工碳钢的是__________。
A 高速钢刀具B 陶瓷刀具C PCD刀具D CBN刀具10．主偏角、副偏角、刀尖角，三个角之和等于__________。
A 90°B 180°C 360°D 270°二、填空题1.1．切削用量三要素。
2．刀具材料种类繁多，当前使用的刀具材料分4类：。
一般机加工使用最多的是和。
3．切削力由于大小与方向都不易确定，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将合力F分解为3个分力：。
工件材料的切削加工性
P E =7.5KW，取机床传动效率 η m =0.8，则
Pm 2.64
m
=
0.8
KW=3.3KW＜P =7.5KW E
校核结果表明，机床功率是足够的。
13
3.6.2 切削用量三要素的选用
（5）校核机床进给机构强度 由上可知，主切削力 Fz =1800N， 再 由 同 样 办 法 ， 分 别 计 算 出 本 例 的 背 向 力 Fy =392N ， 进 给 力 Fx =894N。考虑到机床导轨和溜板之间由 Fz 和 Fy 所产生的摩擦力， 设摩擦系数 μ s =0.1,则机床进给机构承受的力为
2.切削用量的选用原则
◆粗加工阶段切削用量的选用原则
粗加工阶段切削用量应根据切削用量对刀具耐用度的影响大小，首先 选取尽可能大的背吃刀量ap，其次选取尽可能大的进给量f，最后按照刀 具耐用度的限制确定合理的切削速度vc。
◆精加工阶段切削用量的选用原则
精加工阶段切削用量应选用较高的切削速度vc、尽可能大的背吃刀量ap 和较小的进给量f。
3.5.1 衡量材料切削加工性的指标
➢刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度vT指标 在切削普通金属材料时，常用刀具耐用度达到60min 时所允许的切削速度的高低来评定材料加工性的好坏 ，记作v60。 ➢切削力、切削温度或切削功率指标
在粗加工或机床刚性、动力不足时，可用切削力作 为工件材料切削加工性指标。在相同加工条件下，凡 切削力大、切削温度高、消耗功率多的材料较难加工 ，切削加工性差；反之，则切削加工性好。
9
3.6.2 切削用量三要素的选用
10
3.6.2 切削用量三要素的选用
解 为达到规定的加工要求，此工序应安排粗车和半精车两
次走刀，粗车时将 50mm 外圆车至 45mm；半精车时将 45mm
第7-10章 切削用量的合理选择-程
在加工铸、锻件或萧膛锈钢等加工硬化严重的材料时，应尽量使背吃 刀量大于硬皮层或冷硬层的厚度，以保护刀尖，避免过早磨损。
精加工时，背吃刀量的选取应该根据表面质量的要求来选择。在用硬 质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼刀具精细车削和镗孔时， 切削用量可取为ap=0.05～0.2mm，f==0.01～0.1mm，v=240～ 900m/min，这时表面粗糙度值可以达到Ra=0.32～0.1μ m，精度达到 或高于IT5(孔达到IT6)，可以代替磨削加工。
n
1000 v 1000 v 845～1040 (r/min) d w 3.14 (55 6)
根据 CA6140 型车床的实际转速，取主轴转速为 900 (r/min)，则实际切削速度为：
v
d w n 3.14 (55 6) 900 138.5 (m / min) 1000 1000
n
1000 v 1000 v 521 636 (r/min) ～ d w 3.14 55
根据选择切削速度的原则及 CA6140 型车床的实际，取主轴转速 500 r / min，故实际切削速度为：
v
(4) 校验机床功率
d w n
1000
3.14 55 560 86.4 1000
7.1.2 精加工时切削用量选择的基本 原则
精加工时切削用量的选择首先要保证加工精 度和表面质量，同时兼顾必要的刀具使用寿 命和生产效率。 在精加工和半精加工时，常常采用较小的背 吃刀量ap和进给量f。为了避免或减小积屑瘤 和鳞刺，提高表面质量，硬质合金车刀常采 用较高的切削速度（一般 vc=80～100 m/min 以上），高速钢车刀则采用较低的切削速度 （如宽刃精车刀 vc =3～8 m/min)。
第七节工件材料的切削加工性
3. 粗、精加工中切削用量的选择原则
粗加工时，应以提高生产率为主，同时保证 规定的刀具寿命。
➢ 切削深度：在机床功率足够时，尽量一次完 成加工余量。
➢ 进给量：根据机床-刀具-夹具-工艺系统刚性 选择最大的进给量。
➢ 切削速度：根据已选定的切削深度和进给量、 工件材料、刀具材料，选择中等偏下的切削 速度。
最低成本刀具寿命：以每件产品（或工序）的
加工费用最低而确定的刀具寿命。
其它原则
➢ 根据刀具的复杂程度，即制造和磨刀成本选择。 ➢ 机夹可转位刀具寿命可选择的短一些。 ➢ 对装刀、换刀、调刀比较复杂的多刀机床、组
合机床、自动化加工刀具，刀具寿命要选得高 一些。 ➢ 关键工序的刀具寿命要选得低一些。 ➢ 要保证大件加工一次走刀完成加工。
第七节
工件材 料的切 削加工
性
1. 切削加工性：指工件材料被切削加工 的难易程度。
2. 衡量切削加工性的指标
以加工质量的好坏衡量切削加工性 以刀具耐用度衡量切削加工性
➢
在保证相同刀具耐用度的前提下，切削这种材料允
Hale Waihona Puke 许的最大切削速度。➢
在相同的切削条件下，切削这种材料的刀具耐用度。
➢
在相同的切削条件下，保证切削这种材料达到磨钝
2. 制定切削用量时应考虑的因素
加工质量 切削加工生产率 刀具寿命 在多刀切削和使用组合刀具切削时，应把
各刀具中允许的切削用量中最低的参数作 为调整机床的参数。在自动线加工中，还 要考虑生产节拍。
最高生产率刀具寿命：以单位时间生产最多数
量的产品或加工每个零件所消耗的生产时间最 短而确定的刀具寿命。
➢ 粗加工 根据工件材料、刀杆尺寸、 工件直径和已确定的背吃刀量选择。
第2-7节工件材料的切削加工性
参考资料1：不锈钢的切削加工性
与45钢相比，1Cr18Ni9Ti不锈钢的相对可切削性约为0.3-.05之间，是一 种难切削材料。 其难加工性主要表现在： 高温强度和高温硬度高，一般钢材切削时，随着切削温度的升高其强度 会明显降低，切屑易被切离，而1Cr18Ni9Ti在700度时仍不能降低其机 械性能，故切屑不易被切离，切削过程中切削力大，刀具易磨损。 塑性和韧性高，虽然1Cr18Ni9Ti的抗拉强度和硬度都不高，但综合性能 很好，塑性和韧性高，它的延伸率、断面收缩率和冲击值都较高， 1Cr18Ni9Ti的延伸率是40%，是40#的210-237%，是45#的250-280%， 是20Cr、40Cr钢的400-500%，所以切屑不易切离、卷曲和折断，切屑 变形所消耗的功能增多，如切除一定体积的1Cr18Ni9Ti所消耗的能量比 切除相同体积的低碳钢约高50%，并且大部分能量转化为热能，使切削 温度升高。 由 于1Cr18Ni9Ti不易加工，切屑不易切离和折断，故刀具和工件之间所 产生的摩擦热也多，而不锈钢1Cr18Ni9Ti的导热率低(约为普通钢的1/21/3)，散热差，由切屑带走的热量少。大部分的热量被刀具吸收，致使 刀具的温度升高，加剧刀具磨损。
2、工件材料化学成分的影响 （1）钢材的化学成分对切削加工性的影响
碳素钢的强度与硬度随含碳量的增加而提高，而塑性与韧性 随含碳量的增加而减小。低碳钢的塑性和韧性较高，又不易断 屑，因此切削加工性较差；高碳钢的强度和硬度较高，易使刀 具磨损，因此切削加工性较差；中碳钢的切削加工性较好。 在钢中加入铬、镍、钒、钼、钨、锰、硅、铝等合金元素可 以改变钢的切削加工性。
铁的加工性比冷硬铸铁好。
（3）以切屑控制或断屑的难易为衡量指标
在自动线上或自动机床上，常以切屑控制或断屑的难易程度 作为衡量材料切削加工性的指标。
2[1].7切削用量的选择及工件材料加工性
![2[1].7切削用量的选择及工件材料加工性](https://img.taocdn.com/s3/m/3deab8f7ba0d4a7302763a03.png)
二、切削用量的合理选择 1.切削用量的选择原则 1.切削用量的选择原则
粗加工时，应在保证必要的刀具寿命的前提下， 粗加工时，应在保证必要的刀具寿命的前提下，以尽可能提 高生产率和降低成本为目的。 高生产率和降低成本为目的。根据刀具使用寿命与切削用量 影响最大， 的关系式，切削用量↑ 的关系式，切削用量↑， T ↓，其中速度v 对T 影响最大， 次之， 影响最小。 进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小。 粗加工中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀 粗加工中选择切削用量时， 中选择切削用量时 量ap，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f ，最后根 据合理的刀具寿命， 据合理的刀具寿命，用计算法或查表法确定切削速度v 。这 的乘积最大，以获得最大的生产率. 样使v、f 、ap 的乘积最大，以获得最大的生产率. 精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量
2.7切削用量的选择及工件材料加工性 切削用量的选择及工件材料加工性 2.72.7-1 切削条件的合理选择
补充） 一、刀具寿命的合理选择(补充） 刀具寿命的合理选择 补充
生产目标：加工质量、加工效率、 生产目标：加工质量、加工效率、经济性 优化指标：单件生产时间、单件加工成本、利润率 优化指标：单件生产时间、单件加工成本、 切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、 切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、机床等 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。 常用T 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。
2.7－ 2.7－2工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性 指材料被加工成合格零件的难易程度 是一个相对的概念
第七章 工件材料切削加工性
二、复合材料的切削加工性
复合材料是指用两种或两种以上物理与化学形状 不同的物质，人工制成的多组元固体材料。复合材 料是多组元（相）体系。
复合材料的组成相: 基体相（起粘结作用）和增 强相（提高强度和刚度的作用）
第七章 工件材料切削加工性
7.1 工件材料切削加工性的概念和衡量指标
一、切削加工性的概念
切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行 切削加工的难易程度。 如难加工材料， 加工性差。
切削加工性是相对的
二、
1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以是否易达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。
常以σb＝0.637GPa(60 kgf／min)的45钢的
V之6相0作比为，基则准得，相写对作加工(KVv性60K()VvVj，6为600)其j 它被切材料的V60与
当Kv>1时, 表明该材料比45钢易切削； 当Kv<1时, 表明该材料比45钢难切削。 各种材料的相对加工性Kv乘以45钢的切削速度, 即可得出 切削各种材料的可用切削速度。
材料的化学成分是通过对其物理力学性能的影响而影响 切削加工性的。钢（高碳钢、中碳钢、低碳钢）
钢中加入Cr、Ni、Mn、V、Mo等可提高强度和硬度； 而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。
易切钢
铸铁（化学元素对碳的石墨化作用，促进石墨化作用 （Al、Si、Ni、Cu、Ti）时切削加工性提高，反之降低。
4.切削条件对切削加工性的影响
二、改善工件材料切削加工性的途径
1.调整化学成分，
易切钢：切削力小，容易断屑刀具耐用度高加工表面 质量好。
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第一章绪论思考下列问题:1．机械制造工业的发展历史和现状。
2．机械制造工业在国民经济中的地位作用。
3．本课程的主要任务和要求。
第二章金属切削加工的基础知识一、填空题1. 在加工中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动，按其功用可分为主运动和进给运动。
其中主运动消耗功率最大。
2. 切削用量三要素是指切削速度、进给量和背吃刀量。
*3. 刀具静止角度参考系的假定条件是假定安装条件和假定运动条件。
4. 常用的切削刃剖切平面有正交平面、法平面、背平面和假定工作平面，它们可分别与基面和切削平面组成相应的参考系。
5. 在正交平面内度量的前刀面与基面之间的夹角称为前角，后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。
6. 正交平面与法平面重合的条件是刃倾角为0 。
7. 基准平面确定后，前刀面由前角和刃倾角两个角确定；后刀面由后角和主偏角两个角确定；前、后刀面确定了一条切削刃，所以一条切削刃由前角、后角、刃倾角、主偏角四个角度确定。
8. 用以确定刀具几何角度的两类参考坐标系为刀具标注角度参考系和刀具工作角度参考系。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）1. 在切削加工中，进给运动只能有一个。
（×）2. 背平面是指通过切削刃上选定点，平行于假定进给运动方向，并垂直于基面的平面。
（×）3. 其它参数不变，主偏角减少，切削层厚度增加。
（×）4. 其它参数不变，背吃刀量增加，切削层宽度增加。
（√）5. 主切削刃与进给运动方向间的夹角为主偏角K。
（×）r*6. 车削外圆时，若刀尖高于工件中心，则实际前角增大。
（√）7. 对于切断刀的切削工作而言，若考虑进给运动的影响，其工作前角减少，工作后角增大。
（×）*8. 当主偏角为90时，正交平面与假定工作平面重合。
（√）9. 切削铸铁类等脆性材料时，应选择K类（YG类）硬质合金。
（√）10. 粗加工时，应选择含钴量较低的硬质合金。
（×）三、名词解释1. 基面过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面。
第七章 金属切削加工基础知识 1
2．进给运动:由机床或人力提供的运动,它使刀具
与工件间产生附加的相对运动,进给运动将使被切
削金属层不断地投入切削,以加工出具有所需几何 特性的已加工表面.(车削外圆时,进给运动是刀具 的纵向运动;牛头刨床刨削时,进给运动是工作台 的移运.)
3.主运动和进给运动的合成: 当主运动和进给运动 同时进行时，切削刃
互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩
擦、刀具在高温下进行切削的同时，还承受着
切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分
的材料应具备以下性能：
1.高硬度：刀具材料必须具有高于工件材料的硬
度，常温硬度应在HRC60以上。
2.耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，通
常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
第七章 金属切削加工基础知识
要求目的：理解零件加工质量的概念、掌握切削
运动和金属切削刀具的基本知识、认识金属切削
过程的基本规律。
重点、难点：切削运动和切削刀具。
7.1 加工质量
金属切削加工（或冷加工）是指用切削工具从坯
料或工件上切除多余材料，以获得所要求的几何 形状、尺寸精度和表面质量的零件的加工方法。
公差、形状公差和位置公差来表示。
1.尺寸精度:是指加工表面本身的尺寸（如圆柱面
的直径）和表面间的尺寸（如孔间距离等）的精
确程度。尺寸精度的高低，用尺寸公差的大小来 表示。 为了实现互换性和满足各种使用要求，国家标准 GB1800-79规定，尺寸公差分为20个公差等级，即
IT01、IT0、IT1、IT2„„、IT18。从IT01 ~IT18，
Vc (m / min 或m / s)
式中：d——工件直径，㎜ n——工件或刀具每分钟（秒）转数（r/min或r/S）
7章工件材料的切削加工性
7章工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在切削加工过程中，材料在切削力的作用下所表现出的性能。
它是评价材料是否适合切削加工的重要指标之一、材料的切削加工性直接影响到切削加工的效率和质量，因此对于工件材料的切削加工性能的研究非常重要。
一、工件材料的切削加工性能的影响因素1.材料的硬度：材料的硬度是指材料抵抗硬物侵入的能力。
在切削加工中，硬度较高的材料会导致刀具磨损加剧，切削力增大，切削温度升高等问题，从而影响到切削加工的效率和质量。
2.材料的韧性：材料的韧性是指材料抵抗断裂的能力。
韧性较好的材料容易产生切屑，切削力较小，切削加工时刀具磨损较少，切削加工效率较高。
3.材料的切削性状：材料的切削性状包括材料的切削硬度、切削韧性、切削塑性等。
这些性状直接影响到材料在切削加工过程中的表现。
4.材料的热导率：材料的热导率是指材料传导热量的能力。
热导率低的材料在切削加工中容易产生高温，加剧刀具磨损，降低切削加工效率。
5.材料的化学成分：材料的化学成分直接影响到材料的切削加工性能。
例如，含有硬质相的材料会增加材料的硬度，从而影响到切削加工性能。
二、工件材料的切削加工性能的评价指标1.切削力：切削力是指在切削加工过程中作用在刀具上的力。
切削力的大小直接影响到刀具的磨损和切削加工的效率。
2.切削温度：切削温度是指在切削加工过程中产生的温度。
切削温度的升高会导致刀具磨损加剧，切削加工效率降低。
3.切削表面质量：切削表面质量是指在切削加工过程中所得到的工件表面的质量。
切削表面质量的好坏直接影响到工件的使用性能。
4.切削加工效率：切削加工效率是指在单位时间内完成的切削量。
切削加工效率的高低直接关系到切削加工的经济效益。
三、提高工件材料的切削加工性能的方法1.选择合适的切削工艺参数：合理的切削工艺参数可以降低切削力和切削温度，提高切削加工的效率和质量。
2.选择合适的切削刀具：合适的切削刀具可以根据材料的硬度、韧性等性能进行选择，提高切削加工的效率和质量。
工件切削加工性
刃和刀尖的强度，一般取γ。＝-4—0º，主偏角kr适当减小,刀
尖圆弧半径rε适当加大。
淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性
和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用CBN 刀具。
κr= 45° ~ 75°、λs= -10 °
6.钛合金切削加工性分析
1)．钛合金特点和分类
a）密度小（约为 4.5g / cm3 ）,比钢约小一倍。
b）强度极限高（可达σb=0.981~1.37GPa）， 钛合金的比强度（单位重量强度）很高，尤其在高温下比强度仍 很高，这一点对航空、航天工业尤为重要。
工件切削加工性
表 7– 1 材料可加工性分级
分级
名称及种类
Kv
1 很容易切削材料 一般有色金属
> 3.0
2
易切削钢
容易切削材料
3
较易切削钢
2.5 ~ 3.0 1.6 ~ 2.5
4
一般钢及铸铁
1.0 ~ 1.6
普通材料
5
稍难切削材料 0.65 ~ 1.0
6
较难切削材料 0.5 ~ 0.65
7
难切削材料
理 ；对镍基高温合金可采用固溶处理（淬火）
b）、首选一足够的vc以保证加工质量，再选f 、ap
c）、选择合适的刀具材料和角度 连续切：YG6X、YW1 断续切：M42、501、B201
高速钢刀具：γo=15 ° ~20°、αo=12 ° 、κr=45 ° 硬质合金刀具：γo=5° ~ 10°、αo= 8° ~ 15° 、
在自动机床或自动生产线上，常常以切屑
工件材料的切削加工性
第一节工件材料的切削加工性材料的切削加工性是指对某种材料进行切削加工的难易程度。
1.衡量切削加工性的指标切削加工性的指标可以用刀具使用寿命、一定寿命的切削速度、切削力、切削温度、已加工表面质量以及断屑的难易程度等衡量。
某种材料切削加工性的好坏，是相对另一种材料而言的。
因此，切削加工性是具有相对性的。
一般以切削正火状态45钢的v60作为基准，其它材料与其比较，用相对加工性指标Kr表示：（3-1）式中,v60——某种材料其刀具使用寿命为60min时的切削速度；(v60) j——切削45钢，刀具使用寿命为60min时的切削速度。
二。
影响材料切削加工性的主要因素影响材料切削加工性的主要因素有材料的物理力学性能、化学成分和金相组织等。
三。
难加工材料的切削加工性（一）、高锰钢的切削加工性高锰钢加工硬化严重，塑性变形会使奥氏体组织变为细晶粒的马氏体组织，硬度急剧增加，造成切削困难。
高锰钢热导率低，仅为45钢的1/4，切削温度高，刀具易磨损，高锰钢韧度大，约为45钢的8倍，其伸长率也大，变性严重，导致切削力增加，并且不易断屑。
（二）不锈钢的切削加工性奥氏体不锈钢中的铬、镍含量较大，铬能提高不锈钢的强度及韧性，但使加工硬化严重，易粘刀。
不锈钢切屑与前刀面结出长度较短，刀尖附近应力较大，经计算刀尖所收的应力为切削碳钢的1.3倍，造成刀尖易产生塑性变形或崩刀。
奥氏体不锈钢导热性差，切削温度高。
另外，锯齿形切屑并不因速度增高而有所改变，所以切削波动大，易产生振动，使刀具破损。
断屑问题也是不锈钢车削中的突出问题。
车削不锈钢时，多采用韧性好的YG类硬质合金刀片，选择较大的前角和小的主偏角；较低的切削速度，较大的进给量和背吃刀量。
四、改善材料切削加工性的基本方法1．在材料中适当添加化学元素??? 在钢材中添加适量的硫、铅等元素，能够破坏铁素体的连续性，降低材料的塑性，使切削轻快，切屑容易折断，大大地改善材料的切削加工性。
在铸铁中加入合金元素铝、铜等能分解出石墨元素，利于切削。
影响工件材料切削加工性的因索及改善途径
影响工件材料切削加工性的因索及改善途径发布日期：[2007-3-17] 共阅[1268]次1、什么是难切削材料？所谓难切削材料，就是切削性差的材料，或切削困难的材料。
材料的性能如硬度大于250HB，抗拉强度大于1000MPa，延伸率δ大于30％，冲击值αK大于100MPa，导热系数K小于41.8W/m.k，都属于难切削材料。
也可用切削过程中的现象(切削力大、刀具易磨损、刀具耐用度低、已加工表面质量难于达到要求和切屑难于控制等)来衡量。
2、影响材料切削加工性的因素：(1)物理性能：1)导热系数K：导热系数高的材料，允许的切削速度Vc就高。
如用硬质合金刀具切削下列不同导热系数的材料所允许用的Vc；碳钢K=48.2～50.2 W/m.k Vc=100～150 m/min高温合金K=8.4～16.7 W/m.k Vc=7～60 m/min钛舍金K=5.44～10.47 W/m.k Vc=15～50 m/min2)线膨胀系数α：它的大小影响材料在切削时加工时热胀冷缩程度而影响加工精度。
(2)材料的化学成分：材料的化学成分和配比，是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。
如：碳(C)；材料含碳量增加，其硬度和强度相应增大。
含碳量适中(如45号钢)，其切削加工性好。
材料含碳量低，切削加工性也变差。
镍(Ni)：Ni能提高材料的耐热性，但材料的导热系数明显下降。
当镍大于8％时，形成奥氏体钢，致使加工硬化严重。
钒(V)：随着材料含钒量的增加，使材料的磨削性能变差。
钼(Mo)：钼能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。
钨(W)：能提高材料的高温强度和常温强度，但使材料的导热系数明显下降。
锰(Mn)：锰能提高材料的硬度与强度，但使材料的韧性略降低。
当锰大于1.5％时，材料的切削加工性将变差。
硅(Si)：使材料的导热系数下降。
钛(Ti)：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。
工件材料的切削加工性
0
100
200 300 400 布氏硬度（HB）
500
图3-47 碳钢硬度与可切削性的关系
★ 材料的切削加工性是上述这些机械性能（硬度、强度 、塑性、韧性、弹性模量等）综合影响的结果。
6
2.7.2 材料性能对切削加工性影响
材料物理化学性能对切削加工性的影响
◆工件材料导热系数的影响 工件材料导热系数低，切削温度高，刀具易磨损，切 削加工性差。 金属材料导热系数大小顺序：纯金属、有色金属、碳 结构钢、铸铁、低合金结构钢、合金结构钢、工具钢、 耐热钢、不锈钢。 ◆ 工件材料物理化学反应的影响 如镁合金易燃烧，钛合金切屑易形成硬脆化合物等，不 利于切削进行。
v3600 Kr v3600 j
（2-10）
2
材料切削加工性概念和指标
表2-12 材料相对加工性等级
加工 性 等级
相对加
材料名称及种类 很易切削 一般有色
材料 容易切削 材料 金属
工性Kr
＞3.0
代 表 性 材 料
铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金
1
2
3 4
易切削钢 较易 切削钢 一般钢、
2.5～3 1.6～
＜ ＜ ＜ 导热系数k 418.68 293.08 83.47 167.47 ～ ～ ～ (W/m· K) 293.08 ～83.74 167.47 62.80
常用金属材料的切削加工性
常用金属材料的切削加工性
◆ 有色金属 有色金属（如铝及铝合金，铜及铜合金等）通常属于易 切削材料。 ◆ 铸铁 铸铁的加工性一般较碳钢好。比较各种铸铁加工性的好 坏，主要取决于石墨的存在形式、基体组织状态、金属 ， 组织成分和热处理的影响。例如：灰铸铁，可锻铸铁和 球墨铸铁中，石墨分别呈片状、团絮状和球状，因此它 们的强度依次提高，加工性随之变差。
机械制造工艺基础 第7章 插削、拉削及齿轮加工
§7—3 齿轮加工
三、齿轮轴 上1．齿分轮析的图样铣 削 圆柱齿轮模数2 mm、
齿数15。精度等级8 级，齿面表面粗糙
度值Ra1.6μm
内拉削可以加工圆孔、方孔、多边形孔、键槽、花键孔、内齿轮
外拉削可以加工平面、成形面、花键轴的齿形、蜗轮盘和叶片上的榫槽
§7—2 拉削
三、拉削的工艺特点
1．拉刀在一次行程中能切除加工表面的全部余量 2．拉刀制造精度高 3．采用液压传动，拉削过程平稳 4．拉刀适应性差 5．拉刀结构复杂，制造费用高 6．预加工孔不需要精加工，钻削或粗镗即可
二、插削的加工范围
孔内单键槽
花键孔
方孔
多边孔
扇形齿轮
§7—1 插削
三、插削的工艺特点
1．结构简单，操作方便，存在冲击和空行程损失， 主要用于单件，小批量生产 2．工作行程受刀杆刚性的限制，槽长不宜过大 3．刀架没有抬刀机构，工作台也没有让刀机构，插 刀在回程时与工件相摩擦 4．除键槽、型孔外，还可加工圆柱齿轮、凸轮
5．安装工件
将工件右端φ（20±0.006）mm的
轴颈放入分度头三爪自定心卡盘 内夹紧，并使尾座顶尖顶紧工件
§7—3 齿轮加工
6．对刀
采用切痕对刀法， 将齿轮铣刀的轴 线对准工件中心
§7—3 齿轮加工
7．铣削齿轮
采用分层铣削法， 铣削齿面至尺寸要求
8．去毛刺，检测工件
用锉刀将齿面上毛 刺去除后，综合检 验各项技术要求
§7—3 齿轮加工 2．选择铣床、铣刀、装夹方法
按单件、小批生产，选用X6132型卧式铣床、模数为2 mm的2号齿轮铣刀、分度头、尾座，一夹一顶装夹
机械制造课后题答案
1。
2 何谓切削用量三要素?怎样定义？如何计算？答：切削用量三要素：切削速度V c、进给量f、背吃刀量ap；切削速度V c:主运动的速度,大多数切削加工的主运动采用回转运动。
回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：m/s或m/min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）。
进给量f：进给速度V f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，单位是mm/r（毫米/转）.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量，其单位为mm/d.st（毫米/双行程）.对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时,还应规定每一个刀齿的进给量fz，季后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z（毫米/齿).V f = f .n = fz . Z . n mm/s或mm/min背吃刀量ap：对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单位 mm。
外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算：mm对于钻孔工作ap = mm上两式中-—为已加工表面直径mm；—-为待加工表面直径mm。
1.3刀具切削部分有哪里结构要素？试给这些要素下定义。
(1）前刀面：前刀面Ar是切屑流过的表面。
根据前刀面与主、副切屑刃相毗邻的情况分：与主切屑刃毗邻的称为主前刀面；与副切屑刃毗邻的称为副前刀面。
（2）后刀面: 后刀面分为主后刀面与副后刀面。
主后刀面Aa是指与工件加工表面相面对的刀具表面。
副后刀面是与工件已加工表面相面对的刀具表面。
（3) 切屑刃：切削刃是前刀面上直接进行切削的边锋,有主切削刃和副切屑刃之分。
主切削刃指前刀面与主后刀面相交的锋边；副切削刃指前刀面与副后刀面相交的锋边。
(4) 刀尖：刀尖可以是主、副切削刃的实际交点，也可以是主副两条切削刃连接起来的一小段切削刃,它可以是圆弧，也可以是直线，通常都称为过渡刃。
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工件材料的切削加工性
是一个相对的概念
工件材料切削加工性 指材料被加工成合格零件的难易程度
一、衡量材料切削加工性的指标
1.以刀具使用寿命T 或切削速度vT来衡量
相同切削条件比T ；T 一定，比速度vT 或切除材料体积 2.以切削力或切削温度来衡量 粗加工、机床刚性或功率不足用力或功率;导热差用温度 3.以已加工表面质量来衡量 一般精加工，用Ra；精密零件，用加工硬化、残余应力 4.以断屑性能来衡量 自动机床、数控机床、自动线等，断屑性能是主要指标
切削温度高（比切45钢高100~200°C）
措施：
1.刀具材料 选YT类，最好添加Ta、Nb如YW；选YN类
2.刀具角度
ro较小，38CrNi3Mo
尽量减小Kr; 增大rε。
ro=4~5 °
35CrMnSiAVA ro=0~-4 ° 3.降低Vc； 4.切削液
（二）高强锰钢的切削加工性工性
切1.含锰量11%—18%
切削性能比碳素钢差
（三）材料热处理状态和金相组织的影响
1.F 2.P 2.M、S、Fe3C 4.A
塑性高，纯铁加工性差 塑性适中，F 、P比例接近加工性好 硬度高、刀具磨损大 塑性韧性高、加工性差
三、常用金属材料的切削加工性
（一）有色金属
普通铝及铝合金、铜及铜合金，强度硬度低，导热性
好，易切削。
碳素结构钢切削加工性取决于含碳量。 低碳钢硬度低，塑韧性高，变形大，断屑难，粘屑，加 工表面粗糙，加工性较差； 高碳钢硬度高，塑性低，切削力大，温度高，刀具耐用 度低，加工性差； 中碳钢性能适中，加工性良好。 合金结构钢强度硬度提高，切削加工性变差。
四、改善切削加工性的途径
（一）改善材料切削加工性的途径
Ti合金加工
Ti合金加工
（二）铸铁
白口铸铁硬度高（HBS600)，难切削；
灰口铸铁硬度适中，强度塑性小，切削力较小，但高硬度 碳化物对刀具有擦伤，崩碎切屑，切削力热集中刀刃上且有 波动，刀具磨损率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。 球墨铸铁、可锻铸铁的强度塑性比灰铁高，切削性良好
工件表面若有硬皮应进行退火处理。
（三）结构钢
Mn 13（耐磨钢） 40 M18Cr3 （无磁高锰钢）
2.水韧处理 3.特点
原始硬度不高，但δ、ak特高（4倍45钢，8倍45钢）加工硬化严重， HB500； 导热系数小，0.25倍45钢； 加工形成高硬氧化层。
4.措施
1）刀具材料 粗加工 选YG、 YW；精加工 选YT14、YG6X
2）刀具角度 3）切削用量
1.调整材料的化学成分 钢中加硫、铅、钙等元素；铸铁中增加石墨成分 2.进行适当的热处理 低碳钢 正火，降低塑性，提高整硬度；
高碳钢 （先正火）球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性；
中碳钢 （正火）退火，均匀组织、硬度；
不锈钢 铸铁 常要进行调质处理，降低塑性，以便加工； 需进行退火处理，降低表皮硬度，消除内应力
3Gr17Ti 1Gr28
应用于硝酸和氮肥工业 0Gr18Ni9 1Gr18Ni9 1Gr18Ni9Ti
3） 奥氏体不锈钢
铬镍不锈钢
应用于硝酸和氮肥工业
加工：
M、F不锈钢 加工不太难 ； A不锈钢 加工难
加工A不锈钢措施：
1） 刀具材料 选YG、 YW、 YN类；不选YT。
2）刀具角度
ro=15 ° ~30 °
应用：轧辊、发动机凸轮轴、气门摇臂及挺杆。 措施:
1） 刀具材料 选细晶粒或超细晶粒YG类；或复合氧化铝陶瓷。
2）刀具角度
大rε。
ro=-4~0 ° α0=4~6 °
λ s=-5~0 ° 尽量减小Kr; 增
2.淬硬钢
组织M回火 HRC60 选CBN或磨削加工
（四）纯金属的加工
紫铜、纯铝、纯铁 特点：HB ζb小，导热系数大，F小
工件材料的相对加工性
1.切削速度vT的含义：当刀具使用寿命为T (min)时切削 某种材料所允许的切削速度。
vT越高，材料的切削加工性越好。 通常取T = 60 min，
vT写作v60 ；难加工材料，vT为v15或v30 。
2.相对加工性Kr：以ζb=0.637GPa的45钢的v60作为基准， 写作(v60 )j ，将某种材料的v60与其相比的比值，即
3.选择切削加工性好的材料状态
低碳钢选冷拔状态；中碳钢选热轧状态
五、难加工材料的切削加工性 （一）高强度钢 、超高强度钢的切削加工性工性 切高强度钢 （调质）
38CrNi3Mo 超高强度钢 35CrMnSiAVA 35~40 44~49 HRC ζs 1.04~1.06GPa 1.35GPa ζb 1.1~1.14GPa
δ高，冷焊，积屑瘤，断屑难，精加工性差 措施: 选高速钢、硬质合金均可。
ro=25~35 ° α0=1~12 °
锋利。
（五）不锈钢和高温合金的切削加工性
1. 不锈钢 品种： 1） 马氏体不锈钢 1Gr13 2Gr13
铬不锈钢 耐蚀结构钢 淬火+高温回火 S回 气轮机叶片 锅炉管附件 2） 铁素体不锈钢 0Gr13 1Gr17 铬不锈钢 3Gr13 4Gr13 耐蚀性稍差 淬火+低温回火 M 工具钢、医疗器械
（二）改善切削加工条件
1.选择合适的刀具材料和切削用量 难加工材料，导热性差，选YG、YW合金或涂层刀片；
刀具合理几何参数，断屑槽、卷屑槽，控制排屑；
选择合理切削用量等。
2.选用合适的设备和加工方法
难加工材料加工，机床要有足够的功率和刚性； 选择合适的切削液，供给充足；
高硬度材料加工采用磨削加工更容易；
λ s=-5 ° ~-10 °
2.高温合金
六、难加工材料切削技术的新发展
1.加热切削法 等离子加热、激光加热、 电加热
降低切削区材料的HB、 ζb
2.低温切削 （-180⁰C)液氯、 （-76⁰C)液体CO2 3.振动切削法 超削法
5.在惰性气体保护下切削 6.绝缘切削 7.超高速切削
线膨胀系数 弹性模量
工件材料的物理力学性能对加工性的影响
例 45钢 1Cr18Ni9Ti
（二）材料化学成分
1.碳钢
低碳钢C%≼0.25% 塑性韧性高、加工性差
中碳钢C% 0.3%~0.55%
高碳钢C% ≽0.60%
切削加工性好
强度硬度高、加工性差
2.合金钢
Ni、Si、Co、AL、与C 亲合力弱，溶于铁素体，固溶强化强度硬度提高， 塑性韧性下降； Ni例外，使F强度、韧性同时增加。 Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、与C 亲合力强，形成碳化物、硬度提高、韧性 增强。 一般合金钢 综合性能提高，常温及高温强度硬度提高、韧性增强；导 热率降低；钢中硬质点增多。
一般Vc=20~40m/min ，用复合氧化铝陶瓷 100m/min ； f、ap不能过小，避免硬化层。
ro=-5~5 ° α0=8~12 °
λ s=-5~0 °
（三）冷硬铸铁和淬硬钢的切削加工工性
切1.冷硬铸铁（激冷铸铁）
概念 ：加入少量 B，Cr，Mo等元素的低合金铸铁表面激冷
表面硬度高，耐磨；心部有一定韧性。
Kr ＝ v60 / (v60 )j
Kr仅反映不同材料对刀具使用寿命的影响程度，并未反映表
面粗糙度和断屑问题，仅对选择切削速度有指导意义。若以
某材料的Kr 乘以45钢的切削速度即得该材料的许用切削速度。
二、影响切削加工的因素
（一）材料物理力学性能
1.强度和硬度 2.塑性 3.韧性 4.导热性
5.其他物理性能及化学性质