金属切削原理与刀具期末复习重点

第一章

切削加工：利用刀具切除被加工零件多于材料的方法

1.切削用量：切削加工过程中切削速度，进给量和背吃刀量的总称Vc=πdn/1000 d为直径n为转速

（1）切削速度Vc指切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度V f=nf V f为进给速度

（2）进给量f为刀具在进给方向上相对工件的位移量a p=（d w-d m）/2 d w为待加工表面直径d m为已加工表面直径（3）背吃刀量a p指垂直进给速度方向测量的切削层最大尺寸

（4）切削时间T m指切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间t m=LA/v f a p L为刀具行程长度A半径方向加工2.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动余量

合成切削速度：切削刃选定点相对工件合成切削运动的瞬时速度Ve=V c+V f

3.刀具的组成：三面两刃一尖（1）前面：切屑流过的表面（2）后面：与过渡表面相对的表面（3）副后面：与已加工表面

相对的表面（4）主切削刃：前、后刀面汇交的边缘（5）副切削刃：除主切削刃以外的切削刃（6）刀尖：主、副切削刃汇交的一小段切削刃

4.刀具角度参考系

（1）基面：过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面的平面

（2）主切削平面：过切削刃选定点与切削刃相切并垂直与基面的平面

（3）正交平面：过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面

（4）假定进给平面：过切削刃选定点平行于假定进给方向并垂直与基面的平面

5.刀具角度（1）前角：正交平面中测量前面与基面间的夹角（2）后角：正交平面中测量后面与切削平面间的夹角（3）副

后角：正交平面中测量副后刀面与切削平面间的夹角（4）主偏角：基面中测量主切削平面与假定工作平面间夹角（5）副偏角：基面中测量副切削平面与假定工作平面间夹角（6）刃倾角：切削平面中测量切削刃与基面间夹角

6.刀具工作角度的影响

（1）刀柄逆（顺）时针转动，主偏角增大（减小），副偏角减小（增大）

（2）切削刃选定点高（低）于工件中心，前角增大（减小），后角减小（增大）

（3）进给运动方向不平行与工件旋转轴线，主偏角减小，副偏角增大

（4）纵向进给，前角增大，后角减小

7.切削层：切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层（1）切削层横截面积（2）切削厚度（3）切削宽度，主偏角

减小，切削厚度减小，切削宽度增大

切削方式（1）自由切削：只有一个主切削刃参与切削，非自由切削：主、副切削刃同时参与切削（2）正交切削：切削刃与切削速度方向垂直，非正交切削：切削刃不垂直切削速度方向

第二章

1、刀具材料性能：高硬度、高耐磨性、足够的强度与韧性、高耐热性、较好的工艺性与经济性

2、刀具材料类型：工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，陶瓷（金属陶瓷、非金属陶瓷），超硬材料（立

方氮化硼、金刚石），最常用的是高速钢与硬质合金

3、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼各有何性能特点，适用于何处？

高速钢的特点：耐热温度低，切削速度低；强度高，工艺性最好。主要低速加工铸铁，结构钢

硬质合金的主要特点：p类：用于加工长切削的钢类材料m：用于加工不锈钢k：用于加工铸铁

（1）随碳化物含量的提高，其熔点、硬度、耐磨性提高；h：用于加工淬火钢和硬铸铁s:用于加工高温合金及耐热材料（2）化学稳定性好，热稳定性好n类：用于加工有色金属

（3）切削速度高

（4）抗弯强度低，冲击韧性低

主要应用：加工铸铁，结构钢，不锈钢，耐热合金，钛合金等

陶瓷刀具的主要特点：

（1）硬度高，耐磨性好，切削速度高（2）热化学稳定性好，耐热温度高（3）抗弯强度低，冲击韧性差（4）导热性能差

主要应用：氧化铝基陶瓷刀具主要用于高速精车、半精车铸铁及调质结构钢；氮化硅基陶瓷刀具加工铸铁，镍基合金。

金刚石主要特点：

（1）具有极高的硬度和耐磨性（2）切削刃可以刃磨得非常锋利（3）导热性能非常好（4）热稳定性能较低

4、常用高速钢有哪些牌号？其化学成分和性能特点如何？

W18Cr4V（W18），化学成分中含钨量18%（1）综合性能较好（2）淬火过热倾向小，热处理易控制，刃磨性能好（3）含碳量高，塑性变形抗力大（4）碳化物分布不均,剩余碳化物颗粒大（30μm（5）抗弯强度、韧性较低，

钨钼钢W6Mo5Cr4V2（M2）（1）碳化物细小均匀，机械性能好，可做大尺寸刀具；（2）热塑性好；（3）刃磨性好.（4）热稳定性稍低于W18，V>40m/min时,性能稍差；（5）热处理时脱碳倾向大,易氧化,淬火温度范围较窄。

W9Mo3Cr4V（1）热稳定性能高于M2（2）碳化物均匀性接近M2，良好的热塑性；（3）脱碳倾向小于M2（4）耐用度较高。

W6Mo5Cr4V2Al（501）（1）Al的作用：提高高温硬度，热塑性与刃性，高温形成Al2O3，减轻粘刀。（提高W,Mo的溶解度，组织晶粒长大）（2）600 ℃时，54HRC；抗弯强度2.9-3.9GPa，（3）成本低（4）刃磨性差（5）切削性能优良：加工30-40HRC调质钢，耐用度较HSS高3-4倍。

5、常用硬质合金有哪几大类，各有哪些常用牌号，其性能特点如何？

常用硬质合金有四大类：（YG）、（YT）、（YW）、（YN）。常用的粘结剂co，碳化钛基的粘结剂Mo、Ni

YG类的主要特点为：硬度低、韧性高、导热性好，切削温度低、刃磨性好，刃口锋利

YT类的主要特点为：硬度高,σ弯和αk较低，随着TiC含量的增加,其导热性、刃磨性、焊接性下降；耐热性好

YW类的主要特点为：晶粒细化，提高σ弯、αk、σ-1和高温性能，硬度高、耐磨性好。

金刚石：天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石、金刚石烧结体优点：1、有极高的硬度与耐磨性2、有很好的导热性、较低的热胀系数3、刃面粗糙度较小、刃口非常锋利

立方氮化硼：1、有很高的硬度和耐磨性 2、有很高的热稳定性 3、有较好的导热性、与钢铁的摩擦因数较小 4、抗弯强度与断裂韧性介于陶瓷与硬质合金之间

第三章

1、切削变形区的划分：第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，产生剪切变形；第二变形区发生于切屑底面和前刀

面近刀尖的接触处，产生纤维化；第三变形区发生于已加工表面近切削刃处，产生纤维化和加工硬化。

1、切屑类型（1）带状切屑（在切削塑性材料，切屑过程是切削层剪切滑移过程，形成的切屑沿刀具前面呈带状流出，切削

平稳，表面粗糙度小）（2）节状切屑（在形成切屑时，切屑厚度的背面出现剪切断裂呈节状流出，切削变形大，切削力大）（3）粒状切屑（在切削层中发生严重的塑性变形，切应力大于材料抗拉强度时，切屑被剪断成颗粒状）（4）崩碎切屑（切削脆性材料时，切削层经弹性形变后产生脆性崩裂形成不规则崩碎切屑，引起振动，表面质量差，切削力大）

2、变形程度的表示方法（1）相对滑移：切削层在剪切面上相对滑移量（2）切屑厚度压缩比：切屑外形尺寸的相对变化量

（3）剪切角：切屑根部测定晶格滑移方向与切削速度方向之间的夹角。影响切削变形的主要因素：前脚r0和剪切角3、积屑瘤：在中等切削速度下，加工塑性材料时，在前刀面由于冷焊作用而粘着一块硬块。增大刀具前角r0，减小刀屑面

影响：代替切削刃切削，保护切削刃，增大实际前角，减少切削变形，降低加工精度。间摩擦，剪切角增大，切形减小消除：（1）采用低速或高速切削（2）减小进给量，增大前角，提高刀具刃磨质量，合理选用切削液（3）合理调整切削参数，避免形成中温区域

4、加工硬化：在挤压摩擦作用下，已加工表面层晶粒扭曲，错位，破碎，严重的塑性变形使表面层硬度提高的现象，衡量

指标：硬化程度和深度，消除：（1）磨出锋利切削刃（2）增大前角和后角（3）减小背吃刀量（4）合理选用切削液

5、影响切削变形的因素：

（1）加工材料：强度硬度越高,刀-屑面正压力越大，平均正应力越大，摩擦系数减小，剪切角增大，切削变形减小

（2）前角：前角增大，切屑流出阻力小，摩擦系数小，剪切角大，切削变形小

（3）切削速度：低速温度低，刀屑不易粘结，摩擦系数小，中速温度高，刀屑粘结严重，摩擦系数大，高速时高温降低材料剪切屈服强度，切应力小，摩擦系数小

（4）进给量：进给量增大，前面正压力增大，平均正应力增大，摩擦系数减小

6、切削力：金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，加工塑性材料时，切削力来自工件

材料的弹性变形抗力、塑性变形抗力、前刀面和切屑底面的摩擦力和后刀面和已加工表面的摩擦力；加工脆性材料时，主要来自工件材料的弹性变形抗力和后刀面的摩擦力。切削力F c= K c a p f 切小功率：p c= K c a p f/60×103=F c V c×10-3

7、影响切削力因素：

（1）切削用量：背吃刀量和进给量增大，切削力增大，ap增大一倍，切削力增大一倍，f增大一倍，由于摩擦变形，切削力增大80％；中速切削，产生积屑瘤，前角增大，切削变形小，切削力减小，提速，积屑瘤消失，切削力上升，继续提速，趋于稳定

（2）工件材料：硬度强度高，剪切屈服强度高，切削力大，塑性韧性高，切削变形大，刀屑摩擦严重，切削力大

（3）刀具几何参数：前角增大，切削变形小，切削力减小；主偏角增大，切削变形小，切削力减小，继续增大，切屑流出挤压加剧，切削力增大，主偏角在60度为宜

（4）其他因素：刀尖圆弧半径增大，切削变形增大，切削力增大；刀具磨损，切削时摩擦和挤压加剧，切削力增大；合理选用切削液可减小切削力

8、影响切削热因素：

（1）切削用量：切削速度影响最大，其次进给量，最小背吃刀量。用量增大，温度增大

（2）工件材料：强度硬度高，热导率低，切削温度高，加工塑性材料，前刀面的切削温度高，因为切屑和前刀面的摩擦比