金属切削

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=0.5mm，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= γn

1-4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。

假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角，在假定工作平面Pf中测量的侧前角和侧后角，背平面Pp 中测量的背前角和背后角。当刀具的主偏角为90度时，γf= γo，当刀具的主偏角为0度时γp= γo

1-5已知抗冲击车刀几何角度为：kr=45,r0=30,α0=10,λs=-30,kr’=15, α0’=8,试计算刀具法前角rn,实际前角rη,副切削刃斜角λs’，副切削刃前角r0’为多少度？

1-6 poe系平面poe，pse，pre及工作角度γoe，αoe，κre，λse如何定义?

答：工作基面pre：过切削刃上选定点，垂直于合成切削速度的平面。

工作切削表面pse：过切削刃上选定点，和切削刃相切并垂直于工作基面的平面。

工作正交表面poe：过切削刃上选定点，同时垂直于工作基面和工作切削表面的平面。

γoe，αoe：在工作正交表面中测量的前刀面和工作基面的夹角为γoe，后刀面和工作切削表面的夹角为αoe。

κre：在工作基面中测量的切削刃和进给运动方向的夹角。

λse：在工作切削表面中测量的切削刃和工作基面的夹角。min /32.601000 240801000 mdnv

1-7已知用κr= 90°，κ’r= 2°γo=5°，αo=12°，λs=0 °的切断刀切断直径50mm棒料，若切削刃安装时高于工件中心0.2mm，试计算（不考虑进给运动的影响）切断后工件端面留下的剪断心柱直径。

解：在车床上进行切断加工时，若切削刃安装高于工件中心，加工过程中会使工作后角减小，若减小到0°，切削刃将无切削作用。即后角的减小值ε=αo=12°时，对应的直径为剪断心柱直径。 D=2h/sinε=2×0.2/sin12=1.92mm

答：切断后工件端面留下的剪断心柱直径为1.92mm

1-8: 车削外径36mm，中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用刀具前角为0°、左刃后角αoL为12°，右刃后角αoR 为6°，试问左右刃工作前、后角是多少？

解：所加工梯形螺纹的螺旋升角为：式中f=6mm，dw=36mm，计算得η=3.04°在pf平面内，对左切削刃，工作前角增大了η，变为3.04°，工作后角减小了η，变为8.96°。对右切削刃，工作前角减小了η，变为-3.04°，工作后角增大了η，变

为9.04°。

1-9 车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm，n=240r/min，刀具主偏角κr= 75°试问切削厚度，切削宽度，切削层公称横截面积为多少？

解：切削厚度：hD=f sin κr=0.5sin75=0.483mm 切削宽度：bD=ap/ sin κr=4/sin75=4.141mm 切削面积：AD=apf=4×0.5=2mm2

第二章刀具材料

2-1刀具切削部分材料应具备哪些性能？

答：刀具材料应具备的性能1、硬度，耐磨性 2、强度和韧性3、耐热性（高温硬度，抗氧化，抗粘结，抗扩散） 4、热物理性能和热冲击性能，热冲击系数5、工艺性 6、(经济性)

2-2普通高速钢有哪几种牌号？他们的主要物理、力学性能如何？适合于做什么刀具？

答： W18Cr4V（W18），化学成分中含钨量18% 主要特点：（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）特点：优点：（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；wdf artg （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。2-3高生产率高速钢有几种类型，与普通高速钢比较有什么特点？

答：高生产率高速钢有高碳高速钢，高钒高速钢，钴高速钢，铝高速钢等。与普通高速钢比较有以下特点：（1）硬度，耐磨性提高，当强度，韧性有所下降（2）高温硬度提高（3）钒高速钢刃磨难度大。

2-4 粉末高速钢和普通熔炼高速钢比较有何特点？

2-5 P、K、M硬质合金的色标是何颜色？答：P蓝色、 M黄色、K红色

2-6常用硬质合金有哪些牌号？他们的用途如何？为什么？

答：常用硬质合金有四大类：钨钴类（YG）、钨钛钴类（YT）、钨钛钽（铌）钴类（YT）和碳（氮）化钛类（YN）。

YG类常用牌号有： YG3X、YG6X、YG6、YG8。主要特点为：硬度较低、韧性高、导热性好，切削温度低、刃磨性好，刃口锋利。主要用于加工铸铁等脆性材料，或加工有色金属。

YT类的常用牌号有： YT5、YT14、YT15、YT30 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。主要用于加工钢。

YW类的常用牌号有： YW1、YW2。主要特点为：晶粒细化，提高σ弯、αk、σ-1和高温性能，同时保持较高的硬度。可加工铸铁和钢

YN类硬质合金的常用牌号有： YN05、YN10 主要性能为：硬度最高、耐磨性好；摩擦系数小，抗粘结能力好；耐热性好，化学稳定性高；抗弯强度，韧性不如WC基，易崩刃。应用：高速精加工淬火钢，较长较大件。

2-7 涂层硬质合金有什么优点？有几种涂层材料？他们各有何特点？

答：涂层硬质合金一般选择YG类硬质合金为基体，韧性较好，而涂层一般要求硬度较高，耐磨性好，与金属亲和力小，高温下有良好的热稳定性，因此涂层硬质合金的主要优点有：（1）涂层比基体硬度高；（2）涂层具有高的抗氧化性，抗粘结性，耐磨性，抗月牙洼磨损（3）低的摩擦系数，可降低切削力，切削温度25% （4）耐用度提高1-3倍（WC）常用涂层材料有：TiC、 TiN、 Al2O3

2-8 涂层硬质合金有什么优点？有几层涂层材料？它们各有何特点？

2-9 陶瓷刀具材料有何特点？各类陶瓷刀具材料的适用场合如何？答：氧化铝基陶瓷刀具的特点及应用（1）高硬度和耐磨性（2）耐热性高，切削速度较硬质合金高2-5倍（3）很高的化学稳定性：抗粘结，抗扩散；

2-10 金刚石和立方氮化硼各有何特点？它们的适用场合如何？