金属切削基本原理机械制造技术基础
机械制造技术基础 第2章
MMT
2.2.3 刀具工作角度
• 在横向进给切削或切断 工件时，随着进给量f值的增 加和加工直径d的减小，工作 后角不断减小，刀尖接近工 件中心位置时，工作后角的 减小特别严重，很容易因后 面和工件过渡表面剧烈摩擦 使刀刃崩碎或工件被挤断， 切削中应引起充分重视。因 此，切断工件时不宜选用过 大的进给量f，或在切断接近 结束时，应适当减小进给量 或适当加大标注后角。
MMT
2.2.3 刀具工作角度
当工件材料和加工性质不同时，常用硬质合金车刀的 合理前角如表2-1所示。
表2-1 合理前角 粗 车 精 车 硬质合金车刀合理前角的参考值 合理前角 粗 车 精 车
工件材料 低碳钢 中碳钢 合金钢 淬火钢
工件材料 灰铸铁 铜及铜合金 铝及铝合金 钛合金 ≤1.177 GP a
MMT
2.1.1 切削运动
3、合成切削运动
刀具与工件间的相对切削运 动是主运动和进给运动的合成运 动。切削刃上选定点相对于工件 的主运动的瞬时速度，称为切削 速度，以vc表示。切削刃上选定点 相对于工件的进给运动的瞬时速 度，称为进给速度，以vf表示。合 成切削运动的瞬时速度用ve表示。 则ve＝vc＋vf 。
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
刀具静止角度
2.
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
刀具在正交平面参考系中定义的标注角度有： （1）前角 γo ：前刀面与基面间的夹角（正交平面中测量） 作用：影响切屑的变形程度； 影响刀刃强度
后角α0：后刀面与切削平面间的夹角（正交 平面中测量）
MMT
2.2.2 刀具静止角度参考系及其坐标平面
机械制造基础-金属切削加工(本)
车刀结构
（1）焊接式车刀 （2）机夹重磨式车刀 （3）机夹可转位车刀
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车刀结构
可转位车刀特点： 避免焊接缺陷 减少调刀时间 刀具材料性能好 标准化程度高
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2.车刀切削部分的主要角度
(1).坐标平面参考系 ① 基面pr：通过主切削刃选 定点，与该点切削速度垂直 的平面 ②主切削平面ps：通过主切 削刃选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面 ③正交平面po ：通过主切削 刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面 ④假定工作平面pf ：通过主 切削刃选定点，垂直于基面 并平行于假定进 给运动方向
• 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。
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一、
• • • •
常用刀具材料及其选择
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金
常 用 新 型 材 料
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• 陶瓷刀具 • 金刚石刀具 • 立方氮化硼
碳素工具钢
• 碳素工具钢（T10、T12等）——含碳量较高（0.71.3）的优质钢，杂质少（S、P），淬火后较硬
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立方氮化硼
• 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定 性、化学稳定性、导热性都比较高； • 主要的两大类氮化硼刀具是： • 整体聚晶立方氮化硼 • 立方氮化硼复合片
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刀具构造
二、刀具的组成
n
夹持部分 切削部分
f
刀具的组成：
切削部分 夹持部分
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三、刀具的几何形状
• 直线度 • 平面度 • 圆度
圆柱度 线轮廓度 面轮廓度
形状公差的标注
在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形 状公差符号，后一框格填写形状公差值
机械制造技术基础(第1章完成)
在法平面参考系中刀具的标注角度与正交平面参考系基本相同，基面和切削 平面内标注的角度基本不变，只需把正交平面内的标注角度γo 、αo变为法平 面内标注的γn（法前角）、αn（法后角）即可，其正负规定与γo 、αo 相同.
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1.2 金属切削的基本知识
1.2.2 刀具的几何形状
1.2 金属切削的基本知识
1.2.2 刀具的几何形状
1. 切削刀具的组成
前面 A 主后面 A ' A 副后面 主切削刃 S ' S 副切削刃 刀尖
刀柄 切削部分 S' A' A S 刀尖 Aα 安装面
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1.2 金属切削的基本知识
1.2.2刀具的几何形状
V
f
nf nz
f
z
式中：Vf —为进给速度 fz—为每齿进给量 z—刀齿齿数
1.2 金属切削的基本知识 2. 切削用量
(3)背吃刀量（切削深度）ap
在垂直于主运动方向和进给方向的工作平面内测 量的刀具切削刃与工件切削表面的接触长度。 对于外圆车削，背吃刀量为工件上已加工表面和 待加工表面间的垂直距离，单位为mm。即 ap=(dw-dm)/2 式中：dw—工件待加工表面的直径，(mm)； dm—工件已加工表面的直径，(mm)。
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1.2 金属切削的基本知识
■1.2.1 切削运动与切削用量
1. 切削运动 ⑴主运动：使工件与刀 具产生相对运动以进行切削 的最基本运动。 主运动通常是切削运动中 速度最高、消耗功率最多的运 动，任何一种机床，必定有、 且通常只有一个主运动。 图1-1 提供切削可能性的运动。 主运动的速度以Vc 表示，称作切削速度。
机械制造技术考点汇总
第一章 金属切削基础1.基本知识：①工件上的加工表面：3个不断变化着的表面 (1) 待加工表面。
工件上行将被切除的表面。
(2) 已加工表面。
工件上经刀具切削后产生的新表面。
(3) 过渡表面。
工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加 工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。
②切削运动：直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动包括主运动和进给运动（合成切削运动）主运动及进给运动：可能是连续，也可能是间歇的；可能是直线运动，也可能是回转运动；可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；③切削用量：切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削的加工余量（切削层）厚度。
切削速度：刀刃上选定点的主运动的线速度 单位：m/s 或m/min当主运动为旋转运动时，可按右式计算 切削刃上各点的切削速度是不同的进给量：主运动的每一转或每一行程，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称。
znf fn v Z f ==背吃刀量：工件上已加工表面和待加工表面间的距离切削用量三要素：切削速度；进给量；背吃刀量2.金属切削刀具的几何参数①刀具切削部分的结构要素：刀具组成：夹持部分（刀柄）；切削部分（刀头） 切削部分组成：三面、两刃、一尖②切削平面切削角度分析：参考PPT1000dnv π=第二章金属切削的基本规律及其应用1.切屑的种类及其变化①分类：带状切屑；底面光滑，背面呈毛茸状挤裂切屑；底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状节状切屑；底面已不光滑，呈粒状金属块的堆砌崩碎切屑：不规则块状颗粒②影响切屑形状的因素：工件材料、切削速度、进给量、刀具角度③切屑形状对加工过程的影响：切削过程平稳性、表面质量④切屑控制：卷曲和折断2.切削层金属的变形①三个变形区②变形程度的表示：变形系数；剪切角；剪应变变形系数PS：能表示变形程度的参数：切屑形态（方便、定性）；剪切角（定量）；变形系数（纯挤压，易测）；剪应变（纯剪切，较合理，忽略挤压）③刀—屑接触区的变形与摩擦第二变形区特征:切屑底层晶粒纤维化,流速减慢,甚至滞留。
机械制造基础部分课后习题答案
是跳动、各外圆、孔的设计基准
②基准统一
在大多数工序中使用
③定位稳定可靠、夹具结构简单
定位夹紧简单方便（三爪卡盘）
◆精A基5面2准m—6选外—择圆限：—制— 3个限自制由2个度自（由z, x度, y（）x, y）
右下侧面— —限制1个自由度（z） ①基准统一
在大多数工序中使用
②定位稳定可靠、夹具结构简单
短V形块限制
Y,Z
1.26 根据图中所示的工件加工要求，试确定工件 理论上应限制的自由度，并选择定位元件，
这些定位元件实际上限制了哪些自由度？
1.26 根据图中所示的工件加工要求，试确定工件 理论上应限制的自由度，并选择定位元件， 这些定位元件实际上限制了哪些自由度？
图a）过球心钻一小孔
理论上应限制 X ,Y
走刀次数 8
3.5 试选择图示支架和法兰盘零件加工时定位的精基准
和粗基准
◆精基准选择：
A面— —限制3个自由度（z, x, y）
①基准重合
是跳动、15、52等尺寸的设计基准
②基准统一
在大多数工序中使用
③定位稳定可靠、夹具结构简单
定位面积最大且平整
◆精A基5面2准m—6选外—择圆限：—制— 3个限自制由2个度自（由z, x度, y（）x, y）
③计算： 90=130+X-150
X=110
0.4=0.1+ ESX –(-0.1) ESX=0.2
0=0+EIX-0.1
EIX=0.1
X 11000..21 110.200.1
3.16 轴套零件如图所示，其内外圆及端面A、B、D均已
加工。现后续加工工艺如下： ①以A面定位，钻￠8孔，求工序尺寸及其偏差。 ②以A面定位，铣缺口C，求工序尺寸及其偏差。
机械制造基础第三版电子课件模块八金属切削加工的基础知识
2．进给速度vf 进给速度是指在单位时间内，刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量。
3．背吃刀量ap 背吃刀量一般指工件上待加工表面和已加工表面间的垂直距离。
二、知识链接 （一）金属切削加工 金属切削加工就是利用金属切削机床，使用金属切削刀具对金属材料进行切削
加工，切除工件上的多余金属，使之成为具有一定几何形状、尺寸精度、几何精 度和表面质量的工件。
一、任务实施 （一）任务引入
已知工件材料为调质45 钢，Rm=0.735 GPa，如图8-19
所示为工件加工尺寸（其中Δ、y 分别为入切、超切长度）。
要求加工后达到h11 级精度，表面粗糙度Ra 值为3.2 μm。
半精车直径余量为1.5 mm，使用CA6140 型普通车床，请 选择粗车与半精车的刀具几何参数。
尺寸，也称切削宽度，单位为mm。
（4）切削层公称横截面积AD：简称切削面积，其单位为mm2。
课题二 刀具切削部分的几何参数 任务 标注刀具切削部分的几何角度
任务说明 ◎ 通过学习，能够正确标注正交平面参考系中刀具的角度。 技能点 ◎ 能够正确标注正交平面参考系中刀具的角度。 知识点 ◎ 刀具切削部分的组成。 ◎ 刀具的标注角度。 ◎ 刀具参考坐标系。
刀尖角εr ——主切削刃与副切削刃在基面上的投影间的夹角。 楔角βo ——在正交平面中测量的前面与后面的夹角。
（四）刀具的工作角度
如图8-11 所示为刀具工作参考系与基准平面， 工作参考系为在考虑进给运动所生成的合成运动速
度方向情况下的参考系。其中vc 为主切削速度，ve 为合成切削速度，pre 为工作参考系基面，poe 为工 作参考系正交平面，pse 为工作参考系切削平面。
（二）分析及解决问题 1．确定刀具类型与材料 粗车、半精车车刀材料选用YT15。刀具寿命为T=60 min。选择刀杆材料为 45 钢，刀杆尺寸为16 mm×25 mm（按机床中心高选取），刀片厚度为6 mm。
机械制造技术基础第1章金属切削加工基础知识 共116页
• （1）切削速度
• 切削速度即主运动的速度。 • ① 主运动为旋转运动 • 大多数主运动属于回转运动，切削速度为刀具或工件最大直径
• 处的线速度v：c60 d 1n 000(m /s或 者 m /m in)
• d——完成主运动的刀具或者工件的最大直径(mm)； • n——主运动的转速(rad/S或r/min)。
（2）进给运动和进给速度
① 由机床或人力提供的，使主运动能够继续切除工件上 多余金属以形成工件表面所需的运动称为进给运动。
② 进给运动可以用进给速度vf或进给量f、fz、af来表示。
③ 进给运动的特点：速度低；消耗的机床功率少；各种 切削加工方法可以有一个或多个进给运动，一般不唯一。
1.2 切削运动与切削用量
运动的总和。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这 些成形运动。
例1-1 用普通车刀车削外圆 • 母线——圆，由轨迹法形成，需 要一个成形运动B1。 • 导线——直线，由轨迹法形成， 需要一个成形运动A2。 • 表面成形运动的总数为两个，即 Bl和A2，都是简单的成形运动。
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
母线
导线
成形法
导线
母线
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
表面成形运动是保证得到工件 要求的表面形状的运动。例 如用车刀车削外圆柱面，形 成母线和导线的方法，都属 于轨迹法。工件的旋转运动 B1，产生母线（圆）；刀具 的纵向直线运动A2产生导线 （直线）。运动B1和A2就是 形成外圆表面两两个成形运 动。
螺旋线
螺纹牙形 渐开线
机械制造技术基础教学课件PPT金属切削加工的基础
1.2.5 刀具材料
刀具材料的基本性能
高的硬度
刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。
高的耐热性
刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
1.1.2 切削运动
概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。
进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多 个。
高合金工具钢（高速钢）
通用型高速钢、高性能高速钢 熔炼高速钢和粉末高速钢
例题：下图为外圆车削示意图，在图上标注：
1 主运动、进给运动和背吃刀量；
2 已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
3 基面、主剖面和切削平面；
4 刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 。
待加工待表加面工表面
主运动
主运动
加工加表 工表面面
已已加加工工表面 表面
基面
基面
切削平面
第1章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工实例
第1章 金属切削加工的基础知识
内容
切削加工运动分析及切削要素 金属切削刀具 切削过程中的物理现象 工件材料的切削加工性 切削液
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
机械制造技术基础
制造技术：就是按照人们所需要的目的，运用知识和技能，利用客观物质工具，是原材料转变为产品的技术总称。
在机械制造领域中，机械制造技术主要包括了机械设计技术，机械加工工艺技术，基础设施及其支撑技术等内容。
第一节金属切削的基本概念金属材料的切削过程是一个通过刀具与工件之间的相对切削运动，将工件上多余的金属层切除，从而得到的所需要的零件几何形状的过程。
一、切削成型运动的组成：1主运动：是切削中刀具和工件之间最主要的相对运动，是刀具切除工件的切削层，形成新的工件表面。
2进给运动：是刀具与工件间附加的相对运动，他配合主运动连续不断的切削工件，获得具有所需几何特征的已加工表面。
二、工件加工中的表面：在切削过程中，工件上形成了三个不断变化着的表面（1）待加工表面（2）已加工表面（3）过度表面三、切削层及切削用量三要素：1. 切削层：（1）切削层公称厚度A c (2) 切削层公称宽度A w（3）切削公称横截面面积A c2. 切削用量：（1）主切削速度V c（2）进给量f（3）切削深度A p第二节刀具切削部分的几何角度一、刀具切削部分的组成（1）前刀面：前刀面是指刀具上切屑流过的表面（2）后刀面：后刀面是指刀具上同前刀面相交形成主切削刃的后面（一尖二刃三面）（3）副后刀面：副后刀面是指到刀具上同前刀面相交形成副切削刃的后面二、刀具切削部分的几何角度1、测量刀具角度的参考系：（1）基面P r：基面就是通过切削刃选定点并平行或垂直与刀具在制造，刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线。
（2）切削平面P s：切削平面就是通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。
（3）正交平面P0：正交平面是指通过切削刃选定点并同时垂直于基面的平面（4）法平面P n：法平面是指通过切削刃选定点垂直于主切削刃的平面2、刀具角度的定义：（1）前角γ0：前角是前刀面与及基面间的夹角，在正交平面P0中测量。
（2）后角α0:：后角是后刀面与切削平面间的夹角，在正交平面中测量。
机械制造技术基础(于骏一)1.3
第五节工件的装夹和定位一．工件的装夹定位：加工前，使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程，称为定位。
夹紧：用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。
这个定位、夹紧的过程，称为装夹或安装。
例：削苹果装夹或安装：工件定位、夹紧的全过程，称为装夹或安装。
定位+ 夹紧= 安装定位在前，夹紧在后，定位是首要的定位过程和夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。
定位误差和夹紧误差统称为装夹误差。
工件装夹有找正装夹和夹具装夹两种方式。
找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹。
1）直接找正装夹直接找正法：是用百分表、划针或用目测，在机床上直接找正工件，使工件获得正确位置的方法。
缺点：1.定位精度及速度取决于找正精度和方法，找正工具及操作者技术水平。
2.效率较低。
3.只能单件使用。
优点：如果操作者技术水平很高，通过仔细调整，能够获得很高的定位精度。
2）划线找正装夹法：当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置，然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置，然后夹紧。
缺点：增加了划线工序，效率低；划线本身具有一定宽度，误差大。
多用于小批生产中形状复杂无法直接找正装夹的零件。
3）使用夹具安装工件采用专用夹具来安装工件，是靠夹具来保证工件相对于刀具及机床的正确位置，从而保证加工精度。
什么是机床夹具？在机械加工中，在机床上用以确定工件位置并将其夹紧的工艺装备。
机床夹具的功用：1.保证被加工表面的位置精度。
采用夹具装夹工件，可以准确确定工件与刀具、机床间的相对位置，因此能比较可靠稳定的获得较高位置精度。
2.提高劳动生产率。
采用合适的夹具能够省去对工件的逐个找正和对刀，使辅助时间显著减少。
3.扩大机床使用范围。
4.降低对工人的技术要求和减轻工人劳动强度。
工件安装是否正确，迅速，方便，可靠，直接影响工件加工质量、生产效率、操作者的安全及成本，因此在机械加工中装夹具有极其重要的地位。
机械制造技术基础习题word总结
第二章金属切削原理及刀具● 1. 切削时工件上形成的三个表面是已加工表面、过渡表面和待加工表面。
● 2. 工件与刀具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。
● 3. 按照切削性能，高速钢可分为普通性能高速钢和高性能高速钢两种，超硬刀具材料主要有陶瓷、金刚石和立方氮化硼三种● 4. 外圆车刀的主偏角增加，背向力Fp 减少，进给力Ff 增大。
● 5. 切削用量要素包括切削深度（背吃刀量）、进给量、切削速度三个。
● 6. 加工脆性材料时，刀具切削力集中在刀尖附近，宜取较小的前角和后角。
第二章金属切削原理及刀具7. 在车削外圆时，切削力可以分解为三个垂直方向的分力，即主切削力，进给抗力和切深抗力，其中在切削过程中不作功的是切深抗力。
8. 金刚石刀具不适合加工铁族金属材料，原因是金刚石的碳元素与铁原子有很强的化学亲和作用，使之转化成石墨，失去切削性能。
9. 刀具磨损形态包括前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损。
11. 刀具的磨损过程分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损三个阶段，其中初期磨损阶段刀具磨损较快。
12. 车刀的主偏角越大，在切削过程中产生的径向切削力就越小。
13. 刀具后角是指后刀面与切削平面间的夹角。
5第二章金属切削原理及刀具14. 当高速切削时，宜选用（高速钢，硬质合金）刀具；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。
15. 制造复杂刀具宜选用（高速钢、硬质合金）；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。
第二章金属切削原理及刀具● 1. 安装外车槽刀时，刀尖低于工件回转中心时，与其标注角度相比。
其工作角度将会：（ C ）● A、前角不变，后角减小； B、前角变大，后角变小；● C、前角变小，后角变大； D、前、后角均不变。
● 2. 车外圆时，能使切屑流向工件待加工表面的几何要素是：（A ）● A、刃倾角大于0°；B、刃倾角小于0°；● C、前角大于0°； D、前角小于0°。
机械制造技术金属切削基础
3.几何公差
在零件加工中,由于机床、夹具和刀具系统存 在几何误差,以及切削中出现受力变形、热变形、 振动和磨损等影响,不可避免会产生尺寸误差,也 会出现形状、方向、跳动和相对位置的误差,必 须制定相应的形位公差加以限制。
“几何公差”即旧标准的“形状和位置公 差”。 零件的几何公差包括形状公差、方向公差、位 10 Y 机械制造技术 金属切削基础-D 置公差和跳动公差 。
Y机械制造技术 金属切削基础-D 20
工件已加工表面和待 加工表面间的垂直距离。 2.切削层参数 切削层—指切削过程 中,由刀具切除部分的 一个单一动作所切除的 工件材料层。 即两个相邻加工表面 之间的那一层金属。
Y机械制造技术 金属切削基础-D 12
Y机械制造技术
金属切削基础-D
13
5.表层加工硬化和残余应力 机械加工后,零件一定深度的表面层内常常会 产生加工硬化和残余应力,影响零件的使用性能 和加工精度。
零件加工质量与加工成本有着密切的关系。
加工精度要求高,将会使加工过程复杂化,导 致成本上升,所以在满足零件使用性能要求和后 续工序要求的前提下,尽可能选用较低的精度等 级和较大的表面粗糙度值。
1.切削用量
⑴工件的表面
待加工表面
在切削过程中,工件
上的金属层不断地被刀
具切除而变为切屑,同时
在工件上形成新的表面。
Y机械制造技术 金属切削基础-D 18
⑵切削用量
切削速度vc、进给量f
背吃刀量ap
dw
①切削速度vc、
切削刃上选定点相对 旋转运动
Y机械制造技术
f
于工件主运动的瞬时速度。
c
d w n
Y机械制造技术 金属切削基础-D 14
机械制造技术基础知识点
机械制造技术基础知识点壹金属切削原理一、切削运动：使刀具和工件产生相对运动以进行切削的运动，通常速度最大。
二、切削中的工件表面：1、待加工面：加工时即将被切除的表面。
2、已加工面：已被切除多余金属的工件新表面。
3、过渡表面：刀具正在切除的工件表面。
三、切削用量(三要素)：1、切削速度V c：V c=2、进给量f(进给速度V f)：V f=fn3、背吃刀量(切削深度)a p：a p=四、刀具切削部分的结构三要素1、前刀面Aγ:切屑流出的表面。
2、主后刀面Aα:刀具上与工件过渡表面相对的表面。
3、副后刀面A’α:刀具上与已加工表面相对的表面。
4、主切削刃S:前刀面与主后刀面的交线，完成主要的切削工作。
5、副切削刃S’:前刀面与副后刀面的交线，配合主切削刃并完成已加工面五、刀具标注角1、参考系(1)基面p r通过切削刃某一指定点，并与该点切削速度相垂直的平面。
(2)切削平面p s通过主切削刃某一指定点，与主切削刃相切并垂直于基面。
(3)正交平面p o 通过主切削刃某一指定点，同时垂直于基面和切削平面。
2、标注角(1)前角γo正交平面内测量的前刀面与基面的夹角(2) 后角αo正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角(3) 刃倾角λs切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角(4) 主偏角κr基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角(5) 副偏角κ’r基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角六、金属切削变形区及特点1、第一变形区: 从OA线开始发生塑性变形，到OM线剪切滑移结束2、第二变形区: 前刀面排出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面处金属纤维化3、第三变形区: 已加工表面受挤压和摩擦，产生变形和回弹，造成表层金属纤维化与加工硬化七、积屑瘤1、现象：在切削速度不高又可以产生连续性切屑，加工钢等塑性材料。
（即低速切削塑性材料产生连续性切屑时）。
2、产生原因：切屑与前刀面发生强烈摩擦形成新鲜表面接触，在适当温度及较高压力下产生粘结(冷焊)。
《机械制造技术基础》 教学大纲 及 教案全套
《机械制造技术基础》教学大纲及教案全套第一章：机械制造概述教学目标：1. 了解机械制造的基本概念、分类和特点。
2. 掌握机械制造过程的基本步骤。
3. 熟悉机械制造中的常见问题和解决方案。
教学内容：1. 机械制造的基本概念和分类。
2. 机械制造过程的基本步骤。
3. 机械制造中的常见问题和解决方案。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械制造的基本概念、分类和特点。
2. 案例分析法：分析机械制造过程中的实际案例，讨论常见问题和解决方案。
教学资源：1. 教材：《机械制造技术基础》。
2. 课件：机械制造过程的图片和视频。
教学评估：1. 课堂讨论：评估学生对机械制造过程的理解和分析能力。
2. 课后作业：评估学生对机械制造基本概念和步骤的掌握程度。
第二章：金属切削原理教学目标：1. 了解金属切削的基本概念和原理。
2. 掌握金属切削过程中刀具与工件的相互作用。
3. 熟悉金属切削过程中切削力、切削热和切削变形的基本规律。
教学内容：1. 金属切削的基本概念和原理。
2. 刀具与工件的相互作用。
3. 切削力、切削热和切削变形的规律。
教学方法：1. 讲授法：讲解金属切削的基本概念和原理。
2. 实验法：观察和分析刀具与工件的相互作用。
3. 数值分析法：计算切削力、切削热和切削变形。
教学资源：1. 教材：《机械制造技术基础》。
2. 实验设备：刀具、工件和切削实验机。
3. 课件：金属切削过程的动画和图表。
教学评估：1. 课堂讨论：评估学生对金属切削原理的理解。
2. 实验报告：评估学生对刀具与工件相互作用实验的分析能力。
第三章：金属切削机床及刀具教学目标：1. 了解金属切削机床的分类和结构。
2. 掌握金属切削机床的工作原理和操作方法。
3. 熟悉刀具的类型、结构和选用原则。
教学内容：1. 金属切削机床的分类和结构。
2. 金属切削机床的工作原理和操作方法。
3. 刀具的类型、结构和选用原则。
教学方法：1. 讲授法：讲解金属切削机床的分类和结构。
机械制造技术基础课程教案
机械制造技术基础课程教案第一章：机械制造概述1.1 课程简介了解机械制造技术的基本概念和发展历程。
掌握机械制造过程的基本组成和分类。
1.2 教学目标能够描述机械制造的基本概念。
能够列举出机械制造过程的基本组成和分类。
1.3 教学内容机械制造的定义和发展历程。
机械制造过程的组成和分类。
1.4 教学方法讲授法：讲解机械制造的基本概念和发展历程。
问答法：讨论机械制造过程的组成和分类。
1.5 教学资源教材：机械制造技术基础。
投影片：机械制造过程的图片和示意图。
1.6 教学评估课堂问答：检查学生对机械制造基本概念的理解。
课后作业：要求学生列举出机械制造过程的基本组成和分类。
第二章：金属切削原理2.1 课程简介了解金属切削的基本原理和过程。
掌握金属切削过程中各种参数的作用和选择。
2.2 教学目标能够描述金属切削的基本原理。
能够选择合适的切削参数。
2.3 教学内容金属切削的基本原理和过程。
切削参数的选择和影响因素。
2.4 教学方法讲授法：讲解金属切削的基本原理和过程。
实践操作：演示切削参数的选择和调整。
2.5 教学资源教材：机械制造技术基础。
机床设备：进行切削实践操作。
2.6 教学评估课堂问答：检查学生对金属切削原理的理解。
实践报告：评估学生在实践操作中选择切削参数的能力。
第三章：机械加工方法3.1 课程简介了解各种机械加工方法的基本原理和特点。
掌握各种机械加工方法的应用和选择。
3.2 教学目标能够描述各种机械加工方法的基本原理和特点。
能够选择合适的机械加工方法。
3.3 教学内容各种机械加工方法的基本原理和特点。
机械加工方法的选择和应用。
3.4 教学方法讲授法：讲解各种机械加工方法的基本原理和特点。
实践操作：演示机械加工方法的应用。
3.5 教学资源教材：机械制造技术基础。
机床设备：进行机械加工实践操作。
3.6 教学评估课堂问答：检查学生对机械加工方法的理解。
实践报告：评估学生在实践操作中选择机械加工方法的能力。
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。
机械制造技术课件第二章金属切削基本原理
机械制造技术课件第二章金属切削基本原理一、教学内容二、教学目标1. 理解金属切削的基本概念，掌握金属切削过程的基本原理。
2. 了解金属切削刀具的材料、结构及其对切削加工的影响。
3. 掌握切削力、切削热及切削温度的计算方法，分析其对加工质量的影响。
三、教学难点与重点教学难点：金属切削过程中的物理现象及其对加工质量的影响。
教学重点：金属切削基本概念、刀具结构及其对切削加工的影响、切削力的计算。
四、教具与学具准备1. 教具：金属切削刀具实物、切削加工视频、PPT课件。
2. 学具：笔记本、教材、计算器。
五、教学过程1. 导入：通过展示金属切削加工视频，让学生了解金属切削的实际应用，激发学习兴趣。
时间：5分钟2. 知识讲解：（1）讲解金属切削的基本概念，如切削、切削速度、进给量等。
（2）介绍金属切削刀具的材料、结构及其对切削加工的影响。
（3）分析金属切削过程中的物理现象，如切削力、切削热等。
（4）讲解切削力、切削热及切削温度的计算方法。
时间：30分钟3. 例题讲解：选择一道具有代表性的例题，详细讲解切削力的计算过程。
时间：15分钟4. 随堂练习：出一道与例题相似的练习题，让学生独立完成，巩固所学知识。
时间：10分钟5. 课堂小结：时间：5分钟六、板书设计1. 金属切削基本概念2. 金属切削刀具的材料及结构3. 金属切削过程中的物理现象4. 切削力、切削热及切削温度的计算5. 课堂练习题及答案七、作业设计1. 作业题目：（1）简述金属切削的基本概念。
（2）列举金属切削刀具的常见材料，并说明其特点。
2. 答案：（1）金属切削是指利用切削工具将工件上的材料去除，使其达到一定尺寸和表面质量的过程。
（3）切削力的计算公式：F = ap f cos(λ) K其中，ap为切削深度，f为进给量，λ为刀具前角，K为工件材料系数。
带入数据计算得：F ≈ 300N八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式，使学生掌握了金属切削基本原理。
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切屑与前刀面的摩擦
2.1.1 切屑的形成与切削变形
8.积屑瘤
成因 一定温度、压力作用下，切屑底层与前刀面发生粘接粘 接金属严重塑性变形，产生加工硬化积屑瘤高度Hb.
积屑瘤影响
增大前角， 保护刀刃 影响加工精度 和表面粗糙度
9.3 残余应力的控制 ◆ 控制切削过程：尽可能减小残余应力 ◆ 时效处理：最大限度减小残余应力 ◆ 残余压应力的利用：采用滚压、喷丸等方法
2.1.1 切屑的形成与切削变形
10. 加工硬化概念
已加工表面表层金属硬度高于里层金属硬度的现象
10.1 加工硬化产生原因
加工表面严重变形层内金属晶格 拉长、挤紧、扭曲、碎裂，使表 层组织硬化
主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要 原因。
2.1.1 切屑的形成与切削变形
6.变形系数
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层变的变形程度。
6.1厚度变形系数（长度变形系数）
h
hch hD
2.1.1 切屑的形成与切削变形
3.挤压与切削
切屑的形成与分离过程，是切削层受 到刀具前刀面的挤压而产生以滑移为主 的塑性变形过程。
➢ 正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应 力方向与作用力方向约成45°
45° M A F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
➢ 偏挤压：金属材料一部分受挤压时， OB线以下金属由于母体阻碍，不能沿AB 线滑移，而只能沿OM线滑移
2.1 金属切削过程
❖内容提要 2.1.1 切屑的形成与切削变形 2.1.2 切屑类型 2.1.3 影响切削变形的因素
2.1.1 切屑的形成与切削变形
1.金属切削理论的发展
单因素试验转化为多因素综合试验 从静态转向动态观测 从宏观转向微观 从定性分析转向定量的数学建模分析
2.重要意义
控制切削过程、保证加工精度和表面质量 提高切削效率降低生产成本 促进切削加工技术的发展等
◆ 残余压应力： 有利于提高零件疲劳强度
◆ 残余应力分布不均： 会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度
2.1.1 切屑的形成与切削变形
9.2 残余应力产生原因
◆ 热塑变形效应：表层张应力，里层压应力 ◆ 里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性 恢复后表层得到压应力，里层为张应力 ◆ 表层金属相变：影响复杂，若切削区温度超过相变温度 ，则珠光体受热转变成奥氏体，冷却后又转变成马氏体， 体积膨胀，表层产生压应力 ◆ 实际应力状态是上述各因素影响的综合结果
LD Lch
Lch LD
切屑与切削层尺寸
变形系数＞1，其值越大，变形越大
2.1.1 切屑的形成与切削变形
6.2相对滑移系数(剪应变)
S PK KN
y
MK
cot tan( 0 )
➢ 当γ0 = 0～30°，Λh ≥1.5时， Λh与ε相近
➢ ε主要反映第Ⅰ变形区 的变形，Λh还包含了第 Ⅱ变形区的影响。
➢剪 切 角 越 小 、 前 角 越 小，剪切变形量越大
φ
γ0
P M
K
N
φ
G
OH
γ0 相对滑移系数
Φ-0 90-φ φ
2.1.1 切屑的形成与切削变形
7.特点
在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑 与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不 平的凹坑中，形成长度为lfi的 粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
b）偏挤压 M
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变形
F
O
→剪切应力增大，达到屈服点→产生塑
性变形，沿OM线滑移→剪切应力与滑移
c）切削
量继续增大，达到断裂强度→切屑与母 金属挤压与切削比较
体脱离。
2.1.1 切屑的形成与切削变形
4.金属切削变形过程
切削变形实验设备与录像装置
2.1.1 切屑的形成与切削变形
M A
终滑移线
切屑
Φ剪切角
始滑移线：τ=τs
刀具 O
2.1.1 切屑的形成与切削变形
5.三个变形区分析
➢ 第Ⅰ变形区：即剪切变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面处
切削部位三个变形区
，切屑排出时受前刀面挤压与
摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的
切屑
Hb
积屑瘤
刀具
积屑瘤
2.1.1 切屑的形成与切削变形
形成过程
滞留—粘接—长大—脱落 积屑瘤与切削温度有关 积屑瘤与切削速度有关 P114图2.7（中碳钢）
2.1.1 切屑的形成与切削变形
9.残余应力
未施加任何外力作用情况下，材料内部保持平衡而存在的 应力。
9.1 残余应力种类及影响
◆ 残余张应力： 易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度
10.4 鳞刺
2.1.2 切屑类型
1.切屑类型
带状切屑 节状切屑
挤裂切屑
崩碎切屑 切屑形态照片
2.1.2 切屑类型
切屑类型及形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
10.2
加工硬化度量
N
H
H0
100%
◆ 硬化程度
H0
式中 H —— 硬化层显微硬度（HV）； H0 —— 基体层显微硬度（HV）。
◆ 硬化层深度
指硬化层深入基体的距离Δhd（μm）
2.1.1 切屑的形成与切削变形
HV
H H0
0
hi
距表面深度
加工硬化与表面深度的关系
10.3 加工硬化的控制
◆ 减小切削变形：提高切速，加大前角，减小刃口半径等 ◆ 减小摩擦：如加大后角，提高刀具刃磨质量等 ◆ 进行适当的热处理
第2章 金属切削基本原理
本章要点 2.1 金属切削过程
2.2 切削力 2.3 切削热与切削温度 2.4 磨削机理 2.5 刀具磨损与刀具耐用度 2.6 刀具几何参数与切削用量
的选择 2.7 高速加工技术
机械制造技术基础
第2章 金属切削 基本原理
Cutting Theory
2.1 金属切削过程 Process of Chip Forming