金属工艺三级项目燕山大学

“金属工艺及机制基础”综合实验报告

———不同刀具角度及切削用量下表面粗糙度控制

学院：机械工程学院

班级：

组员：

指导老师：

不同刀具角度及切削用量下表面粗糙度控制

一、实验目的：

1、掌握金属材料的切削性能。

2、掌握刀具角度对表面粗糙度的影响。

3、掌握切削用量对表面粗糙度的影响。

4、刀具角度和切削用量对表面粗糙度的综合影响规律。

二、实验设备及仪器：

1、普通卧式车床

2、普通车刀

3、铸铁工件

4、表面粗糙度测量仪或光切显微镜

三、试验原理

金属切削加工的工件表面微观上表现为间距较小(小于1mm)、高低起伏的微小峰谷。这些峰谷的一些特征参数即为表面粗糙度，其值反映了零件表面加工痕迹的高低不平程度和峰谷间的某些特征。它和工件的尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度以及零件表层的物理力学性能一样，是度量工件加工质量的重要指标。

影响工件表面粗糙度的因素很多，也很复杂，主要有以下几个方面：切削刃构造、切屑形状、加工振动、刀具角度、材料性能、切削用量等，我们实验主要研究刀具角度和切削用量对工件表面粗糙度的影响。

1. 刀具角度：主要考察主偏角对表面粗糙度的影响规律，即主偏角越大，表面粗糙度越大，主偏角越小，表面粗糙度越小。观察刃倾角对切削流动方向的影响。

2. 切削用量：主要考虑切削速度、进给量和背吃刀量对表面粗糙度的影响规律。

（1）切削速度v对表面粗糙度的影响：加工塑性金属时，v值越高，材料的变形越小，粗糙度值也越小。v小于5m/min 或大于100m/min，不宜产生积屑瘤，对减小Ra 值有利。v在20～30m/min 时切削塑性材料最易产生积屑瘸，使Ra 值增加。常用低速或高速切削以避免积屑瘤的产生，可以降低表面粗糙度。

（2）进给量f对表面粗糙度的影响：在其它条件不变时，根据公式

H=f／（ctgKr十ctgKr′）

减小进给量f可有效地减小残留面积高度H，故可降低加工表面粗糙度。

（3）背吃刀量a p 对表面粗糙度的影响：比进给量和切削速度影响都小。当a p 小时，切削力也小，不宜产生振动，对减小Ra 值有利。

四、测量仪器

1.光割显微镜。以光切法测量零件加工表面的微观不平度，一般用于测量微观不平度十点高度 Rz ，能判定国家标准所规定参数 Rz ＜＝80～0．8μm 表面粗糙度。

2.表面粗糙度测量仪。用于表面粗糙度的精确测量。

五、实验方法和步骤 1、确定实验指标和实验因素 a 、实验指标：工件表面粗糙度

b 、实验因素：车刀刀具角度（45°、75°、90°），切削速度v ，进给量f 、背吃刀量a p 2、确定各因素水平，列出因素水平表及正交实验表，对铸铁、45#钢和铝合金工件进行切削加工实验。

六、分析实验结果

3、最优加工方案的表面粗糙度测量验证