金属工艺学—切削加工
金属工艺学电子教学教案——第十二章 切削加工基础知识(高教版 王英杰主编)
第十二章切削加工基础知识一、教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟二、教学内容第一节切削加工概述一、切削加工的实质和分类♦切削加工是指利用切削工具从工件上切除多余材料，获得符合预定技术要求的零件或半成品的加工方法。
切削加工包括机械加工和钳工加工两种，其主要形式有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿轮加工以及钳工等。
二、切削加工在工业生产中的地位及特点(1)切削加工可获得相当高的尺寸精度和较小的表面粗糙度参数值。
(2)切削加工几乎不受零件的材料、尺寸和质量的限制。
第二节切削运动与切削用量一、切削运动♦在切削过程中，加工刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。
切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。
1．主运动♦主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。
主运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。
多数机床的主运动为旋转运动，如车削、钻削、铣削、磨削中的主运动均为旋转运动。
2．进给运动♦进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切屑，并获得具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动有直线、圆周及曲线进给之分。
直线进给又有纵向、横向、斜向三种。
任何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。
进给运动则可能有一个或几个。
主运动和进给运动可以由刀具、工件分别来完成，也可以是由刀具单独完成。
二、切削用量切削用量要素包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。
要完成切削，三者缺一不可，故又称为切削用量三要素。
♦待加工表面──工件上有待切除的表面；♦已加工表面──工件上经刀具切削后产生的表面；♦过渡表面──工件上由切削刃形成的那部分表面，它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。
1．切削速度υc♦切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为m/s 。
2．进给量f♦进给量是指主运动的一个循环内(一转或一次往复行程)刀具在进给方向上相对工件的位移量。
金属工艺学下册答案
金属工艺学下册答案【篇一：《金属工艺学》(下册)习题答案】txt>一、填空题1．在切削加工过程中，工件上会形成三个表面，它们是已加工表面、待加工表面、和过渡表面。
2．切削运动分主运动和__进给运动___两类。
3．切削用量包括切削速度、进给量和___背吃刀量___。
4. 刀具静止参考系主要由基面、主切削面、正交平面所构成。
5.?0是前角的符号，是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。
6.?s是刃倾角的符号，是在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。
7.过切削刃上的一个点，并垂直于基面和切削平面的是正交平面。
8. 为了减小残留面积，减小表面粗糙度ra值，可以采用的方法和措施有：减小主偏角、减小副偏角和减小进给量。
9.常见切屑种类有：带状切屑、节状切屑和崩碎切屑。
10. 切屑厚度压缩比是切屑厚度与切削层公称厚度之比值，其数值越大，切削力越大，切削温度越高，表面越粗糙。
11．总切削力可分解为切削力、进给力和背向力三个切削分力。
12.刀具磨损的三个阶段是：初期磨损阶段、正常磨损阶段和急剧磨损阶段。
刀具重磨和换刀应安排在正常磨损阶段后期、急剧磨损发生之前。
13．刀具耐用度是指刀具从开始切削至磨损量达到规定的磨钝标准为止的实际切削总时间。
14．产生积屑瘤的条件是：①切削塑性金屑，②中等切速切削，粗加工加工时可利用积屑瘤，精加工加工时尽量避免产生积屑瘤。
15．用圆柱铣刀铣平面时，有两种铣削方式，即逆铣和顺铣。
一般铣削常采用逆铣。
16．对钢材精车时用高速，其主要目的是避免产生积屑瘤。
17.磨削加工的实质是磨粒对工件进行刻划、滑擦和切削三种作用的综合过程。
18.砂轮的硬度是磨粒受力后从砂轮表面脱落的难易程度，工件材料硬，应选用硬度较软砂轮，磨削有色金属等软材料时，应选用较硬砂轮。
19．机床上常用的传动副有带传动、齿轮传动、齿轮齿条传动、丝杠螺母(螺杆)传动和蜗轮蜗杆传动20．机床传动系统中，常用的机械有级变速机构有：滑移齿轮变速、离合器式齿轮变速等21．对于刚度好、长度长、余量多的外圆面，先用横磨法分段进行粗磨，相邻两段间有5-10的搭接，工件上留下0.01～0.03的余量，再用纵磨法精磨，这种加工方法称为综合磨法。
金属工艺学课件
金工实习理论—冷加工
条件：材料б↗（塑性大）硬度HRC↘ V↗ f↘γ↗
解释: 材料б↗
V↗θ°C↗
刀具前刀面金属微熔状态起
润滑作用
f↘切屑厚度小，金属层不易断裂 γ↗切屑变形小，金属层不易断裂 优点：切削力较平稳（不易振动）加工表面光滑（Ra↘） 缺点: 断屑困难，易缠绕工件和刀具，损坏刀具刮伤工件。 注意：需要有断屑措施。
车削细长轴时取主偏角等于75～90°的车刀； 副偏角为5°～15°。
4. 刀具的工作角度
金工实习理论—冷加工
1)刀尖安装高低对工作角度的影响
刀尖与工件回转中心等高 γ0e = γ0
刀尖高于工件回转中心 γ
0e＞γ 0
α0e = α0
α
0e＜α 0
刀尖低于工件回转中心
γ
0e＜γ 0
α
0e＞α 0
金工实习理论—冷加工
Fc vc Pm KW 1000 60
四、切削热和切削液 (一) 切削热的产生、传出及对加工的影响 1.切削热的主要来源 ①切削层的弹塑性变形（是热
量的主要来源）；
②刀具与工件之间的摩擦；
③刀具与切屑之间的摩擦。
金工实习理论—冷加工
2.切削热产生的三个区域 ①剪切面：弹塑性变形； ②刀具前刀面与切屑接触区； ③主后刀面与工件接触区。 3.切削热的传出途径及对切削加工的影响 75%——切屑 改变切屑的颜色，银白色或淡黄色 温度不高/紫色或紫黑色温度较高； 切削热 20%——工件 受热膨胀或变形，影响精度↘ 磨削时易退火； 4% ——刀具 HRC↘ 耐磨性↘ 刀具寿命↘ 1% ——空气
3）热处理性好，淬火不易变形
制造形状复杂的低速切削的刀具。如：铰刀、 用途： 丝锥、板牙等。
第一章切削加工基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识第⼀章切削加⼯基础知识⼀、本章的教学⽬的与要求本章主要介绍了机械加⼯基础知识。
重点应掌握切削运动及切削⽤量概念；切削⼑具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加⼯性概念；机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础，为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数2切削⼑具和切削过程主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加⼯性主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法5机械加⼯⼯艺过程基本概念主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位6机械加⼯质量的概念主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量三、重点、难点及对学⽣的要求（掌握、熟悉、了解、⾃学）让学⽣重点掌握切削运动及切削⽤量概念、切削⼑具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加⼯性、机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车⼑：turning tools⼑具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表⾯质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、⽰数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加⼯⽅法的主运动和进给运动：a.车端⾯；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平⾯；d.在⽜头刨床上刨平⾯；e.在平⾯磨床上磨平⾯。
成形工艺基础——金属工艺学 - 切削工艺知识
3.主偏角γ
指主切削平面与假定工作平面间夹角。
作用：影响切削刃工作长度、背向力、刀尖
成形工艺基础-切削1
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强度和散热条件；主偏差越小，背向力越大， 切削刃工作长度越大，散热条件越好。
选择原则：工件粗大,刚性好时取较小值,车 细长轴时为减少背向力,以免工件弯曲,加工出腰 鼓形,宜选取较大的值,常用为45°～75o间。
3)K类(红色)相当于旧牌号TG类硬质合金
成形工艺基础-切削1
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适宜加工短切屑的金属或非金属材料，如淬 硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料等，其代号有K01、 K10、K20、K30、K40等，数字大，耐磨性降而 韧性大。如车削时：
精车选K01；半精车K10、K20；粗车用K30。
3.新型刀具材料
1)涂层刀具材料
成形工艺基础-切削1
35
三、切削力以车外圆时为例：
总切削力(F)分解为相互垂直的三个分力：
1.切削力Fc F在主运动方向上的分力；
2.进给力Ff F在进给方向上的分力；
3.背向力Fp F在垂直于工作平面方向上的分力。
三个分力与总切削力有关系：
成形工艺基础-切削1
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F Fc2Ff2Fp2
四、切削热与切削温度
νc=
Dn
1000 60
m/s
式中：D—为工件待加工表面的直径(mm)； n—为转速(r/min)。 车削时指工件待加工表面最大直径处线速度.
2.进给量f(mm/r)
指(车)刀具相对于工件旋转一转,在进给方向
成形工艺基础-切削1
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的位移量。 单位为：mm/r或mm/str。 3.背吃力量ap(mm)指工件上已加工表面与
待加工表面之间的垂直距离，单位为：mm。
金属切削工艺习题及答案
《金属工艺学》习题集(一)判断题(请在题尾的括号内划“√”或”×”)：1．车床的主运动是工件的旋转运动，进给运动是刀具的移动。
( )2．钻床的主运动是钻头的旋转运动，进给运动是钻头的轴向运动。
( )3．铣床的主运动是刀具的旋转运动，进给运动是工件的移动。
( )4．牛头刨床刨斜面时，主运动是刨刀的往复直线运动，进给运动是工件的斜向间歇移动。
5．龙门刨床刨水平面时，主运动是刨刀的往复直线运动，进给运动是工件的横向间歇移动。
6．车床的主运动和进给运动是由两台电动机分别带动的。
( )7．立铣的主运动和进给运动是由一台电动机带动的。
( )8．计算车外圆的切削速度时，应按照已加工表面的直径数值，而不应按照待加工表面的直径数值进行计算。
( )9．牛头刨床的切削速度是指切削行程的平均速度。
10．车槽时的背吃刀量(切削深度)等于所切槽的宽度。
11．钻孔时的背吃刀量(切削深度)等于钻头的半径。
12．切削层是指由切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作)所切除的工件材料层。
( )13．切削层公称横截面积是在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积。
14．切削层公称宽度是在给定瞬间，作用主切削刃截形上两个极限点间的距离，在切削层尺寸平面中测量。
( ) 15．切削层公称厚度是在同一瞬间的切削层横截面积与其切削层公称宽度之比。
16．刀具前角是前刀面与基面的夹角，在正交平面中测量。
17．刀具后角是主后刀面与基面的夹角，在正交平面中测量。
( )18．刀具主偏角是主切削平面与假定工作平面间的夹角(即主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。
( )19．刀具前角的大小，可根据加工条件有所改变，可以是正值，也可以是负值，而后角不能是负值。
( ) 20．刀具主偏角具有影响背向力(切深抗力)、刀尖强度、刀具散热状况及主切削刃平均负荷大小的作用。
21．加工塑性材料与加工脆性材料相比，应选用较小的前角和后角。
金属工艺学—5切削加工
*
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切削部分（刀 头）
前刀面
副刀刃 副后刀面
夹持部分（刀 体）
主刀刃
刀尖
主后刀面
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二、刀具材料
1.对刀具材料有如下要求： (1) 高的硬度和耐磨性。 (2) 足够的强度和韧性。 (3) 高的耐热性与化学稳定性。 (4) 良好的工艺性和经0.7~1.4%；T8、T10、T10A、T12等 HRC≈61~65
影响工件表面粗 造度
积屑瘤破裂后会划伤表面，加快刀具磨损 会形成硬点和毛刺，使工件表面粗造度值增大
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3. 积屑瘤的控制
影响积屑瘤的因素
工件材料 切削用量 刀具角度 切削液等
粗加工时对已加工表面质量要求 不高，可利用积屑瘤减小切削力 ，保户刀具；
而精加工时，要保证工件加工质 量，必须避免产生积屑瘤。
第一节 切削加工的运动分析及切削要素 一、零件表面的形成
*
4
二、切削运动 切削运动——刀具和工件之间的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动组成。
主运动
切下切屑所需要的最基本的 运动，对切削起主要作用， 速度最高、消耗机床的功率 95%以上。机床主运动只有 1个。
Ⅰ——主运动
切削运动
进给运动
使工件不断投入切削，从而 加工出完整表面所需的运动 。速度低，消耗机床的功率 5%以下。机床的进给运动 可以有一个或几个。
式中： nr — 主运动每分钟往复次数（次/min）； L — 往复直线运动行程长度（mm）。
*
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（2）进给量（f，mm） 在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进
给运动方向的相对位移。 如在车削、镗削、钻削时，进给量表示工件或刀具每转一
金属工艺学(邓文英, 郭晓鹏, 邢忠文主编) 02第二章
第一节 切削机床的类型和基本构造
一、切削机床的类型
按加工方式、加工对象或主要用途分为11大类，即车 床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、 铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床等。在每一类机床 中，又按工艺范围、布局形式和结构分为若干组，每一组 又细分为若干系列。国家制定的金属切削机床型号编制方 法（GB/T 1537－2008)就是依据此分类方法进行编制的。
综合上述特点，数控机床适宜在多品种、中小批量
生产中，加工形状比较复杂且精度要求较高的零件。
4. 数控机床的发展
数控机床的工艺性能已由加
工循环控制、加工中心，发展到
适应控制。
数控机床的控制装置，经历
了电子管元件—晶体管和印刷电
路板元件—集成电路—小型计算
机—微处理器的发展过程。
图 2-17 立式加工中心
图 2-23 CAM的狭义概念
第二章完
（2）柔性制造系 统（FMS）
（3）柔性自动
生产线（FTL） 它是由更多的
数控机床、输送和 存储系统等所组成 的性制造系统。
图 2-21 几种制造系统的对比
三、计算机集成制造系统
图 2-22 CIMS的基本组成
四、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）概述
图 2-23 CAD的概念
计算机辅助制造（CAM）狭义的概念如下图所示
⑶ 刀架回转的传动系统 液压马达—平板分度凸轮—一对齿轮副—刀架回转 ⑷ 螺纹加工的实现
主轴脉冲发生器直接或间接测定主轴的转速—数 控系统—进给传动伺服电机
4. 机床机械传动的组成
机床机械传动主要由以下几部分组成： ⑴ 定比传动机构
具有固定传动比或固定传动关系的机构。
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第五篇 切削加工
第五篇 切削加工
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金属工艺学ຫໍສະໝຸດ 第五篇 切削加工概述
金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、形 状、位置精度和表面质量的加工方法。
金属切削加工
钳工
加工方法有划线、錾、锯、刮、研、攻螺丝、 套螺丝等
机械加工
通过操作机床来完成切削加工的，如车、钻、 刨、磨、齿轮加工等
主运动
切下切屑所需要的最基本的 运动，对切削起主要作用， 速度最高、消耗机床的功率 95%以上。机床主运动只有 1个。
Ⅰ——主运动
切削运动
进给运动
使工件不断投入切削，从而 加工出完整表面所需的运动。 速度低，消耗机床的功率 5%以下。机床的进给运动 可以有一个或几个。
Ⅱ——进给运动
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在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进 给运动方向的相对位移。
如在车削、镗削、钻削时，进给量表示工件或刀具每转一 转，刀具或工件移动的距离，单位是mm/r。
在牛头刨床（龙门刨）刨削时，刀具（工件）每往复一次， 工件（刀具）移动的距离。
单位时间的进给量— 进给速度（vf）
v f f n （mm/s）
重点内容： 1、掌握切削加工的运动和切削三要素 2、掌握刀具几何角度 本章难点：车刀几何角度
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金属工艺学 第一节 切削加工的运动分析及切削要素 一、零件表面的形成
第五篇 切削加工
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金属工艺学
第五篇 切削加工
二、切削运动 切削运动——刀具和工件之间的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动组成。
应用：速度低、形状复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。
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金属工艺学
⑶ 高速钢
第五篇 切削加工
高合金钢。 HRC≈62~69
W=6~20%；Cr=3.8~4.4%；V=1.0~4%
耐热温度 — 600℃
V=20~30（m/min）
应用：各种形状复杂的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。
主刀刃
刀尖
主后刀面
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金属工艺学
二、刀具材料
1.对刀具材料有如下要求： (1) 高的硬度和耐磨性。 (2) 足够的强度和韧性。 (3) 高的耐热性与化学稳定性。 (4) 良好的工艺性和经济性。
2. 常用刀具材料 ⑴ 碳素工具钢 C= 0.7~1.4%；T8、T10、T10A、T12等 HRC≈61~65
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的截面尺寸称为切削层参数。它 决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在垂直于切削速度的平面内度量， 包括切削厚度ac 、切削宽度aw和切削面积AC 。
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金属工艺学
1)切削厚度（ac） （mm）
两相邻加工表面之间的垂直距离。
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金属工艺学
第五篇 切削加工
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金属工艺学
第五篇 切削加工
三、切削运动中的三个表面
（1）待加工表面：指加工时工件上有待切除的表面； （2）已加工表面：指工件上经刀具切削后产生的表面； （3）加工表面（过渡表面）：指工件上由刀具切削刃形成的表面。
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金属工艺学 四、切削用量三要素
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金属工艺学
第五篇 切削加工
（3）背吃刀量（切削深度，ap，mm） 待加工表面和已加工表面的垂直距离。
在车削外圆时： ap=（dw-dm）/2 （mm）
其中： dw —工件待加工表面的直径； dm—工件已加工表面的直径。
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金属工艺学
第五篇 切削加工
五、 切削层几何参数
ac f sin kr （mm）
2)切削宽度（aw） （mm）
沿主刀刃度量的切削层的长度。
aw
ap sin kr
2 3)切削面积（AC） （mm ）
（mm）
AC
f
ap
ac aw
2 （mm ）
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第五篇 切削加工
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金属工艺学
第二节
一、刀具的组成
第五篇 切削加工
刀具材料及刀具构造
⑷ 硬质合金
碳化物+粘结剂——粉末冶金
碳化物：WC、TiC、TaC、NbC
粘结剂：Co
HRC≈76~84
耐热温度 — 1000℃
允许的切削速度是高速钢的4~10倍。
切削加工的主要特点：工件精度高、生产率高及适应性好。 凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。
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金属工艺学
第五篇 切削加工
第17章 金属切削的基础知识
本章学习目的和要求： 1、掌握切削加工的运动和切削要素 2、了解常用刀具材料 3、掌握刀具几何角度 4、了解切削过程的切削热、变形、刀具的耐用度 5、了解材料的切削加工性
式中： dW—待加工表面直径（mm） n—工件或刀具的转速(r/min)
(m/s)
当主运动为往复直线运动（如刨削）时，切削速度为：
(m/s)
式中： nr — 主运动每分钟往复次数（次/min）； L — 往复直线运动行程长度（mm）。
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金属工艺学
第五篇 切削加工
（2）进给量（f，mm）
切削部分（刀 头）
前刀面： 主后刀面： 副后刀面：
切屑流出所经过的表面。 主刀刃
刀具上与工件的加工表刀面尖相对的表面。 副刀刃
刀具上与工件的已加工表面相对的表面。
夹持部分（刀体）
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金属工艺学
切削部分（刀 头）
前刀面 副刀刃
副后刀面
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第五篇 切削加工
夹持部分（刀 体）
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第五篇 切削加工
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金属工艺学
第五篇 切削加工
特点
a. 淬火后硬度高； b. 价格低； ｃ.耐热温度低；
HRC≈61~65 250~300℃
ｄ.淬火后应力、变形大。
应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。
⑵ 合金工具钢
Me<5% ； 9SiCr、CrWMn等。 HRC≈61~68 耐热温度 — 350~400℃
切削速度 进给量 背吃刀量
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第五篇 切削加工
在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向相对移 动的距离。 在主运动的一个循环（或单位时间）内，工件与 刀具间沿进刀方向相对运动的距离。 待加工表面和已加工表面的垂直距离。
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金属工艺学
第五篇 切削加工
（1）切削速度 （V， m/s ） 在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离。 当主运动为旋转运动时，切削速度为：