机械加工工艺 第2章 金属切削基础知识与刀具
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
机械制造技术基础课后答案(2)复习过程
机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?答：1加工是不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约故可加工超硬脆材料和精密微细的零件。
2加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等出去多余材料而不是靠机械能切除多余材料。
3加工机理不同于一般金属切削加工不产生宏观切削不产生强烈的弹、塑性变形故可获得很低的表面粗糙度其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。
4加工能量易于控制和转换故加工范围光、适应性强。
1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。
答：1电火花加工放电过程极为短促具有爆炸性。
爆炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面被液体介质迅速冷却凝固继而从两极间被冲走。
每次电火花放电后是工件表面形成一个凹坑。
在进给机构的控制下工具电极的不断进给脉冲放电将不断进行下去无数个点蚀小坑将重叠在工件上。
最终工作电极的形状相当精确的“复印”在工件上。
生产中可以通过控制极性和脉冲的长短放点持续时间的长短控制加工过程。
适应性强任何硬度、软韧材料及难切削加工加工的材料只要能导电都可以加工如淬火钢和硬质合金等电火花加工中材料去出是靠放电时的电热作用实现的材料可加工行主要取决于材料的导电性及热学特性不受工件的材料硬度限制。
2电解加工将电镀材料做阳极接电源正极工件作阴极放入电解液并接通直流电源后作为阳极的电镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。
并由电解液将其溶解物迅速冲走从而达到尺寸加工目的。
应用范围管可加工任何高硬度、高强度。
高韧性的难加工金属材料并能意见单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或行腔如锻模、叶片3激光加工通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑再次高温下任何坚硬的材料都将瞬间几句熔化和蒸发并产生强烈的冲击波是融化的物质爆炸式的喷射去处。
激光束的功率很高几乎对任何难度加工的金属和非金属材料如皋熔点材料、内热合金及陶瓷、宝石、金刚石等脆硬材料都可以加工也可以加工异型孔。
金属切削过程及控制 机械制造技术基础第二章习题及答案
第二章练习题一.单项选择题1.切削铸铁工件时，刀具的磨损部位主要发生在： ( )a、前刀面b、后刀面c、前、后刀面2.影响刀头强度和切屑流出方向的刀具角度是： ( )a、主偏角b、前角c、副偏角d、刃倾角3.粗车碳钢工件时，刀具的磨损部位主要发生在： ( )a、前刀面b、后刀面c、前、后刀面4. 钻削时，切削热传出途径中所占比例最大的是： ( )a、刀具b、工件c、切屑d、空气介质5.车削时，切削热传出途径中所占比例最大的是： ( )a、刀具b、工件c、切屑d、空气介质6.对铸铁材料进行粗车，宜选用的刀具材料是： ( )a、YT15(P10)b、YT5(P30)c、YG3X(K01)d、YG8(K20)7.下列刀具材料中，强度和韧性最好的是： ( )a、高速钢b、YG类硬质合金c、YT类硬质合金d、立方氮化硼8.安装外车槽刀时，当刀尖低于工件的回转轴线，与其标注角度相比刀具工作角度将会：( )a、前角不变，后角变小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9.ISO标准规定刀具的磨钝标准是控制： ( )a、沿工件径向刀具的磨损量b、后刀面上平均磨损带的宽度VBc、前刀面月牙洼的深度KTd、前刀面月牙洼的宽度10.一般当工件的强度、硬度、塑性越高时，刀具耐用度： ( )a、不变b、有时高，有时低c、越高d、越低11.下列刀具材料中，适宜制造形状复杂的机用刀具的材料是: ( )a、碳素工具钢b、人造金刚石c、高速钢d、硬质合金12.精车碳钢工件时，刀具的磨损部位主要发生在： ( )a、前刀面b、后刀面c、前、后刀面13.工件材料相对加工性的等级划分是： ( )a、分为10级，1级最易切削，10级最难切削b、分为8级，8级最易切削，1级最难切削c、分为8级，1级最易切削，8级最难切削d、分为10级，10级最易切削，1级最难切削14.生产中用来衡量工件材料切削加工性所采用的基准是： ( )a、切削退火状态下的45钢，切削速度为60m/min时的刀具耐用度b、切削正火状态下的45钢，刀具工作60min时的磨损量c、刀具耐用度为60min时，切削正火状态45钢所允许的切削速度d、切削q235钢时切削速度为60m/min时的刀具耐用度15.在工件上攻螺纹、铰孔或拉削时，一般： ( )a、不用切削液b、用水溶液c、用低浓度乳化液d、用极压切削油或极压乳化液16.为减小工件已加工表面的粗糙度在刀具方面常采取的措施是： ( )a、减小前角b、减小后角c、增大主偏角d、减小副偏角17.若工艺系统刚性较差时（如车削细长轴），应该采用： ( )a、75°直头车刀b、45°弯头刀c、90°偏刀d、圆弧头车刀18.切削铸铁工件时，一般 ( )a、不用切削液b、用切削液油c、用高浓度乳化液d、用低浓度乳化液二.多项选择题1.产生于切削变形区的切削热的主要来源是： ( )a、工件、刀具材料的导热性差b、切削层金属剪切滑移变形c、未充分浇注切削液d、切屑与刀具前刀面的摩擦e、刀具后刀面与工件的摩擦2.背向力Fp的特点是：( )a、钻削时该分力最大b、磨削时该分力最大c、车削时该分力最大d、在该力方向上不做功e、易使工件弯曲变形，产生形状误差3.在下述条件中，较易形成带状切屑的是： ( )a、切削塑性材料时b、切削脆性材料时c、较小的切削厚度d、刀具前角较小时e、较高的切削速度4.与工作角度相比，分析刀具标注角度的前提条件是： ( )a、不考虑进给运动的影响b、对于外圆车刀，刀尖装得与工件回转轴线等高c、必须在正交平面参考系下d、刀杆中心线与进给运动方向垂直e、标注角度与所选参考系无关5.对于车削来说，假定副偏角等于零时，切削层面积等于： ( )a、进给量×切削层宽度b、背吃刀量×切削层厚度c、切削层宽度×切削层厚度d、刀背吃刀量×切削层宽度e、背吃刀量×进给量6. 在车削加工中的切削层参数包括：( )a、切削层厚度b、切屑厚度c、切削层长度d、切削层宽度e、切削层面积7.切削热对切削过程的影响一般表现为： ( )a、提高工件塑性有利于切削b、加速刀具磨损c、防止加工硬化d、工艺系统发生热变形，影响加工精度e、影响已加工表面质量8.确定刀具法平面参考系的三个参考平面是：( )a、前刀面b、基面c、正交平面d、切削平面e、法平面9.主切削力Fc的作用是：( )a、计算主传动系统零件强度的主要依据b、验算机床进给机构强度的主要依据c、计算机床功率的主要依据d、选择刀具材料的主要依据e、粗加工时选择背吃刀量和进给量的主要依据10.在车削加工中，影响切削层宽度的因素有： ( )a、切削速度b、背吃刀量c、进给量d、刀具主偏角e、刀具副偏角11.在车削加工中，影响切削层厚度的因素有： ( )a、切削速度b、背吃刀量c、进给量d、刀具主偏角e、刀具副偏角12.增大刀具前角的主要影响是： ( )a、控制切屑流出方向b、使刀刃锋利，减小切削变形c、影响刀尖强度及散热情况d、影响各切削分力的分配比例e、减小刀屑间的摩擦，降低切削力13.确定车刀前角大小的主要依据是： ( )a、加工钢材的前角比加工铸铁时大b、工件材料硬度强度高时前角取大值c、粗加工或有冲击时的前角比精加工时小d、工艺系统刚性较差时前角取小值e、高速钢刀具的前角比硬质合金刀具大14.在下列情况下，一般不使用切削液的有： ( )a、刨削铸铁工件的平面b、在碳钢工件上铰孔c、硬质合金刀精车碳钢工件d、铣削45钢轴上的键槽e、镗削铸铁件内孔15.确定车刀后角大小的主要依据是： ( )a、精加工应取较大后角b、定尺寸刀具应取较小后角c、加工塑料材料应取较小后角d、工艺系统刚度差时应取较小后角e、工件材料硬时应取较大后角三.判断题1.背吃刀量或进给量增大，均使切削力增大，但背吃刀量的影响大，所以生产中选择切削用量时应优先选取尽量大的进给量。
机械制造技术基础课后答案
机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?答：1超硬脆材料和精密微细的零件。
23加工小。
4故加工范围光、适应性强。
1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。
答：1放电过程极为短促企划的金属抛离电极表面电极的形状相当精确的“复印”在工件上。
生产中可以通过控制极性和脉冲的长适应性强火花加工中材料去出是靠放电时的电热作用实现的材料可加工行主要取决于材料工件的材料硬度限制。
2将电镀材料做阳极极的电镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。
并由电解液应用范围管次加工出形状3通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑质爆炸式的喷射去处。
激光束的功率很高4工作中超声振动还是悬浮液产生空腔适宜加工各种脆硬材料、淬火钢等也能加工1-3车削加工能形成那些表面？答各种回转面和平面1-4镗削与车削有什么不同？答（1）主运动不同（2）加工精度不同，一般车削高于镗削。
1-5 简述滚切斜齿轮时的四条传动链。
第二章金属切削切学原理与刀具2 - 1 .金属切削过程有何特征答金属切削是会产生很大的力和切削热量。
一般以刀具为准，刀具的几个重要参数：主倾角，刃倾角，前角，后角，副倾角，副后角2 - 2 .切削过程的三个变形区各有什么特点答第一变形区这三个变形区汇集在切削刃附近切屑留在加工表面上。
2 -3 .分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响答在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。
瘤核逐渐长大成为积屑瘤成长与脱落。
积屑瘤粘结在前刀面上由此可见对粗加消除措施采用高速切削或低速切削切削液。
2 - 4切屑与前刀面之间的摩擦与一般刚体之间的滑动摩擦有无区别答学反应2 - 5车刀的角度是如何定义的答P1 7工作角度是以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面确定的刀具角度。
机械制造技术基础第二章课后答案
机械制造技术基础第二章课后答案#1.金属切削过程的实质是什么答：金属切削过程就是刀具从工件上切除多余的金属，使工件得到符合技术要求的几何精度和表面质量的过程。
2.切削运动可分哪两类，各有什么特点答：切削运动可分为主运动和进给运动。
主运动在切削过程中速度最高，消耗的功率最大，并且在切削过程中切削运动只有一个。
进给运动的速度较低、消耗的功率较小，进给运动可以有一个或多个。
3.切削用量的主要参数有哪些答.：切削用量的参数有切削速度、进给量和背吃刀量。
4.试述车刀前角、后角、主偏角、负偏角和刃倾角的作用，并指出如何使用答：前角对切削的难易程度有很大的影响，前角大小的选择与工件材料、刀具材料、加工要求有关。
后角的作用是为了减小后刀面与工件之间的摩擦和减少后刀面的磨损。
主偏角的大小影响切削条件、刀具寿命和切削分力的大小。
！5.车外圆时，车刀装得过高或过低、偏左或偏右，刀具角度会发生哪些变化什么情况下可以利用这些变化答：当刀尖高于工作中心时，刀具工作前角将增大，工作后角将减小。
如果刀尖低于工作中心，则刀具工作前角减小，后角增大。
若刀杆右偏，则车刀的工作主偏角将增大，负偏角将减小。
若刀杆左偏，则车刀的工作主偏角将减小，负偏角将增大。
6.试标出图刀具的五个基本角度及主切削刃和副切削刃。
7.列举外圆车刀在不同参考系中的主要标准角度及其定义。
答：1）前角：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角；后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角；主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角；副偏角：在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；刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角；副后角：在副切削刃上选定点的副正交平面内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。
8.偏角的大小对刀具耐用度和三个切削分力有何影响当车削细长轴时，主偏角应选得较大还是较小为什么答：当切削面积不变时，主偏角增大，切削厚度也随之增大，切屑变厚，因而主切削力随着主偏角的增大而减小，但当主偏角增大到60~70之间时，主切削力又逐渐增大主偏角；背向力随着主偏角的增大而减小，进给力随着主偏角的增大而增大。
机械制造技术基础课后答案第二章
a2-1．金属切削过程有和特征?用什么参数来表示和比较？p答：金属切削过程是指刀具与工件相互作用形成切屑的过程。
在这一过程中会出现许多物理现象：如切削刀，切削热，积屑瘤，刀具磨损和加工硬化等。
切削要素包括切削用量和切削层几何参数：切削用量：1.切削速度V 2.进给量f 3.背吃刀量a切削层几何参数1.切削宽度a 2切削厚度a 3切削面积A2-2.切削过程的三个变形区各有何特点？他们之间有什么关联？答：第一变形区，﹙基本变形区﹚.变形量最大。
常用它来说明切削过程的变形情况.第二变形区，﹙摩擦变形区﹚.切屑形成后与前面之间存在压力.所以沿前面流出时必然有很大的摩擦.因而使切屑底层又一次产生塑性变形。
第三变性区﹙加工表面变形区﹚：工件已加工表面与后面接触的区域.产生加工硬化这三个变形区汇集在切削刀附近.此处的应力比较集中而且复杂.金属的被切削层就在此处与工件基本发生分离.大部分变形切屑.很小一部分留在已加工表面上。
2-3分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响。
生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么？答：产生的原因：在切削速度不高而又能形成连续切屑情况下。
加工一般钢料或其它塑性材料时。
常常在道具前面粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。
在处于比较稳定的状态时。
能够代替切削刀进行切削。
影响：引起道具实际角度的变化，如可增大前角，延长道具寿命等。
积屑瘤不稳定，增大到一定程度后破碎。
容易嵌入已加工表面内，增大表面粗糙度值。
手段1.降低切削速度，使温度降低，不易粘结。
2.增加切削速度，使温度高于产生切屑瘤的温度。
3.采用润滑性比较好的切屑液。
4.增大切屑前角，有效降低铁屑和前刀面挤切。
5.适当提高工件硬度，减小加工硬化。
2-4有区别切屑形成后与前面之间存在压力。
所以沿前面流出时必有很大的摩擦，因而使切屑层又一次产生塑性变形，而一般刚体之间的滑动摩擦是两刚体之间的相对运动引起的。
2-5道具要从工件上切下金属，必须具有一定的切削速度，也正是由于切削角度才决定了道具切削部分各表面的空间位置。
金属切削原理与刀具
副切削刃14副后面定向角α o'、κ r'
3．切断刀 四面八角 习惯上标注左切削刃上的 角为主角，右刃为派生角 度
rR 180 rL sR sL
前面定向角γ o、λ sL 后面定向角α o、κ rL 左 副 后 面 定 向 角 α oL' 、 κ rL' 右副后面定向角α oR'、 κ rR'
lA tm f ap 式中
(1-4)
l 刀具行程长度 A 半径方向加工余量
tm
dlA
1000a p f c
(1-5)
由式(1-5)知，提高切削用量中任一要素均 可降低切削时间。
3．材料切除率Q 它是单位时间内所切除材料的体积，是衡 量切削效率高低的另一个指标，单位 为mm3／min.
4．倒角刀尖、倒棱的参数 一面二角 倒角刀尖刃：
倒角切削刃后角α 偏角κ
rε oε
倒棱刃：
倒棱刃前角γ 倒棱刃倾角λ 倒棱刃宽度bγ
o1 s1=λ s 1来自第五节 刀具的工作角度 一、刀具工作参考系及工作角度
因此研究切削过程中的刀具角度，必须以刀具与工件的相对位置、 相对运动为基础建立参考系，这种参考系称工作参考系。用工作参 考系定义的刀具角度称工作角度。
o o
e
加工内表面时， 情况相反
三、进给运动对工作角度的影响 1．进给运动方向不平行工件旋转轴线时对工 作主、副偏角的影响
(1-13)
(1-14)
(1-15)
令式（ 14） sin r 式（ 15） cos r可得 1 1
机械制造工程学(卓越)第二章 金属切削切削过程及切削参数优化
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
切削速度不同，积屑瘤所能达到的最大尺寸也是不同的。切削 速度与积屑瘤高度的关系如示意图2-14所示。
根据积屑瘤有无以及积屑瘤高度的增长情况，可以把切削速度划分 为四个区域。在Ⅰ区里形成粒状切屑或节状切屑，这时没有积屑瘤 出现；在Ⅱ区里形成带状切屑，有积屑瘤生成；积屑瘤的高度随看 切削速度的提高而增大。当切削速度增大到Ⅱ区的右边界时，积屑 瘤的高度达到最大值。在Ⅲ区里，积屑瘤的高度随着切削速度的提 高而减小。当Vc增大到Ⅲ区右边界之值时，积屑瘤便消失。在Ⅳ区 里积屑瘤不再生成。
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
2.1 .3金属切削过程中的三个变形区
图2-1第一变形区金属的滑移
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
从OA线开始发生塑性变形，到0M线金属晶粒的剪切滑移基本完成， 这一区域(I)称为第一变形区。 第一变形区的主要特征：沿滑移线的剪切变形和加工硬化现象 ，在 一般切削速度下OA与OM非常接近，所以通常用一个平面来表示这 个变形区，该平面称为剪切面。
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
2.2 .3切屑的形状及卷屑、断屑机理 切屑的形状
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
图2-5切屑的形状
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
高速切削塑性金属材料时，如不采取适当的断屑措施，易形成带状屑。 带状屑连绵不断，经常会缠绕在工件或刀具上，拉伤工件表面或打坏 切削刃，甚至会伤人，所以通常情况下都希望尽量避免形成带状屑。 但也有例外的情况，例如，在立式镗床上膛盲孔时，为了使切屑能顺 利地排出孔外甩断，一般都要求形成带状屑成长螺卷屑。