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。
金属工艺学--机械制造基础
金属工艺学–机械制造基础1. 简介金属工艺学是研究金属材料的加工和成形过程的学科，是机械制造的基础。
机械制造是以金属工艺学为基础，通过金属的加工和成形，将原材料加工成所需的形状和尺寸的零件或产品。
本文将介绍金属工艺学在机械制造中的基础知识和常用工艺。
2. 金属材料的分类金属材料是机械制造中常用的材料之一，根据其组成和结构的不同，可以将金属材料分为以下几类：•铸铁：主要由铁、碳和硅组成，具有良好的铸造性和机械性能。
•钢：主要由铁和碳组成，含有较低的碳含量，具有良好的强度和韧性。
•不锈钢：在钢中添加铬和其他合金元素，提高抗腐蚀性能。
•铝合金：主要由铝和其他合金元素组成，具有低密度和良好的强度。
不同的金属材料适用于不同的机械制造需求，选择适合的材料对产品的质量和性能至关重要。
3. 金属加工工艺金属加工工艺是指通过各种方法和工艺将金属材料加工成所需形状和尺寸的过程。
在机械制造中常用的金属加工工艺包括：3.1 切削加工切削加工是通过在工件上施加相对运动的切削刃，从工件上削除材料来达到所需形状和尺寸的加工方法。
常用的切削加工工艺包括：•铣削：使用铣刀在工件上进行旋转切削，常用于平面、曲面和沟槽的加工。
•钻削：使用钻头在工件上进行切削，常用于孔的加工。
•镗削：使用镗刀在工件上进行切削，常用于加工内孔和外圆。
3.2 成形加工成形加工是通过对金属材料进行变形和塑性加工来达到所需形状和尺寸的加工方法。
常用的成形加工工艺包括：•锻造：将金属材料置于锻压机上，通过施加压力使其发生塑性变形，常用于制造零件和工件。
•压铸：将熔融的金属注入到铸型中，通过压力使其充满整个型腔，并冷却固化，常用于大批量、复杂形状的零件制造。
•深冲：将金属材料放置在冲压机上，通过冲击或压力的作用使其在模具中发生塑性变形，常用于制造薄壁零件。
3.3 焊接加工焊接加工是通过将两个或多个金属材料熔化或塑性加工后，使其连接在一起的加工方法。
常用的焊接加工工艺有：•电弧焊：通过产生电弧在金属接头上加热，使其达到熔化状态，然后冷却固化。
《金属工艺学》简答题
简答题1、什么叫刀具的前角？什么叫刀具的后角？简述前角、后角的改变对切削加工的影响。
答：前角是刀具前面与基面间的夹角，在正交平面中测量；后角是刀具后面于切削平面间的夹角，在正交平面中测量。
前角大，刀具锋利，这时切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切削热降低；但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下降，甚至会造成崩刀。
增大后角，有利于提高刀具耐用度，但后角过大，也会减弱切削刃强度，并使散热条件变差。
2、试述常用的手工造型有哪些？答：手工造型的方法很多，根据铸件的形状、大小和生产批量的不同进行选择，常用的有：整模造型，分模造型，挖砂造型，活块造型，刮板造型，三箱造型。
3、切削热是怎样产生？它对切削加工有何影响答：在切削过程中，切削层金属的变形及刀具的前面与切屑、后面与工件之间的摩擦所消耗的功，绝大部分转变成切削热。
切削热由切屑、刀具、工件及周围介质传出，其中传入切屑和周围介质的热量对加工无直接影响。
传入刀具的热量是切削区的温度升高，刀具的温度升高，磨损加剧，会影响刀具的使用寿命。
切削热传入工件，工件温度升高，产生热变形，将影响加工精度。
4 工件在锻造前为什么要加热？什么是金属的始锻温度和终锻温度？若过高和过低将对锻件产生什么影响？答：金属坯料锻造前，为了提高其塑性，降低变形抗力，使金属在较小的外力作用之下产生较大的变形，必须对金属坯料进行加热。
金属在锻造时，允许加热到的最高温度称为始锻温度，始锻温度过高会使坯料产生过热、过烧、氧化、脱碳等缺陷，造成废品；金属停止锻造的温度叫做终锻温度，终锻温度过低，塑性下降，变形抗力增大，当降到一定温度的时候，不仅变形困难，而且容易开裂，必须停止锻造，重新加热后再锻。
5、常见的电弧焊接缺陷有哪些？产生的主要原因是什么？答：咬边：焊接电流太大，焊条角度不合适，电弧过长，焊条横向摆动的速度过快；气孔：焊接材料表面有油污、铁锈、水分、灰尘等，焊接材料成分选择不当，焊接电弧太长或太短，焊接电流太大或太小；夹渣：电流过小，熔渣不能充分上浮，运条方式不当，焊缝金属凝固太快且周围不干净，冶金反应生成的杂质浮不到熔池表面；未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快，焊件装配不当，焊条角度不对，电弧未焊透工件；裂纹：焊接材料的化学成分选择不当，造成焊缝金属硬、脆，在焊缝冷凝后期和继续冷却过程中形成裂纹，金属液冷却太快，导致热应力过大而形成裂纹，焊件结构设计不合理，造成焊接应力过大而产生裂纹。
金属工艺学课后习题答案
P（2）一般情况下，车削的切削过程为什么刨削、铣削等平稳？对加工有何影响？答：1.除了车削断续表面外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击；2.当车几何形状、背吃刀量和进给量一定时，切削层公称横街表面积是不变的；因此车削时切削力基本上不发生变化；3.车削的主运动为工件回转，避免了惯性力和冲击的影响；所以车削过程比铣削和刨削平稳。
连续切削效率高，表面粗糙度等级高，加工精度也高；断续切削效率低，表面粗糙度等级低，加工精度也低。
（14）铣削为什么比其他加工容易产生振动？答：铣刀的刀齿切入和切出时产生冲击，并将引起同时工作刀齿数的增减，在切削过程中每个刀齿的切削层厚度hi随刀齿位置的不同而变化，引起切削层截面积变化，因此在铣削过程中铣削力是变化的，切削过程不平稳容易产生振动。
（19)磨削为什么能达到较高的精度和较小的表面粗糙度值？答：1.磨粒上较锋利的切削刃，能够切下一层很薄的金属，切削厚度可以小刀微米；2.磨削所用的磨床，比一般切削加工精度高，刚度及稳定性较好，并且具有微量进给机构，可以进行微量切削；3.磨削时切削速度很高，当磨粒以很高的切削速度从工件表面切过时，同时有很多切削刃进行切削，每个磨刃仅从工件上切下极少量的金属，残留面积高度很小，有利于形成光洁表面。
(2）试决定下列零件外圆卖面的加工方案：1.紫铜小轴，φ20h7，Ra值为0.8um；粗车→半精车→精车2.45钢轴，φ50h6,Ra值为0.2um，表面淬火49-50HRC。
粗车→半精车→淬火→低温回火→粗磨→精磨（3）下列零件上的孔，用何种方法加工比较合理？1.单件小批生产中，铸铁齿轮上的孔，φ20H7，Ra值为1.6um；钻→粗镗→半精镗2.大批大量生产中，铸铁齿轮上的孔，φ50H7，Ra值为0.8um；钻→扩→拉3.高速三面刃铣刀的孔，φ27H6，Ra值为0.2um；钻→粗镗→粗磨→半精磨4.变速箱体上传动轴的轴承孔，φ62J7，Ra值为0.8um。
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。
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。
金属切削原理PPT课件
３. 背吃刀量 对外圆车削（图１－１） 和平面刨削（图１－２）而言，背吃刀量等于已 加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆 车削的背吃刀量：
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运 动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给 运动可以由工件或刀具分别完成，也可以由刀具 单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。
二 工件上的加工表面
在切削过程中，通常工件上存在三个表面， 以图１－１的外圆车削和图１－２的平面刨削为 例，它们是：
１．待加工表面 它是工件上即将被切去的
三 切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃 刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的 切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直 径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径 （mm）；
（一）刀具在正交平面参考系中的标注角度
刀具标注角度的内容包括两个方面：一是确
定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后 面位置的角度。以外圆车刀为例（图１－９）， 确定车刀主切削刃位置的角度有二：
主偏角 它是在基面上，主切切削忍与 基面的夹角。当刀尖在主切削刃上为最低的点时， 为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高的点 时， 为正值。必须指出，这个规定是根据ＩＳ Ｏ标注，同过去某些书上关于正负号的规定恰好 相反。
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的 参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和 测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通 常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同 的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量 其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的 大小也就不同。