《金属切削原理及刀具》实验报告
金属切削原理实验报告
一、实验目的1. 了解金属切削的基本原理和过程；2. 掌握切削用量对切削力和切削温度的影响；3. 熟悉金属切削实验设备和实验方法；4. 提高对金属切削加工工艺的认识。
二、实验原理金属切削是指用切削工具将金属工件上的多余材料去除，使其达到一定形状、尺寸和表面质量的过程。
金属切削实验主要研究切削用量（切削速度、切削深度、进给量）对切削力和切削温度的影响。
三、实验仪器与设备1. 金属切削实验台；2. 刀具；3. 金属工件；4. 切削力传感器；5. 温度传感器；6. 计算机及数据采集软件。
四、实验步骤1. 安装刀具：将刀具安装在实验台上，确保刀具安装牢固；2. 安装工件：将工件安装在夹具上，调整工件位置，确保工件与刀具对准；3. 设置切削参数：根据实验要求设置切削速度、切削深度和进给量；4. 开启实验台：启动实验台，进行金属切削实验；5. 数据采集：通过切削力传感器和温度传感器采集切削力和切削温度数据；6. 实验结束：关闭实验台，清理实验场地。
五、实验结果与分析1. 切削力与切削速度的关系：在切削深度和进给量不变的情况下，随着切削速度的增加，切削力逐渐增大。
这是因为切削速度提高，切削温度升高，切削材料软化，导致切削力增大；2. 切削力与切削深度的关系：在切削速度和进给量不变的情况下，随着切削深度的增加，切削力逐渐增大。
这是因为切削深度增加，切削面积增大，切削力增大；3. 切削力与进给量的关系：在切削速度和切削深度不变的情况下，随着进给量的增加，切削力逐渐增大。
这是因为进给量增加，切削速度提高，切削力增大；4. 切削温度与切削速度的关系：在切削深度和进给量不变的情况下，随着切削速度的增加，切削温度逐渐升高。
这是因为切削速度提高，切削热增加，切削温度升高；5. 切削温度与切削深度的关系：在切削速度和进给量不变的情况下，随着切削深度的增加，切削温度逐渐升高。
这是因为切削深度增加，切削热增加，切削温度升高；6. 切削温度与进给量的关系：在切削速度和切削深度不变的情况下，随着进给量的增加，切削温度逐渐升高。
刀具实验报告 1车刀,2质量实验
金属切削原理与刀具设计实验报告书班级姓名学号机械工程系实验一车刀几何角度测量实验报告一、课程名称：金属切削原理与刀具设计二、实验名称：车刀几何角度测量实验三、实验设备：车刀量角仪；车刀模型四、实验目的：1.了解车刀量角仪的结构、工作原理和使用方法；2.掌握车刀主要几何参数的测量方法；3.加深对有关基本概念的理解，并了解车刀几何角度在切削过程中的作用。
五、实验内容：1.熟悉和调整车刀量角仪；2.测量45°弯头外圆车刀、90°车刀、直头外圆车刀、螺纹车刀的六个主要几何角度。
（任选二到三种车刀测量）六、实验报告：1.任选一种刀具，画图标注刀具正交面内的前角γ0、后角α0、副后角α0’、主偏角κr、副偏角κr′和刃倾角λs。
2.车刀量角仪型号：3.车刀几何角度实测记录被测车刀前角γo（°）后角αo（°）副后角αo’（°）主偏角κr（°）副偏角κr′（°）刃倾角λs（°）正交平面法平面正交平面法平面副正交平面基面基面切削平面七、思考题：1.45°弯头外圆车刀车外圆和端面时，主、副切削刃分别在什么位置，画图示意（要求示意工件、刀具，指出进给运动方向、已加工表面、待加工表面、过渡表面）2.为什么在车刀的工作图上不标注副前角?3.车刀按结构分常见类型有哪些？各有何优缺点？4.用车刀正交平面、法平面角度换算公式分析实验结果。
实验一 车刀几何角度测量实验一、实验目的1.了解车刀量角仪的结构、工作原理和使用方法；2.掌握车刀主要几何参数的测量方法；3.加深对有关基本概念的理解，并了解车刀几何角度在切削过程中的作用。
二、实验设备车刀量角仪 ；车刀模型三、实验装置和实验原理（一）车刀量角仪的结构及特性本仪器用于测量各种车刀的正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面、背平面参考系的几何角度。
其结构如图1-1所示。
图1-11、 盘形工作台2、 矩形工作台2a 矩形工作台指针 2c 固紧螺钉 2b 滑动刀台 2d 被量刀具 3、 主量角器 3a 量刀板与指针 3b 升降螺母4、 副量角器12 34 2a2b2c2d3a 3b4a 4b 5a 5b5c54c4a 指针 4c 摇臂 4b 固紧手轮5、 附件 5a 立柱 5c 手轮 5b 量角器支座（二）使用方法（以直头外圆车刀为例）1、测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃S 与车刀进给方向之间的夹角。
《金属切削原理与刀具》实验.ppt
实验一：车刀几何角度测量
三、实验设备
车刀量角仪 车刀一套
实验一：车刀几何角度测量
四、实验方法与步骤 校准车刀测角仪的原始位置 理解正交平面参考系各参考平面的位置 借助刀杆比划出车刀上的相应角度 基面Pr内角度的测量 正交平面Po内角度的测量 切削平面Ps内角度的测量
损原因进行简单分析。 了解刀具的磨损过程，能根据实验结果建立刀
具耐用度方程。
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
三、实验设备 车床 YT15硬质合金外圆车刀 正火、调质、淬火态45#钢棒料 卡尺 光学显微镜 高倍率体视显微镜或扫描电镜
1台 数把 各1根 1把 1台 1台
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
实验二：切削力测定与分析
五、车削加工的切削力特征 （一）切削力的时域特征
切削力时域波形图
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp，通道2是进给力Ff，通道3 是主切削力Fz）
实验二：切削力测定与分析
（二）切削力的频域特征
切削力功率谱
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）
实验二：切削力测定与分析
（三）切削分力对比
切削分力对比
（vc=70m/min,f=0.20mm/r,ap=1.2mm,其中通道1是背向力Fp）
实验二：切削力测定与分析
六、实验数据处理方法 实验数据表 实验数据处理方法
图解法 最小二乘法
实验三：刀具磨损及刀具耐用度实验
一、实验目的 熟悉金属切削刀具的常见磨损形式。 了解刀具的主要磨损原因。 初步掌握刀具耐用度方程的建立方法。 了解金属切削刀具的常见磨损形式。 二、实验要求 加深理解刀具磨损的主要形式，并对明显的磨
金属切削原理与刀具认知实习
（e）镗孔刀:车内孔；
（f）螺纹车刀:车螺纹； （g）成形车刀：车各种成形表 面；
从结构上分类：车刀可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀和可转位
车刀，装配车刀。
再如砂轮类型
•
• • • •
磨削加工可分为下列
几种类型： 1. 外圆磨削， 2. 内圆磨削； 3. 平面磨削；
4. 5. 6. 7.
成形磨削 砂带磨削； 无心磨削； 砂轮切断；
2：车刀刃磨的砂轮选择
• • • • • • • • • • 1 . 砂轮的选择 砂轮的特性由磨料、粒度、硬度、结合剂和组织5个因素决定。 磨料，常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系3种。船上和工厂常用的 是氧化铝砂轮和碳化硅砂轮。 2) 粒度：粒度表示磨粒大小的程度。以磨粒能通过每英寸长度上多少个孔眼的数 字作为表示符号。 粗磨车刀应选磨粒号数小的砂轮，精磨车刀应选号数大( 即磨粒细) 的砂轮。船上 常用的粒度为46 号—60 号的中软或中硬的砂轮。 3）硬度：砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程 度。 砂轮硬，即表面磨粒难以脱落；砂轮软，表示磨粒容易脱落。 砂轮的软硬和磨粒的软硬是两个不同的概念，必须区分清楚。 刃磨高速钢车刀和 硬质合金车刀时应选软或中软的砂轮. 4）另外，在选择砂轮时还应考虑砂轮的结合剂和组织。 船上和工厂一般选用陶 瓷结合剂(代号A)和中等组织的砂轮。 综上所述，我们应根据刀具材料正确选用砂轮。 比如刃磨高速钢车刀时，应选用粒度为46号到60号的软或中软的氧化铝砂 轮。刃磨硬质合金车刀时，应选用粒度为60号到80号的软或中软的碳化硅砂轮， 两者不能搞错。
任务二：刀具基本结构
刀具切削部分由一尖二刃三面组成。
主切削刃S： 前 刀面与主后面的 交线。承担主要 切削工作。
金属切削原理与刀具的刀具径向载荷分析
金属切削原理与刀具的刀具径向载荷分析金属切削是工业加工中常见的一种加工方式，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
刀具作为金属切削的主要工具，在实际加工过程中承受着巨大的载荷。
一、金属切削原理金属切削是指利用刀具对金属工件进行切削加工，通过切削过程中产生的力将金属材料削除，实现工件的形状、尺寸和表面粗糙度的精确控制。
金属切削过程主要包括切削区的成型与变形以及金属材料的剥离。
切削区的成型与变形涉及刀具与工件间的相互作用，包括刀具的切削边与工件之间的相对运动和切削力的形成。
金属材料的剥离则是指切削过程中，利用刀具对工件进行局部剪切，使得金属材料在一定条件下从工件上剥离。
刀具径向载荷是指切削过程中刀具在径向方向所承受的力。
它对刀具的选用和加工效果具有重要影响。
二、刀具径向载荷的分析1. 切削力的来源在金属切削过程中，切削力主要来源于切削区的成型与变形。
当刀具与工件之间沿着切削方向产生相对运动时，切削边沿着工件表面切削金属材料，形成切屑。
在这个过程中，刀具与工件之间发生了相互作用，产生了切削力。
切削力的大小与多个因素相关，包括切削速度、切削深度、进给量、刀具材料和切削区温度等。
其中，切削深度和进给量对切削力的影响最为显著。
2. 刀具径向载荷的影响因素刀具径向载荷的大小受多个因素影响，主要包括切削力的大小和方向、刀具的几何形状、刀具材料和刀具的磨损情况等。
切削力的大小直接决定了刀具径向载荷的大小。
切削力越大，刀具在径向方向所承受的力也越大。
切削力的方向与工件表面之间的相对运动方向相反。
刀具的几何形状对径向载荷有着重要影响。
刀具的刃角、切削刃长度、后角等参数都会影响切削力的大小和方向，进而影响刀具的径向载荷。
刀具材料是另一个影响刀具径向载荷的因素。
不同材料的刀具具有不同的硬度、强度和刚度等特性，不同材料的刀具在切削过程中对切削力的抵抗能力也不同。
刀具的磨损情况也会对刀具径向载荷产生影响。
刀具表面的磨损会导致切削力的增加，从而使刀具在径向方向所承受的载荷增大。
刀具实验报告 1车刀,2质量实验
金属切削原理与刀具设计实验报告书班级姓名学号机械工程系实验一车刀几何角度测量实验报告一、课程名称：金属切削原理与刀具设计二、实验名称：车刀几何角度测量实验三、实验设备：车刀量角仪；车刀模型四、实验目的：1.了解车刀量角仪的结构、工作原理和使用方法；2.掌握车刀主要几何参数的测量方法；3.加深对有关基本概念的理解，并了解车刀几何角度在切削过程中的作用。
五、实验内容：1.熟悉和调整车刀量角仪；2.测量45°弯头外圆车刀、90°车刀、直头外圆车刀、螺纹车刀的六个主要几何角度。
（任选二到三种车刀测量）六、实验报告：1.任选一种刀具，画图标注刀具正交面内的前角γ0、后角α0、副后角α0’、主偏角κr、副偏角κr′和刃倾角λs。
2. 车刀量角仪型号：3. 车刀几何角度实测记录七、思考题：1.45°弯头外圆车刀车外圆和端面时，主、副切削刃分别在什么位置，画图示意（要求示意工件、刀具，指出进给运动方向、已加工表面、待加工表面、过渡表面）2. 为什么在车刀的工作图上不标注副前角?3.车刀按结构分常见类型有哪些？各有何优缺点？4.用车刀正交平面、法平面角度换算公式分析实验结果。
实验一 车刀几何角度测量实验一、实验目的1.了解车刀量角仪的结构、工作原理和使用方法；2.掌握车刀主要几何参数的测量方法；3.加深对有关基本概念的理解，并了解车刀几何角度在切削过程中的作用。
二、实验设备车刀量角仪 ；车刀模型三、实验装置和实验原理（一）车刀量角仪的结构及特性本仪器用于测量各种车刀的正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面、背平面参考系的几何角度。
其结构如图1-1所示。
1、 2、 2a 矩形工作台指针 2c 固紧螺钉 2b 滑动刀台 2d 被量刀具 3、 主量角器 3a 量刀板与指针 3b 升降螺母4、 副量角器54a 指针 4c 摇臂 4b 固紧手轮5、 附件5a 立柱 5c 手轮 5b 量角器支座（二）使用方法（以直头外圆车刀为例）1、测量主偏角：主偏角是在基面上测量的主切削刃S 与车刀进给方向之间的夹角。
金属切削原理与刀具_1.1刀具材料应具备的性能和种类
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二.刀具材料的分类
（一）普通刀具材料 2．硬质合金 （4）我国硬质合金刀具的发展以及世界主要生产企业 德国：克努伯公司维迪阿厂 （鲁尔） 美国：通用电气公司、肯纳金属公司、亚当斯碳化物公司 瑞典：山特维克公司
• 日本：三菱金属矿业公司、东芝坦嘎络依公司（川崎、名古屋 、大阪工厂）、住友电气工业公司 • 英国：山特维克英国公司、美国肯纳金属英国公司 • 奥地利：普兰西金属工厂（三年一次普兰西国际会议） • 中国：株洲硬质合金有限公司、自贡硬质合金有限公司
二.刀具材料的分类
• （二）特殊材料刀具 • 1．陶瓷刀具 • （1）材料组成：主要由硬度和熔点都很高的Al2O3、 Si3N4等氧化物、氮化物组成，另外还有少量的金属 碳化物、氧化物等添加剂，通过粉末冶金工艺方法 制粉，再压制烧结而成。 • （2）常用种类：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷 • （3）优点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命比硬 质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削 力比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面光 洁度。 • （4）缺点：强度和韧性差，热导率低。陶瓷最大缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。 • （5）适用范围：高速精细加工硬材料。
• • • • • • • • • • • • • • • （一）普通刀具材料 1．高速钢 （3）高速钢的分类 ①普通高速钢 A、钨系高速钢 。常用牌号：W18Cr4V 优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。 缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，热塑性差，不宜制造成大截 面刀具。 B、钨钼钢 常用牌号：W9Mo3Cr4V 优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀 缺点：高温切削性能和W18相比稍差。 ②高性能高速钢 9W18Cr4V 优点：具有较强的耐热性 缺点：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高速钢磨削加工性差。 ③粉末冶金高速钢 优点：无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达69～70HRC；保 证材料各向同性，减小热处理内应力和变形；磨削加工性好，磨削效率比熔炼 高速钢提高2～3倍；耐磨性好。 牌号的表示方法
金属切削与刀具实验报告
本科生实验报告实验课程金属切削原理与刀具学院名称核技术与自动化工程学院专业名称学生姓名学生学号指导教师实验地点实验成绩二〇 16 年 11 月——二〇 16 年 11 月填写说明1、适用于本科生所有的实验报告（印制实验报告册除外）；2、专业填写为专业全称，有专业方向的用小括号标明；3、格式要求：①用A4纸双面打印（封面双面打印）或在A4大小纸上用蓝黑色水笔书写。
②打印排版：正文用宋体小四号，1.5倍行距，页边距采取默认形式（上下2.54cm，左右2.54cm，页眉1.5cm，页脚1.75cm）。
字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）；页码用小五号字底端居中。
③具体要求：题目（二号黑体居中）；摘要（“摘要”二字用小二号黑体居中，隔行书写摘要的文字部分，小4号宋体）；关键词（隔行顶格书写“关键词”三字，提炼3-5个关键词，用分号隔开，小4号黑体)；正文部分采用三级标题；第1章××(小二号黑体居中，段前0.5行)1 ×××××四号黑体×××××（段前、段后0.5行）1.1小四号黑体（段前、段后0.5行）参考文献（黑体小二号居中，段前0.5行），参考文献用五号宋体，参照《参考文献著录规则（GB/T 7714－2005）》。
实验一车刀角度测量1.实验目的通过实验，将使同学能增强对刀具切削部分几何特征参数的感性认识，理解切削加工中的切削机理，掌握金属切削理论基础概念。
2. 实验设备车刀量角台3. 实验内容与步骤3.1.实验内容使用车刀量角台测量车刀的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。
3.2.实验步骤测量前，先使量角台的指针对零，即底座刻度盘上的小指针指向0；同时扇形刻度盘上的指针及右侧刻度盘上的指针均指向0，此时，刀具（杆）的中心线应与扇形刻度盘及指针垂直。
（1）.测量主偏角将刀具放在转动工作台上，刀具侧面紧贴转动工作台上的工字架侧面，位置可调整，按顺时针转动工作台，使刀具的主切削刃与垂直扇形刻度盘上的指针平面贴紧，此时观察转动工作台左下方的指针所指底座圆形刻度盘的刻度，即为所需测量的主偏角角度。
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河南理工大学万方科技学院
金属切削原理与刀具设计
实验报告
班级
学号
姓名
机械与动力工程学院
机械制造实验室
注意事项
为了实验的顺利进行，确保学生人身安全和国家财产安全，特提出以下注意事项：
(1)上实验课前必须按指导书作好预习及准备工作。
(2)除了必要的书籍和文具外，其他物品不得带入实验室。
(3)进入实验室后,应保持室内安静和整洁。
不准打闹、乱扔纸屑和随地吐
痰。
(4)凡与本次实验无关的仪器设备，均不得使用或触摸。
(5)做实验时应按指导细心操作。
如仪器发生故障，应立即报告指导老师，
不得自行拆修或安装软件。
(6)爱护国家财产，实验完毕应将实验仪器整理好，如损坏仪器，按有关规
定处理。
实验结束后，需在三日内上交实验报告，如有特殊情况，需向老师说明原因！
机械与动力工程学院
机械制造实验室
实验1切削力测量
1.1实验目的和要求：
(1)了解切削测力仪的工作原理及测力方法。
(2)掌握切削深度、进给量对车削力的影响规律。
(3)掌握有关软件的应用。
1.2实验内容
(1)测力仪标定。
(2)切削速度、进给量一定的情况下，测量不同的切削深度下车削力的大小。
(3)切削速度、切削深度一定的情况下，测量不同的进给量下车削力的大小。
1.3实验设备、仪器和试件
CA6140车床一台
Kistler测力仪一台
计算机系统（数据分析软件）一台
1.4实验数据处理
初始条件：
D=mm n=rpm
ν=m/min a p=mm
1实验数据记录
记录ν、a p一定的条件下，不同的测得的切削力(如下图)。
表1.1:ν、a p一定的条件下，f对切削力的影响
序号f F x(N)F y(N)F z(N)
1
2
3
4
5
1
2实验1切削力测量
2实验曲线
绘制切削力F x、F y、F z与f的关系曲线
F z
f
F x、F y、F z与f的关系曲线
实验2切削层变形的观察与测量
2.1实验目的和要求：
(1)掌握切削层变形的测量方法。
(2)理解几个主要参数(ν、f、γ0)对切削层变形的影响规律。
(3)能够在设计中自觉的、正确的运用这些常用的基本结构。
2.2实验内容
(1)观察切削层、切屑的变化。
(2)改变主要参数(ν、f、γ0)进行切削，对切屑进行测量（采用长度法）。
(3)计算变形系数ζ。
2.3实验设备、仪器和试件
CA6140车床一台
试件（经事先加工的圆钢）一把
游标卡尺一把
千分尺一把
2.4实验数据处理
初始条件：
D=mm a p=mm
n=rpmγ0=m/min
1实验数据记录
记录ν、a p一定的条件下，不同的测得的切削力(如下图)。
表2.1:ν、a p一定的条件下，f对切削力的影响序号f(mm/r)切削层长度切屑平均长度变形系数ζ
1
2
3
4
5
3
4实验2切削层变形的观察与测量
2实验曲线
绘制变形系数ζ与f的关系曲线
ζ
f
ζ与f的关系曲线。