金属切削原理与刀具 (1)
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具金属切削是指通过刀具对金属材料进行加工削除的过程，是金属加工领域中常见且基础的一种加工方式。
人们在制造和加工各种金属制品的过程中，常常需要通过切削来将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
本文将深入探讨金属切削的原理以及相关的刀具类型。
一、金属切削原理金属切削的原理是利用刀具对金属工件进行力学削除材料的过程。
主要原理可以归纳为以下几点：1. 刀具与工件的相互作用力：切削过程中，刀具施加在工件上的作用力可以分为切割力、摩擦力、压力等。
切割力使刀具沿着切削方向削除金属，摩擦力影响工件表面的质量，而压力则有助于防止振动和提高切削质量。
2. 刀具与工件的接触面积：切削过程中，刀具与工件的接触面积较小，集中在切削刃上。
通过提高切削刃的硬度和耐磨性，可以减少切削面的磨损，延长刀具的使用寿命。
3. 金属切削时的切削角度：切削角度是指刀具切削刃与工件表面法线之间的夹角。
合理选择切削角度可以使切削过程更加顺利，减少切削力和切削温度。
二、常见的刀具类型不同的金属切削需求需要选择不同类型的刀具。
以下将介绍几种常见的刀具类型及其特点：1. 钻头：用于钻孔加工的刀具，主要特点是具有较高的刚性和旋转精度。
根据孔径的大小，可以选择不同类型的钻头，如常规钻头、中心钻头和孔径加工钻头等。
2. 铣刀：用于面铣、端铣、槽铣等加工的刀具，形状像一把小锯齿，可通过旋转进行切削。
铣刀可分为平面铣刀、球头铣刀、棒铣刀等多种类型，适用于不同形状和尺寸的金属切削。
3. 刀片：用于车削加工的刀具，通常由硬质合金制成，具有较高的耐磨性。
刀片形状多样，如可直线切削的刀片、可拐弯切削的刀片等，适用于不同形状和尺寸的车削加工。
4. 锯片：用于锯切金属材料的刀具，常用于金属管、金属板的切割。
根据不同的锯片规格和齿型，可以实现不同精度和效率的锯切加工。
5. 切割刀具：包括切割刀片和切割车刀等，主要用于金属材料的切割和切断。
根据切割的需求和要求，选择合适的切割刀具可以提高加工效率和切割质量。
10金属切削原理与刀具教案
10金属切削原理与刀具教案
一、教学目标
1、了解金属切削原理和金属切削刀具。
2、掌握金属切削原理，包括切割力，耗散量，刀具磨损等。
3、掌握金属切削刀具类型，结构，用途，材质等基本知识。
4、掌握刀具精度检验，刀具磨削修磨方法以及刀具维护、保养的技巧。
二、教学内容
1、金属切削
金属切削是金属加工的一种方法，常用来制造机械零件、工具、机床和其他金属零件。
金属切削是利用非硬质工具切削金属加工的工艺，它通过切削刃的转动，在金属表面上形成磨损痕迹，从而完成加工过程，例如铣削、锉削、磨削、锯削等。
2、金属切削原理
（1）切割力
切割力是指金属切削的基本力学原理，也是金属切削中最重要的力学原理之一、金属切削受到主要两个基本力的影响，即切削力和剪切力。
（2）耗散量
切削耗散量是指金属切削过程中的能量转换。
当刀具磨削给定表面时，刀具的刃口磨损，耗散量和比热发生变化。
金属切削过程中，大部分能量
转换形式是热量，其余的转换形式有音响，微小的循环磨耗和动力等。
（3）刀具的磨损
刀具的磨损是指通过金属切削给定表面时，刀具的刃口磨损。
金属切削原理讲义及刀具
金属切削原理讲义及刀具一、金属切削原理金属切削是指用刀具对金属材料进行切削加工的过程。
它是制造业中最常见的加工方法之一、金属切削原理主要涉及到力学、热学、材料学、机械设计等多个学科。
1.金属切削力学金属切削的力学主要涉及到塑性变形、弹性变形、剪切应力等方面。
在切削过程中，刀具通过施加剪切力对金属材料进行剪切。
金属在剪切区域受到的应力会导致金属发生塑性变形，形成切屑。
2.金属切削热学金属切削过程中，由于摩擦和变形的能量损耗，切削区域会产生高温。
这些热量会传导到刀具和切削区域，导致材料软化和刀具磨损。
因此，及时冷却切削区域和刀具是非常重要的，可以通过切削润滑剂和冷却剂来实现。
3.金属切削材料学金属切削材料学主要研究刀具材料和工件材料之间的相互作用。
选择合适的刀具材料和工件材料对于获得良好的切削效果至关重要。
刀具材料需要具有一定的硬度、耐磨性和耐冲击性，以适应切削过程中的高负荷和高速度。
而工件材料的硬度、强度和塑性等性质则会影响到切削加工的难易程度。
4.金属切削的刀具刀具是金属切削过程中的重要工具，它直接与工件接触，对工件进行加工。
不同的切削操作需要使用不同类型的刀具。
常见的金属切削刀具包括刀片、铣刀、车刀和钻头等。
-刀片：刀片是金属切削中最为常用的刀具，它可用于车削、铣削、镗削等工艺。
刀片一般由高速钢制成，也有使用硬质合金和陶瓷材料制造的高级刀片。
-铣刀：铣刀是一种用于铣削操作的刀具。
它主要用于在工件上形成平面、槽口和曲面等形状。
-车刀：车刀是用于车削加工的刀具，它通过旋转刀具将工件上的旋转刀具切削掉。
-钻头：钻头是用于钻孔加工的刀具，它通过旋转切削力将工件上的孔切削掉。
以上只是金属切削原理及刀具的简要介绍，金属切削涉及的知识和技术极为广泛和复杂，需要深入学习和实践才能掌握。
通过不断的学习和实践，我们可以了解金属切削的原理和技术，并且选择合适的刀具进行加工，提高加工效率和质量。
2.王明玉,杨炯.金属材料切削原理与刀具[M].湖南大学出版社,2024.。
《金属切削原理与刀具》教案
《金属切削原理与刀具》教案
一、教学内容
（一）金属切削原理
1.金属切削的概念及定义
2.金属切削动力学分析
3.切削力的特性
4.切削模型的构建
5.切削参数分析
（二）刀具
1.刀具的概念及定义
2.刀具系统的构成
3.刀具系统的加工原理
4.刀具系统的结构
5.刀具系统的选择
二、教学目标
1.了解金属切削的概念及定义，切削力的特性以及切削模型的构建
2.了解刀具的概念及定义，刀具系统的构成，加工原理，结构，和选择
3.熟悉金属切削原理及其刀具的使用
三、教学过程
1.课前准备：预习课文，了解金属切削原理及其刀具的使用
2.第一部分：授课
（一）金属切削原理
a）介绍金属切削的概念及定义
b）讲解金属切削动力学分析
c）简要介绍切削力的特性及切削模型的构建
d）介绍切削参数分析
（二）刀具
a）介绍刀具的概念及定义
b）讲解刀具系统的构成
c）简要讲解刀具系统的加工原理
d）介绍刀具系统的结构
e）简单谈论刀具系统的选择
3.第二部分：讨论
让学生分组讨论金属切削原理及刀具系统的使用，每组同学根据自身理解和相应技术资料进行讨论，并将讨论结果口头报告给面前全班听众。
机械制造工程学金属切削原理及刀具习题1
一、高速钢外圆车刀主剖面参考系前角o、后角o、主偏 角r和刃倾角s的标注
如附图1所示，定义分别为： (1)前角 γo——过切削刃选定点在主剖面 (Po) 内测量的前刀面Ar和基面Pr的夹角(有 +、－)； (2)后角αo——过切削刃选定点在主剖面(Po) 内测量的主后刀面Ar和切削平面Ps 的夹角(有+、—)； (3) 主偏角 kr—— 过切削刃选定点在基面 Pr 内 测量的主切削刃和进给方向的夹角； (4)刃倾角λs——过切削刃选定点在切削平面 Ps内测量的切削刃 S和基面Pr的夹角(有+、－)。
3．端面车削、切削用 量的概念如下： 进给量 f：主轴转一 转时，车刀相对工件径 向移动的距离。 背 吃 刀 量 p： 沿 着 工件轴线测量的待加工 表 面与已加工表面的距 离。 [答案] 见例图1. 2。
最大前角计算
刃上的几何角度，并说明以上各角度的定义，当刀尖装高h 后，工作角度如何计算? [ 分析 ]1．刃倾角的正、负在外圆车刀标注角度时，易出 现错误。标注时，S向 视图中刀尖向下为正刃倾角，刀尖向上为负刃倾角。如果以 整体刀具理解，则刀尖低为负刃倾角，刀尖高为正刃倾角。 2．在回答各角度的定义时，一定要严格。如前角：在主 切刃选定点的正交平面(也称主剖面)内测量，前刀面与基面 之间的夹角。
(3)背吃刀量(钻削深度) αp：αp=dm／2，单位为mm。 (4) 切削厚度 hD：切削厚度系指垂直于主切削刃在基 面上投影方向测出的切削层断面尺寸，即 hD=fz sinkγ = f sinkγ /2 mm 由于主切削刃上各点的主偏角不等，因此各点的切 削厚度也不相等。 (5) 切削宽度 bD：切削宽度系指在基面上所量出的主 切削刃参加工作的长度，即 bD=αp/ sinkγ =d/2 sinkγ mm 切削面积 AD：对麻花钻来讲，切削面积实际上系指 每个刀齿的切削面积，即 AD=hD bD=fz αp = f d / 4 mm2
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
金属切削原理与刀具教案
金属切削原理与刀具教案
一、金属切削原理
金属切削是金属加工的主要方式，是指金属切削刀具（刀具）用力对
金属工件表面进行摩擦和削减，以获得特定尺寸和形状的过程。
1. 切削力(Cutting force)
切削力是指切削过程中，刀具和工件表面产生的有效接触力，受到许
多因素的影响，例如：切削刀具的刃型、刃口尺寸、材料硬度、切削速度、切削深度、切削温度等。
2. 切削热量 (Cutting heat)
切削热是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的热量。
切削热
量主要来自三个方面：刀具本身的机械磨损、切削热量的摩擦损耗、以及
工件表面沿刀具刃缘的切粒引起的摩擦损耗。
3. 切削冲程(Cutting stroke)
切削冲程是指切削过程中，刀具施加在工件表面的切削力和切削冲击
力下，使工件表面在介质空气中出现的压痕或局部变形的程度。
4. 量削量 (Quantity of cut)
量削量是指切削过程中，刀具对工件表面的切削量，即刀具作用下，
从工件表面削减掉的物料量。
它受到诸多因素的影响，如切削刀具角度、
切削速度、切削深度、切削液体等。
5. 切削温度 (Cutting temperature)
切削温度是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的温度。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具
金属切削是指利用刀具对金属材料进行加工的一种方法，而刀具作为金属切削
的重要工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
本文将从金属切削的原理和刀具的选择与使用两个方面进行探讨。
首先，我们来了解一下金属切削的原理。
金属切削是通过刀具对金属材料进行
切削，从而使其形状、尺寸和表面质量发生变化的加工方法。
在切削过程中，刀具对工件施加一定的切削力，使金属材料产生塑性变形或者断裂，并将其削除，从而达到加工的目的。
切削过程中，刀具要克服金属材料的抗力，使其发生塑性变形或者断裂，因此刀具的材料、形状和刃口的几何参数都会对切削过程产生影响。
其次，我们来探讨一下刀具的选择与使用。
刀具的选择应根据加工材料的种类、形状和尺寸、加工工艺要求以及加工设备的性能等因素进行综合考虑。
对于不同的加工材料，需要选择不同材质的刀具，如对于铸铁材料，可选择硬质合金刀具；对于不锈钢材料，可选择涂层刀具等。
此外，刀具的形状和刃口的几何参数也需要根据具体的加工要求进行选择，如切削速度较高时，可选择刃口较尖的刀具，以减小切削力和切削温度。
在刀具的使用过程中，需要根据加工工艺要求和刀具的磨损情况进行及时调整和更换，以保证加工质量和效率。
综上所述，金属切削是一种重要的金属加工方法，而刀具作为金属切削的重要
工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
因此，在进行金属切削加工时，需要充分了解金属切削的原理，并根据加工材料和工艺要求选择合适的刀具，并合理使用和维护刀具，以确保加工质量和效率。
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一、选择题
1、在工艺系统刚性很好时，加工硬度高的材料时，为提高刀具强度和寿命，应选取较（B）主偏角。
A、大
B、小
C、中等
2、切削塑性材料与脆性材料相比，刀具的前角应（B）
A、减小
B、增大
C、不改变其大小
3、麻花钻的（C）产生的轴向力最大。
A、主切削刃
B、副切削刃
C、横刃
4、在其它条件相同的情况下，进给量增大则表面残留面积高度（A）
A、随之增大
B、随之减小
C、基本不变
D、先小后大
5、切削用量选择的一般顺序是（A）
A、a p—f—v c
B、a p—v c—f
C、v c—f—a p
D、f—a p—v c
6、一般只重磨前刀面的刀具有（C）
A、麻花钻、尖齿成型铣刀、圆柱铣刀。
B、尖齿成型铣刀、圆柱铣刀、成形车刀。
C、成形车刀、铲齿成形铣刀、拉刀。
D、铲齿成形铣刀、拉刀、铰刀。
7、圆柱孔拉刀的齿升量是相邻两刀齿（或两组切削齿）的（B）。
A、直径差
B、半径差
C、齿距差
8、既能车削外圆又能车削端面和倒角的车刀是（C）
A、90°偏刀
B、尖头车刀
C、45°弯头车刀
D、75°偏刀
9、W6Mo5Cr4V2是下列哪一类刀具材料（D）。
A、钨系高速钢
B、硬质合金
C、合金工具钢
D、钨钼系高速钢
10、标准麻花钻的前角从外缘向钻心逐渐（D）
A、增大
B、先减少后增大
C、先增大后减少
D、减少
11、下列四种结合剂中，适用于金刚石砂轮的结合剂是（D）
A、陶瓷结合剂
B、树脂结合剂
C、橡胶结合剂
D、金属结合剂
12、外圆车削时的径向切削力又称为（C）
A总切削力B、切削力C、背向力D、进给力
13、平行于铣刀轴线，测量的切削量尺寸是（B）
A、铣削宽度
B、背吃刀量
C、铣削厚度
14、下列哪种特性能够反映出磨粒在砂轮中占有的体积百分数大小（A）
A、组织
B、结合剂
C、磨粒
D、粒度
15、在下列的因素中，对切削力影响最大的因素是（A）
A、背吃刀量
B、切削厚度
C、切削速度
D、进给量
16、直齿圆柱铣刀逆铣时，由切入到切出每齿切削厚度的大小变化规律是（B）
A、由最大到零
B、由零到最大
C、由小到大又变小
D、由大到小又变大
17、高速钢的常温硬度可达（C）
A、HRC40—45
B、HRC50—55
C、HRC63—69
D、HRC70—75
18、切削时，工件的剪切滑移变形主要发生在（A）
A、第1变形区
B、第2变形区
C、第3变形区
D、刀—屑接触区
19、在通常条件下加工铸铁时，常形成下列哪种切屑（D）
A、带状切屑
B、螺卷切屑
C、单元切屑
D、崩碎切屑
20、麻花钻的后角αf是指钻头主切削刃上选定点的（D）平面内测量的角度。
A、切削平面
B、正交平面
C、端面
D、过该点圆柱面的切平面
二、判断题
1、工件材料的硬度越高，塑性越小，加工硬化程度和硬化深度越大。
（×）
2、前角即前面与基面间的夹角，在切削平面内测量。
（×）
3、麻花钻的顶角越大，会使切削层厚度增大。
而切削层宽度减小。
（√）
4、拉削图形也叫拉削方法，它决定刀齿负荷分配和加工表面的形成过程。
（√）
5、铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同的称为逆铣相反的称为顺铣。
（×）
6、刀具磨钝标准VB表中，高速钢刀具的VB值均大于硬质合金刀具的VB值，所以高速钢刀具是耐磨损的。
（×）
7、切屑形成过程时金属切削层在刀具作用力的挤压下，沿着与待加工面近似成45°夹角滑移的过程。
（√）
8、所谓前刀面磨损就是形成月牙洼的磨损，一般在切削速度较高，切削厚度较大情况下，加工塑性金属材料时引起的。
（√）
9、切削硬度相当的材料时，脆性金属比塑性金属所产生的热量要多。
（×）
10、焊接式车刀在钎焊时容易产生内应力而使刀片出现裂纹，影响其使用寿命。
（√）
三、计算题
在下图中标注车刀的各个角度。
四、问答题
1、前角的功能是什么？选择前角的主要依据是什么？
答：前角的主要作用：增大前角可以减小切削变形和切削力，降低切削消耗；可以减小加工硬化抑制积屑瘤的产生，提高加工表面质量，降低切削温度。
选择依据：1）根据工件材料选择车刀前角。
当工件的材料较软时，车刀就应选择较大的前角；当工件的材料较硬时，车刀就应选择较小的前角；当车削塑性材料时，车刀就应选择较大的前角；当车削脆性材料时，车刀就应选择较小的前角。
2）根据被加工工件的精度要求选择车刀前角。
粗车或车削有硬皮的铸锻工件时，车刀就应选择较小的前角；精车时，为了使工件表面的粗糙度好一些，车刀一般应当选取较大的前角。
3）根据车刀自身材质情况选择车刀前角。
当车刀自身材质的强度和韧性较差，加工工件时，车刀应选择较小的前角；反之，车刀就应选择较大的前角。
2、表面粗糙度产生的原因是什么？
答：主要原因有：1）加工过程中的刀痕；2）切削分离时的塑性变形；3）刀具与已加工表面间的摩擦4）工艺系统的高频振动。
3、试分析车削、铣削、钻削、磨削的切削速度有何异同？
答：相同之处都是线速度，不同的是车、磨更接近，加工外圆时没什么大的变化，而加工端
面时由外至内起线速度也会逐渐变小，钻削的过程钻头外径与是不同的，中心的值是零，铣刀的线速度一般就是铣刀的外径速度
4、材料的化学成分是如何影响材料的加工性的？
答：材料的化学成分是通过对材料的物理力学性能的影响而影响材料的切削加工性的。
五、计算题
某外圆车削工序，切削前工件直径为80mm，要求切削后工件直径为78mm，一次切除余量，假定工件转速为300r/min，刀具进给速度为60mm/min，试求切削用量三要素和切削面积。