第十二章 磨 削 金属切削原理第2版华中科技大学出版社
金属切削与原理资料
hDf sinr
（2）切削层公称宽度bD。是指在切削层横截面内，平行 于过渡表面度量的切削层尺寸。
bD ap /sinr
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第一章 刀具基本定义
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第一章 刀具基本定义
1.1 切削运动及形成的表面
1.1.1 切削运动 在金属切削加工过程中，工具与工件之间必须有相
对运动，这种相对运动称为切削运动，如图1.1所示。 1．主运动
是形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。 2．进给运动
是使工件多余的材料不断被去除的工作运动。
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关系是：
vf fnfzzn
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第一章 刀具基本定义
3．背吃刀量ap 背吃刀量是指工件上已加工表面至待加工表面间的
垂直距离。对于外圆车削，如图1.14所示，背w
dm 2
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第一章 刀具基本定义
1.3.2 切削层参数与金属切除率 1．切削层参数
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第一章 刀具基本定义
图1.2 切削运动与加工表面
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第一章 刀具基本定义
1.2 刀具切削部分的几何角度
1.2.1 刀具切削部分的组成 普通外圆车刀的构造如图1.3所示。
1．三面 三面即前刀面、主后刀面和副后刀面。
（1）前刀面Ar。是指刀具上切屑流过的表面。 （2）主后刀面Aa。是指与工件上过渡表面相对的表面。 （3）副后刀面。是指与工件上已加工表面相对的表面。 2．二刃
金属切削与原理资料
熊良山张福润机械制造技术基础华中科技大学出版社第二版复习题
《数控加工工艺基础》复习题第1章 切削与磨削过程一、单项选择题1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（ 1，2 ）的材料剪切滑移变形的结果。
P25 ① 第Ⅰ变形区 ② 第Ⅱ变形区 ③ 第Ⅲ变形区 ④ 第Ⅳ变形区2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（ 1 ）。
① 前角 ② 后角 ③ 主偏角 ④ 刃倾角3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。
如在形成挤裂切屑的条件下，若加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（ 1 ）。
P34① 带状切屑 ② 单元切屑 ③ 崩碎切屑 ④ 挤裂切屑4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（ ）变形的重要成因。
① 第Ⅰ变形区 ② 第Ⅱ变形区 ③ 第Ⅲ变形区 ④ 第Ⅳ变形区5、切削用量中对切削力影响最大的是（ ）。
① 切削速度 ② 背吃刀量 ③ 进给量 ④ 切削余量6、精车外圆时采用大主偏角车刀的主要目的是降低（ ）。
① 主切削力F c ② 背向力F p ③ 进给力F f ④ 切削合力F7、切削用量三要素对切削温度的影响程度由大到小的顺序是（ ）。
① f a v p c →→ ② p c a f v →→ ③ c p v a f →→ ④ c p v f a →→8、在切削铸铁等脆性材料时，切削区温度最高点一般是在（ ）。
① 刀尖处 ② 前刀面上靠近刀刃处 ③ 后刀面上靠近刀尖处 ④ 主刀刃处9、积屑瘤是在（ ）切削塑性材料条件下的一个重要物理现象。
① 低速 ② 中速 ③ 高速 ④ 超高速10、目前使用的复杂刀具的材料通常为（ ）。
① 硬质合金 ② 金刚石 ③ 立方氮化硼 ④ 高速钢11、在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动（ ）。
① 均由工件来完成 ② 均由刀具来完成③ 分别由工件和刀具来完成 ④ 分别由刀具和工件来完成12、进给运动通常是机床中（ ）。
① 切削运动中消耗功率最多的运动 ② 切削运动中速度最高的运动③ 不断地把切削层投入切削的运动 ④ 使工件或刀具进入正确加工位置的运动13、切削用量中对刀具寿命影响最大的是（ ）。
2021年金属切削原理与刀具学习指导书
附件：《金属切削原理与刀具》学习指引书金属切削原理某些学习指引金属切削刀具某些学习指引习题某些上海师范大学信息与机电工程学院.08《金属切削原理与刀具》学习指引书一、课程合用专业课程总学时：54-72合用专业：机械设计制造与自动化专业二、课程性质《金属切削原理与刀具》是机械设计制造与自动化专业一门专业基本课，是其他后续专业课基本。
也可作为其她近机类专业选修课。
通过本课程学习学生要掌握金属切削基本分析办法和基本规律，熟悉数控刀具，以及合理选取切削用量和刀具几何参数。
为毕业后从事生产、工艺、营销、管理及研究和进一步学习打下基本。
三、本课程地位和作用《金属切削原理与刀具》是研究金属切削加工与生产理论和应用技术基本课程，应用非常广泛。
因而，《金属切削原理与刀具》是高等学校机械类专业一门重要课程。
作为技术基本课程，它具备基本性、应用性和先进性。
基本性是指基本理论、基本知识和基本技能。
应用性是指本课程基本理论来源于实际生产和科学实验同步又直接服务于生产。
先进性在于在科学实验和刀具设计研究中采用了许多独特、先进研究手段。
学习《金属切削原理与刀具》是为后续专业课程打基本，是为学生毕业后从事先进制造业关于数控等机械加工和刀具产品开发、生产等工作打基本，也就是为自学、深造、拓宽和创新打基本。
机械类专业学生学习本课程重在理论联系实际，它是本专业领域研究和发展重要出发点。
同步注重培养学生解决生产实际问题能力和自主学习能力。
四、学习规定与重点、难点（一）课程基本规定1．使学生从理论上结识金属切削过程普通现象及基本规律，能按详细加工条件选取合理刀具材料、切削某些几何参数及切削用量，计算切削力及功率，并能运用所学知识分析及解决实际生产中技术问题。
2．初步掌握金属切削实验基本办法和技能，学会使用关于测量仪器，掌握实验数据解决办法。
3．初步掌握原则金属切削刀具选用和惯用非原则金属切削刀具设计办法。
4．对金属切削及刀具领域发展成就和发展趋势有初步理解。
金属切削原理(基本理论)
减小切屑与刀具前刀面的摩擦，并能降低切削温度，所以不易
产生积屑瘤。
积屑瘤对切削过程的影响
1. 影响刀具耐用度：
积屑瘤包围着切削刃，同时覆盖着一部分前刀面。积屑
瘤相对稳定时，可代替切削刃进行切削。切削刃和前刀面
都得到积屑瘤的保护，减少了刀具的磨损，提高刀具耐用
如铜、20钢、40Cr钢、1Crl8Ni9Ti等，随着工件材料的强
度和硬度的依次增大，摩擦系数μ略有减小；
这是由于在切削速度不变的情况下，材料的硬度、强度
大时，切削温度增高，故摩擦系数下降。
切削厚度ac增加时， μ也略为下降；如20钢的ac从0.
lmm增大到0. 18mm， μ从0 .74降至0 .72。因为ac增加
最后长成积屑瘤。
影响积屑瘤产生的因素：
①工件材料的影响：塑性高的材料，由于切削时塑性
变形较大，加工硬化趋势较强，积屑瘤容易形成；而
脆性材料一般没有塑性变形，并且切屑不在前刀面流
过，因此无积屑瘤产生。
②切削速度主要通过切削温度影响积屑瘤。
低速(Vc＜3～5m／min)时，切削温度较低（低于
300℃），切屑流动速度较慢，摩擦力未超过切屑分子的结
工件母体分离，一部分变成切屑，很小一部分留在已加
工表面上。
第Ⅰ变形区
近切削刃处切削层内产生的塑性变形区——剪切滑移变形；
第Ⅱ变形区
与前刀面接触的切屑底层内产生的变形区——挤压变形；
第Ⅲ变形区
近切削刃处已加工表层内产生的变形区——已加工表面变形。
三） 第一变形区内金属的剪切变形
追踪切削层上任一点P，可以观察切屑的变形和形
系数ξ可直观反映切屑的变形程度，并且容易测量。
《金属切削原理》第12章[磨削]
![《金属切削原理》第12章[磨削]](https://img.taocdn.com/s3/m/e7c9c68d1a37f111f1855bdf.png)
第十二章磨削磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工内圆磨削外圆磨削平面磨削普通平面磨削圆台平面磨削超精磨削加工第一节砂轮的特性及选择砂轮由磨料、结合剂、气孔组成特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定一、磨料分为天然磨料和人造磨料人造磨料氧化物系刚玉系（Al2O3）碳化物系碳化硅系碳化硼系超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系二、粒度表示磨粒颗粒尺寸的大小＞63μm号数为通过筛网的孔数／英寸（25.4mm）机械筛分一般磨粒＜63μm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒精磨细粒降低粗糙度粗磨粗粒提高生产率高速时、接触面积大时粗粒防烧伤软韧金属粗粒防糊塞硬脆金属细粒提高生产率国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示三、结合剂作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状1、陶瓷结合剂（A）常用由黏土等陶瓷材料配成特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力2、树脂结合剂（S）切断、开槽酚醛树脂、环氧树脂特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮人造橡胶特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料青铜结合剂（制作金刚石砂轮）特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性四、硬度在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬工件材料硬砂轮软些防烧伤工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用接触面积大软砂轮精度、成形磨削硬砂轮保持廓形粒度号大软砂轮防糊塞有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞五、组织磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系分为：紧密（0～3）、中等（4～7）、疏松（8～14）（磨粒占砂轮体积％↘）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小开式空洞型蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道管道型5～50μm六、砂轮的型号标注形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度P300x30x75WA60L6V35外径300，厚30，内径75第二节磨削运动一、磨削运动1、主运动砂轮外圆线速度m/s2、径向进给运动进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离间歇进给mm/st 单行程mm/dst 双行程连续进给mm/s3、轴向进给运动进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动圆磨mm/r平磨mm/ 行程4、工件速度vw线速度m/s 二、磨削金属切除率ZQ＝Q/B＝1000·vw·fr ·fa/B mm^3/(s ·mm)ZQ：单位砂轮宽度切除率Q：每秒金属切除量用以表示生产率B：砂轮宽度三、砂轮与工件加工表面接触弧长lc ＝sqrt(fr ·d0)影响参加磨削磨粒数目及磨粒负荷，容屑，冷却条件四、砂轮等效直径将外圆（内圆）砂轮直径换算成接触弧长相等的假想平面磨削的砂轮直径结论：对砂轮耐用度影响内圆＞平面＞外圆第三节磨削的过程一、单个磨粒的磨削过程磨粒的模型锐利120°圆锥钝化半球实际磨粒：大的负前角，大的切削刃钝圆半径滑擦、耕犁、切削滑擦：（不切削，不刻划）产生高温，引起烧伤裂纹耕犁：（划出痕迹）磨粒钝或切削厚度小于临界厚度，工件材料挤向两侧隆起切削：切削厚度大于临界厚度，形成切屑v↑→隆起↓（线性）塑性变形速度＜磨削速度二、磨削的特点1、精度高、表面粗糙度小高速、小切深、机床刚性2、径向分力Fn较大多磨粒切削3、磨削温度高磨粒角度差、挤压和摩擦、砂轮导热差4、砂轮的自砺作用三、磨削的阶段1、初磨阶段实际磨深小于径向进给量2、稳定阶段实际磨深等于径向进给量3、清磨阶段实际磨深趋向于0 提高生产率缩短1、2提高质量保证3第四节磨削力及磨削功率一、磨削力的特征分解成三个分力Ft 切向力Fn 法向力Fa 轴向力特征：1、单位切削力k 很大磨粒几何形状的随机性和参数的不合理性7000～20000kgf/mm^2 其他切削方式k＜700kgf/mm^22、Fn值最大Fn/Ft 通常2.0 ～2.5工件塑性↓、硬度↑→Fn/Ft ↑ 切深小，砂轮严重磨损Fn/Ft 可达5～103、磨削力随磨削阶段变化初磨、稳定、光磨二、磨削力及磨削功率摩擦耗能占相当大的比例（70～80％）切向力（N）：Ft ＝9.81·(CF·(vw·fr ·B/v)+ μ·Fn) 径向力（N）：Fn＝9.81·CF·(vw·fr ·B/v) ·tan( α) ·(π/2) vw：工件速度v：砂轮速度fr ：径向进给量B：磨削宽度CF：切除单位体积切屑所需的能kgf/mm^2μ：工件－砂轮摩擦系数α：假设粒度为圆锥时的锥顶半角磨削功率P＝Ft ·v/1000 Kw理论公式精度不高，常用实验测定（顶尖上安装应变片）第五节磨削温度耕犁、滑擦和形成切屑的能量全部转化成热，大部分传入工件一、磨削温度砂轮磨削区温度θA：砂轮与工件接触区的平均温度影响：烧伤、裂纹的产生磨粒磨削点温度θdot ：磨粒切削刃与切屑接触部分的温度温度最高处，是磨削热的主要来源影响：表面质量、磨粒磨损、切屑熔着工件温升：影响：工件尺寸、形状精度受影响二、影响磨削温度的因素切削液为降温的主要途径1、工件速度对磨粒磨削点温度的影响大于砂轮速度vw↑→acgmax↑→F↑→θdot↑大v↑→acgmax↓→θdot↑小→摩擦热↑↗acgmax：单个磨粒最大切削厚度mm假设：磨粒前后对齐，均匀分不在砂轮表面平面磨：acgmax=(2·vw·fa/(v ·m·B))sqrt(fr/dt)外圆磨：acgmax=(2·vw·fa/(v ·m·B))sqrt((fr/dt)+(fr/dw))dt ：砂轮直径m：每毫米周长磨粒数用于定性分析2、径向进给量Frfr ↑→acgmax↑→θdot↑fr ↑→接触区↑→同时参加切削磨粒数↑→θA↑3、其他因素fa ↑→θdot↑、θA↑ 工件材料硬度↑、强度、↑韧性↑→θdot↑、θA↑θA↑→工件温升↑vw↑→被磨削点与砂轮接触时间↓→工件温升↗三、磨削温度的测量（热电偶）第六节砂轮的磨损及表面形貌一、砂轮的磨损类型磨耗磨损磨粒磨损破碎磨损磨粒或结合剂破碎（取决于磨削力与磨粒、结合剂强度）破碎磨损消耗砂轮多磨耗磨损通过磨削力影响破碎磨损阶段初期磨损磨粒破碎磨损（个别磨粒受力大，磨粒内部应力与裂纹）二期磨损磨耗磨损三期磨损结合剂破碎磨损二、砂轮的耐用度T 砂轮相邻两次修整期间的加工时间s各因素通过平均切削厚度来影响T经验公式：T=6.67·(dw^0.6) ·km·kt/(10000 ·(vw·fa ·fr)^2)dw：工件直径kt ：砂轮直径修正系数km：工件材料修正系数粗磨时间常用单位时间内磨除金属体积与砂轮磨耗体积之比来选择砂轮三、砂轮的修整作用去除钝化磨粒或糊塞住的磨粒，使新磨粒露出来增加有效切削刃，提高加工表面质量工具单颗金刚石、单排金刚石、碳化硅修整轮、电镀人造金刚石滚轮、硬质合金挤压轮等使用单颗金刚石：导程小于等于磨粒平均直径，每颗磨粒都能修整深度小于等于磨粒平均直径，提高砂轮寿命四、表面形貌单位面积上磨粒数目越多→acgmax↓→磨粒受力↓→磨粒寿命↑→T↑磨粒高度分布越均匀→粗糙度↓磨粒间距均匀性越好→粗糙度↓第七节磨削表面质量与磨削精度一、表面粗糙度比普通切削小小于Ra2 ～4μmvw↓、v↑、R工↑、R砂↑、细粒度→粗糙度↓细粒度→m↑→粗糙度↓B↑→acgmax↓→粗糙度↓磨粒等高性好→粗糙度↓二、机械性能1、金相组织变化烧伤：C↑、合金元素↑→导热性↓→易烧伤高温合金↑→磨削功率↑→θA↑→易烧伤影响：破坏工件表层组织，产生裂纹，影响耐磨性和寿命2、残余应力原因：相变引起金相组织体积变化温度引起热胀冷缩和塑性变形的综合结果光磨10次残余应力减少2～3 倍光磨15次残余应力减少4～5 倍fa ↓、fr ↓→拉应力↓3、磨削裂纹磨削速度垂直方向上的裂纹（局部高温急冷造成热应力）三、磨削精度1、磨床与工件的弹性变形2、磨床与工件的热变形3、砂轮磨损导致形状尺寸变化3、磨床与工件振动研磨加工是应用较广的一种光整加工。
金属切削原理与工具二共31页
第四节 切削力和切削功率 一、切削力
1.切削力的来源 2.切削合力及分力
第二章 金属切削过程的基本规律
第四节 切削力和切削功率
图2-8 切削力分析 a）作用在刀具上的力 b）、c）切削时的合力及分力
第二章 金属切削过程的基本规律
第四节 切削力和切削功率
由图2-8 可得
第二章 金属切削过程的基本规律
第五节 切削热与切削温度 传散比例与切削速度有关，提高切削速度摩擦热增多，切屑 带走的热量也增多，传入工件和刀具的热量减少，留在工件 中的热量更少。故高速切削对切削加工较为有利。
第二章 金属切削过程的基本规律
第五节 切削热和切削温度
二、切削温度 1.切削温度的分布 切削温度在刀具、切屑、工件上分布极不均匀，在切屑中，底 层温度最高；在刀具中，靠近切削刃处（约1mm）温度最高； 在工件中，切削刃附近温度最高。 切削钢料时，切屑表面产生一层氧化膜，它的颜色随切削温度 的高低而变化，可从切屑颜色大致判断切削温度高低。300℃ 以下切屑呈银白色；400℃左右呈黄色；500℃左右呈深蓝色； 600℃左右呈紫黑色
第一节 切 削 变 形
一、切削变形的原理 1.第Ⅰ变形区（剪切区） 2.第Ⅱ变形区（摩擦变形区） 3.第Ⅲ变形区（硬化区）
举例
第二章 金属切削过程的基本规律
图2-2 变形区滑移线和流线示意图
第一节 切 削 变 形
二、影响切削变形的主要因素 1.工件材料 2.前角 3.切削速度 4.进给量
第二章 金属切削过程的基本规律
第二章 金属切削过程的基本规律
图 2-9 背吃刀量
ａｐ、进给量ｆ对切削力Ｆｃ的影响
第四节 切削力和切削功率 2）切削速度
金属切削原理第二版课后练习题含答案
金属切削原理第二版课后练习题含答案前言
《金属切削原理》第二版是由机械工业出版社出版的一本工科教材，书中详细介绍了金属材料切削加工的原理和技术。
本文为该书的课后练习题以及答案。
课后练习题
第一章
1.金属材料的物理性质有哪些？
2.什么是材料的塑性变形？分别介绍材料的塑性变形和脆性破裂。
3.什么是金属材料的粘塑性本质，为什么会出现粘塑性断裂？
答案
第一章
1.金属材料的物理性质有密度、热膨胀系数、导电性、热导率、比热容
等。
2.材料的塑性变形是指在受力的作用下，材料通过内部的微观构造变换
而发生的永久性形变。
具体分为弹性变形和塑性变形。
材料的塑性变形是指在高应力或者温度情况下发生的，是通过材料内部的晶体滑移或者扩散等形式来完成的。
脆性破裂是指在脆性材料中，由于缺陷和应力集中作用，导致材料断裂，并没有发生明显的塑性变形。
3.金属材料的粘塑性本质是指在高应力或者温度下，金属材料在塑性变
形过程中伴随着的局部加热、塑性流动、位错和缺陷的运动等现象。
在这种情况下，粘塑性断裂是指材料的强度下降，在高应力和温度的情况下，达到了材料的塑性极限，在材料附近发生了明显的形变和变形，但是却没有出现完全的破裂。
结语
以上就是《金属切削原理》第二版课后练习题及答案。
希望这份资料能够帮助到学习金属加工的读者。
金属切削原理.doc
第1章、第2章金属切削原理是非题1.金属切削刀前角、刃倾角均有正负之分。
（√）2.零件的表面层金属发生冷硬现象后，其强度和硬度都有所增大。
（√）3.在中等速度切削加工时，热效应使硬质合金刀具产生磨损，其主要形式包括：相变磨损、扩散磨损和氧化磨损。
（x ）4.切削力随着切削速度增加而增加。
（ x ）名词解释1. 积屑瘤在切削速度不高而又能形成连续性切削的情况下，加工钢料等塑性材料时，常在前刀面切削处黏着一块剖面呈三角形的硬块。
2．后角γ3．刀具耐用度填空题1．磨削加工时，提高砂轮速度可使加工表面粗糙度数值变小，提高工件速度可使加工表面粗糙度数值变小，增大砂轮粒度号，可使加工表面粗糙度数值变大。
2．金属切削刀具的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损、前刀面和后刀面同时磨损、化学磨损几种形式。
3．金属切削加工时，切屑沿前刀面变形称第2变形区，其特点是使靠近前刀面处的金属纤维化，纤维化方向基本上和前刀面平行。
4．金属切削加工时，切屑第3变形区是指以加工表面变形，其特点是产生变形和回弹，造成表面金属纤维化与加工硬化 . 。
5．切削三要素是指金属切削过程中的1）切削速度、2）进给量和3）背吃刀量三个重要参数，其中对刀具寿命影响最大的是4）切削速度。
6．刀具前角大，则刀具强度 1）降低；增大刀具主偏角和副偏角，则已加工表面粗糙度 2）增大。
7.常用刀具材料是1）硬质合金 2）高速钢，后者适合制造复杂刀具，前者韧性不足且工艺性差。
8．拉削图形指拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序，通常都用图形表达，可分为1）分层式 2）分块式 3）综合式。
10．材料的切削加工性指工件材料加工的难易程度，它是一个相对的概念。
11．材料的相对加工性Kr值越大，则这种材料越容易加工。
12．金属切削加工时，后刀面和已加工表面的挤压和摩擦称第第三变形区，其结果使加工表面晶粒纤维化和加工硬化。
13．金属切削过程中切削力的来源主要有两个，即切削层金属、切屑和工件表层金属的弹塑性变形所产生的抗力和刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。
切削原理
切断刀的工作角度
纵向进给
fe f f fe f f oe o o oe o o
tg f f / dw tg o f sin r / dw
车右（左）螺纹时的车刀左（右）侧刀刃， 应适当增大刃磨后角（前角）
n
过主切削刃选定点，与该点切削 速度方向相垂直的平面。video\ 车刀基面.avi 2、切削平面Ps dw
切削平面
f
正交平面
过主切削刃选定点，与该点过渡 表面相切，并垂直于基面的平面。 video\切削平面Ps.avi 3、正交平面（主剖面） Po
过主切削刃选定点，并同时垂直 与基面和切削平面的平面video\ 正交平面Po .avi
研究内容： 基本理论方面：切削变形，力，热，温度，刀具磨损、 破损等基本理论、规律； 基本知识方面：刀具材料的种类、应用，工件材料加工 性能、评定，加工质量，切削用量选用; 基本技能方面：会选刀具材料，刀具几何参数，切削用 量，简单计算等。
3. 金属切削原理课程的任务
基本任务:研究金属切削过程的基本规律，研究新型刀具材 料的切削性能，研究如何提高切削效率，保证加工零件的表 面质量。 主要内容:刀具角度和角度换算，金属切削的基本规律，应 用部分，磨削等。 主要目标:通过对金属切削过程一般现象的认识，掌握其内 在的基本规律，能按具体条件合理地选择刀具材料、切削部 分几何参数和切削用量，计算切削力和功率，了解金属切削 实验的基本方法。并能用所学金属切削的科学理论知识对生 产中的一些问题进行分析、解释和解决。
主运动和进给运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。
3. 主运动和进给运动的合成
主运动和进给运动同时进行，如车削时刀具上切削刃
金属切削原理ppt课件
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素 刀具由任务部分和非任务部分构成。
•〔1〕前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •〔2〕主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的外表 〔过渡 外表〕相对的刀面。 •〔3〕副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的外表相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
瞬时速度。单位：m/s或m/min〔r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运
动方向的瞬时速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str〔double stroke双行程〕 • 例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进展切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿 • 例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1〕基面中丈量的刀具角度
•〔1〕主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与 进给运动速度Vf方向之间的夹角。 •〔2〕副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进 给运动速度vf反方向之间的夹角。 •〔3〕刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投 影之间的夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度能否正确的验证公式之
§1-2 刀具资料
•刀具资料通常是指刀具切削部分的资料。 •加工质量、加工效率、加工本钱，在很大程度上取决于 刀具资料的合理选择。因此，资料、构造和几何外形是决 议刀具切削性能的主要要素。 •金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还 要求刀具资料具备一定性能。
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6. 磨削力
沿砂轮径向的法向磨削力Fp； 沿砂轮切向的切向磨削力Fc； 沿砂轮回转轴线方向的轴向磨削力Ff（可不计）。
磨削力基本特征 1）单位磨削力值很大 由于磨粒几何形状的随
机性和几何参数的不合理，使单位磨削力值很大。 2）三项分力中背向力最大 正常磨削条件下，
≤ 40μm，显微镜分析法 选择的准则：
粗磨用颗粒较粗的磨粒，以提高生产率； 精磨用颗粒较细的磨粒，减小已加工表面粗 糙度； 工件材料软、塑性大和磨削面积大时， 为避免堵塞砂轮，采用较粗的磨粒。
60号-每英寸 （25.4mm） 长度上有60 个孔眼的筛
网
（3）结合剂—将磨粒结合起来，使砂轮具有一 定的强度、 气孔、硬度和抗腐蚀、抗潮湿的 性能。
头架
内圆磨具 砂轮架 横向进给机构 工作台
尾座
床身
横向进给手柄 脚踏操作板
万能外圆磨床外观图
磨削外圆柱面
扳转工作台磨削长圆锥面
扳转砂轮架磨削短圆锥面
扳转头架磨削内圆锥面
M1432A型万能外圆磨床典型加工示意图
主运动； 径向进给运动； 轴向进给运动； 工件圆周（或直 线）运动。
二、砂轮的特性及其选择
下产生相变，从而其硬度与塑性发生变化的现象。 避免烧伤的措施：
①合理选用砂轮（选硬度较软，组织疏松砂轮） ②合理选择磨削用量（提高圆周进给速度和轴向 进给量，减少工件与砂轮接触时间。） ③采用良好的冷却措施（加大冷却液流量）
Vs 30 ~ 35m / s（一般）、45 ~ 100m / s（高速）
砂轮—用结合剂把磨粒粘结起来，经压坯、 干燥、焙烧及车整而成，具有很多气孔，而用磨 粒进行切削的工具。
1. 影响因素 （1）磨料
切削作用，高硬度、耐磨、 韧性强、适当的脆性 •氧化系磨料：刚玉（Al2O3） •碳化物系磨料：SiC、BC •高硬磨料：人造金刚石、立方氮化硼
（2）粒度—表示磨粒的大小 颗粒上的最大尺寸＞40μm，机械筛分法
剂
外 径
厚
内
度
径
棕 刚 玉
硬
磨 料 占
平 径
陶总
瓷体
50 1
％
三、磨削过程
1. 磨削的特点 （1）磨削速度高； （2）冷硬程度大、能量消耗大； （3）单颗磨粒切削厚度极小，
单位磨削力大； （4）背向磨力大； （5）磨粒有自砺性； （6）砂轮表面磨粒分布是随机的。
2.磨粒切削过程（单个）
（1）磨粒的形状
第十二章 磨 削
一、 砂轮特性及其选择
二、 磨削机理
重点和难点： 掌握砂轮的特性，对磨削过程有
初步认识。
一、概述
磨削—用带有磨粒的工具来对工件进行加工的 方法。
加工精度：IT5～IT6 加工粗糙度：Ra1.25～0.01μm 加工范围：淬硬钢、耐热钢、特殊合金材料、
石材 加工形式：外圆磨、平面磨、齿面磨、螺纹磨
（4）硬度—指砂轮上磨粒受力后自砂轮表层脱 落的难易程度，也反映磨粒与结合 剂的粘固程度。
结合剂体积每增加1.5%,砂轮硬度将增加一级。
选得太软，会使磨粒脱落得太快而不能充分发 挥其切削作用。
选得太硬，会使磨钝了的磨粒不能及时脱落， 因而产生大量磨削热，造成工件烧伤。
◆参照原则
• 工件材料硬，砂轮硬度应选的软些；（防烧伤） • 砂轮与工件的接触面积大时，选软砂轮；（防磨屑堵塞） • 精磨和成形磨削，选硬的砂轮；（保持形状精度） • 半精磨和粗磨，选软的砂轮；（防工件发热烧伤） • 磨削有色金属等软材料，选软的砂轮。（防磨屑堵塞）
3）切削阶段——切入工件 ，使被挤压金属产生剪切滑移形 成切屑。这一阶段以切削为主，也有表层变形强化。
二、磨削影响因素
1.磨削过程的理论分析
2. 砂轮表面的形状：
3. 残余应力—相变引起金相组织的体积变化、温 度引起的热胀冷缩及塑性变形的综合结果。
4. 磨削烧伤—由磨削热引起的、在加工表面瞬间 发生的氧化变色现象。
特点：刀尖过渡圆弧比较大 切削时为负前角
负前角切削时对金属的挤压
（2）磨屑的形成过程
三区：滑擦 削
刻划
切
1）滑擦阶段——在工件表面滑擦而过，并未切削工件，工件 仅产生弹性变形。摩擦作用产生大量的热能使工件温度升高。
2）刻划阶段——切入工件，在工件上耕犁出沟槽，工件产生 塑性变形，表层产生变形强化。
3. 强力磨削（缓进给大切深）
以大的径向进给量和很低的工作台进给速度 进行磨削。
单个磨粒的切削厚度大为减少，因而作用在 每个磨粒上的力也减少。
特点： 1）生产率高； 2）扩大磨削工艺范围； 3）不易损伤砂轮； 4）精度稳定； 5）磨削力和磨削热大。
4. 砂带磨削
特点： 1）设备简单； 2）生产率高； 3）加工质量好； 4）能磨削复杂平面。
特点：
1）磨粒微刃数多且等高性好，能切下均 匀细微切屑；
2）借助半钝化状态的微刃对工件表面的 摩擦抛光作用。
2. 高速磨削 （45m/s以上）
砂轮速度提高后，使单位时间内通过磨削区 的磨粒增加。若进给量保持与普通磨削时相同， 则高速磨削时每颗磨粒切削厚度变薄，同时使每 颗磨粒的负荷减小。
特点： 1）生产率高； 2）砂轮使用寿命提高； 3）可提高精度 减小磨削表面的粗糙度； 4）改善磨削表面质量。
Fp/Fc的比值约为2.0～2.5。直接影响工艺系统变形 和加工精度。
3）磨削力随不同的磨削阶段而变化 4）磨削力的构成 在磨削力的构成中，材料剪 切所占比重较小，而摩擦所占比重较大，可达70%～ 80%。源自FcCFVwx
f
y
a
z p
9.磨削热 磨削产生的高温是产生磨削表面烧伤、残余应力
和表面裂纹的原因。 表面烧伤：指磨削过程中磨削表面层金属在高温
在机械加工中，常用的砂轮硬度是： 软2（H）至中2（N）
（5）组织—反映磨粒、结合剂、气孔三者之 间的比例关系。
Vs Vk Vp VB
砂轮的总体积 磨料体积 气孔体积 结合剂体积
（六）形状 尺寸
2. 砂轮标志 A 60 S V 6 P 300 × 30 × 75
磨 料
粒 硬 结 组形 度 度 合 织状
Vw 15 ~ 85m / min（粗加工）、15 ~ 50m / min（精加工） ap 0.01 ~ 0.07mm（粗磨）
ap 0.0025 ~ 0.02mm（精磨）
(0.3 ~ 0.85)b（s 粗磨）、（0.1 ~ 0.3）b（s 精磨）
三、优秀磨削形式
1. 砂轮修整（高精度小粗糙度磨削）