金属工艺学之切削加工
金属切削加工中刀具前角和后角的选择
金属切削加工中刀具前角和后角的选择摘要：本文先对前角和后角的定义进行了详细的讲解，再对前角和后角的作用进行分析，从而确定了刀具前角和后角的选择原则。
关键词：前角、后角的定义；前角、后角的作用；选择原则刀具的前角和后角的大小对切削过程中的金属变形、切削力、切削温度、工件的加工质量以及工件与刀具之间的摩擦有显著的影响。
选择合理的前角、后角，可使刀具潜在的切削能力得到充分发挥，减轻刀具与工件之间的摩擦。
如何合理选择刀具的前角和后角？我结合自己的教学经验，谈谈前角、后角的选择。
一、前角、后角的定义的理解前角γ0：在主切削刃正交平面内，测得刀具前刀面与基面之间的夹角。
通常在-5～+25°范围之间。
区分前角正负的方法：当前刀面与基面平行时，前角为零；前刀面比基面低时，前角为正值；前刀面比基面高时，前角为负值。
后角α0：在主切削刃正交平面内，测得刀具主后面与切削平面之间的夹角。
通常在6～12°范围之间二、前角的选择（一）前角的主要作用根据前角γ0的定义可知，前角表示前刀面的倾斜程度。
前角越大，刀具越锋利，但刀刃强度相对会减小；前角小，刀刃强度相对增加，但刀具不锋利。
前角的大小对切削切削加工的主要影响有以下几个方面：(1)对切削区域的变形程度的影响如果增大刀具前角，当前刀面挤压切削层金属时，可以切削层金属的塑性变形，降低切屑流经前刀面的摩擦阻力，从而减小了切削力、切削热和功率。
(2)对切削刃以及刀头的强度、受力性质和散热条件的影响增大刀具前角，会使切削刃与刀头的强度减小，刀头的导热面积和容热体积减小；过份加大前角，有可能导致切削刃处出现弯曲应力，造成崩刃。
这些都是增大前角的不利方面。
(3)对切屑形状和断屑的影响如果减小前角，则切屑的变形增大，有利于切屑脆化断裂。
(4)对工件已加工表面质量的影响增大前角可以减小加工硬化，降低积屑瘤产生概率，提高工件已加工表面质量，使切削温度降低。
（二）前角的选择原则(1)工件材料的强度、硬度低，由于单位切削力小，一般选取较大的甚至很大的前角，增大刀具的锋利程度；工件材料强度、硬度高，由于单位切削力大，切削温度容易升高，为了提高切削刃强度，加大刀头导热面积和容热体积，应当合理减小前角；加工硬度特别高的工件(如表面淬火钢)时，为了保护刀头，防止刀具破损，产生非正常磨损，前角很小甚至取负值。
金属工艺学3.2
• （2）曲面精加工和清角加工时，要根据参考曲面凹陷和拐 角处的最小半径值选择刀具。粗加工先采用大直径刀具，以 提高效率，再采用小直径刀具进行二次粗加工，二次粗加工 的目的是清除上一步粗加工的残余料。
• 5．刀具在切削过程中不断磨损，会造成加工尺寸的变化，使被加工零件 的尺寸精度和表面精度下降，数控刀具要有较长的使用寿命，具有在线监 控及尺寸补偿系统。
• 6．能及时有效地实现断屑及排屑，保证数控机床顺利、安全地切削加工。 • 7．刀具系列化、标准化，有利于编程和刀具管理。）加工工件信息，如工件几何形状、加工余量、 零件的技术指标。
• （4）刀具能承受的切削用量，主要包括切削用量三 要素，主轴转速、切削速度与切削 深度。
不同类型刀具的加工范围
2．选择原则：
• （1）根据被加工零件的表面形状选择刀具：若零件表面较平坦，可使 用平底刀或飞刀进行加工；若零件表面凹凸不平，应使用球刀进行加 工，以免切伤工件。
• （5）加工钢料，尽量选镶合金刀粒的刀把，刚性好，耐磨，吃刀量大， 加工效率高，也比较经济，是加工钢料的第一选择。
• （6）根据加工种类选择刀具，粗加工要用平头刀或牛鼻刀（最好使用 镶合金刀粒的刀把），不允许用R刀，曲面精加工则尽量用球头刀，使 用用平刀精加工曲面的效果不好。
3．刀具直径和长度选择
四、数控刀具选择
• 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一。选择刀 具通常要考虑机床的加工性能、工序内容和工件材料 等因素。选取刀具时，要使刀具的尺寸和形状相适应。
• 1．考虑的主要因素：
• （1）被加工工件的材料和性能，如金属、非金属，
金属切削工艺技术手册
金属切削工艺技术手册金属切削工艺技术手册第一章引论金属切削工艺技术是制造工业中非常重要的一部分，对加工精度和质量具有直接影响。
本手册将介绍金属切削的基本概念和工艺技术，帮助读者了解金属切削的原理及其在制造过程中的应用。
第二章金属切削基础本章介绍金属切削的基本概念和术语，包括切削力的产生原理、切削速度与进给速度的关系、表面粗糙度的评价等。
读者可以通过本章的学习，全面掌握金属切削的基本原理。
第三章刀具材料与结构刀具选择是金属切削工艺中的重要环节，本章将介绍常见的刀具材料及其性能，并详细讲解各种刀具结构的特点和适用范围。
读者可以在实际操作中选择合适的刀具材料和结构，提高切削效率和质量。
第四章切削液的作用与选择切削液在金属切削中起着冷却、润滑和除屑的作用，本章将介绍切削液的种类、选择和使用要点。
读者可以通过了解切削液的作用，选择合适的切削液，并正确使用切削液，提高切削效果和刀具寿命。
第五章切削参数的确定本章将介绍金属切削中常见的切削参数，包括切削速度、进给速度、切削深度等，并讲解如何根据材料和工件的特点确定合适的切削参数。
读者可以通过本章的学习，提高对切削参数的把握能力，实现高效率和高质量的切削加工。
第六章金属切削工艺与工艺规程本章将介绍常见的金属切削工艺和工艺规程，包括车削、铣削、钻削、刨削等。
通过掌握不同工艺的特点和应用场景，读者可以根据具体的加工要求选择合适的工艺，提高加工效率和产品质量。
第七章切削质量检验方法本章将介绍金属切削工艺中切削质量的检验方法，包括表面粗糙度的测量、尺寸偏差的检查、切屑形态的观察等。
读者可以通过本章的学习，掌握常用的切削质量检验方法，确保产品符合要求。
第八章常见故障分析与解决方案金属切削过程中常常会出现各种故障，本章将介绍常见故障的原因和解决方案，包括刀具磨损、切屑缠绕、切削液失效等。
读者可以通过本章的学习，快速解决切削过程中的故障，保障生产进度和产品质量。
第九章切削工艺的改进与创新本章将介绍金属切削工艺的改进与创新，包括新型切削工具的应用、高速切削技术的发展等。
金属加工金属加工
金属加工金属加工金属加工金属加工是指通过各种机械设备和工艺方法对金属材料进行加工和改造的过程。
它是现代工业中不可或缺的环节，广泛应用于各个行业，如汽车制造、电子制造、航空航天等。
本文将从金属加工的定义、分类、工艺和应用等方面进行探讨。
一、金属加工的定义金属加工是指将原始金属材料经过一系列操作和变化，得到满足特定形状和性能要求的最终产品的过程。
金属加工的目的是通过切削、冲压、焊接、锻造等工艺，使金属材料具备特定的形状、尺寸、结构和性能。
二、金属加工的分类根据加工方法和工艺的不同，金属加工可以分为以下几类：1. 切削加工：切削加工是指通过切削工具对金属材料进行切削和削除，以达到所需形状和精度的加工方法。
常见的切削加工包括车削、铣削、钻削等。
2. 冲压加工：冲压加工是指通过冲压模具对金属材料进行变形和分离的加工方法。
它主要包括冲孔、弯曲、拉伸、拉深等工序，常应用于金属零部件的大批量制造。
3. 焊接加工：焊接加工是指通过加热或加压等方式将金属材料连接在一起的加工方法。
焊接可以实现金属材料的连接、修补和改造，常见的焊接方法有电弧焊、气焊、激光焊等。
4. 锻造加工：锻造加工是指通过锤击或压制等方式对金属材料进行塑性变形和改变组织结构的加工方法。
锻造可以提高金属材料的强度和韧性，常用于制造大型工件和高强度零部件。
5. 其他加工：除了以上主要加工方法外，金属加工还包括挤压、拉拔、压铸、热处理等多种加工方法和工艺。
三、金属加工的工艺金属加工的工艺是指在加工过程中使用的工具、设备和技术等。
不同类型的金属加工具有不同的工艺特点，下面以切削加工和冲压加工为例进行介绍：1. 切削加工工艺：切削加工主要使用刀具对金属材料进行切削和削除。
切削加工分为粗加工和精加工，前者主要通过车削、铣削等方法去除大量的材料，后者则通过磨削、车削等方法进行细致加工。
在切削加工中，需要根据工件的要求选择合适的切削速度、进给量和切削深度，以确保加工效率和加工质量。
切削加工练习题
。（10分）
SUST
金属工艺学
根据下面的传动图，1、写出传动链表达式；2、指出主轴有几种转
速；3、列式并计算出主轴的最高转速n（转/分）。
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ Ⅳ
SUST
金属工艺学
SUST
金属工艺学
SUST
金属工艺学
思考1：孔加工需要钻和铰，如果一批工件中每个工件都 是在一台机床上依次和进给运动的执行者（工件或刀
具）及运动形式（旋转运动、直线运动或往复直线运动）
加工方法 主运动 进给运动
执行者
车外圆面 铣平面 龙门刨刨平面 钻孔（钻床）
运动方式
执行者
运动方式
卧式镗床镗孔
SUST
金属工艺学
1、填表回答所列加工方法的主运动和进给运动的执行者（工件
或刀具）及运动形式（旋转运动、直线运动或往复直线运动）
SUST
金属工艺学
过定位引起夹紧变形
SUST
金属工艺学
分析下图所示的安装方法限制了哪几个自由度？属于哪种定位？
X Z 向平移
X
Z 向旋转
不完全定位
SUST
金属工艺学
试分析加工下图所示零件，要保证图示尺寸需要限制工
件的哪几个自由度？
X
Y
Z 向平移
X Y Z 向旋转
完全定位
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金属工艺学
试分析下图所示定位方案限制了工件的哪几个自由度？
改进以下零件的结构工艺性
SUST
金属工艺学
改进以下零件的结构工艺性
SUST
金属工艺学
改进以下零件的结构工艺性
SUST
金属工艺学
改进以下零件的结构工艺性
SUST
金属工艺学名词解释
材料：以用来制造有用的构件、器件或物品等的物质。
同素异晶转变：同一种金属元素在固态下由于温度的改变而发生晶体结构类型变化的现象称为同素异晶转变。
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。
固溶体：当合金组元之间以不同比例相互混合后，若形成的固相晶体结构与组成合金的某一组元相同，这种相称为固溶体。
金属间化合物：一类不仅具有金属键，而且具有共价键的金属化合物，不仅有金属的特性，还具有陶瓷的性能。
机械混合物：由纯金属、固溶体、金属化合物这些合金的基本相按照固定比例构成的组织称为机械混合物。
铁素体：若碳原子溶于α-Fe中形成间隙固溶体，原子排列仍为体心立方点阵，该结构为铁素体，用F或α表示。
奥氏体：若碳原子溶于γ－Fe中形成间隙固溶体，原子排列仍为面心立方晶体结构，该结构为奥氏体，用A或γ表示。
渗碳体：渗碳体是铁和碳的化合物，碳的质量分数为6.69%，晶体结构复杂，呈复杂斜方晶体结构。
珠光体：奥氏体的共析体γ（F+Fe3C）称为珠光体，用P表示。
高温莱氏体：低温莱氏体：共晶转变：合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称为共晶转变。
共析转变：两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变，称为共析转变。
热处理：热处理是指将材料在固态下加热到一定温度，保温一段时间，并以适当的速度冷却至室温，以改变材料的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。
退火：退火是将钢材或钢件加热到适当温度，保温一段时间，随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
正火：正火是将钢加热到Ac3（或Accm）以上30~50℃，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。
淬火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的冷速得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫淬火。
回火：回火是将淬火后的钢加热到A1以下温度，保温一段时间，然后置于空气或水等介质中冷却的热处理工艺，总是在热处理之后进行。
金属材料的加工工艺(金工)
直
弧
线
线
划线：
冲眼:
样冲
划针
• ①划线时要压紧直尺，划针要紧贴导向工具，尽 量一次划成。
• ②用划针划线时，上部向外侧和划线方向倾斜划 线
• ③要保持针尖尖锐，只有锋利的针尖才能划出准 确清晰的线条。不用时，最好套上塑料管不使针 尖外露。
钢直尺
• 钢直尺是一种简单的尺寸量具 • 钢直尺也是一种划线导向工具 • 在尺面上刻有尺寸刻线，最小刻线距一般
木工锯及其锯割
木工锯的锯割工艺，是传统家 具的制作加工的重要组成部分。 （一）锯齿与锯路 1 2
3
钢丝锯: 又名弓锯，它是用竹片弯成弓形，两端绷装钢
丝而成，钢丝上剁出锯齿形的飞棱，利用飞棱的锐刃来 锯割。钢丝长约200—600mm，锯弓长800—900mm。 钢丝锯主要用于锯割复杂的曲线和开孔。
二、锯割
钢锯 台虎钳
手锯的正确安装
手锯的操作要领 起锯：
从工件远离自己的一端起锯，起锯角约为 15°，起锯时用拇指挡住锯条，防止锯齿崩 裂，起锯行程要短，压力要小，当陷入工件 2～3㎜时，才能逐渐正常锯割
正常锯割：
1.站位和握锯姿势要正确 2.推锯加压，回拉不加压 3.锯程要长 4推拉要有节奏
为0.5mm
角尺
• 划平行线或垂直线的导向工具 • 检查锉削平面的垂直度 • 角尺的二个直角边厚度不一样
划规
• 用于划圆和圆弧、等分线段、 等分角度以及量取尺寸等。
• 划规的使用要求脚尖要保持尖 锐靠紧。
• 用划规划圆时，保持中心不发 生划移
样冲
• 应斜看靠近冲眼部位，冲眼时冲尖对准划 线的交点或划线，敲击前要扶直样冲
三、锉削 锉刀 台虎钳
《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.。
金属切削的基础知识概述
金属切削的基础知识概述简介金属切削是一种通过削剪和切割金属材料的方法，是制造业中常见的一项工艺。
基于材料的性质和切削工具的性能，金属切削可以实现高精度和高效率的加工。
本文将介绍金属切削的基本原理、切削工具、切削过程中的参数和常见的切削方式。
基本原理金属切削的基本原理是通过切削工具对金属材料进行削剪，从而使金属材料形成所需的形状和尺寸。
切削工具通常是由刀具和刀具架组成。
刀具用于切削金属材料，而刀具架则用于固定刀具并提供切削力。
切削过程中，刀具和工件之间形成了切削区域。
刀具通过在切削区域施加切削力，将金属材料削去。
这种削去的过程称为切削，并产生了削屑。
削屑是通过切削工具对金属材料进行切割而产生的废料。
切削工具金属切削中常用的切削工具有刀具、铣刀和钻头等。
下面简单介绍几种常见的切削工具：1. 刀具刀具是用于切削金属材料的基本工具。
刀具通常包括刀片和刀柄两部分。
刀片是用来切削金属材料的零件，而刀柄则用于固定刀片和提供切削力。
常见的刀具类型包括车刀、铣刀、刨刀和麻花钻等。
不同的刀具适用于不同的切削任务和金属材料。
2. 铣刀铣刀是一种旋转切削工具，用于将金属材料进行铣削。
铣刀通常由刀柄和多个刀片组成。
刀柄用于固定刀片，而刀片通过旋转进行切削。
铣刀常用于对金属材料进行复杂的零件加工，如开槽、螺纹加工和表面光洁度要求较高的加工。
3. 钻头钻头是一种专门用于钻孔的切削工具。
钻头通常由刀片和刀杆组成。
刀片被用于切削金属材料，并通过刀杆进行固定。
钻头适用于对金属材料进行孔加工，如钻孔和锪孔等。
切削过程中的参数切削过程中有几个重要的参数需要考虑，包括切削速度、进给速度和切削深度。
1. 切削速度切削速度是指切削工具在单位时间内切削的线速度。
切削速度的选择与金属材料的性质和切削工具的性能有关。
切削速度过高容易引起切削工具的损坏，而切削速度过低则会降低加工效率。
因此，在切削过程中需要选择适当的切削速度，以确保切削质量和切削效率。