第一章 金属材料切削加工性
切削加工性：Machinability ，指金属材料被切削加工成合格零件的难易程度。 例如：以车削45#钢为例：
材料硬度 HB200（正火） 单位切削力 κc =200kg/mm 2
用YT15车刀车削： IT8
ν
c =120 θ=800oC
此种车削方法家喻户晓，人人皆知，谁都会做，没什么难点。
1. 铝合金，这是比较好加工的，κc =70， νc =800m/min 时，θ也不高，T 很长。
2. 灰口铸铁HT200 κc =114 断屑 切削加工性评价指标： ① 刀具耐用度高； T ② 许用切削速度高； νc
③ 已加工表面易于达到； ④ 车削时断屑；
⑤ 切削力小，切削温度低。 F c θ 3. 45#淬火 HRC50
切削力F c 大，切削温度θ高，刀具耐用度T 低。 一般情况下不车，只能磨削。 IT8
§1—1 衡量切削加工性指标
以车削45#钢(HB200)为参照基准：
刀具材料：YT15；
刀具耐用度：T=60min ； [ν60]j =100m/min ；
当切削L Y12 ν60=300m/min 相比
[]6060300
3100
r j νκν=
== 一、称相对加工性
1. 刀具耐用度T ：
T 较长，加工性较好。 例：45#钢 T=60min
30C r M n SiA T=20min 加工性差。 2. 切削速度νc ：
例：45#钢 νc =100m/min YT15
LY12 νc =300m/min YG15
300
3
100
r κ== 加工性好。 泰勒公式： 0.4c A
T
ν=
切削速度是根据刀具耐用度确定的。一定刀具耐用度下有一个允许的切削速度νT 。
3. 切削力F c （或者κc ）
凡切削力大者，加工性差。
4. 切削温度(凡是切削温度高者，加工性差。
条件： νc p
θo
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 νc m/min
图（一）
1—GH131 2—1Cr18Ni9Ti 3—45#钢（正火） 4—HT200 YT15—45# YG8—GH131 1Cr18Ni9Ti HT200
γo =15o α0=8o κr =75o λs =0o γε=0.2 a p =3 f=0.1
5. 已加工表面质量：
包括：表面粗糙度
表面残余应力
加工硬化程度及深度 ① ()
''
4
4r r a r f
f R ct
g ctg ctg κκκ
=
=
+
2r π
κ=
时 ctg κc =0 R a (μm)
f 决定R a 。 8
0C r 12Ni12M o νc =60 f= a p =0.5
4
2
0.1 0.2 0.3 f ② 残余应力：
在没有外力作用的情况下，物体内部保持平衡而存在的应力。
产生的原因有：热塑变形效应，里层金属弹性的恢复，表层金属在切削热的作用下发生相变。
车削 νc =32m/min ③ 加工硬化程度及深度
冷硬层的硬度为材料的2倍； 深度为：0.12—0.24 6. 断屑：
f ≥0.2时 (νc =100) 车削45#钢断屑。 7. 还可以用加工费用和加工时间对比。
§1—2 工件材料对加工性的影响
一、金属材料的化学成份对加工性的影响
1. 碳C
10#钢为低碳钢，含C0.1%，韧性好，难断屑。采用正火方法，提高其硬度。
45#钢为中碳钢，含C0.45%，综合性能好，易切，硬度HB200。
80#钢为高碳钢，含C0.8%，含Fe3C多，材料硬，刀具磨损严重。加工前采用退火处理，使其软些。
2. 铬C r
在铁素体中固溶；形成CrC；HB和σb提高。
3. 镍Ni
在铁素体中固溶；σb，δ提高，导热系数λ下降。
当Ni>8%时，变为奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性变差。
4. 锰Mn
随着Mn含量增加，HB，σb增大，延伸率δ下降。
当Mn>1.5%时，加工性差。也就是高锰钢。
5. 钒V
形成vc，细化晶粒，HB↑δ↓，当1%
V 时，加工性差。
6. 钼Mo
形成MoC, HB↑, (δ↓), Mo>0.5%时，κr↓。
7. 硅Si
在铁素体中固溶HB↑, (δ↓), λ↓, SiO2加剧刀具磨损。
8. 其它：
MnS—非金属夹杂物，呈微粒均匀分布，塑性好，有润滑作用。
铅P b—单相微粒均匀分布，破坏铁素体连续性，有润滑作用。
相对加工性计算公式：
κr=1.57(1.6)—0.7C—0.15Mn—0.1Si—0.1Ni—0.06Cr—0.06Mo 例子：30CrMnSiMoV
κr=1.57—0.7×0.4—0.15×1—0.1×1.4—0.06×1.4—0.06×0.5=0.9
二、热处理状态和金相组织对κr的影响：
1. 铁素体：80HBS σb=29kg/mm2
C溶解于α—Fe中为固溶体。723oC溶解量最高为0.02%，接近纯铁，韧性好，(δ=50%)难断屑。
2. 珠光体（正火）：HBS260 σb=128 δ=20%
由铁素体和Fe3C层片交替组成。是铁素体和Fe3C的共析物。
3. 索氏体和屈氏体（调质）
铁素体和Fe3C混合物。比珠光体细。
450—600oC回火——索氏体
300—450oC回火——托氏体
4. 马氏体(HRC50) 淬火
C在α—Fe中的过饱和固溶体。奥氏体急冷形成马氏体。
100—250oC回火获针状马氏体。760HBS σb=206 δ=2.8%
5. 奥氏体
C 在γ—Fe 中的固溶体。含 (NiCrMn) 在常温下形成。
碳钢在高温下 (727oC) 奥氏体稳定。220HBS σb =103 δ=50% 三、材料力学性能和物理性能
材料的化学成分和热处理方法决定了材料的力学性能。 例如：45#钢
正火 HBS200 σb =60kg/mm 2 调质 HRC30 σb =75 淬火 HRC50 σb =140
20#钢 σb =3.6HBS 45#钢 σb =3.4HBS 80#钢 σb =3.25HBS
1. 硬度 (160—200HBS) 强度HB ↑—κr ↓
c r HB F HB HB T θκ?
↑-↑?
↑-↑↓??↑-↓?
淬火钢 (HRC50) 为难加工 2. 塑性δ
塑性材料随着延伸率增大，需要的变形能增大；且加工硬化严重，切削力F c 增大，切削温度θ升高，刀具磨损严重。 例：45#钢 δ=16%
1Cr18Ni9Ti δ=50% 难加工材料
固溶强化奥氏体不锈钢。
3. 导热系数λ（物理性能） 45#钢 λ=0.12cal/cm·s·oc
凡是导热差的材料，切削热散不出去，由刀具导热，使切削区温度θ升高，加工性变差。
例如：YL12，HT60 散热快—κr =3
1Cr18Ni9Ti ，TC4，GH135—κr =0.5 λ=(1/3—1/5) 45#(λ)
第二章 钛合金切削加工
§2—1 钛合金的分类及力学性能
一、钛合金分类：
钛是同素异构体。是α—Ti 是低温稳定结构，呈密排六方晶格；β—Ti 是高温稳定结构，呈体心立方晶格；882oC 为同素异构转变温度。在这两种组织中加入各种不同原素，室温下获得三种基本组织： 1. α钛合金
α相固溶体组成的单相合金。 500—600 oC 保持强度； 抗蠕变能力强； 抗氧化能力强；
不能热处理强化。
TA8—5Al—2.5Sn—3Cu—1.5Zr
2. β钛合金
β相固溶体组成的单相合金。
淬火时效强化可达167kg/mm2；
热稳定性差。
TB2：5Mo—5V—8Cr—3Al
3. α+β钛合金
α和β两相组成，α为主，β<30%
高温变形好；塑性好；
淬火+时效强化；
400—500 oC长期工作。
TC4—Ti—6Al—4V
二、钛合金的力学性能及物理性能
TC4与TC10比较：
钛合金化学成份及力学性能表2—1 TC4—AL5.5—6.75 V3.5—4.5 Fe0.3
稳定α稳定β
O20.2 C0.1 N0.05 H0.013（杂质）
1. 比强度：
强度/密度=比强度
45#钢：g=7.8g/cm 3 σb =60 TC4 g=4.5g/cm 3 σb =90 607.77.8= 90204.5= 2. 耐蚀性：
表面可生成致密坚固氧化膜。 3. 热强性：
300—400oC 为铝合金的4倍，可用于高速飞机蒙皮。 4. 化学活性大：
与空气中的氧和氮生成硬脆化合物、加剧刀具磨损。 5. 导热性差，弹性模量小。
λ为钢的1/6 λ=0.02cal/cm·s·oC E 为钢的1/2 E=11000kg/mm 2
加工时切削温度高，变形大。后角选择要大α0=15o
§2—2 钛合金切削加工特点
一、变形系数小
1. 硬度为HB300左右
2. TC4—δ=10%
3. 800oC —α→β切屑增长（β体积大）
4. 800oC 塑性小，屑收缩也小
5. 800oC 吸收O 2、N ，脆断
1. 比45#钢高1倍 θo
2. 刀屑接触长度l f =45#钢/2
3. νc =60 θ=900oC 45#钢 θ=450oC
4. 切削热Q 集中于刃口狭窄区
5. 导热系数 k=5.4/w m C ? λ=0.04 cal/cm·s·oC
三、切削力F c 小 20 40 60 80 100 νc
F c =τs a p f (1.4Λh +C)
因Λh =1，切削力比45#小1/2—2/3。但单位切削力κc 比45#大。原因是刀—屑接触长度短，l f =1mm 四、切屑为节状屑。
Ti与大气中的O2、N发生化学反应，生成TiO2、TiN硬脆化合物。使切屑断裂。
五、粘结严重
由于Ti的亲和力大，在高温高压下，粘刀现象严重。逆铣更严重。顺铣可提高已加工表面光洁度。
§2—3 刀具材料及几何参数选择
高速钢的耐热性和耐磨性低于硬质合金；但它的加工性好，可制造各种复杂刀具：如钻头、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等、故在难加工材料切削中，高速钢和硬质合金各占一半。陶瓷刀具、金刚石和立方氮化硼只在局部获得应用。
一、高性能高速钢
1. 高碳高速钢：
增加的含量W18Cr4V的含C量0.02%可提高常温硬度和高温硬度。切削性能不及钴高速钢，但价格便宜。牌号有：95W18Cr4V100W6Mo5Cr4V2
2. 高钴高速钢：
在钢中加Co，回火时从马氏体中析出WC和MoC，提高弥散硬化效果，提
高热稳定性，提高常温硬度和高温硬度。牌号有M42
3.铝高速钢（501）
Al能提高W、Mo在钢中的溶解度，产生溶强化，常温硬度和高温硬度得以提高。含V2%，刃磨性能稍逊于M42
4.涂层高速钢
在高速钢刀具表面涂TiN、TiC可提高刀耐磨性。厚度0.003—0.005。齿轮
高速钢力学性能表2—2
Δ切削TC4优选材料
二、硬质合金选择
1. 添加碳化钽（TaC），碳化铌（NbC）的硬质合金，可提高常温硬度和高温硬
度，细化晶粒，从而提高耐磨性。
①WC+Co+TaC 株洲生产的YG6A、YG8N属此类，归入K10—K30
②WC+TiC+Co+TaC YW1YW4
万能合金，归入M10—M20 YS30、YS25为P25
YDS15、YT798为K10
还添加Cr3C2、VC和W、Nb粉可抑制晶粒长大，强化粘结强度。
2.细化晶粒后，可提高合金的硬度和耐磨性和抗弯强度。
细晶粒1—2μm 超细晶粒0.5μm
例如：YG3X、YG6X为细晶粒
YS2T、YMo52、YD15、YG643为亚细晶粒
3.TiC 基硬质合金其主要成份为TiC含量可达60%—80%。以Ni、Mo为粘结
剂。硬度高，与钢的摩擦系数μ小，耐磨性好。
表2—3 自贡新刀P、M、K Δ加工TC4优选材料
表2—3 株洲新刀P和K 碳—C Δ加工TC4优选材料
4.涂层硬质合金
TiC TiN Al2O3 机夹不重磨刀片。
5.加工钛合金，不选含TiC刀片，阻止钛与钛的亲和。加工高温合金和不锈钢也不选用YT类硬质合金，要用YG类。
WC+Co YG类K
WC+TiC+Co YT类P
加入TaC和NbC提高其性能。发展方向无M类。
选用下列刀具材料：YG3、YG8、YG6X、YG6A、813、643、YD15、YG10HT
三、刀具几何参数选择
1. 前角γ0的选择：
刀—屑接触长度l f短(l f=1)，前角作用不大。导热系数λ=0.04切削温度高θ=900oC(νc=40)。为降低切削温度，γ0应大。单位切削力κc=300kg/mm2，为加强刃口强度γ0应小。综合诸因素，为降低切削温度，γ0=10o左右为佳。
2. 后角α0的确定
泰勒α0=6o—8o
加工TC4：
弹性模量小(E=1)，
相当于45#的一半。
已加工表面回弹量
大，加大了加工表α0面与Aα接触面积，h
从而加剧了摩擦，
因此后角要大，
取α0=16o左右。
3. 主偏角κr 和副偏角κr '选择
根据加工条件选择κr 。κr =70o最佳主偏角，F c 最小。为降低切削温度θ，可选较小主偏角κr =35o—45o。一刀多用κr =90o。
副偏角κr '=10o左右。 4. 刃倾角λs ：λs
粗车取负值，强化刀尖λs =-4o左右 精车取E 正值λs =+2o。 5. 刀尖圆弧半径
为降低切削温度，强化刀尖，取γε=0.5—2
§2—4 切削用量选择
一、刀具磨钝标准：
切45#钢时，精车VB 0.3=。切TC4时，切削温度θ高，有些资料认为比45#钢高1倍。刀具磨损后，切削温度会急剧升高，因此切TC4时，VB 0.4=定为粗车标准。精车定为VB 0.2=。
二、刀具耐用度：
切45#钢时，T=90—60min 此时νc =150m/min ，切TC4，νc 不会高于45#钢，刀具耐用度T=40—60min 为佳。此时，切削速度νc =50m/min 。 三、切削速度νc 的确定
1. 根据刀具耐用度T 确定切削速度νc 。经验公式：
6
3.60.10.0516.210c p
T v f a ?=??
用TG8车TC4
2. 根据切削温度确定切削速度
切削TC4最佳切削温度θ=700o左右，此时切削速度νc =40m/min 。
3. 精车外圆时，以表面光洁度确定切削速度νc 。原则上以不燃烧为界限。
νc =400m/min 时燃烧。
表2—5 材料(BT20) TC11
νc≥50.2 冷却
四、走刀量f的选择
防止切削刃在冷硬层工作，h D>0.05车床走刀量最小为f=0.08，走刀量范围较窄f=0.1—0.3。
五、切削深度a p的选择
γ0=10oα0=18o干切湿切削T加1倍
§2—5 钛合金铣削加工
自90年代引进苏27飞机，航空工厂开始加工钛合金。经10年发展，毛坯国产化。加工设备从常规机床走向数控机床。目前，90%部件生产国产化。刀具部分国产化。常规生产由数控加工取替，数字化制造技术提上日程。目前达到的水平是：意大利产的兰宝节五坐标数控铣（台面2000×4000×3000）主轴转速30000转/分，厂家切削BT20，νc≤100m/min。高速切削区几乎没用过，自动换刀也很少使用，加工效率很低。至使苏27产量一直上不去。
提高生产效率，最重要的是提高切削速度，它受到刀具耐用度限制。为此目的，只好花重金购买国外刀具。价格相当于国内刀具的10倍。厂家也找过高校，研究切削参数的优化，效果不大。由于刀具耐用度解决不了，自动换刀只好搁置不用。
出国考查的人一批接一批，谁也没有取回真经。有人说过：国外切削TC4速度νc=200m/min。台湾切削HT200速度νc=200m/min（冷却）革命尚未成功，同志应需努力。
一、刀具材料选择
1. 立足本国，个别外购。
YG6X YG6A 813 YD15 YG10HT YS330
2. 德国瓦尔特日本戴杰美国从中间商购
化学成份保密K05—K30 σbb=200kg/mm2
W18Cr4Vσbb=350kg/mm2
细化晶粒，提高硬度的同时，较高抗弯强度。另一方面，提高导热性能。
二、刀具结构及角度
1. 整体硬质合金Φ20以下。
2. 机夹不重磨刀片，端铣刀，制造关键技术：
装夹刀片后，回位精度准确；整体刀经过动平衡，跳动量小。
3. 刀具角度：
①端铣刀：γ0=±8o α0=16oκr=45o—60oκr'=15o λs=-3o γε=0.5~1
②立铣刀：γn=0—5oα0=10o—20oβ=25o—35oγε=0.5~1 tgγ0=tgγn/cosβ
三、铣削方式：
1.
e
νc
逆铣：c v 与f v 反向
开始：h D =0，刀具在加工表面上滑擦，使已加工表面粗糙，加工硬化严重；刀具磨损严重，刀具耐用度急聚下降。当h D >γn 时，才能形成切屑，粘刀现象十分严重。
顺铣：c v 与f v 同向。
开始：h D =f z 刀齿与加工表面间无滑擦。避免了加工硬化，减轻刀具磨损。切出时，h D =0已加工表面光洁度高，使粘刀现象大大减轻。 因此，加工钛合金，采用顺铣，不使用逆铣。 2. 端铣：
e
e —端铣刀与工件轴心线偏移量
不对称顺铣可减少粘刀。
e=4—13 T=160 YG6X νc =78 四、铣削用量：见表2—8
表2—8 YG(K)干切削 注：d 0—端铣刀外径
1. α钛合金：99.5% νc =130最高速度 f z =0.03~0.2
2. α+β νc =90 f z =0.03~0.2
3. β钛合金 νc =50 f z =0.03~0.2 立铣刀切削速度略低于端铣刀。
§2—6 钛合金钻削
一、钻头材料的选择
1. W18Cr4V不合适，作钻头材料。作中心钻材料还可以，因νc低。
2. M42铝高速钢可做钻头材料。
3. 最合适的钻头材料是YG8。
二、钻头几何参数
1. 钻头后角要大些α=20o，解决钛合金反弹
2. 横刃要短，要尖。降低轴向力F x。
3. 顶角要大2Φ=140o，增加主刀刃的长度。
4. 强化刀尖，一旦刀尖磨损，钻头无法工作，修磨前刀面γ0=10o，
三、钻削用量
1. 高速钢钻头νc=10m/min f=0.1
2. YG8 νc=30m/min f=0.1
3. 用机油冷却润滑，l f短，νc低，润滑作用可进行。
第三章高温合金的切削加工
高温合金又称耐热合金，热强合金，在600—1000oC的高温和燃气腐蚀条件下工作，具有很高的热稳定性能和热疲劳性能，是航空、航天工业使用的材料。
§3—1 概述
一、高温合金分类
以含Ni量化分为：含Ni<50%为铁基高温合金，牌号有：GH2135（其中2表示铁基）；Ni>50%为镍基高温合金，牌号有GH4169（其中4表示镍基）。
还可分为2种：变形高温合金和铸造高温合金。采用固溶强化和沉淀强化使合金获得良好的高温合金性能。铸造高温合金塑性很小。δ=5%左右。一般采用真空精密铸造成型，强化手段与变形高温合金相同。
二、高温合金的化学成份及力学性能
1. GH2135化学成份
C≤0.08 Cr14—16 Ni33—36 Ti2.1—2.5 W1.7—2.2
Mo1.7—2.2 Al2—2.8 P.S≤0.02 余为Fe
2. 工作温度700oC以下，制造涡轮盘。
3. 导热率：10.9W/m C
??
[45#48W/m C
??]
4. 力学性能：σb=120kg/mm2δ=25% HB320 a k=290KJ/m2
高温性能(750oC) σb=75kg/mm2
5. 锻造始温1120oC（开坯温度）
终温900oC
6. 氩弧焊接（板材）
7. 1140oC固溶处理。空冷。
三、高温合金的成份
1. 高熔点合金元素（1700oC熔化的元素W、Mo、Ta、Nb、Zr）组成的致密奥
氏体。
2. 沉淀硬化相呈弥散分布。
3. 导热性差，k=10.9W/m C
4. 存在大量碳化物(TiC、WC、TaC、NbC)和Ni3(γ'相)
5. 高温下保持强度。GH2135 750oC时：σb=76kg/mm2
四、难加工表现为：
1. 切削变形系数Λh大
因延伸率(δ=25%)大，塑性变形大，需要的变形能大。GH2135变形系数相当于45#钢的2倍。（45#钢Λh=2~3）。
2. 加工硬化严重
切削时，切屑沿剪切面进行剪切滑移，晶格严重扭曲；高温下，奥氏体转变为马氏体；强化相（γ'相）呈弥散分布；加工后，已加工表面硬度提高，塑性下降。硬度为基体的2—5倍。
3. 切削力大
切削力理论公式：
F c=τs a p f(1.4Λh+C)
切削高温合金切削力比切45#钢大1倍。原因是：高温合金强度大，高温时(700oC)强度也大。
从公式也可以看出：剪切屈服强度大，变形系数Λh大，切削力也就大。
经验公式：
F c=5600v c-0.15f0.7a p0.8(N)
单位切削力κc=400kg/mm2
4. 切削温度高
高温合金强度(σb)高，塑性变形大(Λh)，切削力大，导热性能差，因此切削温度高。GH2135比45#钢切削温度高300oC。
例子：νc=100m/min f=0.15mm/r a p=2mm
5.
①加工硬化严重，加剧刀具磨损；
②材料中各种碳化物和γ'相加剧刀具的磨料磨损；
③各种元素的亲和作用加剧刀具粘结磨损；
④切削温度升高时，W、Co、Ti等元素向工件和切屑中扩散造成扩散磨损；
⑤氧(O)氮(N)氢(H)元素易使刀具表面生成相间脆性相加剧边界磨损。
⑥表面质量和精度难于保证因导热性能差，使切削温度高。工件受热变形，精
度难于控制。
6. 车削时，难于断屑，尤其是粗加工。
§3—2 刀具材料及几何参数选择
一、刀具材料选择：
1. 刀具材料分为三类
YG类WC Co
+YG8
YT类WC Ti Co
++YT15
高速钢W18Cr4V
加工高温合金，因其含有Ti，不易选择YT类刀具，只能选用YG类刀具。高温合金导热性能差，YG类刀具导热性好，这又是选择YG类刀具的一个条件。
随着切削加工技术的发展，刀具材料越来越多。但归结起来，有两条改进途径。一是添加TaC和NbC，提高刀具的红硬性；二是细化晶粒，提高刀具硬度的同时，提高刀具抗弯强度。作出的刀既硬又韧性好，才能满足切削高温合金的要求。目前发展的方向是：同等一种被加工材料，研制加工它的刀具材料。
2. 刀具材料要具备的性能
①红硬性。加工高温合金，切削温度高。但此时高温合金强度下降不多。利用
高温使被加工材料软化的目的办不到。因此，对刀具材料提出红硬性的要求。
所谓红硬性：就是在高温时(600oC)刀具材料的硬度。
②抗弯强度。高温合金切削力大，要求刀具材料韧性好，解决切削时崩刃相径。
③导热性要好。因高温合金导热性差，切削区温度要靠刀具传导出去。
④耐磨性这是刀具材料的综合性能。一要硬，二要韧，三要抗氧化，多种因素
决定它的耐磨性。
3. 选择：
YG6X YD15 643 813 YG10HT
有材料报道：813成功地解决了高温合金切削加工。
但新的刀具材料不断出现。随着纳米技术的发展，高速切削会实现的，削铁如泥的时代会到来。
二、刀具角度选择
1. γ0选择
根据被加工材料的硬度和延伸率选择
HB↑—γ0↓
δ↑—γ0↑
加工硬化严重者—γ0↑
GH2135 δ=25% γ0=15o左右
2. 后角α0
根据切削厚度h D选
参照前角γ0
h D↓—α0↑γ0↑—保证
β0—α0↓γ0+β0+α0=π/2
因γ0选的较大，α0=6o—8o还是泰勒后角。
3. 主偏角κr=60o—75o此时切削力F c最小。
副偏角κr'=10o左右
4. 刃倾角λs
粗车取-3o
精车取 +2o
5. 刀尖圆弧半径γε
主要原因是强化刀尖，降低切削温度。γε=1—2(mm)
o=γ0
κ
说明：
强化刀尖：γε=1—2
强化刀刃：γ0=0o宽度0.2
具体加工情况去查手册。
§3—3 切削用量确定
一、粗车外圆：
外圆车刀选用焊接式，因切削力大，机夹式易刀。
1. 切削速度(νc)
保证刀具耐用度T=90min条件下，确立切削速度νT。
例如：荒车外圆。第一刀必须把毛坯车圆，防止间断切削，刀尖在软层。此时无论a p多大，都应该这样做。
例如：a p=4 f=0.5mm/r T=90min νc=10m/min
2. 切削温度(a p)
在机床动力足够的条件下，工件刚度足够，采用大切削深，提高加工效率。
3. 进给量f
粗车采用大走刀量，也是提高加工效率。另一方面，大的走刀量可以断屑。
4. 断屑问题
粗加工的效率在断屑，保证断屑的前提就是大的走刀量。第二就是断屑槽，其次是切削深度a p，最后依据T确定νc。
二、细车
粗车的目的是去毛坯所给余量，尺寸精度和光洁度要求低。f 大、a p 大、切削速度νc 低、刀具耐用度要长。
而细加工，要达到低要求的尺寸精度和光洁度。因此，要符合考虑νc 、f 、a p 。
1. 切削深度a p
工艺事先预留 a p =1—2mm 2. 进给量f=(0.2~0.4)mm/r
3. 切削速度νc =(30—40)m/min 刀具 YG6 三、精车
高温合金很少采用磨削，多为车削加工。 1. νc =(50—80)m/min
为达到表面光洁度，必须采用高速。 2. f=0.1或更小
提高光洁度的重要因素。 3. 切削深度a p =0.5~1
这个量主要由工艺来确定。 四、镗孔
在涡轮盘加工中，有很多孔需要镗削。由于孔径限制了切削速度c dn
v 1000
π=。
当d 比较小时，νc 很低。因此采用低速切削时，使用M42刀具材料加机油冷却润滑，可镗出IT6的孔、粗糙度可达 h
D =0.01
时，切不下切屑。因此精镗孔使用高速钢。
第四章 超高强度钢切削加工
§4—1 概述
超高强度钢是含有一定合金量的结构钢。用来制造飞机起落架零件和重要的
大梁和框，其原始状态，强度、硬度并不高。经热处理后，获得较高的强度（σb =150kg/mm 2）和硬度HRC30—50。一般加工工艺这样安排：调质前进行粗加工，去除余量。调质、淬火后进行细加工和精加工。调质后为索氏体和托氏体，加工难度大；淬火后为马氏体，硬度可达HRC55，属淬火钢加工，难道更大。
σb ≥140kg/mm 2
超高强度钢 σs ≥120kg/mm 2
一、30CrMnSiNi2A 化学成分及力学性能 1. 含碳量：
C 0.45%为中碳钢，加工性能最好。
C 0.1% 为低碳钢，韧性好，加工时难断屑。
C 0.6% 为高碳钢，硬度高，加工时刀具磨损严重。
2. Ni 含Ni>8%时，形成奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性差。
3. Cr 提高抗蚀性，降低钢的韧性，可获得较好的光洁度。
4. Mn 提高钢的强度，Mn>1%时，切削加工性变差，加剧刀具磨损。
金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。 A、铸铁 B、灰口铸铁 C、铸造铝合金 D、铸造铝合金 5、锻压性最好的是（）。
金属加工工艺 第一篇变形加工第二篇切削加工第三篇磨削加工第四篇焊接第五篇热处理第六篇表面处理 第一篇变形加工 一、塑性成型 二、固体成型 三、压力加工 四、粉末冶金 一、塑性成型加工 塑性(成型) 塑性(成型)加工是指高温加热下利用模具使金属在应力下塑性变形。 分类： 锻造： 锻造：在冷加工或者高温作业的条件下用捶打和挤压的方式给金属造型，是最简单最古老的金属造型工方式给金属造型，艺之一。艺之一。 扎制： 扎制：高温金属坯段经过了若干连续的圆柱型辊子，高温金属坯段经过了若干连续的圆柱型辊子，辊子将金属扎入型模中以获得预设的造型。 挤压：用于连续加工的，具有相同横截面形状的实心或者空心金属造型的工艺，状的实心或者空心金属造型的工艺，既可以高温作业又可
以进行冷加工。 冲击挤压：用于加工没有烟囱锥度要求的小型到中型规格的零件的工艺。生产快捷，可以加工各种壁厚的零件，加工成本低。 拉制钢丝： 拉制钢丝：利用一系列规格逐渐变小的拉丝模将金属条拉制成细丝状的工艺。 二、固体成型加工 固体成型加工：是指所使用的原料是一些在常温条件下可以进行造型的金属条、片以及其他固体形态。加工成本投入可以相对低廉一些。 固体成型加工分类：旋压：一种非常常见的用于生产圆形对称部件的加工方法。加工时，将高速旋转的金属板推近同样高速旋转的，固定的车床上的模型，以获得预先设定好的造型。该工艺适合各种批量形式的生产。弯曲：一种用于加工任何形式的片状，杆状以及管状材料的经济型生产工艺。 冲压成型： 金属片置于阳模与阴模之间经过压制成型，用于加工中空造型，深度可深可浅。 冲孔： 利用特殊工具在金属片上冲剪出一定造型的工艺，小批量生产都可以适用。冲切：与冲孔工艺基本类似，不同之处在于前者利用冲下部分，而后者利用冲切之后金属片剩余部分。 切屑成型：当对金属进行切割的时候有切屑生产的切割方式统称为切屑
实验一CA6140A车床传动系统分析 实验目的: 1. 了解机床的用途、总体布局、以及机床的主要技术性能。 2. 对照机床传动系统图，分析机床的传动路线。 3. 了解和分析机床主要零部件的构造和工作原理。 实验内容 1．了解车床的用途、布局、各操纵手柄的作用和操作方法； 2．了解主运动、进给运动的传动路线； 3．了解主运动、进给运动的调整方法； 4．了解和分析机床主要机构的构造及工作原理。 实验步骤 学生在实验指导人员带领下，到CA6140型普通车床现场教学。 1．观察CA6140型普通车床的主轴箱结构，注意调整方法； 2．观察、了解进给互锁机构及丝杠螺母机构的工作原理； 3．根据实物了解车床主要附件的使用。 分析讨论题 1.结合实验说明C6140机床主轴正、反转与操纵手柄位置的对应关系，并阐述 主轴正、反转、停转的工作原理。 主轴正转：操纵手柄向上扳，左离合器压紧，主轴正转； 主轴反转：操纵手柄扳至下端，右离合器压紧，主轴反转； 主轴停转：操纵手柄处于中间位置，离合器脱开，主轴停转。 工作原理：主轴的正反转、停转是由双向多片摩擦离合器实现的。摩擦离合器由内外摩擦片、止推片、压块、空套齿轮组成。例如左离合器，内摩擦片的孔是花键孔，装在主轴花键上，随主轴旋转的外摩擦片的孔是圆的，直径略大于花键外径。 外圆上有4个凸起，嵌在空套齿轮的缺口中，内外摩擦片相间安装。当杆通过销向左推动压块时，将内片与外片互相压紧。轴的转矩便通过摩擦片间的摩擦力矩传给齿轮，使主轴正转，同理，压块向右时，使主轴反转，当压块处于中间位置时，离合器脱开，主轴停止运动。
2.根据实验观察和教材47页内容，绘出CA6140A车床主轴的结构。说明主轴中 孔与莫氏锥孔的作用。 主轴中孔：是为了能通过较粗的棒料成管料。 莫氏锥孔：用来安装心轴，检测机床精度；在制作一些需要精确重复定位的夹具时，作为定位基准；可扩大车床的使用范围，可直接装夹刀具。具有定心性好，自锁性。 3.丝杠与光杠在结构上有何不同？作用分别是什么？如何操作才能使丝杠起传动作用？光杠传动与丝杠传动的互锁如何实现？ 1）丝杠表面有螺纹；光杠截面为圆形。 2）丝杠能带动大拖板纵向移动，用来车削螺纹； 光杠用于机动进给时传递运动，用于一般车削。 3）合上开合螺母，可使丝杠起作用。 4）光杠与丝杠的互锁是靠溜板箱中的互锁机构实现的。 当合上开合螺母时，机动进给的操纵手柄就被锁在中间位置不能扳动，即不能再接通机动进给，则光杠不能动，丝杠可动；当向左扳机动进给手柄，接通纵向进给时，开合螺母操纵手柄不能转动，开合螺母不能闭合，则光杠能动，丝杠不能动。
《金属材料与热处理》导学案主备人：栾义审核人：栾义编号：002 §1.2 金属材料的工艺性能 【使用说明】 1、依据学习目标，全体同学积极主动的根据教材内容认真预习并完成导学案， 小组长做好监督与检查，确保每位同学都能认真及时的预习相关知识。 2、结合导学案中的问题提示，认真研读教材，回答相关问题。 3、要求每位同学认真预习、研读课本，找出不明白的问题，用红笔做好标记。【学习目标】 1、知识与技能：掌握工艺性能的定义，并熟知金属材料工艺性能的分类。 2、学习与方法：通过研读课本，积极讨论，踊跃展示，牢记各种工艺性能。 3、情感态度价值观：激情投入，大胆质疑，快乐学习。 【重点难点】 工艺性能的定义 工艺性能的分类 【自主学习】 铸造性重要级别：★★★★★ 可锻性重要级别：★★★ 焊接性重要级别：★★★ 冷弯性重要级别：★★★ 切削加工性重要级别：★★★ 【合作探究】 1、工艺性能的定义： 2、工艺性能的内容： ①铸造性——定义及内容：
班级：姓名：使用时间：年月日②可锻性——定义及内容： ③焊接性——定义及影响因素： ④冷弯性——定义及如何测定： ⑤切削加工性——定义及衡量因素： 【当堂巩固】 1、低碳钢的焊接性较差，高碳钢、铸铁的焊接性较好。（） 2、碳钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。（） 3、一般认为金属材料的硬度为 HBW时，具有良好的切削加工性。 4、可锻性的好坏主要与金属材料的塑性有关，塑性越好，可锻性越好。（） 5、流动性是指液态金属充满铸模的能力，其影响因素主要是、 和。 【课后作业】(自己默写，组长监督) 1、理解掌握本导学案内容，并完成习题册第一章第二节相关题目。 【学后反思】
金属材料性能 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 金属材料特质 1.塑性 塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。 金属材料的延伸率和断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。 2.硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一
45—优质碳素结构钢{最常用中碳调质钢} 主要特性最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 应用举例 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。（焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火）。 Q235A(A3钢){最常用中碳素结构钢} 主要特性具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷却性能，以及一定的强度，好的冷弯性能。 应用举例广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构。 40Cr{合金结构钢} 主要特性经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊接前应预热100～150℃，一般在调质状态下室使用，还可以进行碳氮共参和高频表面淬火处理。
应用举例调质处理后用于制造中速，中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等。调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等。经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等。经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮 等。 HT150{灰铸铁} 应用举例 齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。 35{各种标准件、紧固件的常用材料} 主要特性强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调 质后使用。 应用举例适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固 件。
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 ．生铁： 生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。 锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。 磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。 2．钢： 2．1元素在钢中的作用 2．1．1 常存杂质元素对钢材性能的影响 钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1）硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。含硫量愈高，热脆现象愈严重，故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。 部分常用钢的牌号、性能和用途1 《信息来源：无缝钢管》
金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，即指其铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。 1、铸造性能 金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性、收缩性和偏析来衡量。 1）流动性熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整和尺寸精确、轮廓清晰的铸件； 2）收缩性铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。铸件用金属材料的收视率越小越好； 3）偏析铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析，偏析大会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。 被铸物质多为原为固态，但加热至液态的金属，如铜、铁、锡等，铸模的材料可以是沙，金属甚至陶瓷。南关菜市场东头前两年有两个人把大量的铝易拉罐盒熔化后倒进模子里铸成大大小小的铝锅、铝盆等 2、锻造性 工业革命前锻造是普遍的金属加工工艺，马蹄铁、冷兵器、铠甲均由各国的铁匠手锻造（俗称打铁），金银首饰加工、金属包装材料是锻造与冲压的总和。什么是锻造性能？ 锻造性能：金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。
锻造性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。高碳钢不易锻造，高速钢更难。 （塑性：断裂前材料产生永久变形的能力。） 3、焊接性 金属材料对焊接加工的适应性成为焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的含碳量高低是焊接性能好坏的主要因素，含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。4、切削加工性能 切削加工性能一般用切削后的表面质量（用表面粗糙程度高低衡量）和道具寿命来表示。金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好。改变钢的化学成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火）可以提高刚的切削加工性能。（热处理的四把火：正火、退火、淬火、回火等，后面我们将进一步学习。）铜有良好的切削加工性能。 5、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。（淬火能获得较高的硬度和光洁的表面），含锰、铬、镍等元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。铝合金的热处理要求较严，铜合金只有几种可以熔热处理强化。三国时诸葛亮带兵打仗，请当时的著名工匠蒲元为他造了3000把钢刀，蒲元用了（清水淬其锋）的热处理工艺，经过千锤百炼，使钢刀削铁如泥，从而大败敌军.有关方面的成语：趁热打铁、斩钉截铁等。
第2章 金属切削原理、规律与切削参数优化 习 题 2-1 车削时切削力为什么要分解为三个分力，说明各分力的作用和计算切削力的应用价值。 2-2 说明切削力实验数据处理和建立指数经验公式的方法。 2-3 已知工件材料为正火45中碳钢，工件直径Φ100mm ，刀具材料为硬质合金刀片（牌号为 YT15），刀具几何角度为 ?-===?-=?='?=?=?=10,6.0,5.0,5,15,60,6,1811o r s r r o o mm b mm r γλκκαγε ，刀具磨损值为VB ＝0.4mm ，机床型号CA6140车床，主电机功率为7.5kW ，切削用量为min /100,/6.0,5m v r mm f mm a p ===，求切削时的三个分力f p c F F F ,,，切削功率m P 及进给功率f P 。机床能否正常工作及对策。 2-4 用硬质合金车刀粗车外圆，加工材料为调质45钢，选择切削切削深度mm a p 3=、切削 速度min /100m v =，试求在切削面积不改变情况下，分别采用mm a p 3=、r mm f /3.0=和mm a p 5.1=、r mm f /6.0=时，它们产生的主切削力c F 、消耗的切削功率m P 各多少？ 2-5 切削塑性材料和切削脆性材料时，刀具上什么位置切削温度最高，为什么？ 2-6 为什么切削不锈钢和高温合金时，其切削温度要比切削其它常用材料都高许多？ 2-7 为什么许多复杂刀具如滚刀等用高速钢制造？ 2-8 硬质合金刀具材料主要牌号有哪几种，比较YG 、YT 、YW 的特性，各主要适用于切削 加工什么样的工件材料，哪些刀具材料适用于切削不锈钢、耐热合金，哪些刀具不适合，为什么？ 2-9 金刚石刀具适用切削的材料是什么，是否适合于切削钢，CBN 刀具如何？ 2-10 纯铁硬度低，是不是可以说比45中碳钢容易加工？不锈钢为什么难加工？ 2-11证明切削钢料时（见图2-1），第一变形区内切削单位体积金属所消耗的剪切变形功为 s τε?，s τ为剪切平面上钢料的平均剪切流动应力，ε为剪切平面上相对滑移。() 00cos sin cos γφφγε-=，式中，0γ为刀具前角，φ为剪切角。 提示： （1） 键切面上消耗的功率的定义：剪切力与键切面上滑移速度的乘积。 （2） 剪切面上滑移速度与切削速度的关系。 （3） 剪切面上剪切力的求得。
㈠物理性能指标 密度符号：γ单位:kg/m3或g/cm3涵义说明：密度是金属材料的特性之一，它 表示某种金属材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不同的。在机械制造业上，通常利用“密度”来计算零件毛坯的质量（习惯上称质量）。金属材料的密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空和宇航工业制件具有特别重要的意义 ㈡弹性指标 弹性模量符号：E 单位Mpa; 切削模量符号：G 单位Mpa涵义说 明：金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地增加，即应力与应变成正比例关系时（胡克定律），这个比例系数就称为弹性模量。根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量（E）和切削模量（G），弹性模量的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力的大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量越大，刚度也越大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形越小。任何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量大的材料 比例极限符号：σ （R P）单位Mpa 涵义说明：指伸长与负荷成正比地增 p 加，保持直线关系，当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的0.001%或0.003%、0.005%、0.02%时的应力，规定为比例极限 弹性极限符号：σ 单位Mpa 涵义说明：这是表示金属材料最大弹性大的 e 指标，即在弹性变形阶段，试样不生产塑性变形时所能承受的最大应力，它和σp一样也难精确测定，一般多不进行测定，而以规定的σp数值代替之 ㈢强度性能指标 强度极限符号：σ单位Mpa 涵义说明：指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷 抗拉强度符号：σ （R m）单位Mpa 涵义说明：指外力是拉力时的强度 b 极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标 抗弯强度符号：σ （σw）单位Mpa 涵义说明：指外力是弯曲力时的强度 bb 极限 抗压强度符号：σ （σy）单位Mpa涵义说明：指外力是压力时的强度极 bc 限，压缩试验主要适用于低塑性材料，如铸铁等 抗剪强度符号：τ单位Mpa 涵义说明：指外力是剪切力时的强度极限 抗扭强度符号：τ 单位Mpa涵义说明：指外力是扭转力时的强度极限 b
金属切削原理及工具 实验指导书 湖南工业大学机械工程学院
实验一 车刀几何角度的测量 一、实验目的及要求: 1. 研究车刀(直头外园车刀、弯头车刀和切断刀等)的构造。 2. 根据刀具几何角度的定义，使用车刀量角仪，按主剖现参考系和法剖面参考系测量车刀的0γ、0α、s λ、r k 、 n γ、n α等角。 3. 根据测量结果绘制车刀的角度标注图及其与工件的相关位置。 二、实验所用的设备及工具 1. 车刀量角仪。 2. 直头外园车刀、弯头车刀、切断刀、900外园车刀、螺纹车刀。 三、仪器的构造与说明： 车刀量角仪的构造如图所示 车刀的几何角度是在车刀的各辅助平面内测量的,而车刀上除法剖面以外的所有剖面均垂直于车刀的基面，因此，以工作台上平面作为车刀的基面，以大指针的量刀板平面代表各剖面，当工作台转到不同位置时，即能测出车刀各剖面内角度(包括切削平面内角度)。 测量基面内角度时，大指针量刀板代表走刀方向。 将副量角器上的小指针指着测出的刃倾角入S s 的值，这时大指针量刀板所在的平面即为车刀的法剖面，因此能测出车刀法剖面内角度。 四、车刀几何角度的测量方法和步骤 将车刀置于如图所示的矩形工作台面上，侧面紧靠定位块，测量车刀主、副切削刀上角度的顺序依次是: r k →s λ→0γ→0α→→' r k →' s λ →' 0γ→' 0α l 、主偏角r k 的测量 大小指针对零，以顺时针方向旋转矩形工作台，同时推动车刀沿刀台侧面(紧贴)前进，使主切副刃与量刀板正面密合，这时量刀板面为切削平面，则矩形工作台指针2a 指向盘形工作台上的刻度值即为主偏角r k 。 2、刃倾角s λ的测量
精品文档 精品文档金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能，即指其铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。 1、铸造性能 金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性、收缩性和偏析来衡量。1）流动性熔融金属的流动能力称为流动性。流动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整和尺寸精确、轮廓清晰的铸件； 2）收缩性铸件在凝固和冷却的过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。铸件用金属材料的收视率越小越好； 3）偏析铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析，偏析大会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。 被铸物质多为原为固态，但加热至液态的金属，如铜、铁、锡等，铸模的材料可以是沙，金属甚至陶瓷。南关菜市场东头前两年有两个人把大量的铝易拉罐盒熔化后倒进模子里铸成大大小小的铝锅、铝盆等 2、锻造性 工业革命前锻造是普遍的金属加工工艺，马蹄铁、冷兵器、铠甲均由各国的铁匠手锻造（俗称打铁），金银首饰加工、金属包装材料是锻造与冲压的总和。什么是锻造性能？ 锻造性能：金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。锻造性主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。高碳钢不易锻造，高速钢更难。 （塑性：断裂前材料产生永久变形的能力。） 3、焊接性 金属材料对焊接加工的适应性成为焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的含碳量高低是焊接性能好坏的主要因素，含碳量和合金元素含量越高，焊接性能越差。 4、切削加工性能 切削加工性能一般用切削后的表面质量（用表面粗糙程度高低衡量）和道具寿命来表示。金属材料具有适当的硬度和足够的脆性时切削性良好。改变钢的化学成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火）可以提高刚的切削加工性能。（热处理的四把火：正火、退火、淬火、回火等，后面我们将进一步学习。）铜有良好的切削加工性能。 5、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢接受淬火的能力。（淬火能获得较高的硬度和光洁的表面），含锰、铬、镍等元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。铝合金的热处理要求较严，铜合金只有几种可以熔热处理强化。三国时诸葛亮带兵打仗，请当时的著名工匠蒲元为他造了3000把钢刀，蒲元用了（清水淬其锋）的热处理工艺，经过千锤百炼，使钢刀削铁如泥，从而大败敌军.有关方面的成语：趁热打铁、斩钉截铁等。
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
《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一，材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面： 1，使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。 2，工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二，材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1，强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标，并加安全系数。2，塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[（L1—L0）/L0]100% L0---试件原来的长度L1---试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[（A1—A0）/A0]100% A0----试件原来的截面积A1---试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料的塑性。 对必须承受 强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3，硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 （1）布氏硬度HB （2）洛氏硬度HRc（3）维氏硬度HV （4）里氏硬度HL 4，冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。 材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示，Sn为断口处的截面积，则冲击韧性ak=Ak/Sn。 在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1，金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有：
金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。
2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映
《金属切削原理及刀具》期末测试1 一、填空。（每空1分，,共20分） 1. （ ）类硬质合金主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用 红色（包括K10～K40）作为标志，它相当于我国（ ）合金。 2. 通过切削刃选定点并与合成切削速度方向相垂直的平面称为（ ），用符号re p 表 示。通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直工作基面的平面称为（ ），用符号se p 表示。通过切削刃上的选定点同时与工作基面和工作切削平面相垂直的平面称为 （ ），用符号oe p 表示。 3. 在金属切削过程中，切削层金属受刀具前面挤压要产生一系列变形，通常将其划分为三 个变形区，分别是（ ）、（ ）、（ ）。 4. 由于工件材料性质和切削条件不同，切削层变形程度也不同，因而产生的切屑形态也多 种多样，归纳起来主要包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ） 四种类型， 5. 切削合力的大小和方向是变化的，很难测量。为简化分析，将该切削合力按空间直角坐 标系分解为三个相互垂直的切削分力，即（ ）、（ ）、（ ）。 6. 随着切削时间的延长，刀具的后面磨损量随之增加。其磨损过程分为初期磨损阶段、 （ ）和（ ）。 7. 工件材料硬度包括（ ） 、（ ）。 8. 车刀按其用途可分为外圆车刀、（ ）、端面车刀、切断车刀和螺纹车刀等。
1.钨钼系高速钢就是将钨钢中的一部分钨以钼代替而得到的。（） 2.在实际生产中，切削方式通常多属于自由切削方式。为了简化条件常采用直角自由切削 方式研究金属变形。（） 3.切削力的大小可采用间接测量法和直接测量法来测量。常用的测量方法有电功率法及测 力仪法。（） 4.切削力实验公式是指切削力的指数公式，公式是通过切削实验建立起来的。（） 5.切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响的规律，即是通过 积屑瘤与摩擦的作用造成的。（） 6.刀具的前后刀面刃磨质量越好，切削力越大。（） 7.切削过程中所产生的热量主要靠切屑、工件和刀具传出，被周围介质带走的量很多（干 切削时约占99％）。（） 8.切削过程中，工件、刀具通常是由两种不同的金属材料组成的。在刀具与切屑和刀具与 工件接触区总存在着相当高的切削温度，称为热电偶的热端。（） 9.切削底层（同刀具前而相接触的一层）温度最低，离切削底层越远温度越低。这主要是 因为切削底层金属变形最大，且又与刀具前面存在摩擦的缘故。（） 10.工件材料的强（硬）度和导热系数对切削温度有很大影响。工件材料的强（硬）度越高， 切削力越大，切削时消耗的功越多，产生的切削热量越多，切削温度也就越高。 （） 11.切削温度随前角的增大而增加。这是因为前角增大时，切削变形变大，单位切削力变大， 产生的切削热增加的缘故。（） 12.切削时温度虽然很高，但对工件材料强（硬）度的影响并不很大，对剪切区应力的影响 不明显。（） 13.在切削高温下，刀具表面与切出的工件、切屑新鲜表面接触，刀具与切屑、刀具和工件 双方的化学元素互相扩散到对方去，改变了原来材料的成分与结构，削弱了刀具材料的性能，加速了磨损过程，这种磨损被称为化学磨损。（） 14.剥落是指在刀具的前面和后面上几乎平行于切削刃而剥下一层碎片，有时经常连切削刃 一起剥落，有时也在离切削刃一小段距离处剥落。陶瓷刀具端铣时常发生剥落。
？ 1 绪论 刀具的发展 切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术之一。据统计，国外切削加工在整个制造加工中所占比例约为80％～85％，而在国内这一比例则高达90％。 刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论是普通机床，还是先进的数控机床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系统(FMC)，都必须依靠刀具才能完成切削加工。刀具的发展对提高生产率和加工质量具有直接影响。材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔l0年几乎提高一倍”。刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m／min，使切削加工生产率在不到100年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。设计目的 金属切削刀具课程设计是学生在学完“金属切削原理及刀具”等有关课程的基础上进行的重要的实践性教学环节，其目的是使学生巩固和深化课堂理论教学内容，锻炼和培养学生综合运用所学知识和理论的能力，是对学生进行独立分析、解决问题能力的强化训练。 通过金属切削刀具课程设计，具体应使学生做到： (1) 掌握金属切削刀具的设计和计算的基本方法； · (2) 学会运用各种设计资料、手册和国家标难； (3) 学会绘制符合标准要求的刀具工作图，能标注出必要的技术条件。
2 成形车刀设计 被加工零件如图1.所示，工件材料为：青铜；硬度HBS115 ；强度σb = 360Mpa 。 棱体成形车刀的结构尺寸 棱体成形车刀多采用燕尾结构，夹固可靠，能承受较大切削力。主要结构尺寸有：刀体总宽度0L 、刀体高度H 、刀体厚度B 及燕尾尺寸M 等。 图1 （1） 刀体总宽度0L ，如图1所示c L L 0，
第四章金属材料的性能 第二节金属的工艺性能 下列指标中属于金属材料的工艺性能的是________。 A．热膨胀性 B．铸造性 C．冲击韧性 D．耐腐蚀性 常用金属材料中铸造性优良的材料是________，可锻性好的是________，焊接性能好的是________。 A．低碳钢/高碳钢/合金钢 B．灰铸铁/中、低碳钢/低碳钢 C．中、低碳钢/灰铸铁/低碳钢 D．高碳钢/低碳钢/灰铸铁 下列关于金属材料的工艺性能的描述不正确的是________。 A．低碳钢具有良好的可焊性，而铝合金的可焊性很差 B．金属材料的热处理性主要用淬透性、淬硬性、晶粒长大倾向及回火脆性等来衡量 C．金属材料的可锻性是其承受压力加工的能力 D．可锻性的好坏取决于材料的强度和变形抗力 金属材料的工艺性能包括________。 Ⅰ．热硬性；Ⅱ．铸造性；Ⅲ．可焊性；Ⅳ．疲劳强度；Ⅴ．锻造性；Ⅵ．蠕变。A．Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B．Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ C．Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ D．Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ 下列说法正确的是________。 A．差不多所有的金属材料和塑料都可以铸造 B．压力加工性主要取决于材料的塑性 C．焊接性能的好坏取决于焊缝产生的裂纹、气孔等倾向 D．钢比铸铁的切削性好 铸造性好的金属材料除具有流动性好，收缩小的特性外，还应具有________小的性能。 A．气孔 B．残余应力 C．疏松 D．偏析 铸造性好的金属材料应具有________性能小或好的特点。 Ⅰ．膨胀；Ⅱ．收缩；Ⅲ．偏析；Ⅳ．应力；Ⅴ．流动性；Ⅵ．晶粒。
A．Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B．Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ C．Ⅱ+Ⅲ+Ⅴ D．Ⅱ+Ⅴ+Ⅵ 液态金属凝固后化学成分不均匀的现象称________。 A．气孔 B．残余应力 C．疏松 D．偏析 金属材料的可锻性好坏取决于材料的塑性和________。 A．硬度 B．强度 C．弹性 D．刚性 下列材料中的可锻性最好的是________。 A．低碳钢 B．中碳钢 C．高碳钢 D．铸铁 可锻性好坏取决于材料的________。 A．塑性与变形抗力 B．硬度与强度 C．塑性与硬度 D．硬度与刚度 金属材料承受压力加工的能力称为________。 A．塑性 B．可锻性 C．冷变形工艺性 D．韧性 金属材料的可锻性取决于材料的________。 Ⅰ．强度；Ⅱ．塑性；Ⅲ．韧性；Ⅳ．变形抗力；Ⅴ．刚性；Ⅵ．弹性。A．Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ B．Ⅰ+Ⅱ+Ⅳ C．Ⅰ+Ⅱ+Ⅴ D．Ⅱ+Ⅳ 下列金属材料中，焊接性最差的是________。 A．低碳钢
第一编传统加工技术 传统加工技术是指用传统的通用加工机床进行加工的方法，如车、铣、鉋、磨等。传统加工技术适用于中、小规模生产，特别是小规模生产，其特点是设备投资少，生产成本低，对机床的操作掌握相对容易，但生产效率较低。目前，在工业生产中，应用最为广泛、使用最多的加工手段仍然是传统加工制造技术。 目前世界上有80％的产品零件是用传统加工方法完成的。传统加工的工艺装备主要有通用车床、通用铣床、通用鉋床、通用磨床和通用齿轮加工设备等。传统加工技术主要是研究金属切削原理、金属切削刀具、金属切削机床和机械制造工艺等内容，同时，金属切削原理、金属切削刀具和机械制造工艺学的研究内容也是现代加工技术的基础数据和资料，因此，即使目前现代加工技术方兴未艾，但传统加工技术的研究内容仍然是非常重要的。 本篇讲述的主要内容就是在概述基础理论的基础上，通过典型实验来介绍实验仪器和设备的原理、结构和使用；完成相应实验的步骤和方法；实验数据的处理以及实验图表的制作，同时明确实验的目的和意义。 第二章金属切削原理与刀具 2.1 切削概述 切削加工的方法很多，切削过程也不尽相同，但大多都有共同的规律，诸如切削刀具（或工具）与工件之间都所具有相对运动（即切削运动），切削过程都要产生一些物理现象等等。 金属切削原理与刀具是研究金属切削过程的变形规律、切削力的产生与计算、切削力的测量、切削刀具的几何参数与切削力和零件表面质量的关系、刀具材料与刀具的使用寿命以及生产率和生产成本等内容。研究和掌握这些基本规律，是学习和分析各种切削加工方法的基础，也是拟订各种技术规范的理论依据。 2.2 车削力 车削力是最具代表性的切削力，下面以车削力为代表，阐述一下车削力的产生和测量及计算方法，以达到举一反三的功效。 2.2.1车削力的产生及计算 一、车削力的产生 研究车削力的目的是为了生产上的需要，要正确的设计和使用机床、刀具和夹具，防止加工时工件变形过大和引起振动，就必须对车削力的大小和方向进行研究和掌握。 车削时，抵抗材料弹性---塑性变形所形成对前刀面的正压力N前和切削滑出时对前刀面的磨擦力F前，工件对后刀面的正压力N后和磨擦力F后，这些作用在刀具上的力的合力F被称为车削过程的切削力。 车削力F是一个受很多因素影响的空间力，它的大小和方向很难直接测出。车削时，一般把切削力F分解成空间直角坐标上的三个切削分力（F c、F p、F f）