金属切削原理及金属切削刀具A

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。

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。

I 切削原理部分第1章刀具几何角度及切削要素1、切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动；刀具具有适当的几何参数，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能2、切削运动：刀具与工件间的相对运动，即表面成形运动。

分为主运动和进给运动。

1）主运动是刀具与工件之间最主要的相对运动，消耗功率最大，速度最高。

有且仅有一个。

运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）直线运动（刨削、拉削的刀具运动）运动主体：工件（车削）；刀具（铣削）。

2）进给运动：使新切削层不断投入切削，使切削工作得以继续下去的运动。

进给运动的速度一般较低，功率也较少。

其数量可以是一个，也可以是多个。

可以是连续进行的，也可以是断续进行的。

可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。

运动形式：连续运动：如车削；间歇运动：如刨削。

一个运动，如钻削；多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动；没有进给运动，如拉削。

运动主体：工件，如铣削、磨削；刀具，如车削、钻削。

3、切削用量切削用量是指切削速度c v 、进给量f （或进给速度）和背吃刀量p a 。

三者又称为切削用量三要素。

1）切削速度c v （m／s 或m／min）：切削刃选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。

主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定1000dn v c π=式中：d-工件或刀具的最大直（mm）n-工件或刀具的转速(r/s 或r/min)2）进给量f：工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm／r（或mm／双行程）。

3）背吃刀量p a （切削深度mm）2m w p d d a -=式中:w d -工件上待加工表面直径（mm）；m d -工件上已加工表面直径（mm）。

4、工件表面：切削过程中，工件上有三个不断变化的表面待加工表面：工件上即将被切除的表面。

过渡表面：正被切削的表面。

下一切削行程将被切除。

己加工表面：切削后形成的新表面。

5、刀具上承担切削工作的部分称为刀具的削部分，刀具切削部分由一尖二刃三面组成。

《金属切削原理与刀具》课程标准一、课程概述1.课程性质《金属切削原理与刀具》是机械设计与制造专业针对通用装备制造行业的机械设计、机械制造、制图员、车工、铳工、装配工等职业群（或技术技能领域）的关键岗位，经过对企业岗位典型工作任务的调研和分析后，归纳总结出来的为适应机械装备制造企业金属切削刀具选用、金属切削机床使用、机械冷加工工艺编制、调试及维修维护等能力要求而设置的一门专业核心课程。

2.课程任务《金属切削刀具与机床》课程通过对金属切削刀具、金属切削机床基本原理和理论知识的学习，增强学生对金属切削刀具材料、几何形状、切削要素、金属切削机床结构及布局, 机床知识的运用，让他们熟练掌握金属切削刀具、金属切削机床运动、切削加工工艺范围等知识，从而满足企业对相应岗位的职业能力需求。

3.课程要求通过课程的学习培养学生机械加工方面的岗位职业能力，教学注重选用基础的、典型的实例，突出现代机械加工中各种典型的刀具,利用各种教学方法和手段达到注重能力的培养, 突出实际、实用、实践的原则，贯彻加强基础、重技术应用及前后课程衔接的指导思想，注重内容的典型性、针对性，加强理论联系实际，达到学以致用的目的。

同时为学习后续专业课程打下坚实的基础。

二.教学目标1.知识目标（1）掌握金属切削加工的基本理论；（2）掌握金属切削加工的基本规律；（3）掌握车、铳、包k键等通用刀具结构与型号制订方法；（4）掌握车、铳、包IJ、键等通用刀具应用范围；（5）掌握孔加工刀具等标准刀具结构与型号制订方法；（6）掌握难加工材料的加工特点；（7）掌握数控加工工具系统的应用特点。

2.能力目标（1）能够进行切削用量的计算与查表；（2）能够正确选用刀具的几何参数；（3）能够解决切削加工中产生的各种质量问题；（4）能够正确选用刀具类型与规格；（5）会阅读金属加工资料和查阅刀具设计手册；（6）会难加工材料的加工的切削参数选择；（7）会刃磨刀具；3.素质目标（1）养成谦虚、好学的能力；（2）养成学生勤于思考、做事认真的良好作风；（3）具备必要的政治素质和一定的法律意识；（4）养成良好的职业道德；（5）具备沟通能力及团队协作精神；（6）具备分析问题、解决问题的能力；（7）具备勇于创新、敬业乐业的工作作风；（8）具备的质量意识、安全意识。

金属切削原理与刀具的基本概述金属切削是通过切削工具对金属材料进行切削，以实现加工目标的一种常见的金属加工方法。

切削工具是实现切削过程的关键元素，它的设计和选择对于切削加工质量和效率具有重要影响。

本文将概述金属切削原理以及刀具的基本概念，以帮助读者深入了解金属切削的基本原理和刀具的工作原理。

金属切削原理涉及刀具与金属工件之间的物理力学相互作用。

切削过程中，切削刃与工件接触，施加切削力并逐渐移除金属屑来实现切削。

切削力主要有切向力、法向力和主切削力组成。

切向力是切削力在切削方向上的分力，它决定了切削刃与工件之间的相对运动。

法向力是切削力在垂直于切削方向上的分力，它将工件稳定固定在工作台上。

主切削力是切削力在切削方向上的主要分力，它直接影响切削刃的切削能力和工件的表面质量。

刀具的选择和设计对于切削过程的效率和质量有重要影响。

常见的刀具类型包括立铣刀、车刀、钻头和铰刀等。

刀具的形状、材料和刃口几何形状都对刀具的切削能力和寿命产生影响。

刀具的材料通常选择硬度高、耐磨损和高温稳定性好的材料。

常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金和陶瓷材料。

高速钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于一般的切削工作。

硬质合金刀具由金属碳化物颗粒与钴合金基体组成，具有更高的硬度和热稳定性，适用于高速切削和难切削材料的加工。

陶瓷刀具具有优异的耐磨性和高温稳定性，适用于高速、高温的切削工作。

刀具的刃口几何形状对切削过程的效率和质量具有重要影响。

常见的刃口几何形状包括平行刀刃、斜切刀刃和弧形刀刃等。

刃口的选择应根据加工类型、材料和表面质量要求进行合理选择。

此外，切削参数的选择也是确保切削过程顺利进行的关键因素。

切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。

切削速度决定了刀具与工件之间的相对运动速度，进给速度则决定了切削刃每分钟移除的金属量，切削深度是切削刃切入工件的深度。

在切削过程中，润滑和冷却也是必不可少的。

刀具和工件之间的摩擦和热量会导致刀具磨损和工件热变形。

金属切削原理与刀具教案一、教学目标1.了解金属切削的基本概念，掌握金属切削的原理。

2.掌握刀具的种类、结构及切削性能，学会选择合适的刀具进行金属切削。

3.了解金属切削过程中的切削力、切削温度、表面质量等影响因素，掌握切削参数的合理选择。

4.培养学生的动手能力，提高金属切削操作技能。

二、教学内容1.金属切削的基本概念（1）金属切削的定义（2）金属切削的分类2.金属切削原理（1）切削层（2）切削力（3）切削温度（4）表面质量3.刀具的种类、结构及切削性能（1）车刀（2）铣刀（3）钻头（4）铰刀4.切削参数的选择（1）切削速度（2）进给量（3）切削深度5.金属切削操作技能训练三、教学重点与难点1.教学重点：金属切削原理、刀具的种类及切削性能、切削参数的选择。

2.教学难点：切削力、切削温度的计算及影响因素，切削参数的合理选择。

四、教学方法1.理论教学：讲解金属切削的基本概念、原理及刀具的种类、结构等。

2.实践教学：通过金属切削实验，让学生动手操作，提高操作技能。

3.案例分析：分析金属切削过程中出现的问题，引导学生学会解决实际问题的方法。

五、教学安排1.理论教学：共6学时，分2次进行。

2.实践教学：共6学时，分2次进行。

3.案例分析：共2学时，分1次进行。

六、教学评价1.理论考试：占总评成绩的40%。

2.实践操作：占总评成绩的40%。

3.平时表现：占总评成绩的20%。

七、教学资源1.教材：《金属切削原理与刀具》。

2.辅助资料：金属切削相关学术论文、实验指导书。

3.设备：车床、铣床、钻床、铰床等。

4.软件：金属切削仿真软件。

八、教学进度安排1.第1周：金属切削的基本概念、分类。

2.第2周：金属切削原理。

3.第3周：刀具的种类、结构及切削性能。

4.第4周：切削参数的选择。

5.第5周：金属切削操作技能训练（1）。

6.第6周：金属切削操作技能训练（2）。

7.第7周：案例分析。

8.第8周：复习、考试。

九、教学总结本课程通过理论教学、实践教学和案例分析相结合的方式，使学生掌握金属切削原理、刀具的种类及切削性能、切削参数的选择等知识，培养学生的动手能力，提高金属切削操作技能。

第一章：刀具几何角度及切削要素1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=0.5mm ，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少?答：切削速度 机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义？答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。

刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。

1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同？在什么情况下， γo= γn答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。

不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。

刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。

不同点是：法平面参考系中定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。

只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn1-4假定进给工作平面pf ，背平面pp ，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的？在什么情况下γf= γo ， γp= γo答：假定工作平面Pf ：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面背平面Pp ：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。

假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角，在假定工作平面Pf 中测量的侧前角和侧后角，背平面Pp 中测量的背前角和背后角。

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。