1习题课：切削力和切削温度

高速铣削钛合金的切削力和切削温度切削力和切削温度试验在五坐标高速加工中心上进行，采用YOLO-YDXC-III切削三向力测试系统对铣削力进行测量，采用夹丝半人工热电偶方法对铣削温度进行测量。

试验用刀具为Walter WMG40硬质合金机夹刀片，工件材料为钛合金TA15，热处理状态为退火。

采用单因素试验，考察不同铣削速度下切削力和切削温度的变化规律。

其他切削条件为：轴向切深ap=6mm，径向切深ae=1mm，每齿进给量fz=0.1mm/z。

为典型的铣削力信号图以及后刀面磨损VB＝0.15mm 时的切削力与铣削速度关系曲线。

铣削力的方向定义为：进给方向为X，铣刀径向切深方向为Y，刀具轴向为Z。

可以看到在此范围内，Fx和Fz变化不大，而Fy随切削速度的提高略有下降。

试验和理论表明：一方面随着切削速度的上升，两个因素会导致切削力的增加。

首先是由断续切削造成的切削力冲击和动态切削力的数值会增加；其次，材料的应变硬化程度严重，导致剪切区变形抗力增加。

另外一方面，切削速度上升导致的切削温度上升也会使被加工材料软化，使切削力减小。

所以，切削速度对切削力的影响，要看这两方面综合作用的结果。

当刀具后刀面磨损达到一定程度时，随着切削速度的增加，由温度升高所导致的材料软化影响占主导地位，其作用超过动态切削力增加和应变硬化增加两方面的影响，所以总的铣削力呈下降趋势。

典型的铣削温度热电势信号及50～550m/min 切削速度范围内的切削温度与铣削速度的关系。

切削温度随铣削速度增加有一直上升的趋势，但是在不同的速度范围内，切削温度上升的程度是不同的。

在较低的速度范围内，温度随切削速度而上升的趋势较快，而在较高的速度范围内，温度随切削速度而上升的趋势变缓。

这一现象产生的原因在于，随着切削速度的增加，传入切屑的热量比例增加，更多的热量被切屑带走；而传入工件和刀具的热量的比例减小，相应的刀具和工件的温度升高也不明显。

高速铣削钛合金的刀具磨损钛合金高速铣削刀具磨损机理和刀具耐用度是生产过程中较受关注的问题。

机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?答：1加工是不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约故可加工超硬脆材料和精密微细的零件。

2加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等出去多余材料而不是靠机械能切除多余材料。

3加工机理不同于一般金属切削加工不产生宏观切削不产生强烈的弹、塑性变形故可获得很低的表面粗糙度其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。

4加工能量易于控制和转换故加工范围光、适应性强。

1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。

答：1电火花加工放电过程极为短促具有爆炸性。

爆炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面被液体介质迅速冷却凝固继而从两极间被冲走。

每次电火花放电后是工件表面形成一个凹坑。

在进给机构的控制下工具电极的不断进给脉冲放电将不断进行下去无数个点蚀小坑将重叠在工件上。

最终工作电极的形状相当精确的“复印”在工件上。

生产中可以通过控制极性和脉冲的长短放点持续时间的长短控制加工过程。

适应性强任何硬度、软韧材料与难切削加工加工的材料只要能导电都可以加工如淬火钢和硬质合金等电火花加工中材料去出是靠放电时的电热作用实现的材料可加工行主要取决于材料的导电性与热学特性不受工件的材料硬度限制。

2电解加工将电镀材料做阳极接电源正极工件作阴极放入电解液并接通直流电源后作为阳极的电镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。

并由电解液将其溶解物迅速冲走从而达到尺寸加工目的。

应用范围管可加工任何高硬度、高强度。

高韧性的难加工金属材料并能意见单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或行腔如锻模、叶片3激光加工通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑再次高温下任何坚硬的材料都将瞬间几句熔化和蒸发并产生强烈的冲击波是融化的物质爆炸式的喷射去处。

激光束的功率很高几乎对任何难度加工的金属和非金属材料如皋熔点材料、内热合金与陶瓷、宝石、金刚石等脆硬材料都可以加工也可以加工异型孔。

切削力与切削温度对刀具性能的影响分析切削力和切削温度是刀具性能关键参数，对于刀具的寿命和切削质量具有重要影响。

本文将分析切削力和切削温度对刀具性能的影响，并探讨相应的优化方法，以提高刀具的使用寿命和加工效率。

首先，切削力是指刀具对工件施加的力，它是切削过程中切削力学特性的直接体现。

切削力大小与刀具本身的刚度、刀具形状、切削条件等因素密切相关。

过大的切削力会导致刀具受力过大，易发生断裂、磨损等情况，从而降低刀具的使用寿命。

其次，切削温度是指切削过程中刀具与工件接触处的温度。

切削温度的升高主要由切削热引起，切削热是因为切削过程中机械能转化为热能所产生的现象。

过高的切削温度会导致刀具表面出现氧化、烧蚀等现象，从而加速刀具的磨损，降低刀具寿命。

切削力和切削温度的大小与刀具材料的选择密切相关。

对于切削力来说，刀具材料的硬度、韧性和强度等参数将直接影响切削过程中的切削力大小。

通常情况下，硬度较高的刀具材料会具有较大的切削力，而韧性较好的刀具材料则可降低切削力的大小，从而提高刀具的使用寿命。

在切削温度方面，刀具材料的导热性能是一个重要因素。

通常情况下，导热性好的刀具材料能够迅速将切削热传递至刀具周围和冷却液中，并加速热量的散去，从而降低切削温度。

刀具材料的润滑性能也会影响切削温度的大小。

良好的润滑性能可以降低切削面与刀具的摩擦阻力，减少切削热的产生，从而降低切削温度。

此外，切削参数的选择对切削力和切削温度的影响也不可忽视。

合理选择切削参数如切削速度、进给量和切削深度等，可以有效减小切削力和切削温度。

降低切削温度的方法还可以通过加工液的冷却和润滑作用来达到，以减少切削过程中切削热的积聚和刀具表面的磨损。

为了更好地优化切削力和切削温度，一些先进的刀具设计和制造技术被广泛应用。

例如，采用涂层技术可以提高刀具的耐磨性和润滑性能，从而降低切削力和切削温度。

刀具的复合结构设计、减少刀具材料的残留应力等技术也被广泛研究，以提高刀具的刚度和热稳定性。

机械制造中的切削力与切削温度的控制机械制造是指运用机械设备对材料进行切削、磨削、焊接、冲压等加工操作的过程。

在机械制造中，切削力与切削温度是两个非常重要的参数，它们直接影响着加工的质量、效率和工具的寿命。

因此，控制切削力与切削温度成为了机械制造中的关键问题。

一、切削力的控制切削力是在加工过程中产生的力，它与刀具、工件和切削条件等因素密切相关。

在机械制造中，我们可以通过以下几个方面来控制切削力。

1. 材料的选择材料的硬度、韧性和塑性等性质会直接影响切削力的大小。

对于难切削材料，我们可以选择使用硬度更高的刀具材料，以提高其切削效果。

此外，对于某些特殊材料，如高温合金，在切削时需要采用一些特殊的技术手段来降低切削力。

2. 刀具的设计刀具的形状和结构也会对切削力产生影响。

通过合理设计刀具的刃角、后角和刃磨方式等，可以减小切削力的大小。

同时，在刀具使用过程中，定期进行刃磨和更换，可以保持刀具的锋利度，减少切削力的产生。

3. 切削条件的优化切削条件包括切削速度、进给量和切削深度等参数。

合理选择切削条件可以降低切削力的产生。

一般来说，较大的切削速度和进给量可以减小切削力，但要注意不要超过材料的承受能力。

此外，减小切削深度也可以降低切削力的大小。

二、切削温度的控制切削温度是指在切削过程中产生的热量。

高温容易导致工件表面的烧伤、脱硬化等质量问题，并且会使刀具寿命大大减少。

因此，控制切削温度也是机械制造中的重要任务。

1. 冷却润滑剂的使用在切削过程中，可以使用冷却润滑剂来冷却工具和工件，减少切削区域的温度升高。

常用的冷却润滑剂有切削油和切削液等，它们可以有效地降低切削温度，减少切削力的产生。

2. 刀具材料的选择刀具材料的导热性能对切削温度的控制起到重要作用。

一般来说，导热性能好的刀具材料，可以更快地将热量传导到刀具周围，降低切削区域的温度升高。

3. 切削速度的控制切削速度的选择也会对切削温度产生影响。

较高的切削速度可以减少切削时间，降低切削区域的温度升高。

机械制造技术习题第一章金属切削加工的基本知识1-1，切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？析：切削加工由主运动和进给运动组成。

主运动是直接切除工件上的切削层，使之转变为切削，从而形成工件新包表面。

进给运动是不断的把切削层投入切削，以逐渐切除整个工件表面的运动。

1-2，何为切削用量?简述切削用量的选择原则。

析：切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。

与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。

原则：一般是提高刀具耐用度的原则，并且保证加工质量。

粗加工时，大的切削深度、进给，低的切削速度；精加工时，高的切削速度，小的切削深度、进给。

1-3,常见的切削类型有几种？其形成条件及加工的影响是什么？析：切削加工就是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。

楼主想要了解的是不是切削加工的分类金属材料的切削加工有许多分类方法。

常见的有以下3种。

按工艺特征区分切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。

按工艺特征，切削加工一般可分为：车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。

按切除率和精度分可分为：①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。

②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。

③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。

精加工一般是最终加工。

④精整加工：在精加工后进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。

机械切削加工课后习题答案机械切削加工是一种通过切削工具与工件接触，去除材料以形成所需形状和尺寸的加工方法。

在机械制造领域中，它是一种基本而重要的加工技术。

以下是一些机械切削加工课后习题的答案：1. 切削力的三个基本分量是什么？答：切削力的三个基本分量是主切削力（Fc）、进给力（Ff）和径向力（Fr）。

2. 切削温度对切削过程有何影响？答：切削温度的升高会导致刀具磨损加剧，工件表面质量下降，甚至可能影响材料的机械性能。

3. 什么是切削液？它在切削加工中起什么作用？答：切削液是一种在切削加工中使用的液体，其主要作用是冷却刀具和工件，润滑切削区域，以及帮助排屑。

4. 切削参数包括哪些内容？答：切削参数主要包括切削速度（Vc）、进给量（f）和切削深度（ap）。

5. 为什么需要进行刀具磨损的检测和补偿？答：进行刀具磨损的检测和补偿是为了保持加工精度和工件质量，延长刀具的使用寿命，提高生产效率。

6. 简述刀具材料的基本要求。

答：刀具材料的基本要求包括高硬度、足够的强度和韧性、良好的热稳定性和化学稳定性、以及良好的导热性和耐磨性。

7. 什么是硬质合金刀具？它有哪些优点？答：硬质合金刀具是一种以碳化钨（WC）为主要成分，加入一定比例的钴（Co）作为粘合剂，通过粉末冶金工艺制成的刀具材料。

其优点包括高硬度、高耐磨性、高抗压强度和良好的热硬性。

8. 什么是数控切削？与传统切削相比有哪些优势？答：数控切削是指通过数控系统控制机床，按照预先编制的程序自动完成切削加工的过程。

与传统切削相比，数控切削具有加工精度高、加工效率高、加工范围广、适应性强等优势。

9. 简述刀具几何参数对切削过程的影响。

答：刀具几何参数包括前角、后角、刃倾角、主偏角和副偏角等。

这些参数会影响切削力的大小、切削温度的分布、切屑的形成和排出，以及工件的表面质量。

10. 如何选择切削用量以优化切削过程？答：选择切削用量时，应考虑工件材料、刀具材料、机床性能、加工精度要求等因素。

第1章数控加工的切削基础作业答案思考与练习题1、什么是积屑瘤？它是怎样形成的？对切削过程有何影响？如何抑制积屑瘤的产生？答：切削塑性金属材料时，常在切削刃口附近粘结一硬度很高的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前面，这种楔状金属块称为积屑瘤积屑瘤的形成和刀具前面上的摩擦有着密切关系。

一般认为，最基本的原因是由于高压和一定的切削温度，以及刀和屑界面在新鲜金属接触的情况下加之原子间的亲和力作用，产生切屑底层的粘结和堆积。

积屑瘤不断发生着长大和破裂脱离的过程，其不稳定性常会引起切削过程的不稳定（切削力变动）。

同时积屑瘤还会形成“切削刃”的不规则和不光滑，使已加工表面非常粗糙、尺寸精度降低。

实际生产中，可采取下列措施抑制积屑瘤的生成：a.提高切削速度。

b.适当降低进给量。

c.增大刀具前角。

d.采用润滑性能良好的切削液。

2、切屑的种类有哪些？不同类型切屑对加工过程和加工质量有何影响？答：根据切削过程中变形程度的不同，可把切屑分为四种不同的形态：①带状切屑切削过程较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度的值较小。

②节状切屑切削过程不太稳定，切削力波动也较大，已加工表面粗糙度值较大。

③粒状切屑切削过程不平稳，切削力波动较大，已加工表面粗糙度值较大。

④崩碎切屑切削力波动大，加工表面凹凸不平，刀刃容易损坏。

由于刀屑接触长度较短，切削力和切削热量集中作用在刀刃处。

3、试述切削用量三要素对切削温度、切削力的影响规律。

答：削用量三要素对切削温度的影响规律：切削速度对切削温度的影响最明显，速度提高，温度明显上升；进给量对切削温度的影响次之，进给量增大，切削温度上升；背吃刀量对切削温度的影响很小，背吃刀量增大，温度上升不明显。

切削用量三要素对切削力的影响规律：背吃刀量对切削力的影响最大（a P 加大一倍，切削力增大一倍）；进给量对切削力的影响次之（f 加大一倍，切削力增大68%~86%）；切削速度对切削力的影响最小。

4、试述前角、主偏角对切削温度的影响规律？答：前角增大，切削变形减小，产生的切削热少，切削温度降低，但前角太大，刀具散热体积变小，温度反而上升。

第二章 2-1 什么叫主运动�什么叫进给运动�试以车削、钻削、端面铣削、龙门刨削、外圆磨削为例进行说明。

答�主运动�由机床提供的刀具与工件之间最主要的相对运动�它是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。

进给运动�使主运动能依次地或连续地切除工件上多余的金属�以便形成全部已加工表面的运动。

车削时�主运动为工件的旋转�进给运动为刀具沿轴向相对于工件的移动� 钻削时�主运动为工件或钻头的旋转�而工件或钻头沿钻头轴线方向的移动为进给运动� 端面铣削时�主运动为铣刀的旋转运动�进给运动为工件移动� 龙门刨削时�主运动为刨刀的直线往复运动�进给运动为工件的间隙移动� 平面磨削时�主运动为砂轮的旋转�矩台的直线往复运动或圆台的回转�纵向进给运动�为进给运动�以及砂轮对工件作连续垂直移动�而周边磨削时还具有横向进给。

2-2 根据表2-2和表2-3�分析下列机床型号所代表的意义�M M 7132、C G 6125B 、X 62W 、M 2110、Z 5125、T 68 答�M M 7132代表工作台面宽度为320m m 的精密卧轴矩台平面磨床 C G 6125B 代表最大回转直径为250m m 的高精度卧式车床重大改进顺序号为B X 62W 代表工作台面宽度为20m m 的卧式升降台铣床 M 2110代表磨削孔径为100m m 的内圆磨床 Z 5125代表最大钻孔直径为25m m 的方柱立式钻床 T 68代表卧式镗床 2-3 画出Y 0=10°、�s =6°、�0=6°、0��=6°、K r =60°、r K �=15°的外圆车刀刀头部分投影图。

答�参见课本第15页。

2-4 用r r s 70157�������、、的车刀�以工件转速n =4r s �刀具每秒沿工件轴线方向移动1.6m m �把工件直径由54w d m m ��计算切削用量�s p c a f v 、、�。

切削热与切削温度》教学设计方案专业年级：电钳专业一年级教材：机修钳工工艺学授课时间：2013 年12 月22 日切削热与切削温度》教案专业年级：电钳专业一年级教材：机修钳工工艺学授课时间：2013 年12 月22 日一、 切削热和由此产生的切削温度能改变前刀面上的摩擦系数，直接影响刀具的磨损和刀具耐用度；切削温度能改变工件材料的性能，影响积屑 瘤的产生和消失，直接影响工件的加工精度和表面质量。

二、 凡是影响切削力的因素都会影响到切削热和由此产生的切削温度 三、 切削热的来源与传出切削热来源于两个方面：一是切削层金属发生弹性和塑性变形所消耗的 能量；二是切屑与前刀面、工件与后刀面问产生的摩擦热。

切削过程中的三个变 形区就是三个发热区域，如图所示。

切削过程中所消耗能量的98% — 99%都将转化为切削热。

如忽略进给运 动所消耗的能量，则单位时间产生的切削热：Q Fc • v c式中 Q ——单位时间产生的热量，单位 J / s ；Fc ――切削力，单位：N;vc------ 切削速度单位：m / s 。

四、切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质(空气，切削液)向外传导。

影 响散热的主要因素是：(1)工件材料的导热系数 工件材料的导热系数高，由切屑和工件传导出去的热 量就多，切削区温度低。

工件材料寻热系数低，切削热传导慢，切削区温度高， 刀具磨损快。

⑵刀具材料的导热系数 刀具材料的导热系数高，切削区的热量向刀具内部传 导快，可以降低切削区的温度。

⑶周围介质采用冷却性能好的切削液能有效地降低切削区的温度。

五、切削温度的测量教学 内容35学生自 主探 索，小 组讨 论、思 考（5 分钟）刀具前血上的切削温度分布测量切削温度的方法很多，有热电偶法、辐射热计法、热敏电阻法等。

目前 常用的是热电偶法。

用热电偶法测量切削温度有自然热电偶和人工热电偶两种方法：1. 自然热电偶法利用工件材料和刀具材料化学成分不同组成热电偶的两极。