_金属切削过程中的物理现象

金属加工《金属切削基础知识》练习题一.判断题(本大题共33小题)1.金属切削加工是用切削刀具将坯料或工件上多余材料切除，以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的方法。

（）2.主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。

任何切削过程，通常只有一个主运动，最多不超过两个主运动。

（）3.钻削加工时，钻头旋转是主运动，钻头的轴向移动是进给运动。

（）4.进给运动可以有一个或几个，运动形式有平移的、旋转的，有连续的、间歇的。

（）5.从几何学角度看，各种形状机械零件的表面都是由圆柱面、圆锥面、平面和各种成形面组成。

（）6.切削加工时，主运动通常是速度较低，消耗功率较小的运动。

（）7.切削速度是指切削加工时，刀具切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度。

车削加工的主运动为旋转运动，切削速度为最大线速度。

（）8.车削时，工件每转一转刀具沿进给方向移动的距离为切削速度。

（）9.车削时，待加工表面与已加工表面的垂直距离称为进给量。

（）10.切削加工时，切削热传入刀具使刀头温度升高，刀头温度称为切削温度。

（）11.刀具两次刃磨之间实际切削的时间称为刀具寿命。

（）12.有经验的操作者常根据切削过程中切屑变色发毛、切削力突然增大、振动与噪声以及表面粗糙度值显著增大等异常现象，来判断刀具是否已磨钝。

（）13.对低碳钢进行退火，对高碳钢进行正火，可改善切削加工性。

（）14.硫、硅、铅、铝元素能改善切削加工性，常用来制造易切削钢。

（）15.当切削余量太大时,可分几次切削,第一次进给应尽量将背吃刀量取小些。

（）16.车削加工时形成待加工表面、已加工表面、未加工表面三种表面。

（）17.车削加工时，切削用量三个基本参数是切削速度、进给量和背吃刀量。

（）18.金属切削时，刀具与工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。

（）19.车刀切削部分三面是指前刀面、后刀面和副刀面。

（）20.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等。

金属切削原理一、引言金属切削是一种重要的加工方法，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。

金属切削的原理是将金属材料通过刀具的切削力和磨擦力进行去除，从而得到所需形状和尺寸的工件。

本文将详细介绍金属切削的原理。

二、金属材料的物理特性金属材料具有高强度、高硬度、高塑性等特点。

在进行切削加工时，需要考虑到这些特性对加工过程和结果的影响。

1.硬度硬度是指材料抵抗外界力量侵蚀和破坏的能力。

在进行金属切削时，硬度会影响到刀具对材料的切削深度和速度。

硬度越大，材料越难被去除，需要采用更高强度和更耐磨损的刀具。

2.韧性韧性是指材料抵抗断裂和变形的能力。

在进行金属切削时，韧性会影响到刀具对材料的变形程度和断裂情况。

韧性越大，材料越容易被刀具弯曲和拉伸，需要采用更大的切削力和更耐磨损的刀具。

3.塑性塑性是指材料在受到外力作用下发生变形的能力。

在进行金属切削时，塑性会影响到材料的变形程度和表面质量。

塑性越大，材料越容易被切削并留下较光滑的表面。

三、切削力的产生金属切削过程中，主要有三种力对工件进行去除：正向切削力、侧向切削力和径向切削力。

这些力产生的原因如下：1.正向切削力正向切削力是指沿着工件表面方向施加在主轴上的推进力。

它是由于主轴上旋转的刀具与工件之间产生了摩擦而引起的。

2.侧向切削力侧向切削力是指垂直于工件表面方向施加在主轴上的推进力。

它是由于主轴上旋转的刀具与工件之间产生了摩擦而引起的。

3.径向切削力径向切削力是指垂直于工件表面方向施加在主轴上的推进力。

它是由于主轴上旋转的刀具与工件之间产生了摩擦而引起的。

四、切削过程中的热效应金属切削过程中，由于摩擦和变形，会产生大量的热量。

这些热量会对材料和刀具造成影响。

1.材料的热变形在金属切削过程中，由于高速旋转的刀具与工件之间产生了摩擦，会使得材料表面温度升高。

当温度达到一定值时，材料就会发生热变形，导致尺寸和形状发生变化。

2.材料的热软化在金属切削过程中，由于高速旋转的刀具与工件之间产生了摩擦，会使得材料表面温度升高。

五．变形程度的表示方法
1. 剪切角 2. 相对滑移或剪应变 3. 变形系数 a / l
六． 前刀面的挤压与摩擦及其对切屑变形的影响
特征：使切屑底层靠近前刀面处纤维化，流动速度 减慢，甚至滞留在前刀面上； 切屑弯曲； 由摩擦产生的热量使切屑与刀具接触面温度升高。
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七． 积屑瘤的形成及其对切削过程的影切 屑的情况下，加工一般钢料或其他 塑性材料时，常常在刀具前刀面粘 着一块剖面有时呈三角形的硬块。 它的硬度很高，通常是工件材料的 2~3倍，在处于比较稳定的状态时， 能够代替切削刃进行切削。这块冷 焊在前刀面上的金属就叫积屑瘤。
第三节 金属切削过程及其物理现象
一． 国内外切削理论研究概述
1. 2. 3. 1870年，俄国学者基麦就开始了切削理论的研究工作，提出塑 性金属的切削过程是由挤压产生的剪切过程。 1913年~1916年，乌沙丘夫的研究使人们对切削过程的认识 由外部深入到内部。 1907年，美国学者泰勒(Taylor)发表了（On the Art of Cutting Metal）一书，提出了著名的切削速度与刀具耐用度关 系式（著名的泰勒公式），对生产应用产生了重大影响。 1941年，美国学者麦钱特（Merchant)发表了（Mechanics of the Metal Cutting Process)的著名论文，提出了塑性金属 切削是剪切过程的力学模型，推导了剪切角的理论公式。
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在Merchant之后，诸多学者对剪切角的理论推导，剪切角与变形 的关系以及切削速度对切屑变形的影响进行了广泛的研究。如美国 学者李-谢弗、苏联学者佐列夫、澳大利亚学者奥克斯利、日本学 者中山一雄、日本学者臼井英治、华裔学者赵佩之、美国学者阿尔 伯莱特等都各自做出了一定的贡献。 1981年起，在刘培德教授的带领下，大连理工大学机械系金属切 削原理与刀具教研室的多位老师开展了切削理论的研究。取得的成 果有： 提出了正交切削时刃前区应力分析的新模型（带弯矩的切削力学模 型） 证明了切削过程中存在弯矩，弯矩的存在使切屑发生弯曲。通过一 定手段控制弯矩的大小及正负控制切屑的卷曲与折断，从而发展了 断屑理论。解决了诸多生产难题，如上海宝钢无缝钢管厂在西德产 数控车床上螺纹加工的断屑问题。

习题课：金属切削过程中的物理现象一、填空题1、刀具的总切削力F可以分解成__主切削力Fz___、__进给力_Fx___和__背向力Fy__等三个相互垂直的切削分力。

其中消耗功率最多的是_主切削力_Fg_。

2、车削是__主轴旋转________作主运动，_______作进给运动的切削加工方法。

3、铣削是__铣刀旋转________作主运动，________________作进给运动的切削加工方法。

4、积屑瘤是在切削速度加工材料条件下的一个重要物理现象。

5、在切削塑性材料时，切削区温度最高点在前刀面上近刀尖处。

6、切削层参数包括：切削厚度、切削宽度、切削面积。

二、判断题1、金属切削加工过程中刀具材料的硬度要高于工件材料。

（√）2、金属切削加工过程中，刀具和工件必须有相对运动。

（√）3、工件的转速很高，切削速度就一定很大。

（×）4、硬质合金是在碳素钢中加入大量的钨钛钽等元素构成，它具有很高的硬度和耐磨性。

（√）5、增大刀具前角、减小刀具的后角可以减小总切削抗力。

（×）6、切削力Fc是总切削力F在主运动方向上的正投影，与切削速度v c的方向一致。

（√）7、总切削抗力与总切削力是一对作用与反作用力，总切削抗力愈大，总切削力也愈大。

（√）8、主偏角k r对切削抗力F c′的影响不大，但对背向抗力F p′和进给抗力F f′的比例有明显的影响。

（√）三、选择题1、使总切削抗力增大的因素有（）A、工件材料的韧性和塑性差B、切削速度增大C、切削深度和进给量增大D、刀具前角和后角减小2、切削热可通过多种形式传导或散发，其中带走热量最多的是（）A、空气介质B、刀具C、切屑D、工件3、磨削加工时常用的切削液是（）A、合成切削液B、乳化液C、切削油D、极压切削油4、切削高强度钢、高温合金等难切削材料时，应选用的切削液是（）A、乳化液B、合成切削液C、切削油D、极压切削油5、切削塑性材料时，切削区温度最高点在（）。