金屬切削原理與刀具教案

廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院

教案

2013?2014學(xué)年第二學(xué)期

系部機(jī)電工程系

教研室機(jī)械制造

課程名稱金屬切削原理及刀具

適用班級(jí)數(shù)控3121、3122、3123

主講教師鄒笑平

職稱高級(jí)工

二。一四年一月八日

廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)處制

這是被加工材料的代號(hào)：

P--一般碳鋼及合金鋼;M—不銹鋼及鋼鑄件;K--灰鑄鐵及球墨鑄

鐵；

N--鋁及有色金屬以及非鐵金屬;S—鈦合金及鎂基合金;H—淬硬鋼

及冷硬鑄鐵

教案

授課時(shí)間3121班第5周3122班第5周3123班第5周星期

星期一、三、四、星期一、三、四、一、三、四、五第7.8,

五第7.8,7.8,第5.6,5.6,7.8,1.2,5.6節(jié)

1.2,5.6節(jié)3.4節(jié)

課次4學(xué)時(shí)數(shù)8

授課形式純理論口純實(shí)踐口理實(shí)一體化同習(xí)題課口其他口

（請(qǐng)打

V）

授課題目

緒論、切削運(yùn)動(dòng)、刀具切削部分基本定義，刀具角度。

教學(xué)目的

掌握切削運(yùn)動(dòng)的基本概念

掌握刀具切削部分幾何參數(shù)及刀具角度的概念

教學(xué)重點(diǎn)

六個(gè)基本角度

教學(xué)難點(diǎn)

刀具切削部分幾何參數(shù)的基本定義

使用的教

多媒體，刀具實(shí)物

具/多媒

體/儀器

/儀表/

設(shè)備等

教學(xué)方法

講授、舉例說(shuō)明。

參考資料

緒論

課程性質(zhì)和任務(wù)

金屬切削原理及刀具課程是機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè)機(jī)制方向的專

業(yè)任選課。

本課程是研究金屬切削加工過(guò)程及刀具設(shè)計(jì)、使用的一門科學(xué)，該課

程既有理論性又有很強(qiáng)的實(shí)踐應(yīng)用性，為學(xué)生在日后工作中解決機(jī)械

教制造技術(shù)問(wèn)題奠定一定的基礎(chǔ)。

學(xué)本課程是由金屬切削原理和金屬切削刀具兩部分組成，前者又是

基本課程及其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)，主要講述金屬切削過(guò)程中各種物理現(xiàn)

本象的變化規(guī)律，以及應(yīng)用這些規(guī)律解決金屬切削技術(shù)問(wèn)題的方法；后

內(nèi)者主要講述通用刀具和專用刀具的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及設(shè)計(jì)

容計(jì)算方法等。

及能力培養(yǎng)

設(shè)學(xué)習(xí)本課程后，應(yīng)具備以下能力：

計(jì)能正確圖示并合理選擇刀具幾何參數(shù)；掌握金屬切削基本規(guī)律，

并會(huì)初步運(yùn)用其分析解決金屬切削的技術(shù)問(wèn)題；了解常見(jiàn)通用刀具的

類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，并能正確選用；初步掌握專用刀具的設(shè)

計(jì)計(jì)算方法；對(duì)刀具的發(fā)展趨勢(shì)和新成就有初步的了解；具有較強(qiáng)的

自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)，能進(jìn)一步研究探討金屬切削及刀具設(shè)計(jì)理論。

第一章基本定義

第一節(jié)切削運(yùn)動(dòng)及切削用量

金屬切削加工：是工件及刀具相互作用的過(guò)程，是用刀具從工件

表面上切除多余的材料的過(guò)程。

金屬切削加工的目的：使被加工零件的尺寸精度、形狀和位置精

度、表面質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)及使用要求。

實(shí)現(xiàn)切削過(guò)程的三個(gè)條件

1.切削運(yùn)動(dòng)：工件及刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

2.切削性能：刀具材料必須具備一定的切削性能。

教3.切削角度：刀具必須具有合理的幾何參數(shù)。

學(xué)三個(gè)表面

基待加工表面：工件上即將切除的表面。

本已加工表面：工件上已經(jīng)切除而形成的新表面。

內(nèi)過(guò)度表面（加工表面）：工件上正在切削的表面。

容切削運(yùn)動(dòng)

及刀具及工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即表面成形運(yùn)動(dòng)）。切削運(yùn)動(dòng)可分為

設(shè)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的向量合稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。

計(jì)主運(yùn)動(dòng)：使工件及刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本的運(yùn)動(dòng),

稱為主運(yùn)動(dòng)。特征：速度最高、消耗功率最大。只有一個(gè)。

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使主運(yùn)動(dòng)能夠連續(xù)切除工件上多余的金屬，以便形成

工件表面所需的運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。特征：速度低、消耗功率小。

可有多個(gè)。

切削層

在切削過(guò)程中，刀具的刀刃在一次走刀中從工件待加工表面切下

的金屬層，稱為切削層。

切削層參數(shù)是指這個(gè)切削層的截面尺寸，一般在基面內(nèi)度量和觀

察。

切削用量

是切削加工中切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）的總稱。

切削速度5：切削加工時(shí)，切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)

的速度。單位為m/s或m/min。

教主運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)時(shí)，最大切削運(yùn)動(dòng)是：

學(xué)u=（m/s或m/min）

基1000

進(jìn)給量f：是指刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對(duì)工件的位移量。

本

當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周，兩者

內(nèi)

沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位為mm/r;

容

當(dāng)主運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給量指刀具或工件每往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)一

及

次，兩者沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移量，單位為mm/str或mm/單行程;

設(shè)

對(duì)于多齒的旋轉(zhuǎn)刀具（如銃刀、切齒刀），常用每齒進(jìn)給量fz,

計(jì)

單位為mm/z或mm/齒。它及進(jìn)給量f的關(guān)系為f=zfz

進(jìn)給速度5：指切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬間時(shí)速度,

單位為mm/s或m/mino車削時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度為：5=nf

背吃刀量（切削深度）：在基面上，垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量

ap

的切削層最大尺寸（已加工表面及待加工表面間的垂直距離）。外圓

車削的背吃刀量：（）

ap=dw-dm/2

合成切削運(yùn)動(dòng)：由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)。

合成切削速度5：切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的合成運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)

速度。

Ue=j+Uf

第二節(jié)刀具幾何角度

刀具的組成：由工作部分和非工作部分構(gòu)成（車刀由刀頭和刀柄

教兩部分組成）。刀頭用于切削，刀柄用于裝夾。

學(xué)刀具切削部分的組成

基外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（又稱刀頭）

本組成可用一句話總結(jié)：“三面兩刃一尖”。

內(nèi)前面（前刀面）Ay：刀具上切屑流過(guò)的表面。

容主后面（后面）Aa：及工件過(guò)渡表面相對(duì)的表面。

及副后面Aa'：及已加工表面相對(duì)的表面。

設(shè)主切削刃S：前刀面及主后刀面的交線。它完成主要的切削工作。

計(jì)副切削刃S'：前刀面及副后刀面的交線。它配合主切削刃完成

切削工作，并最終形成已加工表面。

刀尖（過(guò)渡刃）：主切削刃和副切削刃連接處的一段刀刃。它可

以是小的直線段，折線段，或圓弧。

刀具角度參考系

刀具角度是確定刀具切削部分幾何形狀的重要參數(shù)。用于定義刀

具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面稱為參考系。

參考系有兩類

刀具靜止參考系：用于刀具的設(shè)計(jì)、刃磨和測(cè)量的參考系。

刀具工作參考系：它是確定刀具切削工作時(shí)的基準(zhǔn)，用于定義刀

具的工作角度。

刀具靜止（標(biāo)注角度）參考系

用于刀具的設(shè)計(jì)、刃磨和測(cè)量的參考系

四個(gè)假設(shè)條件

1.裝刀時(shí)，刀尖恰在工件的中心線上；

2.刀具的軸線垂直工件的軸線；

3.沒(méi)有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；

4.工件已加工表面的形狀是圓住表面。

正交平面參考系

由以下三個(gè)在空間相互垂直的參考平面構(gòu)成。

切削平面Ps：包含有切削刃選定點(diǎn)的切線及切削速度向量的平面。

基面Pr：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)且垂直于切削速度向量的平面。

正交平面P。：是過(guò)切削刃選定點(diǎn)，并垂直于切削平面PS及基面

Pr的平面。

法平面參考系

法平面參考系由基面Pr、切削平面PS和法平面Pn組成。

法平面Pn:過(guò)主切削刃選定點(diǎn)并垂直于主切削刃或其切線的平

面。

假定工作平面參考系

假定工作平面參考系由Pr、Pf和Pp組成。

假定進(jìn)給平面（假定工作平面）Pf：過(guò)主切削刃選定點(diǎn)，平行于

假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向并垂直于基面的平面。

假定切深平面（背平面）Pp:過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，垂直于假定進(jìn)

給平面和基面的平面。

正交平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度

前角Y。：在正交平面內(nèi)測(cè)量的前刀面及基面之間的夾角。前角表

示前刀面的傾斜程度，有正、負(fù)和零值之分，其符號(hào)規(guī)定如圖所示。

后角Q。：在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后刀面及切削平面之間的夾角。

后角表示主后刀面的傾斜程度，一般為正值C

主偏角Kr：在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃在基面上的投影及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

方向的夾角。主偏角一般為正值。

刃傾角入S：在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃及基面之間的夾角。

當(dāng)主切削刃呈水平時(shí)，As=o；刀尖為主切削刃最低點(diǎn)時(shí)，Xs<0;

刀尖為主切削刃上最高點(diǎn)是，As>Oo

副偏角KJ：在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃在基面上的投影及進(jìn)給運(yùn)

動(dòng)反方向的夾角。副偏角一般為正值。

副后角Q。'：在正交平面內(nèi)測(cè)量的副后刀面及切削平面的夾角。

在正交平面參考系中，需要6個(gè)獨(dú)立角度KT、丫0、QO、入S、

和QO'確定一把刀具切削部分的幾何形狀。

法平面參考系內(nèi)的標(biāo)注角度

法平面參考系由Pr、Ps、Pn三個(gè)面組成。

法前角yn、法后角an、法楔角Bn、主偏角KI\刃傾角前角入S、

副偏角KI*'

法前角Yn：在法平面內(nèi)測(cè)量的前刀面AY及基面Pr的夾角。

法后角Qn：在法平面內(nèi)測(cè)量的切削平面PS及后刀面AQ的夾角。

法楔角又：在法剖平面內(nèi)測(cè)量的前刀面Ay及后刀面AQ的夾角。

假定工作平面參考系中的標(biāo)注角度

背前角YP、背后角cip、背楔角瓦、側(cè)前角丫小側(cè)后角Qf、

側(cè)楔角d

刀具角度的一面二角分析法

空間任意一個(gè)平面的定向角度只需兩個(gè)，所以判斷刀具切削部分

需要標(biāo)注的獨(dú)立角度數(shù)量可用一面二角分析法確定。

即刀具需要標(biāo)注的獨(dú)立角度的數(shù)量是刀面數(shù)量的二倍。

用工作圖標(biāo)注刀具幾何參數(shù)時(shí)首先應(yīng)判斷或假定刀具哪條是主切

削刃，那條是副切削刃。然后就可確定各切削刃的基準(zhǔn)坐標(biāo)平面及全

部的標(biāo)注參數(shù)。

四、刀具的工作角度

刀具在工作參考系中確定的角度稱為刀具工作角度。

及靜態(tài)系統(tǒng)中正交平面參考系建立的定義和程序相似，不同點(diǎn)就

在于它以合成切削運(yùn)動(dòng)外或刀具安裝位置條件來(lái)確定工作參考系的

基面Pre°

由于工作基面的變化，將帶來(lái)工作切削平面Pse的變化，從而導(dǎo)致

工作前角Yoe、工作后角a%的變化。

研究刀具工作角度的變化趨勢(shì)，對(duì)刀具的設(shè)計(jì)、改進(jìn)、革新有重

要的指導(dǎo)意義。

刀具工作參考系

工作基面Pre：通過(guò)切削刃上的選定點(diǎn)，垂直于合成切削運(yùn)動(dòng)速度

方向的平面。

工作切削平面Pse：通過(guò)切削刃上的選定點(diǎn)，及切削刃相切且垂

直于工作基面的平面。

工作正交平面PDe：通過(guò)切削刃上的選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于工作基面、

工作切削平面的平面。

刀具工作角度的定義及標(biāo)注角度類似。

在工作正交平面參考系中，一般考核刀具工作角度（Yoe>a°e、K

心K’小Q’oe、Ae）的變化，對(duì)刀具角度設(shè)計(jì)補(bǔ)償量以及對(duì)切削加

工過(guò)程的影響情況。

在車削（切斷、車螺紋、車絲杠）、鐐孔、銃削等加工中，通常

因刀具工作角度的變化，對(duì)工件已加工表面質(zhì)量或切削性能造成不利

影響。

刀具安裝對(duì)工作角度的影響

刀桿安裝偏斜對(duì)工作主、副偏角的影響

刀尖安裝高低對(duì)工作前、后角的影響

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響

進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向及工件旋轉(zhuǎn)軸線不平行

軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作前、后角的影響

橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響

新課引入3分鐘講授新課79分鐘課堂訓(xùn)練5分鐘小結(jié)3

分鐘。

課后作業(yè)

/思考題

教學(xué)后記

說(shuō)明：1.課程教案應(yīng)按授課次數(shù)編寫；重復(fù)班授課不再另行編寫教

案。

2.合班課的“授課時(shí)間”可以集中填寫。

教案

3121班第6周3122班第6周3123班第6周

星期一、三、四、星期一、三、四、星期一、三、四、

授課時(shí)間

五第7?8,7.8,第5.6,5.6,五第7.8,7.8,

1.2,5.6節(jié)3.4節(jié)1.2,5.6節(jié)

課次4學(xué)時(shí)數(shù)8

授課形式

（請(qǐng)打純理論口純實(shí)踐口理實(shí)一體化EZf習(xí)題課口其他口

V）

切削層及切削方式；金屬切削對(duì)刀具材料性能的要求；常

授課題目

用刀具材料性能及應(yīng)用。

教學(xué)目的掌握常用刀具材料性能及應(yīng)用：高速鋼硬質(zhì)合金

教學(xué)重點(diǎn)金屬切削對(duì)刀具材料性能的6項(xiàng)要求

教學(xué)難點(diǎn)常用刀具材料性能及應(yīng)用：高速鋼硬質(zhì)合金

使用的教

具/多媒多媒體

體/儀器/

儀表/設(shè)

備等

教學(xué)方法講授、列舉工廠實(shí)際。

參考資料

第三節(jié)切削層及切削方式

切削層：是指在切削過(guò)程中，由刀具在切削部分的一個(gè)單一

動(dòng)作（或指切削部分切過(guò)工件的一個(gè)單程，或指只產(chǎn)生一圈過(guò)

渡表面的動(dòng)作）所切除的工件材料層切削層。

切削層參數(shù)：是指切削層的截面尺寸，它決定刀具所承受的

教

負(fù)荷和切屑的尺寸大小，一般在基面內(nèi)度量和觀察

學(xué)

切削層公稱厚度力垂直于正在加工的表面（過(guò)渡表面）度

基

量的切削層參數(shù)。（簡(jiǎn)稱切削厚度）hD=fsinK

本r

切削層公稱寬度%:平行于正在加工的表面（過(guò)渡表面）度

內(nèi)

容量的切削層參數(shù)。（簡(jiǎn)稱切削寬度）bD=%/sin%

切削層公稱橫截面積在切削層參數(shù)平面內(nèi)度量的橫截

及AD:

面積。（簡(jiǎn)稱切削面積）A=hb=af

設(shè)DDDp

上述公式中可看出：h.%均及主偏角有關(guān)，但切削層公稱

計(jì)D

橫截面積5°只及力6%或人為有關(guān)。

殘留面積

實(shí)際橫截面積

切削方式

正交切削（直角切削）：正交切削是指切削刃垂直于合成切

削運(yùn)動(dòng)方向的切削方式。顯然直角切削其切削刃刃傾角人=0。

非正交切削（斜角切削）：切削刃不垂直于合成切削運(yùn)動(dòng)方

向的切削，稱非正交切削，即人力0。

自由切削：自由切削是指只有一條直線切削刃參及切削的方

式，其特點(diǎn)是切削刃上各點(diǎn)切屑流出方向一致，且金屬變形在

二維平面內(nèi)。

非自由切削：曲線刀刃或兩條以上切削刃參及切削的切削方

式稱為非自由切削方式。

在實(shí)際生產(chǎn)中，切削方式多屬于非自由切削方式。在今后對(duì)

金屬切削變形的研究中，為了簡(jiǎn)化條件常采用自由切削方式。

教

學(xué)第二章刀具材料

基刀具材料一般是指刀具切削部分的材料

本在切削過(guò)程中，刀具擔(dān)負(fù)著切除工件上多余金屬以形成已加

內(nèi)工表面的任務(wù)。刀具的切削性能好壞，取決于刀具切削部分的

容材料、幾何參數(shù)以及結(jié)構(gòu)的合理性等。刀具材料對(duì)刀具壽命、

及加工生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量以及加工成本都有很大影響，因此必

設(shè)須合理選擇。刀具材料的發(fā)展受著工件材料發(fā)展的促進(jìn)和影響。

計(jì)刀具材料應(yīng)具備的性能

高的硬度和耐磨性

足夠的強(qiáng)度和韌性

高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）

良好的物理特性

良好的工藝性

經(jīng)濟(jì)性

高的硬度和耐磨性：硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本特性。刀

具要從工件上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度大。切

削金屬所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常溫硬度一般要求

大于60HRCo

耐磨性是材料抵抗磨損的能力。一般來(lái)說(shuō)，刀具材料的硬度

越高，耐磨性就越好。組織中硬質(zhì)點(diǎn)（碳化物、氮化物等）的

教硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越高。

學(xué)但刀具材料的耐磨性實(shí)際上不僅取決于它的硬度，而且也和它

基的化學(xué)成分、強(qiáng)度、顯微組織及摩擦區(qū)的溫度有關(guān)。

本足夠的強(qiáng)度和韌性：為承受切削負(fù)荷、振動(dòng)和沖擊，刀具材

內(nèi)料必須具備足夠的強(qiáng)度和韌性。

容高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：耐熱性是衡量刀具材料切削性能

及的主要標(biāo)志。它是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)

設(shè)度和韌性的性能。刀具材料的高溫硬度愈高，則刀具的切削性

計(jì)能愈好，允許的切削速度也愈高。

除高溫硬度外，刀具材料還應(yīng)具有在高溫下抗氧化的能力以

及良好的抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力，即刀具材料應(yīng)具有良好的化學(xué)

穩(wěn)定性。

良好的物理特性：刀具材料應(yīng)具備良好的導(dǎo)熱性、大的熱容

量以及優(yōu)良的熱沖擊性能。

良好的工藝性能：為便于刀具制造，要求刀具材料具有良好

的工藝性能，如鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能、

磨削加工性能等等。

經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一。刀具材料的發(fā)

展應(yīng)結(jié)合本國(guó)資源。有的刀具（如超硬材料刀具）雖然單件成

本很貴，但因其使用壽命很長(zhǎng)，分?jǐn)偟矫總€(gè)零件的成本不一定

很高。因此在選用時(shí)要考慮經(jīng)濟(jì)效果。此外，在切削加工自動(dòng)

化和柔性制造系統(tǒng)中，也要求刀具的切削性能比較穩(wěn)定和可靠,

教有一定的可預(yù)測(cè)性和高度的可靠性。

學(xué)常用刀具材料

基工具鋼：包括碳素工具鋼（如T10A、T12A）、合金工具鋼

本（如9SiCr、CrWMn）

內(nèi)高速鋼

容硬質(zhì)合：有鴇鉆類硬質(zhì)合金、鴇鈦鉆類硬質(zhì)合金和鴇鈦鋁

及（銀）類硬質(zhì)合金。

設(shè)陶瓷

計(jì)超硬刀具材料：金剛石及立方氮化硼等。

碳素工具鋼和合金工具鋼因耐熱性低而常用于手工工具。

陶瓷、金剛石及立方氮化硼目前僅用于超硬工件的加工。

目前最常用的是高速鋼和硬質(zhì)合金。

高速鋼

它是一種加入較多鴇、鑰、銘、#1等合金元素的高合金鋼。

熱處理后硬度可達(dá)62?66HRC,抗彎強(qiáng)度約3.3GPa,有

較高的熱穩(wěn)定性、耐磨性、耐熱性。切削溫度在5。0?650°C

時(shí)仍能進(jìn)行切削。由于熱處理變形小、能鍛易磨，所以特別適

合于制造結(jié)構(gòu)和刃型復(fù)雜的刀具，如成形車刀、銃刀、鉆頭、

切齒刀、螺紋刀具和拉刀等。

高速鋼的分類

教按用途可分為：通用高速鋼和高性能高速鋼。

學(xué)按制造工藝可分為：熔煉高速鋼、粉末冶金高速鋼和表面涂

基層高速鋼。

本按基本化學(xué)成份可分為：鴇系和鴇鉗系。

內(nèi)通用型高速鋼

容這類高速鋼含碳量為。.7?0.9%,合金元素主要成分有W、

及Mo、Gr、V等。

設(shè)主要牌號(hào)：

計(jì)鴇鋼：W18Cr4V(18-4-1)由于鴇價(jià)高，熱塑性差，碳

化物分布不均勻等原因，目前國(guó)內(nèi)外已很少采用。

鴇鋁鋼：它是鴇鋼中部分鴇用銅取代而獲得的一種高速鋼。

典型牌號(hào)W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2),簡(jiǎn)稱M2鋼。強(qiáng)度、

韌性、熱塑性好，但熱處理時(shí)易脫炭、氧化，且淬火溫度范圍

窄等，用于熱軋刀具或熱成形刀具。另一種是W9Mo3Cr4V(9

-3-4-1)簡(jiǎn)稱W9。其碳化物均勻界于M2及W18之間，

熱穩(wěn)定性優(yōu)于M2o

高性能高速鋼

高性能高速鋼是指在通用型高速鋼中增加碳、釧、鉆或鋁等

合金元素，使其常溫硬度可達(dá)67?70HRC,耐磨性及熱穩(wěn)定

性進(jìn)一步提高。

典型牌號(hào)：

高碳高速鋼9W6Mo5Cr4V2

高鈔L高速鋼W6Mo5Cr4V3

鉆高速鋼W6Mo5Cr4V2co5、W18Cr4VCo5

超硬高速鋼W2Mo9Cr4VCo8(M42)W6Mo5Cr4V2Al

(501)

可以用于加工不銹鋼、高溫合金、耐熱鋼和高強(qiáng)度鋼等難加

工材料。

粉末冶金高速鋼

粉末冶金高速鋼是用高壓氮?dú)饣蚣兊獨(dú)忪F化熔融的高速鋼

鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后再熱壓鍛軋制成。

優(yōu)點(diǎn)

可有效地解決一般熔煉高速鋼在鑄造時(shí)要產(chǎn)生的粗大碳化

物共晶偏析，得到細(xì)小均勻的結(jié)晶組織。這就使這種鋼有良好

的力學(xué)性能。強(qiáng)度和韌性分別是熔煉鋼的2倍和2.5?3倍。

這種鋼的磨加工性很好，磨削表面粗糙度可顯著減小。

由于粉冶鋼物理力學(xué)性能的高度各向同性，可減小淬火時(shí)的

變形(只及熔煉鋼的1/2?1/3)。

粉冶鋼的耐磨性可提高20%?3。％。。

適用于制造精密刀具、大尺寸(滾刀、插齒刀)刀具、復(fù)雜

成形刀具、拉刀等。

硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是由高硬度和高熔點(diǎn)的金屬碳化物（碳化鴇WC、

碳化鈦TiC、碳化但TaC、碳化鋰NbC等）和金屬粘結(jié)劑（Co、

Mo、Ni等）用粉末冶金工藝制成。

特點(diǎn)：硬質(zhì)合金刀具常溫硬度為89?93HRA,化學(xué)穩(wěn)定性

好,熱穩(wěn)定性好，耐磨性好，耐熱性達(dá)800?1000。Co硬質(zhì)

合金刀具允許的切削速度比高速鋼刀具高5?10倍，切削鋼時(shí),

切削速度可達(dá)220m/mino

硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能被廣泛用作刀具材料。大多數(shù)車

刀、端銃刀等均由硬質(zhì)合金制造。

硬質(zhì)合金分為類

P類，用于加工長(zhǎng)切屑（塑性）黑色金屬。相當(dāng)我國(guó)YT類

硬質(zhì)合金；

K類，用于加工短切屑（脆性）黑色金屬、有色金屬和非金

屬材料。相當(dāng)于我國(guó)的YG類；

M類，可加工長(zhǎng)切屑和短切屑黑色金屬和有色金屬。相當(dāng)于

我國(guó)的YW類。

K類：鴇鉆類硬質(zhì)合金代號(hào)為YGo這類合金是由WC和Co

組成。合金中含鉆量愈高，韌性愈好，適合于粗加工，反之用

于精加工。我國(guó)生產(chǎn)的常用牌號(hào)有YG3X、YG6X、YG6、YG8

等，含Co量分別為3%、6%、6%、8%oYG（K）類硬質(zhì)合

金，有較好的韌性、磨削性、導(dǎo)熱性。硬度為89?91.5HRA,

抗彎強(qiáng)度為?l.5GPa比YT類高。適合于加工產(chǎn)生崩碎切

屑及有沖擊載荷的脆性金屬材料。如黑色金屬、有色金屬以及

非金屬材料，低速時(shí)也可加工鈦合金等耐熱鋼。

P類：鴇鈦鉆類硬質(zhì)合金代號(hào)為YT。它以WC為基體，添

加TiC,用Co作粘結(jié)劑燒結(jié)而成，常用牌號(hào)有YT5、YT14、

YT15及YT30,TiC含量分別為5%、14%、15%和30%,

相應(yīng)的鉆含量為10%、8%、6%及4%主要用于加工鋼料；不

宜加工不銹鋼和鈦合金；適合于精加工。這類合金的硬度為

89.5?92.5HRA,抗彎強(qiáng)度為0.9?l.4GPa。隨著合金成分

中TiC含量的提高和Co含量的降低，硬度和耐磨性提高，抗

彎強(qiáng)度則降低。YT類硬質(zhì)合金的突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性好。

M類：鴇鈦但（鋁）類硬質(zhì)合金代號(hào)為YW。它在YT（P）

類硬質(zhì)合金中加入TaC或NbC,這樣可提高抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)

度、沖擊韌性、抗氧化能力、耐磨性和高溫硬度等。它既適用

于加工脆性材料，又適用于加工塑性材料。

以上三類硬質(zhì)合金的主要成分都是WC,故可統(tǒng)稱為WC基

硬質(zhì)合金。

YN類硬質(zhì)合金（TiC基硬質(zhì)合金）：這類合金是TiC為

主要硬質(zhì)相，以Ni或M。為粘結(jié)相制成的合金。它比WC基合

金有高的耐磨性、耐熱性和高的硬度（近似陶瓷），但抗彎強(qiáng)

度和沖擊韌性較差。通常適用于鋼和鑄鐵的半精加工和精加工。

代表牌號(hào)為YN05和YN10。

硬質(zhì)合金的選用

YG類硬質(zhì)合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料。

YT類硬質(zhì)合金適于加工鋼料。。

YW類硬質(zhì)合金則主要用于加工耐熱鋼、高鎰鋼、不銹鋼等

難加工材料。

硬質(zhì)合金中含鉆量增多（WC、TiC含量減少）時(shí)，其抗彎

強(qiáng)度和沖擊韌度增高（硬度及耐熱性降低），適合于粗加工。

含鉆量減少（WC、Tic含量增加）時(shí)，其硬度、耐磨性及耐

熱性增加（強(qiáng)度及韌性降低），適合于作精加工用。

在加工含鈦的不銹鋼（如lCrl8Ni9Ti）和鈦合金時(shí)，不宜

采用YT類硬質(zhì)合金。

涂層刀具材料

在韌牲較好的刀具基體上，涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化

合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韌性。

涂層硬質(zhì)合金一般采用化學(xué)氣相沉積法（CVD法），沉積

溫度1000℃左右；

涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法（PVD法），沉積

溫度5000c左右。

常用的涂層材料有TiC、TiN、A12O3及其復(fù)合材料等，涂

層厚度隨刀具材料不同而異。

TiC涂層：硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削時(shí)能產(chǎn)生

氧化鈦膜，減小摩擦及刀具磨損。

TiN涂層：在高溫時(shí)能產(chǎn)生氧化膜，及鐵基材料摩擦系數(shù)較

小，抗粘結(jié)性能好，并能有效降低切削溫度。

TiC-TiN復(fù)合涂層：第一層涂TiC,及刀具基體粘牢不易

脫落。第二層涂TiN,減少表面層及工件間的摩擦。

TiC-A12O3復(fù)合涂層：第一層涂TiC,及刀具基體粘牢不易

脫落。第二層涂A12O3可使刀具表面具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和

抗氧化性能。

目前單涂層刀片已很少應(yīng)用，大多采用TiC-TiN復(fù)合涂層或

TiC-A12O3-TiN三復(fù)合涂層。

陶瓷刀具材料

以氧化鋁或以氮化硅為基體再添加少量金屬，在高溫下燒結(jié)

而成的一種刀具材料。

優(yōu)點(diǎn)：硬度高，耐磨性、耐高溫性能好，有良好的化學(xué)穩(wěn)定

性和抗氧化性，及金屬的親合力小、抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)；

缺點(diǎn)：脆性大、抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，易崩刃，所以使

用范圍受到限制；

可用于鋼、鑄鐵類零件的車削、銃削加工.

金剛石刀具材料

碳的同素異形體，在高溫、高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而成，是目前

人工制造出的最堅(jiān)硬物質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn)：由于硬度極高，其顯微硬度達(dá)到10000HV,耐磨性

好，切削刃口鋒利，刃部表面摩擦系數(shù)較小，不易產(chǎn)生粘結(jié)或

積屑瘤。

缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性差，切削溫度超過(guò)700?800℃時(shí)，就會(huì)完

全失去其硬度；強(qiáng)度低，脆性大，對(duì)振動(dòng)敏感，只宜微量切削,

及鐵有強(qiáng)烈的化學(xué)親合力，不能用于加工鋼材。

可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷等硬度達(dá)65?70HRC的材料；

也可用于加工高硬度的非金屬材料，如玻璃等；還可加工有色

金屬，如鋁硅合金材料以及復(fù)合難加工材料的精加工或超精加

工。

立方氮化硼

立方氮化硼（CBN）是一種人工合成的新型刀具材料，它由

六方氮化硼在高溫、高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)化而成。

特點(diǎn)：它有很高的硬度（其顯微硬度為8000?9000HV）

及耐磨性，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性大，及鐵系金屬在1300C時(shí)

不易起化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)熱性好，摩擦系數(shù)低。

可用于高溫合金、冷硬鑄鐵、淬硬鋼等難加工材料的加工。

新課引入3分鐘講授新課79分鐘課堂訓(xùn)練5分鐘小

結(jié)3分鐘。

課后作業(yè)

無(wú)

/思考題

教學(xué)后記

說(shuō)明：1.課程教案應(yīng)按授課次數(shù)編寫；重復(fù)班授課不再另行編寫教

案。

2.合班課的“授課時(shí)間”可以集中填寫。

教案

3121班第7周3122班第7周3123班第7周

星期一、三、四、星期一、三、四、星期一、三、四、

授課時(shí)間

五第7.8,7.82第5.6,5.6,五第7.8,7.8,

1.2,5.6節(jié)3.4節(jié)L2,5.6節(jié)

課次4學(xué)時(shí)數(shù)8

授課形式

（請(qǐng)打純理論口純實(shí)踐口理實(shí)一體化出f習(xí)題課口其他口

V）

授課題目金屬切削過(guò)程、切削力、切削熱及切削溫度。

掌握切屑變形、切削力和切削熱及切削溫度的變化規(guī)律及

教學(xué)目的

影響因素

教學(xué)重點(diǎn)變形過(guò)程和變形區(qū)劃分

教學(xué)難點(diǎn)影響切削力和切削溫度的因素

使用的教

具/多媒

體/儀器/多媒體

儀表/設(shè)

備等

教學(xué)方法講授親身經(jīng)歷、工廠實(shí)際報(bào)價(jià)。

參考資料

金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律

金屬切削過(guò)程

刀具從工件表面切除多余金屬，從切屑形成開始到加工表面

形成為止的完整過(guò)程。

金屬切削的基本規(guī)律做什么

主要研究以切屑形成機(jī)理為基礎(chǔ)，從而對(duì)金屬切削加工過(guò)程

中的各種現(xiàn)象，如切削力、切削熱、切削溫度和刀具磨損等進(jìn)

教行研究，以解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，如積屑瘤、振動(dòng)和切屑的

學(xué)卷曲及折斷等。

基研究金屬切削的基本規(guī)律的目的

本研究金屬切削的基本規(guī)律對(duì)保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降

內(nèi)低生產(chǎn)成本和促進(jìn)切削加工技術(shù)的發(fā)展，有著十分重要的意義。

容第三章金屬切削過(guò)程

及金屬切削過(guò)程的變形

設(shè)變形區(qū)的劃分

計(jì)第I變形區(qū)：即剪切變形區(qū)，從OA線開始發(fā)生塑性變形到

OM線晶粒的剪切滑移基本完成，金屬剪切滑移，成為切屑。

第II變形區(qū)：靠近前刀面處，切屑排出時(shí)受前刀面擠壓及摩

擦，產(chǎn)生纖維化。

第m變形區(qū)：已加工面受到后刀面擠壓及摩擦，產(chǎn)生變形。

第I變形區(qū)

第I變形區(qū)內(nèi)金屬的剪切變形

OA一始滑移線；

OM—終滑移線。

OA及OM線之間的整個(gè)區(qū)域稱第一變形區(qū)。

金屬切削過(guò)程的塑性變形主要集中于此區(qū)域。

變形的主要特征是沿滑移線的剪切變形，以及加工硬化。

剪切面（滑移面）：在一般切削速度范圍內(nèi)，第一變形區(qū)的

教寬度僅約。.2?。.02mm,所以可用一剪切面來(lái)表示。

學(xué)剪切角：剪切面和切削速度方向的夾角叫做剪切角，以甲表

基示。

本第II變形區(qū)

內(nèi)當(dāng)切屑沿前面流出時(shí)，由于受到前面擠壓和摩擦作用，在前

容面摩擦阻力的作用下，靠近前面的切屑底層金屬再次產(chǎn)生剪切

及變形。使切屑底層薄的一層金屬流動(dòng)滯緩，流動(dòng)滯緩的一層金

設(shè)屬稱為滯流層，這一區(qū)域又稱為第n變形區(qū)。

計(jì)此變形區(qū)的變形是造成前刀面磨損和產(chǎn)生積屑瘤的主要原

因。

第m變形區(qū)

工件已加工表面受到鈍圓弧切削刃的擠壓和后面的摩擦，使

已加工表面內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重變形，已加工表面及后面的接觸區(qū)稱為

第田變形區(qū)。此區(qū)變形是造成已加工面纖維化、加工硬化和殘

余應(yīng)力的主要原因。

變形程度的表示方法

剪切角cp

變形系數(shù)A(§)

相對(duì)滑移系數(shù)￡

前刀面的摩擦特點(diǎn)

在高溫高壓作用下，切屑底層及前刀面發(fā)生粘結(jié)，切屑及前

刀面之間既有外摩擦，也有內(nèi)摩擦。

兩個(gè)摩擦區(qū)

教粘結(jié)區(qū)：高溫高壓使切屑底層軟化，粘嵌在前刀面高低不平

學(xué)的凹坑中，形成長(zhǎng)度為小的粘接區(qū)。切屑的粘接層及上層金屬

基之間產(chǎn)生相對(duì)滑移，其間的摩擦屬于內(nèi)摩擦。

本滑動(dòng)區(qū)：切屑在脫離前刀面之前，及前刀面只在一些突出點(diǎn)

內(nèi)接觸，切屑及前刀面之間的摩擦屬于外摩擦。

容積屑瘤

及在切削速度不高而又能形成連續(xù)性切削的情況下，加工一般

設(shè)鋼料或其它塑性材料時(shí)，常常在前刀面切削處粘著一塊剖面有

計(jì)時(shí)呈三角狀的硬塊。它的硬度很高，通常是工件材料的2?3

倍，在處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，能夠代替刀刃進(jìn)行切削。這塊

冷焊在前刀面上的金屬稱為積屑瘤或刀瘤。

積屑瘤是如何產(chǎn)生

積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響

防止積屑瘤的辦法

影響切削變形的主要因素

工件材料

刀具角度

切削用量

切屑類型

教第四章切削力

學(xué)金屬切削時(shí)，刀具切除工件上的多余金屬所需要的力，稱為

基切削力。

本切削力的來(lái)源：

內(nèi)克服工件材料彈性變形的力。

容克服工件材料塑性變形的力。

及克服刀一屑、刀一工接觸面之間的摩擦力。

設(shè)切削合力及其分解

計(jì)作用在刀具上的切削合力F可分解為常用的相互垂直的三

個(gè)分力：

Fc御刃一主切削力或切削力，是切削合力在主運(yùn)動(dòng)方向上

的投影，其方向垂直于基面。

Fc是計(jì)算切削功率的主要力，也是設(shè)計(jì)機(jī)床零件和計(jì)算刀

具強(qiáng)度的重要依據(jù)。

Fp1尸力一背向力或切深抗力，它在基面內(nèi)并及進(jìn)給方向

垂直。

Fp使工件產(chǎn)生彎曲變形并可能引起振動(dòng)。

Ff(Fx)一進(jìn)給抗力或進(jìn)給力，它在基面內(nèi)并及進(jìn)給方向

平行。

Ff是設(shè)計(jì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)和計(jì)算進(jìn)給功率的依據(jù)。

切削力的求法

通過(guò)測(cè)量機(jī)床功率求切削力

利用測(cè)功率表測(cè)量機(jī)床的功率，然后求得切削力的大小。該

方法誤差較大。

利用測(cè)力儀測(cè)量切削力

通常使用的切削測(cè)力儀有兩種：電阻應(yīng)變片式測(cè)力儀和壓電

晶體式測(cè)力儀。

這兩種測(cè)力儀都可以測(cè)出尸c，F(xiàn)p、Ff三個(gè)分力，后者精

度較高。

利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力

通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，將測(cè)力儀測(cè)得的切削力數(shù)據(jù)，用數(shù)學(xué)方法進(jìn)

行處理，得到切削力的經(jīng)驗(yàn)式。

切削力的實(shí)驗(yàn)公式

F尸g曲，產(chǎn)0任

單位切削力kc(p)

切除單位切削層面積的主切削力。

如單位切削力為己知，則可計(jì)算出切削力Fc

Fc=kcAD=kcapf

影響切削力因素

切削用量

背吃刀量砂和進(jìn)給量f:ap和f增加時(shí)，切削面積增加，

切削力增加；

ap增加時(shí)變形系數(shù)不變，切削力按正比關(guān)系增加；f增加時(shí)

變形系數(shù)減小，因此，切削力不按正比關(guān)系增加；f對(duì)切削力

的影響比ap的影響小。

切削速度：切削速度對(duì)切削力的影響規(guī)律及對(duì)切屑變形的影

響基本相同。切削塑性金屬時(shí)，在積屑瘤區(qū)，由于積屑瘤現(xiàn)象

使刀具實(shí)際前角增大，切屑變形減小，切削力減小。在無(wú)積屑

瘤時(shí)，隨u的增加，切削力減小。切削脆性金屬時(shí)，u增加，切

削力略有減小。

工件材料

工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，雖然切屑變形略有減小，但總

的切削力還是增大的。工件材料的化學(xué)成分不同，如含碳量多

少，是否含有合金元素等，切削力不同。熱處理狀態(tài)不同，切

削力也不同。材料硬化指數(shù)不同，切削力也不同。如不銹鋼硬

化指數(shù)大，切削力大；銅、鋁、鑄鐵及脆性材料硬化指數(shù)小，

切削力就小。

刀具幾何參數(shù)的影響

前角：前角對(duì)切削力影響較大。當(dāng)切削塑性金屬時(shí)，切削力

隨前角增加而減小。加工脆性金屬時(shí)前角對(duì)切削力影響不明顯。

主偏角：主偏角Kr對(duì)主切削力影響不大，對(duì)吃刀抗力和進(jìn)

給抗力影響顯著(Krt-Fp|,Fff)

刃傾角：刃傾角入s對(duì)主切削力影響不大，對(duì)吃刀抗力和進(jìn)給

抗力影響顯著(Ast-Fp；,Fff)

刀尖圓弧半徑re：對(duì)主切削力影響不大，對(duì)吃刀抗力和進(jìn)

給抗力影響顯著(比t—Fpf,FR);

負(fù)倒棱對(duì)切削力的影響：在鋒利的切削刃上磨出負(fù)倒棱，可

以提高刃口強(qiáng)度，從而提高刀具使用壽命。負(fù)倒棱導(dǎo)致切削變

形增加，切削力增大。

其他因素影響

刀具材料：及工件材料之間的親和性影響其間的摩擦，而影

響切削力；

通常按立方氮化硼，陶瓷，涂層硬質(zhì)合金，高速鋼的順序切

削力依次增大。

切削液：有潤(rùn)滑作用，使切削力降低；

后刀面磨損：使切削力增大，對(duì)吃刀抗力Fp的影響最為顯

著。

第五章切削熱和切削溫度

切削熱的來(lái)源及傳出

切削熱來(lái)源：來(lái)源于三個(gè)變形區(qū)，即切屑的變形功和前、后

刀面的摩擦功。

切削熱量Q：切削過(guò)程中消耗的功率98?99%轉(zhuǎn)換為熱

能，Q=FCvc

切削熱的傳散：切削熱主要由切屑、工件、刀具以及周圍介

質(zhì)傳出。

切削溫度測(cè)定及分布

什么是切削溫度：指前刀面及切屑接觸區(qū)內(nèi)的平均溫度。它

由切削熱的產(chǎn)生和傳出的平衡條件所決定，產(chǎn)生的熱越多，傳

出的熱越慢，切削溫度越高，反之，切削溫度越低。

切削溫度的測(cè)量：自然熱電偶法、人工熱電偶法。

切削溫度的分布

影響切削溫度的主要因素

切削用量：切削速度對(duì)切削溫度影響最大，進(jìn)給量f對(duì)切削

溫度的影響次之，背吃刀量ap對(duì)切削溫度的影響最小。

刀具幾何參數(shù)

前角：前角對(duì)切削溫度的影響主要是依據(jù)其對(duì)變形和摩擦的

影響。前角增大，變形減小，切削溫度降低。但當(dāng)丫0大于18。?

20°時(shí)，雖然變形小產(chǎn)生熱量少，但散熱條件惡化，故切削溫

度不但不降低，反而有可能升高。

主偏角：主偏角對(duì)切削溫度的影響主要是依據(jù)其對(duì)切削刃工

作長(zhǎng)度和刀尖角變化的影響。當(dāng)主偏角減小時(shí)，bD增加，而

hD減小，同時(shí)刀尖角葭增大，總的散熱條件改善，故切削溫

度減小。

工件材料

工件材料對(duì)切削溫度的影響取決于其強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)熱性等。

合金鋼強(qiáng)度高，比普通鋼消耗功率大，而且導(dǎo)熱系數(shù)小，散熱

性差，故切削溫度高。切削脆性材料時(shí)由于形成崩碎切屑，變

形及摩擦都小，故切削溫度低。

切削液

切削液熱導(dǎo)率、比熱容、流量越大，溫度越低

刀具磨損

刀具磨損較嚴(yán)重時(shí)，刀具刃口變鈍，切屑變形增大，同時(shí)后

刀面及工件之間摩擦增大，二者均使切削熱增加，切削溫度升

高。刀具磨損是影響切削溫度的主要因素。

掌握了切削溫度的變化規(guī)律，就可以控制刀具的磨損和已加

工表面的質(zhì)量。

切削溫度對(duì)工件、刀具和切削過(guò)程的影響

高切削溫度是刀具磨損的主要原因

它將限制生產(chǎn)率的提高

切削溫度還會(huì)使加工精度降低

使已加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力以及其它缺陷

新課引入3分鐘講授新課79分鐘課堂訓(xùn)練5分鐘小

結(jié)3分鐘。

課后作業(yè)

/思考題

教學(xué)后記

說(shuō)明：L課程教案應(yīng)按授課次數(shù)編寫；重復(fù)班授課不再另行編寫教

案。

2.合班課的“授課時(shí)間”可以集中填寫。

教案

3121班第8周3122班第8周3123班第8周

星期一、三、四、星期一、三、四、星期一、三、四、

授課時(shí)間

五第7?8,7.8,第5.6,5.6,五第7.8,7.8,

1.2,5.6節(jié)3.4節(jié)1.2,5.6節(jié)

課次4學(xué)時(shí)數(shù)8

授課形式

（請(qǐng)打純理論口純實(shí)踐口理實(shí)一體化EZf習(xí)題課口其他口

V）

刀具的磨損及刀具壽命

授課題目

切削用量的合理選擇

了解和掌握影響刀具磨損及刀具壽命的因素；刀具耐用度

概念及其影響因素。了解和掌握制訂切削用量的原則；切

教學(xué)目的

削用量三要素對(duì)生產(chǎn)率的影響；切削用量三要素的確定方

法。

教學(xué)重點(diǎn)刀具磨損的基本原因、刀具耐用度概念及其影響因素

教學(xué)難點(diǎn)制訂切削用量的原則、切削用量三要素的確定方法

使用的教

具/多媒

體/儀器/多媒體

儀表/設(shè)

備等

教學(xué)方法講授、舉實(shí)例C

參考資料

教

學(xué)第六章刀具磨損及刀具壽命

刀具磨損：刀具在切削金屬，切下切屑的同時(shí)，其本身也將

基

發(fā)生鈍化，而失去切削能力，稱刀具的磨損。

本

刀具磨損形式

內(nèi)

刀具的磨損可分為：正常磨損（刀具逐漸磨蝕）和非正常磨

容

損（刀具隨機(jī)破損）

及

正常磨損

設(shè)

呈現(xiàn)為三種形態(tài)：前刀面磨損、后刀面磨損、邊界磨損或（前

計(jì)

后刀面磨損）

刀具磨損的主要原因

刀具磨損的原因有以下幾種：

磨粒磨損（或稱機(jī)械擦傷磨損、硬質(zhì)點(diǎn)磨損）、粘結(jié)磨損、

擴(kuò)散磨損、相變磨損、化學(xué)磨損、熱電磨損。

由于工件、刀具材料和切削條件變化很大，刀具磨損形式也

各不相同，故其磨損原因很復(fù)雜。但從對(duì)溫度的依賴程度來(lái)看,

刀具正常磨損的原因主要是機(jī)械磨損和熱、化學(xué)磨損。前者是

由工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃作用引起的磨損，后者則是由粘結(jié)、

擴(kuò)散、腐蝕等引起的磨損。

不同條件下刀具磨損的主要原因

不同的刀具材料、工件材料及切削條件下，磨損原因和磨損

強(qiáng)度是不同的。

教硬質(zhì)合金刀具加工鋼料時(shí)，在不同的切削速度（切削溫度）

學(xué)下各類磨損所占比重是不同的：在低速（低溫）區(qū)以硬質(zhì)點(diǎn)磨

基損和粘結(jié)磨損為主；在高速（高溫）區(qū)以擴(kuò)散磨損和化學(xué)磨損

本為主。

內(nèi)刀具的磨損是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，磨損原因之間相互作用，如

容熱電磨損促使擴(kuò)散磨損加劇，擴(kuò)散磨損又促使粘結(jié)、硬質(zhì)點(diǎn)磨

及損加劇。

設(shè)歸根結(jié)底，刀具磨損及溫度有至關(guān)重要的聯(lián)系。

計(jì)刀具磨損的過(guò)程

分三個(gè)階段：初期磨損階段、正常磨損階段和急劇磨損階段

刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)

刀具磨損到一定的限度，不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱為

磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面磨損帶寬

度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。

自動(dòng)化生產(chǎn)中的精加工刀具常以工件徑向上刀具磨損量NB

做為衡量刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)，稱為刀具徑向磨損量。

由于加工條件不同，所定的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也有變化。精加工的磨

鈍標(biāo)準(zhǔn)取小值，而粗加則取較大值。

磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值可參考有關(guān)手冊(cè)，一般為。.3?

0.6mmo

刀具耐用度（刀具壽命）

刀具耐用度是指刀具刃磨后開始切削，一直到磨損量達(dá)到刀

具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò)的總的切削時(shí)間，用T(min)表示。

對(duì)于某一切削加工，當(dāng)工件、刀具材料和刀具幾何形狀選定

之后，切削用量是影響刀具耐用度的主要因素。

因?yàn)榍邢鳒囟葘?duì)刀具磨損影響很復(fù)雜，目前要用理論分析方

法導(dǎo)出切削用量及刀具耐用度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，及實(shí)際情況不

教盡符合，所以還是進(jìn)行刀具耐用度實(shí)驗(yàn)來(lái)建立它們之間的實(shí)驗(yàn)

學(xué)關(guān)系式。

基影響刀具耐用度的因素

本切削用量的影響

內(nèi)切削速度是影響刀具耐用度的最主要因素。提高切削速度，

容耐用度就降低。切削速度對(duì)切削溫度影響最大，因而對(duì)刀具磨

及損影響最大

設(shè)切削時(shí)，增加進(jìn)給量f和背吃刀量ap,刀具耐用度也要減小。

計(jì)切削速度％對(duì)刀具耐用度影響最大，進(jìn)給量f次之，背吃刀

量ap最小

刀具幾何參數(shù)的影響

前角：前角增大，切削溫度降低，刀具耐用度提高，但前角

過(guò)大，刀具強(qiáng)度降低，散熱差，刀具耐用度反而降低。存在一

個(gè)最佳值。

主偏角、副偏角：減小時(shí)，提高刀具耐用度。

刀尖圓弧半徑：增大時(shí)，提高刀具耐用度。

工件材料

強(qiáng)度、硬度、韌性越高，刀具耐用度越低。

刀具材料

合理的刀具耐用度確定原則

一般有兩種確定刀具耐用度的方法：最高生產(chǎn)率耐用度TP

和最低加工成本刀具耐用度Tc

第七章切削用量的合理選擇

制訂切削用量就是確定具體切削工序的背吃刀量為、進(jìn)給量

A切削速度外及刀具耐用度T。

切削用量不僅是在機(jī)床調(diào)整前必須確定的重要參數(shù)，而且其

數(shù)值合理及否對(duì)加工質(zhì)量、加工效率、生產(chǎn)成本等有著非常重

要的影響。

所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機(jī)

床動(dòng)力性能（功率、扭矩），在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的

生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。

切削用量選擇原則：能達(dá)到零件的質(zhì)量要求（主要指表面粗

糙度和加工精度），并在工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛性允許下及充分利

用機(jī)床功率和發(fā)揮刀具切削性能的前提下，選取一組最大的切

削用量。

制訂切削用量時(shí)考慮的因素

1.切削用量對(duì)生產(chǎn)率的影響

2.切削用量對(duì)刀具壽命（刀具的耐用度）T的影響

3.切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響

4.粗加工的切削用量，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)

考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；

5.半精加工和精加工的切削用量，應(yīng)以保證加工質(zhì)量為前

提，并兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。

6.切削用量的選擇順序是

先定背吃刀量物,再選進(jìn)給量/,最后確定切削速度外

綜上所述，合理選擇切削用量，應(yīng)該首先選擇一個(gè)盡量大的

背吃刀量aP,其次選擇一個(gè)大的進(jìn)給量f0最后根據(jù)已確定的

ap和f,并在刀具耐用度和機(jī)床功率允許條件下選揮一個(gè)合理的

切削速度4。

切削用量制定的步驟

背吃刀量a。的選擇

根據(jù)加工余量多少而定。除留給下道工序的余量外，其余的

粗車余量盡可能一次切除，以使走刀次數(shù)最??；粗加工（表面

粗糙度為Ra50?12.55um）時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部

余量，在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)8?10mm。半精加

工（表面粗糙度為Ra6.3?3.2pm）時(shí)，背吃刀量取為0.5?

2mm。精加工（表面粗糙度為Ral.6?0.81|am）時(shí)，背吃刀

量取為0.l~0.4mm。當(dāng)粗車余量太大或加工的工藝系統(tǒng)剛性

較差時(shí)，則加工余量分兩次或數(shù)次走刀后切除，但第一次的走

刀應(yīng)盡量的大。

進(jìn)給量f的選擇

粗加工，粗加工時(shí)，對(duì)工件表面質(zhì)量沒(méi)有太高要求，這時(shí)切

削力往往很大，合理的進(jìn)給量應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)

給量。這一進(jìn)給量受到下列一些因素的限制：機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的

強(qiáng)度、車刀刀桿的強(qiáng)度和剛度、硬質(zhì)合金或陶瓷刀片的強(qiáng)度和

工件的裝夾剛度等。

精加工，精加工時(shí)，最大進(jìn)給量主要受加工精度和表面粗糙

度的限制。可利用計(jì)算的方法或查手冊(cè)資料或憑經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定

進(jìn)給量f的值。

切削速度%的確定

根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量a＞進(jìn)給量/及刀具耐用度T,就

可按公式計(jì)算切削速度。除了用計(jì)算方法外，生產(chǎn)中經(jīng)常按實(shí)

踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)手冊(cè)資料選取切削速度。

提高切削用量的途徑

采用切削性能更好的新型刀具材料

如采用超硬高速鋼、含有添加劑的新型硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)

合金和涂層高速鋼、新型陶瓷（如A12O3、TiC及其他添加劑

的混合陶姿及Si3N4陶瓷）及超硬材料等。

改善工件材料的加工性

如采用添加硫、鉛的易切鋼；對(duì)鋼材進(jìn)行不同熱處理以便改

善其金相顯微組織等。

改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)和選用合理刀具幾何參數(shù)

提高刀具的刃磨及制造質(zhì)量

采用新型的性能優(yōu)良的切削液和高效率的冷卻方法

例如采用含有極壓添加劑的切削液。

溫故上節(jié)課程內(nèi)容10分鐘講授新課60分鐘課堂訓(xùn)練

15分鐘小結(jié)5分鐘。

課后作業(yè)

教材復(fù)習(xí)思考題

/思考題

教學(xué)后記

說(shuō)明：L課程教案應(yīng)按授課次數(shù)編寫；重復(fù)班授課不再另行編寫教

案。

2.合班課的“授課時(shí)間”可以集中填寫。

教案

3121班第9周3122班第9周

3123班第9周星期

星期一、三、四、星期一、三、四、

授課時(shí)間一、三、四、五第7.8,

五第7.8,7.8,第5.6,5.6,

7.8,L2,5.6節(jié)

1.2,5.6節(jié)3.4節(jié)

課次4學(xué)時(shí)數(shù)8

授課形式

純理論口純實(shí)踐口理實(shí)一體化時(shí)習(xí)題課口其他口

（請(qǐng)打，）

工件材料的切削加工性及切削液；

授課題目

已加工表面質(zhì)量。

了解和掌握工件材料的切削加工性的規(guī)律；了解和掌握切削液

教學(xué)目的

的分類、作用；已加工表面質(zhì)量概念及內(nèi)容。

工件材料的切削加工性意義、概念和衡量指標(biāo)、切削液的

教學(xué)重點(diǎn)

分類、作用。

教學(xué)難點(diǎn)已加工表面質(zhì)量概念

使用的教

具/多媒

多媒體

體/儀器/

儀表/設(shè)

備等

教學(xué)方法講授

參考資料

第八章工件材料的切削加工性及切削液

第一節(jié)工件材料的切削加工性

工件材料的切削加工性是指在一定的切削條件下，工件材料切削加

工的難易程度。當(dāng)被切削工件難加工時(shí)，切削加工性差（低）；反之,

切削加工姓好（高）。切削加工性是一個(gè)相對(duì)的概念，如低碳鋼，從

切削力和切削功率方面來(lái)衡量，則加工性好；如果從已加工表面粗糙

教度方面來(lái)衡量，則加工性不好。粗加工時(shí)，要求刀具的磨損慢和加工

學(xué)生產(chǎn)率高；而在精加工時(shí)，則要求工件有高的加工精度和較小的表面

基粗糙度。顯然，這兩種情況下所指的切削加工難易程度是不相同的。

本切削加工性的指標(biāo)

內(nèi)切削加工性既是相對(duì)的，那么衡量切削加工性的指標(biāo)就不是唯一的。

容一般把切削加工性的衡量指標(biāo)歸納為以下幾個(gè)方面：

及以加工質(zhì)量衡量切削加工性；

設(shè)以刀具耐用度衡量切削加工性；

計(jì)以單位切削力衡量切削加工性；

以斷屑性能衡量切削加工性。

以加工質(zhì)量衡量切削加工性

常用于零件的精加工。如：表面粗糙度、已加工表面變質(zhì)層的深度、

殘余應(yīng)力和硬化程度來(lái)衡量其切削加工性等。

以單位切削力衡量切削加工性

在機(jī)床動(dòng)力不足或機(jī)床一夾具一刀具一工件系統(tǒng)剛性不足時(shí)，常