金属切削与刀具教学方法

A. 什么叫金属切削加工常见的切削加工方法有哪些

金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对（切削）运动，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层，从而获得具有一定加工质量零件的过程.常见的有车、镗、刨、铣、钻、磨等。

B. 机床切削加工都有哪些方式

金属切削机床的运动形式及切削方式机床的运动可分为主运动和进给运动。主运动是切削金属最基本的运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件；进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切削，并得出具有所需几何特性的加工表面。机床种类不同，切削方式、工件和刀具的运动形式就不同，对安全的要求也不同。有的切削方式以工件作主运动，刀具作进给运动；有的以刀具作主运动，工件作进给运动。常见的切削方式有：
(1)车削：工件旋转作主运动，车刀作进给运动。
(2)铣削：铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动。
(3)刨削：用刨刀对工件作水平相对直线往复运动，如牛头刨床滑枕带动刀具作主运动，工作台带动工件作间歇的进给运动。
(4)钻削：钻头或扩孔钻在工件上加工，一般是钻头作主运动及进给运动，而工件不动。
(5)铰削：用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和表面光洁度。铰刀旋转作主运动，工件或铰刀作进给运动。
(6)镗削：镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动。
(7)插削：插刀对工件作垂直相对直线往复运动，工件或插刀作进给运动。
(8)磨削：用磨具如砂轮以较高线速度对工件表面进行磨削加工，磨具旋转作主运动，工件作进给运动。
切削加工方式还有珩磨、超精加工、拉削、推削、铲削、刮削等。以上切削方式中，用得最多的是车削和磨削。

C. 金属切削刀具 课件

多媒体“金属切削刀具”CAI课件的开发实践评论推荐

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徐明 刘惠鑫
沈阳工业学院专科学校

《沈阳航空工业学院学报》
1998年第15卷第1期
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摘 要:本文通过多媒体“金属切削刀具”CAI课件的开发实践，论述了CAI课件在教学中的重要作用，阐述了CAI课件的制作方法和具体实践过程。

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学科分类:TG71[工业技术 > 金属学与金属工艺 > 刀具、磨料、磨具、夹具、模具和手工具 > 刀具]
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D. 金属切削刀具应该怎么选择，都有哪些要求

现代制造技术的发展及数控设备的广泛使用，极大地推动了切削技术的进步。随着数控化和自动化的需要，对金属切削刀具提出了高可靠度、高精度、长寿命、快速转位更换、断屑良好等更高要求。刀具结构设计及切削部分的形状种类变得十分繁多，给机械和刀具设计人员合理选择刀具带来一定困难。根据不同特征选择所需刀具，对实现高度自动化切削具有十分重要的意义。下面简单介绍下金属切削工具的角度怎么选：
一、对刀具材料的要求
(1)较高的硬度。其硬度应高于工件材料的硬度。
(2)良好的耐磨性。使刀具的时间延长，提高效率。
(3)足够的强度和韧度。以保证对切削抗力、冲击力与振动有足够的承受能力。
(4)高的耐热性。能在高温下维持切削所需的硬度、耐磨性、强度和韧度。
二、常用的刀具材料
(1)合金工具钢。有较高的热硬性但价格低廉，常用来制造形状复杂的低速刀具，如铰刀、丝锥和板牙等。
(2)高速工具钢。其高温硬度、耐磨性都比合金工具钢好。由于其热处理性能好，有较高的强度和良好的刃磨性，被广泛用于制造成形车刀、铣刀、钻头和拉刀等各种机用刀具。
(3)硬质合金。是由碳化钨、碳化钛和钴等材料用粉末冶金方法制成的合金。通常是将硬质合金刀片固定在刀体上使用，目前硬质合金已成为主要的刀具材料之一。
三、刀具的几何形状
刀具的几何形状主要指切削部分的几何形状，包括切削部分的组成、辅助平面、切削部分的几何角度等内容。
(1)前面。切屑流出时首先接触的表面。为使切屑卷曲、折断，切削塑性材料时刀具的前面一般磨有断屑槽。前面可为平面也可为曲面。
(2)主后刀面。切削时，刀具上与工件切削表面相对着的表面。
(3)副后刀面。切削时，刀具上与工件已完成表面相对着的表面。
(4)主切削刃。前面与主后刀面的交线，它担负着主要的切削任务。
(5)副切削刃。前面与副后刀面的交线，它只担负少量的切削任务。
(6)刀尖。主切削刃和副切削刃的交点。为增强刀尖的强度和耐磨性，刀尖常常修磨成一段很小的直线或圆弧。
四、车刀的几何角度
(1)前角。它反映前面的倾斜程度，前角越大刀具越锋利切削越轻快。但前角大会降低刀头部分的强度，切削过程中容易崩刃。
(2)后角。后角的主要作用是减少刀具与加工表面的摩擦，但过大会降低刀头强度散热变差。
(3)楔角。前面与主后刀面的夹角。
(4)主偏角。它决定了主切削刀的长度、刀尖强度和径向力。主偏角较小时切削宽度增加切削厚度减薄，主切削刀的长度增加刀具磨损较小耐用。但容易引起振动增大径向力，顶弯细长工件影响精度。
(5)副偏角。它可以减少副切削刃与已完成表面间的摩擦。
(6)刀尖角。它反映了刀尖的强度和散热条件。
(7)刃倾角。它主要影响刀头的强度和排屑方向改变刀头的受力情况，粗工时为了提高刀头的强度常取负值，粗工时为了不使切屑划伤已完成面取正值。
五、切削油的选择注意事项
切削油是金属切削工艺必须采用的一种介质，在过程中主要起到润滑、冷却、清洗等作用。
(1)专用的切削油含有硫化极压抗磨添加剂成分，可以有效的保护刀具，提高工艺精度。
(2)专用的切削油与菜籽油、机械油、再生油相比，具有良好的稳定性，不会对设备、人体、环境产生危害。
(3)专用的切削油在粘度、闪点、倾点、导热性能等方面均通过严格的测试，以满足各种切削工艺需求。

E. 常见的金属切削工艺有哪些分类

金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具﹑制订机器零件的切削工艺及其定额﹑合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时﹐都要利用金属切削原理的研究成果﹐使机器零件的加工达到经济﹑优质和高效率的目的。通常切削工艺可以按工艺特征、加工精度、工件表面成型等进行区分，下面就简单介绍下常见的切削工艺有哪些：
一、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。
二、按材料切除率和加工精度区分：
按材料的切除率和加工精度的高低进行区分，精度越高加工难度也就越大，对于切削刀具、工件材质、切削油、设备加工速度等要求也就越高。
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。精整加工的加工余量小，如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。
5、修饰加工：目的是为了减小表面粗糙度，以提高防蚀、防尘性能和改善外观，而并不要求提高精度，如抛光、砂光等。
6、超精密加工：航天、激光、电子、核能等尖端技术领域中需要某些特别精密的零件，这就需要采取特殊措施进行超精密加工，如镜面车削、镜面磨削、软磨粒机械化学抛光等。
三、按表面形成方法区分：
切削加工时，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。按表面形成方法，切削加工可分为3类。
1、刀尖轨迹法：依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹来获得工件所要求的表面几何形状，如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等。刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动。
2、成形刀具法：简称成形法，用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具或成形砂轮等加工出成形面。此时机床的部分成形运动被刀刃的几何形状所代替，如成形车削、成形铣削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比较困难，机床-夹具-工件-刀具所形成的工艺系统所能承受的切削力有限，成形法一般只用于加工短的成形面。
3、展成法：又称滚切法，加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具（或砂轮）和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面。齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿（不包括成形磨齿）等均属展成法加工。
随着科学技术的不断提高，大型金属加工设备、高强度复合刀具、高硬度轻量化原材料、切削油研发等工艺的日趁成熟，未来的切削技术也向着深层化、纳米精度化、流程化、智能化发展，如何应对大量新兴技术带来的切削技术革新，将成为企业下一个待以解决课题。

F. 什么是金属切削加工切削运动的主要形式有哪五种

金属切削加工切削运动的主要形式有：工件的运动、刀具的运动。车床加工是工件与刀具同时运动、铣床加工是刀具与工件同时运动，刀具是主运动。不过，车床的工件是主运动；磨床加工也是砂轮与工件同时运动，砂轮是主运动。钳工钻孔、镗孔、攻丝加工也是刀具运动，工件不动。

G. 论述：选择刀具几何角度的原则与方法

一、前角的选择原则：
（1）工件材料的强度、硬度低，塑性好时，应取较大的前角；反之应取较小的前角；加工特硬材料（如淬硬钢、冷硬铸铁等）甚至可取负 的前角
（2）刀具材料的抗弯强度及韧性高时，可取较大的前角
（3）断续切削或精大工时，应取较小的前角，但如果此时有较大的副刃倾角配合，仍可取较大的前角，以减小径向切削力
（4）高速切削时，前角对切屑变形及切削力的影响较小，可取较小前角 （5）工艺系统钢性差时，应取较大的前角

二、后角的选择原则：
（1）精加工时，切削厚度薄，磨损主要发生在后刀面，宜取较大后角；粗加工时，切削厚度大，负荷重，前、后面均要发生磨损、宜取较 小后角
（2）多刃刀具切削厚度较薄，应取较大后角
（3）被加工工件和刀具钢性差时，应取较小后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少或消除振动
（4）工件材料的强度、硬度低、塑性好时，应取较大的后角，反之应取较小的后角；但对加工硬材料的负前角刀具，后角应稍大些，以便刀 刃易于切入工件
（5）定尺寸刀具（如内拉刀、铰刀等）应取较小后角，以免重磨后刀具尺寸变化太大
（6）对进给运动速度较大的刀具（如螺纹车刀、铲齿车刀等），后角的选择应充分考虑到工作后角与标注后角之间的差异
（7）铲齿刀具（如成形铣刀、滚刀等）的后角要受到铲背量的限制，不能太大，但要保证侧刃后角不小于2°

三、主偏角的选择原则：
（1）工件材料强度、硬度高时，应选择较小的主偏角
（2）在工艺系统刚性允许的条件下，应尽可能采用较小的主偏角，以提高刀具的寿命
（3）在切削过程中，刀具需要作中间切入时，应取较大的主偏角
（4）主偏角的大小还应与工件的形状相适应（如车阶梯轴，铣直角台阶等）
（5）采用小主偏角时应考虑到切削刃有效长度是否足够。

四、副偏角的选择原则：
（1）工件或刀具钢性较差时，应取较大的副偏角
（2）精加工刀具应取较小的或零度副偏角，以加副切削刃对工件已加工表面的修光作用
（3）在切削过程中需要作用中间切入或双向进给的刀具，应取较大的副偏角
（4）切断、切糟及孔加工刀具的副偏角应取较小值，以保证重磨后刀具尺寸变化量较小

五、刃倾角的选择原则：
（1）精加工时刃倾角应取正值，使切屑流向待向工表面，以免划伤已加工表面
（2）冲击负荷较大的断续切削，应取较大负值的刃倾角，以保护刀尖，提高切削平稳性，此时可配合采用较大的前角，以免径向切削力过大
（3）加工高硬度材料时，可取负值倾角，以提高刀具强度
（4）微量切削的精加工刀具可取特别大的刃倾角
（5）孔加工刀具（如镗刀、铰刀）的刃倾角方向，应根据孔的性质决定。加工通孔时，应取正值刃倾角，使切屑由孔的前方排出，以免划伤孔壁；加工盲孔时，应取负值刃倾角，使切屑向后排出

H. 刀具知识

刀具的基本知识

刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。
绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。
刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。 当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。
在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。
刀具按工件加工表面的形式可分为五类。加工各种外表面的刀具，包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；孔加工刀具，包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等；螺纹加工工具，包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和螺纹铣刀等；齿轮加工刀具，包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等；切断刀具，包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。此外，还有组合刀具。
按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；镶齿结构刀具的工作部分(刀齿或刀片)则镶装在刀体上。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。带孔刀具依靠内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。车刀、刨刀等一般为矩形柄；圆锥柄靠锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。
刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。
刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。整体结构是在刀体上做出切削刃；焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；瓷刀具都采用机械夹固结构。
刀具切削部分的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角，可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形，减小切屑流经前面的摩擦阻力，从而减小切削力和切削热。但增大前角，同时会降低切削刃的强度，减小刀头的散热体积。
在选择刀具的角度时，需要考虑多种因素的影响，如工件材料、刀具材料、加工性质(粗、精加工)等，必须根据具体情况合理选择。通常讲的刀具角度，是指制造和测量用的标注角度在实际工作时，由于刀具的安装位置不同和切削运动方向的改变，实际工作的角度和标注的角度有所不同，但通常相差很小。
制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。
通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。
聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。
硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1～3倍以上。

I. 什么是金属切削加工

金属切削加工就是利用切削刀具从毛坯上切除多余的金属，以获得要求的形状、尺寸和表面精度零件的加工方法。
铸造、锻压和焊接等工艺方法，通常只能用来制造毛坯和较粗糙的零件。凡是要求精度较高的零件，一般来说都需要进行切削加工。因此，切削加工在机械制造业中占有重要的地位。金属切削加工虽然有各种不同的形式，如车、刨、铣、磨以及齿轮加工等但是也存在共同的现象和规律，即从毛坯上切削去多余的金属。掌握这些现象和规律对正确地进行切削加工，对保证零件的加工质量，提高生产率和降低成本，都有着重要的意义。
金属切削工艺包括有车、刨、钻、铣等不同的类型，但是概括地看，任何使用刀具从坯件或半成品上去除一定厚度的金属层，而得到在形状上及表面粗糙度上达到要求的加工工艺都是切削加工。当工件与刀具接触，切削层金属经过弹性变形、滑移和切离等阶段而变为切屑的这一过程为金属切削。

J. 金属切削原理与刀具的内容简介

本书是以高等职业院校机械制造专业制订的《金属切削原理与刀具》教学大纲为依据，并参照当前对技能型紧缺人才培训专业知识要求编写的。全书共十三章，主要介绍“金属切削原理”、“切削刀具”的基础理论，以及常用刀具的结构及使用知识，此外，适当反映当前切削加工中新知识、新技术等。 本教材可作为高等职业院校教学参考书，也可作为中专、中职和企业的培训教学用。