《机械加工技术》金属切削基础知识（1）（讲义）重庆市机械加工类考点讲练测

编写说明：重庆市《机械加工类专业考点讲练测》专辑，是依据重庆市中职毕业生参加高职分类考试招生专业综合理论考试—机械加工类考试说明的考试范围与要求编写的。紧密围绕机械加工类专业考纲所涉及的四门课程的 27个考试内容及要求，精心编撰了54套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读.思维导图.知识梳理.概念回顾.概念强化题.高考真题与典型例题.课堂练习.课堂小结以及课后测验九个环节。 本讲属于重庆市《机械加工类专业考点讲练测》的第37套，包含讲义.课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有重庆市《机械加工类专业考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 重庆市《机械加工类考点讲练测》 【机械加工技术】 37. 金属切削基本知识（1） 讲义 [考纲要求] 1.了解金属切削加工的概念。 2.掌握切削运动和切削要素，会计算切削用量三要素。 3.了解切削对加工表面质量的影响。 [思维导图] [知识梳理] 一、金属切削加工基本知识 金属切削加工是依靠刀具与工件之间的相对运动，从工件表面切去多余的金属，以获得所需零件的加工方法。主要加工方法有车削、铣削、刨削、磨削、钻削等。 二、切削运动 切削运动是指在切削过程中刀具与工件之间的相对运动，包括主运动和进给运动。 1.主运动 主运动是指由机床或人力提供的主要运动，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。切削加工中，主运动速度最高，消耗的功率最大，且只有一个，可 以是旋转运动也可以是直线运动。 2.进给运动 进给运动是指由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动， 加上主运动，可以不断或连续地切削，得到所需几何特性的已加工表面。进给运动消耗的 功率较小，可以是一个或多个。 3.切削过程中工件上不断变化的三个表面 (1)待加工表面：指工件上有待切除的表面。 (2)已加工表面：指工件上经刀具切削后产生的表面。 (3)过渡表面：指工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一个切削行程、刀具或工件的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除。 三、切削要素 切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。 1.切削用量 切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。其选择是否合理，对切削加工的生产率和加工质量有着显著的影响。 (1)切削速度(ve): 指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位是m/s。 式中 dw——工件待加工表面的直径，mm; dm——工件已加工表面的直径，mm; n——工件或刀具的转速，r/min。 (2)进给量(f): 进给量是指在进给运动方向上刀具相对工件的位移量，可以用刀具或工件每转或每行 程的位移量来表述和度量，单位是mm/r 或 mm/ 行程。 进给速度(vf) 是指切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，单位是 mm/min 。进给速度=进给量×工件或刀具转速，即v₁ =fn。 (3)背吃刀量(ap): 指在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量，单 位是mm。车外圆、镗孔、扩孔、铰孔时，背吃刀量可按下式计算： 钻孔时，背吃刀量可按下式计算： (4)选择切削用量的基本原则：首先，尽量选择较大的背吃刀量；其次，在工艺装备和技 术条件允许的情况下选择最大的进给量；最后，再根据刀具耐用度确定合理的切削速度。 2.切削层横截面要素 切削层指刀具与工件相对位移一个进给量时，相邻两个过渡表面之间的部分。切削层的轴向剖面称为切削层横截面，包括切削宽度、切削厚度和切削面积三个要素。 (1)切削宽度(aw): 指刀具切削刃与工件的接触长度，单位是mm。 (2)切削厚度(ac): 指刀具或工件每移动一个进给量时，刀具切削刃相邻的两个位置之 间的距离，单位是mm。 (3)切削面积(A 。):指切削层横截面的面积，单位 mm², 计算公式： Ae=awac=fap 四、切削对表面轮廓及表面粗糙度值的影响 1.残余面积 车削时，工件每转一转，刀具沿进给运动方向移动一个进给量，即刀尖在工件表面的运 动轨迹是一条螺旋线，致使始终有一个三角形区域残留在工件表面上，将工件表面上残留 的三角形区域称为残余面积。进给量越大，残余面积越大；进给量越小，残余面积越小。 2.积屑瘤 中速切削一般钢料或其他塑性材料时，在高温高压下，工件上的一小块材料被撕裂，冷 焊在刀刃上某处，称为积屑瘤。粗加工时积屑瘤代替刀刃进行切削，对刀刃有保护作用，可 以不予理会。精加工时积屑瘤会使工件表面质量降低，因此要避免产生。保持刀具锋利、 避开中速切削等可以避免产生积屑瘤。 3.振动波纹 当工艺系统刚性不足、切削力不稳定时，切削过程中机床会产生振动，导致工件已加工 表面出现周期性的纵横向波纹，从而增大工件表面粗糙度值。 五、表层材质变化 1.加工硬化 加工硬化是指在切削过程中，工件已加工表面受刀刃和后面的挤压和摩擦而产生塑性 变形，使表层组织发生变化，硬度显著提高的现象。 2.残余应力 残余应力是指在没有外力作用的条件下，物体内部保持平衡而存留的应力。 [师生互动] 1. 简述什么是主运动什么是进给运动？ 【答案】主运动是指由机床或人力提供的主要运动，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。切削加工中，主运动速度最高，消耗的功率最大，且只有一个，可 以是旋转运动也可以是直线运动。进给运动是指由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动， 加上主运动，可以不断或连续地切削，得到所需几何特性的已加工表面。进给运动消耗的 功率较小，可以是一个或多个。 2.简述切削过程中工件上不断变化的三个表面。 【答案】(1)待加工表面：指工件上有待切除的表面。 (2)已加工表面：指工件上经刀具切削后产生的表面。 (3)过渡表面：指工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一个切削行程、刀具或工 件的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除。 3. 切削要素包括切削用量和切削层横截面要素，请分别解释。 【答案】1.切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。其选择是否合理，对切削加工的生产率和加工质量有着显著的影响。 2.切削层横截面要素：切削层指刀具与工件相对位移一个进给量时，相邻两个过渡表面之间的部分。切削层 的轴向剖面称为切削层横截面，包括切削宽度、切削厚度和切削面积三个要素。 4.切削层横截面要素有哪几个？ 【答案】(1)切削宽度(aw): 指刀具切削刃与工件的接触长度，单位是mm。 (2)切削厚度(ac): 指刀具或工件每移动一个进给量时，刀具切削刃相邻的两个位置之 间的距离，单位是mm。(3)切削面积(A ):指切削层横截面的面积，单位 mm², 计算公式：Ae=awac=fap 5. 切削对表面轮廓及表面粗糙度值有哪些影响？ 【答案】1.残余面积：车削时，工件每转一转，刀具沿进给运动方向移动一个进给量，即刀尖在工件表面的运 动轨迹是一条螺旋线，致使始终有一个三角形区域残留在工件表面上，将工件表面上残留 的三角形区域称为残余面积。进给量越大，残余面积越大；进给量越小，残余面积越小。 2.积屑瘤：中速切削一般钢料或其他塑性材料时，在高温高压下，工件上的一小块材料被撕裂，冷 焊在刀刃上某处，称为积屑瘤。粗加工时积屑瘤代替刀刃进行切削，对刀刃有保护作用，可 以不予理会。精加工时积屑瘤会使工件表面质量降低，因此要避免产生。保持刀具锋利、 避开中速切削等可以避免产生积屑瘤。 3.振动波纹：当工艺系统刚性不足、切削力不稳定时，切削过程中机床会产生振动，导致工件已加工 表面出现周期性的纵横向波纹，从而增大工件表面粗糙度值。 [概念强化] 1. 金属切削加工的主要加工方法不包括（ ） A. 锻造 B. 车削 C. 铣削 D. 磨削 【答案】A 2. 主运动的特点不包括（ ） A. 速度最高 B. 消耗功率最大 C. 有多个 D. 可以是旋转或直线运动 【答案】C 3. 下列关于进给运动的说法正确的是（ ） A. 消耗功率较大 B. 只能是一个 C. 使刀具与工件产生附加相对运动 D. 与主运动无关 【答案】C 4. 切削速度的单位是（ ） A. mm/r B. mm/min C. m/s D. r/min 【答案】C 5. 进给速度与进给量和工件或刀具转速的关系是（ ） 【答案】C 6. 金属切削加工是依靠刀具与工件之间的相对运动，从工件表面切去多余金属的加工方法。（ ） 【答案】√ 7. 主运动可以有多个。（ ） 【答案】× 8. 简述切削运动的分类及特点。 【答案】切削运动包括主运动和进给运动。主运动是由机床或人力提供的主要运动，速度最高，消耗功率最大，且只有一个，可以是旋转运动或直线运动，其促使刀具和工件产生相对运动，使刀具前面接近工件。进给运动是由机床或人力提供的运动，使刀具与工件产生附加相对运动，消耗功率较小，可以是一个或多个，加上主运动可不断或连续切削，得到所需几何特性的已加工表面。 [高考模拟] 1.（单项选择题）切削层横截面要素不包括（ ） A. 切削宽度 B. 切削长度 C. 切削厚度 D. 切削面积 【答案】B 2.（单项选择题）残余面积的大小与（ ）有关 A. 切削速度 B. 背吃刀量 C. 进给量 D. 刀具耐用度 【答案】C 3.（单项选择题）积屑瘤在（ ）时对刀刃有保护作用 A. 粗加工 B. 精加工 C. 任何加工 D. 半精加工 【答案】A 4.（单项选择题）避免产生积屑瘤的方法不包括（ ） A. 保持刀具锋利 B. 高速切削 C. 低速切削 D. 中速切削 【答案】D 5.（单项选择题）振动波纹产生的原因是（ ） A. 刀具磨损 B. 工件材料过硬 C. 工艺系统刚性不足 D. 切削液不足 【答案】C 6.（单项选择题）加工硬化是指工件已加工表面（ ） A. 硬度降低 B. 硬度不变 C. 硬度显著提高 D. 产生裂纹 【答案】C 7.（判断题）进给运动消耗的功率比主运动大。（ ） 【答案】× 8.（判断题）待加工表面是指工件上经刀具切削后产生的表面。（ ） 【答案】× 9.（判断题）切削速度是指切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度。（ ） 【答案】× 10.（填空题）金属切削加工主要加工方法有车削、铣削、________、________、钻削等。 【答案】刨削 磨削 11.（填空题）切削运动包括________和________。 【答案】主运动 进给运动 12.（填空题）主运动速度最高，消耗功率________。 【答案】最大 13.(简答题）什么是切削用量？包括哪些要素？ 【答案】切削用量是指在切削过程中，用于表示切削运动参数大小的量。包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。切削速度指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度；进给量是在进给运动方向上刀具相对工件的位移量；背吃刀量是在通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。 14.(简答题）简述积屑瘤对切削加工的影响及避免产生的方法。 【答案】积屑瘤在粗加工时代替刀刃进行切削，对刀刃有保护作用；但在精加工时会使工件表面质量降低。避免产生积屑瘤的方法有保持刀具锋利、避开中速切削（采用高速或低速切削）等。 [课堂练习] 1.(单项选择题）残余应力是指在（ ）条件下物体内部存留的应力。 A. 有外力作用 B. 没有外力作用 C. 高温 D. 高压 【答案】B 2.(单项选择题）下列哪种运动不是切削运动（ ） A. 工件的旋转运动 B. 刀具的直线运动 C. 工件的夹紧运动 D. 刀具的旋转运动 【答案】C 3.( 填空题）工件上有待切除的表面是________。 【答案】待加工表面 4.（填空题）切削速度指切削刃上选定点相对于工件的________的瞬时速度。 【答案】主运动 5.（判断题）切削层指刀具与工件相对位移一个进给量时，相邻两个过渡表面之间的部分。（ ） 【答案】√ 6.（简答题）切削过程中工件上有哪三个不断变化的表面？ 【答案】切削过程中工件上不断变化的三个表面为：待加工表面，指工件上有待切除的表面；已加工表面，指工件上经刀具切削后产生的表面；过渡表面，指工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一个切削行程、刀具或工件的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除。 [课堂小结] 一、切削运动和要素 1、基本知识 2、切削运动 3、切削要素 二、对加工表面影响 1、对表面轮廓及表面粗糙度值 2、表面材质变化 学科网（北京）股份有限公司 $$