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金属切削原理及机床操作

课程目标和学习要求课程目标掌握金属切削加工的基本理论和操作技能，能够独立完成简单的金属切削加工任务。学习要求认真学习金属切削原理和机床操作方法，积极参与课堂讨论和实验操作，并完成相应的作业和考试。

金属切削加工概述定义金属切削加工是利用刀具对金属材料进行切削，改变其形状、尺寸和表面质量的一种加工方法。特点金属切削加工具有精度高、表面质量好、加工范围广等优点，是机械加工中应用最广泛的加工方法之一。

金属切削的定义和特点定义金属切削加工是指利用刀具对金属材料进行切削，改变其形状、尺寸和表面质量的一种加工方法。它是机械加工中应用最广泛的一种方法。特点金属切削加工具有以下特点：①精度高：可实现微米级精度；②表面质量好：可获得光滑、平整的表面；③加工范围广：可加工各种形状和尺寸的零件；④生产效率高：可实现批量生产；⑤应用广泛：应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

金属切削的基本方法车削：利用车刀对旋转的工件进行切削，加工外圆、端面、圆锥面、螺纹等形状。铣削：利用铣刀对工件进行切削，加工平面、沟槽、齿轮等形状。钻削：利用钻头对工件进行切削，加工圆孔。镗削：利用镗刀对工件进行切削，加工孔的尺寸和形状。磨削：利用砂轮对工件进行切削，加工表面精度和光洁度。

金属切削的工艺参数切削速度刀具切削时的线速度，单位为米/分钟（m/min）。进给量刀具每转或每分钟移动的距离，单位为毫米/转（mm/r）或毫米/分钟（mm/min）。切削深度刀具切入工件的深度，单位为毫米（mm）。

切削用量的选择原则工件材料不同材料的切削性能不同，需要选择合适的切削速度、进给量和切削深度。刀具材料刀具材料的硬度、耐磨性等因素影响切削用量的选择。加工精度和表面质量加工精度和表面质量要求越高，切削速度和进给量越低，切削深度越小。

切削速度的概念切削速度是指刀具切削时在工件表面上的线速度，单位为米/分钟（m/min）。切削速度是影响切削效率、刀具寿命和加工质量的重要因素之一。切削速度越高，切削效率越高，但刀具寿命越短；切削速度越低，切削效率越低，但刀具寿命越长。

进给量的定义和选择进给量是指刀具每转或每分钟移动的距离，单位为毫米/转（mm/r）或毫米/分钟（mm/min）。进给量的大小直接影响切削的效率和表面质量。进给量越大，切削效率越高，但表面质量越差；进给量越小，切削效率越低，但表面质量越好。

切削深度的确定切削深度是指刀具切入工件的深度，单位为毫米（mm）。切削深度的选择要根据工件材料、刀具材料、加工精度和表面质量等因素确定。切削深度越大，切削效率越高，但刀具磨损越快；切削深度越小，切削效率越低，但刀具磨损越慢。

切削力的组成切削主切力：与切削方向相同，主要用于克服切削阻力。切削副切力：垂直于切削方向，主要用于克服工件的径向阻力。切削推力：垂直于切削平面，主要用于克服工件的轴向阻力。

切削热的产生与分布产生切削热是切削过程中的能量转换而产生的，主要来自于刀具与工件之间的摩擦和切削变形。分布切削热主要集中在刀具和工件的切削区域，其中刀具的温度较高。

切屑的形成过程切屑的形成过程是刀具切入工件后，工件材料在切削力的作用下发生塑性变形，形成连续的切屑。切屑的形态和性质受切削速度、进给量、切削深度、工件材料和刀具材料等因素的影响。

切屑类型分析连续切屑：切屑呈螺旋状，表面光滑，易于断裂。不连续切屑：切屑呈碎屑状，表面粗糙，不易断裂。带状切屑：切屑呈带状，表面光滑，易于卷曲。

刀具材料的种类高速钢：硬度高、耐热性好，适用于低速切削加工。硬质合金：硬度更高、耐磨性更强，适用于高速切削加工。陶瓷：硬度更高、耐高温性更好，适用于超高速切削加工。金刚石：硬度最高、耐磨性最强，适用于超精密加工。

高速钢刀具的特点优点价格低廉、韧性好、易于加工和刃磨。缺点硬度和耐磨性较低，只能用于低速切削加工。

硬质合金刀具的应用硬质合金刀具具有硬度高、耐磨性强、耐高温等优点，适用于高速、重切削加工。广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等行业。

陶瓷刀具的使用场合陶瓷刀具具有硬度高、耐高温、耐磨性好、化学稳定性好等优点，适用于超高速、干切削加工。主要应用于航空航天、汽车制造等行业。

金刚石刀具的特性优点硬度最高、耐磨性最强、切削效率高、加工精度高。缺点价格昂贵、脆性大、易碎。

刀具几何角度前角刀刃与切削平面之间的角度，影响切削力的大小、切屑的形成和刀具的磨损。后角刀刃与工件表面之间的角度，影响切削力的方向、刀具的磨损和表面质量。主偏角刀刃与工件旋转轴线之间的角度，影响切削力的大小和切屑的形成。

前角的作用与选择前角的作用是减小切削力、降低切削温度、改善切屑的流动性、提高刀具的耐用度。前角的选择要根据工件材料、刀具材料、切削速度和进给量等因素综合考虑。一般情况下，前角越大，切