第3章切削加工
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金属切削与刀具3个变形区
第二变形区主要对刀具产生（粘结）摩 擦阻力以及造成前刀面磨损；
第三变形区主要对工件已加工表面质量 产生重大影响。
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二、变形程度的表示方法
1. 剪切角Φ ：剪切面与切削速度方向之间的夹角。
2. 相对滑移ε：滑移距离Δs与单元厚度Δy之比。
ε=Δs/ Δy =NP/MK =(NK+KP)/MK =ctan Φ+ tan(Φ -γ0）
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积屑瘤的利弊
积屑瘤对切削加工的影响：
H ac ac
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结积瘤屑瘤屑
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消除积屑瘤的措施
• 采用高速切削或低速切削，避免中低速切削； • 增大刀具前角，降低切削力； • 采用切削液。
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刀-工接触区的变形与加工质量
刀刃钝圆半径 rn 后刀面磨损带VB 弹性恢复区CD
变形特征：
切塑性金属时前刀面上应力 分布情况→刀-屑接触区可分两部分： 粘接区lf1: 剪切滑移，内摩擦 滑动区lf2: 滑动摩擦，外摩擦 一般内摩擦力约占总摩擦力的85%
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积屑瘤的生成机理
在中低速切削塑性金属材料时, 常在刀具前面刃口处粘结一 些工件材料, 形成一块硬度很高的楔块，称之为积屑瘤。
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积屑瘤的利弊
积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损； 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，有利于减小
切削力； 积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了
工件的加工精度； 积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。
由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加 以利用；而对精加工不利，应以避免。
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宽度为0.02～0.2mm，
第三章切削与磨削原理
第三章切削与磨削原理3.1 切屑的形成过程学习目标：本节主要讨论金属材料的切削过程，并对硬脆非金属材料的切削过程进行简单介绍。
学习本节必须研究切屑形成过程的物理本质及其变形规律，熟悉不同切屑类型以及切屑控制方法。
3.1.1 切屑的形成过程切屑的形成工件上切屑层的金属材料,在刀具前刀面的推挤作用下发生了塑性变形，最后沿某一面剪切滑移形成了切屑。
切屑形成的过程切屑形成的过程实质是切削层受到前刀面的挤压后产生的以滑移为主的塑性变形过程。
切屑形成过程动态演示被切金属的受力变形分析由图3-2塑性金属(紧靠刀尖前面的被切金属层及切屑)的切屑根部金相照片可知，刀尖前面的金属晶粒变成为沿某一方向倾斜的纤维状结构，发生了极大的剪切变形，且剪切区内的剪切线与自由表面的交角约为45°(符合塑性力学理论)。
一般这一变形区的宽度仅为0.02～0.2mm。
切削速度愈高，宽度愈小。
因此可以将变形区视为一个剪切平面，称为剪切面，剪切面与切削速度夹角以φ表示，称为剪切角。
如图3-3所示。
金属除在剪切区发生显著变形外，还形成3个变形区，如图3-4所示。
图3-4说明：一般将剪切区称为第一变形区，其位置如图中Ⅰ所示，靠前刀面处称为第二变形区，如图中的Ⅱ。
由图3-2可看出，在已加工表面处也发生了显著的变形，方格已纤维化，这是已加工表面受到切削刃和后刀面的挤压和摩擦造成的。
这一部分一般称为第三变形区，如图中的Ⅲ。
3.1.2 切屑变形程度的表示方法剪应变ε切削过程中金属的塑性变形主要集中于第一变形区，且主要形式是剪切滑移，因而其变形量可用剪应变ε来表示，如图3-5所示。
..........(3-1)根据图中所示的几何关系，可导出剪应变ε和剪切角φ的关系：.......................(3-2)按此式计算，剪切角愈小，剪切变形量愈大，即切屑变形愈大。
变形系数Λh由于切削时金属的塑性变形，使切下的切屑厚度h ch通常要大于切削层厚度h D，而切屑长度l ch却小于切削长度l c，如图3-6所示。
第三章 常用的加工方法综述
第三章常用的加工方法综述一般情况下，车削的切削过程为什么比刨削、铣削等平稳？对加工有何影响？答：除了车削断续表面之外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击。
并且当车刀几何形状、背吃刀量和进给量一定时，切屑层公称横截面积是不变的。
因此，车削是切削力基本上不发生变化，车削过程要比铣削平稳。
又由于车削的主运动为工件回转，避免了惯性力和冲击的影响，所以车削允许采用较大的切削用量进行高速切削或强力切削，有利于提高生产率。
何为周铣和端铣？为什么在大批量生产中常采用端铣而不用周铣？周铣：是用铣刀圆周表面上的切削刃铣削零件，铣刀的回转轴线平行。
端铣：是用铣刀端面上的切削刃铣削零件，铣刀的回转轴线与加工平面垂直。
由于端铣的切削过程比周铣平稳，有利于提过加工质量，并且端铣可达到较小的表面粗糙度，端铣还可以采用高速铣削提高生产效率，也提过已加工表面质量。
【※】镗床镗孔与车床镗孔有何不同？各适合于什么场合？答。
镗床镗孔时，镗刀刀杆随主轴一起旋转，完成主运动，进给运动可由工作台带动零件纵向移动，也可由镗刀刀杆轴向移动实现。
车床镗孔主运动和进给运动分别是由零件的回转和车刀的移动。
回转体零件上的轴心孔多在车床上加工。
箱体类零件上的孔或孔系（相互有平行度或垂直度要求的若干个孔)常用镗床加工。
为什么刨削，铣削只能得到中等精度和较大的表面粗糙度Ra值？刨削:在龙门刨床上用宽刃细刨刀以很低的切削速度，大进给量和小的切削深度，从零件表面上切去一层极薄的金属，因切削力小，切削热少和变形少。
铣削：在铣削过程中铣削力是变化的，切削过程不平稳，容易产生振动，这就限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高。
用周铣法铣平面，从理论上分析，顺铣比逆铣有哪些优点？实际生产中，目前多采用哪种铣削方式？为什么？顺铣比逆铣刀具耐度高，零件表面质量好，零件夹持的稳定性高。
多采用逆铣，因为逆铣时，水平分力Fct与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杆始终压向螺母，导致因为间隙的存在而引起零件窜动。
金属切削基础学习知识原理与刀具(第四版)习题集册规范标准答案
金属切削原理与刀具（第四版）习题册答案中国劳动社会保障出版社目录第一章金属切削加工的基本知识 (1)第一节切削运动 (1)第二节切削要素 (1)第二章金属切削刀具的基本知识 (3)第一节刀具材料 (3)第二节切削刀具的分类及结构 (4)第三节刀具的几何角度 (4)第四节刀具的工作角度 (6)第三章切削加工的主要规律 (7)第一节切削变形 (7)第二节切屑的类型与控制 (7)第三节积屑瘤 (9)第四节切削力与切削功率 (10)第五节切削热和切削温度 (12)第六节刀具磨损与刀具耐用度 (12)第四章切削加工质量与效率 (14)第一节工件材料的切削加工性 (14)第二节已加工表面质量 (14)第三节切削用量的选择 (15)第四节切削液 (16)第五章车刀 (18)第一节焊接式车刀 (18)第二节可转位车刀 (18)第三节成形车刀 (20)第六章孔加工刀具 (21)第一节麻花钻 (21)第二节深孔钻 (22)第三节铰刀 (23)第四节镗刀 (24)第五节其他孔加工刀具 (24)第七章铣刀 (26)第一节铣刀的种类及用途 (26)第二节铣刀的几何参数及铣削要素 (27)第三节铣削方式 (28)第八章拉刀 (30)第一节拉刀的种类 (30)第二节拉刀的结构组成及主要参数 (30)第三节拉削方式 (31)第四节拉刀的使用与刃磨 (32)第九章螺纹刀具 (34)第一节螺纹车刀 (34)第二节丝锥和板牙 (35)第三节螺纹铣刀 (35)第四节塑性变形法加工螺纹 (35)第十章齿轮加工刀具 (37)第一节齿轮刀具的种类 (37)第二节齿轮滚刀 (37)第三节蜗轮滚刀 (38)第四节插齿刀 (39)第五节剃齿刀 (40)第十一章数控机床用刀具 (41)第一节数控车床用刀具 (41)第二节数控铣床用刀具 (42)第三节数控加工中心用刀具 (43)第一章金属切削加工的基本知识第一节切削运动一、填空题1．刀具、工件、主、进给2．待加工、已加工、过渡二、判断题*1．√*2．√3．× 4．× 5．√ 6．×三、选择题*1．B *2．C 3．A *4．A *5．A *6．B *7．A四、简答题写出下表中各种切削加工方法具备的主运动。
金工实训——第三章 车削加工
在车床上加工孔时，工件的外圆和端面尽可 能在一次装夹中完成 。
在车床上适合加工轴类、盘类中心位置的孔， 以及小型零件上的偏心孔，而不适合加工大 型零件和箱体、支架类零件上的孔。
一、镗孔
镗孔操作： 开车前先使车刀在孔内手动试走一遍 镗孔时，走刀量、切削深度要比车外圆
时略小 镗孔的切深方向和退刀方向与车外圆正
M—机床通用特性代号（精密机床）
6—机床组别代号（落地及卧式车床组）
1—机床系别代号（卧式车床系）
32—主参数代号（床身最大回转直径320mm）
3.2.2 普通车床的组成
主要由主轴箱、进给箱、溜板 箱、刀架、尾座、床身、电气 箱、床脚等部分组成
3.2.3、普通车床的传动
§3.3车削刀具
二、车削步骤
1、调整主轴速度，主轴转速 n=1000v/πd，其中D(mm)为工件直径， v(m/min)为所选的切削速度。
2、调整进给量 3、调整背吃刀量 在调整背吃刀量时，
不管是粗车还是精车，都要一边试切， 一边测量。
4、纵向进给
3.5.3车锥面
圆锥的参数
圆锥的锥度C=（D-d）/l=2tan(α/2) 圆锥的斜度K=(D-d)/2l= tan(α/2)
铰孔是利用定尺寸多刃刀具，高效率， 成批精加工的方法
五、车孔缺陷的原因及预防措施
3.5.5切槽和切断
一、切槽 1、槽刀的角度及安装 2、切槽的方法 切削5mm以下窄槽，可以主切刃和槽等宽，
一次切出。 切削宽槽时先分段横向粗车，最后一次横向
切削后，再进行纵向精车的加工方法。 3、切槽尺寸的测量和控制
3.3.1车刀的种类与用途 按用途不同可分为外圆车刀、端面车
刀、切断刀、内孔车刀、圆头车刀、 螺纹车刀和成型车刀等 3.3.2 车刀的组成及几何角度 一、车刀的组成 二、车刀的几何角度与切削性能的关 系
在车床上适合加工轴类、盘类中心位置的孔， 以及小型零件上的偏心孔，而不适合加工大 型零件和箱体、支架类零件上的孔。
一、镗孔
镗孔操作： 开车前先使车刀在孔内手动试走一遍 镗孔时，走刀量、切削深度要比车外圆
时略小 镗孔的切深方向和退刀方向与车外圆正
M—机床通用特性代号（精密机床）
6—机床组别代号（落地及卧式车床组）
1—机床系别代号（卧式车床系）
32—主参数代号（床身最大回转直径320mm）
3.2.2 普通车床的组成
主要由主轴箱、进给箱、溜板 箱、刀架、尾座、床身、电气 箱、床脚等部分组成
3.2.3、普通车床的传动
§3.3车削刀具
二、车削步骤
1、调整主轴速度，主轴转速 n=1000v/πd，其中D(mm)为工件直径， v(m/min)为所选的切削速度。
2、调整进给量 3、调整背吃刀量 在调整背吃刀量时，
不管是粗车还是精车，都要一边试切， 一边测量。
4、纵向进给
3.5.3车锥面
圆锥的参数
圆锥的锥度C=（D-d）/l=2tan(α/2) 圆锥的斜度K=(D-d)/2l= tan(α/2)
铰孔是利用定尺寸多刃刀具，高效率， 成批精加工的方法
五、车孔缺陷的原因及预防措施
3.5.5切槽和切断
一、切槽 1、槽刀的角度及安装 2、切槽的方法 切削5mm以下窄槽，可以主切刃和槽等宽，
一次切出。 切削宽槽时先分段横向粗车，最后一次横向
切削后，再进行纵向精车的加工方法。 3、切槽尺寸的测量和控制
3.3.1车刀的种类与用途 按用途不同可分为外圆车刀、端面车
刀、切断刀、内孔车刀、圆头车刀、 螺纹车刀和成型车刀等 3.3.2 车刀的组成及几何角度 一、车刀的组成 二、车刀的几何角度与切削性能的关 系
金属工艺学 下册(第六版) 邓文英 宋力宏 课后题答案
圆面长度 lw=500mmd，切入、切出长度 l1= l2=3mm，切削用量 vc=120m/min， f=0.2 mm/r，ap=3mm，试求基本工艺时间 tm。
解： h = dw dm 86 80 3mm
2
2
tm
d w
(lw l1 l2 ) h vc f ap
PE=4.5kW，试问电动机功率是否足够？ 解：查表 1-2 kc=1962Mpa Fc Kc ap f 1962 4 0.3 2354.4N Pm 103 Fc vc 103 2354.4 100 60 3.924kw P PE 4.5 0.75 3.375kw Pm 答经上述计算电机功率是不足的。
43.49r/min
（2）根据图 2－30 所示的传动系统图，试列出其传动链，并求：1、主轴Ⅴ有几 级转速？2、主轴Ⅴ的最高转速和最低转速各为多少？
解：传动链：电动机（1440r/min）－
34
48
41
－Ⅰ－
－Ⅱ－
41
22
－Ⅲ－
－
60
28
（9）假设题（8）的其他条件不变，仅工件材料换成灰铸铁 HT200（退火，170HBS） 或铝合金 LY12（淬火及时效，107HBS），试计算这种情况下的切削力 Fc 和 切削功率 Pm。它们与加工 45 刚时相比有何不同？为什么？
解：查表 1-2 灰铸铁 HT200（退火，170HBS）kc1=1118Mpa；铝合金 LY12（淬火及 时效，107HBS）kc2=834Mpa
（3）在一般情况下，K 类硬质合金适于加工铸铁件，P 类硬质合金适于加工钢件。 但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用牌号为 K20 的硬质合金，为什么？
解： h = dw dm 86 80 3mm
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(lw l1 l2 ) h vc f ap
PE=4.5kW，试问电动机功率是否足够？ 解：查表 1-2 kc=1962Mpa Fc Kc ap f 1962 4 0.3 2354.4N Pm 103 Fc vc 103 2354.4 100 60 3.924kw P PE 4.5 0.75 3.375kw Pm 答经上述计算电机功率是不足的。
43.49r/min
（2）根据图 2－30 所示的传动系统图，试列出其传动链，并求：1、主轴Ⅴ有几 级转速？2、主轴Ⅴ的最高转速和最低转速各为多少？
解：传动链：电动机（1440r/min）－
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（9）假设题（8）的其他条件不变，仅工件材料换成灰铸铁 HT200（退火，170HBS） 或铝合金 LY12（淬火及时效，107HBS），试计算这种情况下的切削力 Fc 和 切削功率 Pm。它们与加工 45 刚时相比有何不同？为什么？
解：查表 1-2 灰铸铁 HT200（退火，170HBS）kc1=1118Mpa；铝合金 LY12（淬火及 时效，107HBS）kc2=834Mpa
（3）在一般情况下，K 类硬质合金适于加工铸铁件，P 类硬质合金适于加工钢件。 但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用牌号为 K20 的硬质合金，为什么？
第3章 切削加工用工、夹具1
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图3.10 角铁式车床夹具
17
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图3.10是一种典型的角铁式车床夹具，工件 7以两孔在圆柱定位销2和削边定位销 1上定位； 底面直接在支承板4上定位。两螺旋压板分别在两 定位销孔旁把工件夹紧。导向套8用来引导加工轴 孔的刀杆，9是平衡块，以消除夹具在回转时的不 平衡现象。夹具上还设置有轴向定程基面3，它与 圆柱定位销保持确定的轴向距离，可以利用它来 控制刀具的轴向行程。
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（3）花盘类车床夹具 以上2类车床夹具一般用于加工外形较规则的 零件，相当多的零件外形较复杂，或加工工序中 加工表面与其他表面还有相互位置要求，常用花 盘类夹具进行加工。对小批量生产，一般可在车 床花盘附件上用螺钉压板装夹，而批量生产则采 用专用花盘类车床夹具。 图3.11所示杠杆零件镗孔车床夹具，工件以 弹性筒夹和活动V形块定心夹紧。
8
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图3.7 导轨式靠模车锥度工具
9
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使用导轨式靠模车锥度工具时，切削运动由 以下几部分组成：①床鞍作走刀运动；②拆除中 滑板丝杆使中滑板6能自由地滑动，固定在中滑板 上的滑块4嵌在导轨式靠模2的槽内作斜向运动； ③转直小滑板作进给运动，调节吃刀量。 采用此工具车圆锥时，转动靠模，使其与车 床主轴线的交角等于工件要求的斜角，调整后用 螺钉7紧固。靠模的转动值是用移动量C来表示的， 由下式计算：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 3章
切削加工用工、夹具 切削加工用工、
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图3.10 角铁式车床夹具
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图3.10是一种典型的角铁式车床夹具，工件 7以两孔在圆柱定位销2和削边定位销 1上定位； 底面直接在支承板4上定位。两螺旋压板分别在两 定位销孔旁把工件夹紧。导向套8用来引导加工轴 孔的刀杆，9是平衡块，以消除夹具在回转时的不 平衡现象。夹具上还设置有轴向定程基面3，它与 圆柱定位销保持确定的轴向距离，可以利用它来 控制刀具的轴向行程。
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（3）花盘类车床夹具 以上2类车床夹具一般用于加工外形较规则的 零件，相当多的零件外形较复杂，或加工工序中 加工表面与其他表面还有相互位置要求，常用花 盘类夹具进行加工。对小批量生产，一般可在车 床花盘附件上用螺钉压板装夹，而批量生产则采 用专用花盘类车床夹具。 图3.11所示杠杆零件镗孔车床夹具，工件以 弹性筒夹和活动V形块定心夹紧。
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图3.7 导轨式靠模车锥度工具
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使用导轨式靠模车锥度工具时，切削运动由 以下几部分组成：①床鞍作走刀运动；②拆除中 滑板丝杆使中滑板6能自由地滑动，固定在中滑板 上的滑块4嵌在导轨式靠模2的槽内作斜向运动； ③转直小滑板作进给运动，调节吃刀量。 采用此工具车圆锥时，转动靠模，使其与车 床主轴线的交角等于工件要求的斜角，调整后用 螺钉7紧固。靠模的转动值是用移动量C来表示的， 由下式计算：
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第 3章
切削加工用工、夹具 切削加工用工、
CAXA-数控车第3章1零件1车削加工
八、调头切槽加工 略
3-15 轴的车削加工
九、螺纹加工 1、螺纹加工参数汇总表
刀具参数 刀具种类 刀具名称
米制螺纹刀 60°普通螺纹刀
刀具号
T04
刀具补偿号
04
刀柄长度
100
刀柄宽度
20
刀刃长度
15
刀尖宽度
0.5
刀具角度
60
螺纹参数 螺纹类型
外螺纹 起点坐标x（y） 起点坐标z（x） 终点坐标x（y） 终点坐标z（x） 螺纹长度 螺牙高度 螺纹头数 螺纹节距
5、轨迹仿真。 可以选取“动态 ”、“静态”或 者“二维”方式 进行仿真。
6）生成轨迹的 G代码。设置保 存文件路径和机 床系统后，拾取 刀具轨迹。生成 G代码。
15 0 15 -19 19 0.974 1 恒定节距
3-15 轴的车削加工
进退刀方式 粗加工进刀方式 粗加工退刀方式 精加工进刀方式
精加工退刀方式 切削用量 速度设定
主轴转速选项
样条拟合方式 切入切出点X=5,Y=30
垂直 垂直 垂直
垂直
快退距离10mm 快退距离10mm
进退刀是否快速 是
接近速度
沿牙槽中心线
恒定行距0.074 沿牙槽中心线
3-15 轴的车削加工
2、添加切槽加工 所用刀具。
3-15 轴的车削加工
3、参考螺纹加工参 数汇总表，分别设置 “螺纹参数”、“螺 纹加工参数”、“进 退刀方式”和“切削 用量”等参数。
3-15 轴的车削加工
4、生成刀具轨迹。
3-15 轴的车削加工
3-15 轴的车削加工
四、精加工表面 1、精车加工参数汇总
刀具参数
刀具名 刀具号 刀具补偿号 刀柄长度 刀柄宽度 刀角长度 刀尖半径
3-15 轴的车削加工
九、螺纹加工 1、螺纹加工参数汇总表
刀具参数 刀具种类 刀具名称
米制螺纹刀 60°普通螺纹刀
刀具号
T04
刀具补偿号
04
刀柄长度
100
刀柄宽度
20
刀刃长度
15
刀尖宽度
0.5
刀具角度
60
螺纹参数 螺纹类型
外螺纹 起点坐标x（y） 起点坐标z（x） 终点坐标x（y） 终点坐标z（x） 螺纹长度 螺牙高度 螺纹头数 螺纹节距
5、轨迹仿真。 可以选取“动态 ”、“静态”或 者“二维”方式 进行仿真。
6）生成轨迹的 G代码。设置保 存文件路径和机 床系统后，拾取 刀具轨迹。生成 G代码。
15 0 15 -19 19 0.974 1 恒定节距
3-15 轴的车削加工
进退刀方式 粗加工进刀方式 粗加工退刀方式 精加工进刀方式
精加工退刀方式 切削用量 速度设定
主轴转速选项
样条拟合方式 切入切出点X=5,Y=30
垂直 垂直 垂直
垂直
快退距离10mm 快退距离10mm
进退刀是否快速 是
接近速度
沿牙槽中心线
恒定行距0.074 沿牙槽中心线
3-15 轴的车削加工
2、添加切槽加工 所用刀具。
3-15 轴的车削加工
3、参考螺纹加工参 数汇总表，分别设置 “螺纹参数”、“螺 纹加工参数”、“进 退刀方式”和“切削 用量”等参数。
3-15 轴的车削加工
4、生成刀具轨迹。
3-15 轴的车削加工
3-15 轴的车削加工
四、精加工表面 1、精车加工参数汇总
刀具参数
刀具名 刀具号 刀具补偿号 刀柄长度 刀柄宽度 刀角长度 刀尖半径
第3章 切削加工用工、夹具2
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图3.33 钻套下端面距加工表面的空隙
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（2）钻模板
图3.34 固定式钻模板
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图3.35 铰链式钻模板
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图3.36 可卸式钻模板
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图3.29 固定钻套
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②可换钻套 在大批量生产中为了克服固定钻 套磨损后无法更换的缺点，可以使用可换钻套。 图 3.30是其标准结构（JB/T 8045.2—1999）。 它的凸缘上铣有台肩，钻套螺钉的圆柱头盖在此 台肩上，可防止钻套转动和掉出。当钻套磨损后， 只要拧去螺钉，便可更换新的可换钻套。对更换 频繁的钻套，为了保护钻模板不被损坏，应在可 换钻套外配装一个衬套。钻套用衬套也标准化了， 可查阅标准JB/T 8045.4—1999。可换钻套与固定 钻套一样，只用于单工步孔加工。
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图3.30 可换钻套的结构
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图3.31 快换钻套的结构
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图3.32 特殊钻套
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2）钻套引导孔的尺寸和极限偏差的确定 在 选用标准钻套时，钻套的引导孔尺寸与极限偏差 需由设计者确定，其余的结构尺寸在标准中都已 规定。引导孔的尺寸与极限偏差可按下述原则确 定： ①钻套所引导的定尺寸孔加工刀具，如钻头、 扩孔钻、铰刀等，其结构和尺寸都已标准化、规 格化了（见有关国家标准），并由工具厂生产供 应。所以钻套引导孔与这类孔加工刀具的配合， 应按基轴制来选取。
第3章 切削加工用工、夹具3
6
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（2）仿形面靠模铣削夹具
图3.48 靠模手动进给仿形铣削
7
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图3.49 仿形面靠模铣削夹具
8
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3.6.2 回转铣削靠模装置 （1）简单靠模装置 在立式铣床上加工凹模型孔时，可以使用简 单靠模装置，如图3.50所示。样板1、垫板3、5和 凹模4一起固定在铣床工作台上。在指状铣刀6的 刀柄上安装1个钢制及已淬硬的滚轮2。加工时， 用手操作铣床纵横向运动，使滚轮始终与样板接 触，并沿样板轮廓运动，加工出凹模型孔。
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图3.50 简单靠模装置
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（2）回转铣削弯曲半圆孔靠模装置 图3.51（b）所示是典型回转铣削弯曲半圆孔 靠模装置。其工作原理是：将图3.51（a）所示工 件，以其半圆孔半径R1的原点O调整到与回转工作 台的回转中心相重合，采用图3.51（b）所示挂在 铣床主轴上，并以主轴为传动轴，通过齿轮2，3， 4带动铣镗旋转，进行回转进给加工。 （3）铣镗半圆孔靠模装置 （4）端铣刀刀杆
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图3.51 回转铣削弯曲半圆孔靠模装置
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图3.52 简单靠模装置
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图3.53 带纵键端铣刀刀杆
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表3.2 带纵键端铣刀刀杆的规格及结构尺寸
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（2）仿形面靠模铣削夹具
图3.48 靠模手动进给仿形铣削
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图3.49 仿形面靠模铣削夹具
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3.6.2 回转铣削靠模装置 （1）简单靠模装置 在立式铣床上加工凹模型孔时，可以使用简 单靠模装置，如图3.50所示。样板1、垫板3、5和 凹模4一起固定在铣床工作台上。在指状铣刀6的 刀柄上安装1个钢制及已淬硬的滚轮2。加工时， 用手操作铣床纵横向运动，使滚轮始终与样板接 触，并沿样板轮廓运动，加工出凹模型孔。
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图3.50 简单靠模装置
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（2）回转铣削弯曲半圆孔靠模装置 图3.51（b）所示是典型回转铣削弯曲半圆孔 靠模装置。其工作原理是：将图3.51（a）所示工 件，以其半圆孔半径R1的原点O调整到与回转工作 台的回转中心相重合，采用图3.51（b）所示挂在 铣床主轴上，并以主轴为传动轴，通过齿轮2，3， 4带动铣镗旋转，进行回转进给加工。 （3）铣镗半圆孔靠模装置 （4）端铣刀刀杆
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图3.51 回转铣削弯曲半圆孔靠模装置
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图3.52 简单靠模装置
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图3.53 带纵键端铣刀刀杆
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表3.2 带纵键端铣刀刀杆的规格及结构尺寸
第3章 切削的变形过程
这是因为在低速区切削温度较低，前刀面与切 屑底层不易粘接，粘结的严密程度随速度(温度) 增高而发展，从而使μ 上升。当v超过30m／ min后，温度进一步升高，材料塑性增加，而使 切屑底层材料的τ s下降，故μ 随之逐渐下降。
结论：
1.工件材料： σ b↗，HB ↗， 其他不变，温度 ↗ ∴摩擦系数 μ↘
的影响
1 前刀面上的摩擦
塑性金属在切削过程。 故切屑与前刀面之间不是一般的外摩擦，而是切屑和前刀 面粘结层与其上层金属之间的内摩擦。
这种内摩擦实际上就是金属内部的滑移剪切，它 不同于外摩擦(外摩擦力的大小与摩擦系数以及 正压力有关，与接触面积无关)，而是与材料的 流动应力特性以及粘结面积大小有关。 图2- 10给出切屑与前刀面摩擦时的情形。刀-屑 接触部分可分 为两个区域，在粘结部分为内摩 擦，滑动部分为外摩擦。图中也表示出了整个刀 -屑接触区上正应力σ r的分布，显然金属的内摩 擦力要比外摩擦力大得多，因此，应着重考虑内 摩擦。
切削厚度ac增加时， μ 也略为下降；
如10钢的ac从0. lmm增大到0. 18mm， μ 从0 .74降至0 .72。因 为ac增加后正应力也随之增大。
在一般切削速度范围内，前角γ 。愈大，则μ 值愈大。 因为随着γ 。增大，正应力减小，故μ 增加。
切削速度对摩擦系数的影响见图2-11。
当u<30m／min时，切削速度提高，摩擦系数变 大。
(2)增大切入深度： 如图2-13所示，积屑瘤使刀具切入深度增加 了△ac ，由屑瘤的产生、成长与脱落是一个 周期性过程，△ac的变化有可能引起振动。
(3)使加工表面粗糙度值增大：
积屑瘤的顶部很不稳定，易破裂，其破裂 的部分碎片可能留在已加工表面上；积屑 瘤凸出刀刃部分使加工表面变得粗糙。
结论：
1.工件材料： σ b↗，HB ↗， 其他不变，温度 ↗ ∴摩擦系数 μ↘
的影响
1 前刀面上的摩擦
塑性金属在切削过程。 故切屑与前刀面之间不是一般的外摩擦，而是切屑和前刀 面粘结层与其上层金属之间的内摩擦。
这种内摩擦实际上就是金属内部的滑移剪切，它 不同于外摩擦(外摩擦力的大小与摩擦系数以及 正压力有关，与接触面积无关)，而是与材料的 流动应力特性以及粘结面积大小有关。 图2- 10给出切屑与前刀面摩擦时的情形。刀-屑 接触部分可分 为两个区域，在粘结部分为内摩 擦，滑动部分为外摩擦。图中也表示出了整个刀 -屑接触区上正应力σ r的分布，显然金属的内摩 擦力要比外摩擦力大得多，因此，应着重考虑内 摩擦。
切削厚度ac增加时， μ 也略为下降；
如10钢的ac从0. lmm增大到0. 18mm， μ 从0 .74降至0 .72。因 为ac增加后正应力也随之增大。
在一般切削速度范围内，前角γ 。愈大，则μ 值愈大。 因为随着γ 。增大，正应力减小，故μ 增加。
切削速度对摩擦系数的影响见图2-11。
当u<30m／min时，切削速度提高，摩擦系数变 大。
(2)增大切入深度： 如图2-13所示，积屑瘤使刀具切入深度增加 了△ac ，由屑瘤的产生、成长与脱落是一个 周期性过程，△ac的变化有可能引起振动。
(3)使加工表面粗糙度值增大：
积屑瘤的顶部很不稳定，易破裂，其破裂 的部分碎片可能留在已加工表面上；积屑 瘤凸出刀刃部分使加工表面变得粗糙。
3第三章金属切削过程的基本规律
（1）工件材料的影响
工件材料的塑性或韧性越高，切屑越不易折断，使切 屑与前刀面间摩擦增加，故切削力增大。 注意点：材料硬化能力越高，则力越大。 奥氏体不锈钢，强度低、硬度低，但强化系数大，较 小的变形就会引起材料硬度提高，所以切削力大。 铜、铅等塑性大，但变形时，加工硬化小，则切削力 小。
3.1.7 影响切削变形的主要因素
进给量f增大，切削厚度ac增加，平均正应力av增 大，正压力Fn增大，因此摩擦系数μ下降、剪切 角φ增大。致使变形系数ξ减小。 切削厚度ac增加，切屑中平均变形减小；反之， 薄切屑的变形量大。
3.2 切削力
概念： 切削过程中，刀具施加于工件使工件材 料产生变形，并使多余材料变为切屑所 需的力称为切削力。 而工件低抗变形施加于刀具称为切削抗 力，在分析切削力以及切削机理时，切 削力与切削抗力意义相同。 意义： 切削力是影响质量的重要因素； 是机床、刀具、夹具设计、和计算动力 消耗的主要依据。还可用来监控刀具磨 损与加工表面质量。
（2）切削用量的影响
切削速度 加工塑性金属时，主要因素为积屑瘤与摩擦。 低、中速（5－20m/min）：υ提高，切削变形 减小，故Fz逐渐减小；积屑瘤渐成。 中速时（20m/min左右）：变形值最小，Fz减 至最小值，积屑瘤最高，大前角作用。 超过中速，υ提高，切削变形增大，故Fz逐渐 增大。积屑瘤消失。 高速（υ＞60m/min），切削变形随着切削速 度增加而减小，Fz逐渐减小而后达到稳定。 切削脆性金属，因为变形和摩擦均较小，故切 削速度υ改变时切削力变化不大。
以上切屑虽然与加工不同材料有关，但加工同一种材料采用不同 的切削条件也将产生不同的切屑。如加工塑性材料时，一般得到 带状切屑，但如果前角较小，速度较低，切削厚度较大时将产生 挤裂切屑；如前角进一步减小，再降低切削速度，或加大切削厚 度，则得到单元切屑。掌握这些规律，可以控制切屑形状和尺寸， 达到断屑和卷屑目的。
第3章常用金属切削方法
(1)磨前刀面
(2)磨主后刀面
磨车刀前角和刃倾角
磨车刀主偏角和后角
(3)磨副后刀面
(4)磨刀尖圆弧 3.车刀的安装
磨车刀副偏角和副后角
在主刃与副刃间磨刀尖圆弧。
如安装不正确,也会改变车刀的实际工作角度。 车刀安装时,刀尖应与主轴轴线等高。 刀头伸出长度不超出刀体厚度的2倍。
Y机械制造技术 金属切削方法D 8
Y机械制造技术
金属切削方法D
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7.用花盘、压板及角铁装夹工件
车削大而扁且形状不规则的零件,或要求零件 的一个面与安装面平行或要求孔、外圆的轴线与 安装面垂直时,可以把工件直接压在花盘上加工。 花盘是安在车床主轴上的铸铁圆盘,其端面上 分布许多长T型槽用以穿压紧螺栓.
Y机械制造技术
金属切削方法D
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为防止工件轴向窜动 ,在卡盘内装一个限位支 用限位支
承限位 承,或用工件台阶进行限位。 用台阶限 位
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金属切削方法D
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5.用心轴装夹工件 盘、套类零件的外圆及端面对内孔常有同轴 度及垂直度的要求,为保证这些位置度要求,先精 加工孔,再以孔定位装到心轴上加工其他表面。 根据工件的形状、尺寸、精度的不同要求,可 采用不同的圆柱心轴,锥度心轴等。
Y机械制造技术
金属切削方法D
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可胀心轴 可胀心轴(弹簧心轴),它通过调整螺母1,使锥
套沿心轴锥体向左移动而形成径向扩张,而将工
件胀紧的一种可快速装卸的心轴;
适于装夹中、小型零件
Y机械制造技术
金属切削方法D
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6.中心架和跟刀架装夹工件 加工细长轴时,由于其刚性差,在切削背向力 采用过渡套筒装夹 作用下易引起振动及车刀顶弯工件而使工件车成 细长轴,使卡爪不直接 与毛坯接触,而使卡爪 腰鼓形,需要中心架或跟刀架作为辅助支承 .
第3章机械制造中的加工方法及装备.ppt
(1)可加工高硬材料。例如，带有不均匀铸、锻硬皮 的工件表面，淬硬表面等。
(2）加工质量好。加工精度高（IT6～IT5 )，加工表 面粗糙度小（Ra可小至0.1μm)，原因如下：
1)磨粒的刃口钝圆半径ρ小
2)磨粒在砂轮上随机分布，同时参加磨削的磨粒数相 当多，磨痕轨迹纵横交错，容易磨出表面粗糙度小的光洁 表面。
2.进给运动系统 主轴→刀具 传动结构式表示如下：
二、外圆表面的磨削加工
（一）加工方法
1．工件有中心支承的外圆磨削
(1)纵向进给磨削
磨削精度较高，表 面粗糙度较小，但生产 率较低，适于在单件小 批生产中磨削较长的外 圆表面。
(2)横向进给磨削
横向进给磨削的生产效率高，但加工精度低，表面粗 糙度较大，适于在大批大量生产中加工刚性较好的工件外 圆表面。
同时磨削外圆和端面：
生产效率高，适于在大批大量生产中磨削轴颈对相邻 轴肩有垂直度要求的轴、套类工件。
2. 工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）
生产效率高，容易实现工艺过程的自动化；但不能磨 削带长键槽和平面的圆柱表面，也不能用于磨削同轴度要 求较高的阶梯轴外圆表面。
（二）外所用的附件 （一）铣床
1. 卧式铣床 主要用于铣削平面、沟槽和成形表面等。
2. 立式铣床
3.龙门铣床 适于在成批、大量生产中加工大、中型工件的表面。
五、磨床及安装工件所用的附件 （一）磨床 1.外圆磨床 1）普通外圆磨床 2）万能外圆磨床
3）无心外圆磨床
无心磨削外圆时，工件不用顶尖支承，而由托板和导 轮支持，用砂轮进行磨削。
精车时车刀应选用较大的前角、后角和正值的刃倾角， 以提高加工表面质量。精车可作为较高精度外圆的最终加 工或作为精细加工的预加工。精车的加工精度可达IT8～ IT6级，表面粗糙度Ra可达1.6～0.8μm。
(2）加工质量好。加工精度高（IT6～IT5 )，加工表 面粗糙度小（Ra可小至0.1μm)，原因如下：
1)磨粒的刃口钝圆半径ρ小
2)磨粒在砂轮上随机分布，同时参加磨削的磨粒数相 当多，磨痕轨迹纵横交错，容易磨出表面粗糙度小的光洁 表面。
2.进给运动系统 主轴→刀具 传动结构式表示如下：
二、外圆表面的磨削加工
（一）加工方法
1．工件有中心支承的外圆磨削
(1)纵向进给磨削
磨削精度较高，表 面粗糙度较小，但生产 率较低，适于在单件小 批生产中磨削较长的外 圆表面。
(2)横向进给磨削
横向进给磨削的生产效率高，但加工精度低，表面粗 糙度较大，适于在大批大量生产中加工刚性较好的工件外 圆表面。
同时磨削外圆和端面：
生产效率高，适于在大批大量生产中磨削轴颈对相邻 轴肩有垂直度要求的轴、套类工件。
2. 工件无中心支承的外圆磨削（无心磨削）
生产效率高，容易实现工艺过程的自动化；但不能磨 削带长键槽和平面的圆柱表面，也不能用于磨削同轴度要 求较高的阶梯轴外圆表面。
（二）外所用的附件 （一）铣床
1. 卧式铣床 主要用于铣削平面、沟槽和成形表面等。
2. 立式铣床
3.龙门铣床 适于在成批、大量生产中加工大、中型工件的表面。
五、磨床及安装工件所用的附件 （一）磨床 1.外圆磨床 1）普通外圆磨床 2）万能外圆磨床
3）无心外圆磨床
无心磨削外圆时，工件不用顶尖支承，而由托板和导 轮支持，用砂轮进行磨削。
精车时车刀应选用较大的前角、后角和正值的刃倾角， 以提高加工表面质量。精车可作为较高精度外圆的最终加 工或作为精细加工的预加工。精车的加工精度可达IT8～ IT6级，表面粗糙度Ra可达1.6～0.8μm。
第3章金属切削加工方法与设备外园表面加工
—主轴Ⅵ
② 车削螺纹传动链
CA6140卧式车床能够车削米制、英制、模数制和径节制4种标准螺纹， 还能够车削大导程、非标准和较精密的螺纹，这些螺纹可以是左旋的也可以 是右旋的。
表3-3
各种标准螺纹的螺距参数及其与螺距、导程的换算关系
螺纹种类
螺距参数
螺距/mm
导程式/mm
米制
螺距P/mm
P=P
L=KP
26
Ⅴ
80 20
正常螺蚊导程
50
Ⅳ
50
80
Ⅲ
20
44 44Ⅷຫໍສະໝຸດ Ⅸ2658
（右螺蚊）
33
Ⅹ
25
25
33
（左螺蚊）
（扩大螺蚊导程）
（（116600米模4300 英数 11制径97007500螺节蚊螺）蚊）
25 36
(M3
开)
Ⅻ
基
XIV
25 36
Ⅻ
（米制及模数螺蚊）
中心钻类型
① 不带护锥中心钻（A型） ② 带护锥中心钻（B型）
③ 弧形中心钻（R型）
带螺纹中心孔（C型）加工
3.3外圆表面的磨削加工及设备
3.3.1磨床 1.磨床的主要类型及应用范围 应用范围:
磨床可以加工各种表面。凡是车床、钻床、镗床、铣床、 齿轮和螺纹加工机床等加工的零件表面，都能够在相应的 磨床上进行磨削精加工。此外，还可以刃磨刀具和进行切 断等，
模数制 英制
径节制
模数m/mm
Pm=m
Lm=KPm=Km
La=KPa=25.4K/ La=KPa=25.4K/
a
a
La=KPa=25.4K/a
径节DP（牙/in）
《金属加工与实训》第3章第2节 切削运动与切削用量
当主运动为往复直线运动时，其平均切削速度为
（2）进给量（f）
进给量是指主运动的一个循环内（一转或一次往复行程）刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，用符号f表示。
车削外圆时的进给量为工件每转一圈，刀具沿进给运动方向所移动的距离，单位为mm/r；刨削时的进给量为工具（或工件）每往复一次，工件（或刀具）沿进给运动方向所移动的距离，单位为mm/str（毫米/往复行程）。
课程小结
1、切削运动的基本概念。
2、切削用量三要素的选择。
课后作业
列举常见切削加工方法的切削运动
导入新课
金属切削加工时利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层，以获得具有一定加工精度和表面质量的机械零件的加工方法，它是机械制造工业中应用最广泛的一种加工方法。
本次课我们将来学习切削运动的相关知识。
新课讲授
第3章金属切削加工基础
第2节切削运动与切削用量
一、切削运动
切削运动是在切削过程中，加工工具与工件间的相对运动，它包括主运动和进给运动两个基本运动。
二、切削用量及其选用原则
1、切削用量
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，要完成切削加工，这三者缺一不可，故又称切削三要素。
（1）切削速度（vc）
切削速度是指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，用符号vc表示，单位为m/min或m/s。当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的最大线速度，
3、辅助运动
机床在切削加工过程中还需一系列辅助运动，其功能是实现机床的各种辅助动作，为表面成形运动创造条件。
4、加工表面
在切削过程中，工件上会形成待加工表面、已加工表面和过渡表面三种表面
①待加工表面：工件上待切除的表面。
②已加工表面：工件上经刀具切削后形成的表面。
（2）进给量（f）
进给量是指主运动的一个循环内（一转或一次往复行程）刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，用符号f表示。
车削外圆时的进给量为工件每转一圈，刀具沿进给运动方向所移动的距离，单位为mm/r；刨削时的进给量为工具（或工件）每往复一次，工件（或刀具）沿进给运动方向所移动的距离，单位为mm/str（毫米/往复行程）。
课程小结
1、切削运动的基本概念。
2、切削用量三要素的选择。
课后作业
列举常见切削加工方法的切削运动
导入新课
金属切削加工时利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层，以获得具有一定加工精度和表面质量的机械零件的加工方法，它是机械制造工业中应用最广泛的一种加工方法。
本次课我们将来学习切削运动的相关知识。
新课讲授
第3章金属切削加工基础
第2节切削运动与切削用量
一、切削运动
切削运动是在切削过程中，加工工具与工件间的相对运动，它包括主运动和进给运动两个基本运动。
二、切削用量及其选用原则
1、切削用量
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，要完成切削加工，这三者缺一不可，故又称切削三要素。
（1）切削速度（vc）
切削速度是指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，用符号vc表示，单位为m/min或m/s。当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的最大线速度，
3、辅助运动
机床在切削加工过程中还需一系列辅助运动，其功能是实现机床的各种辅助动作，为表面成形运动创造条件。
4、加工表面
在切削过程中，工件上会形成待加工表面、已加工表面和过渡表面三种表面
①待加工表面：工件上待切除的表面。
②已加工表面：工件上经刀具切削后形成的表面。
第3章铣削、拉削和镗削
3.2 拉削
圆孔拉刀结构
3.2 拉削
3.2 拉削
3.3 镗削
镗削是以镗刀的旋转运动作为主运动，对 工件预制孔（铸造孔、锻造孔、粗加工孔） 扩大的切削加工方法。
3.3 镗削
T618型镗床
镗刀
3.3 镗削
3.3 镗削
图3-1 铣削运动及铣削要素
a)在卧式铣床上
b)在立式铣床上
返回
图3-1 铣削运动及铣削要素
带有转台的卧铣，由于其工作台除了能作 纵向、横向和垂直方向移动外，并能在水 平面内左右扳转45°，因此称为万能卧式 铣床。
3.1 铣削
2.立式铣床
立式铣床如图3-4示与卧式铣床的主要 区别是主轴与工作台面相垂直。有时根据 加工的需要，可以将立铣的主轴偏转一定 的角度。
立铣和卧铣一样，能装上镶有硬质合金刀 头的端铣刀进行高速铣削。
第3章 铣削、拉削和镗削
3.1 铣削 3.2 拉削 3.3 镗削
3.1 铣削
铣削是以刀具旋转作为主运动，工件
或铣刀作为进给运动的切削加工方法。如
图所示。
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3.1 铣削
3.1.1 铣削的应用 铣床的加工范围很广，可以加工平面、
斜面、垂直面、各种沟槽和成形面，还可 以进行分度工作。有时孔的钻、镗加工， 也可在铣床上进行。 铣削加工经济精度一般为IT10～IT8； 表面粗糙度可达Ra6.3～1.6。
(i) 带柄角度槽 (j) 成形铣刀铣凸圆弧 (k) 齿轮铣刀铣齿轮 (l) 螺旋铣刀铣螺旋槽 返回
图3-3 X6132型卧式万能铣床
返回
图3-4 立式升降台铣床
返回
图3－5 逆铣和顺铣
逆铣
顺铣
返回
图3-5 圆盘铣刀的安装
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主切削平面投影
主切削刃
刃倾角s
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
主切削 平面ps
基面
刃倾角：主切削刃与基 面间的夹角。影响切屑流 向和刀体强度，刀尖为主 切削刃最高点时刃倾角为 正值，一般取-5°~+10°
基面
刃倾角的作用
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
刃倾角对切屑排出方向的影响
a.影响切屑的流出方向。 正的λs→切屑流向工件的待加工表面。 负的λs→切屑流向工件的已加工表面。 b.正的λs→刀尖强度↓
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
常用刀具材料
1. 普通工具钢:碳素工具钢(T10A、 T12A)、合金工具钢 (9SiCr,CrWMn），最早出现的 工具材料，切削速度低，制作 手工工具，丝锥、手用铰刀等。 2. 通用型高速钢(合金钢)：提高刀 具的硬度、耐磨性、韧性和高 温性能，性能得以改善，且仍 具有加工性能，制作复杂刀具 （钻头、铣刀、滚刀等） 3. 高性能高速钢：硬度可达 HRC67～70，在600～650℃时 仍可保持HRC60的硬度。
⑵切削刃
•主切削刃 前刀面与主后面 形成的交线；切出过渡表面。 副切削刃 •副切削刃 前刀面与副后面 副后面 形成的交线；担负部分切削 工作。
刀尖
前刀面
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
⑶刀尖
•主、副切削刃的连接部分。
主后面
主切削刃
思考：切断刀的构成要素
刀具角度参考系——正交平面参考系
•基面pr 通过切削刃上 选定点，垂直于该点假 定主运动方向的平面。 •主（副）切削平面ps 通过切削刃选定点与主 （副）切削刃相切并垂 直于基面的平面。 •正交平面po 通过切削 刃选定点并同时垂直于 基面和切削平面的平面
r
假定工作平面
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
主偏角kr
刀具的工作角度 刀具装夹位置的影响
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
2.车刀的几何结构和刀具材料
对刀具材料的要求
⑴高硬度 一般应在HRC60以上。 ⑵高耐磨性 含有硬质点的数量越多、晶粒越细，分布 越均匀，则耐磨性越好。 ⑶足够的强度和韧性 用抗弯强度和冲击韧度来衡量。 ⑷高耐热性 又称红硬性，指刀具材料在高温下保持其 常温硬度的能力。是衡量刀具材料优劣的一项重要指 标。 ⑸良好的加工工艺性和经济性
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2.车刀的几何结构和刀具材料
刀具切削部分的构成要素
“三面、两刃、一点” 第 三 章 切 削 加 工 工 艺
⑴几何表面
•前面 又称前刀面，刀具上切屑流过 的表面。 •主后面 又称主后刀面，刀具上与前 面相交形成主切削刃的表面；与过渡 表面相对。 •副后面 又称副后刀面，刀具上与前 面相交形成副切削刃的表面；与已加 工表面相对。
碳素工具 钢中加入 少量Cr、 Si、W、 Mn等元素 9SiCr、 CrWMn、 CrW5、 GCr15 淬透性、耐热性（220～ 250℃）有所提高，热处 理变形小，
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
合金工具钢
高速钢
含Cr、W、 W18Cr4V、 V等元素 W6Mo5Cr4V 较多的合 2 金工具钢
切 削 加 工
机 械 切 削 加 工
钳工（人力）
基本表面：平面，内、外圆柱面，圆锥面
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
零 件 表 面
沟槽 型面 螺纹
回转型
二维
平移型 列表曲面 函数曲面 仿生曲面
齿轮
特型面
三维
零件表面的成形原理
成形法 第 三 章 切 削 加 工 工 艺
以切削刃的形状来保证工 件表面形状的成型原理 特点：刀具切削刃的几何 形状复杂，进给运动简单
⑵进给量（走刀量）
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量 ，用 f 表 示。 车、钻、镗、铣削时单位为mm/r，刨、插削时为 mm/str ⑶背吃刀量（切削深度）
在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的 深度，用ap表示。单位为 mm。 车削外圆时： ap=（dw－dm）/2 (mm) 式中：dw--待加工表面的直径，mm； dm--已加工表面的直径，mm。
种
类
常用牌号
主 要 性 能
主 要 应 用
陶瓷刀具 材料
通常制成 刀片
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
超 硬 刀 具 材 料
硬度高，耐磨性好，耐热 性高，许用的切削速度较 高，且价廉，它的主要缺 可用于切削高硬 点是性脆，怕冲击，抗弯 度等难加工材料 强度低，在加入各种金属 的精加工 元素制成“金属陶瓷”后， 其抗弯强度可大大提高 精密加工，陶瓷、 硬度与耐磨性极高，硬度 玻璃、硬质合金、 可达HV10000，脆，热稳 耐磨塑料等硬、 定性差，与铁亲和力强 脆材料；不适于 黑色金属
P类 即YT类（WC+TiC） ，适于加工长切屑的黑色金属。 （钢件） M类 即YW类，适于加工长、短切屑的黑色和有色金属。 K类 即YG类（WC+Co），适于加工短切屑的黑色、有色 金属及非金属 。（铸铁件）
第 三 章 切 削章 切 削 加 工 工 艺
种 碳素工具钢
类
常用牌号
主 要 性 能
主 要 应 用 制造小型、手动 和低速切削工具， 如手用锯条和锉 刀等 制造手用铰刀、 圆板牙、丝锥、 刮刀等 广泛用于制造较 为复杂的各种刀 具，如麻花钻、 铣刀、拉刀和齿 轮刀具等，也可 用以制作车刀、 刨刀等简单刀具。
淬火后硬度高（达63～ 含碳量较 T8A、T10A、 65HRC）、价廉，但耐热 高的优质 T12A 性差（200℃以下） 碳钢
包络法
以切削刃相对于工件表面的 运动轨迹而形成的包络面即 成为工件表面的成型原理 特点：刀具简单，切削运动 复杂
切削运动
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
主运动(I)――刀具从工件上切下切屑所需要的基本运动， 消耗功率最多，一种加工主运动只有一个。 进给运动(II)――使切削加工保持连续进行，一种加工可以 有一种（或以上）的进给运动。进给运动可以是连续的也可 以是间歇的。 实际的切削运动是一个合成运动
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
4.硬质合金（粉末冶金方法） 常温硬度为HRC74~82，耐热温度可达800~1000℃。 允许的切削速度远高于高速钢，可达1.7～5m/s。 抗切削振动和冲击能力较差，在复杂结构的刀具上使 用还受到一定限制。可加工淬火钢等高硬材料，制成 刀片，焊接或夹持在刀杆上。
正交平 假定工 作平面pf 面po 假定主运动方向
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
主切削 平面ps 假定 进给 运动 方向
•假定工作平面pf 通过切削刃选定点并垂直于基面 同时平行于假定进给运动方向的平面
基面
车刀的标注角度——正交平面投影
车刀正交平面投影
正交平 面po
基面
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
它的耐热性大大提高 （540～650℃），从而耐 磨性也有所提高，强度、 韧度和工艺性都较好
K类 硬 质 合 金 （ 粉 末 冶 金 ）
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
P类
M类
YG3、YG6、 YG8(数字表示 含钴量的百分 数)【相当于 以高硬度、 ISO标准的K类】 高熔点的 金属炭化 YT5、YT15、 物（WC、 YT30(数字表示 TiC等） TiC含量的百分 作基体， 数)【相当于 以Co等为 ISO标准的P类】 粘结剂的 粉末冶金 制品 YW1、YW2 【相当于ISO标 准的M类】
其相对塑韧性好，但切 削塑性材料时耐磨性差，适用于加工铸铁、 Co含量少的，相对较 青铜等脆性材料 脆、较耐磨
其耐热性，耐磨性均优 于YG类，但韧性较差。 适用加工一般钢 TiC含量愈多，则耐热 件 性、耐磨性愈高，韧性 愈小。
既可加工铸铁也 兼有YG、YT类的大部 可加工钢，适合 分优良性能，被称为通 耐热钢、高锰钢 用合金，但价高 和不锈钢的加工
涂层刀具: 用气相沉积的方法在刀具表面沉积一层耐磨性极高的 难熔金属化合物。TiC（碳化钛）、TiN（氮化钛）和 Al2O3及其复合材料等。 加工常用材料时刀具寿命显著提高、耐磨、性能稳定、 耐热耐氧化等。
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
6. 超硬刀具材料（粉末冶金法） 陶瓷刀具材料： Al2O3、SiN 为主，脆，加工冷 硬铸铁、淬火钢、高强度钢、耐热材料 人造金刚石： 是目前人工制成的硬度最高的刀具 材料，温度达到700～ 800 ℃时就会失去硬度， 不宜加工黑色金属（主要是碳，与铁金属的亲和 力强，容易粘刀）可以加工陶瓷、玻璃、硬质合 金、耐磨塑料等硬脆材料。更脆 立方氮化硼：与铁的亲合力小，加工冷硬铸铁、 淬火钢、耐热材料、 硬度为HV8000～9000，仅 次于金刚石，其耐热性可达1400℃。
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3.金属切削过程
切屑的形成及三个变形区 切屑的类型
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
金属 切削 过程
积屑瘤 切削力与切削功率 切削热与切削温度 刀具磨损与耐用度
工件材料的切削加工性
什么是金属切削？
刀具从工件表面切除多余金属，使之成为已加工表 面的过程——切屑形成
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
切削过程中的金属变形
第III变形区：已加工面受到后 刀面挤压与摩擦产生变形，造成 已加工面加工硬化和残余应力的 主要原因
第 三 章 切 削 加 工 工 艺
切屑根部金相照片
二、切屑的类型
带状切屑： 切削力变化比较小，切
削过程较平稳，有利于保证加工质量。 常见于塑性金属加工，如低碳钢、有色 金属，合金等。排屑困难，特别在自动 加工中