机械加工刀具基础知识

1.积屑瘤的形成
积屑瘤的形成与脱落
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1.3 切削过程及控制
二、积屑瘤 2.积屑瘤对切削加工的影响
粗加工时可利用积屑瘤；精加工时应尽量避免积屑瘤产生
3.积屑瘤的控制 影响积屑瘤形成的主要因素有：工件材料的力学性能、
切削速度和冷却润滑条件等。 避免和减小积屑瘤的方法是：①加工时控制切削速度，
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
的摩擦所产生的热量； v 工件与刀具后刀面之间
的摩擦所产生的热量。
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1.3 切削过程及控制
四、切削热和切削温度 2.切削温度及其影响因素
切削温度的高低取决于切削热的产生和传散情况。 影响切削温度的主要因素有
切削用量
工件材料 刀具角度
水溶液
切削液
乳化液
切削油
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1.3 切削过程及控制
1.3 切削过程及控制
六、切削用量的合理选择
所谓“合理”的切削用量是指充分利用切削性能和机床 动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生 产率和低的加工成本的切削用量。
(1)选择背吃刀量ap (2)选择进给量f (3)选择切削速度vc
切削用量选择的基本原则是：粗加工时在保证合理的刀 具寿命的前提下，首先选尽可能大的背吃刀量ap，其次选 尽可能大的进给量f，最后选取适当的切削速度vc；精加工 时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量和进给量 ，较高的切削速度，只有在受到刀具等工艺条件限制不宜 采用高速切削时才选用较低的切削速度。
mm
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1.1 切削运动及切削要素
三、切削层参数 切削层的尺寸和形状，通常在切削层尺寸平面中测量。
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1.1 切削运动及切削要素
三、切削层参数
1.切削层公称横截面积AD
给定瞬间，切削层在切削层尺寸 平面里的实际横截面积，单位为mm2。 2.切削层公称宽度bD
给定瞬间，作用于主切削刃截形 上两个极限点间的距离，在切削层尺 寸平面中测量，单位为mm。 3.切削层公称厚度hD
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (1)刀具静止参考系
它主要包括基面、切削平面、 正交平面和假定工作平面等
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (2)车刀的主要角度
车刀设计、制造、刃磨 及测量时，必须考虑的主要角 度，如图所示。 1)主偏角kr在基面中测量的主 切削平面与假定工作平面间的 夹角。 2)副偏角k’r在基面中测量的 副切削平面与假定工作平面间 的夹角。
避开产生积屑瘤的切削速度区；②增加刀具前角以减小切 削变形，降低切屑接触区压力；③使用润滑性能良好的切 削液，减小摩擦；④用适当的热处理方法提高工件材料的 硬度，降低塑性，减小加工硬化倾向。
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1.3 切削过程及控制
三、切削力和切削功率 1.切削力的构成与分解
总切削力F一般常分解为3个互 相垂直的分力 切削力Fc 总切削力F在主运动方向 上的分力 进给力Ff 总切削F在进给运动方向 上的分力 背向力Fp 总切削力F在垂直于工作 平面方向上的分力 3个切削分力与总切削力F有如下关 系：
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1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 1.刀具材料应具备的性能
较高的硬度和耐磨性
足够的强度和韧度
较高的耐热性
良好的工艺性和经济性
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1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 2.常用的刀具材料
常用刀具材料基本性能
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1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 2.常用的刀具材料
1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量
1.主运动和切削速度 主运动为旋转运动(如车削、铣削等)，切削速度一般为其最大线速度
m/s或m/min
主运动为往复直线运动(如刨削、插削等)，以其平均速度为切削速度
m/s或m/min
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1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量 2.进给运动和进给量
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1.3 切削过程及控制
一 、切屑的形成及其类型 2.切屑的种类
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1.3 切削过程及控制
二、积屑瘤
在一定范围的切削速度下切削塑性金属形成带状切屑时 ，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很 硬的金属楔块，这就是积屑瘤(the built-up edge)，或称刀 瘤
同一瞬间切削层公称横截面积与 其公称宽度之比，单位为mm。
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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1.2 切削刀具及其材料
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1.3 切削过程及控制
三、切削力和切削功率 2.切削力的估算
车削外圆时，计算Fc的经验公式如下：
N
经验公式中的系数和指数，可从“切削用量手册”中查出 生产中，常用切削层单位面积切削力Kc来估算切削力Fc的 大小。因为Kc是切削力Fc与切削层公称横截面积AD之比， 所以
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (2)车刀的主要角度
车刀设计、制造、刃磨 及测量时，必须考虑的主要角 度，如图所示。 1)主偏角kr在基面中测量的主 切削平面与假定工作平面间的 夹角。 2)副偏角k’r在基面中测量的 副切削平面与假定工作平面间 的夹角。
切削要素
切削层参数(parameters of undeformed chip)
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1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量 1.主运动和切削速度 主运动(primary motion) 是使刀具和工件之间产生相 对运动，促使刀具接近工件 而实现切削的运动。
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一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
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1.2 切削刀具及其材料
二、刀具材料 3.新型刀具材料
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1.3 切削过程及控制
一 、切屑的形成及其类型 1.切屑形成过程
金属的切削过程实际上与金属的挤压过程很相似
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1.3 切削过程及控制
一 、切屑的形成及其类型 1.切屑形成过程
经过塑性变形的切屑，其厚度hch大于切削层公称厚度hD ，而长度lch小于切削层公称长度lD，这种现象称为切屑收 缩
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (2)车刀的主要角度
车刀设计、制造、刃磨 及测量时，必须考虑的主要角 度，如图所示。 1)主偏角kr在基面中测量的主 切削平面与假定工作平面间的 夹角。 2)副偏角k’r在基面中测量的 副切削平面与假定工作平面间 的夹角。
切削用量中，切削速度对刀具磨损的影响最大，进给量f 次之，背吃刀量ap最小。
4.刀具寿命 一把新刀(或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝
标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命，以T表示。 一把新刀从第一次投入使用直至完全报废(经刃磨后亦不
可再用) 时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命。
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (3)刀具的工作角度 在工作参考系中定义的刀具角度
刀具安装位置对工作角度的影响
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (3)刀具的工作角度
车刀刀柄的纵向轴线与进给方向不垂直时，将会引起主 偏角和副偏角的变化
1.3 切削过程及控制
三、切削力和切削功率 3.切削功率
切削功率Pm可用下式计算
kW
机床电动机的功率PE可用下式计算
kW
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1.3 切削过程及控制
四、切削热和切削温度 1.切削热的产生、传出及对加工的影响 切削热主要有3个切削热源 v 切屑变形所产生的热量，
是切削热的主要来源； v 切屑与刀具前刀面之间
五、刀具磨损和刀具寿命 1.刀具磨损形态
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1.3 切削过程及控制
五、刀具磨损和刀具寿命 2.刀具磨损过程
硬
削 时 间 之 间 的 关 系
质 合 金 车 刀 主 后 刀 面
磨磨 损损 曲量
VB
线
与
切
(
)
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1.3 切削过程及控制
五、刀具磨损和刀具寿命 3.影响刀具磨损的因素
进给运动(feed movement) 使刀具与工件之间产生附加的 相对运动，加上主运动，即可 连续地切除余量。
刀具在进给运动方向上相 对工件的位移量称为进给量 (feed rate)。
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1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量 3.背吃刀量
通过切削刃上选定点并垂直 于该点主运动方向的切削层尺 寸平面中，垂直于进给运动方 向测量的切削层尺寸，称为背 吃刀量，以aP表示，单位为 mm 。车外圆时，aP可用下式 计算，即
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度
背吃刀量和进给量一定时，主偏角愈小，切削层公称宽 度愈大而公 称厚度愈小，即切下宽而薄的切屑。
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度
主、副偏角小时，已加 工表面残留面积的高度hc亦 小，因而可减小表面粗糙度 的值，并且刀尖强度和散热 条件较好，有利于提高刀具 寿命。
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2020/11/18
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1.1 切削运动及切削要素
二、切削运动及切削用量
切削运动
(cutting motions)
切削用量
(cutting conditions)
主运动(图中Ⅰ)
进给运动(图中Ⅱ) 切削速度VC 进给量f (或进给速度Vf) 背吃刀量ap
切削用量三要素
车刀安装偏斜对主偏角和副偏角的影响
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 3.刀具结构
车刀在结构上可分为整体式车刀、焊接式车刀、机夹重 磨式车刀和机夹可转位式车刀
机 夹 重 磨 式 车 刀
机夹重磨式车刀
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 4.多齿刀具 (1) 麻花钻
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (2)车刀的主要角度 3)前角γ0是在正交平面 中测量的前刀面与基面 间的夹角。根据前刀面 和基面相对位置的不同， 分别规定为正前角、零 度前角和负前角
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 2.车刀切削部分的主要角度 (2)车刀的主要角度 4)后角α0是在正交平 面中测量的后刀面与 切削平面间的夹角 5)刃倾角λs是在主切 削平面中测量的主切 削刃与基面间的夹角 。
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 1.车刀切削部分的组成
车刀(turning tools)切削部 分由下列要素组成
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标准高速钢麻花钻结构 机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 4.多齿刀具 (1)麻花钻
主要几何参数有：前角γ0、后角α0、螺旋角β 、顶角2Ф( 主偏角kr≈Ф)、横刃斜角ψ、直径、横刃长度等。
几种群钻
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1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 4.多齿刀具 (2)铣刀
铣刀的类型及用途 机械加工刀具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 4.多齿刀具 (2)铣刀
焊接式硬质合金铣刀 可转位铣刀机的械加结工刀构具基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 5.非金属材料切削刀具
塑料加工用刀具
橡胶加工用刀具
玻璃加工用刀具
复合材料加工用刀具 金刚石刀具
Ф3～Ф16mm硬质合金玻璃钻 车削软橡胶用的外圆车刀