2_第一章 金属切削的基本知识
第一章金属切削过程的基础知识
进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位 移，单位是mm/r（毫米/转）。
对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行 工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一 个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。
1.1.2.3 刀具工作角度的参考系
上述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主 运动，不考虑进给运动，即在假定运动条件下确定的参考 系。但刀具在实际使用时，这样的参考系所确定的刀具角 度，往往不能确切地反映切削加工的真实情形。只有用合
成切削运动方向ve来确定参考系，才符合切削加工的实际。
例如，图1.10所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于
tanγn =tanγ0.cosλs cotαn =cotα0.cosλs
1.1.3.1主剖面与法剖面内的角度换算
以前角计算公式为例，公式推导如下：
tan n
ac Ma
tan o
ab Ma
tan n tan o
ac Ma Ma ab
ac ab
coss
tan n tan o cos s
1.1.3.2 主剖面与任意剖面的角度换算
（3）合成运动与合成切削速度
当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一 点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用 合成速度向量ve表示。如图1.3所示，合成速度向量等 于主运动速度与进给运动速度的向量和。即
ve=vc+vf
(1.1)
图1.3 切削时合成切削速度
1.1.1.2 切削用量三要素
合成切削运动方向ve不同，后刀面与加工表面之间的接触
金属切削加工的基本知识
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f是工件或刀具每回转一周时两者沿进
给运动方向的相对位移，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
机械制造技术考点汇总
第一章 金属切削基础1.基本知识：①工件上的加工表面：3个不断变化着的表面 (1) 待加工表面。
工件上行将被切除的表面。
(2) 已加工表面。
工件上经刀具切削后产生的新表面。
(3) 过渡表面。
工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加 工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。
②切削运动：直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动包括主运动和进给运动（合成切削运动）主运动及进给运动：可能是连续，也可能是间歇的；可能是直线运动，也可能是回转运动；可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；③切削用量：切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削的加工余量（切削层）厚度。
切削速度：刀刃上选定点的主运动的线速度 单位：m/s 或m/min当主运动为旋转运动时，可按右式计算 切削刃上各点的切削速度是不同的进给量：主运动的每一转或每一行程，刀具和工件沿进给运动方向的相对位移量称。
znf fn v Z f ==背吃刀量：工件上已加工表面和待加工表面间的距离切削用量三要素：切削速度；进给量；背吃刀量2.金属切削刀具的几何参数①刀具切削部分的结构要素：刀具组成：夹持部分（刀柄）；切削部分（刀头） 切削部分组成：三面、两刃、一尖②切削平面切削角度分析：参考PPT1000dnv π=第二章金属切削的基本规律及其应用1.切屑的种类及其变化①分类：带状切屑；底面光滑，背面呈毛茸状挤裂切屑；底面光滑有裂纹，背面呈锯齿状节状切屑；底面已不光滑，呈粒状金属块的堆砌崩碎切屑：不规则块状颗粒②影响切屑形状的因素：工件材料、切削速度、进给量、刀具角度③切屑形状对加工过程的影响：切削过程平稳性、表面质量④切屑控制：卷曲和折断2.切削层金属的变形①三个变形区②变形程度的表示：变形系数；剪切角；剪应变变形系数PS：能表示变形程度的参数：切屑形态（方便、定性）；剪切角（定量）；变形系数（纯挤压，易测）；剪应变（纯剪切，较合理，忽略挤压）③刀—屑接触区的变形与摩擦第二变形区特征:切屑底层晶粒纤维化,流速减慢,甚至滞留。
第一章 金属切削基本知识
刀具角度对加工过程的影响
1. 前角（0） ① 减小切屑的变形；
作用 ② 减小前刀面与切屑之间的摩擦力。
a .减小切削力和切削热； 所以 0 ： b .减小刀具的磨损；
c .提高工件的加工精度和表面质量。
0
0选择：
加工塑性材料和精加工—取大前角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小前角（0 ）
前角（0）可正、可负、也可以为零。
➢ 偏挤压：金属材料一部分受挤压时 ，OB线以下金属由于母体阻碍，不 能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变
M
形→剪切应力增大，达到屈服点→产 生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应
O F
力与滑移量继续增大，达到断裂强度
c）切削
后角（ 0）只能是正的。
精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80 3 . 主偏角（kr）
作用：改善切削条件，提高刀具寿命。
减小kr：当ap、f 不变时，则 aw 、ac — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。
dw
ap
dm
但减小kr
Fy 、
n
Fx ，加大工件的变形
挠度，使工件精度降
化学惰性
低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大
耐磨性 低 加工质量
低
较高
高 最高
最高
很高
一般精度 Ra≤0.8 Ra≤0.8 IT7-8 IT7-8
高精度 Ra=0.1-0.05
IT5-6
Ra=0.4-0.2
IT5-6 可替代磨削
低速加 加工对象 工一般
金属切削过程的基础知识
1. 切削运动
金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。依其 作用不同，可把切削运动分为主运动与进给运动。
（1）主运动
主运动是切除多余金属层以形成工件要求的形状、尺寸 精度及表面质量所必须的基本运动，是速度最高、消耗功率 最大的运动。这种运动在切削过程中只能有一个。车削的主 运动是工件的回转运动。
前角γ0e和工作后角αoe都与其标注前
角γo和标注后角αo不同，它们之间的 关系见下式：
vc
第一节 基本概念
γ oe γ o η ；α oe α o η
η称为合成切削速度角，是 主运动方向与切削速度方向 的夹角：
tanη vf f
vc π d
vc
第一节 基本概念
（2）纵车
当考虑进给运动后，切削刃上选定点的运动轨迹是一螺旋线，这时的切削 平面Pse是过选定点与螺旋面相切的平面，刀具工作角度的参考系（Pse、Pre） 倾斜了一个角η，则工作进给剖面内的工作角度为：
第一节 基本概念
（1）前刀面
切屑流经的表面称为前刀面，记为Ar。
（2）后刀面
后刀面分为主后刀面和副后刀面。与工 件上加工表面相对的表面称为主后刀面，记 为Aa。与工件上已加工表面相对的表面称为 副后刀面，记为Aa’。
（3）切削刃 前刀面与主后刀面的交线，称
为主切削刃，用以完成主要切除 工作，记作S；前刀面与副后刀 面的交线，称为副切削刃，辅助 参与形成己加工表面，记作S’。 （4）刀尖
切削主运动和进绘运动的合成称合成切削运动，亦即刀具切削刃上某一点
相对工件的运动，其大小与方向用合成速度向量 ve 表示。
ve vc v f
第一节 基本概念
2. 切削用量三要素
机修钳工工艺学第四版教学课件第一章金属切削基础知识
2. 影响切削力的因素
主要因素有： （1）工件材料 工件材料的强度、硬度越高，切削力就越大。 （2）切削用量 切削用量中对切削力影响最大的是背吃刀量， 其次 是进给量，切削速度对切削力影响较小。
（3）刀具角度 刀具几何角度中对切削力影响最大的是前角、主偏 角和刃倾角。 （4）切削液 合理选择切削液可以减小塑性变形和刀具与工件间 的摩擦，使切削力减小。
如有“啪啪”响声，则表示其中有水分。
4. 机械杂质
在油溶性切削液中取样100ml，用100目铜丝网将其过
滤，检查铜丝网上有无杂质。
§1-5 钳工常用的刀具材料
一、刀具切削部分材料应具备的性能
1. 硬度和耐磨性
刀具材料硬度必须高于被加工件材料硬度才能进行正 常的切削。硬度是刀具材料应具备的最基本特性。
式中 υf——车削时进给速度，mm/min； n——工件或刀具的转速，r/min； ƒ——进给量，mm/r。
3. 背吃刀量
背吃刀量是指在通过切削刃基点并垂直于工作平面的 方向上测量的两平面间的距离（通常所指的工件已加工 表面和待加工表面间的垂直距离）。车削外圆时为：
式中 ap——背吃刀量，mm； dw——待加工表面直径，mm； dm——已加工表面直径，mm。
5. 导热性
刀具材料应具有良好的导热性，以便切削时产生的热 量能迅速散发。
6. 抗粘接性
防止工件与刀具间在高温、高压下互相吸附产生粘接。
7. 良好的工艺性和经济性
刀具材料应便于制造而且制造成本低廉。
二、钳工常用的刀具材料
1. 粗加工时切削液的选用
粗加工时，切削用量较大，产生大量的切削热。这时 主要是要求降低切削温度，应选用冷却为主的切削液， 如3%～5%乳化液。硬质合金刀具耐热性较好，一般不用 切削液。
金属工艺学 下册(第六版) 邓文英 宋力宏 课后题答案
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？
金属切削的基础知识
金属切削的基础知识金属切削是一种通过切削工具在金属工件上施加力量，使其产生剪切应力，从而剥离所需形状的金属层的加工方法。
它是目前最常用和广泛应用的金属加工方式之一。
以下是金属切削的基础知识：1. 切削工具：切削工具通常由硬质材料制成，如高速钢、硬质合金等。
常见的切削工具包括刀片、钻头、铣刀等。
刀具的选择根据加工材料、加工形状和加工质量要求等因素进行。
2. 切削速度：切削速度是指在单位时间内切削刀具工作部分对工件的相对运动速度。
它是影响切削加工效果和刀具寿命的重要因素。
通常以米每分钟（m/min）作为单位。
3. 进给速度：进给速度是指切削刀具沿工件表面移动的速度。
它决定了每分钟进给长度。
进给速度的选择需要考虑切削深度、加工精度和刀具强度等因素。
4. 切削深度：切削深度是指切削刀具在每次切削中从工件表面剥离金属的厚度。
切削深度越大，切削力也会增加，刀具磨损加剧。
因此，切削深度的选择要根据材料性质、刀具强度和加工要求等综合考虑。
5. 切削力：切削力是指在切削过程中作用在切削刀具上的力。
它是切削加工过程中的重要力学参数，会影响刀具的磨损和加工精度。
切削力的大小与切削厚度、切削速度、切削角度和材料硬度等因素密切相关。
6. 刀具磨损：切削刀具在切削过程中会不可避免地发生磨损。
刀具磨损会使切削力增加、切削质量下降，并且降低了刀具的寿命。
因此，定期更换和修磨切削刀具是保证加工质量和生产效率的重要措施。
7. 切削液：切削液是指在金属切削过程中加入的一种液体。
它主要用于降低切削温度、润滑切削表面、冲洗切削区域，以减少金属切削时产生的摩擦和热量。
良好的切削液选择能够有效地提高加工质量和刀具寿命。
金属切削是工业生产中广泛应用的加工方式之一，掌握金属切削的基础知识对于提高加工质量、降低生产成本具有重要意义。
因此，对于从事金属加工的工作者来说，了解切削工具、切削速度、进给速度、切削深度、切削力、刀具磨损以及切削液等基础知识是十分必要的。
金属切削加工基本知识
第一章金属切削及机床的基本知识
基本内容： 主要介绍刀具几何角度及工作角度、切削变形
与积屑瘤、切削力、切削热、切削温度、刀具磨 损与刀具耐用度、切削液及刀具几何参数的合理 选择、机床的基本知识等。 2.基本要求：
刀具几何角度和积屑瘤的成因、作用及控制措施 影响切削力、切削热、切削温度、刀具磨损的因 素； 合理选择刀具材料、几何参数、切削液等。
部分表面。
3.切削用量 切削用量是切削速度、进给量(或进给速度)和背吃刀量 的总称。
1）切削速度（Vc）是指在切削加工时，切削刃上选定 点相对于工件的主运动瞬时线速度。
Vc=πDn/1000
2）进给量（f）是指工件（或刀具）每回转一周时，刀 具（或工件）在进给运动方向上的相对位移量。
3）背吃刀量（ap）指待加工表面和已加工表面之间的 垂直距离。
度达10000HV，耐磨性是硬质合金的60～80 倍；切削刃锋利，能实现超精密微量加工和 镜面加工；很高的导热性。 （3）缺点：耐热性差，强度低，脆性大，对振动 很敏感。 （4）适用范围：用于高速条件下精细加工有色金 属及其合金和非金属材料。
3）立方氮化硼刀具
（1）概念：立方氮化硼（简称CBN）是由六方氮化 硼为原料在高温、高压下合成。
A、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。 一般刀具硬度越高，耐磨性越好。 刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物等）越多，
颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好。 B、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，
通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性。 刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温抗塑性
γoe = γo + µ αoe = αo - µ
2)纵向进给运动对工作角度的影响
《机械制造基础》复习题分析
按课本复习纲要第一章金属切削的基础知识1、P4切削用量三要素（定义、公式及单位）2、图1-63、图1-9几个图中角度的标注、名称及作用4、刃倾角及其对排屑方向的影响图1-145、车刀刀尖高于（低于）工件旋转中心时，刀具的工作角度（前角后角）的变化（图1-16）6、切屑的三种种类是什么？7、什么叫积屑瘤？及其对切削加工的影响是什么？8、切削力和切削功率的计算，把后面P31作业8、9、109、切削热的传出靠什么？10、什么叫刀具的耐用度？11、P22产品质量包括什么？12、什么叫加工硬化？13、选择切削用量的顺序是什么？第二章金属切削机床的基本知识1、说出卧式车床的各部分名称（图2-1a）2、机床有那几个主要部分组成？4、机床机械传动的组成P42页第三章切削方法综述1、车铣钻镗磨的尺寸精度和表面粗糙度2、P85复习题（5）、（12）（18），思考和练习题3、周铣、端铣、顺铣、逆铣第四章精密加工1、什么叫精整？光整？并举例2、特种加工的定义？并举例。
3、电火花加工特点及应用？4、超声加工特点及应用第五章典型零件加工分析1、会选择各类方法加工合适的产品！2、平面、外圆、孔加工方法及其选择方案的确定及适用场合？4、齿轮加工（重点）三种齿轮加工方法及其原理按原理加工的两种方法及定义5、P118作业（P118思考和练习2、3）第六章工艺过程的基本知识1、工步及工序定义、工艺过程、工艺规程2、工件的六点定位原理夹具的组成完全定位、不完全定位、欠定位、重复定位3、针对图6-8、6-9、分析自由度4、定位基准的选择？粗基准的选择放5、粗基准的选择原则？6、精基准的选择原则？P141 5、8、9、10、11、12《金工实习》期末考试模拟试题（一）一．单选题（每小题1分，共40分）8.图3中螺纹与圆柱体之间的回转槽，是螺纹退刀槽还是进刀槽？A.是螺纹退刀槽B.是螺纹进刀槽C.此槽与螺纹加工无关9.在相同切削条件下，主偏角kr为90度的车刀，其切削径向分力比kr为45度的车刀大。
金属切削基础ppt课件
基面
基面Pr： “通过主切削刃上选定 点垂直于主运动方向的 平面”
22
切削平面
2.切削平面Ps： 3.通过主切削刃上选定 点，与切削刃相切并垂 直于基面的平面
23
主剖面
主剖面Po： 通过主切削刃上选定点，并 同时垂直于基面和切削平面 的平面
24
法平面
法平面Pn: 通过主切削刃上选定点，并垂直 于切削刃的平面。
热塑性差，不宜制造成大截面刀具。
B、钨钼钢（将一部分钨用钼代替所制成 的钢 ）典型牌号：Ｗ 6 Mo 5 Cr 4 V 2
优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀性 。 缺点：高温切削性能和W18相比稍差。
66
高性能高速钢
在通用型高速钢的基础上，通过调整基本 化学成分并添加其他合金元素，使其常温 与高温力学性能得到显著提高
45
刀具的工作角度
•刀杆轴线安装的偏 斜的影响: •改变了主偏角和副 偏角 •(也就是说：实际的 主偏角和标注时的 主偏角不同)
46
刀具的工作角度
进给运动的 影响
进给量改变了 合成运动的方 向
(从而改变了基 面的位置以及 其他面的位置, 影响所有的角 度)
47
刀具的工作角度
刀尖的安装位 置的影响
63
高速钢
概念：
高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元 素较多的工具钢
性质：
①、具有良好的热稳定性 ②、具有较高强度和韧性 ③、具有一定的硬度(63～70HRC)和耐磨性
64
高速钢的分类
普通高速钢 钨系高速钢 钨钼钢
高性能高速钢
65
普通高速钢
A、钨系高速钢（简称 W18） 典型牌号：W18Cr4V 优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。 缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，
金属工艺学第一章 金属切削基础知识
主要的影响因素
切削速度 （切中碳钢） <5m/min不产生 5~50m/min形成
控 制 措 降低塑性 施
(正火、调质)
>100 m/min不形成 选用低速或高速
冷却润滑条件
300~500oC最易产 生 >500oC趋于消失
选用切削液
第三节 金属切削过程
三、切削力与切削功率
1、切削力的构成与分解
切削力的来源
热处理变形 不需要
用途
各种刀片
1200
（12~14）
高硬度钢材 精加工
人造金刚石
HV10000 (硬质合金为 HV1300~1800)
700~800
不宜加工钢铁材 料
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具角度
各种刀具的切削部分形状
第二节 刀具材料及刀具构造
二、刀具角度
1、车刀切削部分的组成
三面
两刃 一尖
（2）作用 ①冷却 ②润滑
第三节 金属切削过程
五、刀具磨损和刀具耐用度
1、刀具磨损形式
（1）前刀面磨损 （2）后刀面磨损 (通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度) （3）前后刀面同时磨损
2、刀具磨损过程：
前面磨损、后面磨损、前后面同时磨损 。 刀具磨损过程： 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段
刀尖高低对刀具工作角度的影响
车刀刀杆安装偏斜对刀具角度的影响
② 进给运动的影响
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具结构
刀具的结构形式很多，有整体式、焊接式、机夹 不重磨式等。
目前一般整体式的多为高速钢车刀，其结构简单， 制造、使用都方便。而对于贵重刀具材料，如硬质合 金等，可采用焊接式或机夹不重磨式。焊接式车刀结 构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需角度，应用 广泛。
金属切削与机床第1章金属切削的基本概念
如图1-7(a)所示。
(1) 基面Pr ： 通过切削刃上选定点，垂直于主运动方向 的平面。 (2) 切削平面 Ps ：通过切削刃上选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面的平面。
(3) 正交平面Po ： 通过切削刃上选定点，垂直于主切削
刃在基面上投影的平面。
第1章 金属切削的基本概念 2） 法平面参考系（Pr－Ps-Pn） 法平面参考系由基面 Pr、切削平面Ps和法平面 Pn组成，如
r r
(1 - 8) (1 - 9)
第1章 金属切削的基本概念 将侧前角γf和背前角γp换成侧后角αf和背后角αp的余角函数， 得αf、αp的换算公式： cotαf=cotαo· sinκr-tanλs· cosκr (1 - 10)
cotαp=cotαo· cosκr+tanλs· sinκr
式中: α f——侧后角； α p——背后角。
第1章 金属切削的基本概念 3． 合成切削运动 由主运动和进给运动合成的运动，称为合成切削运动。 刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时合成运动方向称为该点 的合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度，如图 1－ 1
所示。
第1章 金属切削的基本概念 1.1.2 加工表面 切削加工时在工件上会形成依次变化的三个表面， 如图
第1章 金属切削的基本概念
根据切削平面定义知，主切削刃在切削平面内，其位置分 别由主偏角和刃倾角确定。
（1） 主偏角κr：在基面内度量的切削平面Ps与假定工作平 面Pf之间的夹角。 （2）刃倾角λs：在切削平面内度量的主切削刃与基面之间 的夹角。 当刀尖相对车刀底平面在主切削刃上为最高点时，刃倾角 λs 为正值；为最低点时，刃倾角 λs 为负值；当主切削刃在基面 内时，刃倾角λs为零，如图1－9(b)所示。 主切削刃位置确定之后，形成主切削刃前、后刀面的位置， 可在正交平面内确定。其对应的角度为前角γo和后角αo。
第 一章 金属切削的基础知识
背吃刀量
在垂直于主运动方向和进给方向的工 作平面内测量的刀具切削刃与工件切削表 面的接触长度。对于外圆车削，背吃刀量 为工件上已加工表面和待加工表面间的垂 直距离，单位为mm。即ap=(dw-dm)/2 其中： dw—工件待加工表面的直径，(mm)； dm—工件已加工表面的直径， (mm)。
切削层参数
二、刀具角度
刀具的组成部分
（１）刀具静止参考系
劈柴
斧头角度
切西瓜
水果刀角度
外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分 （又称刀头）由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削 刃和刀尖所组成。其定义分别为： （1）前面 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。 （2）主后面 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表 面。 （3）副后面 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。 （4）主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切 削工作。 （5）副切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃 完成切削工作，并最终形成已加工表面。 （6）刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可 以是小的直线段或圆弧。
切削速度 Vc
切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度 主运动为旋转运动： 切削速度一般为其最大线速度。
由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算 时常用最大切削速度代表刀具的切削速度 Vc = πdn/1000 m/s 或 m/min 式中：d：工件或刀具的直径，mm n: 工件或刀具的转速，r/s 或r/min
（３）高速钢
高速钢是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工 具钢。它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质 合金，但强度和韧度却高于硬质合金(表1—1)， 工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金 低。普通高速钢如W18Cr4V是国内使用最为普 遍的刀具材料，广泛地用于制造形状较为复杂 的各种刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀 具和其他成形刀具等。
机械制造基础复习资料(答案)
第一章金属切削的基本知识1．切削三要素概念与计算。
切削用量：是指切削速度、进给量和切削深度三者的总称，这三者又称切削用量三要素。
①切削速度v：在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动v = πdn / 1000 ( m / min )式中 d --- 完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm） n --- 主运动的转速（r / min）②进给量f：工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量。
vf = n * f （mm / min）③切削深度ap：等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距。
⑴对于外圆车削 ap = （dw - dm) / 2 (mm)⑵对于钻孔 ap = dm / 2 (mm)式中 dw --- 工件加工前直径(mm)；dm --- 工件加工后直径(mm)。
2．①高硬度②高耐热性③足够的强度和韧性④高耐磨性⑤良好的工艺性顾其它。
3．刀具的标注角度定义，作用。
刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的刀具角度。
（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）⑴前角γ0：在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。
前角的作用：前角↑切屑变形↓切削力↓刃口强度↓前刀面磨损↓导热体积↓⑵后角α0：在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。
后角的作用：后角↑后刀面与加工表面间的摩擦↓后刀面磨损↓刃口强度↓导热体积↓⑶主偏角Kr：在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角。
主偏角的作用：主偏角↑切削刃工作长度↓刀尖强度↓导热体积↓径向分力↓⑷副偏角Kr’：在基面内测量的，副切削刃与进给反方向的夹角。
副偏角的作用：副偏角↑副后面与工件已加工表面摩擦↓刀尖强度↓表面粗糙度↑⑸刃倾角λS：在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角刃倾角的作用：①影响排屑方向：λS ＞0 °排向待加工表面；λS =0 °前刀面上卷曲λS ＜0 °排向已加工表面；②影响切入切出的稳定性③影响背向分力大小刀具角度的选择原则：1）粗加工塑性材料时，选择大前角γ0，小后角α0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角λs；加工脆性材料时可适当减小前角γ0；加工高硬度难加工材料时，采用负前角(γ0<0°)。
金属切削的基础知识
已加工表面质量越好
2) 后角α0 在正交平面内测量, 主后刀面与切削平面之间
的夹角。
υc
切削平面投影线
后角α0 主后刀面投影线
作用:
减小后刀面与已加工表面之间的摩擦; 它和 前角一样影响刃口的强度和锋利程度。
后角应在60~120内选取; 粗加工取小, 精加 工取大。
3) 主偏角κr
主切削平面与假定工作平面之间的夹角。
• 目前绝大多数零件的质量还要靠切削加工的方法来 保证。
第一章 第二章
金属切削的基础知识 金属切削机床的基本知识
第三章
常用加工方法综述
第四章 精密加工和特种加工简介
第五章
典型表面加工分析
§1-1 切削运动及切削要素
一、零件表面的形成及切削运动
1．主运动―― ―主要完成切削的动，消耗功率最多，一种 加工主运动只有一个。（ ）；
3.车刀的主要角度 为确定刀具的主要角度, 须建立三个相互垂直的
参考平面构 成的静止参考系。
(1) 建立车刀静止参考系 基面 切削平面 正交平面
1) 基面 通过切削刃选定点的平面, 它平行刀具安装的一个 平面, 其方位要垂直于主运动方向。
υc
2) 切削平面 通过切削刃选定点并同时垂直于基面的平面。
三、刀具结构 车刀按结构分类, 有整体式、焊接式、机夹式
和可转位式四种型式（见图）。 （它们的特点与常用场合见表1－2。）
表1－2 车刀结构类型、特点与用途
名称
特
点
整体 用整体高速钢制造,刃口较锋利,但价高的刀具 式 材料消耗较大
适 用 场合
小型车床或加工有色金 属
焊接 式
焊接硬质合金或高速钢于预制刀柄上,结构紧 凑,刚性好,灵活性大。但硬质合金刀片经过高 温焊接和刃磨，易产生内应力和裂纹
金属切削过程与刀具的基本知识
0
γ
0
′
α0′
A
κ
κ r′
r
f
A向
ε
r
λ
s
图2-50 车刀的主要角度
42
5) 刃倾角λ
s
在切削平面中测量，主切削刃与基面的夹角。
υ
c
刀尖为切削刃最高点时为 正，反之为负。
刃倾角可控制切屑流出方 向和刀头强度。
刃倾角一般 –50 ～ 50 主切削刃
刃倾角λ
s
基面投影线
43
1.1.2刀具角度
20
1.1.2刀具角度
刀具切削部分的组成
(3)副后刀面：刀具上与工件已加工表面相对的表面。 (4)主切削刃:前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削 工作。
21
1.1.2刀具角度
刀具切削部分的组成
(5)副切削刃:前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃
完成切削工作，并最终形成已加工表面。
(6)刀尖:连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，它可以是 小的直线段或圆弧．
正交平面 Po 前刀面 A 基面 Pr 切削平面 Ps 主切削刃 副切削刃 主后刀面
正交平面参考系
32
3.其它刀具标注参考系
（1）法平面pn与法平面参考系
1)法平面 刃的平面 通过切削刃上选定点并垂直于切削
2)法平面参考系 pr 、 ps 、pn 组成的参考系。 （图1-4） 刀具角度标注见图1-5。
1.1.2刀具角度 1)前角γ 0
基面投影线
υ
c
前刀面投影线
前角γ
0
37
1.1.2刀具角度
刀具标注角度
1）前角γo 在正交平面内测量， 是前刀面与基面的夹角 。前刀面在基面之下γo 定为正值；前刀面在基 面之上时γo定为负值。 γo 影 响 切 削 难 易 程 度 。增大前角可使刀具锋 利，切削轻快。但前角 过大，刀刃和刀尖强度 下降，刀具导热体积减 小，影响刀具寿命。
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图 1-11 假定工作平面、背平面静止参考系标注的角度
第二节 刀具的几何角度及材料
3.刀具的工作角度
表1-1 刀具工作角度参考系(通过切削刃选定点)
第二节 刀具的几何角度及材料
图1-12 纵向进给时刀具的工作角度
(1)进给运动对刀具工作角度的影响
第二节 刀具的几何角度及材料
图1-13 横向进给时刀具的工作角度
第二节 刀具的几何角度及材料
图1-7 正交平面静止参考系坐标平面
2) 静止角度的标注 在该参考系中可标注出以下几个角度，如图1 -8所示：
第二节 刀具的几何角度及材料
图1-8 正交平面静止参考系标注的角度
３)角度正负的规定
第二节 刀具的几何角度及材料
图 1-9 车刀角度正负的规定方法 a) 前、后角 b) 刃倾角
图1-20 外圆车削时力的分解 a)刀具对工件的力的分解 b)工件对刀具的力的分解
第三节 金属切削过程
图1-21 车削力在平面图上的表示
第三节 金属切削过程
3.切削力的计算 4.影响切削力的因素 5.切削功率 三、切削热与切削温度 1.切削热 2.切削温度 3.影响切削温度的因素 四、刀具磨损与刀具耐用度
第二节 刀具的几何角度及材料
表1-2 各类刀具材料的物理力学性能
(1)高速钢 高速钢是在合金工具钢中加入了较多的W、Mo、Cr、 V等合金元素的高合金工具钢，其合金元素与碳化物形成高硬度的 碳化物，使高速钢具有很好的耐磨性。
第二节 刀具的几何角度及材料
1)普通高速钢 普通高速钢可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢二 类。 2)高性能高速钢 高性能高速钢是在普通高速钢的基础上，通过 调整化学成份和添加其它合金元素，使其性能比普通高速钢提高 一步的新型高速钢，此类高速钢主要用于高温合金、钛合金、高 强度钢和不锈钢等难加工材料的切削加工。 (2)硬质合金 硬质合金是用粉末冶金的方法制成的一种刀具材料。 1)钨钴类硬质合金(YG) 它由碳化钨和钴构成，其硬度为89～91.5 HRA，耐热性为800～900℃，主要用于加工铸铁、有色金属及非 金属材料。
第三节 金属切削过程
图1-22 刀具磨损 a)前、后刀面磨损 b)磨损量的表示
1.刀具磨损的形式
第三节 金属切削过程
(1)前刀面磨损 切削塑性材料时，若切削厚度较大，在刀具前刀 面刃口后方会出现月牙洼形的磨损现象(如图1-22所示)，月牙洼处 是切削温度最高的地方。 (2)后刀面磨损 指磨损的部位主要发生在后刀面。 (3)前后刀面同时磨损 当切削塑性金属时，如果切削厚度适中， 则经常会发生前刀面与后刀面同时磨损的磨损形式。
(2)刀具安装位置对刀具工作角度的影响 1)刀具装高或装低的影响(如图1-14所示) 设刀具的λs=0。
第二节 刀具的几何角度及材料
图1-14 刀具安装高低对刀具工作角度的影响
2)刀杆轴线不垂直于进给运动方向的影响(如图1-15所示) 在基面 内，若刀具轴线在安装时不垂直于进给运动方向，
第二节 刀具的几何角度及材料
第二节 刀具的几何角度及材料
2)钨钛钴类硬质合金(YT) 它是由碳化钨、碳化钛和钴构成，其 硬度为89.5～92.5 HRA，耐热性为900～1000℃，主要用于加工塑 性材料。 3)钨钽(铌)钴类硬质合金(YA) 它是由碳化钨、碳化钽(碳化铌)和 钴构成，有较高的常温硬度、耐磨性、高温强度和抗氧化能力。 4)钨钛钽(铌)钴类硬质合金(YW) 它是由碳化钨、碳化钛、碳化 钽(碳化铌)和钴构成。 5)碳化钛基类硬质合金(YN) 它是由碳化钛、钼和镍构成。 (3)其它刀具材料
(2)切削液的使用方法 切削液的合理使用非常重要，
第三节 金属切削过程
其浇注部位、充足的程度与浇注方法的差异，将直接影响到切削 液的使用效果。 六、刀具几何参数的合理选择
图1-25 内冷却法 a) 焊接车刀 b)机夹车刀
第三节 金属切削过程
图1-26 喷雾冷却装置 1—调节螺钉 2—虹吸管 3—过滤器 4—软管 5—调节杆 6—喷嘴
第二节 刀具的几何角度及材料
1) 陶瓷 陶瓷刀具材料是以人造的化合物为原料，在高压下成形 和高温下烧结而形成的，硬度为91～95 HRA，耐热性高达1200℃， 化学稳定性好，与金属的亲和能力小，与硬质合金相比可提高切 削速度3～5倍。 2)金刚石 金刚石分天然和人造两种，都是碳的同素异形体。 3)立方氮化硼 立方氮化硼是由六方氮化硼在高温、高压条件下 加入催化剂转变而成的，其硬度为8000～9000HV，耐热性为1400 ℃。 (4)刀具材料的表面涂层 刀具材料的韧性和硬度一般不能兼顾， 故一般刀具材料的寿命主要是受磨损的影响，近年来采用了表面 涂层处理的方法，妥善解决了这一问题。
第二节 刀具的几何角度及材料
1) 假定运动条件 以切削刃选定点位于工件中心高时的主运动方 向作为假定主运动方向；以切削刃选定点的进给运动方向，作为 假定进给运动方向，不考虑进给运动的大小。 2) 假定安装条件 假定车刀安装绝对正确。 (1)正交平面静止参考系 1) 参考系的建立 正交平面参考系由以下相互垂直的pr、ps 、po三 个坐标平面组成，如图1-7所
则刀具的工作主偏角和工作副偏角将增大或减小。
图1-15 刀杆轴线不垂直于进给运动方向的工作角度
二、刀具的材料 1.刀具材料必须具备的性能
第二节 刀具的几何角度及材料
(1)高的硬度 刀具要从工件上切除金属层，因此，其切削部分的 硬度必须大于工件材料的硬度。 (2)高的耐磨性 刀具材料应具有较高的耐磨性，以抵抗工件对刀 具的磨损。 (3)足够的强度与韧性 切削时刀具承受着各种应力和冲击。 (4)高的耐热性 耐热性是在高温条件下，刀具切削部分的材料保 持常温时硬度的性能，也可用红硬性或高温硬度表示。 (5)良好的工艺性 为了便于制造，刀具切削部分的材料应具有良 好的工艺性能，如锻造、焊接、热处理、磨削加工等性能。 2.刀具材料的种类
表1-4 影响切屑形态的因素及其对切削力的影响(切削塑性材料)
第三节 金属切削过程
图1-18 积屑瘤
(2)积屑瘤的产生与成长 关于积屑瘤的形成有许多解释，通常认 为是由于切屑在前刀面上粘结造成的。
第三节 金属切削过程
(3)积屑瘤的脱落与消失 长高了的积屑瘤受外力或振动的作用， 可能发生局部断裂或脱落。 (4) 积屑瘤的作用 积屑瘤对切削加工的好处是能保护刀刃刃口， 增大实际工作前角。 (5) 减小或避免积屑瘤的措施 1)避免采用产生积屑瘤的速度进行切削(如图1-19所示)，即宜采用 低速或高速切削，但低速加工效率低，
第一节 概
1.主运动 2.进给运动 3. 合成切削运动
述
图1-2 工件的表面
第一节 概
述
三、工件的表面 (1)待加工表面 工件上有待切除的表面称为待加工表面。 (2)已加工表面 工件上经刀具切削后产生的表面称为已加工表面。 (3)过渡表面(加工表面) 主切削刃正在切削的表面称为过渡表面， 它是待加工表面与已加工表面的连接表面。
1.前角及前刀面的选择
第三节 金属切削过程
(1)前角的功用 增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、 切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。
图1-27 加工材料不同时 前角的合理数值
第三节 金属切削过程
图1-28 刀具材料不同时 前角的合理数值
(2)前角的选择原则
第三节 金属切削过程
一、变形系数、切屑和积屑瘤 1.变形系数
图1-16 切削层金属的变形
第三节 金属切削过程
2.切屑的类型 (1)带状切屑(图1-17a) 外形呈带状，底面光滑，背面无明显裂纹， 呈微小锯齿形。 (2)节状切屑(图1-17b) 切屑底面较光滑，背面局部裂开成节状。 (3)粒状切屑(图1-17c) 切屑沿厚度断裂为均匀的颗粒状。 (4)崩碎切屑(图1-17d) 切削脆性金属如铸铁、青铜时，切削层几 乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂，从而使切屑呈不规则的细粒 状。
(2)其它静止参考系
第二节 刀具的几何角度及材料
1)法剖面静止参考系(如图1-10所示)法剖面静止参考系由以下pr、p s、pn 三个坐标平面组成。
图1-10 法剖面静止参考系标注的角度
第二节 刀具的几何角度及材料
2)假定工作平面、背平面静止参考系(如图1-11所示)假定工作平面、 背平面静参考系由以下pr、pf、pp三个坐标平面组成。
第一节 概
述
图1-3 切削用量 a)车外圆 b)车端面 c)切槽
四、切削用量
第一节 概
1.切削速度(vc) 2.进给量(f) 3.背吃刀量(aP)
述
第一节 概
述
五、切削层参数
第一节 概
述
图1-4 车外圆时切削层参数 a)直线刃时 b)曲线刃时
1. 切削层公称厚度(hD)
第一节 概
述
2. 切削层公称宽度(bD) 3.切削层公称横截面面积(AD)
第三节 金属切削过程
表1-6 切削液种类和选用
3.切削液的合理选用和使用方法 (1)切削液的合理选用 切削液应根据工件材料、刀具材料、加工 方法和技术要求等具体情况进行选用。
第三节 金属切削过程
图1-24 浇注切削液的几种方法 a)浇注前刀面切削区 b) 浇注切削刃的交角区 c) 浇注后刀面区 d) 周环浇注法
第一章 金属切削的基本知识
导
读 述
第一节 概
第二节 刀具的几何角度及材料 第三节 金属切削过程
第一节 概
述
一、切削加工的特点 1)可获得较复杂的工件形状。 2)可获得较小的表面粗糙度值。 3)可获得较高的尺寸精度、表面几何形状精度和位置精度。 二、切削运动
பைடு நூலகம்
图1-1 切削运动 a)车削 b)铣削 c)钻削
第二节 刀具的几何角度及材料
一、 刀具的几何角度 1.车刀的组成 (1)前刀面(Aγ) 切屑流出时经过的刀面称为前刀面。 (2)后刀面(Aα) 与加工表面相对的刀面称为后刀面(也称主后刀面)。 (3)副后刀面(Aα′) 与已加工表面相对的刀面称为副后刀面。