__金属切削加工基础知识__1
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金属切削加工的基本知识
（2）进给速度vf和进给量f
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
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
金属切削加工基本知识
刀具切削部分的几何角度是刀具设计、制造、刃磨和测量时的基本 参数，它是刀具经制造刃磨后形成的结构参数，也是刀具在静止参考系 中的一组角度。
（1）刀具静止参考系
基面Pr 过切削刃上选定点且垂直 于主运动方向的平面。
主切削平面Ps 过切削刃上选定点 且垂直于基面、与主切削刃相切的平 面。
正交平面Po 过切削刃上选定点， 同时垂直于基面和主切削平面的平面。
并按一定要求复合而成。 切削加工所需的切削运动取决于加工方法、刀具种类和工件表面形状。
四、切削加工中的工件表面
在切削过程中，工件上有三个不 断变化的表面：
已加工表面 工件上经刀具切 削后形成的表面。 过渡表面 工件上由切削刃形 成的郡部分表面。 待加工表面 工件上待切除的 表面。
图4—2 切削过程中工件表面
我国最常用的硬质合金分为钨钴类(代号YG)和钨钛钴类(代号YT ) 两种。其中钨钴 类硬质合金硬度与耐热性较低，强度、韧性和导热性较好，主要用于加工脆性材料， 如铸铁、青铜等。钨钛钴类硬质合金硬度和耐热性高于钨钴类硬质合金，所以钨钛钴 类硬质合金更适合于加工钢材等塑性材料。 1) 钨钻类硬质合金碳化物是碳化钨(WC) 。常用的牌号有YG8、YG6、YG3等。YG8 有较高的强度和韧性，能承受较大的冲击载荷，适宜于粗加工，而YG3则适用于精加 工。 2) 钨钛钴类硬质合金碳化物是WC、TiC。常用的牌号有YT5，YTl5，YT30。YT30 的硬度和耐热性很高，但强度和韧性很差，用于精加工；而YT5则相反，适用于粗加 工。
图4—5刀具几何角度
（3）刀具几何角度的选择及其对切削加工的影响 前角(γo)
前角大，刀具锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切 削热降低。但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下 降，甚至会造成崩刃。前角的大小选择原则：
（1）刀具静止参考系
基面Pr 过切削刃上选定点且垂直 于主运动方向的平面。
主切削平面Ps 过切削刃上选定点 且垂直于基面、与主切削刃相切的平 面。
正交平面Po 过切削刃上选定点， 同时垂直于基面和主切削平面的平面。
并按一定要求复合而成。 切削加工所需的切削运动取决于加工方法、刀具种类和工件表面形状。
四、切削加工中的工件表面
在切削过程中，工件上有三个不 断变化的表面：
已加工表面 工件上经刀具切 削后形成的表面。 过渡表面 工件上由切削刃形 成的郡部分表面。 待加工表面 工件上待切除的 表面。
图4—2 切削过程中工件表面
我国最常用的硬质合金分为钨钴类(代号YG)和钨钛钴类(代号YT ) 两种。其中钨钴 类硬质合金硬度与耐热性较低，强度、韧性和导热性较好，主要用于加工脆性材料， 如铸铁、青铜等。钨钛钴类硬质合金硬度和耐热性高于钨钴类硬质合金，所以钨钛钴 类硬质合金更适合于加工钢材等塑性材料。 1) 钨钻类硬质合金碳化物是碳化钨(WC) 。常用的牌号有YG8、YG6、YG3等。YG8 有较高的强度和韧性，能承受较大的冲击载荷，适宜于粗加工，而YG3则适用于精加 工。 2) 钨钛钴类硬质合金碳化物是WC、TiC。常用的牌号有YT5，YTl5，YT30。YT30 的硬度和耐热性很高，但强度和韧性很差，用于精加工；而YT5则相反，适用于粗加 工。
图4—5刀具几何角度
（3）刀具几何角度的选择及其对切削加工的影响 前角(γo)
前角大，刀具锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切 削热降低。但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下 降，甚至会造成崩刃。前角的大小选择原则：
金属切削的基础知识
弹性变形 塑性变形 挤裂 切离 切屑
切削过程： 三个变形区
（1）第一变形区
（2）第二变形区： （3）第三变形区：
制造技术
切屑种类：
1）带状切屑
外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。
制造技术
2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料
制造技术
二、切削热的传散
在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。
面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、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。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。
制造技术
对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件
制造技术
2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附
切削过程： 三个变形区
（1）第一变形区
（2）第二变形区： （3）第三变形区：
制造技术
切屑种类：
1）带状切屑
外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。
制造技术
2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料
制造技术
二、切削热的传散
在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。
面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、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。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。
制造技术
对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件
制造技术
2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附
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
第七章 金属切削加工基础知识 1
2．进给运动:由机床或人力提供的运动,它使刀具
与工件间产生附加的相对运动,进给运动将使被切
削金属层不断地投入切削,以加工出具有所需几何 特性的已加工表面.(车削外圆时,进给运动是刀具 的纵向运动;牛头刨床刨削时,进给运动是工作台 的移运.)
3.主运动和进给运动的合成: 当主运动和进给运动 同时进行时，切削刃
互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩
擦、刀具在高温下进行切削的同时，还承受着
切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分
的材料应具备以下性能：
1.高硬度：刀具材料必须具有高于工件材料的硬
度，常温硬度应在HRC60以上。
2.耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，通
常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
第七章 金属切削加工基础知识
要求目的：理解零件加工质量的概念、掌握切削
运动和金属切削刀具的基本知识、认识金属切削
过程的基本规律。
重点、难点：切削运动和切削刀具。
7.1 加工质量
金属切削加工（或冷加工）是指用切削工具从坯
料或工件上切除多余材料，以获得所要求的几何 形状、尺寸精度和表面质量的零件的加工方法。
公差、形状公差和位置公差来表示。
1.尺寸精度:是指加工表面本身的尺寸（如圆柱面
的直径）和表面间的尺寸（如孔间距离等）的精
确程度。尺寸精度的高低，用尺寸公差的大小来 表示。 为了实现互换性和满足各种使用要求，国家标准 GB1800-79规定，尺寸公差分为20个公差等级，即
IT01、IT0、IT1、IT2„„、IT18。从IT01 ~IT18，
Vc (m / min 或m / s)
式中：d——工件直径，㎜ n——工件或刀具每分钟（秒）转数（r/min或r/S）
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。
机械制造工程学 李伟 谭豫之 第1章 金属切削加工的基础知识1新PPT课件
切削过程中，主运动、进给运动合理的组合，便可以加 工各种不同的工件表面。
切削过程中，工件上形成三个表面，如图1-2所示 1）待加工表面——将被切除的表面； 2）过渡表面——正在切削的表面； 3）已加工表面——切除多余金属后形成的表面。
切削过程中，为提高 生产效率，机床除切削运 动外，还需要有辅助运动， 如切入运动、分度转位运 动、空程运动及送夹料运 动等。
图1-2 车削加工工件上的表面
1.1.2 切削用量
1、切削用量三要素
1）切削速度 v c ：切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬
时速度。主运动是旋转运动时，切削速度计算公式如下：
c
dn
1000
式中 d——工件加工表面或刀具某一点的回转直径（mm）； n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。
2）进给量 f：在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时
1、刀具的分类：
刀具的种类很多，根据用途和加工方法不同，通常把刀 具分为以下类型。
1）切刀：包括各种车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀等。
2）孔加工刀具：包括各种钻头、扩孔钻、铰刀、复合孔加工 刀具(如钻一铰复合刀具)等。
3）拉刀：包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀) 等。
4）铣刀：包括加工平面的圆柱铣刀、端铣刀等；加工沟槽 的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等；加工特殊 形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。
(1)刀具安装位置对工作角度的影响
图2-8 a)刀尖高于工件轴线 b)刀尖低于工件轴线
5.
图2-9 (θ为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)
5. (2)进给运动对工作角度的影响
图2-1ห้องสมุดไป่ตู้ 横向进给运动对工作角度的影响 图2-10 纵向进给运动对工作角度的影响
切削过程中，工件上形成三个表面，如图1-2所示 1）待加工表面——将被切除的表面； 2）过渡表面——正在切削的表面； 3）已加工表面——切除多余金属后形成的表面。
切削过程中，为提高 生产效率，机床除切削运 动外，还需要有辅助运动， 如切入运动、分度转位运 动、空程运动及送夹料运 动等。
图1-2 车削加工工件上的表面
1.1.2 切削用量
1、切削用量三要素
1）切削速度 v c ：切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬
时速度。主运动是旋转运动时，切削速度计算公式如下：
c
dn
1000
式中 d——工件加工表面或刀具某一点的回转直径（mm）； n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。
2）进给量 f：在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时
1、刀具的分类：
刀具的种类很多，根据用途和加工方法不同，通常把刀 具分为以下类型。
1）切刀：包括各种车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀等。
2）孔加工刀具：包括各种钻头、扩孔钻、铰刀、复合孔加工 刀具(如钻一铰复合刀具)等。
3）拉刀：包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀) 等。
4）铣刀：包括加工平面的圆柱铣刀、端铣刀等；加工沟槽 的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等；加工特殊 形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。
(1)刀具安装位置对工作角度的影响
图2-8 a)刀尖高于工件轴线 b)刀尖低于工件轴线
5.
图2-9 (θ为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)
5. (2)进给运动对工作角度的影响
图2-1ห้องสมุดไป่ตู้ 横向进给运动对工作角度的影响 图2-10 纵向进给运动对工作角度的影响
金属切削基础ppt课件
21
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，
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。
金属切削加工基础知识试题
第一章 金属切削加工基础知识一、填空题1、切削运动包括_________________运动与________________运动。
______运动消耗功率最大2、切削三要素有_______________、_________________与_________________。
3、切屑的种类有_____________、_____________、_____________与_____________。
4、切削力由于大小与方向都不易确定，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将合力F 分解为3个分力：_____________、_____________与____________。
5、在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角应大些__________，主偏角应__________。
6、指出什么加工表面7、在车外圆时，工件的回转运动属于_________，刀具沿工件轴线的纵向移动属于_________。
8、影响切削力的因素有_____________、_____________与____________。
9、车细长轴时，长采用90度_________车刀，以减少弯曲振动与变形。
10、零件的加工质量包括_____________与____________。
二、选择题1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（ ）的材料剪切滑移变形的结果。
A 、 第Ⅰ变形区B 、 第Ⅱ变形区C 、 第Ⅲ变形区D 、 第Ⅳ变形区2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（ ）。
A 、 前角B 、 后角C 、 主偏角D 、 刃倾角3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。
如在形成挤裂切屑的条件下，若加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（ ）。
A 、 带状切屑B 、 单元切屑C 、 崩碎切屑D 、 挤裂切屑4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（ ）变形的重要成因。
A 、 第Ⅰ变形区B 、 第Ⅱ变形区C 、 第Ⅲ变形区D 、 第Ⅳ变形区5、切削用量中对切削力影响最大的是（ ）。
金属切削加工及刀具的基本知识
22
2、硬质合金 、
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘结剂 、 金属碳化物 、 、 等＋ (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 、 等 高压成形后，高温烧结而成。 硬度、耐热性、耐磨性很高， 硬度、耐热性、耐磨性很高， 切削速度远高于高速钢 抗弯强度低、脆性大， 抗弯强度低、脆性大，抗冲击 振动性能差
23
YG 类
YT类 类 加工长切屑的 黑色金属
WC+ TiC+ Co
YW 类 钢材、 钢材、铸铁 有色金属非金属
WC+ TiC+ TaC+ Co
分 类
短切屑黑色金属 有色金属非金属
WC+ Co
24
涂层刀具
在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆 在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上， 一层耐磨性高的难熔化金属化合物。 一层耐磨性高的难熔化金属化合物。常用的涂层材 料有TiC、TiN和Al2O3等。 料有 、 和 在高速钢基体上刀具涂层多为TiN，常用物理气 ， 在高速钢基体上刀具涂层多为 相沉积法(PVD法)涂覆。 涂覆。 相沉积法 法 涂覆 硬质合金的涂层是TiC、TiN和Al2O3，一般采用 硬质合金的涂层是 、 和 化学气相沉积法(CVD法)。 化学气相沉积法 法。
机械制造（ ）（基础） ）（基础 机械制造（1）（基础） 机械制造技术基础》 《机械制造技术基础》
第一章 金属切削加工及刀具 基本知识
1
内容提要
1. 概述 2. 切削运动 3. 刀具几何参数 4. 切削用量三要素 5. 常用刀具材料
2
1. 概述
制造： 制造：原材料 产品
不同的加工方法
3
金属切削加工： 金属切削加工： 利用切削工具从工件毛坯上切去多余的材料， 利用切削工具从工件毛坯上切去多余的材料，将 毛坯加工成具有一定尺寸、形状、 毛坯加工成具有一定尺寸、形状、精度和表面质 量粗糙度的零件。 量粗糙度的零件。 研究对象： 研究对象： 机床、夹具、 机床、夹具、刀具和工件组成的金属切削加工 工艺系统
金属切削加工基础知识
第7章金属切削加工基础知识一、判断题1.切削运动中，主运动通常只有一个，进给运动的数目可以有一个或几个。
（）2.车削外圆时，进给运动是刀具的横向运动。
（）3.当切削刃安装高于工件的中心时，其实际工作前角会变小。
（）4.在基面内测量的角度是刃倾角。
（）5.在主切削平面内测量的角度是主偏角。
（）6.刃倾角的正负影响切屑的排出方向。
当刃倾角为正时，切屑流向已加工表面。
（）7.一般来说, 刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
（）8.背吃刀量对刀具寿命影响最大，进给量次之，切削速度最小。
（）9.工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，切削加工性就越差。
（）10.低碳钢硬度低，切削加工性最好，中碳钢次之，高碳钢最难切削。
（）11.切削层公称厚度（简称切削厚度）BdhD:是垂直于工件过渡表面测量的切削层横截面尺寸。
( )12.耐热性和化学稳定性是衡量刀具切削性能的主要指标。
( )13.在同样切削条件下，硬质合金刀具（韧性差，怕冲击振动）的前角应比高速钢的大些。
( )14.当以很大的刀具前角、很大的进给量和很高的切削速度切削钢等塑性金属时形成的是节状切屑。
( )15.背切削力Fp也称为切向力。
( )16.积屑瘤使刀具的实际前角增大，并使切削轻快省力，所以对精加工有利。
( )17.切削用量中，切削速度对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。
( )18.刀具寿命是指刀具从开始切削到完全报废实际切削时间的总和。
( )19.当用较低的切削速度，切削中等硬度的塑性材料时，常形成崩碎切屑。
( )20.精车加工塑性金属时为避免积屑瘤的产生，常采用高速或低速切削。
( )二、填空1、切削运动包括运动和运动两种，其中运动是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动。
2、切削用量三要素是指、和。
3、外圆车刀的切削部分由面刃和尖组成。
4. 金属切削过程的实质，是被切削金属连续受到刀具的和，产生和，最终使被切削金属与母体分离形成切屑的过程。
金属切削加工基础知识
2007年7月 金属工艺学 第一篇
三 切削用量
1、切削速度vc 切削速度vc是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速度。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。当主运动为回转运动时： 式中d—切削刃上选定点的回转直径，mm； n—主运动的转速，r/s或r/min。 2、进给速度vf 、进给量f 进给速度vf—切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速度，mm/s或 mm/min。 进给量f—刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用刀具或工件每转 或每行程的位移量来表述，mm/r或mm/行程。 V f= n f 2007年7月 金属工艺学 第一篇 。
底面。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
图１－５ 车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向，vf 表示假定的进给运动方向） 2007年7月 金属工艺学 第一篇
1. 辅助平面（刀具静止参考系）
构成刀具静止参考系的基准平面有六个： （1） 基面Pr ：
通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
2.高速钢
（2）高性能高速钢：
高性能高速钢是在通用高速钢的成分中，增加碳含量
形成高碳高速钢、增加碳化钒含量形成高钒高速钢、
或者添加钴、铝等元素形成钴高速钢、铝高速钢，目 的是为了提高高速钢的耐热性和耐磨性 。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
2.高速钢
（1）通用高速钢：
车刀的基面平行于刀体底面。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
图１－５ 车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向，vf 表示假定的进给运动方平面Ps
三 切削用量
1、切削速度vc 切削速度vc是刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动瞬时线速度。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。当主运动为回转运动时： 式中d—切削刃上选定点的回转直径，mm； n—主运动的转速，r/s或r/min。 2、进给速度vf 、进给量f 进给速度vf—切削刃上选定点相对于工件的进给运动瞬时速度，mm/s或 mm/min。 进给量f—刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用刀具或工件每转 或每行程的位移量来表述，mm/r或mm/行程。 V f= n f 2007年7月 金属工艺学 第一篇 。
底面。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
图１－５ 车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向，vf 表示假定的进给运动方向） 2007年7月 金属工艺学 第一篇
1. 辅助平面（刀具静止参考系）
构成刀具静止参考系的基准平面有六个： （1） 基面Pr ：
通过切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
2.高速钢
（2）高性能高速钢：
高性能高速钢是在通用高速钢的成分中，增加碳含量
形成高碳高速钢、增加碳化钒含量形成高钒高速钢、
或者添加钴、铝等元素形成钴高速钢、铝高速钢，目 的是为了提高高速钢的耐热性和耐磨性 。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
2.高速钢
（1）通用高速钢：
车刀的基面平行于刀体底面。
2007年7月
金属工艺学
第一篇
图１－５ 车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向，vf 表示假定的进给运动方平面Ps
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3.钨钛钽钴类：在钨钛钴类合金中加入适
量的碳化钽 或碳化妮 等稀有难熔金属碳化
物，可提高合金的高温硬度、强度耐磨性、
抗粘结温度和抗氧化性，同时，韧性也有
所增加，所以具有较好的综合切削性能，
人们常称它为“万能合金”YW。主要用
于加工难切削材料。
注：当今，用得最多的刀具材料为高速钢
和硬质合金。
新型刀具材料
注：在加工一般材料时，仍以使用通用高 速钢与硬质合金为宜，当加工难切削材料
时，才有必要选用新牌号硬质合金或高性
能高速钢。
金属切削过程
金属切削过程的基本规律
金属切削过程是指通过切削运动，刀具从工件表 面上切除多余金属层，形成切屑和已加工表面的过 程。 在这个过程中将产生许多物理现象，如切削力、 切削热、刀具磨损等。研究和掌握切削过程中的基 本规律，将有利于金属切削技术的发展，对合理选 择切削用量，提高生产效率、工件的加工质量和降 低生产成本都有重要的意义。 一、切屑:切削过程中切削层的金属是在前刀面和 切削刃的不断挤压作用下，产生了弹性、塑性变形 继而剪切滑移金属从工件上断裂下来而成为切屑。
切屑的种类
（4）崩碎切屑加工脆性材料，切削厚度越大 越易得到这类切屑。（铸铁） 前三种切屑是加工塑性金属时常见的切屑类型。 形成带状切屑时，切削过程最平稳，切削力波 动小，已加工表面粗糙度较小；形成粒状切屑 时切削过程中的切削力波动最大。前三种切屑 类型可以随切削条件变化而相互转化。
素工具钢。
பைடு நூலகம்
碳素工具钢： 常用制造各类 手工工具，和 低速工具等。
合金工具钢
合金工具钢:是在碳素工具钢基础上加入铬、钼、 钨、钒等合金元素以提高淬透性、韧性、耐 磨性和耐热性的一类钢种。它主要用于制造 量具、刃具、 丝锥、板牙等形状复杂刀具。 （ 9SiCr 、CrWMn ） 在碳素工具钢中加入硅Si、锰Mn、镍Ni、铬 Cr、钨W、钼Mo、钒V等合金元素的钢。加 入Cr和Mn可以提高工具钢的淬透性，可根据 要求，有选择地加入或同时加入其他元素(加 入总量一般不超过5％)，即形成一系列的合 金工具钢。
(3) 切削速度的确定选择 切削速度vc可根据己经选定的背
吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，
也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。
粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切
削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，
宜选用较高的切削速度。
金属切削刀具
1.2 刀具 构成
碳素工具钢 刀具 材料
合金工具钢
高速钢
硬质合金
碳素工具钢
碳含量范围为0.65％～1.35％，淬火后硬度较 高60～64HRC ，刃磨性好，刃口锋利，价格便宜， 但温度超过200℃硬度就显著下降，耐磨性差淬 透差，淬硬层薄。（ T12A、T10A 、 T8）
T（“碳”）+两位数字（表示钢中平均 碳的质量分数的千分数）。 T12A —— 表示平均碳质量分数为1.20 %的高级优质碳素工具钢。 T8 ——表示平均碳质量分数为0.8%的碳
W2Mo9Cr4VCo8和高铝高速钢W6Mo5Cr4V2Ai
硬质合金
硬质合金是用粉末冶金法制造的合金材料，它 是由硬度和熔点很高的碳化物（硬质相）和金 属（称粘结相）组成。切削温度800 ～1000℃硬 度仍可达74～80HRC。常制成刀片，焊接或紧 固件镶嵌在刀体上。 如车刀、铣刀、铰 刀、钻头等，都 可 以镶嵌硬 质合 金刀 片。
高性能高速钢：是在通用高速钢中再加入一些 合金元素，以进一步提高它的耐热性和耐磨性
这类高速钢的切削速度可达50－100m/min，
具有比通用高速钢更高的生产率与刀具使用寿
命同时还能切削不锈钢、耐热钢、高强度钢等
难加工材料。硬度 66～70HRC。
例：高钒高速钢W12Cr4V4Mo、高钴高速钢
传递运动和承 夹持 受夹紧力，保 证刀具安装位 部分 置正确、夹紧 可靠、装卸方 便
切削 部分
负责切削，直 接影响产品的 质量和生产效 率
刀柄：刀具的夹持部分 刀体：刀具上夹持或焊接 刀条、刀片的部分，或由 它形成切削刃的部分。
1.2 刀具构成
刀具由切削部分刀头和夹持部分刀柄组成。切削部 分由“三面、两刃、一尖”构成
(1)前角：前刀面与基面之间的夹角，它主要影响切削 刃的锋利及切屑变形程度；5度~25度 (2)主后角：主后刀面与 切削平面之间的夹角，改变主 后刀面与工件间的摩擦状况；3度~12度 (3)楔角：前刀面与后刀面之间的夹角。它影响刀头强 度和散热情况。（正交平面内）
(1)主偏角Kr：主切削刃在 基面上的投影与进给运动 方向的夹角。它能改变切 削刃与刀头的受力及散热 情况，45度—90度之间； (2)副偏角Kr`： 副切削刃 在基面上的投影与进给运 动反方向的夹角。它可改 变副切削刃与工件已加工 面间的摩擦状况，副偏角 一般为正值取6度—8度左 右； (3)刀尖角：主切削刃与副 切削刃之间的夹角。它影 响刀尖的强度及散热情况 .
合金工具钢
较好的红硬性（250℃～300℃） 热处理：硬度可达61～65HRC 例：9SiCr、 CrWMn （微变形钢） 丝锥 板牙
33
高速钢
高速钢是一种加入了钨（W）、钼（MO）、铬
（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。
高速钢具有较高的强度、韧性和耐磨性，耐热性 尤其是用于制造结构复杂的刀具，如成形车刀、 铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。
加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。
(2)进给量的选择 粗加工时，由于对工件的表面质量没
有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、 刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选 定的背吃刀量等因素来选取进给量。（f可取大些）
精加工时， 则 按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素
来选取进给量。(f可取小些）
切削运动概念
切削运动； 切削时，刀具与工件之间相对 运动称为切削运动。
1.1 切削运动和切削要素
切削运动
切削运动
主运动：
使工件与刀具产 生相对运动已进 行切削的最基本 运动.它是切削 运动中速度最高 、消耗功率最多 的运动。 对任何加工，主 运动只有一个。
进给运动：
为了保持切削 的连续进行， 以逐渐切削出 整个工件表面 所需的运动， 称为进给运动。 车削时的工件表面与切削要素
切削要素
工件上的三个表面
待加工表面：工件上即将 被切削的表面。 已加工表面：工件上经刀 具切削后所形成的表面。
过渡表面（亦称加工表
面）：工件上被切削刃正
在切削的表面，即待加工 表面和已加工表面之间的 过渡表面
切削要素
切削用量三要素
1. 切削速度vc：刀具切削刃上所选定点相对 于工件待加工表面在主运动方向上的瞬时速度 <主运动的线速度>称为切削速度。 切削速度
加工表面之间的垂直距离。 背吃刀量
dw dm ap 2
式中: ——待加工表面直径（mm） dw ——已加工表面直径（mm） dm
切削用量选择
(1) 背吃刀量的选择 粗加工时，除留下精加工余量外，
一次走刀尽可能切除全部余量。余量大也可分多次走刀。
精加工时根据加工精度和表面粗糙度的要求选择小些。精
第一章 金属切削加工基础知识
机器零件制造方法
金属切削基础知识
机械零件制造方法很多;锻造、铸造、焊
接、冲压、挤压、电加工、电化学加工、
切削加工等。
但尺寸、形状、位置精度以及表面质量要
求较高的零件，目前仍主要采用切削加工
方法。
金属切削基础知识
要求目的：理解金属切削的概念、掌握切
削运动和金属切削刀具的基本知识、认识
简单了解
涂层硬质合金：在硬质合金材料基体上涂上一层
几微米厚的高硬度· 高耐磨性的金属化合物，使
刀具即具有基体的韧性，又具有很高的硬度，显 著提高了刀具的切削性能和使用寿命。
陶瓷：具有很高的硬度和很高的耐热性（ 1200℃),摩擦系数小，化学稳定性良好。但抗弯 强度小.冲击韧性差。主要用于各种金属材料连 续切削的精加工和半精加工。
按其化学成分与使用性能
1．钨钴类：由硬质相碳化钨WC和粘结剂
Co组成，其韧性、磨削性能和导热性较好。
主要适用于加工短切屑的脆性材料。如铸
铁、有色金属及非金属材料。代号YG。
2．钨钛钴类：由硬质相WC、碳化钛TiC和
粘结剂Co组成。主要适用于加工长切屑的
塑性材料，如高速切削一般钢材。代号YT。
为540—600℃。高速钢是应用较广泛的刀具材料，
高速钢按其用途和性能可分为通用高速钢和高性 能高速钢.两类。
通用高速钢：是指加工一般金属材料用的 高速钢 例：W18Cr4V(钨系高速钢)其淬火后的硬度 为63－66HRC、 磨削性能好，耐热性可达 620º C，热处理工艺控制方便。 W6Mo5CrV2（钼系高速钢）与W18Cr4V相 比，它的抗弯强度、冲击韧性和高温塑性 较高，故可制造热轧刀具，如麻花钻等。
切屑的种类： 由于工件材料不同，切削条件各异 ，切削过程中生成的切屑形状是多种多样的。切 屑的形状主要分为带状、节状、粒状和崩碎四种 类型，如图:
切屑的种类
（1）带状切屑：它的内表面是光滑的，外表面呈 毛茸状。加工塑性金属时，在切削厚度较小、切 削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成 此类切屑。（切削：铝或紫铜） （2）节状切屑 ：它的外表面呈锯齿形，内表面 有时有裂纹。在切削速度较低、切削厚度较大、 刀具前角较小时常产生此类切屑。（切削：钢及 黄铜） （3）粒状切屑又称单元切屑。在切削速度很低， 切削厚度很大情况下，由于剪切变形完全达到材 料的破坏极限，形成粒状切屑。（钢）