金属切削原理与刀具(课堂PPT)
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金属切削原理与刀具PPT课件
车刀安装偏斜
rer
' re
r'
-
（２）进给运动对工作角度的影响 ① 横向进给（以切断车刀为例） ② 如下图所示，此时切削刃相对与工件的运动轨迹为一螺线。
合成运动方向为过切削点与螺线的切线方向，因此，基面、 切削平面均逆时针转过一角度μ。
tg f v f v nf r
nf 2nr f d
横向进给
➢ 自由切削：只有一条直线切削刃参加切削工作 ➢ 非自由切削：刀具切削刃是曲线，或几条切削刃同时 参加并完成切削 （2）直角切削与斜角切削
➢ 直角切削：刀具主切削刃的刃倾角 s 0 的切削。此
时，主切削刃与切削速度方向成直角
➢ 斜角切削：刀具主切削刃的刃倾角 s 0 的切削。
直角切削与斜角切削
oe o oe o
② 纵向进给 如左图所示，此时合成运动方向 在进给速度的影响下，绕切削 点转过一角度μ，仍先注意在进 给平面的变化，然后再转换为 主剖面内。角度的变化为：
纵向进给
tgf vf v f dw
oe o oe o
tg v fv fd w c o 2 sr fd w sirn
§2-2 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
➢ 高的硬度和耐磨性 ➢ 足够的强度和韧性 ➢ 高的耐热性 ➢ 更好的热物理性能和耐热冲击性能 ➢ 良好的工艺性 ➢ 经济性
二、常用的刀具材料
工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷超硬刀具材料
（1）高速钢 ➢ 突出性能：较高的强度、韧性和耐磨性，较好的工 艺性 ➢ 主要品种： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 、 W6Mo5Cr4V2 Co8、 W6Mo5Cr4V2Al ➢ 应用范围：用于加工250~280HB以下的大部分结构 钢和铸铁，用作复杂刀具如钻头、丝锥、铰刀、拉刀、 铣刀、齿轮刀具和成形刀具
《金属切削原理及刀具》图文课件-ppt-第10章
2.钻削用量
1）钻削速度
vc
πdn 1 000
2）进给量和每齿进给量 3）背吃刀量
fz
f 2
ap d / 2
2022年7月23日星期六
3.钻削的工艺特点 1）导向定心问题 导向定心问题包括以下几点：
（1）预钻锥形定心孔，应先用小顶角、大直径麻花钻或中心 钻钻一个锥形坑，再用所需尺寸的钻头钻孔。
（2）对于大直径孔（直径大于30 mm），常采用在钻床上分两 次钻孔的方法，即第一次按小于工件孔径钻孔，第二次再按要求 尺寸钻孔。第二次钻孔时由于横刃未参加工作，因而钻头不会出 现由此引起的弯曲。
2022年7月23日星期六
套料钻 1—料芯； 2—导向块； 3—刀体； 4—刀齿
10.5 铰刀
10.5.1 铰刀的分类
铰刀使用方式可分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀柄部为 直柄，工作部分较长，导向作用较好。手用铰刀又分为整体式铰刀和 可调式铰刀两种。机用铰刀又可分为带柄式铰刀和成套式铰刀。
2022年7月23日星期六
几种常见的铰刀
10.5.2 铰削特点
铰削的加工余量一般小于0.1 mm，铰刀的主偏角一般小于45°，因 此，铰削时切削厚度很小，仅为0.01～0.03 mm。铰削过程除主切削刃 正常的切削作用外，还对工件产生挤刮作用，因此，它是一个复杂的切 削和挤压摩擦过程。 1.铰削精度高
铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削加工余量小， 切削速度低，且综合了切削和修光的作用，能获得较高的加工精度和表 面质量。 2.铰削效率高
1
2
3
孔的深度与直径之比 较大（一般大于10）， 钻杆细长，刚性差， 工作时容易产生偏斜 和振动，因此，孔的 精度及表面质量难以 控制。
1）钻削速度
vc
πdn 1 000
2）进给量和每齿进给量 3）背吃刀量
fz
f 2
ap d / 2
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3.钻削的工艺特点 1）导向定心问题 导向定心问题包括以下几点：
（1）预钻锥形定心孔，应先用小顶角、大直径麻花钻或中心 钻钻一个锥形坑，再用所需尺寸的钻头钻孔。
（2）对于大直径孔（直径大于30 mm），常采用在钻床上分两 次钻孔的方法，即第一次按小于工件孔径钻孔，第二次再按要求 尺寸钻孔。第二次钻孔时由于横刃未参加工作，因而钻头不会出 现由此引起的弯曲。
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套料钻 1—料芯； 2—导向块； 3—刀体； 4—刀齿
10.5 铰刀
10.5.1 铰刀的分类
铰刀使用方式可分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀柄部为 直柄，工作部分较长，导向作用较好。手用铰刀又分为整体式铰刀和 可调式铰刀两种。机用铰刀又可分为带柄式铰刀和成套式铰刀。
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几种常见的铰刀
10.5.2 铰削特点
铰削的加工余量一般小于0.1 mm，铰刀的主偏角一般小于45°，因 此，铰削时切削厚度很小，仅为0.01～0.03 mm。铰削过程除主切削刃 正常的切削作用外，还对工件产生挤刮作用，因此，它是一个复杂的切 削和挤压摩擦过程。 1.铰削精度高
铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削加工余量小， 切削速度低，且综合了切削和修光的作用，能获得较高的加工精度和表 面质量。 2.铰削效率高
1
2
3
孔的深度与直径之比 较大（一般大于10）， 钻杆细长，刚性差， 工作时容易产生偏斜 和振动，因此，孔的 精度及表面质量难以 控制。
金属切削原理与刀具PPT
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
《金属切削原理及刀具》图文课件-ppt-第4章
在强度和硬度相近的材料中，其塑性和韧性越高，切削变形系 数越大，因此，切削力越大。当切削脆性材料时，切削层的塑性变 形很小，摩擦小，加工硬化小，因此，产生的切削力也小。
2022年7月26日星期二
4.4.2 刀具几何参数的影响
1.前角的影响 在刀具几何参数各项中，前角对切削力的影响最大。前角越大，
切削层的变形越小，故切削力越小，但对于切削不同的材料，前角的 变化对切削力的影响并不相同。切削塑性金属时，前角变化1°，切 削力将改变1.5%左右，金属的塑性越大，改变的幅度越大。例如，当 切削45钢时，前角增加1°，切削力减小1%；当切削紫铜时，前角增 加1°，切削力减少2%～3%；当切削铅黄铜时，前角增加1°，切削力 减小0.4%。此外，前角减小，工件材料和切削条件对切削力的影响系 数减小，切削力减小，因此，随着前角增加，切削力较显著减小。
（4-11）
2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
图解法
2.切削力的计算 实际生产中，常用指数公式来计算切削力，即：
F C a f v K xFc yFc zFc
c
Fc p
c
Fc
F C a f v K xFp yFp zFp
p
Fp p
c
Fp
F C a f v K xFf yFf zFf
2022年7月26日星期二
前角γo对切削分力的影响规律曲线
4.4.3 切削用量的影响
1.切削速度的影响
切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响
的规律，即是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的，如图所示。
YT15外圆车刀车削45钢时的切削速度与切削力的关系曲线 2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
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4.4.2 刀具几何参数的影响
1.前角的影响 在刀具几何参数各项中，前角对切削力的影响最大。前角越大，
切削层的变形越小，故切削力越小，但对于切削不同的材料，前角的 变化对切削力的影响并不相同。切削塑性金属时，前角变化1°，切 削力将改变1.5%左右，金属的塑性越大，改变的幅度越大。例如，当 切削45钢时，前角增加1°，切削力减小1%；当切削紫铜时，前角增 加1°，切削力减少2%～3%；当切削铅黄铜时，前角增加1°，切削力 减小0.4%。此外，前角减小，工件材料和切削条件对切削力的影响系 数减小，切削力减小，因此，随着前角增加，切削力较显著减小。
（4-11）
2022年7月26日星期二
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图解法
2.切削力的计算 实际生产中，常用指数公式来计算切削力，即：
F C a f v K xFc yFc zFc
c
Fc p
c
Fc
F C a f v K xFp yFp zFp
p
Fp p
c
Fp
F C a f v K xFf yFf zFf
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前角γo对切削分力的影响规律曲线
4.4.3 切削用量的影响
1.切削速度的影响
切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响
的规律，即是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的，如图所示。
YT15外圆车刀车削45钢时的切削速度与切削力的关系曲线 2022年7月26日星期二
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金属切削原理与刀具PPT课件
第12页/共238页
第13页/共238页
（3）硬质合金
1）硬质合金的特点
硬质合金是由难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等） 和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。
由于硬质合金成分中都含有大量金属碳化物，这些碳化物都有 熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好等特点，因此， 硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬 度为89~93HRA，比高速钢的硬度（83~86.6HRA）高。在 800~1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为 82~87HRA，相当于高速钢的常温硬度，在760℃时仍能保持 77~85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀 具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可 提高4~10倍。
切削运动及切削用量
1. 零件表面的形成及切削运动 2. 切削用量 3. 切削层几何参数
第1页/共238页
1. 零件表面的形成及切削运动
机器零件的形状虽很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成， 即外圆面、内圆面（孔）、平面和成形面。因此，只要能对这几种 表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件的加工。 外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转 运动时所形成的表面。 平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成 的表面。 成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时 所形成的表面。 上述各种表面，可分别用图1-1所示的相应的加工方法来获得。由图 可知，要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动， 就是所谓切削运动
（1）切削厚度 ac 两相邻加工表面间的垂直距离，单位为
mm。如图1-2所示，车外圆时：
ac= f·sinkr (mm) （2）切削宽度 aw 沿主切削刃度量的切削层尺寸，单位为
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（3）硬质合金
1）硬质合金的特点
硬质合金是由难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等） 和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。
由于硬质合金成分中都含有大量金属碳化物，这些碳化物都有 熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好等特点，因此， 硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬 度为89~93HRA，比高速钢的硬度（83~86.6HRA）高。在 800~1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为 82~87HRA，相当于高速钢的常温硬度，在760℃时仍能保持 77~85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀 具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可 提高4~10倍。
切削运动及切削用量
1. 零件表面的形成及切削运动 2. 切削用量 3. 切削层几何参数
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1. 零件表面的形成及切削运动
机器零件的形状虽很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成， 即外圆面、内圆面（孔）、平面和成形面。因此，只要能对这几种 表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件的加工。 外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转 运动时所形成的表面。 平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成 的表面。 成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时 所形成的表面。 上述各种表面，可分别用图1-1所示的相应的加工方法来获得。由图 可知，要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动， 就是所谓切削运动
（1）切削厚度 ac 两相邻加工表面间的垂直距离，单位为
mm。如图1-2所示，车外圆时：
ac= f·sinkr (mm) （2）切削宽度 aw 沿主切削刃度量的切削层尺寸，单位为
金属切削原理与刀具ppt课件
进给量越大则越容易产生这种切
屑。材料所受应力超过了抗拉强 度。
崩碎切屑
切削力的幅度小，但波动大，切削过程不平稳，易损坏刀具，
已加工表面粗糙。 减小切削厚度，使切屑成针状或片状，同时提高切削速度，
以增加工件材料的塑性。
切屑的类型及控制
切屑的控制
切削加工中采用适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断， 形成“可接受”的良好切屑。
积屑瘤的形成及其影响
（5） 切削速度
根据积屑瘤的有无及生长高度Hb与切削速度关 系，可分为四个区：
I 区：切削速度很低，形成粒状或节状切屑， 没有积屑瘤生成；
Ⅱ区：形成带状切屑，冷焊条件逐渐形成， 随着切削速度的提高，积屑瘤高度也增加。
摩擦阻力Ff与切削流动推力T：
Ff>T 积屑瘤高度增大； Ff<T 积屑瘤被推走； Ff＝T 积屑瘤达到临界高度。
3）单元(粒状)切屑
产生条件：加工塑性金属，切削 速度极低时，增大进给量，减小 前角。 特点：切削过程不平稳，切削力 波动大，已加工表面粗糙度大。
粒状切屑
切塑性材料
↓γ0 ↓v ↑ hD
带状切屑
↑γ0↑v↓ hD
↓γ0 ↓v ↑hD
挤裂切屑
↑γ0↑v↓ hD
单元切屑
切屑的类型及控制
4）崩碎切屑
切脆性材料，工件材料越是脆硬、
（1）增大刀具前角 减小了切屑变形，降低切削力，
使切削过程容易进行。
（2）增大切削厚度 ΔhD的变化导致切削厚度的变
化，从而导致切削力的波动和影 响加工质量。
积屑瘤的形成及其影响
（3）增大已加工表面粗糙度
金属切削过程中的变形
（2）第二变形区 （挤压摩擦区）
金属切削原理与刀具(课)课件
切削和高硬度材料加工。
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
金属切削原理与刀具65页PPT
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
金属切削原理与刀具
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
金属切削原理与刀具
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
金属切削原理及刀具.pptx
直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀
造 面。
要 素
根据前刀面与主、副切削刃相毗邻的情况分为：
主前刀面： 与主切削刃毗邻的称为主前刀面；
副前刀面： 与副切削刃毗邻的称为副前刀面。
(2)后刀面
后刀面分为主后刀面与副后刀面。
主后刀面：是指与工件上加工表面相互作用和相对着的
刀面；
副后刀面：是与工件上已加工表面相互作用和相对着的
系 这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。
工作角度：把刀具同工件和切削运动联系起来确定的刀
具角度，即刀具在使用状态下(in use)的角度。
刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总
可以知道它将要安装在什么机床上，将有怎样的切削运动，
因此也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标
注角度参考系（所谓的“静止参考系” ）。
刀具标注角度参考系。
考 图中同时也表示了一
系 个由Pn-Pr- Ps 组成
的法剖面参考系。在
实际使用时一般是分
别使用某一个参考系。
第16页/共66页
刀 具 标
(5)进给剖面 Pf 和背平面Pp及 其组成的进给、背平面参考系
注 角 度 的
进给剖面Pf是通过切削刃选定 点，平行于进给运动方向并垂直 于基面Pr的平面。通常，它也平
定 义
下图所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于合成切 削运动方向不同，后刀面与加工表面之间的接触和摩擦的
实际情形有很大的不同：
(a)
第18页(b/)共66页
(c)
刀 具
图(a)，刀具后刀面同工件已加工表面之间有适宜的
工 作 角
间隙，切削情况正常； 图(b)，刀具的背棱顶在已加工表面上，切削刃无法
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• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rmaxctgrkf ctgrk
37
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmaxr
r2
f 2 2
因 Rmax << r
，R
2 max
13
刀具组成
• 切削刃： 刀具上两个面相交形成切削刃 • 主切削刃S：前刀面与 主后刀面相交形成的切削刃，它
担任主切削工作。 • 副切削刃Sˊ：前刀面和副后刀面相交形成的切削刃。 • 刀尖： 刀尖是指主切削刃与副切削刃的交点。
14
刀具结构
• 其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等， 都可看作是车刀的演变和组合。
24
切断刀安装高低对刀具工作角度的影响
• 图b，将刀尖安装高于工
作中心，则工作基面 P re 平面和工作切削平面 P se 与静止参考系中的 基面 P r 和切削平面 P s 发生倾斜，使工作前角γ oe 增大，工作后角α oe 减小； 图c是将刀尖安装 得低于工作中心，则工作 前角γ oe 减小，工作后 角α oe 增大。
20
刀具的结构
• 在基面内 • (1)主偏角：在基面内测量的主切削刃在基
面上的投影与进给运动方向的夹角，主偏 角一般为正值； • (2)副偏角： 在基面内测量的副切削刃在基 面上的投影与进给运动反方向的夹角，副 偏角一般为正值。 • (3)刀尖角：在基面内测量的主切削刃与副 切削刃之间的夹角。
21
磨时所c需t 的gp角c度t坐g0标•c系o和krs设t计g s时•s的i角knr度坐标系 不同，c刃t 磨gf时c 应t进g0行•s坐ik 标nr 系t间g s的•c角o度krs换算。
刃磨副后刀面时所需的
p
、
f
为：
ctgpctg0•cokrstgs•siknr
ctgfctg0•siknrtgs•cokrs 46
15
1.3 刀具角度
• 刀具的切削角度，是刀具和工件在切削运动的状 态下确定的角度。所以刀具的切削角度的坐标应 该用合成切削速度向量Ve来说明。
• 由于实际生产中大多数加工表面都是空间曲面， 不便于直接用来做为坐标平面，因此需通过切削 刃上某一选定点，做工件加工表面的切削平面和 法平面。
• 刀具静止参考系（标注参考系）：不考虑进给运 动，并在特定的安装条件下的参考系。
• ⑴ 切削宽度：沿主切 削刃方向度量的切削层 尺寸。
• 车削外圆时切削宽度：
32
切削层参数 • 切削厚度：两相邻
加工表面间的垂直 距离。 • 车外圆时，切削厚 度：
33
切削层参数
• 切削深度：在基 面上垂直于进给 运动方向测量的 切削层尺寸。
• 车削加工时的切 削深度：
dw，dm分别为待加工表面和已加工表面的直径。
34
切削层参数
• 切削面积：切削层 垂直与切削速度截 面内的面积。
• 车外圆时：
35
二、自由切削和非自由切削 • 自由切削是指只有一个直线切削刃的切削。 • 非自由切削是指切削刃为折线形，即有主
切削刃和副切削刃；或曲线形的切削。
36
三、残留面积及其高度
• 由于切削运动和刀具的几何形状的关系，使加工 后仍有一部分金属未被切除，而残留在已加工表 面上，构成已加工表面的横向不平度（粗糙度）， 既所谓残留面积。
27
进给运动对工作角度的影响
• 横向进给运动对工作角 度的影响：
• 实际的切削平面和基面 都要偏转一个附加的螺 旋升角，使车刀的工作 前角增大，工作后角减 小。在车端面、切断和 车外圆进给量(或加工螺 纹的导程)较大时，则应 考虑螺旋升角的影响。
28
非圆柱表面的工件形状对工作角度的影响 • 加工凸轮类零件时，由于加工表面为非圆
刀具角度换算 • 三、ISO车刀的标注角度
47
角。
n
n
39
法平面参考系 （Рr— Ps— Pn ）
40
法剖面内的角度
• 法前角 n ： 法平面中测 量的基面与 前刀面之间 的夹角。
• 法后角 n ： 法平面中测 量的切削平 面与后刀面 之间的夹角。
41
法剖面内的角度
• 法剖面与主剖面之间的夹角为刃倾角，所以可 以由几何关系导出：
tgn tg0•coss ctgn ctg0•coss
42
刀具角度的换算
• 二、切深、进给剖面坐标系
43
刀具角度的换算
• 切深剖面（Pp）：通过切削刃某选定点， 切深方向和主运动假定方向所组成的平面。
• 进给剖面（Pf）：通过切削刃某选定点，进 给运动方向和主运动假定方向所组成的平 面。
• 切深剖面和进给剖面是相互垂直的平面，
44
刀具角度换算
• 在切深剖面中可 得切深方向前
三、刀具的实际切削角度
• 1.产生原因:在实际的切削加工中，切削平 面、基面和正交平面位置会发生变化。
• 2.定义:以切削过程中实际的切削平面、基 面和正交平面为参考平面所确定的刀具角 度称为刀具的工作角度，又称实际角度。
• 3.影响：刀具安装位置对工作角度的影响、 进给运动对工作角度的影响。
22
1
第一章 基本定义
1.1 切削运动 1.2 刀具切削部分组成要素 1.3 刀具角度 1.4 切削层要素 1.5 刀具角度的换算
2
1.1 切削运动
• 切削运动：金属切削加工是利用刀具切去 工件毛坯上多余的金属 层(加工余量)，以 获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和 表面质量的机械加工方法。
3
工件上的表面
ve vvf
12
1.2 刀具切削部分组成要素
• 车刀由刀柄和刀头组成，切削 部分包括以下几个部分：
• 前 面 Ar(face) ： 前面是 刀具上切屑流过的表面。
• 主后面Aa (flank) ：刀上 同前面相交形成主切削刃 的后面，即与工件上过渡 表面相对的表面。
• 副后面Aa‘ ： 与已加工表 面相对的表面，刀具上同 前面相交形成副刃的后面 。
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
16
一、刀具切削角度的坐标平面
17
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
• a)刀具安装位置对工作角度的影响 • ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时，
刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
23
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度 • 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
面 的位置始终在待加工表面与已加工表面 之间不断变 化。
10
切削用量
• 切削用量
– 切削速度、进给量、背吃刀量 – (1)切削速度VC
(m/s或m/min)
– (2) 进给量f
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
11
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
4
成型方式
5
切削运动
• 在金属切削中，为了要从工件上切去一部 分金属，刀具和工件间必须完成一定的切 削运动。切削运动包括：主运动和进给运 动。
6
刨削加工
7
切削运动
• 主运动 ：使工件与刀具产生相对运动而进 行切削的最主要的运动。主运动特点是运 动速度最高，消耗功率最大。主运动一般 只有一个。
– L－往复直线运动的行程长度 – nr－主运动每分钟的往复次数
v 2Lnr 100060
9
工件上的表面
• 在切削加工过程中，工件上有三个不断变 化着 的表面。
➢ ⑴ 待加工表面 工件上有待切除的表面。 ➢ ⑵ 已加工表面 工件上经刀具切削后产生
的新 表面。 ➢⑶ 过渡表面 切削刃正在切削的表面。该表
柱表面，所以必然引起切削时切削平面、 基面的变化，从而引起切削时实际前、后 角的变化。
29
非圆柱表面的工件形状对工作角度的影响
30
1.4 切削层要素
• 切削层:工件 上正被切削 刃切削的一 层金属，亦 即相邻两个 加工表面之 间的一层金 属。
31
一、切削层参数
• 切削层参数共有三个， 它们通常都在垂直于切 削速度v的平面内度量。
25
车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时的变化
• 当车刀刀杆的纵 向轴线与进给方 向不垂直时，将 会引起工作主偏 角kre和工作副偏 角k’re的变化
26
进给运动对工作角度的影响
• 纵向进给运动对工作角度 的影响：
• 实际的切削平面和基面都 要偏转一个附加的螺旋升 角，使车刀的工作前角增 大，工作后角减小。一般 车削时，进给量比工件直 径小很多，故螺旋升角很 小，它对车刀工作角度影 响不大，可忽略不计。
18
外圆刀具标注角度
后角
楔角 前角
主偏角
刀尖角
副偏角• 刀具的标注角度 • (1)前角：在正交平面内测量的前刀面与基
面之间的夹角，前角表示前刀面的倾斜程 度； • (2)后角：在正交平面内测量的主后刀面与 切削平面之间的夹角，后角表示主后刀面 的倾斜程度； • (3)楔角：前刀面与后刀面之间的夹角。
Rmaxctgrkf ctgrk
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残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmaxr
r2
f 2 2
因 Rmax << r
，R
2 max
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刀具组成
• 切削刃： 刀具上两个面相交形成切削刃 • 主切削刃S：前刀面与 主后刀面相交形成的切削刃，它
担任主切削工作。 • 副切削刃Sˊ：前刀面和副后刀面相交形成的切削刃。 • 刀尖： 刀尖是指主切削刃与副切削刃的交点。
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刀具结构
• 其它各类刀具，如刨刀、钻头、铣刀等， 都可看作是车刀的演变和组合。
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切断刀安装高低对刀具工作角度的影响
• 图b，将刀尖安装高于工
作中心，则工作基面 P re 平面和工作切削平面 P se 与静止参考系中的 基面 P r 和切削平面 P s 发生倾斜，使工作前角γ oe 增大，工作后角α oe 减小； 图c是将刀尖安装 得低于工作中心，则工作 前角γ oe 减小，工作后 角α oe 增大。
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刀具的结构
• 在基面内 • (1)主偏角：在基面内测量的主切削刃在基
面上的投影与进给运动方向的夹角，主偏 角一般为正值； • (2)副偏角： 在基面内测量的副切削刃在基 面上的投影与进给运动反方向的夹角，副 偏角一般为正值。 • (3)刀尖角：在基面内测量的主切削刃与副 切削刃之间的夹角。
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磨时所c需t 的gp角c度t坐g0标•c系o和krs设t计g s时•s的i角knr度坐标系 不同，c刃t 磨gf时c 应t进g0行•s坐ik 标nr 系t间g s的•c角o度krs换算。
刃磨副后刀面时所需的
p
、
f
为：
ctgpctg0•cokrstgs•siknr
ctgfctg0•siknrtgs•cokrs 46
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1.3 刀具角度
• 刀具的切削角度，是刀具和工件在切削运动的状 态下确定的角度。所以刀具的切削角度的坐标应 该用合成切削速度向量Ve来说明。
• 由于实际生产中大多数加工表面都是空间曲面， 不便于直接用来做为坐标平面，因此需通过切削 刃上某一选定点，做工件加工表面的切削平面和 法平面。
• 刀具静止参考系（标注参考系）：不考虑进给运 动，并在特定的安装条件下的参考系。
• ⑴ 切削宽度：沿主切 削刃方向度量的切削层 尺寸。
• 车削外圆时切削宽度：
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切削层参数 • 切削厚度：两相邻
加工表面间的垂直 距离。 • 车外圆时，切削厚 度：
33
切削层参数
• 切削深度：在基 面上垂直于进给 运动方向测量的 切削层尺寸。
• 车削加工时的切 削深度：
dw，dm分别为待加工表面和已加工表面的直径。
34
切削层参数
• 切削面积：切削层 垂直与切削速度截 面内的面积。
• 车外圆时：
35
二、自由切削和非自由切削 • 自由切削是指只有一个直线切削刃的切削。 • 非自由切削是指切削刃为折线形，即有主
切削刃和副切削刃；或曲线形的切削。
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三、残留面积及其高度
• 由于切削运动和刀具的几何形状的关系，使加工 后仍有一部分金属未被切除，而残留在已加工表 面上，构成已加工表面的横向不平度（粗糙度）， 既所谓残留面积。
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进给运动对工作角度的影响
• 横向进给运动对工作角 度的影响：
• 实际的切削平面和基面 都要偏转一个附加的螺 旋升角，使车刀的工作 前角增大，工作后角减 小。在车端面、切断和 车外圆进给量(或加工螺 纹的导程)较大时，则应 考虑螺旋升角的影响。
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非圆柱表面的工件形状对工作角度的影响 • 加工凸轮类零件时，由于加工表面为非圆
刀具角度换算 • 三、ISO车刀的标注角度
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角。
n
n
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法平面参考系 （Рr— Ps— Pn ）
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法剖面内的角度
• 法前角 n ： 法平面中测 量的基面与 前刀面之间 的夹角。
• 法后角 n ： 法平面中测 量的切削平 面与后刀面 之间的夹角。
41
法剖面内的角度
• 法剖面与主剖面之间的夹角为刃倾角，所以可 以由几何关系导出：
tgn tg0•coss ctgn ctg0•coss
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刀具角度的换算
• 二、切深、进给剖面坐标系
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刀具角度的换算
• 切深剖面（Pp）：通过切削刃某选定点， 切深方向和主运动假定方向所组成的平面。
• 进给剖面（Pf）：通过切削刃某选定点，进 给运动方向和主运动假定方向所组成的平 面。
• 切深剖面和进给剖面是相互垂直的平面，
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刀具角度换算
• 在切深剖面中可 得切深方向前
三、刀具的实际切削角度
• 1.产生原因:在实际的切削加工中，切削平 面、基面和正交平面位置会发生变化。
• 2.定义:以切削过程中实际的切削平面、基 面和正交平面为参考平面所确定的刀具角 度称为刀具的工作角度，又称实际角度。
• 3.影响：刀具安装位置对工作角度的影响、 进给运动对工作角度的影响。
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第一章 基本定义
1.1 切削运动 1.2 刀具切削部分组成要素 1.3 刀具角度 1.4 切削层要素 1.5 刀具角度的换算
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1.1 切削运动
• 切削运动：金属切削加工是利用刀具切去 工件毛坯上多余的金属 层(加工余量)，以 获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和 表面质量的机械加工方法。
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工件上的表面
ve vvf
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1.2 刀具切削部分组成要素
• 车刀由刀柄和刀头组成，切削 部分包括以下几个部分：
• 前 面 Ar(face) ： 前面是 刀具上切屑流过的表面。
• 主后面Aa (flank) ：刀上 同前面相交形成主切削刃 的后面，即与工件上过渡 表面相对的表面。
• 副后面Aa‘ ： 与已加工表 面相对的表面，刀具上同 前面相交形成副刃的后面 。
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
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一、刀具切削角度的坐标平面
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二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
• a)刀具安装位置对工作角度的影响 • ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时，
刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
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刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度 • 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
面 的位置始终在待加工表面与已加工表面 之间不断变 化。
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切削用量
• 切削用量
– 切削速度、进给量、背吃刀量 – (1)切削速度VC
(m/s或m/min)
– (2) 进给量f
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
11
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
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成型方式
5
切削运动
• 在金属切削中，为了要从工件上切去一部 分金属，刀具和工件间必须完成一定的切 削运动。切削运动包括：主运动和进给运 动。
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刨削加工
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切削运动
• 主运动 ：使工件与刀具产生相对运动而进 行切削的最主要的运动。主运动特点是运 动速度最高，消耗功率最大。主运动一般 只有一个。
– L－往复直线运动的行程长度 – nr－主运动每分钟的往复次数
v 2Lnr 100060
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工件上的表面
• 在切削加工过程中，工件上有三个不断变 化着 的表面。
➢ ⑴ 待加工表面 工件上有待切除的表面。 ➢ ⑵ 已加工表面 工件上经刀具切削后产生
的新 表面。 ➢⑶ 过渡表面 切削刃正在切削的表面。该表
柱表面，所以必然引起切削时切削平面、 基面的变化，从而引起切削时实际前、后 角的变化。
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非圆柱表面的工件形状对工作角度的影响
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1.4 切削层要素
• 切削层:工件 上正被切削 刃切削的一 层金属，亦 即相邻两个 加工表面之 间的一层金 属。
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一、切削层参数
• 切削层参数共有三个， 它们通常都在垂直于切 削速度v的平面内度量。
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车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂直时的变化
• 当车刀刀杆的纵 向轴线与进给方 向不垂直时，将 会引起工作主偏 角kre和工作副偏 角k’re的变化
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进给运动对工作角度的影响
• 纵向进给运动对工作角度 的影响：
• 实际的切削平面和基面都 要偏转一个附加的螺旋升 角，使车刀的工作前角增 大，工作后角减小。一般 车削时，进给量比工件直 径小很多，故螺旋升角很 小，它对车刀工作角度影 响不大，可忽略不计。
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外圆刀具标注角度
后角
楔角 前角
主偏角
刀尖角
副偏角• 刀具的标注角度 • (1)前角：在正交平面内测量的前刀面与基
面之间的夹角，前角表示前刀面的倾斜程 度； • (2)后角：在正交平面内测量的主后刀面与 切削平面之间的夹角，后角表示主后刀面 的倾斜程度； • (3)楔角：前刀面与后刀面之间的夹角。