第1章+切削原理及其应用
金属切削原理的应用
金属切削原理的应用1. 引言金属切削是一种常见的加工方法，广泛应用于制造业中。
本文将介绍金属切削的基本原理及其在工程领域中的应用。
2. 金属切削的基本原理金属切削是通过切削工具与工件之间的相对运动，在切削力作用下，将工件上的金属材料剥离、断裂，从而进行加工的一种方法。
其基本原理包括以下几个关键要素：2.1. 切削工具切削工具通常由硬质合金等耐磨材料制成，具有尖锐的切削边缘。
常见的切削工具有刀具、钻头、铣刀等。
2.2. 切削速度切削速度是指切削工具与工件接触面上的相对运动速度。
切削速度的选择需要考虑材料的硬度、切削工具的材料等因素。
2.3. 切削力切削力是指切削过程中作用在切削工具上的力，通常由切向力和径向力组成。
切削力的大小会影响切削过程中的工件变形和切削工具的磨损情况。
2.4. 切削液切削液是常用的辅助材料，用于冷却和润滑切削区域，减少切削工具和工件的摩擦，提高切削效率。
3. 金属切削的应用金属切削广泛应用于制造业中的各个领域，下面将分别介绍金属切削在机械加工、航空航天以及汽车制造等领域的具体应用。
3.1. 机械加工在机械加工领域中，金属切削常用于制造零件的精密加工。
通过金属切削可以实现零件的形状加工、孔加工、螺纹加工等。
3.2. 航空航天航空航天是对材料、工艺等要求非常高的领域，而金属切削正是满足这些高要求的一种可行方式。
在航空航天领域，金属切削应用于制造飞机零部件、火箭发动机等。
3.3. 汽车制造汽车制造过程中需要大量的零部件加工，金属切削可以满足对零部件精度、质量的要求。
金属切削在汽车制造中应用广泛，包括发动机零部件、车身零部件等。
4. 金属切削的优势和挑战金属切削作为一种常用的加工方法，具有以下优势：•可以实现高精度加工，满足不同领域对零部件精度的要求；•可以加工各种金属材料，具有较广的适用性；•可以进行批量生产，提高生产效率。
然而，金属切削也面临一些挑战：•切削工具的磨损和损伤会影响加工精度和质量；•切削过程中产生的高温和切屑可能对工件造成损害。
金属切削原理基础知识解析
金属切削原理基础知识解析金属切削是一种常见的加工方法，广泛应用于制造业中。
了解金属切削的基础原理对于合理选择切削工艺和工具，提高加工效率和质量非常重要。
本文将解析金属切削的基础知识，包括切削原理、切削力、毛坯形状与切削刃的几何形状以及金属切削中常用的切削材料。
1. 切削原理金属切削是指通过刀具对金属工件进行机械加工，从而使工件形状发生改变的过程。
在切削过程中，刀具通过对工件施加切削力，使工具切削刃与工件产生相对运动，将工件上的金属层削除或形成所需形状。
2. 切削力切削力是指切削过程中刀具作用在工件上的力。
切削力的大小与材料的物理性质、切削刃的几何形状、切削速度等因素有关。
通常，切削力可分为切削力、切向力和法向力。
切削力的准确计算可以帮助选择合适的刀具、预测工具寿命以及优化切削工艺。
3. 毛坯形状与切削刃的几何形状切削和加工形状的选择取决于所需产品的要求。
毛坯形状的设计决定了切削刃的几何形状。
常见的切削刃形状包括直角切削刃、圆弧切削刃和锥形切削刃。
不同形状的切削刃适用于不同的切削操作，可以获得不同的切削效果。
4. 切削材料在金属切削过程中，刀具与工件之间会产生高温、高压和强大的切削力。
因此，切削工具需要具备较高的硬度、耐磨性和热稳定性。
常用的切削材料包括高速钢（HSS）、硬质合金和陶瓷等。
每种材料都有其适用的加工范围和特点，根据加工要求和具体情况选择合适的切削材料可以提高加工效率和工具寿命。
综上所述，金属切削是一种重要的加工方法，对于提高加工效率和产品质量至关重要。
了解金属切削的基础知识，包括切削原理、切削力、毛坯形状与切削刃的几何形状以及切削材料，可以帮助选择合适的切削工艺和工具，提高加工效率和质量。
在实际应用中，根据具体的加工要求和材料性质选择合适的刀具和切削参数，可以更好地发挥金属切削的功能。
金属切削原理的基本原理与应用探析
金属切削原理的基本原理与应用探析金属切削是指在机械加工过程中，通过刀具对金属材料进行切削加工的一种方法。
切削加工是现代工业生产中非常重要的一环，广泛应用于制造业的各个领域，如汽车制造、航空航天、机械制造等。
本文将探析金属切削原理的基本原理和应用。
一、金属切削原理的基本原理1. 切削力与材料性质的关系切削力是刀具和工件之间产生的力，它直接影响到切削加工的效率和质量。
切削力与金属材料的性质有密切关系，例如硬度、韧性和塑性等特性。
一般来说，材料硬度越高，切削力越大。
2. 切削热的生成与影响在切削过程中，由于刃口与工件接触产生摩擦，会产生大量的切削热。
切削热的大小和分布对切削加工有着重要影响。
过高的切削热可能导致刀具磨损加剧、工件变形，甚至热裂纹的产生。
因此，有效控制切削热对于提高切削加工质量至关重要。
3. 切削液的作用切削液在切削过程中起到冷却、润滑和防腐的作用。
通过降低切削热，它可以有效地控制切削加工过程中的温度，减少工件表面的热变形，提高切削加工质量和效率。
4. 切削刃部分的结构与刀具磨损切削刃是切削工具的重要部分，其结构设计直接影响到切削加工的效果。
一般来说，切削刃的设计要使切削力分布均匀，降低切削热和切削力，延长切削工具的寿命。
此外，选择合适的材料和硬度对切削刃的寿命也有很大影响。
二、金属切削的应用探析1. 汽车制造汽车制造是金属切削应用的重要领域之一。
在汽车制造中，金属切削广泛应用于发动机、底盘、车身等零部件的加工。
通过金属切削，可以精确加工出复杂形状的零部件，提高汽车的质量和性能。
2. 航空航天工业航空航天工业对金属切削的要求更为严格。
在航空航天工业中，金属切削应用于航空发动机、机翼、航天器等部件的加工。
金属切削技术的发展和应用，推动了航空航天工业的进步和发展。
3. 机械制造金属切削在机械制造领域中扮演着重要角色。
在机械制造中，金属切削应用于制造各种机床、工具以及零部件等。
通过金属切削技术，可以提高机械制造的精度和效率，满足不同行业和领域的生产需求。
刀具切削原理
刀具切削原理
刀具切削原理是指在切削加工过程中，刀具通过相对于工件的相对运动，将工件上的材料逐渐剥离和去除，以达到加工工件的目的。
刀具切削原理与刀具的几何形状、材料、尺寸、刃口状况等因素密切相关。
下面将介绍几种常见的刀具切削原理。
1. 削剪切削原理：在削剪切削中，刀具的切削边缘相对于工件的方向进行快速切割。
切削力集中在刀具的刃口附近，通过工件上的剪切应力使材料断裂并剥离。
这种切削原理常用于剪切、切割等工艺中。
2. 磨削切削原理：磨削切削是通过刀具上的磨削颗粒与工件接触，通过摩擦磨削去除工件上的材料。
刀具通常是磨石、磨轮等，利用磨粒与工件的相对运动，在磨削过程中剥离材料。
这种切削原理适用于对工件进行精密、表面光滑的加工。
3. 钻削切削原理：在钻削切削中，刀具通常是钻头，通过旋转运动与工件相互作用。
刀具在工件上产生切削力，通过刀具的刃口将材料剥离和去除。
这种切削原理适用于钻孔。
4. 滚削切削原理：滚削切削是通过滚轮等刀具与工件表面接触，通过相对轴向运动将工件上的材料压缩、变形或剥离。
这种切削原理适用于滚压、滚花等工艺。
总而言之，不同的刀具切削原理适用于不同的工艺需求，根据工件的具体加工要求选择合适的切削原理和刀具是提高加工效率和质量的重要因素。
第一章切削加工基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识第⼀章切削加⼯基础知识⼀、本章的教学⽬的与要求本章主要介绍了机械加⼯基础知识。
重点应掌握切削运动及切削⽤量概念；切削⼑具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加⼯性概念；机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础，为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数2切削⼑具和切削过程主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加⼯性主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法5机械加⼯⼯艺过程基本概念主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位6机械加⼯质量的概念主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量三、重点、难点及对学⽣的要求（掌握、熟悉、了解、⾃学）让学⽣重点掌握切削运动及切削⽤量概念、切削⼑具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加⼯性、机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车⼑：turning tools⼑具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表⾯质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、⽰数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加⼯⽅法的主运动和进给运动：a.车端⾯；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平⾯；d.在⽜头刨床上刨平⾯；e.在平⾯磨床上磨平⾯。
金属切削的原理和应用
金属切削的原理和应用1. 前言金属切削是一种常见的金属加工方式，广泛应用于制造业领域。
本文将从金属切削的原理和应用两个方面进行介绍。
2. 原理金属切削的原理是通过将刀具与工件之间相对运动，在工件表面切削出所需形状。
金属切削过程中主要包括以下几个要素：•刀具：刀具是进行金属切削的关键工具，可以根据切削材料的不同选择不同种类的刀具。
常见的刀具有平头刀、圆头刀、金属锯等。
•工件：工件是需要进行切削加工的金属材料，可以是铁、铜、铝等金属。
•切削速度：切削速度是指单位时间内切削刃通过工件表面的长度。
切削速度的选择需要考虑切削材料的硬度、刀具的耐磨性等因素。
•进给量：进给量是指切削刃在切削过程中每次进给到工件表面的量。
进给量的选择需要考虑切削材料的硬度、刀具的耐磨性等因素。
•切削力：切削力是切削过程中作用在刀具上的力，由切削材料的硬度、切削速度、刀具的材质等因素影响。
3. 应用金属切削广泛应用于制造业领域，以下是几个常见的应用场景：3.1 汽车制造金属切削在汽车制造中起着重要的作用。
汽车零部件的加工过程中，金属切削是一个关键部分，例如轮毂、车架等核心零部件的加工都需要通过金属切削来完成。
3.2 机械制造机械制造是金属切削的另一个重要领域。
在机械制造过程中，金属切削常用来加工各种类型的零部件，如轴、套、齿轮等。
金属切削可以实现精确的加工要求，能够提高机械制造产品的质量。
3.3 航空航天航空航天领域也广泛应用金属切削技术。
航空航天产品对材料要求较高，需要采用高精度的金属切削技术来加工各种复杂形状的零部件，如飞机轴承、发动机零件等。
3.4 制造设备金属切削还广泛应用于制造设备的生产中。
制造设备的加工过程中，金属切削技术可以实现对各种材料的精确加工，如钣金加工、零件加工等。
4. 总结金属切削是一种常见的金属加工方式，通过刀具与工件之间的相对运动，切削出所需形状。
金属切削在汽车制造、机械制造、航空航天和制造设备等领域都有广泛的应用。
金属切削原理与刀具复习大纲
2. 各种刀具材料使用于加工什么材料？
第三章 金属切削过程的基本规律
第一变形区：（基本变形区） OA~OM之间的区域，是切削 第二变形区： 第三变形区： 过程中的主要变形区，是切削 切屑底层与前刀面之间的摩擦 工件已加工表面与刀具后刀面之 力和切削热的主要来源。 间的挤压、摩擦变形区域。 变形区。主要影响切屑的变形 主要特征： 造成工件表面的纤维化与加工硬 和积屑瘤的产生。 剪切面的滑移变形 化。
带状切屑
节状切屑
粒状切屑
三、变形程度的表示方法
1.
变形系数：( 切削厚度压缩比Λ h )
h ch h hD
厚度变形系数：
长度变形系数：
lc l lch
h l 1
根据体积不变原理数：
hch OM cos( o ) cos( o ) hD OM sin sin
延长刀具寿命，便于刀具的制造，资源丰富，价格低廉。
2. 常用刀具材料
高速钢 硬质合金 陶瓷
有钨钴类硬质合金、 钨钛钴类硬质合金和 钨钛钽（铌）类硬质 合金。 推广使用新型刀具 材料如涂层刀具、陶瓷 刀具、天然金刚石、聚 晶金刚石、立方氮化硼 等。 能制造结构复杂 的成形刀具
超硬刀具材料
（1）硬质合金的分类
3-3 切削热
一、切削热的来源：
切削层挤 裂变形 前刀面与切 屑摩擦
切削热的分布：
热量的20%∼50%传给刀具→ 刀具磨损、硬度降低
二、影响切削温度的因素分析
1、切削用量对切削温度的影响：Vc →f →ap
vc、f、ap↗ θ ℃↗
x c y
C v f
ap
z
用YT15刀具，切削45#钢时( σ b=75kg/cm2)
《金属切削原理》课件
金属切削在机械制造中的应用
加工精度：金属切削可以精确地加工出各种形状和尺寸的零件 加工效率：金属切削可以提高生产效率，缩短生产周期 加工范围：金属切削可以加工各种金属材料，包括钢、铝、铜等 加工质量：金属切削可以保证加工质量，提高产品的可靠性和耐用性
金属切削在航空航天领域的应用
飞机制造：金属 切削用于制造飞 机机身、机翼、 发动机等部件
新材料硬度 高，耐磨性 好，对刀具 寿命和加工 效率产生影 响
新材料热导 率低，切削 过程中热量 难以散发， 对刀具和工 件产生影响
新材料化学 活性强，易 与刀具材料 发生化学反 应，影响刀 具寿命和加 工质量
新材料加工 难度大，对 刀具材料和 加工工艺提 出更高要求
新材料加工 过程中产生 的废料处理 问题，对环 保和资源利 用提出挑战
切削热的ห้องสมุดไป่ตู้生与散失
切削热的产生：刀具与工件之间的摩擦和剪切作用 切削热的散失：通过刀具、工件和切屑的传导、对流和辐射等方式 切削热的影响：影响刀具寿命、工件加工精度和表面质量 切削热的控制：通过优化刀具材料、切削参数和冷却方式等手段
切削表面的形成与变化
切削过程：刀具与工件之间的相对运动 切削力：刀具与工件之间的相互作用力 切削温度：刀具与工件之间的摩擦热 切削表面：刀具与工件之间的接触面
火箭制造：金属 切削用于制造火 箭发动机、燃料 箱、控制系统等 部件
卫星制造：金属 切削用于制造卫 星外壳、太阳能 电池板、天线等 部件
空间站制造：金 属切削用于制造 空间站外壳、太 阳能电池板、生 命支持系统等部 件
金属切削在汽车工业领域的应用
汽车零部件制造：金属切削用于生产汽车发动机、变速箱、底盘等零部件 汽车车身制造：金属切削用于生产汽车车身、车门、车窗等车身部件 汽车模具制造：金属切削用于生产汽车模具，如冲压模具、注塑模具等 汽车维修与保养：金属切削用于汽车维修与保养，如更换损坏的零部件、修复车身损伤等
金属切削原理ppt课件
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素 刀具由任务部分和非任务部分构成。
•〔1〕前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •〔2〕主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的外表 〔过渡 外表〕相对的刀面。 •〔3〕副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的外表相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
瞬时速度。单位：m/s或m/min〔r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运
动方向的瞬时速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str〔double stroke双行程〕 • 例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进展切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿 • 例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1〕基面中丈量的刀具角度
•〔1〕主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与 进给运动速度Vf方向之间的夹角。 •〔2〕副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进 给运动速度vf反方向之间的夹角。 •〔3〕刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投 影之间的夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度能否正确的验证公式之
§1-2 刀具资料
•刀具资料通常是指刀具切削部分的资料。 •加工质量、加工效率、加工本钱，在很大程度上取决于 刀具资料的合理选择。因此，资料、构造和几何外形是决 议刀具切削性能的主要要素。 •金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还 要求刀具资料具备一定性能。
第1章+切削原理及其应用
现代切削加工技术
图1-1 塑性金属挤压与切削示意图
机械工程学院 (School of mechanical engineering)
现代切削加工技术
前刀面 H′ F′ C′ D C 切屑 F H G′ E′ B′ φ 工件 A B E G 刀具 vc
tan( ) Fp Fc
（1-7）
令： tan
机械工程学院 (School of mechanical engineering)
现代切削加工技术
剪切角的计算
麦钱特（M. E. Merchant）公式（根据合力最小原理计算剪切角）
由（ 6 1 ）式：Fr 得：
AD dF ，令 r 0， sin cos( ) d
图15作用在切屑上的力现代切削加工技术机械工程学院schoolmechanicalengineering图16作用在切屑上的力与角度的关系c现代切削加工技术机械工程学院schoolmechanicalengineeringcossincossin1617现代切削加工技术机械工程学院schoolmechanicalengineering剪切角的计算剪切角的计算merchant公式公式根据合力最小原理计算剪切角根据合力最小原理计算剪切角shafferleeshaffer公式公式根据主应力方向与最大剪根据主应力方向与最大剪应力方向之间的夹角为应力方向之间的夹角为4545度的原理来计算剪切角度的原理来计算剪切角cossin19上述两个公式反映了剪切角刀具前角刀屑之间的摩擦三者之间的关系结合剪切角与变形系数的关系也反映了三者对切屑变形的影响
③ 切削速度：使得摩擦系数有 一个极大值；
金属切削原理的课件
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数。
刀具切削部分的基本定义
1)刀 面
①前刀面 切屑流过的刀面。
②主后刀面 与工件正在被切削加工的表面 （过渡表面）相对的刀面。
③副后刀面 与工件已切削加工的表面相对 的刀面。
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2020/6/1
2)刀刃
①主切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。
②副切削刃 前刀面与副后刀面在空间的交线。
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由以下三个在空间 相互垂直的参考平 面构成。
通过切削刃上选定 点，垂直于该点切 削速度方向的平面。 通常平行于车刀的 安装面（底面）。
通过切削刃 上选定点，垂直 于基面并与主切 削刃相切的平面。
切削加工中刀具和工 件之间的相对运动即 切削运动(cutting motions) 。 切削运动可以是旋转 运动或直线运动，也 可以是连续的或间歇 的
（1）主运动
由机床或人力提供的刀具与 工件之间主要的相对运动, 它使刀具切削刃及其邻近的 刀具表面切入工件材料，使 被切削层转变为切屑, 从而 形成工件的新表面。 在切削运动中，主运动 (primary motion)速度最高、 耗功最大。 主运动只有一个。
模块一 金属切削原理
课题一 金属切削的基本定义的认识
知识点
切削运动 切削形成的加工表面 切削用量 刀具的几何角度 切削层参数
技能点
认识切削运动、加工表面、切削用量切削层参数 等相关概念
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认识刀具的几何角度
一、课题分析
金属切削加工就是在机床上利用切削工具 从工件上切除多余金属，使之成为具有一定几 何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。在 切削加工过程中，除了要有一定切削性能的切 削刀具外，还要有机床提供工件与切削刀具间 所必需的相对运动，而且这种相对运动还要与 工件各种表面的形成规律和几何特征相适应。 本课题主要学习切削运动和切削用量、刀具的 组成及其几何参数、车刀的工作角度等内容。
机械工程学中的切削原理解读
机械工程学中的切削原理解读在机械工程学中，切削原理是一门重要的学科，它研究的是如何通过切削工具对工件进行加工。
切削原理的理解对于机械工程师来说至关重要，因为它关系到加工质量和效率的提升。
本文将从不同角度解读机械工程学中的切削原理，帮助读者更好地理解和应用这一知识。
首先，我们来了解一下切削的基本概念。
切削是指通过切削工具对工件进行削除材料的加工过程。
在切削过程中，切削工具通过施加力和产生热量来削除工件上的材料，从而实现加工目标。
切削工具一般由硬质材料制成，如高速钢、硬质合金等，以保证其在切削过程中的耐磨性和刚性。
切削原理的核心是切削力的产生和传递。
切削力是指切削过程中作用在切削工具上的力，它由切削力的三个分量组成：主切削力、切向力和轴向力。
主切削力是指切削过程中切削工具对工件产生的力，它的大小和方向决定了切削过程中切削工具的运动轨迹和切削效果。
切向力是指切削过程中切削工具对工件的侧向力，它的大小和方向影响着工件表面的质量和加工精度。
轴向力是指切削过程中切削工具对工件的纵向力，它的大小和方向决定了切削过程中工件的进给速度和切削深度。
了解了切削力的产生和传递，我们可以进一步探讨切削过程中的热效应。
切削过程中由于切削工具与工件的摩擦和变形，会产生大量的热量。
这些热量会引起切削工具和工件的温度升高，从而影响切削过程的稳定性和加工质量。
为了降低切削过程中的热效应，可以采取一些措施，如增加切削液的冷却和润滑效果、选择合适的切削速度和进给速度等。
除了切削力和热效应，切削过程中还存在着切削振动和切削声音等问题。
切削振动是指切削过程中切削工具和工件之间的相对振动，它会导致切削过程的不稳定和加工表面的波纹状。
为了减小切削振动的影响，可以采取一些措施，如增加切削工具的刚度和减小切削力的变化。
切削声音是指切削过程中产生的声音，它可以通过声学技术进行监测和分析，从而提供有关切削过程的信息，如切削质量和切削工具的磨损情况等。
金属切削原理与刀具(课)课件
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
金属切削设备知识点总结
金属切削设备知识点总结一、金属切削设备工作原理1.切削原理金属切削设备的工作原理是利用刀具对金属材料进行切削，从而使金属材料产生切屑，并实现工件形状、尺寸的精确加工。
切削过程中，切削速度、进给量、切削深度等参数是影响加工质量和效率的关键因素。
2.切削力原理在金属切削过程中，切削刀具对工件的切削力是一个重要的参数。
切削力的大小与切削系统的刚性、切削条件、切削参数等密切相关。
合理控制切削力可以有效减少设备磨损和提高加工质量。
3.切削热原理金属切削过程中，由于切屑的产生和切削区的摩擦热，会导致切削区温度的升高，进而影响刀具寿命和加工质量。
因此，控制切削热对金属切削设备的加工效果具有重要意义。
二、金属切削设备主要类型1.铣床铣床是一种常用的金属切削设备，主要用于对平面、曲面的铣削加工。
根据加工能力和结构形式的不同，铣床可以分为立式铣床、卧式铣床、数控铣床等类型。
2.车床车床是一种用来加工回转体(如轴类、盘类)的机械设备，主要适用于对金属材料进行车削加工。
按照加工方式的不同，车床又可分为普通车床、数控车床、车削中心等类型。
3.钻床钻床是一种专门用于金属材料进行钻孔加工的设备，按照结构类型可分为立式钻床、卧式钻床等。
4.磨床磨床是一种用磨削工具对工件进行精密加工的设备，包括平面磨床、外圆磨床、内圆磨床等。
5.锯床锯床是一种用于金属材料进行锯切加工的设备，可以分为手动锯床、半自动锯床和全自动锯床等。
6.冲床冲床是一种利用冲模对金属材料进行冲压加工的设备，适用于扁钢、槽钢、角钢等金属材料的切割和成型。
7.刨床刨床是一种用于对工件进行平面加工的设备，通过刀具的切削实现工件表面的平整和精密度的提高。
8.剪床剪床是一种用于对金属板材进行切割的设备，包括剪板机、剪板钢丝绳机、液压剪板机等。
以上是常见的金属切削设备主要类型，可以根据加工需求和工件特点选择合适的设备进行加工。
三、金属切削设备应用领域金属切削设备广泛应用于各个制造行业，主要包括以下领域：1.航空航天航空航天领域对金属零部件的精密度和表面质量要求非常高，因此需要使用高精度、高效率的金属切削设备进行加工。
金属切削原理PPT全套课件
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的 参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和 测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通 常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同 的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量 其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的 大小也就不同。
测量平面和参考平面系就组成了所谓的刀具 标注角度参考系。目前各个国家由于选用的测量 平面不同，所以采用的刀具标注角度参考系也不 完全同意。现在以常用的外圆车刀为例，来说明 几种不同的刀具标注角度参考系。
三 切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃 刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的 切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直 径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径 （mm）；
度参考平面的切削平面和基面定义如下：
１. 切削平面是通过刀刃上选定点，切于工 件过渡表面的平面。在切削平面内包含有刀刃在 该定点的切线，和由主运动与进给运动合成的切 削运动向量（简称合成切削运动向量）。
２. 基面是通过刀刃上选定点，垂直于该点 合成切削运动向量的平面。显然，刀刃上同一点 的基面和切削平面是相互垂直的。
在基本技能方面，应具有根据加工条件合理 选择刀具材料，刀具几何参数的能力；应具有根 据加工条件，和用资料，手册及公式，计算切削 力和切削功率的能力；应具有根据加工条件，从 最大生产率或最低加工成本出发，合理选择切削
用量的能力；应初步具有利用常用仪器设备进行 切削变形，切削力，切削温度，刀具磨损和砂轮 磨损等测试的技能，并具有对实验数据进行处理 和分析的能力。
第一章 精密切削加工..
Pzi= Pyi
度
Δ =ρ -h=ρ -ρ cosψ ψ =45º -φ 所以Δ 与ρ 、摩擦系数φ 有关
第一章
精密切削加工
（3）毛刺与亏缺 毛刺：刃口圆弧附近一部分形成切屑被切除，一部分
被挤压产生弹、塑性变形，沿切削刃两侧塑性流动。
占表面粗糙度的 30%——第1变形占主导
第一章
精密切削加工
亏缺：第 4变形占主导，被切削金属沿 OE滑移，工 件端部形成亏缺
第一章
精密切削加工
（4）微量切削的碾压过程
刃口圆弧的碾压效应： 切削深度很小，实际 前角为较大的负前角， 刃口圆弧处产生很大 的挤压摩擦。工件表 面产生残余压应力。
第一章
精密切削加工 刀尖圆弧处的碾压 ： 加工余量很小时， 只有部分圆弧参加 切削，刀尖圆弧处 各点切深变化，切 深达到最小切深， 产生碾压。
精密切削加工
天然金刚石车刀——摩擦系数小，刃口半径小，切削力小
⑤其他
①工件材料——强度、硬度、塑性大—→切削力大 ②刀具几何参数——前角γ
о
增大—→切削力减小
主偏角κ r大小—→Fp、、Ff的比值 ③刀具磨损
④刀具材料及切削液
——与一般切削相似
第一章
精密切削加工
二、切削热和切削液 （1）切削热的来源与切削温度 切削热的来源——弹性、塑性变形功+ 摩擦功 切削温度——切屑与前刀面接触区域的平均温度 （2）影响切削温度的因素及控制 1、控制工件温升和环境温度 ——热变形的加工误差 占总误差40%-70%
①机械磨损
——机械摩擦造成。磨损量很小，不会显著影响加工质量 发生：金刚石刀具加工铝、铜、尼龙
第一章
精密切削加工
图a是刀刃磨损的正常情况， 图b是剧烈磨损情况，刀具磨 损为层状微小剥落。
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现代切削加工技术
图1-1 塑性金属挤压与切削示意图
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前刀面 H′ F′ C′ D C 切屑 F H G′ E′ B′ φ 工件 A B E G 刀具 vc
切削层
（1）
（2）
（3） 图1.2 金属切削过程模型 （１）简化模型；（２）晶粒滑移示意图；（3）滑移与晶粒的伸长
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二、变形区的划分及特征
第一变形区（剪切滑移、加工硬化）
始滑移面OA与终滑移面OM之间的变形区称为第一变形区，宽度很窄(约 0.02～0.2mm)，故常用OM剪切面亦称滑移面来表示，它与切削速度的夹角称 为剪切角φ。
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二、切屑力学模型 切屑力模型主要研究切屑与刀具前刀面的相互作用。作 用在切屑上的力如图1-6所示。应用力平衡原理可得各个力 的方程：
图1-5 作用在切屑上的力
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图1-6 作用在切屑上的力与角度的关系（c）
tan( ) Fp Fc
（1-7）
令： tan
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剪切角的计算
麦钱特（M. E. Merchant）公式（根据合力最小原理计算剪切角）
由（ 6 1 ）式：Fr 得：
AD dF ，令 r 0， sin cos( ) d
现代切削加工技术 1.1.1 切屑的形成和变形区的划分
一、切屑的形成
切屑形成实质：金属切削过程是切削层金属在刀具的前刀面 挤压下，发生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程 （俄.麦基理论)。切屑是工件材料受到刀具前刀面的挤压，发 生变形，最终被撕裂下来的。 切削过程理论模型——压缩实验：在金属压缩实验中，当金 属试件受挤压时，在其内部产生主应力的同时，还将在与作用 力大致成45°方向的斜截面产生最大切应力，在切应力达到屈 服强度时将在此方向剪切滑移。图1-1 切削过程模型：金属刀具切削时相当于局部压缩金属的压块， 使金属沿一个最大剪应力方向产生滑移。图1-2
4
2
2
（1-8）
李和谢弗（Lee and Shaffer）公式（根据主应力方向与最大剪
应力方向之间的夹角为45度的原理来计算剪切角）
4 上述两个公式反映了剪切角、刀具前角，刀—屑之间的摩 擦三者之间的关系，结合剪切角与变形系数的关系，也反 映了三者对切屑变形的影响。
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hch OM sin(90 ) cos( ) h hD OM sin sin
cos tan sin
cos o
2 2 sin o 1
（1-5）
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第一章 切削加工的理论及其应用
主要内容1.1 切削变形机理1. Nhomakorabea 切削力
1.3 切削温度 1.4刀具磨损和刀具耐用度 1.5 已加工表面质量 1.6 切削加工理论应用
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主要要求
1.掌握塑性材料切屑形成的过程及切削方程式的建立；掌握切屑的变形规律及控 制技术；会分析切削过程中积屑瘤、鳞刺产生的条件及控制措施。 2.掌握切削力和切削温度的计算机辅助测试原理、方法以及经验公式的建立。 3.掌握刀具材料的性能要求及常用刀具材料的应用场合，了解刀具材料发展的趋 势。 4.掌握刀具磨损机理及刀具耐用度的选择原则。 5.能综合分析切削用量三要素对切削力、切削温度、刀具的耐用度的影响。 6.理解工件材料切削加工性的意义，了解常用工程材料的切削加工性。 7.理解已加工表面质量的评定指标以及表面粗糙度、加工硬化、残余应力产生的 原因以及对加工表面质量的影响。 8.理解刀具几何参数、切削用量、切削液的选用原则及依据；能根据工件材料的 切削加工性和加工条件综合选择刀具材料、刀具几何参数、刀具、切削用量和切 削液。
第二变形区（纤维化、加工硬化）
当切屑沿前面流出时，由于受到前面挤压和摩擦作用，在前面摩擦阻力的 作用下，靠近前面的切屑底层金属再次产生剪切变形。使切屑底层薄的一层 金属流动滞缓，流动滞缓的一层金属称为滞流层，这一区域又称为第二变形 区。 第三变形区（摩擦与加工硬化）
第三变形区也称为刀—工接触区，主要是刀具的后刀面与工件的挤压和摩擦， 形成已加工表面。
前刀面平均摩擦系数：
F f Fn
Af Af
（1-10）
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影响前刀面摩擦系数主要因素 ① 工件材料：强度硬度增大，
b ，HBS W
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（2）前刀面上的摩擦
冷焊现象：在金属切削的过程中，在一定的切削速度和切削
温度范围内，由于切屑与前刀面之间的摩擦，使切屑底部与 前刀面发生的粘接现象。因此，切屑与前刀面之间的摩擦既 有外摩擦，又有内摩擦，且内摩擦占主导因素。
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AD Fs As ，且Fs Fr cos( )， sin AD （1-6） 故：Fr sin cos( ) 所以：Fc Fr cos( )，Fp Fr sin( )
vc C
摩擦系数略有减小；
② 切削厚度：切削厚度增大， 摩擦系数略有减小；
ac Fn s s
vc 粘接严重 0 vc v vc 塑性 流动应力 vc v
（1-9）
现代切削加工技术 讨论：
① 前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。在保证切削刃强 度的情况下，增大刀具的前角对改善切削过程是有利的。 ② 摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。在低速切削时， 采用切削液以减小前刀面上的摩擦系数是很重要的。 注意，上述两式在定性上是一致的，都假设： ① 二维自由直角切削； ② 工件材质均匀； ③ 单一剪切面； ④ 不计弹性变形； ⑤ 不计加工硬化和积屑瘤； ⑥ 用单一的摩擦系数μ代替复杂的前刀面上的摩擦情况。
图1-4 第一变形区金属的滑移
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2.第二变型区的挤压和摩擦
（1）第二变形区内金属的挤压变形
金属切削层经过第一变形区后绝大部分开始成为切屑，切屑沿前刀面 流出，由于受刀具前面挤压和摩擦的作用，切屑将继续发生强烈的变 形，这个变形区域称为第二变形区，用Ⅱ表示。 特点：（1）靠近刀具前面的切屑底层附近纤维化，切屑流动速度缓 慢，甚至滞留在刀具前面上；（2）切屑发生弯曲变形；（3）由摩 擦产生的热量使刀屑接触面附近温度升高。 第二变形区的变形直接关系到刀具的磨损，也会影响第一变形区的变 形大小。
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1.1 切屑变形机理
内容提要
1.1.1 切屑形成过程 1.1.2 切削方程 1.1.3 切屑的变形规律及控制 1.1.4 积屑瘤与鳞刺
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3. 变形系数 原理：变形系数的概念基于这样的事实：在切削过程中，刀 具切下的切屑厚度通常要大于切削层的厚度，而切屑的长度 大于切削长度，而变形前后体积不变。
ha hch hD
lc l ch
（1-2） （1-3） （1-4）
hl
ha hl h
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现代切削加工技术 1.1.3 切屑的变形规律及控制
1. 切屑变形的变化规律
解释依据
Af Fn A f
F f
4
cos( ) sin
tan
③ 切削速度：使得摩擦系数有 一个极大值；
④ 刀具前角：在一般切削速度 范围内，前角增大，摩擦系 数增大。
一般vc 范围内
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现代切削加工技术 1.1.2 切削方程
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1.3 金属切削过程中的流线与三个变形区示意图
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1.第一变形区内金属 的剪切变形 特征：沿滑移线的 剪切变形以及随之 产生的加工硬化 解释：从金属晶体 结构的角度看，就 是晶粒中的原子沿 着滑移平面所进行 的滑移。