金属切削原理及刀具解析
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具金属切削是指通过刀具对金属材料进行加工削除的过程，是金属加工领域中常见且基础的一种加工方式。
人们在制造和加工各种金属制品的过程中，常常需要通过切削来将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
本文将深入探讨金属切削的原理以及相关的刀具类型。
一、金属切削原理金属切削的原理是利用刀具对金属工件进行力学削除材料的过程。
主要原理可以归纳为以下几点：1. 刀具与工件的相互作用力：切削过程中，刀具施加在工件上的作用力可以分为切割力、摩擦力、压力等。
切割力使刀具沿着切削方向削除金属，摩擦力影响工件表面的质量，而压力则有助于防止振动和提高切削质量。
2. 刀具与工件的接触面积：切削过程中，刀具与工件的接触面积较小，集中在切削刃上。
通过提高切削刃的硬度和耐磨性，可以减少切削面的磨损，延长刀具的使用寿命。
3. 金属切削时的切削角度：切削角度是指刀具切削刃与工件表面法线之间的夹角。
合理选择切削角度可以使切削过程更加顺利，减少切削力和切削温度。
二、常见的刀具类型不同的金属切削需求需要选择不同类型的刀具。
以下将介绍几种常见的刀具类型及其特点：1. 钻头：用于钻孔加工的刀具，主要特点是具有较高的刚性和旋转精度。
根据孔径的大小，可以选择不同类型的钻头，如常规钻头、中心钻头和孔径加工钻头等。
2. 铣刀：用于面铣、端铣、槽铣等加工的刀具，形状像一把小锯齿，可通过旋转进行切削。
铣刀可分为平面铣刀、球头铣刀、棒铣刀等多种类型，适用于不同形状和尺寸的金属切削。
3. 刀片：用于车削加工的刀具，通常由硬质合金制成，具有较高的耐磨性。
刀片形状多样，如可直线切削的刀片、可拐弯切削的刀片等，适用于不同形状和尺寸的车削加工。
4. 锯片：用于锯切金属材料的刀具，常用于金属管、金属板的切割。
根据不同的锯片规格和齿型，可以实现不同精度和效率的锯切加工。
5. 切割刀具：包括切割刀片和切割车刀等，主要用于金属材料的切割和切断。
根据切割的需求和要求，选择合适的切割刀具可以提高加工效率和切割质量。
金属切削原理与刀具的应用
金属切削原理与刀具的应用1. 金属切削原理金属切削是通过机床上的刀具对金属工件进行切削、铣削、车削、钻孔等加工过程。
在金属切削过程中，刀具与工件之间的相对运动产生切削力，使刀具将工件上的金属材料去除，从而实现对工件的加工。
以下是金属切削的基本原理：1.切削速度：切削速度是指刀具切削工件的速度。
切削速度的选择应根据工件材料、刀具材质和切削类型等因素来确定。
高速切削可以提高生产效率，但也会对刀具和工件产生一定的热影响。
2.进给量：进给量是指刀具在单位时间内前进的距离。
进给量的选择取决于工件表面的粗糙度要求、切削力和刀具的耐久度等因素。
3.切削深度：切削深度是指刀具切削时的最大切削量。
切削深度的选择应根据工件材料的硬度、刀具的尺寸和工艺要求来确定。
4.切削力：切削力是指刀具对工件施加的力。
切削力的大小受到切削参数、刀具材质和刀具几何形状的影响。
2. 刀具的应用刀具是金属切削过程中起到切削作用的工具。
不同的工件和切削任务需要选择合适的刀具来进行加工。
以下是常见的刀具及其应用：1.钻头：钻头用于钻孔加工，适用于加工圆孔和柱形孔。
常见的钻头有直柄钻头和 Morse 锥柄钻头两种。
2.车刀：车刀用于车削加工，常用于加工圆柱形工件的外轮廓。
车刀有内刀和外刀之分，可以用于精细车削和粗车削等不同工艺要求。
3.铣刀：铣刀用于铣削加工，可以用于多种铣削操作，如平面铣削、立体铣削、开槽铣削等。
铣刀可分为立铣刀、面铣刀和球形铣刀等。
4.刨刀：刨刀用于刨削加工，可以进行铺刨、面刨和纵切削等操作。
刨刀可根据切削刃的数量和类型来分类，如单刃刨刀、多刃刨刀和筷子刨刀等。
5.刀片：刀片用于各种切削加工，如割断、倒角、切割等。
刀片的种类繁多，根据刀片的应用需求和加工材料的类型来选择合适的刀片。
3. 刀具材料选择刀具材料选择是决定刀具性能的关键，不同的刀具材料有着不同的加工性能和适用范围。
以下是常见的刀具材料及其特点：1.高速钢（HSS）：高速钢具有良好的耐磨性和耐热性，适用于中等切削速度和较硬的工件材料。
金属切削原理讲义及刀具
金属切削原理讲义及刀具一、金属切削原理金属切削是指用刀具对金属材料进行切削加工的过程。
它是制造业中最常见的加工方法之一、金属切削原理主要涉及到力学、热学、材料学、机械设计等多个学科。
1.金属切削力学金属切削的力学主要涉及到塑性变形、弹性变形、剪切应力等方面。
在切削过程中，刀具通过施加剪切力对金属材料进行剪切。
金属在剪切区域受到的应力会导致金属发生塑性变形，形成切屑。
2.金属切削热学金属切削过程中，由于摩擦和变形的能量损耗，切削区域会产生高温。
这些热量会传导到刀具和切削区域，导致材料软化和刀具磨损。
因此，及时冷却切削区域和刀具是非常重要的，可以通过切削润滑剂和冷却剂来实现。
3.金属切削材料学金属切削材料学主要研究刀具材料和工件材料之间的相互作用。
选择合适的刀具材料和工件材料对于获得良好的切削效果至关重要。
刀具材料需要具有一定的硬度、耐磨性和耐冲击性，以适应切削过程中的高负荷和高速度。
而工件材料的硬度、强度和塑性等性质则会影响到切削加工的难易程度。
4.金属切削的刀具刀具是金属切削过程中的重要工具，它直接与工件接触，对工件进行加工。
不同的切削操作需要使用不同类型的刀具。
常见的金属切削刀具包括刀片、铣刀、车刀和钻头等。
-刀片：刀片是金属切削中最为常用的刀具，它可用于车削、铣削、镗削等工艺。
刀片一般由高速钢制成，也有使用硬质合金和陶瓷材料制造的高级刀片。
-铣刀：铣刀是一种用于铣削操作的刀具。
它主要用于在工件上形成平面、槽口和曲面等形状。
-车刀：车刀是用于车削加工的刀具，它通过旋转刀具将工件上的旋转刀具切削掉。
-钻头：钻头是用于钻孔加工的刀具，它通过旋转切削力将工件上的孔切削掉。
以上只是金属切削原理及刀具的简要介绍，金属切削涉及的知识和技术极为广泛和复杂，需要深入学习和实践才能掌握。
通过不断的学习和实践，我们可以了解金属切削的原理和技术，并且选择合适的刀具进行加工，提高加工效率和质量。
2.王明玉,杨炯.金属材料切削原理与刀具[M].湖南大学出版社,2024.。
金属切削原理与刀具的刀具径向载荷分析
金属切削原理与刀具的刀具径向载荷分析金属切削是工业加工中常见的一种加工方式，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
刀具作为金属切削的主要工具，在实际加工过程中承受着巨大的载荷。
一、金属切削原理金属切削是指利用刀具对金属工件进行切削加工，通过切削过程中产生的力将金属材料削除，实现工件的形状、尺寸和表面粗糙度的精确控制。
金属切削过程主要包括切削区的成型与变形以及金属材料的剥离。
切削区的成型与变形涉及刀具与工件间的相互作用，包括刀具的切削边与工件之间的相对运动和切削力的形成。
金属材料的剥离则是指切削过程中，利用刀具对工件进行局部剪切，使得金属材料在一定条件下从工件上剥离。
刀具径向载荷是指切削过程中刀具在径向方向所承受的力。
它对刀具的选用和加工效果具有重要影响。
二、刀具径向载荷的分析1. 切削力的来源在金属切削过程中，切削力主要来源于切削区的成型与变形。
当刀具与工件之间沿着切削方向产生相对运动时，切削边沿着工件表面切削金属材料，形成切屑。
在这个过程中，刀具与工件之间发生了相互作用，产生了切削力。
切削力的大小与多个因素相关，包括切削速度、切削深度、进给量、刀具材料和切削区温度等。
其中，切削深度和进给量对切削力的影响最为显著。
2. 刀具径向载荷的影响因素刀具径向载荷的大小受多个因素影响，主要包括切削力的大小和方向、刀具的几何形状、刀具材料和刀具的磨损情况等。
切削力的大小直接决定了刀具径向载荷的大小。
切削力越大，刀具在径向方向所承受的力也越大。
切削力的方向与工件表面之间的相对运动方向相反。
刀具的几何形状对径向载荷有着重要影响。
刀具的刃角、切削刃长度、后角等参数都会影响切削力的大小和方向，进而影响刀具的径向载荷。
刀具材料是另一个影响刀具径向载荷的因素。
不同材料的刀具具有不同的硬度、强度和刚度等特性，不同材料的刀具在切削过程中对切削力的抵抗能力也不同。
刀具的磨损情况也会对刀具径向载荷产生影响。
刀具表面的磨损会导致切削力的增加，从而使刀具在径向方向所承受的载荷增大。
金属切削原理与刀具的基本概述
金属切削原理与刀具的基本概述金属切削是通过切削工具对金属材料进行切削，以实现加工目标的一种常见的金属加工方法。
切削工具是实现切削过程的关键元素，它的设计和选择对于切削加工质量和效率具有重要影响。
本文将概述金属切削原理以及刀具的基本概念，以帮助读者深入了解金属切削的基本原理和刀具的工作原理。
金属切削原理涉及刀具与金属工件之间的物理力学相互作用。
切削过程中，切削刃与工件接触，施加切削力并逐渐移除金属屑来实现切削。
切削力主要有切向力、法向力和主切削力组成。
切向力是切削力在切削方向上的分力，它决定了切削刃与工件之间的相对运动。
法向力是切削力在垂直于切削方向上的分力，它将工件稳定固定在工作台上。
主切削力是切削力在切削方向上的主要分力，它直接影响切削刃的切削能力和工件的表面质量。
刀具的选择和设计对于切削过程的效率和质量有重要影响。
常见的刀具类型包括立铣刀、车刀、钻头和铰刀等。
刀具的形状、材料和刃口几何形状都对刀具的切削能力和寿命产生影响。
刀具的材料通常选择硬度高、耐磨损和高温稳定性好的材料。
常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金和陶瓷材料。
高速钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于一般的切削工作。
硬质合金刀具由金属碳化物颗粒与钴合金基体组成，具有更高的硬度和热稳定性，适用于高速切削和难切削材料的加工。
陶瓷刀具具有优异的耐磨性和高温稳定性，适用于高速、高温的切削工作。
刀具的刃口几何形状对切削过程的效率和质量具有重要影响。
常见的刃口几何形状包括平行刀刃、斜切刀刃和弧形刀刃等。
刃口的选择应根据加工类型、材料和表面质量要求进行合理选择。
此外，切削参数的选择也是确保切削过程顺利进行的关键因素。
切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度决定了刀具与工件之间的相对运动速度，进给速度则决定了切削刃每分钟移除的金属量，切削深度是切削刃切入工件的深度。
在切削过程中，润滑和冷却也是必不可少的。
刀具和工件之间的摩擦和热量会导致刀具磨损和工件热变形。
机械制造技术第二章金属切削原理与刀具
机械制造技术第二章金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具是机械制造技术中的重要内容，对于金属加工和切削加工工艺的理解和掌握具有重要的意义。
在这篇文章中，我们将简要介绍金属切削原理与刀具的基本概念和关键技术。
金属切削原理是指利用刀具对金属材料进行加工的方式和规律。
在金属切削过程中，刀具与工件相互作用，通过相对运动，将工件的多余材料消除，从而达到加工工件的目的。
金属切削原理主要包括切削速度、进给量、切削厚度等方面的内容。
首先，切削速度是指刀具与工件相对运动速度的大小。
切削速度的选择需要根据金属材料的种类、工件的尺寸、刀具材料的硬度等因素来考虑。
切削速度的合理选择可以提高切削效率，并减少切削过程中的热量积累。
进给量是指刀具在单位时间内移动的长度。
进给量的选择不仅会影响加工效率，还会影响加工表面的质量和刀具的使用寿命。
进给量过大会导致切削力过大，造成刀具磨损加剧，同时也会影响工件表面质量。
进给量过小则会降低加工效率。
切削厚度是指在单位时间内工件被切割下来的厚度。
切削厚度的选择需要考虑刀具的强度，以及切削力对刀具和工件的影响。
合理选择切削厚度可以提高切削效率，同时还可以减少切削过程对刀具和工件的损伤。
刀具是进行金属切削加工的工具，它的种类繁多，根据不同的加工要求，可以选择不同类型的刀具。
常见的刀具种类包括麻花钻、铰刀、车刀、铣刀等。
刀具材料是选择刀具时需要考虑的一个重要因素。
刀具材料的选择需要根据切削材料的种类和硬度、刀具的工作条件等因素来确定。
常用的刀具材料包括硬质合金、高速钢、陶瓷刀具等。
刀具的几何参数也是进行金属切削加工时需要注意的问题。
刀具的几何参数包括刃角、前角、后角、主偏角等。
这些参数的选择会直接影响切削过程中的刀具磨损和加工表面质量。
总之，金属切削原理与刀具是机械制造技术中的重要内容。
通过对金属切削原理的理解，可以优化切削工艺，提高切削效率和产品质量。
同时，合理选择和使用刀具，也是确保金属加工工艺顺利进行的关键因素。
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。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具
金属切削是指利用刀具对金属材料进行加工的一种方法，而刀具作为金属切削
的重要工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
本文将从金属切削的原理和刀具的选择与使用两个方面进行探讨。
首先，我们来了解一下金属切削的原理。
金属切削是通过刀具对金属材料进行
切削，从而使其形状、尺寸和表面质量发生变化的加工方法。
在切削过程中，刀具对工件施加一定的切削力，使金属材料产生塑性变形或者断裂，并将其削除，从而达到加工的目的。
切削过程中，刀具要克服金属材料的抗力，使其发生塑性变形或者断裂，因此刀具的材料、形状和刃口的几何参数都会对切削过程产生影响。
其次，我们来探讨一下刀具的选择与使用。
刀具的选择应根据加工材料的种类、形状和尺寸、加工工艺要求以及加工设备的性能等因素进行综合考虑。
对于不同的加工材料，需要选择不同材质的刀具，如对于铸铁材料，可选择硬质合金刀具；对于不锈钢材料，可选择涂层刀具等。
此外，刀具的形状和刃口的几何参数也需要根据具体的加工要求进行选择，如切削速度较高时，可选择刃口较尖的刀具，以减小切削力和切削温度。
在刀具的使用过程中，需要根据加工工艺要求和刀具的磨损情况进行及时调整和更换，以保证加工质量和效率。
综上所述，金属切削是一种重要的金属加工方法，而刀具作为金属切削的重要
工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
因此，在进行金属切削加工时，需要充分了解金属切削的原理，并根据加工材料和工艺要求选择合适的刀具，并合理使用和维护刀具，以确保加工质量和效率。
金属切削原理与刀具
第四章 切削条件的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性 第二节 切削液 第三节 刀具几何参数的合理选择 第四节 切削用量的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性
“指对某种材料进行加工的难易程度”
相对加工性：Kr
Kr
V60 (V60 ) j
改善材料切削加工性的主要途径
1、热处理，改变材料的组织和机械性能 2、合理选用刀具材料 3、调整材料的化学成分
f
0.14
a0.04 p
三、影响切削温度的因素
3. 刀具几何参数对切削温度的影响 控制切削温度的措施
γO ↗
1、正确使用切削液
θ ℃↙
2、合κ理选r 择↗切削用量
在满足工艺要求的前提下，取小的
θ ℃↗
vc较大的
ap、f
3、γ改O↗r善ε刀↗具几θ何℃条↙件：
θ ℃↙
第四节 刀具磨损
一、刀具的磨损形式：
二、刀具磨损的原因
4. 氧化磨损： 刀具上的表面膜被切屑或工件表面划擦掉后，在高温 下（700~800℃）与空气中的氧作用产生松脆氧化物， 造成刀具磨损。
综上所述：
三、刀具磨损过程与磨损标准
11、、刀具磨损过程
2、刀具磨损标准（磨损限度）
“指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的 最大磨损尺寸”。以VB表示
2、产生条件： ①中等速度切削塑性材料。
②切削区的温度、压力和界 面状况符合在刀面上发生 冷焊的条件。
2、特点： ①硬度是工件材料的2~3.5倍，
可以代替刀具切削。
②周而复始的生长、脱落。
3. 对切削过程的影响：
4、精加工控制积屑瘤的措施
①
积屑瘤代替刀刃进行切削，保护 了刀刃，增大了前角。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具§1切削运动和切削用量刀具从毛坯上切除多余金属，从而获得在行状上、尺寸精度上和表面质量都合乎预定要求的加工，称为金属切削加工。
在切削加工过程中，刀具与工件相互接触且存在着相互运动，这种相互运动的过程称为金属切削过程。
在切削过程中，将产生各种物理现象及其变化，这些都是金属加工原理所要研究的内容。
一．切削运动1）主运动切削时直接切除工件上的金属层，使之转变为切屑的运动，称为主运动。
通常，主运动的速度最高，消耗的功率最大。
主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。
车削时工件的旋转运动是主运动。
一种切削加工方法其主运动只有一个。
2）进给运动不断地将多余金属投入切削，以保证切削连续进行的运动，称为进给运动。
进给运动的速度较低，消耗的功率较小。
车削的时候，车刀的纵向移动和横向移动都属于进给运动。
一种切削加工方法其进给运动不限于一个。
在切削过程中，被切金属层不断地被切削而转变为切屑，从而加工出所需要地工件表面。
在工件表面形成的过程中，工件上有三个不断变化着的表面。
（1）已加工表面切削后在工件上形成的新表面。
（2）待加工表面即将被切除的表面。
（3）加工表面切削刃正在切削着的表面。
二．切削用量切削用量是衡量切削运动和切削力大小的参数。
它包括三个要素：切削速度、进给量、切削深度。
切削用量的大小，反映单位时间内的金属切除量。
它是衡量生产率的重要参数之一。
1．切削速度即主运动的线速度，即m/s。
其中，为工件待加工表面直径，n为工件转速；由于刀刃上各点相对于工件的旋转半径不同，因而刀刃上各点的切削速度也不相同。
计算时，应以最大速度为准。
2．进给量当主运动旋转一周时，刀具（或工件）沿进给方向上的位移量。
车削时，工件旋转一周，刀具沿进给方向的位移量。
显然，进给量的大小反映着进给速度的大小关系为：3．切削深度工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。
车削时，车削深度是待加工表面直径与已加工表面直径差的一半，即，其中，为工件已加工表面直径。
第二章金属切削原理与刀具详解
2、刀具角度的参考平面（静态）
1）基面Pr:过刀刃选定点⊥ 的平面。 2）切削平面Ps:包含 并与刀刃在选定点
相切的平面。 3）正交平面Po :过刀刃选定点⊥Pr，⊥Ps
的平面。
2、刀具角度的参考平面（静态）
3、刀具的标注角度
1）主偏角κr ：主刀刃在基面上投影与走 刀方向的夹角。
2）刃倾角λs:主刀刃与基面在切削平面上 的夹角。
第二章 金属切削原理 与刀具
第一节 金属切削与刀具的基本概念
金属切削过程与金属切削刀 具中有许多基本概念，熟练掌 握这些基本概念是讨论相关技 术问题的基础。
一、基本概念 1、加工表面
待加工表面：
工件上即将被切除的表面.
已加工表面：
工件上切削后新形成的表面。
加工表面（过渡表面）：
工件上正在被切削的表面。
一、刀具材料应具备的性能
1）高的硬度和耐磨性 2）足够的强度和韧性 3）良好的热物理性能和耐热冲击性能 4）良好的工艺性 5）经济性
一、刀具材料应具备的性能
刀具材 料一般硬度 越高则韧性 较差;而硬度 越低则韧性 较好。
二、常用刀具材料
常用刀具材料主要有： 高速钢 硬质合金
1、高速钢
高速钢刀具一般为整体式或焊接式,热处 理后硬度一般为63～66HRC，耐热性为 500～650℃，制造工艺性好，在制造中、 低速切削刀具、形状复杂及成形刀具中高速 钢应用广泛。
第二节 刀具材料 刀具三要素： 1)刀具切削部分材料； 2)刀具切削部分几何形状； 3)刀具结构。
刀具切削部分的工作状态
刀具切削部分在工作时,受到切削力的作用和 冲击,有时会碎裂或折断。 刀具切削部分在工作时,受到工件和切屑的强 烈挤压、摩擦,会产生大量的切削热,使刀具切 削部分处于高温状态,影响刀具材料的切削性 能，在切除金属材料时,本身也会被磨损。
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
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具：
一、金属切削原理
1. 切削力学：切削力定义为金属切削过程中由刀具与工件之间产生的
相互作用力，根据其本质不同可分为动切削力、静切削力和剪切力。
2. 切削热：金属切削过程发生了热量交换，热量大部分是从刀具释放
到工件上，少量热量是从环境里侧移到刀具或者从工件侧移到刀具，
这个过程称为切削热。
3. 切削噪声：切削时由工件与刀具磨擦、刀具与被切物断裂等发出的
噪声，又称切削噪声，是金属切削的重要的污染源之一。
二、金属切削刀具
1. 铣刀：铣刀是一种坚硬的刀具，用于进行几何体表面的金属切削。
它由刀片、刀头、刀杆组成，可根据刀的形状及功能分类为直角铣刀、圆角铣刀、角铣刀、平铣刀等。
2. 内丝锥：内丝锥是用来进行内孔加工的刀具，其分类主要有逆槽内
丝锥和普通内丝锥两种。
它们的工作原理是通过在回转时刮刀后，将
产生的碎屑转到内部进行切削，从而实现内丝的加工。
3. 铰刀：铰刀是一种特殊的铣刀，用于执行开铰、圆弧削、下铰和虚
边倒铰等加工。
它包括刀体和刀杆两个部分，刀体由刀片和刀杆组成，刀杆可以向任意一个方向旋转以达到改变切削角度的目的。
4. 牙铰刀：牙铰刀是切削螺纹的特殊刀具，其外形比普通铰刀大，假牙形状有利于防止刀具与螺纹滑动，即牙铰刀具有牙齿状的刀具，利用微调牙齿的方法调节刀具的切削角度，从而形成不同形状的螺纹。
金属切削原理及刀具分类解析
金属切削原理及刀具分类解析金属切削是一种常见的加工工艺，广泛应用于制造业领域。
本文将对金属切削的原理和刀具分类进行解析，以帮助读者更好地理解和应用金属切削技术。
一、金属切削的原理金属切削是一种通过旋转刀具对工件进行削除金属的加工方式。
其原理主要包括以下几个方面：1. 切削力的产生切削力是刀具对工件施加的力，其产生主要与以下因素相关：切削速度、刀具形状和刀具材料。
高速旋转的刀具与工件碰撞时，会产生一个切削区域，切削力在切削区域内产生，使刃口与工件发生剪切作用，将工件上的金属削除。
2. 削除金属的形式金属切削过程中，金属层与刀具间的作用力导致金属的塑性变形和断裂。
切削时，刀具的刃口对工件表面施加一定的切削力，削除金属。
削除的金属以切屑的形式从切削区域排出。
3. 切削速度和进给速度切削速度是刀具刃口与工件接触的速度，进给速度是切削工具在单位时间内削除金属的量。
切削速度和进给速度的选择对切削过程中的切削力、表面质量和加工效率有重要影响。
二、刀具分类解析刀具是金属切削过程中最重要的工具，根据不同的切削任务和材料特性，可以进行不同类型的刀具选择。
下面将介绍常见的几种刀具分类及其特点。
1. 钻头钻头是一种主要用于钻孔的刀具，通常由高速钢或硬质合金制成。
根据不同的加工要求，钻头可以分为标准钻头、中心钻和铰孔钻。
钻头具有较高的强度和硬度，能够在金属表面快速形成孔洞。
2. 铰刀铰刀是一种用于加工内外螺纹孔的刀具，常用于车削、铣削等操作中。
铰刀的材质通常为高速钢，其刃口具有特殊的结构，可以进行内部和外部螺纹的加工。
3. 铣刀铣刀是一种用于铣削或者切削金属的刀具，广泛应用于零部件加工中。
根据不同的形状和用途，铣刀可分为平行刃铣刀、球头铣刀、刃部刃铣刀等。
铣刀通过旋转或移动刃部与工件接触，实现金属的切削。
4. 刀片刀片是一种常用的切削工具，被广泛应用于车削、铣削等加工工艺中。
刀片通常由硬质合金制成，具有较高的硬度和耐磨性。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具金属切削是制造业中常见的加工方法，其原理和刀具选择对加工质量和效率有着重要影响。
本文将就金属切削原理及刀具进行详细介绍，希望能为相关行业提供一些参考和帮助。
金属切削原理。
金属切削是利用刀具对金属材料进行加工的方法，其原理是通过刀具对金属材料进行切削，使其产生变形或者去除部分材料，从而得到所需形状和尺寸。
金属切削原理的核心是切削力的作用，切削力是刀具对工件产生的力，其大小和方向对加工质量和刀具寿命有着重要影响。
切削力的大小受到多种因素的影响，包括切削速度、进给量、切削深度、刀具材料和刀具几何形状等。
在金属切削过程中，切削速度的选择要根据工件材料和刀具材料来确定，一般来说，切削速度越大，切削力越大，切削效率也越高。
进给量和切削深度的选择要根据工件材料和所需加工质量来确定，一般来说，进给量和切削深度越大，切削力也越大，但加工效率也越高。
刀具材料和几何形状的选择对切削力也有着重要影响，不同的刀具材料和几何形状适用于不同的加工条件和工件材料。
刀具选择及应用。
在金属切削过程中，刀具的选择对加工质量和效率有着至关重要的影响。
常见的金属切削刀具包括车刀、铣刀、钻头、刨刀等，它们在不同的加工条件下有着不同的应用。
车刀是用于车削加工的刀具，其主要用途是对工件进行外圆或内孔的加工。
铣刀是用于铣削加工的刀具，其主要用途是对工件进行平面、曲面或者齿轮等的加工。
钻头是用于钻削加工的刀具，其主要用途是对工件进行孔加工。
刨刀是用于刨削加工的刀具，其主要用途是对工件进行平面的加工。
在选择刀具时，需要考虑工件材料、加工形式、加工条件等多个因素，以确定最适合的刀具。
不同的刀具材料和几何形状适用于不同的加工条件和工件材料，因此需要根据具体情况进行选择。
总结。
金属切削是制造业中常见的加工方法，其原理和刀具选择对加工质量和效率有着重要影响。
切削力的大小受到多种因素的影响，刀具选择需要考虑工件材料、加工形式、加工条件等多个因素。
金属切削原理及刀具
切
削 运
（1）切削速度
动 与
大多数切削加工的主运动采用回转运动。回转体(刀具或
切 削
工件)上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：
用
量
vcdnm/s或 m/min
1000
式中 d——工件或刀具上某一点的回转直径(mm)； n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。
在生产中，磨削速度单位用米/秒( m/s)，其它加工的切削
法剖面是通过切削刃选定点，垂直于切削刃的平面。
Pr-Ps-Pn组成法剖面参考系。
右图表示由Po-Pr-Ps 组成的一个正交的主剖
面参考系，这是目前生
产中最常用的刀具标注
角度参考系。图中同时
刀 具
也表示了一个由Pn-Pr-
标 注
Ps 组成的法剖面参考系。
角 度
在实际使用时一般是分
的 参
别使用某一个参考系。
三
要
素 （2）进给速度、进给量和每齿进给量
进给速度是单位时间的进给量,单位是mm/s(mm/min)。
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 (对于车削、钻削、铰削),单位是mm/r。
对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然
可以不规定进给速度，却需要规定间歇进给的进给量，其单
称为标注角度。
刀 具
刀具标注角度的参
标 注
考系的形成如右图动
角 度
画所示，由基面、切
的 参
削平面、主剖面等平
考 系
面构成了主剖面参考
系。
(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。
通常，基面应平行或垂直于刀具上便于制造、刃磨和测量的
金属切割原理与刀具 -回复
金属切割原理与刀具 -回复金属切割是金属加工中最常见的一种加工方法，广泛应用于制造各种金属零件和构件。
通常情况下，金属切割会使用刀具对工件进行加工，这就涉及到金属切割原理与刀具的问题。
一、金属切割原理金属切割的基本原理是利用刀具对金属进行剪切或挤压，将金属材料切割成需要的形状。
不同的金属切割方式有不同的原理。
1.剪切切割剪切切割是指通过对金属材料进行压缩后，进行快速扭曲产生剪切断裂，从而切割金属材料的一种方式。
这种方式常见于手动剪切机和数控剪切机等切割设备上。
2.火焰切割火焰切割是指利用氯气、氧气或乙炔等燃气来产生高温气流，将金属材料加热至一定程度，再用高压氧气喷射，使金属材料在受热和氧化的作用下，迅速燃烧剥离，从而达到切割的目的。
这种方式常见于钢板、钢管等金属制品的切割。
3.激光切割激光切割是指利用高功率密集激光对金属材料进行蒸发或燃烧，产生局部高温区域，从而使其熔化或氧化，完成切割的一种方式。
这种方式主要应用于高精度、切割较复杂形状的金属材料，如板材、管材等。
二、刀具种类刀具是金属切割中最重要的工具，不同的切割方式需要不同种类的刀具。
1.钻头钻头是用于钻孔的一种刀具，一般分为平头钻、中心钻、石油钻、钻孔钻、正常钻、锥形钻等类型。
钻头的切口主要是径向切口和周向切口，一般是由钻头刀头的圆角或刃口形状决定的。
2.铣刀铣刀是一种切削工具，主要是用于在金属表面上进行切削、开槽、的一种刀具。
常见的铣刀有面铣刀、滚刀、齿轮刀、立铣刀等等。
3.车刀车刀是在工件上作旋转运动的金属切割机械加工中使用的一种刀具。
车刀的形态和用途各不相同，常见的车刀有外圆车刀、平面车刀、切断刀等等。
4.带锯片带锯片是一种用于带式金属锯床的锯片，它可以沿着工件的轮廓进行连续切割，以切断工件。
带锯片一般采用高速钢或硬质合金制造，具有切割速度快、高效、噪声小、不产生粉尘等优点。
在刀具的选择方面，需要根据金属材料的种类、形状、厚度和切割要求等因素进行选择。
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λ –導熱系數,λ越大﹐切削熱越易導出﹐溫度梯度越小﹐抗熱沖擊能力越強﹔
σb—抗拉強度﹐ σb越大﹐抗熱沖擊能力越強﹔
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μ －泊松比﹐ μ越小﹐抗熱沖擊能力越強﹔
Ｅ －彈性模量﹐Ｅ越小﹐熱膨脹產生的交變應力幅度越小﹐抗熱沖擊能力越強﹔ α －熱膨脹系數﹐ α越小﹐熱變形越小﹐抗熱沖擊能力越強﹔
金屬切削原理与刀具
Ｒ&D 倫廣春
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目錄
第一章﹕刀具材料 第二章﹕金屬切削過程 第三章﹕最佳切削參數的獲得
及高速切削簡介
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第一章﹕刀具材料
所謂刀具材料﹐是指刀具切削部分的材料﹒刀具材料的合理選擇是切削加 工工藝中一項重要內容﹐其很大程度上決定了切削加工生產率的高低﹑ 刀具消耗和加工成本的大小﹑加工精度和表面質量的优劣等﹒每次刀具 材料革命性的突破﹐都會帶來金屬切削加工界的飛躍﹒
1898年﹐美國的泰勒和怀特發明高速鋼﹐起初允許切削速度提高到20m/min 左右﹐耐熱性提高到600℃以下﹐后期對高速鋼進一步的研究﹐各种牌 號的高速鋼相繼出現﹐直至粉末冶金高速鋼的出現﹐允許切削速度提高 到60m/min左右﹐基本取代了碳素工具鋼及合金工具鋼﹐進入高速鋼時 代﹐20世紀70-80年代達到高峰﹐直至今天﹐還有不小比例的高速鋼刀 具在使用﹐持續時間也有100多年﹒
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1923年﹐德國的施勒特爾發明了硬質合金﹐刀具材料硬度由原來的HRC6066,提高到HRA89-94(相當于HRC70-74),刀具壽命比高速鋼刀具提高了3-5 倍﹐起初允許切削速度提高到100m/min左右﹐耐熱性提高到800-900℃﹐ 切削效率提高5-10倍﹒
一般來說﹐刀具材料耐熱性越好﹐高溫抗塑性變形能力﹑抗磨損能力越強﹐允 許的切削速度越高﹒
４﹒良好的熱物理性能和耐沖擊性能
刀具材料的導熱性能越好﹐切削熱越容易從切削區域傳導出去﹐從而降低刀具 切削部分溫度﹐減少刀具磨損（此處的熱物理性能主要指其導熱性能）﹒
刀具在斷續切削或使用切削液時﹐常常受到很大的熱沖擊﹐因此刀具內部會產 生裂紋導致斷裂﹒刀具抗沖擊的能力可以用耐沖擊系數Ｒ表示﹕
雖然有如此多的优點﹐但其抗彎強度只有高速鋼的1/3-1/2,沖擊韌性只有高速 鋼的1/30-1/8﹒所以﹐發明之后几十年來﹐一直沒有大的發展﹐甚至1985 年有的刀具教材還在講硬質合金不适合加工銅﹑鋁等有色金屬﹒
后期對硬質合金進一步的研究﹐稀有金屬的添加﹑超細晶粒(WC顆粒尺寸0.6 微米以下)甚至納米晶粒(WC顆粒尺寸0.2微米左右)硬質合金技術開始成 熟﹐加之涂層硬質合金刀具的成熟﹐硬質合金的抗彎強度已經提高到高速 鋼的1.5-2倍﹐沖擊韌性与高速鋼相差不多﹐切削鋁合金允許切削速度提 高到2000m/min ,刀具壽命及切削效率都在原來的基礎上呈兩位數增長﹒
整個金屬切削加工歷史﹐刀具材料大致經歷了碳素工具鋼及合金工具鋼時 代﹑高速鋼時代﹑硬質合金時代﹐以及正在發展的ＣＢＮ﹑陶瓷及金剛 石等超硬刀具材料時期﹒
18世紀末期以后﹐伴隨著蒸汽机等划時代机器的發展﹐刀具材料才開始快 速發展﹐1783年﹐法國的勒內制出第一把銑刀﹐1792年﹐英國的莫茲 利制出絲錐和板牙﹐1822-1864年﹐制出麻花鉆﹒刀具材料為碳素工具 鋼﹐允許切削速度5m/min左右﹐耐熱性200-250℃;1868年﹐合金工具 鋼出現﹐允許切削速度提高到8m/min左右﹐耐熱性提高到300-400℃,總 之﹐允許切削速度在10m/min以下,持續了整整100多年﹒
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一﹒刀具材ห้องสมุดไป่ตู้應具備的性能﹕
１﹒高的硬度和良好的耐磨性
硬度是刀具材料應具備的基本特征﹒刀具要從工件上切下切屑﹐其硬度必然要大于工件 材料的硬度﹐對于加工金屬材料的刀具切削刃﹐其硬度一般都在HRC60以上﹒
耐磨性是刀具材料抵抗磨損的能力﹒一般來說﹐刀具材料硬度越高﹐耐磨性越好﹒刀具 材料金相組織中硬質點(如碳化物﹑氮化物等)的硬度越高﹑數量越多﹑顆粒越小﹑分 布越均勻﹐則耐磨性越好﹒同時﹐也和刀具材料的化學成分﹑強度﹑顯微組織及摩 擦區的溫度有關﹒
如不考慮摩擦區溫度及化學磨損等因素﹐可以采用如下公式表示材料耐磨性w﹕
W=H 0.5 *K1.43/E 0.8
H—材料硬度﹐Ｈ ﹐Ｗ
K---材料平面應變斷裂韌度﹐Ｋ﹐材料受應力引起的斷裂越小 ﹐W
E---材料的彈性模量﹐Ｅ值越小﹐磨粒引起的顯微應變越小﹐產生的應力就越小﹐Ｗ
２﹒足夠的強度和韌性
刀具在切削過程中﹐要承受很大的壓力﹑沖擊和振動﹐此時卻不能崩刃和折斷﹐所以﹐ 要求材料必須具備足夠的強度和韌性﹒一般來說﹐韌性越高﹐可以承受的切削力越 大﹐用“沖擊韌性”表示﹔強度值則用“抗彎強度”表示﹒
耐熱沖擊性能好的刀具材料,在切削加工過程中可以使用切削液﹒
5.良好的工藝性能
刀具不但要有良好的切削性能﹐本身還應該易于制造﹒這要求刀具材料有較好 的工藝性能﹐如鍛造性能﹑熱處理性能﹑焊接性能﹑磨削加工性能﹑高溫塑 性變形性能等﹒
20世紀90年代后期﹐硬質合金刀具開始大比例搶占高速鋼刀具市場﹒目前﹐ 硬質合金刀具的市場占有率已經大于高速鋼刀具﹐在有色金屬加工﹑非金 屬加工行業﹐高速鋼刀具已經完全退出歷史舞台﹐在黑色金屬加工行業﹐ 也已經平分天下﹐並有逐漸取代的趨勢﹐完全可以說﹐現在已經接近硬質 合金刀具的高峰時代﹒
20世紀50年代﹐陶瓷﹑立方氮化硼及金剛石等超硬刀具材料相繼問世﹐目前 正處于研究与發展階段﹐並搶占了一定比例的刀具市場﹒
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３﹒高的耐熱性（熱硬性﹑高溫化學穩定性）
刀具在切削過程中﹐真正的切削區﹐切屑和刀具前刀面是緊密貼合的﹐冷卻液 根本無法進入﹐該區域的溫度相當高﹐是切削過程中溫度最高的區域﹒此 時﹐沒有人去關心切屑如何﹐而是關心刀具的承受情況﹒
所以﹐要求此時刀具材料要在高溫下﹐保持高的硬度﹑耐磨性﹑強度﹑韌性 （熱硬性）﹐良好的高溫耐氧化能力﹑抗黏結和擴散能力（化學穩定性）﹒