2.2 金属切削原理ppt课件
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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
金属切削加工原理及设备课件幻灯片课件
切削力和切削热是切削过程中的两个重要物理现象，对切削效率和工件质量 有重要影响。
金属切削加工的主要设备与工具
机床
机床是金属切削加工的主要设 备，按工艺特点可分为车床、 铣床、钻床、镗床、磨床等。
刀具
刀具是金属切削加工的重要工具 ，包括车刀、铣刀、钻头、镗刀 、刨刀、磨具等。
量具和夹具
量具用于测量工件尺寸和形状，夹 具则用于工件的装夹和定位，对保 证加工精度和提高生产效率有重要 作用。
金属切削加工的质量控制
质量控制标准
根据机械加工的精度要求，制 定合理的加工工艺流程，并按 照国家或行业标准进行质量检
查。
加工过程控制
通过对加工过程的控制，如刀具 选择、切削液使用、机床调整、 工件装夹等，提高加工精度和表 面质量。
误差控制
针对误差产生的原因，采取相应的 措施，如温度变化、刀具磨损、机 床振动等，减少误差对加工质量的 影响。
进给速度
进给速度指刀具在单位时间内移动的距离。较慢 的进给速度可以减小工件表面的粗糙度，但会降 低生产效率；较快的进给速度可以提生产效率， 但可能会造成工件表面粗糙。
刀具角度
刀具的前角、后角、主偏角、副偏角等角度对切 削力和切削热有着不同的影响。选择合适的刀具 角度可以改善切削条件，提高刀具使用寿命和工 件加工质量。
金属切削加工的工艺流程：毛坯准备、工件安装定位 、刀具准备、切削加工、工件检验和清理等。
下一步的学习展望
深入学习各种金属切削加工设备的原理和特点，以便 更好地选择和应用。
学习金属切削加工的工艺流程和优化方法，以提高生 产效率和降低成本。
学习各种新型的金属切削加工技术，如高速切削、超 精密切削等，以提高加工效率和质量。
金属切削加工原理及设备课件幻 灯片课件
金属切削加工的主要设备与工具
机床
机床是金属切削加工的主要设 备，按工艺特点可分为车床、 铣床、钻床、镗床、磨床等。
刀具
刀具是金属切削加工的重要工具 ，包括车刀、铣刀、钻头、镗刀 、刨刀、磨具等。
量具和夹具
量具用于测量工件尺寸和形状，夹 具则用于工件的装夹和定位，对保 证加工精度和提高生产效率有重要 作用。
金属切削加工的质量控制
质量控制标准
根据机械加工的精度要求，制 定合理的加工工艺流程，并按 照国家或行业标准进行质量检
查。
加工过程控制
通过对加工过程的控制，如刀具 选择、切削液使用、机床调整、 工件装夹等，提高加工精度和表 面质量。
误差控制
针对误差产生的原因，采取相应的 措施，如温度变化、刀具磨损、机 床振动等，减少误差对加工质量的 影响。
进给速度
进给速度指刀具在单位时间内移动的距离。较慢 的进给速度可以减小工件表面的粗糙度，但会降 低生产效率；较快的进给速度可以提生产效率， 但可能会造成工件表面粗糙。
刀具角度
刀具的前角、后角、主偏角、副偏角等角度对切 削力和切削热有着不同的影响。选择合适的刀具 角度可以改善切削条件，提高刀具使用寿命和工 件加工质量。
金属切削加工的工艺流程：毛坯准备、工件安装定位 、刀具准备、切削加工、工件检验和清理等。
下一步的学习展望
深入学习各种金属切削加工设备的原理和特点，以便 更好地选择和应用。
学习金属切削加工的工艺流程和优化方法，以提高生 产效率和降低成本。
学习各种新型的金属切削加工技术，如高速切削、超 精密切削等，以提高加工效率和质量。
金属切削加工原理及设备课件幻 灯片课件
《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
机械制造技术基础-第2章-金属切削基础知识 ppt课件
vc
d n
1 000
式中： vc —— 切削速度（m/min）； d —— 工件或刀具直径（mm）；
n —— 工件或刀具转速(r/min)。
2.1.3 切削用量
2．进给量f
工件或刀具每转一转时，刀具相对于工件沿进给方向的位移， 单位为mm/r。
对多刃切削刀具，规定每一个刀齿的进给量fz，单位为mm/z
机械制造技术基础
第2章 金属切削基础知识 Basic knowledge of metal
cutting
2.2 刀具的几何角度 Tool geometric angles
2.2.1 车刀的组成
外圆车刀的构造如图所示，包括刀体和刀头（切削部分）两部分。刀柄 是定位和夹持的部分，刀头用于切削工件。
1．前面 ：又叫前刀面，指刀具上切屑流过的表面。 2．主后面 ：又叫主后刀面，刀具上与工件过渡表面相对的表面。 3．副后面 ：又叫副后刀面，刀具上与工件已加工表面相对的表面。 4．主切削刃 ：刀具前面与主后面相交而得到的刃边（或棱边），用于 切出工件上的过渡表面，它承担主要的切削工作。 5．副切削刃 ：刀具前面与副后面相交而得到的刃边，它协同主切削刃 完成切削工作，并最终形成已加工表面。 6．刀尖：是指主切削刃与副切削刃连接处相当少的一部分切削刃，如 图所示，刀尖有3种形式，可以是近似的点，即刀尖圆弧半径 =0；修圆刀尖 >0；倒角刀尖，直线过渡刃。
（毫米/齿）。
f = fz ·Z
fz
f z
进给速度则是单位时间的进给量，单位为mm/s或mm/min。
vf = f ·n
2.1.3 切削用量
3．背吃刀量
车削加工中，刀具的横向进给（也称为吃刀）和铣削加工 中刀具的横向进给是间歇的进给运动，是由机床的吃刀机 构提供的，也称为吃刀运动。通常把切削加工中的吃刀深 度称为背吃刀量，用符号ap表示，单位为mm。车削中背 吃刀量是指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。外 圆车削时，其背吃刀量ap等于工件上已加工表面dw与待 加工表面dm之间的垂直距离，即：
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。
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
金属切削加工原理及设备课件幻灯片课件
极差图是一种柱状图，用 于表示加工误差的数据分 布情况，帮助找出误差较 大的工件或工序。
因果图是一种树状图，用 于分析加工误差产生的原 因，找出影响最大的因素 并采取措施进行改进。
柏拉图是一种排列图，用 于找出影响加工误差的主 要因素，按照影响程度进 行排序，以便采取相应措 施进行改进。
通过对加工误差进行统计 分析，可以找出影响加工 质量的因素，制定改进措 施，提高加工精度和降低 成本。
金属切削加工工艺流程的设计原则和方法
设计原则
根据加工需求和工件材质等因素，制定合理的工艺流程，确保加工质量和效率。
方法
采用先进的工艺技术和设备，优化工艺流程，提高加工效率和质量。
05
金属切削加工质量的控制
加工精度和表面质量的含义及影响因素
加工精度的影响因素
加工精度受机床、刀具、夹具、工件、工 艺参数等多种因素的影响。
新一代信息技术在金属切削加工中的应用前景
1 2
云计算和大数据技术
利用云计算和大数据技术，实现对金属切削加工 过程的实时监控和数据分析，提高加工效率和精 度。
物联网技术
利用物联网技术，实现机床、刀具、工件等之间 的信息交互，提高加工过程的智能化水平。
3
虚拟现实和增强现实技术
利用虚拟现实和增强现实技术，实现对加工过程 的模拟和可视化，提高加工效率和精度。
机床附属设备和工具的应用
夹具的应用：如通用夹具、专用夹具等。
刀具的应用：如车刀、铣刀、钻头等。
量具的应用：如卡尺、千分尺等。
其他附属设备和工具的应用：如切削液、冷却液等。
04
金属切削加工工艺
刀具材料和选用原则
刀具材料
根据不同的加工需求，选择合适的刀 具材料，如高速钢、硬质合金、陶瓷 等。
机械制造技术PPT课件第二章 金属切削基本原理
p Fc Fc Fc Ac ap f hDbD
机械制造技术基础
◆切削功率
—切削过程中所消耗的功率
切削功率
Pc
Fcvc 60
103
机床电机所需功率
PE
Pc
传动效率 0.75 ~ 0.85
—校验和选取机床电机的依据
机械制造技术基础
2.2.4 影响切削力的因素 ①工件材料 —强度、硬度、塑性大→切削力大
机械制造技术基础
2.3.2 切削温度 —切屑与前刀面接触区域的平均温度
C
ax p
f
v k y z c
最典型值：
x 0.1 y 0.2 z 0.4
机械制造技术基础
工件材料：低碳易切钢；
刀具：o=30，o=7；
二维切削中 的温度分布
切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s；
机械制造技术基础
2.3.1 切削热的来源与传导
◆来源： —弹性、塑性变形功，摩擦功
Q＝Fc vC
◆传导： →切屑、刀具、工件、介质
车：50～86％→切屑，10～40％→车刀 3～9％→工件，1％ →空气
钻：28％→切屑，14．5％→刀具 52．5％→工件，5％→介质
磨：4％→磨屑，12％→砂轮，84％→工件
◆工件材料 ◆刀具前角
—前角大，刃锋利，挤压小，剪切角大→切屑变形小
机械制造技术基础
2.1.3 影响切削变形的因素
◆工件材料 ◆刀具前角 ◆切削用量
①切削速度 —影响积屑瘤和切削温度
呈波形变化
②进给量 —进给量越大→切屑变形小
机械制造技术基础
2.2
切削力
机械制造技术基础
◆切削功率
—切削过程中所消耗的功率
切削功率
Pc
Fcvc 60
103
机床电机所需功率
PE
Pc
传动效率 0.75 ~ 0.85
—校验和选取机床电机的依据
机械制造技术基础
2.2.4 影响切削力的因素 ①工件材料 —强度、硬度、塑性大→切削力大
机械制造技术基础
2.3.2 切削温度 —切屑与前刀面接触区域的平均温度
C
ax p
f
v k y z c
最典型值：
x 0.1 y 0.2 z 0.4
机械制造技术基础
工件材料：低碳易切钢；
刀具：o=30，o=7；
二维切削中 的温度分布
切削用量：ap=0.6mm， vc =0.38m/s；
机械制造技术基础
2.3.1 切削热的来源与传导
◆来源： —弹性、塑性变形功，摩擦功
Q＝Fc vC
◆传导： →切屑、刀具、工件、介质
车：50～86％→切屑，10～40％→车刀 3～9％→工件，1％ →空气
钻：28％→切屑，14．5％→刀具 52．5％→工件，5％→介质
磨：4％→磨屑，12％→砂轮，84％→工件
◆工件材料 ◆刀具前角
—前角大，刃锋利，挤压小，剪切角大→切屑变形小
机械制造技术基础
2.1.3 影响切削变形的因素
◆工件材料 ◆刀具前角 ◆切削用量
①切削速度 —影响积屑瘤和切削温度
呈波形变化
②进给量 —进给量越大→切屑变形小
机械制造技术基础
2.2
切削力
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图3-6 切屑形态照片
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状
在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑 与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
两个摩擦区
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不
平的凹坑中，形成长度为lfi的
粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
➢ 滑动区：切屑在脱离前刀面
之前，与前刀面只在一些突出
应力分布
τ
AC E F
τ σn
图3-12 已加工表面变形
A点前方正应力最大，剪应力为 0。 A点两侧正应力逐渐减小，精品剪课件应力逐渐增大，继而减小。
切削力与切削功率——1. 切削力
切削力来源
★ 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力
★ 切屑、工件与刀具间摩擦力
切削力分解
v
Ff ·p
Fc
κr
Ff
Fp Ff ·p
点接触，切屑与前刀面之间的
摩擦属于外摩擦。
精品课件
lfi
lfo
图3-11 切屑与前刀面的摩 擦
切削变形——8. 已加工表面的摩擦
变形原因
切削刃存在刃口圆弧，导致挤压和摩 擦，产生第Ⅲ变形区。
hD ΔhD Δh
变形情况
A点以上部分沿前刀面 流出，形成切屑；A点 以下部分受挤压和摩擦 留在加工表面上，并有 弹性恢复。
机械制造工程学
主讲：汪庆华
精品课件
第2章金属切削原理
刀具的结构与材料
主要
切削变形 切削力与切削功率
内容
切削热与切削温度 刀具磨损与刀具寿命 金属切削规律的应用
精品课件
切削变形——1. 直角切削
没有副刃参加切削，且λs = 0°。
a）直角切削
b）斜角切削
精品课件
c）不自由切削
切削变形——2. 挤压与切削
图3-7 切屑的卷曲
精品课件
图3-8 断屑的产生
切削变形——6. 变形程度
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层变的变形程度。
◆ 厚度变形系数
变
形 系
h
h ch hD
数 ◆ 长度变形系数
L
LD L ch
（3-1） （3-2）
hD hch
Lch LD
图3-9 切屑与切削层尺寸
精品课件
切削变形——6. 变形程度
相 对 滑 移 系 数 S ysinc co os 0 s (0)
➢ 当γ0 = 0～30°，Λh ≥1.5时，
Λh与ε相近
➢ ε主要反映第Ⅰ变形区的变形，Λh
M
还包含了第Ⅱ变形区的影响。
φ
（3-3）
γ0
O
精品课件
图3-10 相对滑移系数
切削变形——7. 切屑与前刀面的摩擦
粒状
局部剪切应力达到断 剪切应， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
工件材料硬度较 高，韧性较低， 切削速度较低
不规则块状颗粒
未经塑性变形即 被挤裂
加工硬脆材料， 刀具前角较小
切削过程欠平稳， 表面粗糙度精欠品佳课件
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
精品课件
45° M A F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
M O
F c）切削
切削变形——3. 切削变形过程
精品课件
切削变形——3. 切削变形过程
M A
终滑移线
切屑
Φ剪切角
始滑移线：τ=τs
刀具 O
图3-3 切屑精根品课部件金相照片
切削变形——3. 切削变形过程
刀具
工
件
切削变形精过品课程件示意图
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
切屑的各种形状
精品课件
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
切 ❖ 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切 屑卷曲和折断。
屑 ❖ 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加
控 变形的结果（图3-7）
制
❖断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置， 图3-8）
yFc , yFp , yFf —— 进给量 f 对切削力影响指数； KFc , KFp , KFf —— 考虑切削速度、刀具几何参数
、刀具磨损等因素影响的修精品正课件系数。
切削力与切削功率——2. 切削功率
单位切削力
切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc =1）
pF c C F cap xF c fyF c
切削变形——3. 切削变形过程
图3-4 切削变精形品实课件验设备与录像装置
切削变形——4. 三个切削变形区
➢ 第Ⅰ变形区：即剪切变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面处 ，切屑排出时受前刀面挤压与
图3-5 切削部位三个变形 区
摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的
主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要 原因。
精品课件
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
带状切屑
精品课件
挤裂切屑
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
节状切屑
崩碎切屑
精品课件
f F
吃刀抗力 Fp Ff ·p
Ff 进给抗力
精品课件
Fc 主切削力 F 切削合力
切削力与切削功率——1. 切削力
切削力经验公式
Fc
CFc
a xFc p
f
yFc
K Fc
Fp
CFp
a xFp p
f
yFp
K Fp
Ff
CFf
a xFf p
f yFf
KFf
式中 ；
CFc , CFp , CFf —— 与工件、刀具材料有关系数； xFc , xFp , xFf —— 切削深度ap 对切削力影响指数
A D
apf
K F c
a C pF c fa 1 p xy F F cc
➢ 切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀 具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变 形过程。
➢ 正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力 方向与作用力方向约成45°
➢ 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 ➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪 切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形， 沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大 ，达到断裂强度→切屑与母体脱离。
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
节状，底面光滑有裂 纹，背面呈锯齿状
在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑 与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
两个摩擦区
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不
平的凹坑中，形成长度为lfi的
粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
➢ 滑动区：切屑在脱离前刀面
之前，与前刀面只在一些突出
应力分布
τ
AC E F
τ σn
图3-12 已加工表面变形
A点前方正应力最大，剪应力为 0。 A点两侧正应力逐渐减小，精品剪课件应力逐渐增大，继而减小。
切削力与切削功率——1. 切削力
切削力来源
★ 3个变形区产生的弹、塑性变形抗力
★ 切屑、工件与刀具间摩擦力
切削力分解
v
Ff ·p
Fc
κr
Ff
Fp Ff ·p
点接触，切屑与前刀面之间的
摩擦属于外摩擦。
精品课件
lfi
lfo
图3-11 切屑与前刀面的摩 擦
切削变形——8. 已加工表面的摩擦
变形原因
切削刃存在刃口圆弧，导致挤压和摩 擦，产生第Ⅲ变形区。
hD ΔhD Δh
变形情况
A点以上部分沿前刀面 流出，形成切屑；A点 以下部分受挤压和摩擦 留在加工表面上，并有 弹性恢复。
机械制造工程学
主讲：汪庆华
精品课件
第2章金属切削原理
刀具的结构与材料
主要
切削变形 切削力与切削功率
内容
切削热与切削温度 刀具磨损与刀具寿命 金属切削规律的应用
精品课件
切削变形——1. 直角切削
没有副刃参加切削，且λs = 0°。
a）直角切削
b）斜角切削
精品课件
c）不自由切削
切削变形——2. 挤压与切削
图3-7 切屑的卷曲
精品课件
图3-8 断屑的产生
切削变形——6. 变形程度
切削层经塑性变形后，厚度增加，长度缩小，宽度基本 不变。可用其表示切削层变的变形程度。
◆ 厚度变形系数
变
形 系
h
h ch hD
数 ◆ 长度变形系数
L
LD L ch
（3-1） （3-2）
hD hch
Lch LD
图3-9 切屑与切削层尺寸
精品课件
切削变形——6. 变形程度
相 对 滑 移 系 数 S ysinc co os 0 s (0)
➢ 当γ0 = 0～30°，Λh ≥1.5时，
Λh与ε相近
➢ ε主要反映第Ⅰ变形区的变形，Λh
M
还包含了第Ⅱ变形区的影响。
φ
（3-3）
γ0
O
精品课件
图3-10 相对滑移系数
切削变形——7. 切屑与前刀面的摩擦
粒状
局部剪切应力达到断 剪切应， 切削速度较低， 进给量较大， 刀具前角较小
工件材料硬度较 高，韧性较低， 切削速度较低
不规则块状颗粒
未经塑性变形即 被挤裂
加工硬脆材料， 刀具前角较小
切削过程欠平稳， 表面粗糙度精欠品佳课件
切削力波动较大， 切削力波动大，有 切削过程不平稳， 冲击，表面粗糙度 表面粗糙度不佳 恶劣，易崩刀
精品课件
45° M A F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
M O
F c）切削
切削变形——3. 切削变形过程
精品课件
切削变形——3. 切削变形过程
M A
终滑移线
切屑
Φ剪切角
始滑移线：τ=τs
刀具 O
图3-3 切屑精根品课部件金相照片
切削变形——3. 切削变形过程
刀具
工
件
切削变形精过品课程件示意图
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
切屑的各种形状
精品课件
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
切 ❖ 为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，应使切 屑卷曲和折断。
屑 ❖ 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加
控 变形的结果（图3-7）
制
❖断屑是对已变形的切屑再附加一次变形（常需有断屑装置， 图3-8）
yFc , yFp , yFf —— 进给量 f 对切削力影响指数； KFc , KFp , KFf —— 考虑切削速度、刀具几何参数
、刀具磨损等因素影响的修精品正课件系数。
切削力与切削功率——2. 切削功率
单位切削力
切除单位切削层面积的主切削力（令修正系数KFc =1）
pF c C F cap xF c fyF c
切削变形——3. 切削变形过程
图3-4 切削变精形品实课件验设备与录像装置
切削变形——4. 三个切削变形区
➢ 第Ⅰ变形区：即剪切变形区 ，金属剪切滑移，成为切屑。 金属切削过程的塑性变形主要 集中于此区域。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
➢ 第Ⅱ变形区：靠近前刀面处 ，切屑排出时受前刀面挤压与
图3-5 切削部位三个变形 区
摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的
主要原因。
➢ 第Ⅲ变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变 形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要 原因。
精品课件
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
带状切屑
精品课件
挤裂切屑
切削变形——5. 切屑类型与形成条件
节状切屑
崩碎切屑
精品课件
f F
吃刀抗力 Fp Ff ·p
Ff 进给抗力
精品课件
Fc 主切削力 F 切削合力
切削力与切削功率——1. 切削力
切削力经验公式
Fc
CFc
a xFc p
f
yFc
K Fc
Fp
CFp
a xFp p
f
yFp
K Fp
Ff
CFf
a xFf p
f yFf
KFf
式中 ；
CFc , CFp , CFf —— 与工件、刀具材料有关系数； xFc , xFp , xFf —— 切削深度ap 对切削力影响指数
A D
apf
K F c
a C pF c fa 1 p xy F F cc
➢ 切屑的形成与切离过程，是切削层受到刀 具前刀面的挤压而产生以滑移为主的塑性变 形过程。
➢ 正挤压：金属材料受挤压时，最大剪应力 方向与作用力方向约成45°
➢ 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 ➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变形→剪 切应力增大，达到屈服点→产生塑性变形， 沿OM线滑移→剪切应力与滑移量继续增大 ，达到断裂强度→切屑与母体脱离。