一、切削原理
《金属切削原理与刀具》知识点总结
I 切削原理部分第1章刀具几何角度及切削要素1、切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动；刀具具有适当的几何参数，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能2、切削运动：刀具与工件间的相对运动，即表面成形运动。
分为主运动和进给运动。
1）主运动是刀具与工件之间最主要的相对运动，消耗功率最大，速度最高。
有且仅有一个。
运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）直线运动（刨削、拉削的刀具运动）运动主体：工件（车削）；刀具（铣削）。
2）进给运动：使新切削层不断投入切削，使切削工作得以继续下去的运动。
进给运动的速度一般较低，功率也较少。
其数量可以是一个，也可以是多个。
可以是连续进行的，也可以是断续进行的。
可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。
运动形式：连续运动：如车削；间歇运动：如刨削。
一个运动，如钻削；多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动；没有进给运动，如拉削。
运动主体：工件，如铣削、磨削；刀具，如车削、钻削。
3、切削用量切削用量是指切削速度c v 、进给量f （或进给速度）和背吃刀量p a 。
三者又称为切削用量三要素。
1）切削速度c v （m／s 或m／min）：切削刃选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。
主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定1000dn v c π=式中：d-工件或刀具的最大直（mm）n-工件或刀具的转速(r/s 或r/min)2）进给量f：工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm／r（或mm／双行程）。
3）背吃刀量p a （切削深度mm）2m w p d d a -=式中:w d -工件上待加工表面直径（mm）；m d -工件上已加工表面直径（mm）。
4、工件表面：切削过程中，工件上有三个不断变化的表面待加工表面：工件上即将被切除的表面。
过渡表面：正被切削的表面。
下一切削行程将被切除。
己加工表面：切削后形成的新表面。
5、刀具上承担切削工作的部分称为刀具的削部分，刀具切削部分由一尖二刃三面组成。
机械加工的工艺原理是
机械加工的工艺原理是
机械加工是利用机械设备对工件进行切削、磨削、拔拉、钻削等加工过程的技术。
其工艺原理主要包括以下几个方面：
1. 切削原理：利用刀具与工件之间的相对运动，以切削刃对工件进行削除材料的操作。
刀具通过推刀进给或工件旋转提供所需的运动，切削刃将工件上的材料削除，形成所需的形状和尺寸。
2. 磨削原理：利用磨料颗粒在工件表面的相对运动，将磨削粒子对工件材料的切削和磨擦作用，使工件表面达到所要求的精度和光洁度。
3. 拔拉原理：通过拔拉设备，将工件在规定的力下进行拉伸，使其形成所需的形状，如拉制金属线材和伸长钢材等。
4. 钻削原理：通过旋转运动和向前进给的力，通过刀具的刃部对工件进行孔洞加工，同时将削屑排除。
总的来说，机械加工的工艺原理是通过机械设备对工件进行切削、磨削、拔拉、钻削等操作，以实现工件形状、尺寸和表面质量的加工要求。
整个过程依靠机械设备提供运动和力量，通过切削或磨削等方式将工件的材料削除或变形，从而得到所需的产品或工件。
车铣刨磨钻的原理
车铣刨磨钻的原理
车铣刨磨钻都是基于金属切削原理工作的机械加工工具,其原理可概括为: 1. 切削原理
工具的切削刃将加工材料切削下来,逐步形成所需的形状和尺寸。
2. 主运动和切削运动
车床主轴转动提供主运动,切削刀具相对工件作切削运动。
3. 控制切屑
切屑槽引导和排出切屑,防止切屑堵塞影响切削。
4. 切削力平衡
合理的刀具结构和加工参数,平衡切削力,保证切削稳定。
5. 刃尖强度
选用合适的刀具材料,使刃尖保持高强度和硬度,提高刀具寿命。
6. 制动和火花防护
车铣等高速旋转时需要安装制动装置;钻孔时需防护火花。
7. 冷却和润滑
切削部位的冷却和润滑,主要通过切削液实现。
8. 优化切削参数
合理选择切削速度、进给量等参数,优化切削过程,提高效率。
9. 精确定位系统
严格定位系统保证加工精度,如丝杠传动定位等。
10. 刀架和刀体系设计
合理刀架结构设计实现刀具快换;刀体系选用匹配不同加工需求。
综上,这些机械加工工具都遵循切削原理,但根据具体用途有不同结构设计。
1-1切削概念解析
图1.1-13 外圆纵车时的切削层参数
20
1.1.4 切削层参数
（1）切削层
在切削加工中，刀具相对于工件沿进给方向每移动 f 或 fz 之后，正在 切削的金属层称为切削层。
（2）切削厚度hD
垂直于过渡表面来度量的切削层尺寸，称为切削厚度，以hD表示。 在外圆纵车时 hD = f sinkr
（3）切削宽度bD
沿过渡表面度量的切削层尺寸，称为切削宽度，以bD表示。 在外圆纵车时 bD = ap/sinkr 可见，在f 、ap一定的条件下，主偏角增大，切削厚度也增大，但切 削宽度减小，当kr=90o时，hD=f。
图1.1-3 a)刨削
6
例2 分析铣削的切削运动、加工表面 和切削用量。
图1.1-3 b)铣削
7
1.1.2 切削用量（cutting conditions）
（1）切削速度vc （cutting speed）
切削刃的选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为m/min（切削） 或 m/s （磨削）。一般计算最大的切削速度。 回转主运动的计算公式如下：vc=πdn／1000
工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。
ap =（dw - dm）/2
8
1.1.3 刀具切削部分的几何参数
（1）刀具切削部分结构要素
夹持部分已经标准化，一般称刀柄或刀体。 切削部分由刀面、刀刃和刀尖组成。 ① 前刀面：切屑流过的刀面。 后刀面：与工件上新形成的过渡表面相对的刀面。 副后刀面：与工件上已加工表面相对的刀面。 ②主切削刃：前刀面和后刀面交线，主要切削， 形成过渡表面。 副切削刃：前刀面和副后刀面交线，参与部分切削， 影响已加工表面粗糙度。 过渡刃：连接主、副切削刃之间的一小段切削刃， 可以是直线或圆弧。 ③刀尖：主、副切削刃连接处相当短的那部分切削刃， 常用交点、圆弧和倒棱刀尖。
切削加工概论
三、机床的切削运动
1、机床的切削运动
主运动：切除工件上的切削层，使之成为切屑，形成工件新表 面的运动。 进给运动：使切削层不断投入切削的运动。
a)车削 b)钻削 c) 铣削 d)刨削 e)磨削 f)滚齿 图1.2 切削运动简图
几种典型机床的切削运动见表1.1。 表1.1 几种典型机床的切削运动
（二）、切削加工的特点和作用
切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。 切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围较大。 切削加工的生产率较高。 切削加工存在切削力，刀具和工件均需具有一定刚度 和强度，且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度
（三）、切削加工的发展方向
随着科学技术和现代工业日新月异的飞速发展，切削 加工也正朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化 方向发展，体现在以下三方面：
切削用量三要素：切削速度、进给量、吃刀量（背吃刀量、侧吃刀 量、进给吃刀量） （1）切削速度 ①主运动为回转运动： c v
c（切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度）
(m s) v c dn (m min ) 1000 60 1000
dn
d－切削刃选定点处工件或刀具直径，mm。 n－工件或刀具的转速，r/min。
退火或正火 调质 淬火 磨削加工
毛坯
粗加工
半精加工 刀具精加工 时效
精密加工
超精密加工
二、零件的种类及组成
1、零件的种类 按结构可分类6类（1）轴类（2）盘套类（3）支架箱体类 （4）六面体类（5）机身机座类（6 ）特殊类零件 2、组成零件的表面 组成零件常见的表面有外圆、内圆、锥面、平面、螺纹、 齿形、成形面及各种沟槽等。
圆柱面
圆锥面
回转体成形表面 平面
金属切削原理
切削时消耗的功率
金属切削原理及其应用
一、切削变形 二、切削力 三、切削热与切削温度 四、刀具磨损与耐用度变化
1.1 金属切削过程的基本规律
一、切削变形 变形Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ区， 剪切面间距0.02-0.2mm。
1. 切屑的形成
图为金属切削过程中的滑移线
1.1 金属切削过程的基本规律.
• （1）第一变形区 从OA线开始发生塑性变形，到 OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。OA线和OM 线之间的区域（图中Ⅰ区）称为第一变形区。
碳素钢，合金钢，铜 铝合金； 黄铜，低速切削钢； 铝； 铸鉄，黄铜
图为切屑类型
2. 积屑瘤
图为积屑瘤与切削刃的金 相显微照片
2. 积屑瘤
积屑瘤高度及其实际工作前角
2. 积屑瘤
（1）积屑瘤对切削过程的影响： 1) 积屑瘤包围着切削刃，可以代替前面、后面和切
削刃进行切削，从而保护了刀刃，减少了刀具的磨 损。 2) 积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，而且，积屑 瘤越高，实际工作前角越大，刀具越锋利。 3) 积屑瘤前端伸出切削刃外，直接影响加工尺寸精 度。 4) 积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和表面 粗糙度。
Fx Fxy sin r
3. 影响切削力的因素
3）刀具几何参数对切削力的影响。
c）刃倾角ls 对切削力的影响; ls↑ 背前角gp↑ 侧前角gf↓
Fp↓ Ff↑
3. 影响切削力的因素
3）刀具几何参数对切削力的影响。
d）刀尖圆弧半径r 对切削力的影响;
3. 影响切削力的因素
3）刀具几何参数对切削力的影响。 e）使用切削液 对切削力的影响;
v a 273
f 0.26 0.07
c
0.01
金属切削的基本原理
金属切削的基本原理金属切削的基本原理1. 引言金属切削作为一种重要的制造工艺，在现代工业中得到广泛应用。
了解金属切削的基本原理对于提高生产效率和产品质量至关重要。
本文将深入探讨金属切削的原理和相关概念。
2. 金属切削的定义和概述金属切削是指通过工具在金属材料上切削形成所需形状的制造过程。
这种切削通过将刀具与金属工件相对移动来去除材料，从而实现目标形状。
金属切削常用于车削、铣削、钻削等加工过程中。
3. 切削过程的基本元素金属切削包括以下基本元素：3.1 切削工具切削过程中使用的工具通常由坚固的材料制成，如高速钢、硬质合金等。
切削工具的类型和几何形状根据切削操作的需求而变化，比如刀片、铣刀、钻头等。
3.2 金属工件金属工件是经过切削加工的目标。
它可以是圆柱形、平面形或复杂形状的。
不同材料的切削特性也会影响切削过程的选择和参数设定。
3.3 切削速度切削速度是指工具切削过程中与工件接触部分的相对速度。
合适的切削速度可以提高加工效率和工件表面质量，但过高的切削速度可能导致工具磨损和加工表面粗糙度增加。
3.4 进给速度进给速度是指工具与工件相对运动的速度。
适当的进给速度可以控制切削过程中材料的去除率，同时避免过度磨损和切削力过大。
3.5 切削深度切削深度是指工具进入工件的深度，即每次切削过程中所移除的金属厚度。
切削深度的选择应根据工件的要求、切削力和工具稳定性等因素考虑。
4. 金属切削的力学原理金属切削的力学原理主要涉及三个力：切削力、切向力和主动力。
4.1 切削力切削力是指在金属切削过程中作用在切削工具上的力。
它由切削材料的去除、摩擦和变形引起。
切削力的大小和方向取决于切削工艺参数、切削材料和刀具等。
4.2 切向力切向力是指垂直于切削方向的力。
它使工件保持在切削位置，并防止工件偏离切削方向。
切向力的大小和方向直接影响切削的稳定性和表面质量。
4.3 主动力主动力是指在金属切削过程中将工具向工件施加的力。
它与切削深度和切削速度等直接相关。
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。
机械制造技术基础知识点
机械制造技术基础知识点壹金属切削原理一、切削运动：使刀具和工件产生相对运动以进行切削的运动，通常速度最大。
二、切削中的工件表面：1、待加工面：加工时即将被切除的表面。
2、已加工面：已被切除多余金属的工件新表面。
3、过渡表面：刀具正在切除的工件表面。
三、切削用量(三要素)：1、切削速度V c：V c=2、进给量f(进给速度V f)：V f=fn3、背吃刀量(切削深度)a p：a p=四、刀具切削部分的结构三要素1、前刀面Aγ:切屑流出的表面。
2、主后刀面Aα:刀具上与工件过渡表面相对的表面。
3、副后刀面A’α:刀具上与已加工表面相对的表面。
4、主切削刃S:前刀面与主后刀面的交线，完成主要的切削工作。
5、副切削刃S’:前刀面与副后刀面的交线，配合主切削刃并完成已加工面五、刀具标注角1、参考系(1)基面p r通过切削刃某一指定点，并与该点切削速度相垂直的平面。
(2)切削平面p s通过主切削刃某一指定点，与主切削刃相切并垂直于基面。
(3)正交平面p o 通过主切削刃某一指定点，同时垂直于基面和切削平面。
2、标注角(1)前角γo正交平面内测量的前刀面与基面的夹角(2) 后角αo正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角(3) 刃倾角λs切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角(4) 主偏角κr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(5) 副偏角κ’r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六、金属切削变形区及特点1、第一变形区: 从OA线开始发生塑性变形，到OM线剪切滑移结束2、第二变形区: 前刀面排出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面处金属纤维化3、第三变形区: 已加工表面受挤压和摩擦，产生变形和回弹，造成表层金属纤维化与加工硬化七、积屑瘤1、现象：在切削速度不高又可以产生连续性切屑，加工钢等塑性材料。
（即低速切削塑性材料产生连续性切屑时）。
2、产生原因：切屑与前刀面发生强烈摩擦形成新鲜表面接触，在适当温度及较高压力下产生粘结(冷焊)。
02.切削原理概念与刀具
基本规律：是工具
1次课
• 切削变形
• 切削力
• 切削温度
• 刀具磨损 刀具角度、切削用量对切削过程的影响（重点）
规律的应用：是目的
1次课
• 合理选择刀具材料
• 合理选择刀具几何参数（重点）
• 合理选择切削用量（重点）
• 合理选择切削液
第3页
浙江大学现代制造工程研究所
基本概念
• 切削过程是工件和刀具相互作用的过程，为了能使刀 具从工件毛坯上切除多余金属，必须具备三个条件：
• 这三个表面是针对某一瞬时而言的，它们在不断地变 化
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浙江大学现代制造工程研究所
概念三：切削用量
• 切削用量是切削速度、进给量和切削深度三者的总称， 称为切削用量三要素。
• 切削速度V：刀刃上某一点相对于工件的主运动速度。 主运动的方向即为切削速度的方向。单位：m/s,m/min。 刀刃上各点的速度可能不同，如V=π *d *n/1000
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浙江大学现代制造工程研究所
内冷却式麻花钻
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浙江大学现代制造工程研究所
内冷却式麻花钻结构
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浙江大学现代制造工程研究所
各种刀具
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浙江大学现代制造工程研究所
各种刀具
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浙江大学现代制造工程研究所
自驱式中心钻
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浙江大学现代制造工程研究所
专用刀具
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浙江大学现代制造工程研究所
标注角度中的参考系以主运动，而工作角度是以主运动的合 成运动来确定参考系的，即需要考虑进给速度的大小
考虑刀具的安装位置
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浙江大学现代制造工程研究所
刀具材料
金属切削机床 原理
金属切削机床原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金属切削机床是一种用于加工金属材料的机械设备，它主要通过切削原理来加工工件，包括车削、铣削、钻削、镗削等多种加工方式。
在金属加工领域中，金属切削机床是起着至关重要的作用，它能够高效、精确地加工各种不同形状和尺寸的金属工件，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造等行业。
金属切削机床的工作原理主要包括以下几个方面：1. 切削原理：金属切削是指利用刀具对金属材料进行加工，通过不断切削，将工件表面金属层逐渐去除，从而形成所需的形状和尺寸。
在金属切削过程中，刀具与工件之间产生相对运动，刀具沿着工件表面移动，将金属层切削下来，形成所需的加工表面。
2. 机床结构：金属切削机床通常由机床主体、传动系统、控制系统、润滑系统和冷却系统等部分组成。
机床主体包括床身、立柱、横梁、工作台和主轴等部分，通过传动系统控制刀具在三维空间内的移动，实现加工操作。
控制系统则负责对机床进行控制和监控，确保加工的精度和质量。
润滑系统和冷却系统则起着保护机床零部件和刀具的作用。
3. 切削参数：金属切削的质量和效率与切削参数密切相关。
切削参数包括切削速度、进给量、切削深度和切削角度等。
切削速度是指刀具在单位时间内相对于工件表面的线速度；进给量是刀具在切削方向的移动距离；切削深度是刀具切入工件的深度；切削角度是刀具相对于工件表面的角度。
通过合理调整这些参数，可以实现不同加工需求的加工效果。
4. 切削工艺：金属切削工艺是一项复杂的加工过程，需要运用切削原理来实现。
在实际加工中，需要选择合适的切削工艺，根据工件材料、形状和尺寸来确定刀具的选择、切削速度、进给量和切削深度等参数，以获得高质量的加工效果。
还需要考虑切削过程中产生的热量和切屑的处理，保证加工过程的稳定性和安全性。
金属切削机床是一种重要的加工设备，它通过切削原理来实现对金属材料的加工。
了解金属切削机床的工作原理，可以帮助我们更好地理解其加工过程和性能特点，进而提高加工效率和加工质量。
机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
切削的名词解释
切削的名词解释切削，作为一个常见的制造工艺术语，是指通过一种力的作用，将材料中的废料以确定的形状和尺寸从工件中剥离出来的过程。
切削通常是在机械设备中通过刀具对材料进行机械加工时的一种重要操作。
它是许多行业中制造工艺的基础，包括汽车制造、航空航天、电子设备制造等。
切削是一门复杂且经验丰富的技术，为了能够正确理解和应用切削工艺，我们需要深入了解切削的基本原理、刀具的类型及其特点，以及切削过程中的各种参数。
1. 切削的原理切削工艺的基本原理是以刀具为载体，通过刀具对工件进行机械切削，从而通过分离废料实现对工件形状和尺寸的加工。
刀具在切削中的作用主要包括切削力的传递、刀具与工件之间的切削摩擦和热量的产生等。
工件表面质量的好坏、切削效率的高低以及刀具的寿命等都取决于切削过程中这些因素的相互作用。
2. 刀具的类型及特点刀具是切削工艺中起着关键作用的工具。
根据不同的切削场景和工件材料，刀具的类型也各不相同。
2.1 固定刀具固定刀具是指在切削过程中，刀具保持固定位置，工件在机械设备上进行运动。
这种刀具可以是刃铣刀、牙板等，适用于对工件上进行平面或曲面的加工。
固定刀具的特点是切削稳定性较好，适用于加工精度要求较高的工件。
2.2 可转位刀具可转位刀具是指在切削过程中，刀具通过工件的运动来改变切削位置。
常见的可转位刀具有车刀、铣刀、钻头等。
这种刀具适用于对工件进行内外轮廓的加工。
可转位刀具的特点是在加工过程中，可以灵活调整切削位置，适应不同形状和尺寸的工件。
3. 切削过程中的参数切削过程中的参数对切削效果和刀具寿命起着重要作用。
以下是一些常见的切削过程参数：3.1 切削速度切削速度是指刀具与工件之间的相对运动速度。
切削速度的选择应考虑工件材料、刀具材料和刀具类型等因素。
高速切削可以提高加工效率，但也可能导致刀具磨损加剧。
3.2 进给量进给量是指刀具在单位时间内对工件的移动距离。
进给量的合理选择可以影响切削的质量和效率。
切削原理与刀具
切削原理与刀具切削是加工工程中常见的制造过程，通过利用刀具对工件进行力的作用并沿着特定的路径切除材料，以获得所需的形状和尺寸。
切削原理与刀具的设计和选择是确保加工过程高效、精确和持久的关键。
一、切削原理切削过程基于刀具对工件施加足够的切削力，刀具将材料削除并造成形状和尺寸的变化。
切削原理主要包括以下几个方面：1. 切削力：切削力是刀具对工件施加的力，它决定了切削过程的稳定性和负荷。
切削力的大小与切削材料的性质、切削速度、刀具几何形状以及切削深度等因素密切相关。
2. 切削速度：切削速度是刀具表面与工件接触的速度，它是切削过程中材料移动的速度。
切削速度的选择应考虑到刀具材料的耐磨性和热稳定性，以确保高效的切削和避免刀具失效。
3. 切削深度：切削深度是指刀具沿工件方向的进给量。
切削深度的选择应根据工件材料的硬度和刚度、刀具的强度和刚度以及加工表面的质量需求等因素进行合理的调整。
4. 切削速率：切削速率是指在单位时间内切削过的材料体积。
切削速率的提高可以有效地缩短加工时间，但也要考虑切削力、切削温度和表面质量等因素，以免影响加工的质量和刀具的寿命。
二、刀具分类与选择刀具作为切削加工中最重要的工具之一，其设计和选择的合理性对加工过程的成败起着决定性作用。
根据切削原理和要加工的材料，刀具可分为以下几类：1. 钨钢刀具：钨钢刀具由高速钢和钨合金组成，广泛应用于加工常见金属材料，如铁、铝、铜等。
其优点是硬度高、耐磨性好，适用于高速切削。
2. 硬质合金刀具：硬质合金刀具以钨钢为基材，通过添加碳化钨和钴等粉末，经过高温烧结制成。
它的耐磨性和耐高温性能优异，适用于切削高硬度金属和复杂形状的工件。
3. PCD刀具：PCD刀具采用多晶立方体碳化硅材料制成，具有高硬度、低摩擦系数和良好的导热性能。
适用于加工铝合金、铜合金和非金属材料等。
4. CBN刀具：CBN刀具是由立方氮化硼制成，具有极高的硬度和热稳定性，特别适用于切削高硬度材料如工具钢和高速度刚性合金。
金属切削原理
背吃刀量：对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工 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 ap=（dw -dm ）/2 mm 钻 孔 ap =dm /2 mm 主运动为直线运动时
ap =H w – H m d m —— 已加工表面直径 dw —— 待加工表面直径
为了简化计算工作，切削层的表面形状和尺寸，通常都在垂直于切削速度vc的 基面Pr内观察和量度。切削层参数为：
工件材料
切削液
切削用量选择
•刀具耐用度的确定 •切削用量确定
（一）最大生产率耐用度
tm • 完成一个工序所需要的工时tw为 tw tm tct tot T • 求一阶导数，得最大生产率耐用度 T 1 m t p ct m （二）最低成本耐用度（经济耐用度） • 每个工件的工序成本为 C (tm tct tm tot）M tm Ct T T C 1 m • 刀具经济使用寿命 Tc (tct t ) m M
表面成形运动和辅助运动
一、表面成形运动:形成发生线的运动. 按组成情况不同,可分为:简单成形运动和复合成形运动。 按作用情况不同,可分为:主运动和进给运动。 1、主运动：是刀具与工件之间的相对运动。一般，主运动速度最高，消 耗功率最大，通常只有一个主运动。 2、进给运动：是配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层的刀具 与工件之间的附加相对运动。进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是 连续的， 也可以是步进的。 二、辅助运动:实现机床的各种辅助动作,为表面成形创造条件。 切入运动、切出运动、调整运动、分度运动以及其他各种空行程运动。
切
屑
种
类
切屑的各种形状
2、切屑的流向、卷曲和折断 • 切屑的流向
第二章切削原理
第二章切削原理、第三章刀具练习题一、填空题1、铣刀旋转方向与工件进给方向相同，称顺铣方式。
2、切削层面积平面与切削用量的关系是：切削层面积平面仅与背吃刀量a p和进给量f有关，f增加，切削厚度增加。
a p增加，切削层宽度增加。
3、刀具前角越_大_，切削刃越锋利，使剪切角增大，变形系数减小，因此，切削变形减小。
7、在刀具材料中，_硬质合金用于切削速度很高、难加工材料的场合，制造形状较简单的刀具。
12、切削用量的顺序是先选背吃刀量，后选进给量，最后选切削速度。
13、切削用量的三要素是切削速度v、进给量f、切削深度a p。
19、刀具材料分为工具钢、硬质合金、陶瓷刀具、超硬刀具四大类。
21、粗加工时选择较小前角，精加工时选择较大前角。
28、铣削过程中所选用的切削用量称为铣削用量，铣削用量包括铣削宽度、铣削深度、铣削速度、进给量。
33、在切削过程中，工件上形成三个表面：①已加工表面；②待加工表面；③加工表面。
36、一个机械加工工艺系统由机床、夹具、刀具和工件构成。
37、切削运动由主运动、进给运动及辅助运动组成。
39、切削合力可分解为_主切削力、_进给力和_背向力三个分力。
二、解释下列术语1.积屑瘤:以中速或较低的切削速度切削塑性金属时，常在刀具前面粘结一些工件材料，形成一个硬度很高的楔块，称为积屑瘤。
2.顺铣法:铣刀的旋转切入方向与工件的进给方向相同的铣削方式称顺铣法。
3.加工硬化:已加工表面经过严重塑性变形而使表面硬度增大，这种现象称为加工硬化。
4、刀具耐用度：刀具刃磨后开始切削至磨损量达到磨钝标准的总切削时间。
5、机夹车刀：采用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的车刀。
6、逆铣法：铣刀的旋转切入方向与工件的进给方向相反的铣削方式称逆铣法。
三、判断题1.（×）高速钢是一种含合金元素较多的工具钢，由硬度和熔点很高的碳化物和金属粘结剂组成。
2．（√）刀具切削部位材料的硬度必须大于工件材料的硬度。
第1章切削力1-3
第三节 切削力的来源：
• 克服切削层材料和工件表面层材料对弹性变形、塑Leabharlann 切削力性变形的抗力；
• 克服刀具与切屑、刀具与工件表面间摩擦阻力所需 的力。
一、切削力的分解
将切削合力F分解为三个互相垂直的分力Fc 、Ff 、Fp
Fc — 主切削力，与切削速度方向一致
Ff — 进给力，与进给方向平行，车外圆时为轴向力
3. 刃倾角λs的影响 （1）λs 对Fc影响很小
（2）λs对Fp、 Ff影响较大
Fp 随λs增大而减小， Ff 随λs增大而增大
4.负倒棱bγ1的影响
bγ1 与lf (切屑与前刀面接触长
度)之比增大, 切削力随之增大。 当切削钢bγ1/lf ≥5或切削铸铁
bγ1/lf ≥3时，切削力趋于稳定，
Fp — 背向力(切深抗力)，与进给方向垂直，又称径 向力
F
F
2 c
Ff F
2
2 p
二、切削力与切削功率的计算
（一）用指数经验公式计算切削力
式中 KFc、 KFf、 KFp为切削条件修正系数，xFc、 yFc、 zFc等为指数，均可在切削用量手册中查到。
（二）用单位面积切削力计算切削力 由于单位切削力为
因而切削力增加但与f 不成正比。指数公式中 f 的指数
小于1。
因此，在切削层面积相同时，增大 f 比增大ap要有利 • v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况
1. 在积屑瘤增长阶段
随v ↑→积屑瘤高度↑
变形程度↓，F ↓
2. 在积屑瘤减小阶段 v↑→ 变形程度↑，F ↑ 3. 在无积屑瘤阶段 随v ↑，温度升高，摩擦 系数↓变形程度↓→ F ↓
机械加工中的切削原理
机械加工中的切削原理引言在现代工业生产中，机械加工是一项非常重要的工艺过程。
而在机械加工中，切削是最常用的方法之一。
切削原理是机械加工中的基础理论，对于加工质量和效率的提升起着至关重要的作用。
本文将从切削原理的基本概念、切削力的产生与分析、切削过程中的热变形等方面进行论述。
一、切削原理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过程。
切削原理是指切削过程中切削工具与工件之间的相互作用关系。
切削原理的核心是切削力的产生与传递。
切削力是指切削过程中切削工具对工件施加的力，它决定了切削过程中的加工质量和效率。
二、切削力的产生与分析切削力的产生与切削过程中的切削力分析是切削原理的重要内容。
切削力的产生主要受到切削力的三个基本因素影响：切削速度、进给量和切削深度。
切削速度是指单位时间内切削工具切削过工件的速度，进给量是指单位时间内切削工具在工件上的移动距离，切削深度是指切削工具在单位时间内对工件进行的削除材料的厚度。
切削力的分析可以通过力学原理进行计算和分析。
切削力的分析包括静态切削力分析和动态切削力分析。
静态切削力分析主要是通过切削力的平衡方程进行计算，动态切削力分析则需要考虑切削过程中的动态因素，如冲击力和振动力等。
三、切削过程中的热变形切削过程中的热变形是指切削过程中由于切削热的作用而引起的工件和切削工具的变形。
切削过程中会产生大量的热量，这些热量会导致工件和切削工具的温度升高，从而引起热膨胀和热变形。
热变形对于切削加工的影响是非常大的。
热变形会导致工件的尺寸和形状发生变化，从而影响加工质量。
同时，热变形还会引起工件表面的残余应力，进一步影响工件的机械性能和寿命。
为了减小切削过程中的热变形，可以采取一些措施。
例如，可以通过切削液的喷洒来降低切削过程中的温度，可以采用低切削速度和进给量来减小切削过程中的热量产生，还可以通过切削工具的涂层来提高切削工具的散热性能。
结论切削原理是机械加工中的基础理论，对于提高加工质量和效率起着至关重要的作用。
成型刀的原理
成型刀的原理成型刀是一种常见的用来切割和加工材料的工具，它的原理是通过刀具与工件之间的相对运动，使切削刃对工件施加作用力，并切削掉工件上的材料，从而实现切削和加工的目的。
以下是对成型刀原理的详细介绍。
1.成型刀的分类在了解成型刀的原理之前，首先需要了解成型刀的分类。
按照使用方式和原理，成型刀可以分为手工刀具、机械刀具和电动刀具等。
其中，手工刀具主要通过人力来驱动刀具进行切削，机械刀具则需要配合机械设备来驱动。
电动刀具则是通过电力驱动，具有高效、方便的特点。
2.切削原理成型刀的切削原理基于科学力学和材料力学的基本原理。
当切削刃与工件接触时，使切削刃对工件施加一定的作用力。
通过施加作用力，切削刃对工件的剪切力和切削力产生作用，从而切削掉工件上的材料。
切削过程涉及到速度、力量和热量等因素。
一般来说，切削速度的选择取决于材料的种类和硬度。
同时，切削速度和进给速度的选择也是为了避免热量的积聚，以保证工件不会受到过热的影响。
3.切削角度切削角度也是影响成型刀切削性能的重要因素之一。
常见的切削角度包括切刃角、前角和侧角等。
切刃角是指切削刃与工件接触的切线和切削方向之间的夹角，它的主要作用是分割切削，减小切削阻力和磨损。
前角和侧角是刀具与工件接触时，刀具的切削地面和垂直于切削方向面的夹角，它们的大小对切削力和切削表面的光滑度有明显的影响。
4.刀具材料与涂层刀具材料的选择也是影响成型刀性能的重要因素之一。
常见的刀具材料包括高速钢、硬合金和陶瓷等。
不同的材料具有不同的硬度和耐磨性能，可以适应不同材料的切削加工需求。
此外，一些刀具还会通过涂层来提高其性能。
常见的涂层材料包括氮化物、碳氮化物和钛铝氮等，它们能够提高刀具的硬度和耐磨性，延长刀具的使用寿命。
5.成型刀的运动方式成型刀的运动方式也是影响切削效果的重要因素之一。
成型刀的运动方式可以分为直线运动和循环性运动。
在直线运动中，成型刀通过直线运动来切削工件，这种方式适用于一些简单的加工任务。
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A、刀具切削部分的组成
1、前刀面 2、主后刀面 3、副后刀面 4、主切削刃 5、副切削刃 6、刀尖
目录
B、刀具的几何角度
1、前角—前刀面与Pr之 间的夹角
2、后角—主后刀面与 切削平面Ps之间的夹角
3、刃倾角——切削刃 与基面Pr间的夹角，在 切削平面Ps内度量
d
A、可转位外圆车刀的型号表示
ISO标准和我国标准规定了外圆车刀型号的 含义。现对十个号位具体内容作说明。 PWLNR2525M08
目录
目录
目录
目录
目录
ISO刀片编号：
B、刀片目编录 号
目录
C、 ISO铣ISO铣刀刀片片编号编： 号
D、可转位车目刀录 示意图
E、钻头基础知识
三、加工程式设计
1、准备知识
A、形状位置公差 基本概念 B、表面粗糙度 C、常用三角函数
2、程式结构 3、坐标系 4、决对值和增量值 5、辅助功能 6、刀具功能 7、G代码 8、综合练习 （车床以FANUC Series Oi-TB,加工中心以FANUC Series 16i-MB为例）
切削三要素之二
目录
进给量（铣削）
N: 转速（rpm） F：每分钟进给量（mm/min） fz：每齿进给量（mm/teeth） Z：齿数
切削三要素之三
切深（车削）
目录
Doc=（D-d）/2
Фd Doc：切深（mm） D：加工前直径（mm） d：加工后直径（mm）
切削三要素之三
切深d（铣削）
目录
C、丝锥的基本知识
丝锥公差带代 适用内螺纹公差带
号
等级
H1
4H、5H
H2
5G、6H
H3
6G、7H、7G
H4
6H、7H
目录
目录
DG、切削的类型及控制
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
G、切削的类型及控制 目录
1. 带状切屑 它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金 属材料，当切削厚度较小、切削速度较高、 刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它 的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工 表面粗糙度较小。
High高
切削三要素之一
目录
切削速度（车削）
N: 转速（rpm） D：直径（mm） V：切削速度（m/min）
切削三要素之一
目录
切削速度（铣削）
N: 转速（rpm） D：直径（mm） V：切削速度（m/min）
切削三要素之二
进给量（车削）
目录
N: 转速（rpm） F：每分钟进给量（mm/min） f：每转进给量（mm/rev）
F、丝锥的基本知识 目录
丝锥各部的名称见图一
C、丝锥的基本知识 目录
直槽、挤压、螺尖、螺旋槽丝锥
F、丝锥的基本知识
目录
国产机用丝锥都标志中径公差带代号：H1、 H2、H3分别表示公差带不同的位置，但公 差值是相等的。手用丝锥的公差带代号为 H4，公差值、螺距及角度误差比机用丝锥 大，材质、热处理、生产工艺也不如机用 丝锥。H4按规定可以不标志。丝锥中径公 差带所能加工的内螺纹公差带等级如下：
4、主偏角——切削平 面Ps与进给剖面Pf的夹 角，在基面Pr内度量
目录
碳素工具钢与合金工具钢
切削米数为8-10M/MIN，主要用于 手动工具。价格低廉，耐热性差
目录
高速钢价格适宜，应用很广
目录
硬质合金
耐磨性好，耐热性高，抗冲击性差， 应用范围广
目录
PCD（金刚石）
切削米数200-1000M/MIN， 主要用于有色金属及非金属
目录
刀具材质硬度与刚性表
High
PCD 类金刚石
高
CBN 立方氮化硼
Ceramic 陶瓷
Cermet 金属陶瓷
Coated 涂层 Uncoated 不涂层
Hardness 硬度
HSS 高速钢
适于所有加工T方o案ughness 韧性
目录
目录
涂层刀具材料
涂层刀具是在刀具材料 的基础上涂上几微米厚 的高硬度、高耐磨性的 金属化合物而构成的。 韧性好、硬度高，性能 优异
陶瓷
目录
切削米数200-600M/MIN很高的硬度 及耐热性，抗黏结摩擦，抗扩散摩擦 的能力很强。主要缺点抗冲击性差
目录
CBN（六方氮化硼）
切削米数200-1000M/MIN，仅次于金刚 石，化学惰性差与铁族金属在1200°1300 °也不发生化学反应
二、刀具的基本知识
A、可转位外圆车刀的型号表示 B、刀片编号* C、ISO铣刀片编号* D、可转位车刀示意图* E、钻头基础知识 F、丝锥的基本知识 G、切削的类型及控制 H、拉削冷却液* I、工件材质* J、刀具磨损状况* K、刀具选择* L、练习*
2. 挤裂切屑 这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯 齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑大多在 切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较 小时产生。
目录
G、切削的类型及控制
3. 单元切屑 如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上， 则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑，如图c所示。 以上三种切屑只有在加工塑性材料时才可能得到。其 中，带状切屑的切削过程最平稳，单元切屑的切削力 波动最大。在生产中最常见的是带状切屑，有时得到 挤裂切屑，单元切屑则很少见。假如改变挤裂切屑的 条件，如进一步减小刀具前角，减低切削速度，或加 大切削厚度，就可以得到单元切屑。反之，则可以得 到带状切屑。这说明切屑的形态是可以随切削条件而 转化的。掌握了它的变化规律，就可以控制切屑的变 形、形态和尺寸，以达到卷屑和断屑的目的。
目录
一、金属切削原理
A、刀具切削部分的组成 B、刀具的几何角度 C、刀具材料
1、碳素工具钢与合金工具钢
2、高速钢 3、硬质合金 4、涂层刀具材料 5、陶瓷 6、CBN（六方氮化硼） 7、PCD（金刚石） 8、刀具材质硬度与刚性表
D、切削三要素
1、切削速度 2、进给量 3、切深
目录
横刃
刃背
40°-60°
副切削刃
前刀面 主切削刃
118°
棱边
后刀面
E、钻头基础知识
目录
可转位浅孔钻介绍
E、钻头基础知识
目录
特点
1.高速切削，切削速度在80m/min以上，生产效率比麻花钻高3~5倍。 2.加工质量好，表面粗糙度值为Ra3.2~6.3µm。 3.刀片可转位使用，节约辅助时间。 4.断屑好，切屑易排除。 5.不仅能钻孔，还可用做镗、锪孔用