金属切削加工基础
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金属切削加工的基本知识
（2）进给速度vf和进给量f
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f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，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f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，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
金属加工基础
第一章 金属切削加工基础
本章要点
金属切削的基本概念 刀具材料及选用 金属切削的基本现象与规律
切削条件的合理选用 常见金属切削加工方法、设备 及刀具
1
第一章 金属切削加工基础
第一节 金属切削基本概念
一、切削时的工件表面、切削运动和切削用量
切削时的工件表面
加工表面 待加工表面 主 运 动 待加工表 主运动 进给运动 已加工表面
13
第一章 金属切削加工基础
பைடு நூலகம்A向
16 ° 13 ° 10 ° 60 ° 8°
12 ° A
12 ° 0°
90 ° 90 ° 21 °
7° 7°
7°
10 °
外圆车刀角度的标注
切断刀角度的标注
图 2 － 5 车 刀 角 度的 标 注
14
第一章 金属切削加工基础
刀具的工作角度
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。 刀具安装位置对工作角度的影响
直角切削与斜角切削 直角切削是指刀具主切削刃的刃倾角λs=0的切削；斜角切削是刀具 指主切削刃的刃倾角λs≠0的切削。前者主切削刃与切削速度向量成直角， 切屑流出方向沿切削刃的法向；后者主切削刃与切削速度向量不成直角， 切屑流出方向将偏离其切削刃方向。
20
第一章 金属切削加工基础
第二节 刀具材料及选用
高速钢刀具材料及其用途 构 成
加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素 的高合金工具钢。
22
第一章 金属切削加工基础
有较高的热稳定性，较高的强度、 韧性、硬度和耐磨性，且制造工艺简单， 但耐热性和耐磨性比硬质合金差。
本章要点
金属切削的基本概念 刀具材料及选用 金属切削的基本现象与规律
切削条件的合理选用 常见金属切削加工方法、设备 及刀具
1
第一章 金属切削加工基础
第一节 金属切削基本概念
一、切削时的工件表面、切削运动和切削用量
切削时的工件表面
加工表面 待加工表面 主 运 动 待加工表 主运动 进给运动 已加工表面
13
第一章 金属切削加工基础
பைடு நூலகம்A向
16 ° 13 ° 10 ° 60 ° 8°
12 ° A
12 ° 0°
90 ° 90 ° 21 °
7° 7°
7°
10 °
外圆车刀角度的标注
切断刀角度的标注
图 2 － 5 车 刀 角 度的 标 注
14
第一章 金属切削加工基础
刀具的工作角度
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。 刀具安装位置对工作角度的影响
直角切削与斜角切削 直角切削是指刀具主切削刃的刃倾角λs=0的切削；斜角切削是刀具 指主切削刃的刃倾角λs≠0的切削。前者主切削刃与切削速度向量成直角， 切屑流出方向沿切削刃的法向；后者主切削刃与切削速度向量不成直角， 切屑流出方向将偏离其切削刃方向。
20
第一章 金属切削加工基础
第二节 刀具材料及选用
高速钢刀具材料及其用途 构 成
加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素 的高合金工具钢。
22
第一章 金属切削加工基础
有较高的热稳定性，较高的强度、 韧性、硬度和耐磨性，且制造工艺简单， 但耐热性和耐磨性比硬质合金差。
机械制造基础-金属切削加工(本)
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车刀结构
（1）焊接式车刀 （2）机夹重磨式车刀 （3）机夹可转位车刀
Page 41
车刀结构
可转位车刀特点： 避免焊接缺陷 减少调刀时间 刀具材料性能好 标准化程度高
Page 42
2.车刀切削部分的主要角度
(1).坐标平面参考系 ① 基面pr：通过主切削刃选 定点，与该点切削速度垂直 的平面 ②主切削平面ps：通过主切 削刃选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面 ③正交平面po ：通过主切削 刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面 ④假定工作平面pf ：通过主 切削刃选定点，垂直于基面 并平行于假定进 给运动方向
• 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。
Page 27
一、
• • • •
常用刀具材料及其选择
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金
常 用 新 型 材 料
Page 28
• 陶瓷刀具 • 金刚石刀具 • 立方氮化硼
碳素工具钢
• 碳素工具钢（T10、T12等）——含碳量较高（0.71.3）的优质钢，杂质少（S、P），淬火后较硬
Page 36
立方氮化硼
• 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定 性、化学稳定性、导热性都比较高； • 主要的两大类氮化硼刀具是： • 整体聚晶立方氮化硼 • 立方氮化硼复合片
Page 37
刀具构造
二、刀具的组成
n
夹持部分 切削部分
f
刀具的组成：
切削部分 夹持部分
Page 38
三、刀具的几何形状
• 直线度 • 平面度 • 圆度
圆柱度 线轮廓度 面轮廓度
形状公差的标注
在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形 状公差符号，后一框格填写形状公差值
车刀结构
（1）焊接式车刀 （2）机夹重磨式车刀 （3）机夹可转位车刀
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车刀结构
可转位车刀特点： 避免焊接缺陷 减少调刀时间 刀具材料性能好 标准化程度高
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2.车刀切削部分的主要角度
(1).坐标平面参考系 ① 基面pr：通过主切削刃选 定点，与该点切削速度垂直 的平面 ②主切削平面ps：通过主切 削刃选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面 ③正交平面po ：通过主切削 刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面 ④假定工作平面pf ：通过主 切削刃选定点，垂直于基面 并平行于假定进 给运动方向
• 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。
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一、
• • • •
常用刀具材料及其选择
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金
常 用 新 型 材 料
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• 陶瓷刀具 • 金刚石刀具 • 立方氮化硼
碳素工具钢
• 碳素工具钢（T10、T12等）——含碳量较高（0.71.3）的优质钢，杂质少（S、P），淬火后较硬
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立方氮化硼
• 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定 性、化学稳定性、导热性都比较高； • 主要的两大类氮化硼刀具是： • 整体聚晶立方氮化硼 • 立方氮化硼复合片
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刀具构造
二、刀具的组成
n
夹持部分 切削部分
f
刀具的组成：
切削部分 夹持部分
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三、刀具的几何形状
• 直线度 • 平面度 • 圆度
圆柱度 线轮廓度 面轮廓度
形状公差的标注
在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形 状公差符号，后一框格填写形状公差值
第十七章 金属切削加工基础知识
图17-17 刀具磨损的三个阶段
• 第五节
工件材料的切削加工性
• 一、 衡量工件材料切削加工性的指标 • 由于切削加工性是对材料多方面的综合评价，所以很难用一个简单的 物理量来精确规定和测量。在生产和实验中，常取某一项指标来反映 材料切削加工性的某一具体方面，最常用的是vT和Kr。 • vT——指在一定的切削条件下，当刀具的寿命为T分钟时，切削某种材 料所允许的最大的切削速度。vT越高，表示材料的切削加工性越好。 通常取T＝60min，则vT可写作v60。 • Kr——称为相对加工性，一般以正火状态45钢的v60为基准，写作 （v60），然后将其它各种材料的v60与之相比所得的比值。当Kr＞1时， 表示该材料比45钢容易切削。反之，则比45钢难切削。常用工件材料 的相对加工性可分为八级，见表17-2。
• 五、切削热与切削温度 • 1.切削热的来源： • ⑴是正在加工和已加工表面所发生的弹性和塑性变形而产生的大量的热， 是切削热的主要来源； • ⑵是切屑与刀具前刀面之间的摩擦产生的热； • ⑶是工件与刀具后刀面之间的摩擦产生的热。切削时所消耗的功约有98% －99%转换为切削热。 • 2.切削温度 • 切削温度过高，会使刀头软化，磨损加剧，寿命下降；工件和刀具受热膨 胀，会导致工件精度超差影响加工精度，特别是在加工细长轴、薄壁套时， 更应注意热变形的影响。 ⑴ • 在生产实践中,为了有效地降低切削温度，常应用切削液，切削液能带走 大量的热，对降低切削温度的效果显著，同时还能起到润滑、清洗和防锈的 作用。常见的切削液有： • ⑴切削油 主要是各种矿物油、动植物油和加入油性、极压添加剂的混 合油。其润滑性能好，但冷却性能较差，主要用来减少磨损和降低工件的表 面粗糙度，一般用于低速精加工，如铣削加工和齿轮加工等。 • ⑵水溶液 主要成分是水并加入防锈剂、表面活性剂或油性添加剂。其 热导率高、流动性好，主要起冷却作用，同时还具有防锈、清洗等作用。 • ⑶乳化液 由乳化油加水稀释而成，呈乳白色或半透明状，有良好的流 动性和冷却作用，是应用最广泛的切削液。低浓度的乳化液用于粗车、磨削。 高浓度乳化液用于精车、钻孔和铣削等。在乳化液中加入硫、磷等有机化合 物，可提高润滑性。适用于螺纹、齿轮等精加工。
金属切削加工的基本知识
第一章金属切削加工的根本学问教学方法导入课：金属切削加工，通常又称为机械加工，是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。
切削加工的根本形式有：车、铣、刨、磨、钻等，包括钳工加工〔錾、锉、锯、刮削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等〕一般状况下，通过铸造、锻造、焊接及轧制的型材毛坯精度低和外表粗糙度大，必需进展切削加工才能成为零件。
本章主要介绍金属切削加工中的根本规律和现象。
讲授课：第一节金属切削加工的根本概念一、切削运动和切削要素1、切削运动切削运动是为了形成工件所必需的刀具和工件之间的相对运动。
切削运动按其作用不同，分为主运动和进给运动。
（1）主运动是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动；一般切削运动中，主运动只有一个。
各种机械加工的主运动：车削：工件的旋转铣削：铣刀的旋转刨削：刨刀〔牛头刨〕或工件〔龙门刨〕的往复直线运动钻削：刀具〔钻床上〕或工件〔车床上〕的旋转。
（2）进给运动是使的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个外表的运动；进给运动可以是一个或多个。
各种机械加工的进给运动：车削：刀具的移动铣削：工件的移动钻孔：钻头沿轴向移动内外圆磨削：工件旋转和移动切削加工过程中，为实现机械化和自动化，提高效率，除切削运动外，还需要关心运动。
如切入运动，空程运动，分度转位运动、送夹料运动及机床掌握运动等。
切削过程中形成三个外表：待加工外表、加工外表、已加工外表2、切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。
（1）切削用量三要素1）切削速度v是主运动的线速度〔m/s 或m/min 〕a = d w旋转主运动：2） 进给速度 v f 或进给量 fv f ：单位时间内刀具对工件沿进给方向的相对位移〔 mm/s或 mm/min 〕进给量 f ：工件或刀具每转一周，刀具对工件沿进给方向的相对位移。
〔mm/r 〕切削时间 t = L/v f = L/nf3〕背吃刀量 a p 〔切削深度〕工件已加工外表和待加工外表的垂直距离〔mm 〕 教学方法 外圆车削： - d p 2钻孔： a = d mp 2合成切削运动 ：v e = v +v f 〔向量的关系〕（2） 切削层横截面要素切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工外表之间的金属层，切削层的轴向剖面称为切削层横截面。
2技能准备篇之金属切削加工的基本知识
图2-2 切削运动及选定点
2．进给运动
进给运动是指使新的切削层金属不断地投入 切削，从而切出整个工件表面的运动。进给 运动形式可以是连续的，也可以是间断的； 可以是直线运动，也可以是旋转运动。进给 运动的运动方式主要有：车削是刀具移动； 铣削是工件移动；钻削是钻头沿其轴线方向 移动；内、外圆磨削是工件旋转和移动等。 进给运动可以是一个、多个或者没有。进给 运动的速度较小，消耗的功率也较小。
被切除的金属层）。切削层（沿工件）的轴向
剖面称为切削层横截面，如图2-3所示。切削层
的尺寸被称为切削
参数。切削层横截
面要素包括切削层
公称宽度bD、公称 厚度hD和公称横截 面积AD三个要素。
图2-3 纵车外圆时的切削层要素
1．切削层公称宽度bD 切削层公称宽度bD是指 刀具主切削刃与工件的接触长度，沿工件过渡 表面度量，单位为mm。当λs=0°时，有
（2）刀具工作角度参考系，它是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的参考系。
两类角度参考系的区别在于：刀具标注角度参 考系由主运动方向确定，而刀具工作角度参 考系则由合成切削运动方向确定。由于通常 进给速度远小于主运动速度，所以刀具工作 角度近似等于刀具标注角度。
为了方便理解，以刨刀为例建立静止参考系。
宽刃刨刀垂直自由切削刀具标注角度参考系
通过对上图的分析发现，宽刃刨削具有以下特 点：刀刃为直线、刀刃长度大于工件宽度、前 面和后面均为平面、无进给运动(只有主运动)。
1．宽刃刨刀静止参考系的建立
选取三个相互垂直的参考平面构建宽刃刨刀的 静止参考系，即正交平面参考系。
取过主切削刃上选定点，平行于主运动方向并 切于工件过渡表面的平面为切削平面（ps）。
图2-2 合成切削运动
金属切削的基础知识
金属切削的基础知识金属切削是一种通过切削工具在金属工件上施加力量，使其产生剪切应力，从而剥离所需形状的金属层的加工方法。
它是目前最常用和广泛应用的金属加工方式之一。
以下是金属切削的基础知识：1. 切削工具：切削工具通常由硬质材料制成，如高速钢、硬质合金等。
常见的切削工具包括刀片、钻头、铣刀等。
刀具的选择根据加工材料、加工形状和加工质量要求等因素进行。
2. 切削速度：切削速度是指在单位时间内切削刀具工作部分对工件的相对运动速度。
它是影响切削加工效果和刀具寿命的重要因素。
通常以米每分钟（m/min）作为单位。
3. 进给速度：进给速度是指切削刀具沿工件表面移动的速度。
它决定了每分钟进给长度。
进给速度的选择需要考虑切削深度、加工精度和刀具强度等因素。
4. 切削深度：切削深度是指切削刀具在每次切削中从工件表面剥离金属的厚度。
切削深度越大，切削力也会增加，刀具磨损加剧。
因此，切削深度的选择要根据材料性质、刀具强度和加工要求等综合考虑。
5. 切削力：切削力是指在切削过程中作用在切削刀具上的力。
它是切削加工过程中的重要力学参数，会影响刀具的磨损和加工精度。
切削力的大小与切削厚度、切削速度、切削角度和材料硬度等因素密切相关。
6. 刀具磨损：切削刀具在切削过程中会不可避免地发生磨损。
刀具磨损会使切削力增加、切削质量下降，并且降低了刀具的寿命。
因此，定期更换和修磨切削刀具是保证加工质量和生产效率的重要措施。
7. 切削液：切削液是指在金属切削过程中加入的一种液体。
它主要用于降低切削温度、润滑切削表面、冲洗切削区域，以减少金属切削时产生的摩擦和热量。
良好的切削液选择能够有效地提高加工质量和刀具寿命。
金属切削是工业生产中广泛应用的加工方式之一，掌握金属切削的基础知识对于提高加工质量、降低生产成本具有重要意义。
因此，对于从事金属加工的工作者来说，了解切削工具、切削速度、进给速度、切削深度、切削力、刀具磨损以及切削液等基础知识是十分必要的。
第十七章 金属切削加工基础知识
图17-15 切削合力与分力
（1）主切削力Fc 垂直于基面且与切削主运动速度方向一致。机床动 力的主要依据。消耗功率95%以上。 （2）背向力Fp 在基面内，与切削进给速度方向垂直。易使工件变 2 形，同时还会引起振动，使工件的表面粗糙度值增大。 （3）进给力Ff 在基面内，与进给速度方向平行。是验证进给系统 零件强度和刚度的依据。 （17-6） 由图17-15可知 F2=F2c+ F2p+ F2f 2. 影响切削力的大小的因素： 影响切削力的大小的因素： （1）工件材料的影响 ）工件材料的影响：一般材料的强度、硬度愈高，韧性、塑性愈好， 愈难切削，切削力也愈大。 （2）切削用量的影响：当ap和f增加时，切削力也增大。在车削加工时， ）切削用量的影响： 当ap加大一倍，Fc也增大一倍；而f加大一倍，Fc只增大68%～86%，因 此，从切削力角度考虑，加大进给量比加大背吃刀量有利。 （3）刀具几何参数的影响 前角和后角对切削力的影响最大。 ） 前角愈大切屑变形小，切削力也小。 后角愈大，刀具后刀面与工件加工表面间的摩擦愈小。 改变主偏角的大小，可以改变轴向力与径向力的比例（特别是加工细长工 件时，经常采用较大的主偏角以使径向力减小）
• 二、影响材料切削加工性的因素 • 1.影响工件材料切削性能的主要因素 • （1）硬度、强度 一般来讲，材料的硬度、强度愈高，则切削力愈大， 消耗切削功率愈多，切削温度愈高，刀具磨损愈快，因此，其切削加 工性差。 • （2）塑性 材料的塑性愈大，则切削变形愈大，刀具容易发生磨损。 在较低的切削速度下加工塑性材料还容易出现积屑瘤使加工表面粗糙 度值增大，且断屑困难，故切削加工性不好。但材料塑性太差时，得 到崩碎切屑，切削力和切削热集中在切削刃附近，刀具易产生崩刃， 加工性也较差。 • （3）另外，材料的热导率、化学成分、金相组织等都对材料的切削加 工性有一定的影响。 • 2.改善材料切削加工性的主要措施 • （1）调整材料的化学成分 在钢中加入S、P、Pb、Ca等元素能起 到一定的润滑作用并增加材料的热脆性，从而改善其切削加工性。 • （2）对工件材料进行适当的热处理 利用热处理可改善低碳钢和高 碳钢的切削加工性。例如，对低碳钢和进行正火处理，或降低塑性， 提高硬度，使其切削加工性得到改善。对高碳钢和工具钢进行球化退 火，使网状、片状的渗碳体组织球状渗碳体，降低了材料的硬度，使 切削加工较易进行。对于出现白口组织的铸件，可在950～1000℃下 进行长时间退火，降低硬度， 达到改善切削加工性的目的。
《机械制造基础》金属切削加工基础
加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=1.6~6.3um
主运动 — 工件的旋转运动。
进给运动 — 刀具的直线运动。
车削加工适宜各种回转体表面的加工。
普通车床 — 适于各种中、小
型轴、盘、套类零件的单件、
小批量生产。
转塔式六角车床 — 适于加工
零件尺寸较小、形状较复杂的
中、小型轴、盘、套类零件。
2. 积屑瘤对加工过程的影响
有利
①可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。
②使 增大，使切削过程变得轻快。
0
所以：粗加工时可以利用。
不利
① 积屑瘤不稳定，易引起振动，使 Ra 增大。
② 会引起ap的变化，使加工精度降低。
所以：精加工时应尽量避免。
3. 积屑瘤的抑制
① 利用切削液；
② 控制切削速度；
d . 防锈作用：
2) 切削液的种类
① 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。
② 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。
③ 切削油：矿物油；润滑作用。
3) 切削液的选用
粗加工：以冷却为主。 如水溶液、低浓度的乳化液等。
精加工：以润滑为主。 高浓度的乳化液、切削油等。
3.3.2 车削加工
车削 — 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。
刀具： 9~3%
介质： 1%
钻
削
切屑： 28%
工件： 52.5%
刀具： 14.5%
介质： 5%
2.影响切削温度的因素
① 切削用量： 、
、 愈大，切削温度愈高。但
的影响最大
、 次之、
最小。
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，
主运动 — 工件的旋转运动。
进给运动 — 刀具的直线运动。
车削加工适宜各种回转体表面的加工。
普通车床 — 适于各种中、小
型轴、盘、套类零件的单件、
小批量生产。
转塔式六角车床 — 适于加工
零件尺寸较小、形状较复杂的
中、小型轴、盘、套类零件。
2. 积屑瘤对加工过程的影响
有利
①可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。
②使 增大，使切削过程变得轻快。
0
所以：粗加工时可以利用。
不利
① 积屑瘤不稳定，易引起振动，使 Ra 增大。
② 会引起ap的变化，使加工精度降低。
所以：精加工时应尽量避免。
3. 积屑瘤的抑制
① 利用切削液；
② 控制切削速度；
d . 防锈作用：
2) 切削液的种类
① 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。
② 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。
③ 切削油：矿物油；润滑作用。
3) 切削液的选用
粗加工：以冷却为主。 如水溶液、低浓度的乳化液等。
精加工：以润滑为主。 高浓度的乳化液、切削油等。
3.3.2 车削加工
车削 — 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。
刀具： 9~3%
介质： 1%
钻
削
切屑： 28%
工件： 52.5%
刀具： 14.5%
介质： 5%
2.影响切削温度的因素
① 切削用量： 、
、 愈大，切削温度愈高。但
的影响最大
、 次之、
最小。
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，
金属工艺学第一章 金属切削基础知识
主要的影响因素
切削速度 （切中碳钢） <5m/min不产生 5~50m/min形成
控 制 措 降低塑性 施
(正火、调质)
>100 m/min不形成 选用低速或高速
冷却润滑条件
300~500oC最易产 生 >500oC趋于消失
选用切削液
第三节 金属切削过程
三、切削力与切削功率
1、切削力的构成与分解
切削力的来源
热处理变形 不需要
用途
各种刀片
1200
（12~14）
高硬度钢材 精加工
人造金刚石
HV10000 (硬质合金为 HV1300~1800)
700~800
不宜加工钢铁材 料
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具角度
各种刀具的切削部分形状
第二节 刀具材料及刀具构造
二、刀具角度
1、车刀切削部分的组成
三面
两刃 一尖
（2）作用 ①冷却 ②润滑
第三节 金属切削过程
五、刀具磨损和刀具耐用度
1、刀具磨损形式
（1）前刀面磨损 （2）后刀面磨损 (通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度) （3）前后刀面同时磨损
2、刀具磨损过程：
前面磨损、后面磨损、前后面同时磨损 。 刀具磨损过程： 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段
刀尖高低对刀具工作角度的影响
车刀刀杆安装偏斜对刀具角度的影响
② 进给运动的影响
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具结构
刀具的结构形式很多，有整体式、焊接式、机夹 不重磨式等。
目前一般整体式的多为高速钢车刀，其结构简单， 制造、使用都方便。而对于贵重刀具材料，如硬质合 金等，可采用焊接式或机夹不重磨式。焊接式车刀结 构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需角度，应用 广泛。
金属切削加工基本知识
我国最常用的硬质合金分为钨钴类(代号YG)和钨钛钴类(代号YT ) 两种。其中钨钴 类硬质合金硬度与耐热性较低，强度、韧性和导热性较好，主要用于加工脆性材料， 如铸铁、青铜等。钨钛钴类硬质合金硬度和耐热性高于钨钴类硬质合金，所以钨钛钴 类硬质合金更适合于加工钢材等塑性材料。 1) 钨钻类硬质合金碳化物是碳化钨(WC) 。常用的牌号有YG8、YG6、YG3等。YG8 有较高的强度和韧性，能承受较大的冲击载荷，适宜于粗加工，而YG3则适用于精加 工。 2) 钨钛钴类硬质合金碳化物是WC、TiC。常用的牌号有YT5，YTl5，YT30。YT30 的硬度和耐热性很高，但强度和韧性很差，用于精加工；而YT5则相反，适用于粗加 工。
一、刀具材料
1.刀具材料应具备的性能
(1) 硬度 刀具切削部分的硬度，必须高于工件材料的硬度才能切下切屑。 一般其常用硬度要求在HRC60以上。 (2) 强度和冲击韧性 在切削力作用下工作的刀具，必须具有足够的抗弯 强度。刀具在切削时会承受较大的冲击载荷和振动，因此必须具备足够 的韧性。 (3) 耐磨性 为保持刀刃的锋利，刀具材料应具有较好的耐磨性。一般来 说，材料的硬度越高．耐磨性则越好。 (4) 红硬性 由于切削区的温度较高．因此刀具材料要有在高温下仍能保 持高硬度的性能，这种性能称为红硬性或热硬性。 (5) 工艺性 为了便于刀具的制造和刃磨．刀具材料应具有良好的切削加 工性和可磨削性，以及良好的热处理性能。
图4—5刀具几何角度
（3）刀具几何角度的选择及其对切削加工的影响 前角(γo)
前角大，刀具锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切 削热降低。但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下 降，甚至会造成崩刃。前角的大小选择原则：
1)工件材料的强度、硬度低，塑性好，应取较大前角；加工脆 性材料，应取较小前角：加工特硬材料，应取负前角。 2)高速钢刀具可取较大前角；硬质合金刀具应取较小前角。 3)精加工应取较大前角；粗加工或断续切削应取较小前角。
一、刀具材料
1.刀具材料应具备的性能
(1) 硬度 刀具切削部分的硬度，必须高于工件材料的硬度才能切下切屑。 一般其常用硬度要求在HRC60以上。 (2) 强度和冲击韧性 在切削力作用下工作的刀具，必须具有足够的抗弯 强度。刀具在切削时会承受较大的冲击载荷和振动，因此必须具备足够 的韧性。 (3) 耐磨性 为保持刀刃的锋利，刀具材料应具有较好的耐磨性。一般来 说，材料的硬度越高．耐磨性则越好。 (4) 红硬性 由于切削区的温度较高．因此刀具材料要有在高温下仍能保 持高硬度的性能，这种性能称为红硬性或热硬性。 (5) 工艺性 为了便于刀具的制造和刃磨．刀具材料应具有良好的切削加 工性和可磨削性，以及良好的热处理性能。
图4—5刀具几何角度
（3）刀具几何角度的选择及其对切削加工的影响 前角(γo)
前角大，刀具锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力减小，切削力和切 削热降低。但前角过大会使切削刃强度减弱，散热条件变差，刀具寿命下 降，甚至会造成崩刃。前角的大小选择原则：
1)工件材料的强度、硬度低，塑性好，应取较大前角；加工脆 性材料，应取较小前角：加工特硬材料，应取负前角。 2)高速钢刀具可取较大前角；硬质合金刀具应取较小前角。 3)精加工应取较大前角；粗加工或断续切削应取较小前角。
金属切削加工基础知识
第7章金属切削加工基础知识一、判断题1.切削运动中，主运动通常只有一个，进给运动的数目可以有一个或几个。
（）2.车削外圆时，进给运动是刀具的横向运动。
（）3.当切削刃安装高于工件的中心时，其实际工作前角会变小。
（）4.在基面内测量的角度是刃倾角。
（）5.在主切削平面内测量的角度是主偏角。
（）6.刃倾角的正负影响切屑的排出方向。
当刃倾角为正时，切屑流向已加工表面。
（）7.一般来说, 刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
（）8.背吃刀量对刀具寿命影响最大，进给量次之，切削速度最小。
（）9.工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，切削加工性就越差。
（）10.低碳钢硬度低，切削加工性最好，中碳钢次之，高碳钢最难切削。
（）11.切削层公称厚度（简称切削厚度）BdhD:是垂直于工件过渡表面测量的切削层横截面尺寸。
( )12.耐热性和化学稳定性是衡量刀具切削性能的主要指标。
( )13.在同样切削条件下，硬质合金刀具（韧性差，怕冲击振动）的前角应比高速钢的大些。
( )14.当以很大的刀具前角、很大的进给量和很高的切削速度切削钢等塑性金属时形成的是节状切屑。
( )15.背切削力Fp也称为切向力。
( )16.积屑瘤使刀具的实际前角增大，并使切削轻快省力，所以对精加工有利。
( )17.切削用量中，切削速度对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。
( )18.刀具寿命是指刀具从开始切削到完全报废实际切削时间的总和。
( )19.当用较低的切削速度，切削中等硬度的塑性材料时，常形成崩碎切屑。
( )20.精车加工塑性金属时为避免积屑瘤的产生，常采用高速或低速切削。
( )二、填空1、切削运动包括运动和运动两种，其中运动是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动。
2、切削用量三要素是指、和。
3、外圆车刀的切削部分由面刃和尖组成。
4. 金属切削过程的实质，是被切削金属连续受到刀具的和，产生和，最终使被切削金属与母体分离形成切屑的过程。
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适用于加工铸铁、青铜等 脆性材料
钨钴类【由WC和 Co组成】 以高硬度、高熔 点的金属炭化物 （WC、TiC等） 作基体，以Co等 为粘结剂的粉末 冶金制品
YG3、YG6、YG8(数 字表示含钴量的百 分数)【相当于ISO 标准的K类】 YT5、YT15、 YT30(数字表示TiC 含量的百分数)【相 当于ISO标准的P类】
其相对塑韧性好，但切削塑性材料时耐 磨性差，Co含量少的，相对较脆、较耐 磨
硬 质 钨钴钛类【由WC、 合 TiC和Co组成】 金 钨钛钽（铌）钴 类【由WC、TiC、 TaC（NbC）和Co 组成】
其耐热性，耐磨性均优于YG类，但韧性 较差。TiC含量愈多，则耐热性、耐磨 性愈高，韧性愈小。
适用加工一般钢件
切削要素
3．背吃刀量
背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂 直距离，以 ap表示，单位为mm。 切削速度、进给量和背吃刀量称为切削用量三 要素。它们与加工质量、刀具磨损、机床动力消耗 以及机床生产率等参数密切相关，因此应该合理选 择和使用切削用量。
切削要素
切削层参数（如图） 1．切削厚度hD――垂直与 切削刃的方向上度量的切 削层截面的尺寸。（mm） 2．切削宽度bD――沿切削 刃方向度量的切削层截面 的尺寸。(mm) 3．切削面积AD――给定瞬 间，切削层在切削层尺寸 平面里的横截面积。
切削力
在切削过程中，刀具与工件之间的相互作用力称 为切削力。一是切削层产生弹性形变和塑性变形的变 形抗力；二是刀具与切屑或工件的摩擦力。 (1)主切削力Fc 总切削力在主运动方向上的正投影。切削力的大小 约占总切削力的 90％以上。 Fc是计算机床动力、设计主传动系统的零件、夹具 强度和刚度的主要依据；也是计算刀柄、刀体强度和选 择切削用量的依据。
YW1、YW2【相当于 ISO标准的M类】
兼有YG、YT类的大部分优良性能，被称 为通用合金，但价高
既可加工铸铁也可加工钢， 适合耐热钢、高锰钢和不 绣钢的加工
陶 瓷 材 料
，它通常制成刀 片
陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高， 许用的切削速度较高，且价廉，它的主 可用于切削高硬度等难加 要缺点是性脆，怕冲击，抗弯强度低， 工材料的精加工 在ห้องสมุดไป่ตู้入各种金属元素制成“金属陶瓷” 后，其抗弯强度可大大提高
AD fap bDhD
金属切削刀具
刀具材料 对刀具材料的性能要求 （1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一 般其常温硬度要求在60HRC以上。 （2）足够的强度和韧度 以承受很大的切削力、冲击与振动。 （3）高耐磨性 以抵抗切削过程中的剧烈磨损，保持刀刃锋 利。一般情况，材料的硬度愈高，耐磨性愈好。 （4）高的耐热性 刀具材料应在高温下仍能保持较高硬度， 又称为红硬性或热硬性。（耐热性是衡量刀具材料性能的 主要指标，它基本上决定了刀具允许的切削速度。） （5）良好的工艺性 以便于刀具制造，具体包括锻造、轧制、 焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。
（4）刀尖――主、副切削刃的连接部位。
金属切削刀具
辅助平面
用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考。 1 基面――过主切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方 向的平面（Pr）； 2 切削平面――过主切削刃选定点，与切削刃相切，并垂 直于基面的平面，主切削平面（Ps），副切削平面（P´s）； 3 正交平面――过主切削刃选定点，并同时垂直于基面和 切削平面的平面（Po）； *假定工作平面――过主切削刃选定点，垂直于基面并平 行于假定进给运动方向的平面（Pf）。
常用刀具材料
种 碳素工具钢 类 含碳量较高的优 质碳钢 碳素工具钢中加 入少量Cr、Si、 W、Mn等元素 常 用 牌 号 T8A、T10A、T12A 主 要 性 能 主 要 应 用 淬火后硬度高（达63～65HRC）、价廉， 但耐热性差（200℃以下） 淬透性、耐热性（220～250℃）有所提 高，热处理变形小， 制造小型、手动和低速切 削工具，如手用锯条和锉 刀等 制造手用铰刀、圆板牙、 丝锥、刮刀等
金属切削机床
金属切削机床简称机床，它是用切削加工方法将金属 （或其他材料）的毛坯或半成品加工成零件的机器。由于 是制造机械的机器，故又称“工作母机”或“工具机”。 通常包括车床、 铣床、 刨床、 磨床、 钻床、 镗床等 等
机床的类代号
机床的类代号用汉语拼音字母（大写）表示，位于型 号的首位（见下表）。我国机床为十一大类，其中如有分 类者，在类代号前用数字表示区别（第一分类不表示）， 如第二分类的磨床，在“M”前加“2”，写成“2M”。
第十二章 金属切削加工基础
本章重点与难点
教 学 重 点
切削运动和切削要素；刀具切削部 分的组成；车削加工。
教 学 难 点
刀具切削部分的几何形状。
切削加工概述
利用刀具和工件之间的相对运动，从毛坯或半成品上切去多余的 金属，以获得所需要的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的零件，这 种加工方法叫金属切削加工，也叫冷加工。它分为机加工和钳工，机 加工是工人操作机床完成，这是我们主要研究的。钳工是工人用手持 工具来加工的，在某些场合下，钳工加工还是非常经济和方便的。
切削力
在切削过程中，刀具在高压、高温和强烈摩擦条 件下工作，切削刃由锋利逐渐变钝以至失去正常切削 能力。刀具磨损超过允许值后，须及时刃磨，否则会 引起振动并使加工质量下降。 1．刀具的磨损 刀具正常磨损时，按磨损部位不同，可分为主 后面磨损、前刀面磨损、前刀面和主后面同时磨损 三种形式。 2．刀具耐用度 刀具两次刃磨之间实际切削的时间，称为刀具 的耐用度，以分钟（min）计算。
金属切削过程
金属切削过程
随着刀具连续切入，原来处于始滑移面 OA 上的金属 不断向刀具靠近，当滑移过程进入终滑移面 OE 位臵时， 应力应变达到最大值，若切应力超过材料的强度极限时， 材料被挤裂。越过 OE 面后切削层脱离工件，沿着前刀 面流出而形成切屑。
金属切削过程
切屑的种类
切削时，由于被加工材料性能与切削条件的不同，切削层 金属将产生不同程度的变形，从而形成不同类型的切屑。常见 的切屑有以下三种。 （1 ）带状切屑 外形连绵不断，与前刀面接触的面很光滑，背面呈毛茸 状。 （2 ）节状切屑 切屑的背面呈锯齿形，底面有时出现裂纹。 （3 ）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料时，切削层产生弹性变形后，一般 不经过塑性变形就突然崩碎，形成不规则的碎块状屑片，称 为崩碎切屑。 * 粒状切削 切削塑性材料时产生，切屑被挤裂成粒状。
金属切削刀具
刀具切削部分的组成
外圆车刀的刀头由三个刀面（前面、主后面、副后面），两刃（主切削 刃、副切削刃）和一个刀尖组成。 （1）前刀面――刀具上切屑流过的表面（ Ar ）。 （2）后刀面――刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( Aa )。与已加工 表面相对的是副后刀面( Aa′)。 （3）切削刃――前刀面与主后刀面相交 形成的交线称为主切削刃（ S ）， 它完成主要的切削工作。前刀面与 副后刀面相交形成的是副切削刃( S′) 它完成部分的切削工作， 并最终形成己加工表面。
切削要素
切削用量要素
切削用量要素包括： 刀具与过渡面之间的相对运动速度；（切削速度） 待加工表面转化成已加工表面的速度；（进给量） 已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。（背吃刀量） 1．切削速度 切削速度指主运动的线速度，以 vc 表示，单位为 m/s。
切削要素
2．进给量
进给量指工件（或刀具）每转一转时，刀具（或 工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以 f 表示，单位为mm/r。如主运动为往复直线运动（如 刨削、插削），则进给量的单位为mm/次。 通常，切削加工中的主运动只有一个，而进给运 动可以是一个或几个。
切削加工的分类
金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、 钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工 等。
切削加工的特点及应用
切削加工的主要特点是：工件精度高、生产率高及适应性 好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件， 通常都采用切削加工方法来制造。
切削运动
在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切 削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类： 主运动。切下切屑所必需的基本运动称为主运动。在切 削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。 进给运动。使被切削的金属层不断投入切削的运动称为 进给运动。 由于金属切削加工方式的不同，这两种运动的表现形式 也不相同。
合金工具钢
9SiCr、CrWMn、 CrW5、GCr15
高速钢
含Cr、W、V等元 素较多的合金工 具钢
W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2
它的耐热性大大提高（540～650℃）， 从而耐磨性也有所提高，强度、韧度和 工艺性都较好
广泛用于制造较为复杂的 各种刀具，如麻花钻、铣 刀、拉刀和齿轮刀具等， 也可用以制作车刀、刨刀 等简单刀具。
切削力
(2)进给力Ff 总切削力在进给运动方向上的分力（正投影）。 (3)背向力Fp 总切削力在垂直于进给运动的分力，它不做功。
切削力
(1)切削热 金属切削过程中所消耗的功，绝大部分在切削刃附 近转化为热，称为切削热。 (2)切削热的主要来源 是被切削金属的变形、切屑与前刀面的摩擦和工件 与刀具后面的摩擦。 (3)切削温度 切削区域的平均温度。 (4)切削热的传散 切削热通过切屑、工件、刀具以及周围介质传散。 (5)减少切削热，降低切削温度的措施 增大刀具前角，减小主偏角；优先采用大的背吃刀 量和进给量，再确定合理的切削速度；使用切削液都能 减少和带走切削热，降低切削温度。
金属切削过程
金属切削过程是刀具与工件间相互作用又相对运 动的过程。
金属变形是切削过程的基本问题。切削过程中产 生的各种物理现象，如切削力、切削热和刀具磨损等， 都是由于切削过程中金属变形和摩擦引起的。研究金 属切削过程中的物理现象，对加工质量、生产率和生 产成本都有其重要意义。
钨钴类【由WC和 Co组成】 以高硬度、高熔 点的金属炭化物 （WC、TiC等） 作基体，以Co等 为粘结剂的粉末 冶金制品
YG3、YG6、YG8(数 字表示含钴量的百 分数)【相当于ISO 标准的K类】 YT5、YT15、 YT30(数字表示TiC 含量的百分数)【相 当于ISO标准的P类】
其相对塑韧性好，但切削塑性材料时耐 磨性差，Co含量少的，相对较脆、较耐 磨
硬 质 钨钴钛类【由WC、 合 TiC和Co组成】 金 钨钛钽（铌）钴 类【由WC、TiC、 TaC（NbC）和Co 组成】
其耐热性，耐磨性均优于YG类，但韧性 较差。TiC含量愈多，则耐热性、耐磨 性愈高，韧性愈小。
适用加工一般钢件
切削要素
3．背吃刀量
背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂 直距离，以 ap表示，单位为mm。 切削速度、进给量和背吃刀量称为切削用量三 要素。它们与加工质量、刀具磨损、机床动力消耗 以及机床生产率等参数密切相关，因此应该合理选 择和使用切削用量。
切削要素
切削层参数（如图） 1．切削厚度hD――垂直与 切削刃的方向上度量的切 削层截面的尺寸。（mm） 2．切削宽度bD――沿切削 刃方向度量的切削层截面 的尺寸。(mm) 3．切削面积AD――给定瞬 间，切削层在切削层尺寸 平面里的横截面积。
切削力
在切削过程中，刀具与工件之间的相互作用力称 为切削力。一是切削层产生弹性形变和塑性变形的变 形抗力；二是刀具与切屑或工件的摩擦力。 (1)主切削力Fc 总切削力在主运动方向上的正投影。切削力的大小 约占总切削力的 90％以上。 Fc是计算机床动力、设计主传动系统的零件、夹具 强度和刚度的主要依据；也是计算刀柄、刀体强度和选 择切削用量的依据。
YW1、YW2【相当于 ISO标准的M类】
兼有YG、YT类的大部分优良性能，被称 为通用合金，但价高
既可加工铸铁也可加工钢， 适合耐热钢、高锰钢和不 绣钢的加工
陶 瓷 材 料
，它通常制成刀 片
陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高， 许用的切削速度较高，且价廉，它的主 可用于切削高硬度等难加 要缺点是性脆，怕冲击，抗弯强度低， 工材料的精加工 在ห้องสมุดไป่ตู้入各种金属元素制成“金属陶瓷” 后，其抗弯强度可大大提高
AD fap bDhD
金属切削刀具
刀具材料 对刀具材料的性能要求 （1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一 般其常温硬度要求在60HRC以上。 （2）足够的强度和韧度 以承受很大的切削力、冲击与振动。 （3）高耐磨性 以抵抗切削过程中的剧烈磨损，保持刀刃锋 利。一般情况，材料的硬度愈高，耐磨性愈好。 （4）高的耐热性 刀具材料应在高温下仍能保持较高硬度， 又称为红硬性或热硬性。（耐热性是衡量刀具材料性能的 主要指标，它基本上决定了刀具允许的切削速度。） （5）良好的工艺性 以便于刀具制造，具体包括锻造、轧制、 焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。
（4）刀尖――主、副切削刃的连接部位。
金属切削刀具
辅助平面
用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考。 1 基面――过主切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方 向的平面（Pr）； 2 切削平面――过主切削刃选定点，与切削刃相切，并垂 直于基面的平面，主切削平面（Ps），副切削平面（P´s）； 3 正交平面――过主切削刃选定点，并同时垂直于基面和 切削平面的平面（Po）； *假定工作平面――过主切削刃选定点，垂直于基面并平 行于假定进给运动方向的平面（Pf）。
常用刀具材料
种 碳素工具钢 类 含碳量较高的优 质碳钢 碳素工具钢中加 入少量Cr、Si、 W、Mn等元素 常 用 牌 号 T8A、T10A、T12A 主 要 性 能 主 要 应 用 淬火后硬度高（达63～65HRC）、价廉， 但耐热性差（200℃以下） 淬透性、耐热性（220～250℃）有所提 高，热处理变形小， 制造小型、手动和低速切 削工具，如手用锯条和锉 刀等 制造手用铰刀、圆板牙、 丝锥、刮刀等
金属切削机床
金属切削机床简称机床，它是用切削加工方法将金属 （或其他材料）的毛坯或半成品加工成零件的机器。由于 是制造机械的机器，故又称“工作母机”或“工具机”。 通常包括车床、 铣床、 刨床、 磨床、 钻床、 镗床等 等
机床的类代号
机床的类代号用汉语拼音字母（大写）表示，位于型 号的首位（见下表）。我国机床为十一大类，其中如有分 类者，在类代号前用数字表示区别（第一分类不表示）， 如第二分类的磨床，在“M”前加“2”，写成“2M”。
第十二章 金属切削加工基础
本章重点与难点
教 学 重 点
切削运动和切削要素；刀具切削部 分的组成；车削加工。
教 学 难 点
刀具切削部分的几何形状。
切削加工概述
利用刀具和工件之间的相对运动，从毛坯或半成品上切去多余的 金属，以获得所需要的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的零件，这 种加工方法叫金属切削加工，也叫冷加工。它分为机加工和钳工，机 加工是工人操作机床完成，这是我们主要研究的。钳工是工人用手持 工具来加工的，在某些场合下，钳工加工还是非常经济和方便的。
切削力
在切削过程中，刀具在高压、高温和强烈摩擦条 件下工作，切削刃由锋利逐渐变钝以至失去正常切削 能力。刀具磨损超过允许值后，须及时刃磨，否则会 引起振动并使加工质量下降。 1．刀具的磨损 刀具正常磨损时，按磨损部位不同，可分为主 后面磨损、前刀面磨损、前刀面和主后面同时磨损 三种形式。 2．刀具耐用度 刀具两次刃磨之间实际切削的时间，称为刀具 的耐用度，以分钟（min）计算。
金属切削过程
金属切削过程
随着刀具连续切入，原来处于始滑移面 OA 上的金属 不断向刀具靠近，当滑移过程进入终滑移面 OE 位臵时， 应力应变达到最大值，若切应力超过材料的强度极限时， 材料被挤裂。越过 OE 面后切削层脱离工件，沿着前刀 面流出而形成切屑。
金属切削过程
切屑的种类
切削时，由于被加工材料性能与切削条件的不同，切削层 金属将产生不同程度的变形，从而形成不同类型的切屑。常见 的切屑有以下三种。 （1 ）带状切屑 外形连绵不断，与前刀面接触的面很光滑，背面呈毛茸 状。 （2 ）节状切屑 切屑的背面呈锯齿形，底面有时出现裂纹。 （3 ）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料时，切削层产生弹性变形后，一般 不经过塑性变形就突然崩碎，形成不规则的碎块状屑片，称 为崩碎切屑。 * 粒状切削 切削塑性材料时产生，切屑被挤裂成粒状。
金属切削刀具
刀具切削部分的组成
外圆车刀的刀头由三个刀面（前面、主后面、副后面），两刃（主切削 刃、副切削刃）和一个刀尖组成。 （1）前刀面――刀具上切屑流过的表面（ Ar ）。 （2）后刀面――刀具上与过渡表面相对的是主后刀面( Aa )。与已加工 表面相对的是副后刀面( Aa′)。 （3）切削刃――前刀面与主后刀面相交 形成的交线称为主切削刃（ S ）， 它完成主要的切削工作。前刀面与 副后刀面相交形成的是副切削刃( S′) 它完成部分的切削工作， 并最终形成己加工表面。
切削要素
切削用量要素
切削用量要素包括： 刀具与过渡面之间的相对运动速度；（切削速度） 待加工表面转化成已加工表面的速度；（进给量） 已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。（背吃刀量） 1．切削速度 切削速度指主运动的线速度，以 vc 表示，单位为 m/s。
切削要素
2．进给量
进给量指工件（或刀具）每转一转时，刀具（或 工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以 f 表示，单位为mm/r。如主运动为往复直线运动（如 刨削、插削），则进给量的单位为mm/次。 通常，切削加工中的主运动只有一个，而进给运 动可以是一个或几个。
切削加工的分类
金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、 钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工 等。
切削加工的特点及应用
切削加工的主要特点是：工件精度高、生产率高及适应性 好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件， 通常都采用切削加工方法来制造。
切削运动
在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切 削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类： 主运动。切下切屑所必需的基本运动称为主运动。在切 削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。 进给运动。使被切削的金属层不断投入切削的运动称为 进给运动。 由于金属切削加工方式的不同，这两种运动的表现形式 也不相同。
合金工具钢
9SiCr、CrWMn、 CrW5、GCr15
高速钢
含Cr、W、V等元 素较多的合金工 具钢
W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2
它的耐热性大大提高（540～650℃）， 从而耐磨性也有所提高，强度、韧度和 工艺性都较好
广泛用于制造较为复杂的 各种刀具，如麻花钻、铣 刀、拉刀和齿轮刀具等， 也可用以制作车刀、刨刀 等简单刀具。
切削力
(2)进给力Ff 总切削力在进给运动方向上的分力（正投影）。 (3)背向力Fp 总切削力在垂直于进给运动的分力，它不做功。
切削力
(1)切削热 金属切削过程中所消耗的功，绝大部分在切削刃附 近转化为热，称为切削热。 (2)切削热的主要来源 是被切削金属的变形、切屑与前刀面的摩擦和工件 与刀具后面的摩擦。 (3)切削温度 切削区域的平均温度。 (4)切削热的传散 切削热通过切屑、工件、刀具以及周围介质传散。 (5)减少切削热，降低切削温度的措施 增大刀具前角，减小主偏角；优先采用大的背吃刀 量和进给量，再确定合理的切削速度；使用切削液都能 减少和带走切削热，降低切削温度。
金属切削过程
金属切削过程是刀具与工件间相互作用又相对运 动的过程。
金属变形是切削过程的基本问题。切削过程中产 生的各种物理现象，如切削力、切削热和刀具磨损等， 都是由于切削过程中金属变形和摩擦引起的。研究金 属切削过程中的物理现象，对加工质量、生产率和生 产成本都有其重要意义。