第一章刀具几何角度及切削要素
刀具几何角度及切削要素
(2) 切削平面PS内的角度 λs：在切削平面PS内测量的主切削刃S与基面 Pr间的夹角称刃倾角； λs有正负之分，刀尖位于切割刃的最高点时定 为（“+”）、反之为负（“-”），它影响切 屑流向和刀尖强度；粗加工时，取负值，增大 刀尖强度；精加工时，取正值或零，避免切屑 划伤已加工表面。
a） b） c）
实际使用的刀具切削部分放大形状
1.2.2刀具角度的坐标平面与参考系
标注坐标系--静态参考系--刀具角度 它是刀具设计计算、绘图标注、刃磨测量 角度时基准。 工作坐标系--动态参考系--工作角度
它是确定刀具切削运动中角度的基准。
刀具切削部分的各个面、刃的空间位置常常用这 些面、刃相对某些坐标平面的几何角度来表示， 基面 Pr ：过切削刃上选 定点，以该点切削速度为 这样就必须将刀具置于空间坐标平面参考系内。 法线。与刀具底面平行。 该参考系包括参考坐标平面和测量坐标平面。
普通车刀、刨刀的基面平行于刀具底面。钻头和
铣刀等旋转类刀具，其切削刃上各点的主运动(即回
转运动)方向都垂直于通过该点并包含刀具旋转轴线
的平面，故其基面Pr就是刀具的轴向平面。
2）切削平面 Ps
通过切削刃上选定点与切削刃相切，并垂直于基 面的平面；也就是切削刃与切削速度方向构成的平面。 基面和切削平面是两个十分重要的参考平面。这 两个参考平面加上以下所述的任一剖面，便构成不同
零件不同表面加工时的切削运动
刨削：主运动——刨刀的直线运动
进给运动——工件移动 钻削：主运动——钻头旋转 进给运动——钻头轴向移动 插齿：主运动——插齿刀上下运动 进给运动——工件分度运动等 车外圆：主运动——工件高速旋转 进给运动——车刀轴向运动
金属切削原理与刀具第版课后习题答案
第一章：刀具几何角度及切削要素 1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少答：切削速度 机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面 切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面 正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。
刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。
1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同在什么情况下， γo= γn答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。
不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。
刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。
不同点是：法平面参考系中min/32.601000240801000m dn v c =⨯⋅==ππmin /12064032.605.0410*******mm fv a Q c p =⨯⨯⨯==定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。
只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn1-4假定进给工作平面pf，背平面pp，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的在什么情况下γf= γo，γp= γo答：假定工作平面Pf：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面背平面Pp：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。
第一章刀具的几何角度及切削要素(+考试要点)
通过切削刃 上选定点， 上选定点，垂直 于基面并与主切 削刃相切的平面。 削刃相切的平面。
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2.刀具的标注角度
（1）基面中测量的刀具角度
1）主偏角κr 主偏角κ 主切削刃在基面上的投影与进给 方向之间的夹角。 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 副偏角κ 反方向之间的夹角。 运动速度vf反方向之间的夹角。
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2.刀刃
（1）主切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。 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。 前刀面与副后刀面在空间的交线。
3．刀尖
三个刀面在空间的交点，也可理解为主、 三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。
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§1.2.3切削用量三要素 1.2.3
在切削加工中切削速度、进给量和背吃刀 量（切削深度）总称为切削用量。它表示主 运动和进给运动量。 1.切削速度 切削速度 刀具切削刃上选定点相对工件主运动的 瞬时线速度称为切削速度，用vc表示，单位 为m/s或m/min。
dn vc = = 1000 318
π dn
切削速度
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2.进给量 进给量
工件或刀具每转一周，刀具在进给方向上相 对工件的位移量，称为每转进给量，简称进给量， 用f表示，单位为mm/r。 单位时间内刀具在进给运动方向上相对工件 的位移量，称为进给速度，用vf表示，单位为 mm/s或m/min。 当主运动为旋转运动时，进给量f与进给速度 vf之间的关系为： vf ＝fn
《金属切削原理与刀具》课程授课教案
13
3
5
第七，八章孔加工刀具
1.孔加工刀具的种类及用途
2.麻花钻
3.深孔钻
4.铰刀
4
7-2 7-4
7-8 8-1
课次二十四、五
14ห้องสมุดไป่ตู้
3
第九章拉刀
1.拉刀的种类及用途
2.拉刀的结构
3.圆孔拉刀的设计
2
9-1 9-2
9-3
课次二十六
14
15
5
3
第十章铣刀
1.铣刀的种类及用途
2.铣刀的几何角度
3.铣削力及铣削方式
其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件。部件是由若干组件、套件和零件在一个基准上装配而成的。部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能。这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的。部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。
1.刀具材料应具备的基本性能
2.高速钢
3.硬质合金
4.其他刀具材料
4
2-1，2-2，
2-5
课次五
课次六
4
4
3
5
第三章金属切削过程的基本规律
一、切削变形
1.金属切削过程定义
2.切削层的变形
3.第一变形区
4.第二变形区
5.第三变形区
6．切削变形的变化规律
4
3-1，3-2
课次七
课次八
5
5
3
5
二、切削力
1.切削力的来源
0.4本课程的内容与学习方法
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程基本规律、刀具设计与使用的一门科学，是机械制造专业的重要课程。
第一章：刀具几何角度及切削要素
第一章：刀具几何角度及切削要素第一章：刀具几何角度及切削要素一、选择题（每小题1分）1、主剖面的定义为：A 过切削刃上某点垂直于Ps的平面B过切削刃上某点垂直于Pr 的平面C 过切削刃上某点垂直于Vc和Vf的平面D过切削刃上某点垂直于Pr和Ps的平面2、切削平面的定义为A过切削刃上某点垂直于主剖面的平面B 过切削刃上某点垂直于基面的平面C 过刀刃与加工表面相切的表面D过刀刃某点与加工表面相切的表面3、基面的定义是A 过切削刃上某点垂直于Ps、Pn的平面B 过切削刃上某点垂直于Ve的平面C过切削刃上某点垂直于V的平面 D 过切削刃上某点垂直于Po的平面4、刀具标注坐标系平面间的关系是A Pn⊥PrB Pn⊥PsC Po⊥PpD Pp⊥Pf5、在不同刀具标注参考系中，不随剖切面位置变化的角度是A 前角B 后角C偏角D倾角6、在不同刀具标注参考系中，随剖切面位置变化的角度是A前角B后角 C 偏角 D 倾角7、车刀主剖面和法平面的关系是A 相互平行B 相互垂直C相互倾斜（夹角为λs）D相互倾斜（夹角为Kr）8、后角的定义为A后刀面与Ps面夹角在Po中数值 B 后刀面与Pr面夹角在Po中数值C后刀面与切削平面的夹角在主剖面中测量的值D后刀面与刀刃在Pr中投影的夹角9、刃倾角的定义A 刀刃与Pr平面夹角在Po平面中数值B 刀刃与前刀面夹角在Ps平面中数值C刀刃与基面夹角在Ps平面中数值10、主偏角的定义A Pf面与Ps面夹角在Pr中数值B Vf方向与刀刃夹角C 刀刃在Pr中投影与Vf方向夹角D Po面与刀刃在Pr中投影的夹角11、确定外圆车刀后刀面方位的参数是Aαo B γo C Kr D λs12、确定外圆车刀主切削刃在空间方位的参数是A γo Bλs C Kr D Kr’13、确定外圆车刀前刀面方位的参数是A γo Bλs C Kr D Kr’14、副偏角的定义A Pf面与Ps’面在Pr中的数值B Vf方向与副刀刃夹角C副切削刃在Pr中投影与Vf相反方向的夹角D Po’面与副刀刃在Pr中投影的夹角15、刀具假定进给平面中测量的角度有A γoB γn Cγf D γp16、刀具标注γf、γp、αf、αp四个角度属于A Po系B Pg系C Pf系D Pn系17、刀具标注γn、αn、Kr、λs四个角度属于A Po系B Pg系C Pf系D Pn系18、合成切削速度（Ve）的定义为：A Ve=V+VfB Ve（矢量）=V（矢量）+Vf（矢量）C Ve=V+Vf +apD Ve（矢量）=V（矢量）+Vf（矢量）+ap（矢量）19、工作主剖面标注坐标系三个坐标平面是A Pse Pne PoeB Pse Pre PoeC Pse Pre PneD Pse Pfe Pre20、工作切削平面的定义是A 过切削刃上某点垂直于工作主剖面的平面B 过切削刃上某点垂直于工作基面的平面C 过切削刃与加工表面相切的平面D过切削刃上某点与加工表面相切的平面21、工作基面的定义是A 过切削刃上某点垂直于Pse的平面B 过切削刃上某点垂直于Poe的平面C过切削刃上某点垂直于Ve方向的平面 D 过切削刃上某点垂直于Pre的平面22、影响刀具工作角度的因素有A 切削速度的大小B进给量的大小 C 背吃刀量的大小D刀具安装高低或偏斜情况23、车削内表面时，引起车刀工作前角γpe增大、工作后角αpe 减少的原因是A 刀具安装高于工件中心B刀具安装低于工件中心C 有横向进给运动D有纵向进给运动24、车削外表面时，引起车刀工作前角γfe增大、工作后角αfe 减少的原因是A刀具安装高于工件中心 B 刀具安装低于工件中心C有纵向进给运动D有横向进给运动26、用λs=0°的外圆车刀，安装高于工件中心时，工作角度变化为A 后角增大B前角增大C后角减小 D 前角减小27、用λs=0°的内孔镗刀，安装高于工件中心时，工作角度变化为A后角增大 B 前角增大 C 后角减小D前角减小28、用αo=8°切断刀切断棒料时，若刀刃安装高于工件中心，则工作角度变化为A αoe>8°B αoe<8°C αoe=8°D αoe=0°29、自动进给切断时，棒料中心会留下一小段圆柱，其原因是A 走刀量过大B 走刀量过小C 刀刃安装高于中心D刀刃安装低于中心30、区别自由切削与非自由切削的方法是A 看主偏角是否大于90度B 看刃倾角是否大于0C看参加工作的刀刃是否大于2个D 看刀具独立角度是否大于6个31、斜角切削的特征是A Kr<>90°Bλs<>0 C 切削刃与切削速度垂直D切削刃与切削速度不垂直32、斜角切削的特征是A 前角不等于零B 后角不等于零C刃倾角不等于零 D 主偏角不等于零33、用90°外圆车刀将棒料从φ80mm车到φ72mm，n=320rpm，f=0.18mm，则hD与bD分别为A hD=0.18mm、bD=8mmB hD=0.18mm、bD=4mmC hD=0.15mm、bD=8mmD hD=0.15mm、bD=8mm34、改变车刀主偏角对一下哪几个切削要素有影响A hDB apC fD bD二、课后练习1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=0.5mm ，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少?答：切削速度机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义？答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面；切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面。
《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。
刀具切削部分的几何形状和角度解析
❖ 前角γo ——前刀面与基面 之间的夹角。
❖ 后角αo ——主后刀面与切 削平面之间的夹角。
❖ 楔角βo ——前面与后面的 夹角。
思考：γo、 αo、 βo 之间的关系？
βo＝90°－（ γo ＋αo ）
（2）在基面中测量的角度
❖ 主偏角κr ——主切削平面 与假定工作平面之间的夹角。 ——副切削平
——前刀面与主后刀面相交形 ❖ 主成切的削刀刃刃S。
——前刀面与副后刀面相交形 ❖ 副成切的削刀刃刃S。ˊ
——主、副切削刃连接处的一小部分 ❖ 刀切尖削刃。(刀尖类型)
车刀的切削部分
三、刀具切削部分的几何角度
1、度量刀具角度的参考系
刀具静止参考系 ——用于定义刀具在设计、 （标注角度） 制造、刃磨和测量时刀 具几何参数的参考系。
❖ 后角αo ：后刀面与基面之间的夹角为锐角，后角为正，夹角为钝 角，后角为负值。
❖ 刃倾角λs ：刀尖是主切削刃上最高点时刃倾角为正，刀尖位于主 切削刃上最低点时刃倾角为负，主切削刃与基面平行时刃倾角为 零。
尖形刀尖
修圆刀尖
倒角刀尖
谢谢观赏！
13
谢谢！
刀具工作参考系 ——规定刀具进行切削加工 （工作角度） 时几何参数的参考系。
2、刀具静止参考系
❖ 基面pr ——过切削刃选定点平行 或垂直刀具安装面（或轴线）的 平面。
❖ 切削平面ps 面po ——过切削刃选定 点同时垂直于切削平面和基面的 平面。
❖ 法平面Pn ——过切削刃选定点 并垂直于主切削刃的平面。
正交平面参考系
❖ 假定工作平面pf ——通过 切削刃选定点并垂直于基面 的平面，一般其方位平行于 假定的进给运动方向。
金属切削原理复习题1 (1)
第一章刀具几何角度及切削要素694212151一、填空题（每空1分）1. 切削用量三要素：切削速度、进给量、背吃刀量。
2. 车刀由用于切削的刀头和用于装夹的刀柄两部分组成。
3. 刀具几何角度中，常用的刀具角度有前脚、后角、偏角和刃角。
4．为了改善切削性能，常将刀尖做成修圆刀尖或倒角刀尖。
5. 车刀的前面是切屑流过的表面，后面是和过渡表面相对的面，副后面是和已加工表面相对的面。
主切削刃是前面和后面交汇的边缘。
6．根据一面两角法，前角__和_刃倾角___两角可以确定前面的方位，_后角___和__主偏角___两角可以确定后面的方位，____刃倾角__和___主偏角_两角可以确定主切削刃的方位。
P16.二、选择题（每题2分）1. 在车外圆时，工件的回转运动属于___C_，刀具沿工件轴线的纵向移动属于____B_____。
A 切削运动B 进给运动C 主运动D 加工运动2. 刀具角度中，主偏角κr的值____B_。
A 负值B 总是正值C 零D 以上情况都有可能3. 车外圆时，车刀随四方刀架逆时针转动θ角后，工作主偏角κr将___A_，工作负偏角κr’将____。
A 增大减小B 减小增大C 增大不变D 不变不变4. 当增大刀具的主偏角κr，切削层公称横截面积将__A__。
A 增大B 减小C 不变D 以上情况都有可能5. 随着刀具主偏角κr的减小，切削厚度h D 将______D__，而切削层宽度将____。
A 减小减小B 增大减小C 增大增大D 减小增大6.主偏角、副偏角、刀尖角，三个角之和等于_____B_____。
A 90°B 180°C 360°D 270°7.刃倾角是切削刃和___A_的夹角。
A 基面B 切削平面C 假定工作平面D 正交平面三、判断题（每题2分）1. 车外圆时，切削刃上各点的切削速度相同。
（ N）2. 在生产中可以用切削时间tm和材料的切除率Q来衡量切削效率的高低。
金属切削原理和刀具(第5版课后习题答案解析)
第一章：刀具几何角度及切削要素1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=0.5mm ，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少?答：切削速度 机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义？答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。
刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。
1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同？在什么情况下， γo= γn答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。
不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。
刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。
不同点是：法平面参考系中定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。
只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn1-4假定进给工作平面pf ，背平面pp ，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的？在什么情况下γf= γo ， γp= γo答：假定工作平面Pf ：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面背平面Pp ：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。
假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角，在假定工作平面Pf 中测量的侧前角和侧后角，背平面Pp 中测量的背前角和背后角。
第1章刀具角度
3) 背平面、假定工作平面参考系
图1-11 背平面、假定工作平面参考系
24
刀具角度的作用：
a 确定切削刃的空间位置 b 确定前、后刀面的空间位置
1.2.2 刀具标注角度
（1）刀具在正交平面参考系中的角度 1）主偏角κr
基面Pr中测量的主切削平面 与假定工作平面(进给方向)间夹角。 切削平面Ps中测量的主切削 刃与基面间的夹角。 γo （正交平面Po中测量的） 前刀面与基面间的夹角。 （主）后角 αo （正交平面Po中测量 的）后刀面与切削平面间的夹角。
9
图1-6 平面刨削的切削运动与加工表面
10
（3）切削用量：三要素 ①切削速度vc 当主运动为旋转运动时，工件或刀具最大 直径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的工件或刀具的最 大直径 (mm)； n——主运动的转速(r/s或r/min)。
11
②进给量ｆ
若进给运动为直线运动，则进给速度在切削刃上
间的夹角。
①楔角：楔角 是前刀面Ag 与后面刀A 之
在正交平面Po上测量时：
bο =
90°--（ go + o ）
②刀尖角er ：是在基面Pr上的测量的主
切削平面Ps与副切削平面Ps’之间的夹角。
er = 180°--（ r + r’ ）
(1)刀具在正交平面参考系中的角度
27
图1-12 外圆车刀在正交平面参考系的角度
主剖面
侧平面
6）背平面Pp：Pr、Ps、Po组成一个正交的正交平面参考系。
三个参考系
{
Pr、Ps、Pn组成一个正交的法平面参考系。 21 Pr、Pf、Pp组成一个背平面、假定工作平面参考系。
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)
金属切削原理及刀具(第5版课后习题答案解析)
第一章：刀具几何角度及切削要素1-1 车削直径80mm ，长200mm 棒料外圆，若选用ap=4mm ，f=0.5mm ，n=240r/min ，试计算切削速度vc ，机动切削时间tm ，材料去除率Q 是多少?答：切削速度 机动时间材料去除率Q 1-2 正交平面参考系中参考平面pr ，ps ，po 及刀具角度γo ，αo ，κr ，λs 如何定义？答：基面pr ：过切削刃上选定点，平行或垂直与刀具上的安装面（轴线）的平面切削平面Ps ：过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面正交平面po ：过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的表面前角γo ：在正交平面中测量的，基面和前刀面的夹角后角αo ：在正交平面中测量的，切削平面和后刀面的夹角，主偏角κr ：在切削平面中测量的，切削刃和进给运动方向的夹角。
刃倾角λs ：在切削平面中测量的，切削刃和基面的夹角。
1-3法平面参考系与其基本角度的定义与正交平面参考系及其刀具角度的定义有何异同？在什么情况下， γo= γn答：法平面参考系和正交平面参考系的相同点：都有基面和切削平面。
不同点：法平面参考系的法平面是过切削刃选定点垂直于切削刃的表面，法平面不一定垂直于几面；正交平面参考系中的正交平面是过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的表面。
刀具角度定义的相同点为：都有偏角，刃倾角。
不同点是：法平面参考系中定义前角和后角分别为法平面中测量的法前角和法后角；而正交平面参考系定义的前角和后角为正交平面中测量的前角和后角。
只有当刀具的刃倾角为0时，γo= γn1-4假定进给工作平面pf ，背平面pp ，假定工作平面参考系刀具角度是如何定义的？在什么情况下γf= γo ， γp= γo答：假定工作平面Pf ：过切削刃选定点，平行与假定进给运动方向并垂直于基面的平面背平面Pp ：过切削刃上选定点，同时垂直于假定工作平面和基面的平面。
假定工作平面参考系刀具角度定义了在基面中测量的主偏角和副偏角，在假定工作平面Pf 中测量的侧前角和侧后角，背平面Pp 中测量的背前角和背后角。
金属切削第一章刀具几何角度及切削要素ppt课件
.
沿不同的测量面测量所得的前、后角数值之间的关系。
一、正交平面、法平面系前、后角换算
图1-11 正交平面、法平面系前、后角换算
.
• 如图1-11所示，刀具正交平面内的前角为 o ，法平面内的
前角为 n ，刃倾角为 s ，平面ABC∥切削平面 P s，不难证
切削刃相对于工件的主运动速度称为 切削速度。
.
计算切削速度时，应选取刀刃上速度最 高的点进行计算。主运动为旋转运动时， 切削速度由下式确定
V
C
dn
1000
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）。
.
.
（7）法后角 n 后面 A 与切削平面P s 之间的夹角，在法平面 P n
中度量标注。 n 的正、负规定与 o 相同。
（8）侧前角 f 又称进给前角，它是前面 A 与 基面 P 间r 的夹角， 在假定工作平面P f 中度量标注，其正、负规定与 o 相同。
（9）侧后角 f 又称进给后角，它是后面 A 与切削平面间P s 的
O－O 剖面
v
F－F 剖面
R
(Pf)
(Po)
Ps Aα
Aγ Pr
Pp
O′－O′剖面 ( Po )
Po
与 PS' 的交线
vf Aα
Aγ Pr
－ ao
－
γf +
+
－ γo
+
车刀的几何角度及切削参数
4．刀尖形状的选择 刀尖概念：主切削刃与副切削刃连接的地方 刀尖是刀具强度和散热条件都很差的地方。切 削过程中，刀尖切削温度较高，非常容易磨损， 因此增强刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖对 已加工表面粗糙度有很大影响。
Hale Waihona Puke (a)倒角刃(b)圆弧刃
(c)修光刃
1、工件材料强度或硬度较高时，为加强切 削刃，一般采用较小后角。 2、对于塑性较大材料，已加工表面易产生 加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加 工表面质量影响较大时，一般取较大后角。
在一定切削条件下的基本选择方法
1．前角和前刀面形状的选择 2．后角及形状的选择 3．主偏角、副偏角的选择
：
4．刀尖形状的选择 5．刃倾角的选择
1．前角和前刀面形状的选择
（1）
前角的选择： 在选择刀具前角时首先应保证刀刃锋 利，同时也要兼顾刀刃的强度与耐用 度。 刀具前角的合理选择，主要由刀具材 料和工件材料的种类与性质决定。
B、主偏角κr的增大或减小对切削加工不利的一面 主偏角的减小也会产生不良影响。因为根据切削 力分析可以得知，主偏角κr减小，将使背向力Fp 增大，从而使切削时产生的挠度增大，降低加工 精度。同时背向力的增大将引起振动。 因此主偏角的减小对刀具耐用度和加工精度产生 不利影响。
②、工艺系统刚性较差时 （工件长径比lw/dw = 612） ，或带有冲击性的切削，主偏角κr可以取大 值，一般κr＝60o～75o，甚至主偏角κr可以大于 90o，以避免加工时振动。 硬质合金刀具车刀的主偏角多为60o～75o 。 ③、根据工件加工要求选择。 当车阶梯轴时， κr ＝90o；同一把刀具加工外圆、 端面和倒角时， κr ＝45o。
刀具题库
刀具习题第一章刀具几何角度及切削要素第一节一、填空题1、切削运动，按其功用可分为和，其中消耗功率最大。
2、主运动、进给运动与合成运动的关系式为__ ___________。
3、计算车削工件的内轮廓的切削速度时，d应选择_ ___表面的直径值。
4、车削时的切削速度计算式是________ 。
5、圆柱铣削时的切削速度计算式是 _______ 。
6、切削用量三要素是指__ __________、____________和____________。
7、在切削过程中，工件上形成三个表面：二、选择题1、切削过程中，工件与刀具的相对运动按其所起的作用可分为。
A、主运动和进给运动；B、主运动和辅助运动；C、辅助运动和进给运动2、切削用量三要素有进给量、被吃刀量和（）。
A、切削厚度；B、切削速度；C、进给速度三、判断题1、在切削加工中，进给运动只能有一个。
( )2、削时间的公式中，A与a p 是相等的。
（）四、名词解释1、金属切削加工2、切削速度v c3、进给量f4、切削时间五、计算题1、如图，切断棒料d=60mm平均切削速度Vc=60m/min，则主轴转速n是多少（2、如图，割断直径d=100mm棒料，选用n=300r/min，f=r，其割断机动时间约为多少3、车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若使用主偏角κr=45°ap=4mm, f=r, n=240r/min，试计算切削速度v c、机动时间t m、材料切除率Q为多少第二节一、填空题1、常用的辅助平面有____ ______、_______ ___、和__________，它们可别与基面和切削平面组成相应的参考系。
2、刀具切削部分由___ ______、_ ________构成。
3、一把直头外圆车刀的刀头由_ _________、 ___ _______、 _____ _____、 __ ________ 、__ _______ 、__ __________组成。
第1章 基本要素
第一章金属切削基本要素进行金属切削时必须具备的基本条件：①刀具—工件间要有相对运动：切削运动②刀具必须具备适当的几何参数③刀具材料必须具备一定的切削性能：硬度、强度、耐高温性等。
本章介绍基本条件1切削运动和切削用量1）切削运动：刀具、工件间的相对运动车削时(图1-6，p4)：①工件旋转使工件多余金属迎刀刃运动被切下变为切屑。
②刀具沿工件轴向运动使切削能连续进行，形成所需工件表面。
举例：削苹果可见切削运动可分为二部分。
(一)主运动：使工件多余金属层迎向刀具以进行切削化最基本的运动。
特点：①速度高②消耗功率大③通常只有一个(二)进给运动：使主运动能连续切除工件上多余的金属层，以形成所需的工件表面。
特点：①速度和功耗小于主运动②可能不止一个2）加工表面切削过程中，工件上通常存在三个表面(图1-12，p8)①待加工表面：工件上即将被切去的表面特点：逐渐减小②已加工表面：切削后形成的新表面特点：逐渐扩大，是加工后所需的表面。
③过渡表面（切削表面）：刀刃正在切削着的表面特点：位置不断变化，，处在待加工表面和已加工表面之间。
3）切削用量三个要素：切削速度，进给量，切削深度。
（1）切削速度v c ：刀刃上选定点相对于工件的主运动速度主运动为旋转运动时，切削速度可由下式计算：()min //1000m s m dnv c 或π= 1-1其中： d ： 选定点的旋转直径(mm)，不特指出选定点时，d 为待加工表面直径;n ： 主运动转速(r/s 或r/min rpm )。
（2）进给量f ：主运动每一转时刀具在进给运动方向上的位移(mm/r) 直线往复进给时mm/双行程多刃刀具：f z 每齿进给量（mm/齿），f=f z z ，z ：每转齿数；进给速度v f ：进给运动的速度。
V f =fn=f z zn 1-2（3）切削深度a p ：无通用定义，在多数现况下为已加工表面和待加工表面的垂直距离(车、刨、镗、扩、铰等)。
《金属切削原理与刀具》教案课程
4.6背平面p 背平面是通过切削刃选定点并垂直于基面和假定工作平面的平面。
5.刀具静止角度参考系
5.1正交平面参考系由基面、切削平面和正交平面组成， 。
5.2法平面参考系由基面、切削平面和法平面组成， 。
2、刨削、钻削、插齿、车外圆、磨外圆、铣平面、镗孔的主运动和进给运动。
山西省农业机械化学校
课程：金属切削原理与刀具
授课时间
时
间
分
配
复习提问5分
所需学时
2
内容讲授80分
累计学时
4
课堂小结5分
课题：
第二章刀具几何角度及切削要素2.2刀具切削部分的组成2.3刀具切削部分的几何角度
教学目的：
以外圆车刀为例，使学生了解刀具的基本组成部分，熟记“三面两刃一尖”的概念，并能在刀具上指出；介绍参考系在刀具认识中的作用，理解两个假设条件的含义；发挥能动性，想象出基面、切削平面和正交平面的大致位置。
一般车刀的副后角取和后角相同的数值。但切断刀受刀头强度限制，副后角较小（1 °30′～2°）
4.主偏角与副偏角
4.1主偏角的选择
4.1.1根据系统刚性
刚性好， ；刚性差， 大。
4.1.2根据工件形状
按工件表面形状选取，如台阶轴车刀主偏角为90o
4.2副偏角的选择
主要根据加工性质选取，粗车取10°～15°，精车取5°～10°，切断1°～3°
2、金属切削加工目的：使被加工零件的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。
3、金属切削加工的两个基本条件：切削运动和刀具。
任务四、本课程的研究内容和学习目的
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5.正交平面与法平面系的角度换算
正交平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面 上投影的平面
法平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃的平面
Po内测量的角度： γ0， α0， β0 Pn内测量的角度，γn ，αn ，βn
tanγn = tanγocosλs tan αncosλs = tan α0
垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算
● 45度弯头车刀
12前面：γ0，λs 12后面：α0，κr 23副后面：α’0，κ’r 14副后面：α’0，κ’r
四、 刀具的工作角度 (在工作状态下的切削角度)
讨论2个问题
★刀具工作坐标系是如何建立的 ★当标注角度已知的时候，如何计算工作角度
以刀具与工件的相对 位置、相对运动为基础所 建立的工作参考系定义的 角度
一、 切削层参数
★切削层
★切削厚度hD ★切削宽度bD
1. 切削层
工件（刀具）每转 一圈,刀具切削刃从工 件上切削下来转化为切 屑的金属层,称为切削 层
2. 切削公称厚度hD
垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸 ➢ 当λs ＝0时的外圆车刀纵车：
hD = f sin κr
3. 切削宽度bD
沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于 主切削刃工作长度在基面的投影
第一章
刀具几何角度及切削 要素
Tool angles and element factors of cut
主要内容
一、切削运动与切削用量 二、刀具切削部分的基本定义及参考系 三、刀具角度 四、切削层参数与切削方式
什么叫做金属切削加工？
➢ 金属切削加工 用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，
从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合 预定要求的加工。 ➢ 切削加工工艺系统
tan i tan o sin i tan s cosi
6. 小结
要求掌握10个刀具角度
基本角度γ0、α0 、 α0’ 、Κr 、 Κr’ 、λs
派生角度β0 、εr 、ψr 、γ0’ 角度之间可以相互换算
6. 刀具角度的一面二角分析法
一面二角：空间任一平面定位只需两个角度
● 直头外圆车刀 前面：γ0，λs 后面：α0，κr 副后面：α’0，κ’r
正交平面参考系（Pr、Ps、Po） 法平面参考系（Pr、Ps、Pn） 假定工作平面参考系（Pf、Pp、Pr）
1. 刀具静止参考系
● 正交平面(主剖面)参考系（Pr、Ps、Po） 基面Pr 通过切削刃上某一
选定点，垂直于切削速度的 平面
切削平面Ps过切削刃选定
点，与切削刃相切并垂直于 基面
正交平面Po通过切削刃上
➢当λs＝0时的外圆车刀纵车
bD
=
ap sinκr
二、 切削方式
★自由切削与非自由切削 ★正交切削(直角切削)与非正交切削 ★实际前角
本章重点
★刀具坐标系（主剖面坐标系） ★刀具标注角度（6个基本角度定义和画法） ★切削层参数
本章复习思考题
1《金属切削原理及刀具》复习思考题 P20-21 :第1-1、1-2、1-9题
2 上课提出的思考题
三、切削时的合成速度向量
→
→→
Ve = V+ Vf
刀具切削部分的基本定义及坐标系
一、 刀具的组成
刀柄刀尖主切削刃和
刀头 前刀面(Aγ)切屑
流过的表面
Aγ
副切削刃相交的 部分
三面 两刃 一尖
副 后 刀 面 (A’α)
与已加工表面相 对的表面
S’ 副切削刃(S’)前、 副 后 刀 面 相 交 的 A’α
★刀尖高于或者低于工件中心线 ★刀杆与进给方向不垂直
1.刀尖高于(低于)工件中心
h sin ε =
d2
γoe = γo ±ε
αoe = αo ε
测试题
用γp = 5o ，αp = 12o 的切断刀切断直径为 50mm 的棒料。若刀刃安装时高于中心0.2mm ， 试计算切断后工件端面留下的剪断心柱直径。
机床、夹具、刀具、工件 ➢ 金属切削加工方法
车、铣、刨、钻、磨、镗、拉、插、铰、扩、 刮、滚、珩、推等。
切削运动与切削用量
一、 切削运动与切削层
待加工表面即
将被切除金属层 的表面
主运动刀具与
工件之间的相 对运动
进给运动刀具与工
件之间的附加运动
过渡表面主切削刃
正对的表面
已加工表面切除
多余金属后形成 的表面
定点平行于假定进给运动方向 并垂直于基面的平面
假定切深平面Pp过切削刃选
定点既垂直假定工作平面又垂 直于基面的平面
2. 刀具工作参考系(在工作状态下)
工作坐标系与静止 坐标系的区别：
f≠0，Ve代替Vc
刀具安装位置不准确
切削速度发生变化， 使得各平面方向发生 变化
→
→→
Ve = V+ Vf
三、 刀具角度
● 工作法平面参考系（Pre、Pfe、Ppe）(自学)
工作角度计算
一. 进给运动对工作角度的影响
★大多数情况下，进给速度远小于主 运动速度， 刀具工作角度近似于标注角度，但有时进给速 度和主运动速度相比不能忽略，则必须加以考 虑
★主要分析横车和纵车的情况
1. 横车 – 以切断刀为例 特点：基面改变
切削层刀具单程
切过工件的一个 工件材料层
二、 切削用量、切削时间与材料切除率 vc
dn 1000
dn 318
切削时间vc
πdn 1000
dn 318
vc
πdlA
n(m 1)l 60000
tm
=
1
000
ap
fvv
f
c
nf
切削用量
材料切除率 ap
(dw
dm ) 2
Q 1000apfv c
关于切削时间
刀具切削部分投影图的画法
副切削刃的正 交平面视图
主切削刃的正 交平面视图
Pr投影视图 Ps投影视图
角度定义 1. 在正交平面Po内测量
前角γ0 前刀面与基面的夹角 后角α0 后刀面与切削平面的夹角 楔角β0 前刀面与后刀面的夹角
0 0 0 90
2. 在基面Pr内测量
主偏角κr主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角 副偏角κr’ 副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角 刀尖角εr主、副切削刃在基面上投影的夹角 余偏角ψr主切削刃与假定切深 方向在基面上投影的夹角
切削平面改变 正交平面不变
工作坐标系不同于静 止坐标系，导致工作角 度与标注角度不同
γ0e = γ0 + μ
α0e = α0 - μ
dρ
f
f
tgμ =
=
=
ρdθ 2πρ πd
2. 纵车
特点：
Pre和Pse都发生倾斜
α fe = α f - η
γ fe = γ f + η
f tgη =
πd
二. 刀具安装对工作角度的影响
某一选定点，垂直于切削刃 在基面上投影的平面。
Ps、 Pr、 P0 互相垂直，构成正交平面参考系
● 法平面(法剖面)参考系（Pr、Ps、Pn） 基面Pr和切削平面Ps(同正
交平面参考系)
法平面Pn通过切削刃上某
一选定点，垂直于切削刃的 平面。
● 假定工作平面(进给-切深剖面)参考系（Pr、Pf、Pp） 假定进给平面Pf过切削刃选
部分
S
后刀面(Aα)工件
过渡表面相对的
表面
主切A削α 刃(S)前、
后刀面相交的部分
钝圆半径：rn 前倒棱面：Aγ1 倒棱宽度：bγ1 后倒棱面：Aα1 倒棱宽度：bα1
刀尖圆弧半径：rε 倒角刀尖长度：bε 刀尖倒角偏角：κγε
二、 刀具角度参考系
静止参考系 刀具设计时表明刀具角度形状 工作参考系 工作时反映刀具有效的工作角度
置偏θ 角时，刀具标注 工作角度的假定工作平
面与现工作平面pfe成θ 角
κre = κr ±θ
Pf
κ′re = κ′r θ
回答问题
1、当切削点高于工件中心时，对工作 前角、后角有何影响？ 2、刀杆中心与进给方向不垂直，当刀 杆中心与正常位置逆时针偏θ角时，如 何影响刀具的工作角度？
切削层参数与切削方式
● 工作正交平面参考系（Pre、Pse、Poe） ➢Pre过切削刃上某一点，Ve的平面 ➢Pse过切削刃上某一点，与切削刃相切并Pre的平面 ➢Poe过切削刃上某一点， 切削刃在Pre上投影的平面
工作前角γ0e前刀面与基面的夹角 工作后角α0e后刀面与切削平面的夹角 工作主偏角Κre主切削刃与进给方向在Pr上 投影的夹角 工作副偏角Κre’副切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角 工作副后角 α0e’ 副后刀面与副切削平面的夹角 工作刃倾角λse 主切削刃与基面的夹角
提示：在切断过程中，工作后角减小到0o时， 刀刃无切削作用。
刀具安装位置对工作角度的影响
解答
αpe ＝ αp - θ p
αpe ＝ 0o αp = 12o
θ p ＝ 12o
sin θ p ＝2h/d
d = 2 h /sin θ p
d =2* 0.2/ sin 12o
d =1.92mm
2.刀杆与进给方向不垂直 刀杆中心与正常位
r r r 180
r r 90
ψr
3. 在副切削刃的正交平面内测量
副后角α0’ 副后刀面与副切削平面的夹角 副前角γ0’ 前刀面与基面的夹角
4. 在切削平面Ps内测量
刃倾角λs 主切削刃与基面 的夹角
－刀尖为最低点
锐角为正，钝角为负
＋刀尖为最高点
Tool cutting edge inclination angle