第三节 切削层参数与切削方式
金属切削基本知识 第一章3、4节
24
三、刀具在正交平面参考系的标注角度
3 在正交平面内标注的刀具角度
1）前角
0 在正交平面内，前刀面与基面之间的夹角。
前角表示前刀面的倾斜情况，有正、负和零值之分。
当前刀面与切削平面之间的夹角小于90°时，前角为正值； 当前刀面与切削平面之间的夹角大于90°时，前角为负值。
切削平面 基面
B-B
• 参考系可分为两类： 刀具静止参考系，又称标注参考系 刀具工作参考系，又称动态参考系
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刀具静止参考系（刀具标注参考系）
是指在刀具设计、制造、刃磨和测量时，用于定 义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系。 建立刀具静止参考系时，特作三个假设： 1、不考虑进给运动的影响，即vf =0。 2、车刀刀尖安装得与工件轴线等高。 3、刀杆的轴线垂直于进给方向。 静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是 正交平面参考系,其它参考系有法平面参考系 和背平面、假定工作平面参考系等。
B
＜90° ＞90° A-A 前刀面
B
正交平面
25
车刀角度正、负值的规定方法
前角正、负值的规定: ①前刀面在基面之上 (刀尖位于前刀面最低 点）时，前角为负值； ②前刀面与基面重合时， 前角为0值； ③前刀面在基面之下 (刀尖位于前刀面最高 点）时，前角为正值；
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三、刀具在正交平面参考系的标注角度
常用
兼用
特殊刀具
综上所述，对切削刃上同一选定点来说可以有三种标注角度参考系。
21
三、刀具在正交平面参考系的标注角度
刀具在静止参考系中确定的角度称为刀具的标注角度。 1 在基面内标注的刀具角度
1）主偏角 kr 在基面内，主切削平面与假定工作平面之 间的夹角。(正值0°～90°) 2）副偏角 k r 在基面内，副切削平面与假 定工作平面反方向之间的夹 角。(正值） 3）刀尖角
切削用量与切削层截面参数机械制造
切削用量与切削层截面参数 - 机械制造切削用量包括：切削速度vc、进给量f（或进给速度vf）和背吃刀量（或切削深度)ap。
1、切削速度vc 主运动速度即为切削速度。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件以最大直径处的切削速度来计算，如下式：式中 n -- 主运动转速（r/s）；d -- 刀具或工件的最大直径（mm）。
若主运动为往复运动时，其平均速度为：）式中 nr -- 主运动每秒钟往复次数（str/s）；l -- 往复运动行程长度（mm）。
2、进给量f 进给量f 是指工件或刀具每转一周时（或主运动一循环时）,两者沿进给方向上相对移动的距离，其单位为mm/r。
车削时，工件转速n 、进给速度vf 与进给量 f 间有下式的关系：）3、背吃刀量ap 背吃刀量ap是指主刀刃与工件切削表面接触长度，在主运动方向及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值。
在主运动和进给运动作用下，工件上将有一层多余的材料被切除，这层多余的材料称为切削层。
切削层在垂直于主运动方向上的断面称为切削层截面。
图2-17所示为纵车外圆的状况，进给量 f 和背吃刀量ap 是切削层截面上的两个工艺参数。
而另外两个物理参数：切削厚度hD 和切削宽度bD ，称为切削层截面参数。
4、切削厚度hD 切削厚度即切削层的厚度，它是垂直于切削刃的方向上度量的切削层截面的尺寸。
的大小能反映切削刃单位长度上工作负荷的大小。
由图可知：）5、切削宽度bD 切削宽度即切削层的宽度，它是沿切削刃方向度量的切削层截面的尺寸。
的大小影响刀具的散热状况。
由图可得：）公式（2-5）及（2-6）建立了切削层截面的工艺参数与物理参数的换算关系。
式中kr 为车刀主偏角。
当工艺参数进给量 f 与背吃刀量ap 确定后，主偏角kr 越大，则切削厚度hD 也越大，但切削宽度bD却越小。
明显，当 kr = 90°时： hD= f ，bD =ap （图2-17c）。
金属切削与机床金属切削的基本概念资料
第1章 金属切削的基本概念
3． 合成切削运动
由主运动和进给运动合成的运动，称为合成切削运动。 刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时合成运动方向称为该点 的合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度，如图1－1 所示。
第1章 金属切削的基本概念 1.1.2 加工表面
切削加工时在工件上会形成依次变化的三个表面， 如图 1-2所示。
刃在基面上投影的平面。
第1章 金属切削的基本概念
2） 法平面参考系（Pr－Ps-Pn） 法平面参考系由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn组成，如 图1-7(a)所示。 法平面Pn： 通过切削刃上选定点，垂直于切削刃的平面。
第1章 金属切削的基本概念
3） 假定工作平面、背平面参考系（Pr-Pf-Pp） 假定工作平面、背平面参考系由基面Pr、假定工作平面Pf、 背平面Pp组成，如图1-7(b)所示。 (1) 假定工作平面Pf：通过切削刃上选定点，平行于假定
速度。
vf=fn
（1-2）
式中: vf——进给速度（mm/s）； n——主轴转速（r/s）； f——进给量（mm/r）。
第1章 金属切削的基本概念
3． 背吃刀量ap
背吃刀量一般是指工件上已加工表面和待加工表面间的 垂直距离。 如纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算：
ap
dw
dm 2
（1－3）
式中:dw——工件待加工表面直径（mm）；
第1章 金属切削的基本概念 图1-1 切削运动
第1章 金属切削的基本概念
2． 进给运动
切削层参数及切削方式
第2篇
2.自由切削与非自由切削 ⑴自由切削
只有一条切削刃参加切削工作的切削称自由切削。
⑵非自由切削
数条切削刃或曲线切削刃参加工作的切削称非自由切削。
自由切削
非自由切削
第2篇
3）逆铣与顺铣
第2篇
(1) 对称铣削 (2) 不对称逆铣 (3) 不对称顺铣
4）面铣法
a) 对称铣削
沿切削刃方向测量。
➢ 切削层公称横截面积AD （简称切削面积，曾记为Ac）
外圆纵车时切削层参数
第2篇
hD f sinr
➢ 进给量的增加会使切削层公称厚度增加。
b D a p / sin ➢ 背吃大量的增加会使切削层公称宽度增加。
AD hDbD faP
➢ 主偏角的增加会减小切削层厚度，增大切
削层宽度
➢ 切削层面积决定所选的进给量和背吃刀量
第2篇
hD
fZ sin r
fபைடு நூலகம்2
sin r
f 2
sin
bD
ap
sin r
do
2sin r
do
2sin
AD hDbD
f Z ap
f do 4
2) 钻削
第2篇
hD
第2篇 ⒈直角切削与斜角切削
⑴直角切削 切削刃上选定点的切线垂直于该点切削速度的切削称直角 切削或正交切削，主切削刃刃倾角λs=0的切削。 ⑵斜角切削 主切削刃刃倾角λs≠0的切削称斜角切削或斜切削。生产 中大多属斜角切削。
机械制造技术基础
第2篇 金属切削工具与切削原理
哈尔滨工业大学 王娜君 制作并主讲
切削层参数
2. 切削层公称宽度 D 指切削刃参加工作长度：
b
b 2） 圆周铣削螺旋圆柱形铣刀的： b 3） 端铣的 b ＝ a p /sinKr
1） 圆周铣削直齿圆柱形铣刀的：
D
D＝ D由
ap 0 →最大→ 0
3. 平均总切削层公称横截面积 A Dav 指铣刀同时参与切削的各个刀齿的切削层公称 横截面积之和。
切削层参数 切削层——指铣刀相邻两个刀齿在工件上 形成的过渡表面之间的金属层。
1. 切削层公称厚度 h D 指相邻两个刀齿所形成的过度表面间的垂直距离。 如图所示：当切削刃轨到 F 点时，其 h D ＝ f Z sin ψ 注：1） 由上式可知， h D 随刀齿所在位置不同而变化。 在 H 点时，ψ＝ 0 故 h D ＝ 0 在 A 点时，ψ＝δ故 h D ＝ f Z sin δ（此时为最大 值） 2） 螺旋齿圆柱形铣刀是逐渐切如和切离工件，切 也不相等。 3） 端铣时： ψ从最大变到零，然后再变到最大。因此， 切削厚度先从最小变到最大，然后从最大变到最小。
切削层参数与切削方式
一、切削层参数图 1-9 外圆纵车时切削参数图 1-10kr不同时ac 及aw 的变化在切削过程中，刀具或工件沿进给方向移动一个或时刀具的刀刃从工件待加工表面切下的金属层称为切削层。
切削层参数是指切削层的截面尺寸，它决定刀具所承受的负荷和切屑的尺寸大小。
现以外圆车削为例来说明切削层参数。
如图 1-9 所示，车削外圆时，工件每转一转，车刀沿工件轴线移动一个进给量f 的距离，主切削刃及其对应的工件切削表面也连续由位置Ⅱ移至Ⅰ，因而Ⅰ、Ⅱ之间的一层金属被切下；这一切削层的参数，通常都在过刀刃选定点并与该点主运动速度方向垂直的平面内，即不考虑进给运动影响的基面内观察和度量的。
1. 切削厚度垂直过渡表面度量的切削层尺寸称为切削厚度。
外圆纵车时有：由此可见，f 或增大，则变厚。
2 ．切削宽度a w 沿过渡表面度量的切削尺寸称为切削宽度。
刀具为直线刃时有：/由图 1-10所示，当刀刃为曲线刃时，各点不相同，故切削厚度不相同。
3 ．切削面积即切削层在基面内的截面面积称为切削层面积。
（ mm2 ）二、切削方式1 ．直角切削和斜角切削图 1-11 直角切削和斜角切削a ）直角切削b ）斜角切削所谓直角切削是指刀刃垂直于合成切削运动方向的切削方式，如图 1 -11a 所示，直角切削时，其刀刃刃倾角=0 。
斜角切削时刀刃不垂直于合成切削运动方向，即≠ 0 ，如图 1-11b 所示。
直角切削方式，其切屑流出方向在刀刃法平面内；而斜角切削方式，切屑流出方向不在法平面内。
2 ．自由切削与非自由切削所谓自由切削是指只有一条直线刀刃参与切削。
其特点是刀刃上各点切屑流出方向一致，且金属变形在二维平面内。
图 1 -11a 既是直角切削方式，又是自由切削方式，故称为直角自由切削方式。
曲线刀刃或两条以上刀刃参与切削的切削方式称为非自由切削方式。
在实际生产中，切削方式通常多属于非自由切削方式。
为了简化条件常采用直角自由切削方式研究金属变形。
切削层参数与切削方式
）
过主切削刃上选定点，在基面内测量的平行于加工表面 切 的切削层尺寸，单位为mm。 削 aw a p sin r 层 参 数 与 切 削 方 式
一、切削层参数
可见，在f 和αp一定的条件下，主偏角κr越大，切削厚 度ac越大，切削宽度aw越小，当κr=90°时， ac =f， aw 切 =αp，切削层为一矩形。 削 3.切削面积Ac(切削层公称横截面积AD ) 层 过主切削刃上选定点，在基面内测量的切削层横 参 数 截面面积，单位为mm2。 与 切 Ac ac aw fa p 削 方 式
b）直角自由切削
二、切削方式
4.斜角切削 若主切削刃与切削速度方 切 向不垂直（λs≠0°）的切削 削 方式。 层 参 数 与 在自由切削方式中，如 切 果主切削刃不垂直于切削速 削 方 度方向则称为斜角自由切削。 式
c）斜角自由切削
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第四节 切削层参数与切削方式
机制教研室
本 节 教 学 内 容
一 二
一
切削层参数
二
切削方式
本节教学要求：
本 节 教 学 要 求 （1）了解切削层三个参数 （2）熟知切削几种方式。
本节教学重点：
切削方式；
一、切削层参数
切削过程中，刀具的切削刃在一次进给中从工件待加 工表面上切除的金属层——切削层。
二、切削方式
1.非自由切削
切 削 层 参 数 与 切ห้องสมุดไป่ตู้削 方 式
主、副切削刃同时 参加切削的切削方 式。
a）非自由切削
二、切削方式
2.自由切削 切 削 层 参 数 与 切 削 方 式 只有一个切削刃参加 切削的切削方式。
3.直角切削 主切削刃垂直于切削速 度方向（λs=0°）的切削方 式。
第三章 常用金属切削加工方法
孔中键槽及多边形孔等，有时也用于加
工成形内外表面
二、拉 削
指在拉床上用拉刀进行加工的方法， 拉削可以认为是刨削的进一步发展。
它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件 上切下很薄的金属层，使表面达到较高 的精度和较小的粗糙度值。
拉削时，一般由拉刀作低速直线运动， 被加工表面在一次走刀中形成
第三章 常用金属切削加工方法
车削加工 钻削和镗削加工 刨削和拉削加工 铣削加工 磨削加工
概述
机械零件种类繁多，但其形状都是由一些基本表面 组合而成。零件的最终成形，实际上是由一种表面 形式向另一种表面的转化，包括不同表面的转化、 不同尺寸的转化及不同精度的转化。转化过程的实 现，主要依靠运动。不同切削运动（主运动和进给 运动）的组合便形成了不同的切削加工方法。常用 的切削加工方法有车削、钻削、镗削、刨削、铣削、 磨削等，对某一表面的加工可采用多种方法，只有 了解了各种加工方法的特点和应用范围，才能合理 选择加工方法，进而确定最佳加工方案
在实际生产中,钻_扩_铰是较精密孔的典型加工工艺
三、镗孔
在镗床上完成孔加工的过程，叫镗孔。
工件安装在工作台上，工作台可作横向和纵向进给， 并能旋转任意角度。镗刀装在主轴或转盘的径向刀 架上，通过主轴箱可使主轴获得旋转主运动、轴向 进给运动，主轴箱还可沿立柱导轨上下移动。
镗削加工所用的刀具
单刃镗刀 浮动镗刀(V=0.08～0.13m/s)
3）减小背吃刀量，增加进给次数，以降低切削力。 （2）偏心工件的车削 偏心工件主要包括偏心轴和偏心套。如图3-8 （3）曲轴的车削 如图3-9
（二）车端面及台阶
（三）孔加工 （四）车槽及切断 （五）圆锥面的车削 常用圆锥面车削的方法有： 宽刀法，小刀架转位法，偏移尾座法和靠模法。
2 金属切削基础知识
高速钢按用途不同，可分为普通高速钢和高性 能高速钢；按制造工艺不同，可分为熔炼高速钢和 粉末冶金高速钢。
（1）切削用量
切削速度 进给量
vc
nd
1000
3.14 220 75 1000
51.8（1 m/min）
背吃刀量
f 60l 601.6 0.44（mm/r）
n 220
ap
dw
dm 2
75 66 2
4.5（mm）
（2）切削层参数
切削厚度
hD f sinr 0.44 sin 75 0.43（mm）
立方氮化硼：是由六方氮化硼在高温高压下转化 而成的，硬度高，耐磨性好。它主要用于加工淬火 钢、冷硬铸铁、高温合金和一些难加工材料。
四、刀具种类
由于机械零件的材质、形状、技术要求和加工工 艺的多样性，客观上要求进行加工的刀具具有不同的 结构和切削性能。因此，生产中所使用的刀具的种类 很多。
按用途和加工方法，刀具可分为切刀类、孔加工 刀具、拉刀类、铣刀类、螺纹刀具、齿轮刀具、磨具 类、自动线刀具和数控机床刀具等。
bD
aP sin kr
AD hDbD ap f
二、切削方式
1．直角切削和斜角切削
如右图所示：
切屑沿刀刃 法向流出
切屑流出方向
直角切削：是指刀
刃垂直于合成切削运
λs
动方向的切削方式。 斜角切削：是指刀刃
机械制造技术基础 (12)
切削加工基本知识（一）切削运动与切削中的工件表面用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动组成。
主运动是使刀具和工件产生主要相对运动以进行切削的运动；在图2-1所示的外圆车削中，工件的回转运动为主运动；主运动的速度称为切削速度，用v c表示。
进给运动是使切削能持续进行以形成所需工件表面的运动；在图2-1中，刀具沿工件轴线方向的直线运动为进给运动；进给运动的速度称为进给速度，用v f表示。
主运动和进给运动合成后的运动，称为合成切削运动。
外圆车削时，合成切削运动速度v e的大小和方向由下式确定。
v e = v c + v f（2-1）在切削过程中，工件上有以下三个变化着的表面，如图2-1所示。
待加工表面工件上即将被切除的表面。
已加工表面切去材料后形成的新的工件表面。
过渡表面加工时主切削刃正在切削的表面，它处于已加工表面和待加工表面之间。
（二）切削用量切削用量是指切削速度v c、进给量f（或进给速度v f）和背吃刀量a p，三者又称为切削用量三要素。
1．切削速度v c (m/s或m/min)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（2-2）式中d——工件（或刀具）的最大直径（mm）；n——工件（或刀具）的转速（）。
2．进给量a p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）。
对于铣刀、铰刀、拉刀等多齿刀具，还规定每刀齿进给量f z，单位是mm/z。
进给速度v f、进给量a p和每齿进给量f z之间的关系为（2-3）式中z——刀齿数。
3．背吃刀量a p(mm)刀具切削刃与工件的接触长度在同时垂直于主运动和进给运动的方向上的投影值称为背吃刀量。
外圆车削的背吃刀量就是工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离（参见图2-2）。
山东大学机械制造技术基础知识点整理
山东大学机械制造技术基础课程知识点整理第一章一、切削时的工件表面待加工表面:工件上多余金属即将被切除的表面已加工表面：多余金属被切除后形成的表面过渡表面：待加工表面与已加工表面之间的连接表面二、刀具的工作角度一般均为前角增大后角减小但当刀尖位置低于机床中心高度时,应为前角减小后角增大三、切削层参数切削层：刀具沿工件进给方向移动一个f时，刀具的刀刃从工件待加工表面切下的金属层1、切削厚度h D垂直过渡表面度量的切削层尺寸2、切削宽度b D沿过渡表面度量的切削层尺寸3、切削面积A D切削层在基面内的截面面积四、切削方式直角切削：刀刃垂直于合成切削运动方向斜角切削：刀刃不垂直与合成切削运动方向自由切削：只有一条直线切削刃参与切削非自由切削:有多条切削刃或曲线切削刃参与切削直角自由切削:直角切削+自由切削五、刀具角度标注六、刀具材料应具有的性能1、高强度和韧性2、高硬度和耐磨性3、高的热稳定性、耐热性4、良好的物理特性和工艺性,便于加工5、经济性七、高速钢高速钢塑性、韧性、导热性、工艺性较好,适合制造如铣刀、拉刀等形状复杂的刀具硬度、耐磨性、耐热性差，常用于制造低速切削刀具和成形刀具八、硬质合金应用最为广泛，由金属碳化物（保证硬度、耐磨性）及金属黏结剂（保证强度、韧性）高温烧结而成。
1、YG类（K类）（WC+Co）高抗弯强度和抗冲击韧度,可减少切削时的崩刃加工短切屑黑色金属(铸铁）、有色金属及非金属材料2、YT类（P类）（WC+TiC+Co）硬度耐热性好，韧性导热系数差加工长切屑黑色金属（钢)3、YW类（M类）既可加工长切屑，也能加工短切屑黑色金属和有色金属，通用合金4、YN类常用于钢和铸铁的半精加工和精加工九、涂层刀具在刀具上覆盖一层耐磨性高的难熔金属化合物硬涂层:提高硬度和耐磨性软涂层：减小摩擦十、陶瓷刀具未来发展较好，但需解决韧性问题主要有两种：Al2O3基和Si3N4基特点：1、高硬度和耐磨性2、高耐热性3、化学稳定性高4、低摩擦因数(光滑）5、原料丰富十一、金刚石刀具分类:单晶、PCD和金刚石复合刀片性能最好，用于加工有色金属和非金属,不可加工铁族元素（易发生反应产生石墨）特点：1、高硬度和耐磨性2、各向异性3、低摩擦因数4、刀刃锋利5、高导热性，热稳定性差6、价格贵十二、立方氮化硼刀具(CBN）硬度仅次于金刚石，化学惰性强，热稳定性高特点：1、高硬度耐磨性2、高热稳定性3、优良化学稳定性4、高导热性5、低摩擦因数第二章一、切屑形成过程（1）、切屑形成的本质：切削层金属的剪切滑移和剪切破坏（2）、变形区的划分(了解特点）第一变形区（Ⅰ）：AO始滑移线，MO终滑移线,晶粒发生剪切滑移第二变形区（Ⅱ）：刀-屑接触区,切屑沿此流出，晶粒剪切滑移呈剧烈纤维化，有时有滞留层第三变形区（Ⅲ）：刀-工接触区,有时也呈纤维化，有加工硬化和回弹现象（3）、第一变形区内变形过程P34第一变形区宽度非常小，可以看做一个面，即剪切面。
机械制造技术基础01-教材参考内容---切削层参数及切削形式-
槡（d w ）22 -h 2o 2在背平面（P p —P p 仍为ƒƒ背平面）ƒ角度变化值0p 为:ht a n 0p = （1.22）fi 中 h ———fl ¿高于工件中心?的?值（m m ）; d w ———工件直径（m m ）。
则工作角度为‘p e =‘p +0p ; a p e =a p -0p（1.23） fifl ¿低于工件中心?时,上述•?公fi 中?号取þ;管孔时•?公fi ¼O 圆车?相þ。
上述是在fl 具的背平面（P p —P p ）ƒ的角度变化,还;换?到工作fl ş平面ƒ: t a n 0 = hc o s v r（1.24） （d w）2-h2‘o e =‘o ±0o ; a o e =a o I 0o（1.25） （2）fl 杆安装倾斜w 工作角度的R ®图1.18所示,车flfl 杆与进给fi 向不垂直时,工作主偏角v r e 和工作副偏角v 'r e ƒ发生变化: v r e =v r ±G ; v 'r e =v 'r I G （1.26） fi 中 G ———假定工作平面P f 与工作平面 P f e 之间的?角,在基面ƒ 测量。
也就是进给运fi fi 向的垂? 和 fl 杆中心?间的?角。
图1.18 刀杆中心线不垂直于进给方向1.6切削层参数与切削形式1.1.6.1切削层参数 各种fl ?加工的fl ?层参?,可$典?的O 圆纵车来?明。
® 图1.19 所示,车fl 主fl ? 刃上任意一A 相w 于工件的运fi 轨迹是一p 空间螺旋?。
fi ^s =0 时,主fl ? 刃所fl 出的过渡表面为螺旋面。
工件每fl 一fl ,车fl 沿工件轴?移fi 一¼距离,即进给量（f ,m m /r ）。
这时,fl ?刃fl 过渡表面I的位置移到相邻过渡表面Ⅱ的位置上。
切削层参数与切削形式
(4)避免措施：
①适当提高工件硬度 ② 避开中速切削（vc =20~30m/min)
③ 适当减小进给量
④ 适当加大前角 ⑤ 减小前刀面的粗糙度 ⑥ 选用润滑性好的切削液 3.1.3、 已加工表面的形成与鳞刺
（1）已加工表面： 刀具刃口、后刀面挤压与摩擦→工件表层金属晶格扭曲、挤紧、 碎裂→表层硬度↑、性能改变 （2）鳞刺：已加工表面上一种鳞片状毛刺 （3）影响：↓Ra （4）产生： 切塑性金属、较低速切削时，刀具对工件的撕裂 （5）控制措施： ①↓hD(↓f、↓Kr) ③加热切削 ②高速切削
3.1 切削变形
3.1.1金属切削过程
金属切削过程与金属受压缩（拉伸）过程比较：
(a)压缩
（b）切削
图3.1 金属的压缩与切削
塑性金属受压缩时，随着外力的增加，金 属先后产生弹性变形、塑性变形，并使金 属晶格产生滑移，而后断裂 以直角自由切削为例，如果忽略了摩擦、 温度、和应变速度的影响，金属切削过程 如同压缩过程，切削层受刀具挤压后也产 生塑性变形。
本讲要点提示
切削层参数 切削形式
一、 切削层参数与切削形式
1、 切削层
各种切削加工的切削层参数，可用典型的外圆纵车来说明。如下图所 示，车刀主切削刃上任意一点相对于工件的运动就轨迹是一条空间螺旋 线。它们的各义及说明如下：
工件每转一转，车 刀沿工件轴线移动 一段距离，即进给 量（f，mm/r）。
④选用润滑性能好的切削液
3.1.4、切屑的类型
① 带状切屑 切削力
3.2.1切削力的来源与分解
(1)来源
① 前刀面：变形抗力及摩擦→ ② 后刀面：变形抗力及摩擦→
(2) 分解
① 主切削力Fc：∥Vc（主切削力Fz：沿工件切线 方向，又称切向力） ② 背向力FP ：∥aP （切深抗力Fy：沿工件半径 方向，又称径向力） ③ 进给力Ff ：∥ f （进给抗力Fx：沿工件轴线 方 向，又称轴向力）
第三节 切削层参数和残留面积
作业： P252 20－2,
20－3,
20－6,
20－11
二、残留面积
由于车刀结构关系，切削时在已加工表面上 留有未切除掉的切削层
残留面积ΔAD: 残留面积高度 ： 对于直线刃尖角车刀，rε=0 H=f/( ctgKr+ctgKr’) 对于圆弧刃车刀，rε≠0 ： H=f 2 / 8rε
小结：切削层参数影响切屑变形和切削力。 残留面积影响加工表面的粗糙度。进给量越小， 主偏角和副偏角越小，则残留面积高度越小，表 面粗糙度小； 车刀主、副切削刃间磨有圆角，可以减小残留面 积高度，提高工件表面质量。
第四节 切削层参数和残留面积
切削层：主运动一个周期，从工件表面切下的金属层。规 定 在刀具的基面中测量。
一. 切削层参数 切削层厚度hD：指相邻两个加工 表面之间的垂直距离。 直线刃车外圆：hD=f· sinΚr 切削宽度bD：切削宽度是指沿加 工表面度量的切削层尺寸。 bD=ap/sinΚr 切削面积AD：指切削层在基面中 的截面积。AD=hD·D=f.ap b
第3章 切削过程的基本规律
⑶工件材料影响 工件材料是通过强度、硬度和导热 系数等性能不同对切削温度产生影响的。 ⑷其它因素的影响 磨损、干切削都会使温度升高。浇 注切削液是降低切削温度的一个有效措 施
3. 4 刀具磨损与刀具耐用度
一、刀具磨损形式
刀具磨损形式为正常磨损和非正常磨损两大类。 ⑴正常磨损
正常磨损是指在刀具设计与使用合理、制 造与刃磨质量符合要求的情况下，刀具在切削 过程中逐渐产生的磨损。
⑵切削速度
切削速度vc是通过(a)积屑瘤使剪切角φ改变; (b)切削 温度使磨擦系数μ变化,而影响切屑变形的。如图2.11以 中碳钢为例。
⑶进给量
进给量对切屑变形的影响规律如图2.12所示，即f ↗使Λh ↘； 这是由于f ↗后，使切削厚度↗，正压力和平均正应 力↗ ，磨擦系数↘ ，剪切角↗所致。
性变形就产生脆性崩裂，切屑呈不规则的细粒状。
三、切屑变形程度的表示方法 (1)剪切角φ vc
剪切面AB 与切削速度vc 之间的夹角。 V↗，φ↗， A剪切 ↘， （切削省力） F↘。
B
φ
A
大小确定： 获得切屑根部 照片，度量得 出。
(2)相对滑 移ε
B”
B’
ε=Δs/Δy=
ctgφ+tg(φ-γo)
3. 3 切削热与切削温度
一、切削热的来源与传导 1)热源： 剪切区变形功形成的热Qp; 切屑与前刀面摩擦功形成的热Qγf; 已加工表面与后刀面摩擦功形成的热Qαf。 2)传导：传入切屑Qch(切削钢不加切削液时传入比例50%~86%)、 工件Qw(40%~10%) 、刀具Qc(9%~3%)和周围介质Qf(1%)。 3)切削热的形成及传导关系为：
(二)、磨损过程和磨钝标准
▼ 磨损过程如图 3-26所示，图中大致分三个阶 段。 • 初期磨损阶段(I段)：磨损较快。是由于刀具 表面粗糙不平或表层组织不耐磨引起的。 • 正常磨损阶段(II)： 该磨损度近似为常数。 AB呈直线。 • 急剧磨损阶段(III)：磨损急剧加速继而刀具 损坏。由于磨损严重，切削温度剧增，刀具强 度、硬度降低所致。
切削参数和计算公式 ppt课件
F力=Kc xfr xap
T= F力 x(D/2) =P x9549/RPM
切削参数和计算公式
镗削功率和扭矩计算
计算镗削功率时注意Vc减半， 即Vc镗＝1/2Vc车
Vc xap xfr xkc P=
60037.2 T= F力 x(D/2)
=P x9549/RPM
举例：镗削奥氏体不锈钢，工件硬度HB200, 工 件直径75mm,切深3mm,走刀量0.2mm/r, 切削速 度115m/min, 材料单位切削力为2900N/mm2,加 工长度为100mm
“Start value”
Speed range
10 min. tool life 15 min. tool life 30 min. tool life
切削参数和计算公式
切削参数和计算公式
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车削功率和扭矩计算
L Time= fr xN
Vc xap xfr xkc P=
60037.2
金属去除率V=230x2x0.2=92 立方厘米每分钟 每加工一个零件的时间=100/(0.2x976)=0.51分钟 车削功率P=(230x3x0.2x2900)/60037.2=6.7千瓦 车削力=2900 x0.2 x3=1740牛顿=177.5公斤 车削扭矩T=1740 x37.5=65牛顿米
切削参数和计算公式
选择切削参数的方法
一、根据刀片盒选择切削参数
二、参考样本上切削参数一栏中的切削速度推荐值 三、使用切削参数选择软件
切削参数和计算公式
Make use of the tools
Application range
切削层与切削方式教学目标理解切削...
1.1 切削运动与切削用量1.2 刀具切削部分的基本定义1.3 刀具角度的换算1.4 刀具角度的一面二角分析法第1章 刀具几何角度及切削要素1.5 刀具的工作角度1.6 切削层与切削方式教学目标：理解切削过程中加工方式的运动形式、切削用量的基本定义、刀具在制造和刃磨过程中所依据的标注角度，掌握切削用量包含的三个因素和表示刀具形状的几何参数，理解切削层参数与切削方式。
重点、难点：重点是切削用量的基本定义和刀具几何参数；难点是刀具标注角度的参考系以及在参考系中的角度标注。
本章内容：以车刀为代表，讲解刀具切削部分基本定义及有关名词术语，同时说明刀具几何形状的分析及其图示方法。
教学内容及目标零件的形状 外圆面、孔：以某一直线为母线，以圆为轨迹旋转运动形成平面：以一直线为母线，以另一直线为轨迹平移运动形成成形面：以曲线为母线，以圆或直线为轨迹旋转平移运动（1）回转面（2）平面 （3）成型面1.1 切削运动与切削用量（a）车外圆面（b）磨外圆面（c）钻孔（d）车床上镗孔（e）刨平面（f）铣平面（g）车成形面（h）铣成形面（a）车外圆面（b）磨外圆面（c）钻孔（d）镗孔各种表面的加工方法1.1 切削运动与切削用量（视频）：主要完成切削的运动，消耗功率最多，）：使切削加工保持连续进行，一种加工可以有一种进给运动。
（进给运动可以是连续的也可以是间歇的）是矢量和。
1.1 切削运动与切削用量1）主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动； 2）主运动可以是工件来实现（车外圆），主运动也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）； 3）主运动只有一个，进给运动可以一个以上。
切削运动及其特点 1.1 切削运动与切削用量待加工表面即将被切除金属层的表面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切削层刀具单程切过工件的一个工件材料层1.1 切削运动与切削用量待加工表面：指加工时工件上有待切除的表面； 已加工表面：指工件上经刀具切削后产生的表面； 加工表面： 指工件上由刀具切削刃形成的表面。
第三节 切削层参数与切削方式
二、切削方式
1. 自由切削与非自由切削
自由切削---只有一个切削刃参加切削的情况称自由切削。 非自由切削----主、副切削刃同时参加切削的情况称非自由切削。实际 切削通常都是非自由切削。
2.正交切削（直角切削）与非正交切削（斜角切削）
直角切削-----切削刃与切削速度方向垂直的切削方式称直角切削。 斜角切削----切削刃不垂直于切削速度方向的切削方式称斜角切削。 刃倾角不等于零的刀具的切削均属于斜角切削。斜角切削具有刃口锋 利、排屑轻快等许多特点。
3.实际前角：切削过程中实际起作用的前角称实际前角，它是包含切屑流出
第三节切削层参数与切削方式一切削层参数切削层形状尺寸直接影响着刀具承受的负荷大小及刀具磨损表面质量和生产效率
第三节 切削层参数与切削方式
一、切削层参数
切削层为刀具切过工件的一个单程所切除的工件材料。 切削层形状、尺寸直接影响着刀具承受的负荷大小及 刀具磨损、表面质量和生产效率。为简化计算，切削 层形状、尺寸规定在刀具基面中度量，即在切削层公 称横截面中度量。 切削层参数（切削层尺寸）——是指在刀具基面中度 量的切削层长度、宽度及面积。
切削层参数与切削形式
④选用润滑性能好的切削液
3.1.4、切屑的类型
① 带状切屑 ② 节状切屑
③ 粒状切屑
④ 崩裂切屑
3.2切削力
3.2.1切削力的来源与分解
(1)来源
① 前刀面：变形抗力及摩擦→ ② 后刀面：变形抗力及摩擦→
(2) 分解
① 主切削力Fc：∥Vc（主切削力Fz：沿工件切线 方向，又称切向力） ② 背向力FP ：∥aP （切深抗力Fy：沿工件半径 方向，又称径向力） ③ 进给力Ff ：∥ f （进给抗力Fx：沿工件轴线 方 向，又称轴向力）
在外圆纵车时，当 k’r＝0、λs＝0时， 切削层的表面形状 为一平行四边形。
由车刀正在切削 着的这一层金属， 就叫切削层。
在特殊情况下（kr＝ 90°）为矩形。
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： (1)切削厚度 垂直于加工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（λs＝0）时： hD＝f.sinkr
只有直线形主切削刃参加切削工作，而副切削刃不参加切削
工作，称为自由切削。曲线主切削刃或主、副切削刃都参加 切削者，称为非自由切削。这是根据切削变形是二维问题或
三维问题进行区分的。为了简化研究工作，通常采用自由切
削变形区和观察和研究。
切削过程的基本规律
3.1 切削变形
3.2 切削力 3.3 切削热与切削温度 3.4 刀具磨损与刀具耐用度
3.1 切削变形
3.1.1金属切削过程
金属切削过程与金属受压缩（拉伸）过程比较：
(a)压缩
（b）切削
图3.1 金属的压缩与切削
塑性金属受压缩时，随着外力的增加，金 属先后产生弹性变形、塑性变形，并使金 属晶格产生滑移，而后断裂 以直角自由切削为例，如果忽略了摩擦、 温度、和应变速度的影响，金属切削过程 如同压缩过程，切削层受刀具挤压后也产 生塑性变形。
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2.正交切削（直角切削）与非正交切削（斜角切削）
直角切削-----切削刃与切削速度方向垂直的切削方式称直角切削。 斜角切削----切削刃不垂直于切削速度方向的切削方式称斜角切削。 刃倾角不等于零的刀具的切削均属于斜角切削。斜角切削具有刃口锋 利、排屑轻快等许多特点。
3.实际前角：切削过程中实际起作用的前角称实际前角，它是包含切屑流出
– 切削层公称厚度：简称切削厚度，是垂直于过渡表面度量 的切削层尺寸。 – 切削层公称宽度：简称切削宽度，是平行于过渡表面度量 的切削层尺寸 – 切削层公称横截面积：简称切削层横截面积，是在切削层 尺寸平面里度量的横截面积。 – 残留面积
二、切削方式
1.加切削的情况称自由切削。 非自由切削----主、副切削刃同时参加切削的情况称非自由切削。实际 切削通常都是非自由切削。
第三节 切削层参数与切削方式
一、切削层参数
切削层为刀具切过工件的一个单程所切除的工件材料。 切削层形状、尺寸直接影响着刀具承受的负荷大小及 刀具磨损、表面质量和生产效率。为简化计算，切削 层形状、尺寸规定在刀具基面中度量，即在切削层公 称横截面中度量。 切削层参数（切削层尺寸）——是指在刀具基面中度 量的切削层长度、宽度及面积。