第四章切削基本理论的应用
金属切削原理与刀具的应用
金属切削原理与刀具的应用1. 金属切削原理金属切削是通过机床上的刀具对金属工件进行切削、铣削、车削、钻孔等加工过程。
在金属切削过程中，刀具与工件之间的相对运动产生切削力，使刀具将工件上的金属材料去除，从而实现对工件的加工。
以下是金属切削的基本原理：1.切削速度：切削速度是指刀具切削工件的速度。
切削速度的选择应根据工件材料、刀具材质和切削类型等因素来确定。
高速切削可以提高生产效率，但也会对刀具和工件产生一定的热影响。
2.进给量：进给量是指刀具在单位时间内前进的距离。
进给量的选择取决于工件表面的粗糙度要求、切削力和刀具的耐久度等因素。
3.切削深度：切削深度是指刀具切削时的最大切削量。
切削深度的选择应根据工件材料的硬度、刀具的尺寸和工艺要求来确定。
4.切削力：切削力是指刀具对工件施加的力。
切削力的大小受到切削参数、刀具材质和刀具几何形状的影响。
2. 刀具的应用刀具是金属切削过程中起到切削作用的工具。
不同的工件和切削任务需要选择合适的刀具来进行加工。
以下是常见的刀具及其应用：1.钻头：钻头用于钻孔加工，适用于加工圆孔和柱形孔。
常见的钻头有直柄钻头和 Morse 锥柄钻头两种。
2.车刀：车刀用于车削加工，常用于加工圆柱形工件的外轮廓。
车刀有内刀和外刀之分，可以用于精细车削和粗车削等不同工艺要求。
3.铣刀：铣刀用于铣削加工，可以用于多种铣削操作，如平面铣削、立体铣削、开槽铣削等。
铣刀可分为立铣刀、面铣刀和球形铣刀等。
4.刨刀：刨刀用于刨削加工，可以进行铺刨、面刨和纵切削等操作。
刨刀可根据切削刃的数量和类型来分类，如单刃刨刀、多刃刨刀和筷子刨刀等。
5.刀片：刀片用于各种切削加工，如割断、倒角、切割等。
刀片的种类繁多，根据刀片的应用需求和加工材料的类型来选择合适的刀片。
3. 刀具材料选择刀具材料选择是决定刀具性能的关键，不同的刀具材料有着不同的加工性能和适用范围。
以下是常见的刀具材料及其特点：1.高速钢（HSS）：高速钢具有良好的耐磨性和耐热性，适用于中等切削速度和较硬的工件材料。
金属切削原理的应用
金属切削原理的应用1. 引言金属切削是一种常见的加工方法，广泛应用于制造业中。
本文将介绍金属切削的基本原理及其在工程领域中的应用。
2. 金属切削的基本原理金属切削是通过切削工具与工件之间的相对运动，在切削力作用下，将工件上的金属材料剥离、断裂，从而进行加工的一种方法。
其基本原理包括以下几个关键要素：2.1. 切削工具切削工具通常由硬质合金等耐磨材料制成，具有尖锐的切削边缘。
常见的切削工具有刀具、钻头、铣刀等。
2.2. 切削速度切削速度是指切削工具与工件接触面上的相对运动速度。
切削速度的选择需要考虑材料的硬度、切削工具的材料等因素。
2.3. 切削力切削力是指切削过程中作用在切削工具上的力，通常由切向力和径向力组成。
切削力的大小会影响切削过程中的工件变形和切削工具的磨损情况。
2.4. 切削液切削液是常用的辅助材料，用于冷却和润滑切削区域，减少切削工具和工件的摩擦，提高切削效率。
3. 金属切削的应用金属切削广泛应用于制造业中的各个领域，下面将分别介绍金属切削在机械加工、航空航天以及汽车制造等领域的具体应用。
3.1. 机械加工在机械加工领域中，金属切削常用于制造零件的精密加工。
通过金属切削可以实现零件的形状加工、孔加工、螺纹加工等。
3.2. 航空航天航空航天是对材料、工艺等要求非常高的领域，而金属切削正是满足这些高要求的一种可行方式。
在航空航天领域，金属切削应用于制造飞机零部件、火箭发动机等。
3.3. 汽车制造汽车制造过程中需要大量的零部件加工，金属切削可以满足对零部件精度、质量的要求。
金属切削在汽车制造中应用广泛，包括发动机零部件、车身零部件等。
4. 金属切削的优势和挑战金属切削作为一种常用的加工方法，具有以下优势：•可以实现高精度加工，满足不同领域对零部件精度的要求；•可以加工各种金属材料，具有较广的适用性；•可以进行批量生产，提高生产效率。
然而，金属切削也面临一些挑战：•切削工具的磨损和损伤会影响加工精度和质量；•切削过程中产生的高温和切屑可能对工件造成损害。
金属切削原理基础知识解析
金属切削原理基础知识解析金属切削是一种常见的加工方法，广泛应用于制造业中。
了解金属切削的基础原理对于合理选择切削工艺和工具，提高加工效率和质量非常重要。
本文将解析金属切削的基础知识，包括切削原理、切削力、毛坯形状与切削刃的几何形状以及金属切削中常用的切削材料。
1. 切削原理金属切削是指通过刀具对金属工件进行机械加工，从而使工件形状发生改变的过程。
在切削过程中，刀具通过对工件施加切削力，使工具切削刃与工件产生相对运动，将工件上的金属层削除或形成所需形状。
2. 切削力切削力是指切削过程中刀具作用在工件上的力。
切削力的大小与材料的物理性质、切削刃的几何形状、切削速度等因素有关。
通常，切削力可分为切削力、切向力和法向力。
切削力的准确计算可以帮助选择合适的刀具、预测工具寿命以及优化切削工艺。
3. 毛坯形状与切削刃的几何形状切削和加工形状的选择取决于所需产品的要求。
毛坯形状的设计决定了切削刃的几何形状。
常见的切削刃形状包括直角切削刃、圆弧切削刃和锥形切削刃。
不同形状的切削刃适用于不同的切削操作，可以获得不同的切削效果。
4. 切削材料在金属切削过程中，刀具与工件之间会产生高温、高压和强大的切削力。
因此，切削工具需要具备较高的硬度、耐磨性和热稳定性。
常用的切削材料包括高速钢（HSS）、硬质合金和陶瓷等。
每种材料都有其适用的加工范围和特点，根据加工要求和具体情况选择合适的切削材料可以提高加工效率和工具寿命。
综上所述，金属切削是一种重要的加工方法，对于提高加工效率和产品质量至关重要。
了解金属切削的基础知识，包括切削原理、切削力、毛坯形状与切削刃的几何形状以及切削材料，可以帮助选择合适的切削工艺和工具，提高加工效率和质量。
在实际应用中，根据具体的加工要求和材料性质选择合适的刀具和切削参数，可以更好地发挥金属切削的功能。
金属切削原理的基本原理与应用探析
金属切削原理的基本原理与应用探析金属切削是指在机械加工过程中，通过刀具对金属材料进行切削加工的一种方法。
切削加工是现代工业生产中非常重要的一环，广泛应用于制造业的各个领域，如汽车制造、航空航天、机械制造等。
本文将探析金属切削原理的基本原理和应用。
一、金属切削原理的基本原理1. 切削力与材料性质的关系切削力是刀具和工件之间产生的力，它直接影响到切削加工的效率和质量。
切削力与金属材料的性质有密切关系，例如硬度、韧性和塑性等特性。
一般来说，材料硬度越高，切削力越大。
2. 切削热的生成与影响在切削过程中，由于刃口与工件接触产生摩擦，会产生大量的切削热。
切削热的大小和分布对切削加工有着重要影响。
过高的切削热可能导致刀具磨损加剧、工件变形，甚至热裂纹的产生。
因此，有效控制切削热对于提高切削加工质量至关重要。
3. 切削液的作用切削液在切削过程中起到冷却、润滑和防腐的作用。
通过降低切削热，它可以有效地控制切削加工过程中的温度，减少工件表面的热变形，提高切削加工质量和效率。
4. 切削刃部分的结构与刀具磨损切削刃是切削工具的重要部分，其结构设计直接影响到切削加工的效果。
一般来说，切削刃的设计要使切削力分布均匀，降低切削热和切削力，延长切削工具的寿命。
此外，选择合适的材料和硬度对切削刃的寿命也有很大影响。
二、金属切削的应用探析1. 汽车制造汽车制造是金属切削应用的重要领域之一。
在汽车制造中，金属切削广泛应用于发动机、底盘、车身等零部件的加工。
通过金属切削，可以精确加工出复杂形状的零部件，提高汽车的质量和性能。
2. 航空航天工业航空航天工业对金属切削的要求更为严格。
在航空航天工业中，金属切削应用于航空发动机、机翼、航天器等部件的加工。
金属切削技术的发展和应用，推动了航空航天工业的进步和发展。
3. 机械制造金属切削在机械制造领域中扮演着重要角色。
在机械制造中，金属切削应用于制造各种机床、工具以及零部件等。
通过金属切削技术，可以提高机械制造的精度和效率，满足不同行业和领域的生产需求。
现代切削理论(技术)
现代切削理论（技术）授课内容第一章概论1、切削技术的发展史2、切削刀具基本知识3、现代切削应用领域第二章现代切削基础理论1、金属切削原理2、切削力—热耦合3、断屑机理与切屑形态的三维描述第三章现代刀具设计原理1、主切削刃形成原理2、三维槽型的建模3、HSK刀柄工作原理4、刀具结构有限元分析第四章现代刀具材料应用基础1、硬质合金2、超硬材料3、表面涂层（PVD/CVD）第五章高速切削技术1、高速切削概述2、高速切削基础理论3、高速切削相关技术第六章先进切削工艺技术1、最小容量润滑（MQL）2、低温切削3、干式切削第七章难加工材料的可切削性1、工件材料的可切削性2、工件材料分类及影响可切削性因素3、几种难加工材料的可切削性分析第一章概论1、切削加工是用切削工具，把坯料或工件上多余的材料层切去，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
2、任何切削加工都必须具备三个基本条件：切削工具、工件和切削运动。
3、现代刀具3个关键技术：1、几何结构2、基体材质3、表面涂层4、现代切削刀具（数控刀具）的应用及组成：现代切削刀具主要应用于机械制造业中的数控机床（NC）、加工中心（MC）、柔性制造系统（FMS），它由硬质合金可转位刀片（carbide inserts,或其他超硬刀片）与刀盘(body)、刀柄（holder) 组成一个刀具系统单元，实现对金属的切削加工。
5、刀片槽型的作用：刀片上的断屑槽使切屑能按预先设定的方式，进行卷曲、流动和折断，实现对切屑的有效控制。
第二章现代切削基础理论1、金属切削的变形过程金属切削层的变形可用金属切削过程中的滑移线和流线示意图来表示。
流线表示被切削金属的某一点在切削过程中流动的轨迹，可大致划分为三个变形区：（1）、第一变形区金属的剪切变形从OA线开始发生塑性变形，到OM线晶粒的剪切滑移基本完成（剪切滑移面）。
这个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力比较集中而复杂，金属的被切削层就在此处与工件本体材料与离，是切的过程，使被切削工件的切削层转变成切屑。
切屑控制与断屑措施
切屑控制与断屑措施
三. 断屑措施
１、作出断屑槽
a),b)加工碳钢、合金钢、工具钢和不锈钢； c)加工塑性更高的材料
切屑控制与断屑措施
断屑槽位置及刃倾角作用
• 外倾式刃倾角-λs，断屑范围广，粗加工； • 平行式刃倾角λs =0，碰到切削表面折断，
切屑控制与断屑措施
主要内容
• 切屑形状的分类 • 切屑流向和折断 • 断屑措施
切屑控制与断屑措施
一、切屑形状的分类
切屑控制与断屑措施
切屑形状分析
• C、６形切屑５０mm以下短螺旋 切屑最好； • 短锥管状切屑、平盘旋状切屑、 短锥螺旋状切屑、单元切屑等为 可以接受切屑； • 长带状切屑不好； • 缠乱切屑最差。
切屑控制与断屑措施
二. 切屑的流向和折断
副切削刃B点参与
１、切屑的流向
切削终点
主切削刃 A点参与 切削终点
切屑控制与断屑措施
刃倾角对切屑流向的影响
• 刃倾角对切屑流向的影响刃倾角-λs • Κr ，Κr ＝90 ；-γ0 ； • 切屑易流向已加工表面
切屑控制与断屑措施
２.切屑的折断
• 切屑的卷曲 是切屑基本 变形或经过 卷屑槽使之 产生附加变 形的结果
1. 塑性金属； 2. v较高； 3. ac较小； 4. γ0较大。
切屑控制与断屑措施
2. 挤裂切屑
切屑形 1. 内表面有时光滑有时有裂纹；
貌
2. 外表面锯齿状。
产生原 1. 局部剪切位移达到破裂程度，
因
2. 剪应力超过材料极限强度。
特点
1. 切削力有波动，切削过程较不 平稳；
金属切削的原理和应用
金属切削的原理和应用1. 前言金属切削是一种常见的金属加工方式，广泛应用于制造业领域。
本文将从金属切削的原理和应用两个方面进行介绍。
2. 原理金属切削的原理是通过将刀具与工件之间相对运动，在工件表面切削出所需形状。
金属切削过程中主要包括以下几个要素：•刀具：刀具是进行金属切削的关键工具，可以根据切削材料的不同选择不同种类的刀具。
常见的刀具有平头刀、圆头刀、金属锯等。
•工件：工件是需要进行切削加工的金属材料，可以是铁、铜、铝等金属。
•切削速度：切削速度是指单位时间内切削刃通过工件表面的长度。
切削速度的选择需要考虑切削材料的硬度、刀具的耐磨性等因素。
•进给量：进给量是指切削刃在切削过程中每次进给到工件表面的量。
进给量的选择需要考虑切削材料的硬度、刀具的耐磨性等因素。
•切削力：切削力是切削过程中作用在刀具上的力，由切削材料的硬度、切削速度、刀具的材质等因素影响。
3. 应用金属切削广泛应用于制造业领域，以下是几个常见的应用场景：3.1 汽车制造金属切削在汽车制造中起着重要的作用。
汽车零部件的加工过程中，金属切削是一个关键部分，例如轮毂、车架等核心零部件的加工都需要通过金属切削来完成。
3.2 机械制造机械制造是金属切削的另一个重要领域。
在机械制造过程中，金属切削常用来加工各种类型的零部件，如轴、套、齿轮等。
金属切削可以实现精确的加工要求，能够提高机械制造产品的质量。
3.3 航空航天航空航天领域也广泛应用金属切削技术。
航空航天产品对材料要求较高，需要采用高精度的金属切削技术来加工各种复杂形状的零部件，如飞机轴承、发动机零件等。
3.4 制造设备金属切削还广泛应用于制造设备的生产中。
制造设备的加工过程中，金属切削技术可以实现对各种材料的精确加工，如钣金加工、零件加工等。
4. 总结金属切削是一种常见的金属加工方式，通过刀具与工件之间的相对运动，切削出所需形状。
金属切削在汽车制造、机械制造、航空航天和制造设备等领域都有广泛的应用。
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)
切削加工理论及其应用
42 2
（1-8）
李和谢弗（Lee and Shaffer）公式（根据主应力方向与
最大剪应力方向之间的夹角为45度的原理来计算剪切角）
4
（1-9）
上述两个公式反映了剪切角、刀具前角，刀—屑之间的摩 擦三者之间的关系，结合剪切角与变形系数的关系，也反 映了三者对切屑变形的影响。
主要要求
1.掌握塑性材料切屑形成的过程及切削方程式的建立；掌握切屑的变形规律及控 制技术；会分析切削过程中积屑瘤、鳞刺产生的条件及控制措施。 2.掌握切削力和切削温度的计算机辅助测试原理、方法以及经验公式的建立。 3.掌握刀具材料的性能要求及常用刀具材料的应用场合，了解刀具材料发展的趋 势。 4.掌握刀具磨损机理及刀具耐用度的选择原则。 5.能综合分析切削用量三要素对切削力、切削温度、刀具的耐用度的影响。 6.理解工件材料切削加工性的意义，了解常用工程材料的切削加工性。 7.理解已加工表面质量的评定指标以及表面粗糙度、加工硬化、残余应力产生的 原因以及对加工表面质量的影响。 8.理解刀具几何参数、切削用量、切削液的选用原则及依据；能根据工件材料的 切削加工性和加工条件综合选择刀具材料、刀具几何参数、刀具、切削用量和切 削液。
1.1 切屑变形机理
内容提要
1.1.1 切屑形成过程 1.1.2 切削方程 1.1.3 切屑的变形规律及控制 1.1.4 积屑瘤与鳞刺
1.1.1 切屑的形成和变形区的划分
一、切屑的形成 切屑形成实质：金属切削过程是切削层金属在刀具的前刀面 挤压下，发生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程 （俄.麦基理论)。切屑是工件材料受到刀具前刀面的挤压，发 生变形，最终被撕裂下来的。 切削过程理论模型——压缩实验：在金属压缩实验中，当金 属试件受挤压时，在其内部产生主应力的同时，还将在与作用 力大致成45°方向的斜截面产生最大切应力，在切应力达到屈 服强度时将在此方向剪切滑移。图1-1 切削过程模型：金属刀具切削时相当于局部压缩金属的压块， 使金属沿一个最大剪应力方向产生滑移。图1-2
第四章切削基本理论的应用
三、 改善材料切削加工性途径
(一)调剂工件材料中化学元素和进行热处理
1.调整材料的化学成分 钢中加硫、铅等元素；铸铁中加入铝、铜合金元素
2.进行适当的热处理 低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性； 高碳钢宜用球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性； 中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度； 不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工； 铸铁需进行退火处理，降低硬度,降低表皮硬度，消除内
影响断屑效果的主要参数是：槽宽LBn和槽深hBn
2）断屑槽的位置及刃倾角的作用：
外倾式：-λs,切屑易折小段，并流向已加工表面 平行式：λs=0,切屑呈较短盘螺旋状，并碰在加工 表面上折断 内斜式：+λs,使切屑流向刀具后刀面而折断
2．改变切削用量
f↑，使切屑厚度hch↑，在切屑较易折断。 ap↑对断屑作用不大，只有当同时↑f时，才能有 效地断屑。 切削速度对断屑影响较小 3．其它断屑方法 (1)固定附加断屑挡块 (2)采用间断切削 (3)切削刃上开分屑槽
4．表层金相组织
切削时由于切削参数选用不当或切削液浇注不充分， 会造成加工表面层的金相组织变化，影响被加工材 料原有性能。
二、表面粗糙度的形成 1．理论粗糙度
当rε=0时，粗糙度值为 Rmax
f ad db
Rmax cot r Rmax cot r
Rmax
cot r
2）根据加工材料选择
三、副后角αo'选择
副后角选择原则与主后角基本相同
四、主偏角κr选择
1.主偏角的作用
κ r↑→hD ↑bD↓→单位刃长负荷↑→ T↓
切削基本理论应用
在刀具、工件、切屑界面上形成吸附膜实现的。金属切削 时切屑、工件与刀具界面的摩擦可分为干摩擦、液体润滑 摩擦和边界润滑摩擦三类。
• 加入切削液后，切屑、工件与刀面之间形成完全的润滑油膜， 金属直接接触面积很小或近于零，形成液体润滑。但很多情 况下，由于切屑、工件与刀具界面承受很大载荷、较高的温 度，液体油膜大部分被破坏，造成部分金属直接接触，部分 吸附膜仍存在润滑作用，这种状态称之为边界润滑摩擦。金 属切削中的润滑大都属于边界润滑状态。
（3. 改变刀具角度 增大刀具主偏角 r，切削厚
度变大，有利于断屑。减小刀具前角 可使切屑 o
变屑形的加流大向，，切s 屑为易正于值折时断，。切刃屑倾常角卷曲s 后可碰以到控后制刀切 面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑。 s为负
值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形 屑或6字形屑。）
4. 其它断屑方法
• 刃倾角大于0°时
刃倾角为正时，切 屑流向待加工表面
• 刃倾角等于0°时
2. 切屑的折断
• 三、断屑措施
• 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。
• 切屑的卷曲是切屑基本变形或经过卷屑槽使之产生附加变 形的结果。
• 断屑是对已变形的切屑再附加一次变形，常需有断屑装置
• 2.不锈钢
不锈钢按金相组织分，有铁素体、马氏体、奥氏体三 种。铁素体、马氏体不锈钢的成分以铬为主，经常在 淬火—回火或退火状态下使用，综合机械性能适中， 切削加工一般不太难。奥氏体不锈钢的成分以铬、镍 等元素为主，淬火后呈奥氏体组织，切削加工性钢的典型牌号有Mnl3、40Mnl8Cr3、
•
• 2.乳化液 • 乳化液是将乳化油用水稀释而成。乳化油是由矿物油、乳
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。
切削基本知识
切削基本知识产品的制造, 需经各种加工过程. 加工的切削方式有多种, 刀具切削, 熔化切削, 放电加工, 线切割, 磨削以及雷射, 电子束, 超声波等等方法, 但最主要的是利用有锋刀口的切削刀具, 它可以从原料上除去不要部分, 而使工作物成为所需形状与尺寸.一.切削原理刀具是利用尖劈作用作成的, 如斧头, 钳子, 錾子, 刀子, 因此尖劈是切削最基本的作用, 而金属切削加工是利用基硬度比工作物材料高, 但具有适当尖劈作用之锋利刀具, 借着切削力使刀具与工作物产生相对运动, 以达到切除工件表面材料的一种动作.一般切削方式可分为三种, 一. 刀具不动而工作物运动. 二. 工件不动而刀具运动. 三. 是工件与刀具同时运动. 总之是使二者能产生相对运动为目的.产生运动有旋转运动, 如车床, 钻床, 锯床有直线运动, 如刨床, 扦床, 拉床等.二.切削刀具的基本角度r为刀具后斜角, 前角α为刀具与工件之间隙角, 后角β为刀尖角δ为切削角其中r的角度对切削阴力, 光洁度和切削量有很大的影响, 一般原则, 材料强度, 硬度较小时可取较大的斜角, 反之斜角可取小些, 甚至其斜角可为0.影响切削速度因素, 1. 工件切削性质, 硬度, 强度, 刀具材料, 刀具切削角度, 冷却剂, 进刀量, 机床精度及加工精度要求. 在决定切削速度时应注意几以下几点:1.工件材料, 硬度大的比硬度小易产生高温高热, 因此, 在切削硬度大的材料时选用较低切削速度.2.刀具材料, 合金刀具比高速钢刀具耐热性好, 可采用较高速度切削.3.切削加工量, 加工量大, 阻力大, 产生热量大,切削速度固小,加工量小可采用较高切削速度.4.冷却剂: 使用冷却剂时, 切削速度可加大.5.机床性能, 重型机械相对徽型机械可选用较大的切削速度, 机械精度高, 刚性好也可采用较高的切削速度.除此之外, 工件的形状及精度要求必须考虑.三、切削速度切削速度是指单位时间内刀具所移劝的距离, 也就是刀具与工作物相对的线速度, 也就是每分钟所排出切屑的长度. 切削速度快则加工生产速度快, 但因刀具与材料磨擦所产生的热量多, 形成高温会使刀具钝化, 造成刀具寿命短.切削速度计算公式 (米): (旋转式)V=πＤＮ １０００公尺/分钟 V. 切削速度N. 为刀具或工件的转速D. 在车床上为工件之直径在车床上为钻头直径在铣床上为铣刀直径在磨床上为砂轮直径往复式V=(L*N) / 1000３５L. 行程长度N. 每分钟往复次数3/5有效行程四、切削润滑剂及冷却剂冷却润滑之目的是带走由切削产生之热量及减少刀具与工件之间的磨擦阻力并清洁工件.在粗加工时, 主要起降温作用, 在精加工时, 切削热量小, 主要起润滑作用,还可以清除铁屑 以免产生积屑.润滑冷却剂的功用:1. 减小切屑, 刀具及工件之磨擦阻力2. 降低刀具及工件的温度3. 清除切屑4. 增加工件表面光洁度5. 减少切削动的消耗6. 避免积屑形成7. 增加刀具使用寿命润滑冷却剂须具备之条件 1. 良好热传导性 2. 对机器正常润滑无损害 3. 经久耐用, 不易蒸发 4. 易于准备及使用 5. 不影响工作人员身体健康 6. 不腐蚀机床 7.价格不贵润滑冷却剂种类一. 水剂, 为水与油混剂, 称乳化油二. 油剂, 一般用柴油, 煤油, 但高温下产生湮雾三. 气体, 为高压空气, 但热导性不良, 细徽切屑飞扬, 造成环境污染, 故不如水, 油剂. 五、刀具1.高碳工具钢, 这种钢价较便宜,淬火方法简单,又容易得到较高硬度, 但有许多缺点, 如硬化深度浅, 对回火的软化扺抗力小, 红硬性差, 切削耐久性差, 目前已逐渐淘汰.2.高速度钢, 又称锋钢, 因其含有铬, 钨, 钒, 钴, 钼等元素, 具有良好硬化性, 在高速切削时所产生高温(约550℃)状况下仍保持原有硬度及锐利刀锋高速钢有下列三种:一. 钨系高速钢因其含钨量高18%左右, 二. 钴系高速钢. 三. 钼系高速钢3.碳化物刀具, 又称合金刀具,其主要成份是钨, 其余为碳, 钴, 钛, 钽等, 铁成份基本没有, 其制造方法为粉未治金. 它是有很高的硬度, 但有很好的红硬性, 在1200度高温下仍能维持其锐利刀锋, 但其脆性大, 不能承受冲击力.4.钻石, 为目前刀具中最硬之材料, 适宜于高硬度高速切削, 因其硬, 脆, 故夹持必须坚固,常作修整砂轮及加工特硬的金属材料, 钻石分二种:一, 为人造金钢石, 价格较便宜.二天然钻石, 其质量好, 但稀少, 价贵特贵, 所以较少使用于切削刀具.。
木材切削基本理论
根据锯木类型， 纵截：前刃-截断切削 侧刃-横向切削 横截：前刃-横向切削 侧刃-截断切削
锯口宽度： 当利用薄锯板工作时，在锯齿 前刃的后面，后角大于零。但 在锯齿侧面，侧刃后角等于0。 此时锯齿的侧面与锯口壁发生 摩擦，这种现象称为家具现象。 为了减少摩擦，必须使锯口宽 度大于锯板厚度，
锯木所使用的工具是锯，它由锯板和锯齿组成。 按锯木类型的不同，锯有两种： 横截锯,是用于横向锯木的锯； 纵截锯,是用于纵向锯木的锯； 锯按其形状和运动方式分类： 圆锯、刀锯、框锯、带锯、链锯。
[1]
二、锯齿的组成
锯齿是一个窄的复杂切刀。 锯齿有前面(或称前爬 棱)AOO’A’、后面(或称后爬 棱)BOO’B’。 这两个面组成前切削刃OO’。 侧面(或称侧爬棱)AOB和A’O’B’ 与前面的交线是侧切削刃AO和 A’O’。 齿间凹处称为齿仓。 h0称为齿 锯齿形状和大小根据锯木条件和 高。t称为齿距。 切削特点来选择。 齿仓的作用是临时储存锯屑。 [2]
切削方式不同kb的变化趋势相反二送料力和送料阻力?木材切削时切刀后面对加工表面有一个压力这引起木纤维的弹性压缩因此当切刀在加工表面法向移动时它遇到压缩阻力即送料阻力
木材切削基本理论
第一节 锯木
一、锯木的定义、类型 和锯 锯木的定义：锯木是顺 木纹或横木纹把木材锯 开的过程。 锯口：为了把木材锯开, 或把一部分木材锯掉, 要在其上锯出一个窄的 缝隙,叫锯口。
横截时前切削刃是一个斜的刃，称为斜磨刃，它进行横向切 削，刨下刨片。它的工作条件很不好。为了改善这种状况， 采用了具有混合锯齿的横截锯。这种横截锯的锯齿有两种： 一种是专门进行截断切削的切齿。另外是每隔数个切齿，中 间加一个刨齿，它起刨的作用。
模块五：金属切削的基本理论与应用
车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、砂轮等。 2）按结构方式分： 整体式、焊接式、机夹式、可转位式等。 3）按刀具的刃形分： 单刃刀具、多刃刀具、成形刀具等。 4）按国家标准分： 标准刀具、非标准刀具等。 2、刀具材料 1）刀具材料应具备的性能 刀具切削部分的材料应满足下列要求： （1）高的硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性 （3）高的耐热性与化学稳定性 （4）良好的工艺性和经济性 2）常用刀具材料 常用金属材料主要有工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料 四大料，其中应用最多的是高速钢和硬质合金。
机夹式车刀
一、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。 1、切削加工的分类 金属切削加工的方式很多，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。 2、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。 二、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。
（1）高速钢 高速钢是含有较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金 工具钢。其抗弯强度较高，韧性较好，常温硬度在 62~66HRC，其耐热性约为600~660℃。刃磨时切削刃易锋 利，故在生产中常称为“锋钢”，磨光的高速钢亦称白钢。 高速钢综合性能较好，故广泛用于制作刀具。其具有高的 强度（抗弯强度为3～3.4GPa）和高的韧性（180～320kJ/ ㎡）,具有一定的硬度、良好的耐磨性和热处理变形小的特 点，适用于制造各种结构复杂的成形刀具、孔加工刀具等。 高速钢按化学成分可分为钨系高速钢和钼系高速钢（含 Mo2％以上）；高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能 高速钢；按制造工艺方法不同，又可分为熔炼高速钢和粉末冶 金高速钢。 （2）硬质合 硬质合是由硬度很高的难熔金属碳化物和金属粘接剂用粉 冶金工艺烧结而成。
金属切削原理及其应用领域分析
金属切削原理及其应用领域分析金属切削是一种常见的金属加工方法，广泛应用于制造业中的各个领域。
本文将对金属切削原理及其在不同应用领域的分析进行讨论。
金属切削原理指的是通过旋转的刀具与固定的工件之间的相对运动，以切削刀具对工件进行切割、切割、切削和切割的过程。
金属切削可分为两大类：手动切削和机械切削。
手动切削是指人工使用手动工具进行切削操作，如锉刀、锯等。
机械切削是指使用机床等设备进行切削操作，常见的机械切削方式包括车削、铣削、钻孔、刨削等。
金属切削原理基于力的作用，通过施加切削力来削除工件上的材料。
刀具上的刃部与工件接触后，由于刃部的硬度较高，开始切削工件。
切削过程中，刀具的刃部将折断工件上的金属表层，形成切屑，同时切削力也会导致材料的塑性变形和弹性变形，形成切削加工曲线。
金属切削主要应用于制造业中的各个领域，包括航空航天、汽车制造、机械制造等。
以下将分别介绍金属切削在这些领域中的应用。
在航空航天领域，金属切削广泛用于飞机制造中的零部件加工。
航空零部件通常需要具备高精度和高可靠性，金属切削能够提供高精度的加工效果，使得零部件能够更好地适应飞机的运行环境。
在汽车制造领域，金属切削主要用于发动机和底盘的加工。
发动机是汽车的核心部件之一，需要具备高精度和高可靠性，金属切削技术能够提供满足这些要求的零部件加工。
底盘加工涉及到汽车悬挂系统和转向系统等部件，金属切削用于加工这些部件，使得汽车能够具备良好的操控性和安全性。
在机械制造领域，金属切削被广泛应用于各种机械设备的制造和加工。
例如，传统的机床制造需要使用金属切削来进行加工，从而提供精确的零部件来组装机床。
此外，金属切削还应用于模具制造、压力容器加工等领域，为各行各业提供所需的零部件和设备。
金属切削的应用领域还包括船舶制造、电子设备制造等。
船舶制造中，金属切削技术用于加工船体结构和推进系统等部件。
电子设备制造中，金属切削用于加工电子设备外壳和连接器等零部件。
切削理论讲解概述
6.1 概述：将材料转变成为所需之各式各样的成品而将多余之材料去除，最常用的方法为使用带 刃切削工具进行加工。但无论金属切削中刀具如何演进，其主要目的乃在提高各种切 削刀具材料之耐冲击、耐陡震、耐磨耗及高温之有效硬度等等，以提高金属产品之制 造能力。
1
6.1.1 切屑之形成：切屑之形成一般而言大致是由于刀具之施力作用产生剪力，剪切作用使刀
材料种类 颜 粉末烧结 黑色 Diamond
色主要成分用
途特
性
非铁金属：铝、铜、塑胶 硬度高、耐磨耗、切削速度快
C
超硬合金、陶瓷、木材 质地脆、不适于切削铁金属
3
6.2.2 刀具镀层： 6.2.2.1 氮化钛(Titanium Nitride)：
材料种类 颜
TiN
金色
色 主要成分 用
途特
性
TiN
铁金属：碳钢、快削钢、不锈钢 非铁金属：铝、铜
三、定义： 4.1 切削：藉由刀具与材料相对移动，使刀具与材料接触而施以剪力，达成移除材料的动作。 4.2 刃口(cutting edge)：于切削工作中首先与工件接触之部份称之为刃口。 4.3 刀面(face)：切削过程中，切屑流出所经过的刀具表面称之为刀面。 4.4 刀腹(flank)：切削时，当刃口切入工件中时，为避免工件表面和刀具产生磨擦干扰而加以研磨 成刀具表面称之为刀腹。
和材料的材质不同而异，理论上切削速度愈快，切削的效率愈高，但切削速度太
6.2.1 各种材质特性：
6.2.1.1 高速钢：
材料種類 HSS
HSS-Co 粉末燒結
HSS
顏色 主要成分 用
途特
性
銀色 HSS 鐵金屬：碳鋼；非鐵金屬：鋁、銅韌性強
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例 45钢 1Cr18Ni9Ti
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2．相对加工性指标
以切削45钢，刀具寿命T=60分钟的切削速度 v060
作为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ准，将某种材料的v60与其相比的比值，
即
Kr
v 60 v 060
（4-1）
2．润滑作用
干摩擦
低温低压边界润滑
切削不锈钢应选用高的耐热性、强度和耐磨的刀具材料。
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3．高锰钢
高锰钢的锰质量分数高达(11％～14％) 强度和硬度均较高，在切削时晶格滑移和晶粒扭曲及伸长 变形严重，故加工硬化很严重 韧性和伸长率均很高，故切削力大，切屑不易折断 热导率小，切削温度高 刀具易产生粘结磨损和破损
切削高锰钢可选用耐磨性和韧性较高的硬质合金刀具
应力
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(二)合理选用刀具材料
•高强度、超高强度钢，益选用耐磨性强的刀具材料 •高锰钢，应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较 大、高温性能好的刀具材料 •冷硬铸铁，应选用硬度、强度都好的刀具材料 •纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具 •不锈钢和高温合金，一般宜采用YG类硬质合金 •钛合金，宜采用YG类合金
第四章
切削基本理论的应用
第四章 切削基本理论的应 用
第一节 切屑控制 一、切屑形状的分类
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二、切屑的流向和折断 1．切屑的流向
A点：主切削刃切 削的终了点
B点：副切削刃切 削的终了点
vch：切屑流速， 方向垂直A、B点 的连线
流屑角ηc ：vch流向与正交平面夹角
镍基高温合金----热导率低，切削力大，切削温度高， 加工硬化严重，切削时刀具上粘屑严重。
淬火钢和硬质合金----硬度高、塑性低、热导率小，切削时 冲击力大，切削温度集中刀尖区域，刀具磨损快、破损严重。
冷硬铸铁和高硅铝合金----硬度均很高、性脆，材料中分布 着硬质点，耐磨性高，切屑呈崩碎状，刀刃刀尖处受冲击 力大，刀具产生磨粒磨损和破损。
4．钛合金
具有高的硬度和强度，导热性差；是高度活泼的金属 塑性变形小,屑与刀面间接触长度短，刀尖处受力大、 温度集中；弹性复原大，后刀面上粘屑严重
刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，刀尖又易破损 切削钛合金刀具应选用亲合力小、导热性好、强度高的 含钴量多、细晶粒和含稀有金属的硬质合金材料
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5．其它难加工材料加工性特点简介
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(四)难加工材料 1．高强度合金钢
高强度合金钢是含合金的结构钢，经过热处理均有 较好综合性能
金相组织多为马氏体，通常应在退火状态下切削
切削高强度钢应选用高的耐热性、耐磨性和耐冲击 的刀具材料
2．不锈钢
切削时的塑性变形大，故切削力大，切削温度高， 加工硬化程度高，易与刀具中合金元素亲合，产生粘 屑并易形成积屑瘤。断屑困难。刀具上温度高、导热 差，使刀具产生粘结磨损和扩散磨损。
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(三)其它措施 1．合理选择刀具 几何参数 2．保持切削系统 的足够刚性 3．选用高效切削 液及有效浇注方式 4．采用新的切削 加工技术
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第三节 切削液的选用
一、切削液作用
1．冷却作用
↓热的产生；将热量带走。冷却性能的好坏取决于本身 导热系数、比热、汽化热及流量、流速、冷却方式等。
工程陶瓷----具有高的硬度2500～3000HV、很高耐磨性和 耐热性，性脆。
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三、 改善材料切削加工性途径
(一)调剂工件材料中化学元素和进行热处理
1.调整材料的化学成分 钢中加硫、铅等元素；铸铁中加入铝、铜合金元素
2.进行适当的热处理 低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性； 高碳钢宜用球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性； 中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度； 不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工； 铸铁需进行退火处理，降低硬度,降低表皮硬度，消除内
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2．改变切削用量
f↑，使切屑厚度hch↑，在切屑较易折断。 ap↑对断屑作用不大，只有当同时↑f时，才能有 效地断屑。 切削速度对断屑影响较小 3．其它断屑方法
(1)固定附加断屑挡块 (2)采用间断切削 (3)切削刃上开分屑槽
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第二节 工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性:是指在一定的加工条件下工件材 料被切削的难易程度 一、切削加工性指标
如：断屑槽宽度LBn ↓ ，刀-屑接触长度l↑和断屑台
高度hBn↑都可ρ ↓ ，并有利断屑
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三、断屑措施 1．作出断屑槽 1）断屑槽的型式
影响断屑效果的主要参数是：槽宽LBn和槽深hBn
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2）断屑槽的位置及刃倾角的作用：
外倾式：-λs,切屑易折小段，并流向已加工表面 平行式：λs=0,切屑呈较短盘螺旋状，并碰在加工 表面上折断 内斜式：+λs,使切屑流向刀具后刀面而折断
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（二）碳素结构钢 碳素结构钢切削加工性取决于含碳量。
低碳钢硬度低，塑韧性高，变形大，断屑难，粘 屑，加工表面粗糙，加工性较差；
高碳钢硬度高，塑性低及热导率低，切削力大， 温度高，刀具耐用度低，加工性差；
中碳钢性能适中，加工性良好。 (三)合金结构钢
在碳素结构钢中加入合金元素，如Si、Mn、Cr、 Ni、Mo、W、V、Ti等，提高了结构钢的性能， 其加工性也随着变化。
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影响流屑方向的主要参数：
刀具刃倾角λs -λs：切屑流向 已加工表面 +λs：切屑流向 待加工表面
主偏角κr κr=90°时，切屑流向是偏向已加工表面 前角γo
-γo切屑易流向加工工件一侧
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2．切屑的折断
有利于断屑的因素：切屑厚度hch↑,切屑卷曲半径 ρ↓及切屑材料的极限应变值εb ↓
3．刀具寿命指标
用刀具寿命高低来衡量被加工材料切削的难易 程度。 V60,V20来表示
二、常用材料切削加工性简述
（一）铸铁
白口铸铁硬度高（HBS600)，难切削； 灰口铸铁硬度适中，强度塑性小，切削力 较小，但高硬度碳化物对刀具有擦伤，崩碎切 屑，切削力热集中刀刃上且有波动，刀具磨损 率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。 球墨铸铁、可锻铸铁的强度塑性比灰铁高， 但其切削性比灰铸铁要好 工件表面若有硬皮应进行退火处理