1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
第一章刀具几何角度及切削要素
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
《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。
《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。
金属切削原理与刀具(第5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=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。
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。
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。
《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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纵向进给运动对工作前后角 的影响
一般车削加工时，进给量比工件直径小 的多，所以进给运动所形成的螺旋升角 也很小，对加工过程的影响常常可以忽 略，但是在车削多头螺纹或大螺距螺纹 使，因进给量值较大，则必须考虑由此 引起的角度变化对加工过程的影响。
第3节切削层与切削方式
一、切削层参数 将基面作为切削层参数的测量平面。 1. 切削层公称宽度
三、刀具角度
刀具角度正负的规定
前面与基面平行时前角为零；前面与切削平面间 夹角小于90°时，前角为正；大于90时，前角 为负。 后面与基面夹角小于90°时，后角为正；大于 90°时后角为负。 当刀尖处于主切削刃的最低点时， λs < 0°，当 刀尖处于主切削刃的最高点时， λs > 0°；当主 切削刃成水平时， λs = 0°
图 1-9 正交平面参考系中的车刀标注角度
三、刀具角度立体图
三、刀具角度投影图
刀具角度的一面二角分析法
表示空间任意平面方位的定向角度只需 要两个。 刀具需要标注的独立角度数量是刀面数 量的二倍。 前面定向用： γo 、 λs 后面定向用： αo、 κr ' 副面定向用： κr ' 、 α'o
2.材料切除率Q
概念：单位时间内切除掉的材料的体积。 单位：mm3/min 计算公式： Q=1000 apf vc
三、合成切削运动与合成切削速度
合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。 合成切削速度：切削刃选定点相对于工件合 成切削运动的瞬时速度。
课堂任务
任务1-1
总结
切削运动的概念 切削用量
沿过渡表面测量的切削层尺寸。bD反映了切削刃参加切削的工作长度。
2. 切削层公称厚度
在过渡表面法线方向测量的切削层尺寸，即相邻两过渡表面之间的距离。 hD反映了切削刃单位长度上的切削负荷。
3. 切削层公称横截面积
切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积 若车刀刀尖为主、副切削刃的实际交点，且 λs=0°，κ′r =0°，则切 削层公称横截面积为平行四边形。 切削层各有关参数间的关系为： hD=fsinκr bD=αp／sinκr AD=hDbD=αpf
向也需要4个角度，即副前角 γｏˊ、副后角αoˊ副偏角κ′r 、副刃倾角λ′s ，它 们的定义与主切削刃四角类似。
常用的刀具派生角度
（1）楔角 bο： 楔角 bο是在正交平面Po上测量的前面Ag 与后面Aa 之间的夹角。 bο = 90°--（ go + ao ） （2）刀尖角er ： 刀尖角er是在基面Pr上的测量切削平面Ps与副切削平面之间的夹角。
（１）待已加工表面（2）过渡表面（3）已加工表面
四、切削用量
切削用量 1．切削速度 2．进给量 3．背吃刀量（切削深度）
用于调整机床、计算切削力、切削功率、核算工 序成本、夹具设计等所必需的参数。
1．切削速度
概念：切削刃选定点相对于工件主运动 的瞬时速度 符号：vc 计算公式：vc=π dn/1000 (m/min) d:刀具选定点的旋转直径（mm） n:工件或刀具转速(r/min)
2．进给运动
概念：刀具与工件之间产生的附加相对运动， 配合主运动，不断将多余的金属投入切削，以 保持切削连续进行或反复进行的运动。 完成者：进给运动可由刀具完成（如车削、钻 削），也可由工件完成（如铣削）； 特点：进给运动不限于一个（如滚齿），个别 情况也可以没有进给运动（如拉削）。一般而 言，进给运动速度较低，消耗功率较少。
一、切削运动工件上形成的表面
切削加工时工件上形成三个不断变化 着的表面：
（１）已加工表面 （２）待加工表面 （３）过渡表面
三.切削层
切削层是由切削部分切过工件一个单程 所 切除的工件材料层。 公称横截面积SABCD 实际切削横截面积SABCE 残留横截面积SAED
图1-1切削运动、切削层与成形表面
刀具工作角度
γo e、 αo e、 κr e 、λs e γfe、 αfe、 γpe、 αp e、
(二)刀具安装对工作角度的影响
应用：
粗车外圆：刀尖高于工件中心，增大前角，降低切削力 精车外圆：刀尖低于工件中心，增大后角，减少后刀面磨损 车成形面：刀尖与工件中心等高，避免误差
2h sinq p dw
假定工作平面参考系建立过程
图 1-8 假定工作平面参考系的坐标平面
图 车刀的静止参考系（图中vc表示假定的主运动方向 ，vf表示假定的进给运动方向）
三、刀具角度
正交平面参考系内的标注角度 前角 g0 在正交平面中测量的前面与基面间的夹角。 后角 α0 在正交平面中测量的后面与切削平面间的夹 角。 刃偏角 Кｒ 在基面中测量的切削平面与假定工作平面 间夹角。分为主偏角Кｒ，副偏角Кｒ‘ 刃倾角 ls 在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的 夹角。 副后角：α ‘o 在副正交平面中测量的副后面与副切 削平面间的夹角。
六 刀具的工作角度
刀具工作角度参考系 刀具安装对工作角度的影响 进给运动对工作角度的影响
本节内容的学习对刀具的使用与加工质量分析有 重要意义
(一)刀具工作角度参考系
概念：用于定义刀具工作时角度的参考系。 分类 工作正交平面参考系 工作法平面参考系 工作平面参考系 应用最多的是工作正交平面参考系
图1-2 车外圆切削时间计算图
刀具切入与切出的确定 合理确定切入与切出长度，有助于刀具顺利切入与切出零件,避免损 坏刀具与碰伤零件。 如图所示用钻头钻孔，钻头定位于R点，从R点以进给速度作Z向进 给，到孔底部后，应安排快速退到R点。长度A为切入距离，B为切 出距离，A与B实际尺寸要视工件表面状态和加工性质而定。
pr、ps、po组成一个正交的正交平面参考系。
（一）正交平面参考系图
图 1-6 正交平面参考系主、副切削刃上的坐标平面
（二）法平面参考系
基面（Pr）：过切削刃选定点，平行或垂直于 刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位 的一个平面或过回转轴线的平面。 主切削平面（Ps）通过主切削选定点，与主切 削刃相切并垂直于基面的平面。 法平面（Pn）过切削刃选定点垂直于切削刃的 平面。
刀具角度正负的规定图
三、其他参考系角度
其它参考系内的标注角度
法平面度量：法前角γn, 后角αn 假定工作平面度量:侧前角γf, 侧后角αf 背平面度量p：背前角γp, 背后角αp
（二）假定工作平面参考系图
（三）法平面参考系示图
三、刀具角度
同时副切削刃及其相关的前、后面在空间的定
一、切削运动
如图1-1 观察切削过程参考系
1.概念 切削运动：在切削加工时，工件与 刀具之间的相对运动。 2.分类 按所起的作用来划分，切削运动可 分为： 1.主运动 2.进给运动
1.主运动
概念：刀具与工件之间最主要的相对运 动。 形式：主运动可以是旋转运动（如车削、 镗削中主轴的运动），也可以是直线运 动（如刨削、拉削中的刀具运动）。 特点：消耗功率最多，速度最高。主运 动通常只有且必须有一个。
静止参考系分类
正交平面参考系 法平面参考系 假定工作平面参考系
（一）正交平面参考系
基面（Pr）：过切削刃选定点，车刀的基面平行于刀 体底面。 主切削平面（Ps）： 通过主切削选定点，与主切削 刃相切并垂直于基面的平面。若主切削刃为直线，主 切削平面则为主切削刃和主运动方向所构成的平面。 正交平面（Po）： 通过主切削刃选定点并同时垂直 于基面和主切削面的平面。
图 1-7 法平面参考系和正交平面参考系
（三）假定工作平面参考系
1.基面（Pr） 过切削刃选定点，平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时 适合于安装或定位的一个平面或轴线的平面。 假定进给平面（假定工作平面）Pf ： 过切削刃选定点平行于假定进给方向并垂直于基面的平面。 背平面Pp 过切削刃选定点既垂直于假定工作平面又垂直于基面的平面。
工作正交平面参考系
1.工作基面（Pre）过切削刃选定点，垂直于合 成切削速度方向的平面。 2.工作切削平面（Pse） 通过主切削选定点, 与 切削刃相切并垂直于工作基面的平面。 3.工作正交平面（Poe） 通过主切削刃选定点并 同时垂直于工作基面和工作切削面的平面。
图 1-15 刀具工作参考系
(三)进给运动对工作角度的影响
3.进给运动方向不平行工件旋转轴线时对κr e、κr ˊ e影响
4. 横向进给运动对工作角度的影响
(三)进给运动对工作角度的影响
纵向进给运动对工作前后角 的影响
图 1-19 车削方牙螺纹时螺纹车刀的工作角度
a:车刀角度变化图；b:磨制静态前角c:将刀具倾斜安装角
4.刀楔
为提高刃口强度和满足加工要求，在前后刀面磨制倒棱面，
二、刀具角度参考系
1.刀具静止参考系： 刀具静止参考系：在刀具设计、制造、刃磨、测量 时用于定义刀具几何参数的参考系。 在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。 建立刀具标注角度参考系时不考虑进给运动的影响， 且假定车刀刀尖与工件中心等高，车刀刀杆中心线 垂直于工件轴线。 2.刀具工作参考系： 用于定义刀具工作时角度的参考系。在该参考系 中定义的角度称为刀具的工作角度。
2.切削刃ຫໍສະໝຸດ 1.主切削刃（S） 主切削刃是前刀面与主后面相交而得到的 交线，用以形成工件的过渡表面。它完 成主要的金属切除工作。 2.副切削刃（S’） 副切削刃是前刀面与副后面相交而得到 的交线。
3.刀尖
刀尖是指主切削刃与副切削刃的连接处相当少 的一部分切削刃。为了增加刀尖处的强度，改 善散热条件，通常在刀尖处磨有圆弧或直线过 渡刃。
金属切削原理与刀具