切削运动、加工表面和切削用量三要素
切削运动及切削用量三要素
目的：保证零件的加工精度和表面质量的同时考虑刀具耐用度和生产率 选择：根据表面粗糙度的要求选择较小进给量；切削速度要避免产生积屑 瘤，硬质合金刀具采用较高的切削速度，高速钢刀具采用较低的切削速度
综上所述，在保证加工质量的条件下，首先选尽可能大的吃刀量， 其次选用尽可能大的进给量，最后选尽可能高的切削速度。
切削运动及切削用量三要素
一、切削加工运动分析
2.切削运动分类
（2）进给运动：使金属不断投入切削ห้องสมุดไป่ตู้加工出完整表面的运动。速度较低、 消耗功率较少，即可连续，也可间歇，可以没有，有一个或多个。 进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。
切削运动及切削用量三要素
一、切削加工运动分析
2.切削运动分类
影响刀具强度的最大因素是背吃刀量，其次是进给量，最小的 是切削速度；
影响表面质量的最大因素是进给量，其次是切削速度，最小的 是背吃刀量。
切削运动及切削用量三要素
2、切削用量的合理选择
(1) 粗加工
目的：提高生产率，尽快切去全部加工余量，并保证规定的刀具耐用度。 选择：应选取较大的背吃刀量，较大进给量，使余量尽量一次切完，选择 较低或中等切削速度。
切削运动及切削用量三要素
二、切削要素
3、切削层尺寸要素
（1）切削层公称厚度hD mm
hD=f*sinkr
（2）切削层公称宽度bDmm
bD=ap/sinkr
（3）切削层公称横截面积ADmm2
√材料切除率Q mm3/s
切削运动及切削用量三要素
三、车削加工工艺特点及应用
• （1）易保证工件各加工面的位置精度 • （2）加工范围广 • （3）生产率高
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
机械加工基础知识
第一章
机械加工基础知识
1.3 切削过程及控制
一 、切屑的形成及其类型 2.切屑的种类
带状切屑
挤裂切屑
崩碎切屑
第一章
机械加工基础知识
1.3 切削过程及控制
二、积屑瘤 在一定范围的切削速度下切削塑性金属形成带状切屑时 ，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬 的金属楔块，这就是积屑瘤(the built-up edge)，或称刀瘤 1.积屑瘤的形成
车刀安装偏斜对主偏角和副偏角的影响
第一章
机械加工基础知识
1.2 切削刀具及其材料
一、切削刀具 3.刀具结构 车刀在结构上可分为整体式车刀、焊接式车刀、机夹重 磨式车刀和机夹可转位式车刀
机 夹 重 磨 式 车 刀
机夹重磨式车刀
第一章
一、切削刀具 4.多齿刀具
机械加工基础知识
1.2 切削刀具及其材料
第一章
机械加工基础知识
1.3 切削过程及控制
三、切削力和切削功率 1.切削力的构成与分解 总切削力F一般常分解为3个互 相垂直的分力 切削力Fc 总切削力F在主运动方向 上的分力 进给力Ff 总切削F在进给运动方向 上的分力 背向力Fp 总切削力F在垂直于工作 平面方向上的分力 3个切削分力与总切削力F有如下关 系： 2 2 2
三、切削层参数 切削层的尺寸和形状，通常在切削层尺寸平面中测量。
第一章
三、切削层参数
1.切削层公称横截面积AD
机械加工基础知识
1.1 切削运动及切削要素
给定瞬间，切削层在切削层尺寸 平面里的实际横截面积，单位为mm2。 2.切削层公称宽度bD 给定瞬间，作用于主切削刃截形 上两个极限点间的距离，在切削层尺 寸平面中测量，单位为mm。 3.切削层公称厚度hD 同一瞬间切削层公称横截面积与 其公称宽度之比，单位为mm。
刀具复习思考题答案
目录复习思考题 (2)复习思考题 (10)复习思考题 (18)复习思考题 (29)复习思考题 (34)复习思考题 (45)复习思考题 (54)复习思考题 (63)（二）复习思考题1、切削加工由哪些运动组成？它们是如何定义的？各起什么作用？ （1）切削运动（表面成形运动）刀具与工件间的相对运动。
分为主运动和进给运动。
（2）定义：①主运动：是使刀具和工件产生相对运动以进行切削的运动。
特点：速度最高，消耗机床功率最大，且仅有一个。
图2-2 车削外圆的切削运动与加工表面形式：⎩⎨⎧直线运动旋转运动（执行件）主体：⎩⎨⎧刀具转（铣削）工件转（车削）②进给运动：不断地把切削层（切削余量）投入切削的运动。
2、车削外圆柱表面时，工件上有哪些表面？如何定义这些表面？ 切削过程中，工件上有三个变化的表面。
（1）待加工表面：工件上即将被切除的表面（切削余量）。
（2）已加工表面：切削后形成的新表面（符合尺寸精度，表面质量要求）。
（3））下的金属。
被从工件上切削（剥离（切屑） 削的表面。
过渡表面：正被刀具切 （余量） ⇒⇑⇓3、切削用量三要素是指什么？它们是如何定义的？ （1）切削速度V C ：是指刀刃上选定点相对于工件的主运动线速度：）（＝Sm1000n d V w C π 式中： )sr ()m i n s 60()min r n(n ＝ d w =d max (mm) 2、进给量f （进给速度f V ）（1）f ：刀具在进给方向上相对于工件的位移量。
（车、钻、磨）r mm ⇒（2）f V （进给速度）：切削刃上，选定点相对于工件的进给运动的线速度（smm ）。
（3）每齿进给量)z mm (f zZ ：多齿刀具的齿数 三者相互关系)rmm )(s r ( )s mm (nZf nf V z f ==3、背吃刀量q a （切削深度）p a ：是工件上已加工表面（m d ）与待加工表面（w d ）间的垂直距离。
车外圆时：2d d a mw p －= （mm ） 钻孔时： 2da w p = （mm ）4、切削层参数是指什么？它们是如何定义的？图2-5 切削层参数（1）切削厚度：切削层两相邻过渡表面间的垂直距离。
金属切削原理【详解】
金属切削原理解析本文档由深圳机械展SIMM整理，详细介绍金属切削原理。
金属切削原理并不是一两句话可以精炼概括的，是一个复杂的知识体系，这个知识体系也是机械制造工艺及设备专业的专业基础课，庞丽君写的《金属切削原理》可作为高等院校机械类及有关专业本科、专科的教材，也可供机械类和相近专业的其他类型学校的师生和工程技术人员参考透彻理解金属切削原理需要了解切削运动、加工表面和切削用量三要素，刀具几何角度及其选择，刀具工作角度，切削层参数，切削方式，还包括金属切削过程，切削力，切削热与切削温度，刀具磨损和使用寿命，工件材料的切削加工性，已加工表面质量，刀具合理几何角度和切削用量的选择，磨削，以及刀具材料的分析及选择、车刀的结构分析与应用、孔加工过程分析、刀具的结构分析与应用、拉刀的结构特点与使用、铣削过程分析与铣刀的选择和其他刀具的结构与应用。
以下为一些重要知识的整理：基面：切削刃上任意一点的基面是通过这一点并与这一点的切削速度相垂直的平面。
切削原理：金属切削必须具备两种运动，车削时的切削运动是工件的旋转运动；进给运动，使新的金属不断的投入切削的运动。
也就是使切削过程在所需要的方向继续下去的运动，进给运动可能有一个以上，车削时的进给运动是刀具的连续移动。
1、切削用量的选择原则粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
从刀具的耐用度出发，切削用量的选择顺序是：先确定背吃刀量，其次确定进给量，最后确定切削速度。
2、背吃刀量的确定背吃刀量由机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
确定背吃刀量的原则：（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm~25μm时，如果数控加工的加工余量小于5mm~6mm,粗加工一次进给就可以达到要求。
2切削运动、加工表面和切削用量三要素
第一章 机械加工工艺规程的制订
3、划分工序的依据： 1）、工作地点是否变化 2）、工作是否连续 如：在下表1-1的工序1中，先车一个工件的 一端，然后调头装夹，再车另一端。如果先车好 一批工件的一端，然后再车这批工件的另一端， 这时对每个工件来说，两端的加工已不连续，所 以即使在同一台车床上加工也应算作两道工序。
第一章 机械加工工艺规程的制订
切削运动、加工表面和切削用量三要素 一、车削运动和工件上的加工表面： 普通外圆车削加工中的切削运动由两种运动单元组 合而成的： 其一是工件的回转运动；是切除多余金属以成工件 新表面的基本运动。 其二是车刀的纵向（或横向）进给运动：保证切削 工作的连续进行。 在新表面的形成过程中，工件上有三个依次变化着 的表面： 待加工表面、加工表面和已加工表面。 （1）、待加工表面：加工时即将切除的工件表面。 （2）、已加工表面：已被切去多余金属而形成符合 要求的工件新表面。
第一章 机械加工工艺规程的制订
对于多刃切削工具（铣刀、铰刀、拉刀、齿 轮滚刀），应规定每一刀齿的进给量af，即后一个 刀齿相对前一个刀齿的进给量。单位为mm/z。
vf=f*n=af*z*n 3、切削深度ap ：为工件上已加工表面和待加 工表面间的垂直距离，单位为mm。 外圆柱面车削的切削深度可用下式计算： ap=(dw-dm)/2(mm) 对于钻孔工作： ap= dm/2(mm)
第一章 机械加工工艺规程的制订
第一章 机械加工工艺规程的制订
第一章 机械加工工艺规程的制订
当n一定时，切削刃上各点的切削速度是不同的，考 虑到刀具的磨损和已加工表面等因素，在计算时，应取最 大的切削速度。
8、金属切削加工基本理论
合成方法，也是利用高温高压加催化剂的方法将六方 氮化硼转变成立方氮化硼。 • 立方氮化硼是六方氮化硼的同素异形体，硬度达 8000~9000HV，是人类已知的硬度仅次于金刚石的材
料，其热稳定性和化学惰性大大优于金刚石，可耐１
３００～１５００°Ｃ的高温，在1200~1300°也不易 与铁系材料发生化学反应，其导热率也大大高于高速
• 2、常用刀具材料
刀具材料类型： 工具钢（高速钢） 硬质合金 陶瓷 超硬材料 最常用
工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与 刃磨性能好，故广泛用于中、低切削的成形刀具，不 宜高速切削。
• 3)高速钢 • 高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V) 等合金元素的高合金工具钢。它们都是强烈的 碳化物形成元素，在熔炼与热处理过程中与碳 形成了高硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨 性。 • 高速钢的强度（抗弯强度为硬质合金的2~3倍 ，为陶瓷的5~6倍）、硬度（62~70HRC）、耐 热性（600~700°C）、韧性、耐磨性和工艺性 均较好，刃磨锋利，故又称“锋钢”，适合于 大部分常用材料的切削加工。
6）超硬刀具材料
• 超硬刀具材料有金刚石和立方氮化硼。金刚石可分天然和人造两 种，其代号分别用JT和JR表示，都是碳的同素异形体。
• 天然金刚石大多属于单晶金刚石，单晶天然金刚石具 有各向异性（即不同晶面上强度、硬度和耐磨性差异很 大，可在100~500倍范围内变化，故制造时应考虑刃磨 方向），选择正确的刃磨方向，可使刀的刃口圆角半 径磨到最小，刀具极为锋利，可用于有色金属及非金 属的超精密加工。 • 天然金刚石价格十分昂贵，使用较少。
第8章 金属切削加工概论
【主要内容】 1．切削加工的基本慨念 (1)切削运动 (2)工件上的加工表面 (3)切削用量及切削层参数 2．切削刀具 (1)刀具材料 (2)刀具的几何形状及角度 (3)刀具的耐用度 3．切削过程中的物理现象 (1)切屑 (2)积屑瘤 (3)切削力 (4)切削热
1.1切削基础知识
积屑瘤
在速度不高切削塑性金属形成 带状切屑的情况下， 带状切屑的情况下，滞流层金 属粘接在前刀面上， 属粘接在前刀面上，形成硬度 很高的硬块，称为积屑瘤 积屑瘤。 很高的硬块，称为积屑瘤。
积屑瘤对切削过程的影响： 积屑瘤对切削过程的影响：
（1）代替刀具切削，保护刀具 ）代替刀具切削， （2）增大前角，减小变形和力 ）增大前角， （3） 产生过切及犁沟，↓精度 ） 产生过切及犁沟， 精度 （4） 增大已加工表面粗糙度 ） 积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生：降低工材塑性； 积屑瘤对精加工是不利的，应避免它产生：降低工材塑性； 合理选切削速度；增大前角；减小进给量； 合理选切削速度；增大前角；减小进给量；采用润滑液等
单位切削力 kc=Fc/Ac= Fc/(ap f) = Fc/(ac aw) ∴ 可查手册
Fc= kc Ac KFc
KFc为切削条件修正系数
3. 计算切削功率 （1）切削功率 Pe ） Pe＝ Pc＋ Pf ＝ Fc v + Ff nwf
≈
为切削力、 式中Fc、 Ff 为切削力、 、 进给力（ 进给力（N）；
（5）刀尖圆弧半径rε的影响
rε增大相当于κr减小的影响
1）rε对Fc影响很小 2）Fp随 rε增大而增大
Ff随 rε增大而减小
4. 刀具磨损的影响
后刀面平均磨损带宽度VB 后刀面平均磨损带宽度 越大，摩擦越强烈， 越大，摩擦越强烈，切削力 也越大。 也越大。 VB对背向力 p影响最显著 对背向力F 对背向力
zθ在0.3～0.5之间，yθ在0.15～0.3，xθ在0.05～0.1 之间， ～ 之间 ～ ， ～
时切削温度↑ 影响最大， 切削用量↑时切削温度 切削用量 时切削温度 ，其中v 对θ影响最大，进 的影响很小。 给量 f 的影响比v 小，背吃刀量ap的影响很小。
切削运动和切削用量
不断变化的表面。
（2）工件表面的形成方法
工件的表面形状千变万化，但大都是由几种 常见的表面组合而成的。这些表面包括圆柱面、 圆锥面、回转双曲面、平面、螺旋面和成形曲面 等，如下图所示 。
（a）圆柱面
（b）圆锥面 （c）回转双曲面
（d）平面
（e）螺旋面
（f）成形曲面
如下图所示表面都可以看成是由一母线沿 着导线运动而形成的。
动的瞬时速度，单位是m/s或m/min。
若主运动为旋转运动，切削速度可按下式计算：
vc
nd
1000
若主运动为直线运动（如刨削、插削等），则
切削速度为刀具相对于工件的直线运动速度。
2．进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz
进给速度：是指刀具上选定点相对于工件进 给运动的瞬时速度，单位是mm/s或mm/min。
三者的关系为：v f nf nfz z
3．背吃刀量ap
背吃刀量是指在垂直于主运动和进给运动方 向上测得的工件已加工表面和待加工表面间的距 离，单位是mm。
主运动是回转运动时：
车外圆
ap
dw
dm 2
钻孔
ap
dm 2
主运动是直线运动时：a p H w H m
机械制造技术
工件上多余的金属，以便形成工件表面所需的运动，
如下图所示。
vc
主运动
vf
进给运动
主运动
vc vf
进给运动
外圆车削的切削运动
刨削的切削运动
2．工件的表面及其形成方法
（1）切削过程中工件的表面
金属切削过程是指在机床上通过刀具与工件的 相对运动，利用刀具从工件上切下多余金属层，形 成切屑和已加工表面的过程。
机械制造技术
第四节 切削用量选择讲解
π dn
切削速度示意图
①车削光轴切削速度 Vs=1000Vc/πd Vs—主轴转速，r/min Vc—切削速度，m/min d—工件待加工表面直径，mm
②车削螺纹主轴转速n 在切削螺纹时，车床的主轴转速过高会使螺
纹破牙，因此对于一般数控车床车螺纹时主轴转 速计算公式：
注意:切断、车槽时的切削深度为车刀主切削刃 的宽度
① 背吃刀量aP（mm）的选择
粗加工（Ra10~80μm）时，一次进给应尽可能切除全部
余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达8~l0mm。
半精加工（Ra1.25~l0μm）时，背吃刀量取为0.5~2mm。 精加工（Ra0.32~1.25μm）时，背吃刀量取为
第四节 切削用量的选择
切削用量(又叫切削三要素）是衡量车削运动大小 的参数。
包括： 主轴转速（切削速度） 进给速度（进给量） 背吃刀量（侧吃刀量）
(1) 背吃刀量（切削深度）
切削深度为工件上已加工表面和待加工表面间的 垂直距离，单位为mm。即：ap=(dw－dm)/2 其中：
dw—工件待加工表面的直径，(mm) dm—工件已加工表面的直径，(mm)
表面特征
表面粗糙度值 加工方法举例
明显可见刀痕
Ra100、Ra50、 粗车、粗刨、粗
Ra25、
铣、钻孔
微见刀痕
12.5、Ra6.3、 精车、精刨、精
Ra3.2、
铣、粗铰、粗磨
看不见加工痕迹， Ra1.6、Ra0.8、 微辩加工方向 Ra0.4、
精车、精磨、精 铰、研磨
暗光泽面
Ra0.2、Ra0.1、 研磨、珩磨、超
例3：车削直径为300mm的铸铁带轮外圆，若切削速 度为60m/ min，试求车床主轴转速。
任务1金属切削和一般规律.
任务1：金属切削和一般规律1.1.1 切削运动和工件上的加工表面在金属切削加工过程中，数控机床的运动主要包括金属切削运动和辅助运动。
1．金属切削运动金属切削加工就是用金属切削把工件毛坯上余量（预留的金属材料）切除，获得图样所要求的零件。
在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。
切削运动是由金属切削机床通过两种运动单元组合而成的，其—是产生切削力的运动，其二是保证了切削工作连续进行的运动，按照它们在切削过程中所起的作用，通常分主运动和进给运动。
1）主运动主运动是由机床提供的主要运动，它使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具接近工件并切除切削层。
主运动只有一个，可以是旋转运动，如车削时工件的旋转运动（图1-1），铣削时铣刀的旋转运动；也可以是直线运动，如刨削时刀具或工件的往复直线运动。
其特点是切削速度（v c）最高，消耗的机床功率也最图1-1 切削运动和工件表面大。
2）进给运动进给运动是由机床提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除切削层，并得出具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动可以是连续的运动，如车削外圆时车刀平行于工件轴线的纵向运动（图1-1）；也可以是间断运动，如刨削时刀具的横向运动。
其特点是消耗的功率比主运动小得多。
进给运动可以是一个，也可以有多个或没有。
3）合成切削运动当主运动和进给运动同时进行时，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合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度，该速度方向与过渡表面相切，如图1-1所示。
合成切削速度v e等于主运动速度v c和进给运动速度v f的矢量和，即：v e=v c+v f（1.1）2．加工中的工件表面在金属切削加工过程中，工件上多余的材料不断地被刀具切除而转变为切屑，与此同时，工件在切削过程中形成了三个不断变化着的表面（图1-1），分别如下：1) 待加工表面 工件上有待切除切削层的表面称为待加工表面。
车工切削三要素
第七章 金属切削加工
一：车削加工的基本知识 -------------------------------单祖华
1. 切削运动 刀具与工件间的相对和进给运动。
（1）主运动 车削时形成切削速度的运动叫主运动。工件的旋
转运动就是主运动。
（2）进给运动 使工件多余材料不断被车去的运动叫进给运动。车外圆
V=πdn/1000
其中: d—工件待加工表面的直径，(mm)；
n—工件的转速，(r/min)； V —切削速度，（ m/min)。
例3：车削直径为300mm的铸铁带轮外圆， 若切削速度为60m/ min，试求车床主轴转速。
解：根据公式V=πdn/1000 得：n=1000V/ πd
=1000 ×60/3.14 ×300 =63.69r/min
(1) 、切削深度ap （背吃刀量）
对于外圆车削，切削深度为工件上已加工表面
和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。即：
ap=(dw－dm)/2 其中： dw—工件待加工表面的直径，(mm)；
dm—工件已加工表面的直径，(mm)
注意:切断、车槽时的切削深度为车刀主切削刃
的宽度
图
例1：要将直径为30mm的轴一刀车至24mm，试问 切削深度是多少？若试车时测得直径为28.4mm， 这时中拖板（每格为0.05mm）手柄应转多少格？
解：(1)切削深度ap=(dw － dm)/2 =(30－24)／2 =3mm
(2)试车后切削深度ap=(dw － dm)/2 =(28.4 －24) ／2 =2.2mm
手柄应转的格数为：2.2/0.05=44格
（2）.进给量f
工件每转一转时，车刀在进给运动方向上移动的距离 叫进给量，用（fr）表示，单位是mm/r(也叫每转进给量) 。 进给量还可表示进给运动时的速度，进给速度（fv )就是在 单位时间内刀具在进给方向上移动的距离， 单位mm/s， fv=n × fr 其中： n —主运动的转速，(mm/s)；
2013年8月切削用量及选择
1.7 背吃刀量 ap
2.切削用量的选择 2.1 切削用量对劳动生产率的影响
切削用量三要素vc、f 、ap 虽然对加工质量、刀具耐用
度和生产效率均有直接的影响，但影响程度却不同，且它 们又是相互联系，相互制约，不可能都选择的很大，因此， 就存在着从不同角度出发，去优先选择三者之中的某一个 切削要素。
实际生产中，进给量常常根据经验选取。然而，按经验 确定的粗加工进给量在一些特殊情况下，如切削力很大、 工件长径比很大、刀杆伸出长度很大时，有时还需对选 定的进给量进行修正。
2.10 切削速度的选择
根据已选定的背吃刀量 ap、进给量 f，查《切削手册》可得切削 速度 Vc
① 粗加工时，ap 、f 较大，所以Vc较低，精加工时，ap 、f较小，所以 Vc较高。 ② 工件材料强度、硬度较高时，应选较低的Vc；反之，Vc较高。 ③ 刀具材料的切削性能愈好，Vc也选得愈高。
1.6 进给量 f
（1）进给量 f 进给量是工件或刀具每转一周时两者沿进给运动方向的 相对位移，单位是mm/r（毫米/转） （2）进给速度 Vf 进给速度是单位时间的进给量，单位是mm/min（毫米/分钟）
1.6 进给量 f
（3）每齿进给量 fz 对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进 行工作时，还规定每一个刀 齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位 是mm/z(毫米/齿)。
1.2 两种切削运动：主运动和进给运动
1.3 加工中的三个表面 待加工表面：即将被切去金属层的表面 加工表面：切削刃正在切削着的表面 已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面
如图，外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动， 形成工件外圆上依此变化的三个表面。
切削用量三要素3
的速度最高，消耗机床功率最多。
(2）进给运动 使新的金属不断投入切削的运动。进给运动可以
是连续运动，也可以是间歇运动。
切削用量及选择
（3）合成运动与合成切削速度 当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某 一点
相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度 向量ve表示。如下图所示，合成速度向量等于主运动速度与进
提示：在刀具强度，机床刚性保证的情况下，尽可能增加
背吃刀量 ap、进给量 f 、适中的切削速度vc。
切削用量及选择
2.2 对零件精度、表面粗糙度的影响
对零件精度、表面粗糙度，从进给量 f 着手分析，在这
三要素中，吃刀量 ap通常根据加工余量而确定，而进给量 f
的提高，则主要受到表面粗糙度的制约，为提高零件的粗糙 度，进给量必须选择得当。在吃刀量和进给量确定后，在保 证刀具的耐用度的前提下，确定合理的切削速度vc。
切削用量
江苏大学机电总厂 2008年7月
培训专用、请勿外传
切削用量及选择
本章内容
一.切削运动与切削用量 二.切削用量与切削过程中的关系 三.合理选择切削用量的原则和方法 四.切削用量制定的步骤 五.提高切削用量的途径
切削用量及选择
1. 切削运动与切削用量 如外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动，
综上所述，凡是影响切削温度的因素，都影响刀具 磨损，因而也影响刀具耐用度。
切削用量及选择
3. 合理选择切削用量的原则与方法
3.1制订切削用量的原则 正确地选择切削用量，对于保证加工质量、降低加工成本和 提高劳动生产率都具有重要意义。所谓合理的切削用量，是 指充分利用刀具的切削性能和机床性能（功率、扭矩等）， 在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本 的切削用量。
切削用量三要素对刀具寿命的影响规律_概述说明
切削用量三要素对刀具寿命的影响规律概述说明1. 引言1.1 概述本文旨在研究切削用量三要素对刀具寿命的影响规律。
切削用量是指在切削过程中，切削速度、进给量和切削深度这三个参数的组合使用。
这些参数的选择对于提高工件加工质量和提高刀具寿命至关重要。
因此，了解和掌握切削用量三要素对刀具寿命的影响规律对于制定有效的加工策略以及延长刀具使用寿命具有重要意义。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
引言部分主要概述了文章研究的背景、目的和重要性。
第二部分将详细探讨不同切削用量三要素（即切削速度、进给量和切削深度）对刀具寿命的影响规律。
第三部分将介绍实验方法和结果，并进行数据分析，归纳出影响因素并总结实验结果。
第四部分将从优化策略研究展望、改进材料与涂层技术方向以及经济效益评估等方面进行讨论与应用展望。
最后，第五部分将给出本文的结论。
1.3 目的本文的目的是通过实验证明切削用量三要素（切削速度、进给量和切削深度）对刀具寿命的影响规律，并探讨如何优化切削用量以延长刀具使用寿命。
通过研究，我们将能够提供有关选取适当切削用量以及改进材料与涂层技术等方面的建议，为实际生产中的加工过程提供指导，并最终达到提高加工效率和减少成本的目标。
2. 切削用量三要素对刀具寿命的影响规律切削用量是指在切削加工过程中，切削速度、进给量和切削深度这三个要素的综合应用。
这些要素之间的选取和配比会直接影响到刀具的寿命。
在本节中，我们将详细探讨切削用量三要素对刀具寿命的影响规律。
2.1 切削速度对刀具寿命的影响切削速度是指单位时间内工件相对于参考点移动的距离，一般以米每分钟（m/min）为单位。
在加工过程中，提高切削速度可以增加生产效率，但也会对刀具寿命造成影响。
当切削速度较低时，由于热传导不够充分，热量难以迅速散发，容易使得工件材料附着在刀具上形成焚烧或气化现象，并引起颗粒脱落而产生磨损。
而当切削速度过高时，则会导致划伤或冷焚现象，尤其对硬质材料更为严重。
机械制造工程学(卓越)第一章 金属切削的基本要素
机械制造工程学
教师: 季国顺
2019年11月16日
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
第一章 金属切削的基本要素
1.1 工件表面的形成方法和成形运动 1.2 加工表面和切削用量三要素 1.3 刀具角度 1.4 切削层参数 1.5 刀具材料
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
一、刀具切削部分的结构要素
归结起来： “三面两刃一尖”
后刀面Aα 前刀面Ar 副后刀面Aα’
交线
主切削刃s
连接部分
刀尖
交线
副切削刃s’
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
1. 刀具标注角度参考坐标系
前提条件： 不考虑进给运动； 车刀刀尖与工件中心等高； 刀杆中心线与进给方向垂直； 刀具的安装面与基面 Pr 平行；
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
例1-5 螺旋槽铣刀铣削加工螺杆，如图1-8d所示。 母线：空间曲线，铣刀刀齿回转面与螺旋槽面相切形成，分解为：刀盘 的回转运动B1和铣刀轴线沿螺杆轴线的螺旋复合运动B21A22 导线：螺旋线，由螺旋复合运动B21A22形成，与母线形成运动的一部 分重合。
3. 切削深度 外圆车削切削深度
钻削切削深度
ap
dw
dm 2
mm
ap
dm 2
mm
(1-3) (1-4)
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
1.3 刀具角度
1.3 .1刀具切削部分的结构要素
前刀面 A 加工时，切屑流经的表面。 后刀面 A 与主切削刃毗邻，且与工件过渡表面相对的刀具表面。 副后刀面 A 与副切削刃毗邻，且与工件已加工表面相对的刀具表面。 切削刃 S 前刀面上直接进行切削的边锋。有主切削刃 S 和副切削刃 S 。 刀尖 主、副切削刃相衔接处很短的一段切削刃，通常也称为过渡刃。 有点刀尖、圆弧刀尖和倒角刀尖三种。
任何切削加工都必须具备三个基本条件
任何切削加工都必须具备三个基本条件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。
切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬;不同的刀具结构和切削运动形式，构成不同的切削方法。
用刃形和刃数都固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等;用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。
切削加工是机械制造中最主要的加工方法。
虽然毛坯制造精度不断提高，精铸、精锻、挤压、粉末冶金等加工工艺应用日广，但由于切削加工的适应范围广，且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度，在机械制造工艺中仍占有重要地位。
切削加工的历史可追溯到原始人创造石劈、骨钻等劳动工具的旧石器时期。
在中国，早在商代中期(公元前13世纪)，就已能用研磨的方法加工铜镜;商代晚期(公元前12世纪)，曾用青铜钻头在卜骨上钻孔;西汉时期(公元前206~公元23)，就已使用杆钻和管钻，用加砂研磨的方法在"金缕玉衣"的4000多块坚硬的玉片上，钻了18000多个直径1~2毫米的孔。
17世纪中叶，中国开始利用畜力代替人力驱动刀具进行切削加工。
如公元1668年，曾在畜力驱动的装置上，用多齿刀具铣削天文仪上直径达2丈(古丈)的大铜环，然后再用磨石进行精加工。
18世纪后半期，英国工业革命开始后，由于蒸汽机和近代机床的发明，切削加工开始用蒸汽机作为动力;到19世纪70年代，切削加工中又开始使用电力。
对金属切削原理的研究始于19世纪50年代，对磨削原理的研究始于19世纪80年代，此后各种新的刀具材料相继出现。
19世纪末出现的高速钢刀具，使刀具许用的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢刀具提高两倍以上，达到25米/分左右;1923年出现的硬质合金刀具，使切削速度比高速钢刀具又提高两倍左右;30年代以后出现的金属陶瓷和超硬材料(人造金刚石和立方氮化硼)，进一步提高了切削速度和加工精度。
随着机床和刀具的不断发展，切削加工的精度、效率和自动化程度不断提高，应用范围也日益扩大，从而大大促进了现代机械制造业的发展。
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第一章 机械加工工艺规程的制订
）、加工表面 （3）、加工表面：加工时由切削刃在工件上正在形成 ）、加工表面： 的那部分表面；是过渡表面。 的那部分表面；是过渡表面。
第一章 机械加工工艺规程的制订
二、主运动和进给运动： 主运动和进给运动： 1、主运动： 、主运动： 由机床或手动提供的刀具与工件之间主要的相对运 使刀具切削刃切入工件材料，使被切削层转变为切屑， 动，使刀具切削刃切入工件材料，使被切削层转变为切屑， 从而形成工件新表面。 从而形成工件新表面。 如上图，在车床上，工件的回转运动是主运动。 如上图，在车床上，工件的回转运动是主运动。 2、进给运动： 、进给运动： 由机床或手动传给刀具或工件的运动， 由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配合主运 动依次地完成或连续地切除切屑， 动依次地完成或连续地切除切屑，同时形成具有所需几何 特性的已加工表面。 特性的已加工表面。 如上图，车刀的运动是进给运动。 如上图，车刀的运动是进给运动。 切削用量三要素： 三、切削用量三要素：
1）、原材料的运输和保管 ）、原材料的运输和保管 ）、 2）、生产的技术准备工作 ）、生产的技术准备工作 ）、 （产品的开发和设计、工艺设计、专用工艺装配的设 产品的开发和设计、工艺设计、 计和制造） 计和制造） 3）、毛坯的制造 ）、毛坯的制造 ）、 （铸造、锻造、焊接等） 铸造、锻造、焊接等） 4）、零件的机械加工与热处理 ）、零件的机械加工与热处理 ）、 5）、产品的装配、检验、油漆等 ）、产品的装配、检验、 ）、产品的装配 概括： 概括：生产过程是指产品由原材料到成品之间的各 个相互联系的劳动过程的总和。 个相互联系的劳动过程的总和。
第一章 机械加工工艺规程的制订
对于多刃切削工具（铣刀、铰刀、拉刀、 对于多刃切削工具（铣刀、铰刀、拉刀、齿 轮滚刀），应规定每一刀齿的进给量a ），应规定每一刀齿的进给量 轮滚刀），应规定每一刀齿的进给量 f，即后一个 刀齿相对前一个刀齿的进给量。单位为mm/z。 刀齿相对前一个刀齿的进给量。单位为 。 vf=f*n=af*z*n 3、切削深度a 3、切削深度ap ：为工件上已加工表面和待加 工表面间的垂直距离，单位为mm。 工表面间的垂直距离，单位为 。 外圆柱面车削的切削深度可用下式计算： 外圆柱面车削的切削深度可用下式计算： ap=(dw-dm)/2(mm) 对于钻孔工作： 对于钻孔工作： ap= dm/2(mm)
第一章 机械加工工艺规程的制订
在切削加工过程中，需要针对不同的工件材料、 在切削加工过程中，需要针对不同的工件材料、刀 具材料和其它技术经济来选定适宜的切削速度v、进给量f 具材料和其它技术经济来选定适宜的切削速度 、进给量 或进给速度v 还要选定适宜的切削深度a 或进给速度 f，还要选定适宜的切削深度 p值。V、f、ap 、、 称之为切削用量三要素。 称之为切削用量三要素。 1、切削速度： 、切削速度： 多数切削加工的主运动采用回转运动。回转体（ 多数切削加工的主运动采用回转运动。回转体（刀 具或工件）上外圆或内孔某一点的速度（在切削刃上）。 具或工件）上外圆或内孔某一点的速度（在切削刃上）。 计算公式为： 计算公式为： v=лd n/1000(m/s) 其中： 其中：d ：工件或刀具上某一点的回转直径 （mm）； ）； n ：工件或刀具的转速（r/s或r/min） 工件或刀具的转速（ 或 ）
第一章 机械加工工艺规程的制订
3、划分工序的依据： 、划分工序的依据： 1）、工作地点是否变化 ）、工作地点是否变化 ）、 2）、工作是否连续 ）、工作是否连续 ）、 如：在下表1-1的工序 中，先车一个工件的 的工序1中 在下表 的工序 一端，然后调头装夹，再车另一端。 一端，然后调头装夹，再车另一端。如果先车好 一批工件的一端，然后再车这批工件的另一端， 一批工件的一端，然后再车这批工件的另一端， 这时对每个工件来说，两端的加工已不连续， 这时对每个工件来说，两端的加工已不连续，所 以即使在同一台车床上加工也应算作两道工序。 以即使在同一台车床上加工也应算作两道工序。
第一章 机械加工工艺规程的制订ຫໍສະໝຸດ 第一章 机械加工工艺规程的制订
第一章 机械加工工艺规程的制订
一定时， 当n一定时，切削刃上各点的切削速度是不同的，考 一定时 切削刃上各点的切削速度是不同的， 虑到刀具的磨损和已加工表面等因素，在计算时， 虑到刀具的磨损和已加工表面等因素，在计算时，应取最 大的切削速度。 大的切削速度。 如外圆车削时应计算待加工表面上的速度； 如外圆车削时应计算待加工表面上的速度；内孔车削 时应计算已加工表面上的速度。 时应计算已加工表面上的速度。 2、进给速度、进给量和每齿进给量： 、进给速度、进给量和每齿进给量： 进给速度v 是单位时间的进给量(mm/s)； 进给速度 f是单位时间的进给量 ； 进给量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。（ 。（mm/r） 向的相对位移。（ ） 对于主运动为往复直线运动的加工（刨削）， ），需要规 对于主运动为往复直线运动的加工（刨削），需要规 定间歇进给的进给量，单位为mm/d.str(毫米 双行程 。 毫米/双行程 定间歇进给的进给量，单位为 毫米 双行程)。
第一章 机械加工工艺规程的制订
2、工艺过程： 、工艺过程： 在生产过程中，由毛坯变成成品直接有关的过程， 在生产过程中，由毛坯变成成品直接有关的过程， 称为工艺过程。 称为工艺过程。 不包括生产过程中的原材料的运输和保管、 不包括生产过程中的原材料的运输和保管、生产技 术准备工作这两项。 术准备工作这两项。 成品（如果采用机械加工的方法， 成品（如果采用机械加工的方法， 即由毛坯 称为机械加工工艺过程）。 称为机械加工工艺过程）。 机械加工工艺过程的组成： 二、机械加工工艺过程的组成： ）、工序 工序： （一）、工序： 1、概念： 、概念： 一个（或一组）工人，在一台机床（ 一个（或一组）工人，在一台机床（或其它设备及 工作地） 对一个（或同时对几个） 工作地）上，对一个（或同时对几个）工件所连续完成的 那部分工艺过程，称为一个工序。 那部分工艺过程，称为一个工序。
第一章 机械加工工艺规程的制订
上两式中： 已加工表面直径(mm) 上两式中：dm：已加工表面直径 dw：待加工表面直径 待加工表面直径(mm) §1-1、概述 、 机器的生产过程和工艺过程： 一、机器的生产过程和工艺过程： 1、生产过程： 、生产过程：
加工与装配
原材料
成品
生产过程
第一章 机械加工工艺规程的制订 包括： 包括：
第一章 机械加工工艺规程的制订
切削运动、 切削运动、加工表面和切削用量三要素 一、车削运动和工件上的加工表面： 车削运动和工件上的加工表面： 普通外圆车削加工中的切削运动由两种运动单元组 合而成的： 合而成的： 其一是工件的回转运动； 其一是工件的回转运动；是切除多余金属以成工件 新表面的基本运动。 新表面的基本运动。 其二是车刀的纵向（或横向）进给运动：保证切削 其二是车刀的纵向（或横向）进给运动： 工作的连续进行。 工作的连续进行。 在新表面的形成过程中， 在新表面的形成过程中，工件上有三个依次变化着 的表面： 的表面： 待加工表面、加工表面和已加工表面。 待加工表面、加工表面和已加工表面。 （1）、待加工表面：加工时即将切除的工件表面。 ）、待加工表面：加工时即将切除的工件表面。 ）、待加工表面 ）、已加工表面 （2）、已加工表面：已被切去多余金属而形成符合 ）、已加工表面： 要求的工件新表面。 要求的工件新表面。