金属切削原理与刀具期末复习重点

切削加工：利用刀具切除被加工零件多于材料的方法

1.切削用量：切削加工过程中切削速度，进给量和背吃刀量的总称

（1）切削速度Vc指切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度Vc=πdn/1000 d为直径n为转速

（2）进给量f为刀具在进给方向上相对工件的位移量V f=nf V f为进给速度

（3）背吃刀量a p指垂直进给速度方向测量的切削层最大尺寸a p=（d w-d m）/2 d w待加工表面直径d m为已加工表面直径

（4）切削时间T m指切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间t m=LA/v f a p L为刀具行程长度A半径方向加工

2.合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动余

量

合成切削速度：切削刃选定点相对工件合成切削运动的瞬时速度Ve=V c+V f

3.刀具的组成：三面两刃一尖（1）前面Aγ：切屑流过的表面（2）后面Aα：与过渡表面相对的表面（3）副后

面：与已加工表面相对的表面（4）主切削刃S：前、后刀面汇交的边缘（5）副切削刃：除主切削刃以外的切

削刃（6）刀尖：主、副切削刃汇交的一小段切削刃

4.刀具角度参考系

正交平面参考系：基面（Pr )、切削平面（Ps)、正交平面(Po)

法平面参考系：基面(Pr)、切削平面(Ps)、法平面（Pn):是过切削刃某选定点垂直于切削刃的平面

假定工作平面参考系：基面（Pr ）、假定进给平面（Pf)、假定切深平面(Pp)：过切削刃选定点即垂直假定工作平面又垂直于基面的平面。

（1）基面（Pr )：过切削刃选定点平行或垂直刀具安装面的平面

（2）切削平面（Ps)：过切削刃选定点与切削刃相切并垂直与基面的平面

（3）正交平面(Po)：过切削刃选定点同时垂直于切削平面和基面的平面

（4）假定进给平面（Pf)：过切削刃选定点平行于假定进给方向并垂直与基面的平面

5.刀具角度（1）前角γ0：正交平面中测量前面与基面间的夹角（2）后角α0：正交平面中测量后面与切削平面

间的夹角（3）副后角：正交平面中测量副后刀面与切削平面间的夹角（4）主偏角kr：基面中测量主切削平面

与假定工作平面间夹角（5）副偏角：基面中测量副切削平面与假定工作平面间夹角（6）刃倾角λs：切削平面

中测量切削刃与基面间夹角

（7）刀尖角：主切削刃与副切削刃之间的夹角。εr=180º-(Кr+Кr’)（8）楔角β0：正交平面中测量的前面与后面间夹

角β0=90°－（γ0+α0）。

6.刀具工作角度的影响

（1）刀柄逆（顺）时针转动，主偏角增大（减小），副偏角减小（增大）

（2）切削刃选定点高（低）于工件中心，前角增大（减小），后角减小（增大）

（3）进给运动方向不平行与工件旋转轴线，主偏角减小，副偏角增大

（4）纵向进给，前角增大，后角减小

7.切削层：切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层（1）切削层横截面积（2）切削厚度（3）切削宽度，

主偏角减小，切削厚度减小，切削宽度增大

切削方式（1）自由切削：只有一个主切削刃参与切削。非自由切削：主、副切削刃同时参与切削（2）正交切削：切削刃与切削速度方向垂直，非正交切削：切削刃不垂直切削速度方向

第二章

1、刀具材料性能：高硬度、高耐磨性、足够的强度与韧性、高耐热性、较好的工艺性与经济性

2、刀具材料类型：工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金，陶瓷（金属陶瓷、非金属陶瓷），超

硬材料（立方氮化硼、金刚石），最常用的是高速钢与硬质合金

3、高速钢有何性能特点，适用于何处？

高速钢的特点：耐热温度低，切削速度低；强度高，工艺性最好。主要低速加工铸铁，结构钢

第三章

1、切削变形区的划分：第一变形区，位于始滑移面和终止滑移面之间，产生剪切变形；第二变形区发生于切屑底面和前刀

面近刀尖的接触处，产生纤维化；第三变形区发生于已加工表面近切削刃处，产生纤维化和加工硬化。

1、切屑类型（1）带状切屑（在切削塑性材料，切屑过程是切削层剪切滑移过程，形成的切屑沿刀具前面呈带状流出，切削

平稳，表面粗糙度小）（2）节状切屑（在形成切屑时，切屑厚度的背面出现剪切断裂呈节状流出，切削变形大，切削力大）（3）粒状切屑（在切削层中发生严重的塑性变形，切应力大于材料抗拉强度时，切屑被剪断成颗粒状）（4）崩碎切屑（切削脆性材料时，切削层经弹性形变后产生脆性崩裂形成不规则崩碎切屑，引起振动，表面质量差，切削力大）

2、变形程度的表示方法（1）相对滑移：切削层在剪切面上相对滑移量（2）切屑厚度压缩比：切屑外形尺寸的相对变化量

（3）剪切角φ：切屑根部测定晶格滑移方向与切削速度方向之间的夹角。 影响切削变形的主要因素：增大前角r 0减小刀屑面间摩擦，使剪切角增大，是减小切削变形的途径

3、积屑瘤：是由切屑堆积在刀具前面近切削刃处的一个硬楔块，在第二变形区内，是由摩擦和变形形成的物理现象。 消除：（1）采用低速或高速切削（2）减小进给量，增大前角，提高刀具刃磨质量，合理选用切削液（3）合理调整切削参数，避免形成中温区域

4、加工硬化：第三变形区内，在挤压摩擦作用下，已加工表面层晶粒扭曲，错位，破碎，严重的塑性变形使表面层硬度提

高的现象。衡量指标：硬化程度和深度，消除：（1）磨出锋利切削刃（2）增大前角和后角（3）减小背吃刀量（4）合理选用切削液

7、影响切削力因素：

（1）切削用量：背吃刀量和进给量增大，切削力增大，ap 增大一倍，切削力增大一倍，f 增大一倍，由于摩擦变形，切削力增大80％；中速切削，产生积屑瘤，前角增大，切削变形小，切削力减小，提速，积屑瘤消失，切削力上升，继续提速，趋于稳定

（2）工件材料：硬度强度高，剪切屈服强度高，切削力大，塑性韧性高，切削变形大，刀屑摩擦严重，切削力大

（3）刀具几何参数：前角增大，切削变形小，切削力减小；主偏角增大，切削变形小，切削力减小，继续增大，切屑流出挤压加剧，切削力增大，主偏角在60度为宜

（4）其他因素：刀尖圆弧半径增大，切削变形增大，切削力增大；刀具磨损，切削时摩擦和挤压加剧，切削力增大；合理选用切削液可减小切削力

9、刀具磨损

磨损原因：

（1）磨粒磨损：工件材料中存在硬质点，在切削时像磨料摩擦刀具表面,致使刀面磨损，属于机械磨损，低温低速

（2）相变磨损：工具钢刀具高速切削时，刀具材料在高温下产生相变，硬度降低，属于塑性变形，高温

（3）粘结磨损：刀具材料与工件发生粘结，两者相对运动产生剪切破坏，带走刀具材料粘结颗粒，中速中温

（4）扩散磨损：工件与刀具材料中的合金元素在高温高压下相互扩散置换

（5）氧化磨损：硬质合金刀具材料中的元素与氧气发生反应，生成硬度较低的氧化膜，在切削时受到连续摩擦，造成刀具磨损，扩散磨损和氧化磨损属于化学磨损，高温高速

刀具磨损标准：即为达到急剧磨损阶段时的磨损量VB 值。正常时VB=0.3mm ，不正常时VBmax=0.6mm

磨损阶段：初期磨损、正常磨损、急剧模塑，磨损标准即达到急剧磨损阶段的磨损量VB

影响刀具寿命的因素：

1、 切削速度：切削速度提高，切削温度增高，磨损加剧寿命降低

2、 进给量f 与被吃刀量a p ：两者增大，切削温度升高，寿命减小

3、刀具几何参数：前角r 0、主偏角k r 、副偏角k r 、、刀尖圆弧半径r £。增大前角，切削温度降低寿命延长，太大强度低，散

热差刀具寿命反而缩短，增大k r 、k r 、r £、都能起到提高刀具强度和降低切削温度

4、工件材料：加工材料的强度，硬度和韧性越高，切削时均能是温度升高 。

5、刀具材料：影响寿命的重要因素

第四章

相对加工性指标（Kr ）:60

060V V K r = 水溶性切削液:水溶液, 乳化液 ,合成切削液

5、刀具几何参数的合理选择：

（1）前角：前角增大，切削刃锋利，切屑流出阻力小，摩擦小，切削变形小，切削力小，切削温度低，刀具磨损小，加工表面质量高；过大，刀具刚性强度差，散热差，刀具磨损严重，刀具寿命缩短

选择原则：加工材料：塑性软材料，大前角；脆性硬材料，小前角；加工要求：精加工，大前角；粗加工，断续切削，加工成型面，小前角；刀具材料：高速钢刀抗弯强度和抗冲击韧性高，大前角；硬质合金，陶瓷刀具抗弯强度低，小前角

（2）后角：后角增大，减小摩擦，加工表面质量高，提高刀具耐用度；过大，切削刃强度降低，散热差，刀具磨损大，刀具寿命低