第一章切削加工基础知识
《金属切削原理与刀具》知识点总结
《金属切削原理与刀具》知识点总结第一章金属切削原理金属切削原理是金属切削工艺的基础，本章主要介绍了金属切削的基本原理，包括金属切削过程、刀具与被切削材料接触形式、切削能量与热力学原理、切削硬度与切削力的关系等。
第二章刀具材料与结构刀具材料与结构对切削加工的质量和效率有重要影响，本章主要介绍了刀具材料的选择与评价，以及刀具的结构与分类。
刀具材料的选择包括一般刀具材料、质子刀具材料和陶瓷刀具材料等。
第三章切削力分析与测定切削力是切削加工过程中的重要参数，正确定量和测定切削力对于提高切削加工的效率和质量至关重要。
本章主要介绍了切削力的分析与计算方法，以及切削力的测定方法，包括间隙力法、应力传感器法、功率法和应力波法等。
第四章刨削刨削是一种通过切削工具的多齿切削运动将金属材料切割成所需形状和尺寸的加工方法。
本章主要介绍刨削的工艺流程、刨削用刀具和切削参数的选择，以及刨削的切削力分析与测定方法。
第五章车削车削是一种利用车床刀具进行切削的加工方法，广泛应用于金属加工领域。
本章主要介绍了车削的工艺流程、车削刀具的选择和切削参数的确定，以及车削的主要工艺规律和效果评定方法。
第六章铣削铣削是一种通过旋转刀具进行切削的加工方法，广泛应用于金属加工和模具制造等领域。
本章主要介绍了铣削的工艺流程、铣削刀具的选择和切削参数的确定，以及铣削中的刀具磨损与刀具寿命评价方法。
第七章钻削钻削是一种利用钻头进行切削的加工方法，广泛应用于孔加工和螺纹加工等领域。
本章主要介绍了钻削的工艺流程、钻头的选择和切削参数的确定，以及钻削中的刀具磨损与刀具寿命评价方法。
第八章线切割线切割是一种利用细金属丝进行切削的加工方法，主要用于金属板材的切割。
本章主要介绍了线切割的工艺流程、线切割刀具的选择和切削参数的确定，以及线切割中的切削质量评价方法和切削速度对切割效果的影响。
此外，本书还包括金属切削中的润滑与冷却、数控机床中的刀具管理、切削机床中的刀具装夹等内容，为读者提供了全面的金属切削工艺和刀具知识。
金属切削加工的基本知识
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f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，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
金属切削加工的基础知识
n——主运动每分钟的往复次数，单位 str/min。
(2) 进给量 f
表示进给运动速度大小的方法有三种，即进给速度 vf，进给量 f，每齿进给量 fz。 进给速度 vf 是指切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给运动速度。单位为 mm/s。 进给量 f 是指主运动每转一转，或一个双行程，工件或刀具在进给运动方向上的相对位移量。
程中它的面积逐渐扩大。
过渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面，又称加工表
面。它在主运动的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除(多齿 图 1-5 工件的加工表面和被吃刀量 刀具)。
单位为 mm/r 或 mm/str。
每齿进给量 fz 是指多齿刀具每转一齿，工件和刀具在进给运动方向上的相对位移量。单位为 mm/z。
(3) 背吃刀量 ap
切削过程中，通常会在工件上形成三个表面，如图 1-5 所示。
待加工表面：工件上即将被切除的的表面。在切削过程中它
的面积不断减少，直至全部切去。
已加工表面：工件上刀具切削后形成的新鲜表面。在切削过
v
d wn 60 1000
(m/s)
(1-1)
式中：dw——完成主运动的刀具或者工件的最大直径，单位 mm。 n ——主运动的转速，单位 r/min。
当主运动为往复运动时(如刨削)，则切削速度为往复运动的平均速度。
v
2Ln 60 1000
(m/s)
(1-2)
式中：L——往复运动的形成长度，单位 mm。
常用的金属切削加工方法有：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削、拉削等。
1.1 工件表面的形成方法及所需的成形运动
任何零件的表面都可以看作由若干个基本表面按照一定的关系组合而成。如图 1-1 所示机器零 件上常用的典型表面有：平面、圆柱面、圆锥面和各种成形表面。
切削加工的基础知识
第14章切削加工的基础知识切削加工是利用切削刀具从毛坯上切除多余的材料，以获得所需的形状、尺寸精度和表面粗糙度加工方法。
切削加工在工业生产中占有非常重要的地位，除了少数零件可以用铸造和锻造获得外，大部分的零件都要经过切削加工。
统计表明，金属切削加工的工作量占机器制造总工作量的40%〜60%。
金属切削加工与其他的加工方法相比主要有如下的优点：1、切削加工可获得相当高的尺寸精度和很小的表面粗糙度磨削外圆精度最高可高达IT5〜IT7级，粗糙度Ra=0.1〜0.8卩m,镜面磨削的粗糙度甚至可达0.006卩m,而最精密的压力铸造只能达到IT9〜IT10,R=1.6〜3.2 卩m .2.切削加工几乎不受零件的材料、尺寸和重量的限制目前尚未发现不能切削加工的金属材料.实际上，包括橡胶、塑料、木材这些非金属材料在内，也都可进行切削加工，这是任何其它冷热加工方法都无法做到的.金属切削加工的尺寸可小至不到0.1mm,大至几十米,重达几百吨.金属切削加工可分为钳工和机械加工。
钳工的内容在金工实习中介绍，本章只介绍机械加工的内容，机械加工是通过操纵机床对工件进行切削加工，其生产效率高，加工质量好，是现代金属加工的主要方式。
第一节切削加工的基本概念切削运动和切削要素在切削过程中是两个经常遇到的概念，因此必须正确理解。
一、切削运动（表面成型运动）切削加工是靠刀具和工件之间的相对运动来实现的。
刀具和工件之间的相对运动叫切削运动，它包括主运动和进给运动。
1.主运动是切除工件表面多余材料的基本运动，在切削运动中通常线速度最高，所消耗的功率也最多。
例如车削时工件的旋转运动；钻削时刀具的旋转运动；刨削时工件与刀具的相对往复运动等都属于1 / 10 主运动。
2 .进给运动是使工件未被切除的多余材料不断被切除的运动，又称走刀运动社过进给运动便可以切削出要加工的表面。
进给运动的速度一般远远小于主运动的速度。
例如，车削外圆时车刀的纵向移动；钻孔时钻头的轴向移动；铣平面时工件的纵向移动；牛头刨床刨削时工件的横向间歇移动等都属于进给运动。
第一章 金属切削基本知识
刀具角度对加工过程的影响
1. 前角（0） ① 减小切屑的变形；
作用 ② 减小前刀面与切屑之间的摩擦力。
a .减小切削力和切削热； 所以 0 ： b .减小刀具的磨损；
c .提高工件的加工精度和表面质量。
0
0选择：
加工塑性材料和精加工—取大前角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小前角（0 ）
前角（0）可正、可负、也可以为零。
➢ 偏挤压：金属材料一部分受挤压时 ，OB线以下金属由于母体阻碍，不 能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变
M
形→剪切应力增大，达到屈服点→产 生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应
O F
力与滑移量继续增大，达到断裂强度
c）切削
后角（ 0）只能是正的。
精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80 3 . 主偏角（kr）
作用：改善切削条件，提高刀具寿命。
减小kr：当ap、f 不变时，则 aw 、ac — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。
dw
ap
dm
但减小kr
Fy 、
n
Fx ，加大工件的变形
挠度，使工件精度降
化学惰性
低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大
耐磨性 低 加工质量
低
较高
高 最高
最高
很高
一般精度 Ra≤0.8 Ra≤0.8 IT7-8 IT7-8
高精度 Ra=0.1-0.05
IT5-6
Ra=0.4-0.2
IT5-6 可替代磨削
低速加 加工对象 工一般
机修钳工工艺学第四版教学课件第一章金属切削基础知识
2. 影响切削力的因素
主要因素有： （1）工件材料 工件材料的强度、硬度越高，切削力就越大。 （2）切削用量 切削用量中对切削力影响最大的是背吃刀量， 其次 是进给量，切削速度对切削力影响较小。
（3）刀具角度 刀具几何角度中对切削力影响最大的是前角、主偏 角和刃倾角。 （4）切削液 合理选择切削液可以减小塑性变形和刀具与工件间 的摩擦，使切削力减小。
如有“啪啪”响声，则表示其中有水分。
4. 机械杂质
在油溶性切削液中取样100ml，用100目铜丝网将其过
滤，检查铜丝网上有无杂质。
§1-5 钳工常用的刀具材料
一、刀具切削部分材料应具备的性能
1. 硬度和耐磨性
刀具材料硬度必须高于被加工件材料硬度才能进行正 常的切削。硬度是刀具材料应具备的最基本特性。
式中 υf——车削时进给速度，mm/min； n——工件或刀具的转速，r/min； ƒ——进给量，mm/r。
3. 背吃刀量
背吃刀量是指在通过切削刃基点并垂直于工作平面的 方向上测量的两平面间的距离（通常所指的工件已加工 表面和待加工表面间的垂直距离）。车削外圆时为：
式中 ap——背吃刀量，mm； dw——待加工表面直径，mm； dm——已加工表面直径，mm。
5. 导热性
刀具材料应具有良好的导热性，以便切削时产生的热 量能迅速散发。
6. 抗粘接性
防止工件与刀具间在高温、高压下互相吸附产生粘接。
7. 良好的工艺性和经济性
刀具材料应便于制造而且制造成本低廉。
二、钳工常用的刀具材料
1. 粗加工时切削液的选用
粗加工时，切削用量较大，产生大量的切削热。这时 主要是要求降低切削温度，应选用冷却为主的切削液， 如3%～5%乳化液。硬质合金刀具耐热性较好，一般不用 切削液。
第一章切削加工基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识第⼀章切削加⼯基础知识⼀、本章的教学⽬的与要求本章主要介绍了机械加⼯基础知识。
重点应掌握切削运动及切削⽤量概念；切削⼑具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加⼯性概念；机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础，为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数2切削⼑具和切削过程主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加⼯性主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法5机械加⼯⼯艺过程基本概念主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位6机械加⼯质量的概念主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量三、重点、难点及对学⽣的要求（掌握、熟悉、了解、⾃学）让学⽣重点掌握切削运动及切削⽤量概念、切削⼑具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加⼯性、机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车⼑：turning tools⼑具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表⾯质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、⽰数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加⼯⽅法的主运动和进给运动：a.车端⾯；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平⾯；d.在⽜头刨床上刨平⾯；e.在平⾯磨床上磨平⾯。
金属切削加工基础知识试题
第一章金属切削加工基础知识一、填空题1、切削运动包括_________________ 运动与__________________ 运动。
______ 运动消耗功率最大2、切削三要素有________________ 、 __________________ 与__________________ 。
3、切屑的种类有_____________ 、 ______________ 、______________ 与______________ 。
4、切削力由于大小与方向都不易确定，为便于测量、计算和反映实际作用的需要，将合力F分解为3个分力：______________ 、 ______________ 与_____________ 。
5、在切削过程中，当系统刚性不足时为避免引起振动，刀具的前角应大些__________ ，主偏角应___________ 。
6、指出什么加工表面7、在车外圆时，工件的回转运动属于________ ，刀具沿工件轴线的纵向移动属于___________8、影响切削力的因素有______________ 、______________ 与 ____________ 。
9、车细长轴时，长采用90度_________ 车刀，以减少弯曲振动与变形。
10、零件的加工质量包括_____________ 与______________ 。
二、选择题1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（）的材料剪切滑移变形的结果。
A第I变形区B、第n变形区C 、第川变形区D、第W变形区2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（）。
A前角B、后角C、主偏角 D 刃倾角3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。
如在形成挤裂切屑的条件下,若加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（）。
A带状切屑B、单元切屑C、崩碎切屑D 挤裂切屑4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（）变形的重要成因。
A第I变形区B、第n变形区C、第川变形区D、第W变形区5、切削用量中对切削力影响最大的是（）。
机械制造技术基础第1章金属切削加工基础知识 共116页
• （1）切削速度
• 切削速度即主运动的速度。 • ① 主运动为旋转运动 • 大多数主运动属于回转运动，切削速度为刀具或工件最大直径
• 处的线速度v：c60 d 1n 000(m /s或 者 m /m in)
• d——完成主运动的刀具或者工件的最大直径(mm)； • n——主运动的转速(rad/S或r/min)。
（2）进给运动和进给速度
① 由机床或人力提供的，使主运动能够继续切除工件上 多余金属以形成工件表面所需的运动称为进给运动。
② 进给运动可以用进给速度vf或进给量f、fz、af来表示。
③ 进给运动的特点：速度低；消耗的机床功率少；各种 切削加工方法可以有一个或多个进给运动，一般不唯一。
1.2 切削运动与切削用量
运动的总和。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这 些成形运动。
例1-1 用普通车刀车削外圆 • 母线——圆，由轨迹法形成，需 要一个成形运动B1。 • 导线——直线，由轨迹法形成， 需要一个成形运动A2。 • 表面成形运动的总数为两个，即 Bl和A2，都是简单的成形运动。
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
母线
导线
成形法
导线
母线
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
表面成形运动是保证得到工件 要求的表面形状的运动。例 如用车刀车削外圆柱面，形 成母线和导线的方法，都属 于轨迹法。工件的旋转运动 B1，产生母线（圆）；刀具 的纵向直线运动A2产生导线 （直线）。运动B1和A2就是 形成外圆表面两两个成形运 动。
螺旋线
螺纹牙形 渐开线
切削加工概论
三、机床的切削运动
1、机床的切削运动
主运动：切除工件上的切削层，使之成为切屑，形成工件新表 面的运动。 进给运动：使切削层不断投入切削的运动。
a)车削 b)钻削 c) 铣削 d)刨削 e)磨削 f)滚齿 图1.2 切削运动简图
几种典型机床的切削运动见表1.1。 表1.1 几种典型机床的切削运动
（二）、切削加工的特点和作用
切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。 切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围较大。 切削加工的生产率较高。 切削加工存在切削力，刀具和工件均需具有一定刚度 和强度，且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度
（三）、切削加工的发展方向
随着科学技术和现代工业日新月异的飞速发展，切削 加工也正朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化 方向发展，体现在以下三方面：
切削用量三要素：切削速度、进给量、吃刀量（背吃刀量、侧吃刀 量、进给吃刀量） （1）切削速度 ①主运动为回转运动： c v
c（切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度）
(m s) v c dn (m min ) 1000 60 1000
dn
d－切削刃选定点处工件或刀具直径，mm。 n－工件或刀具的转速，r/min。
退火或正火 调质 淬火 磨削加工
毛坯
粗加工
半精加工 刀具精加工 时效
精密加工
超精密加工
二、零件的种类及组成
1、零件的种类 按结构可分类6类（1）轴类（2）盘套类（3）支架箱体类 （4）六面体类（5）机身机座类（6 ）特殊类零件 2、组成零件的表面 组成零件常见的表面有外圆、内圆、锥面、平面、螺纹、 齿形、成形面及各种沟槽等。
圆柱面
圆锥面
回转体成形表面 平面
机械制造工程学 李伟 谭豫之 第1章 金属切削加工的基础知识1新PPT课件
切削过程中，工件上形成三个表面，如图1-2所示 1）待加工表面——将被切除的表面； 2）过渡表面——正在切削的表面； 3）已加工表面——切除多余金属后形成的表面。
切削过程中，为提高 生产效率，机床除切削运 动外，还需要有辅助运动， 如切入运动、分度转位运 动、空程运动及送夹料运 动等。
图1-2 车削加工工件上的表面
1.1.2 切削用量
1、切削用量三要素
1）切削速度 v c ：切削刃的选定点相对于工件主运动的瞬
时速度。主运动是旋转运动时，切削速度计算公式如下：
c
dn
1000
式中 d——工件加工表面或刀具某一点的回转直径（mm）； n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。
2）进给量 f：在工件或刀具的每一转或每一往复行程的时
1、刀具的分类：
刀具的种类很多，根据用途和加工方法不同，通常把刀 具分为以下类型。
1）切刀：包括各种车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀等。
2）孔加工刀具：包括各种钻头、扩孔钻、铰刀、复合孔加工 刀具(如钻一铰复合刀具)等。
3）拉刀：包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀) 等。
4）铣刀：包括加工平面的圆柱铣刀、端铣刀等；加工沟槽 的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等；加工特殊 形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。
(1)刀具安装位置对工作角度的影响
图2-8 a)刀尖高于工件轴线 b)刀尖低于工件轴线
5.
图2-9 (θ为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)
5. (2)进给运动对工作角度的影响
图2-1ห้องสมุดไป่ตู้ 横向进给运动对工作角度的影响 图2-10 纵向进给运动对工作角度的影响
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。
金属切削教案课程
金属切削教案课程第一章：金属切削基础1.1 金属切削概念介绍金属切削的定义和作用解释切削加工的基本原理1.2 切削工具介绍不同类型的切削工具（刀片、钻头等）解释切削工具的选用原则1.3 切削参数介绍切削速度、进给量和切削深度的概念解释切削参数对加工质量的影响第二章：金属切削机床2.1 机床概述介绍金属切削机床的分类和特点解释机床的主要组成部分（床身、主轴等）2.2 数控机床介绍数控机床的定义和工作原理解释数控编程的基本概念和步骤2.3 机床选用与维护介绍机床选用的考虑因素（加工需求、预算等）解释机床的日常维护和保养方法第三章：金属切削加工方法3.1 车削加工介绍车削加工的定义和应用范围解释车削加工的基本步骤和操作要点3.2 铣削加工介绍铣削加工的定义和应用范围解释铣削加工的基本步骤和操作要点3.3 钻削加工介绍钻削加工的定义和应用范围解释钻削加工的基本步骤和操作要点第四章：金属切削工艺与参数调整4.1 切削工艺概述介绍切削工艺的概念和作用解释切削工艺的分类和选用原则4.2 切削参数调整介绍切削速度、进给量和切削深度的调整方法解释切削参数调整对加工质量的影响4.3 切削液的使用介绍切削液的作用和种类解释切削液的使用方法和注意事项第五章：金属切削加工质量控制5.1 加工质量概述介绍加工质量的概念和重要性解释加工质量的评估方法和指标5.2 加工误差分析介绍加工误差的种类和产生原因解释加工误差控制的方法和措施5.3 加工质量改进介绍加工质量改进的方法和步骤解释加工质量持续改进的重要性和实施策略第六章：金属切削刀具选择与应用6.1 刀具材料介绍常用刀具材料的特性与应用范围解释不同材料刀具的选用原则6.2 刀具几何参数介绍刀具几何参数（前角、后角等）的概念和作用解释刀具几何参数对加工质量的影响6.3 刀具选择与应用介绍刀具选择的方法和步骤解释刀具在实际加工中的应用技巧第七章：金属切削加工安全与环保7.1 安全操作规程介绍金属切削加工中的安全操作规程解释遵守安全操作规程的重要性7.2 常见事故预防与处理分析金属切削加工中常见事故的原因和预防措施介绍事故发生时的应急处理方法7.3 环保意识与实践强调金属切削加工中对环境保护的重要性介绍实施绿色加工的方法和途径第八章：金属切削加工实例分析8.1 轴类零件加工分析轴类零件的加工工艺和操作要点解释不同材料轴类零件的加工方法选择8.2 平面零件加工分析平面零件的加工工艺和操作要点解释不同材料平面零件的加工方法选择8.3 腔体零件加工分析腔体零件的加工工艺和操作要点解释不同类型腔体零件的加工方法选择第九章：金属切削加工自动化与智能制造9.1 数控技术应用介绍数控技术在金属切削加工中的应用解释数控加工的优势和局限性9.2 辅助加工介绍在金属切削加工中的应用解释辅助加工的优势和局限性9.3 智能制造发展趋势探讨金属切削加工行业向智能制造转型的趋势分析智能制造对金属切削加工的影响和挑战第十章：金属切削加工技能提升与职业发展10.1 技能提升途径介绍金属切削加工技能提升的途径（培训、实践等）解释持续学习与技能提升的重要性10.2 职业资格认证介绍金属切削加工行业的职业资格认证体系解释获得职业资格认证的意义和价值10.3 职业发展规划探讨金属切削加工职业技能人员的职业发展路径分析职业发展规划的制定方法和注意事项重点解析本文教案主要围绕金属切削加工展开，涵盖了基础概念、机床种类、加工方法、工艺参数、刀具选择、安全环保、实例分析、自动化智能制造以及职业发展等多个方面。
金属切削加工及刀具的基本知识
22
2、硬质合金 、
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘结剂 、 金属碳化物 、 、 等＋ (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 、 等 高压成形后，高温烧结而成。 硬度、耐热性、耐磨性很高， 硬度、耐热性、耐磨性很高， 切削速度远高于高速钢 抗弯强度低、脆性大， 抗弯强度低、脆性大，抗冲击 振动性能差
23
YG 类
YT类 类 加工长切屑的 黑色金属
WC+ TiC+ Co
YW 类 钢材、 钢材、铸铁 有色金属非金属
WC+ TiC+ TaC+ Co
分 类
短切屑黑色金属 有色金属非金属
WC+ Co
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涂层刀具
在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆 在韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上， 一层耐磨性高的难熔化金属化合物。 一层耐磨性高的难熔化金属化合物。常用的涂层材 料有TiC、TiN和Al2O3等。 料有 、 和 在高速钢基体上刀具涂层多为TiN，常用物理气 ， 在高速钢基体上刀具涂层多为 相沉积法(PVD法)涂覆。 涂覆。 相沉积法 法 涂覆 硬质合金的涂层是TiC、TiN和Al2O3，一般采用 硬质合金的涂层是 、 和 化学气相沉积法(CVD法)。 化学气相沉积法 法。
机械制造（ ）（基础） ）（基础 机械制造（1）（基础） 机械制造技术基础》 《机械制造技术基础》
第一章 金属切削加工及刀具 基本知识
1
内容提要
1. 概述 2. 切削运动 3. 刀具几何参数 4. 切削用量三要素 5. 常用刀具材料
2
1. 概述
制造： 制造：原材料 产品
不同的加工方法
3
金属切削加工： 金属切削加工： 利用切削工具从工件毛坯上切去多余的材料， 利用切削工具从工件毛坯上切去多余的材料，将 毛坯加工成具有一定尺寸、形状、 毛坯加工成具有一定尺寸、形状、精度和表面质 量粗糙度的零件。 量粗糙度的零件。 研究对象： 研究对象： 机床、夹具、 机床、夹具、刀具和工件组成的金属切削加工 工艺系统
机械制造基础
进给运动是指使新的金屑层不断投入切削过程，使其在所需方向上使切 削得以继续下去的运动。进给运动可由一个或多个运动组成。一般情况下，进 给运动的速度较低、消耗功率较小，是形成已加工表面的辅助运动。进给运动 可以是连续的，也可以是间歇的。
机械制造基础
第一章 金属切削过程
刨、钻、铣削时的切削运动如下图所示：
mm
式中 dm — 已加工表面直径（mm）。
dw — 待加工表面直径（mm）。
机械制造基础
第一章 金属切削过程
二、刀具切削部分的基本定义 1. 刀具切削部分的构造要素
虽然用于切削加工的刀具种类繁多，但刀具切削部分的组成却有共同点。 车刀的切削部分可看作是各种刀具切削部分最基本的形态。刀具切削部分的 构造要素如下图所示。
为了在设计、制造、刃磨和测量刀具的过程中，能够正确、统一地确定刀 具角度，ISO制订了一套刀具标注角度参考系。
（1）确定刀具标注角度参考系的假定工作条件 假定运动条件：假定的进给速度很小，即可用主运动向量Vc近似代替合成 运动向量Ve。 假定安装条件：假定标注角度参考系的诸平面平行或垂直与刀具的安装定 位平面或轴线。 刀具的标注角度参考平面就是在以上假定条件下确定的。
vc
π dn 1000
m/s或m/min
式中 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）
机械制造基础
第一章 金属切削过程
（2）进给速度、进给量、每齿进给量
进给速度是单位时间内，刀具相对于工件在进给方向上的位移量，记作vf， 单位为mm/s或mm／min。
机械制造基础
其它切削加工的切削运动及工件表面
第一章 金属切削过程
切削加工基础知识
切削加工基础知识
1.3 切削力、切削热与切削温度
切削液的品种很多，性能各异，应根据具体加工条件来选择适 宜的切削液，才能收到良好的效果。常用的切削液种类及其选用情 况如下：
（1）非水溶性切削液，如机械油、轻柴油、煤油、豆油、猪油等。 普通切削油在低温条件下使用时具有良好的润滑性能，常用于低速 精加工。
1.2 刀具几何形状与材料
1.2.2 刀具材料
1.对刀具材料的基本要求 （1）刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，否则难以切削。 （2）刀具材料应具有良好的耐磨性。 （3）刀具材料必须具备足够的强度和韧度，以便承受切削力、冲击和振 动时不被破坏。 （4）刀具材料在高温条件下应仍能保持高的硬度、高的耐磨性并具有足 够的坚韧度，即应具有热硬性。 （5）刀具材料应具有较好的化学惰性，保证在切削过程中，随着切削温 度的升高而具有不发生黏结磨损和扩散磨损的能力。 （6）刀具材料应具有良好的工艺性。
3.三种表面 在切削加工中，随着工件上多余材
料不断地被切除，工件上存在三个处于 不断变化的表面，如图4-2所示。
图4-2 常见加工方法中的表面形成
切削加工基础知识
1.1 切削运动与切削用量
1.1.2 切削用量
切削用量是切削过程中最基本的操 作参数，包括切削速度vc、进给量f和背 吃刀量ap，其分别表示切削刃与过渡表 面之间的相对运动速度、待加工表面转 化为已加工表面的速度、已加工表面与 待加工表面之间的垂直距离。其数值的 大小反映了切削运动的快慢以及刀具切 入工件的深浅。如图4-3所示为车削加 工的切削用量要素。
图4-7 作用在刀具上的力
切削加工基础知识
1.3 切削力、切削热与切削温度
1.3.1 切削力
2.切削力的分解 实际加工中，前、后刀面上 的切削力都不易测定，也没有必 要测定，而是根据设计和工艺分 析的需要将切削合力分解在三个 相互垂直的方向进行研究，如图 4-8所示为切削外圆时切削力的 分解。
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第一章 切削加工基础知识
车刀切削部分主要由三面、两刃、一尖组成， 即前面（Aγ）、主后面（Aα）、副后面（Aα′）、 主切削刃（S）、副切削刃（S′）和刀尖组成， 如图所示。
二、教学方法和考核方式 1.教学方法： 讲授、自学、预习、专题讨论、撰写读书报告 等。 2.考核方式： 闭卷考试、平时成绩、文献读书报告相结合。
授课前几点说明
三、读书报告撰写要求 1.检索与机械制造基础课程内容相关的近十年的文 献、书籍、资料，撰写读书报告，报告内容尽量体 现新技术、新工艺和新材料的内容。
授课前几点说明
6. 零件结构工艺性（2学时） 7. 机械加工工艺过程（2学时） 8. 先进制造技术（1学时） 9. 常见零件机械加工工艺实例分析（3学时） 10.学生课外阅读—讨论（2学时） 课外英语文献阅读及翻译。
授课前几点说明
Ⅱ. 学习目的 了解切削加工和特种加工的实质、工艺特点和应 用，以及它们在机械制造中的作用。 现代机器中绝大多数零件的精度和表面质量是靠 切削加工和特种加工来保证的。因此，它们在机 械制造中目前还占着重要的地位。
第一章 切削加工基础知识
如图所示是车外圆、车锥面、刨直槽和钻孔的 工艺简图，表示出了刀具和工件之间的切削运动和 切削用量三要素。
第一章 切削加工基础知识
1.2 刀具及刀具切削过程 1.2.1 刀具 切削刀具是现代制造业中切削加工不可缺少的 重要工具，刀具对机械加工的产品质量、生产率及 加工成本都有直接的影响。
授课前几点说明
这门课，是由基础课到专业课的过渡，所以只 要求学懂教材中所讲的机械加工的基本工艺和基本 原理及基本知识即可，不需要推导公式，运用公式 算题，也不需要深究加工理论，彻底搞清加工细节， 进行方案比较等。学习时不要死记硬背，而要把它 们学活。如果能几个人共同讨论，或争论一番则更 好。
授课前几点说明
第一章 切削加工基础知识
1.1.4 切削运动及切削要素 1.切削运动 要实现切削加工，刀具和工件之间必须具有 一定的相对运动，才能获得所需表面形状，这种 相对运动称为切削运动。 切削运动由机床提供。各种切削运动，都是 由一些简单的运动单元组合而成的。直线运动和 旋转运动是切削加工的两个基本运动单元。
机械制造工艺基础 （一）
教学重点
1.零件表面的成形方法； 2.切削三要素的判断； 3.刀具的五个基本角度； 4.刀具切削过程及切削力、切削热、积屑瘤、表面 变形强化及残余应力； 5.磨削过程实质及其特点； 6.机床夹具分类及组成，工件的定位； 7.切削液的作用。
教学难点
1.刀具静止参考系及角度标注； 2.刀具切削过程和磨削过程； 3.六点定位原理和工件的定位方式 。
各类切削刀具的切削部分的几何形状与要素， 均可视作是车刀的演变，即以普通外圆车刀切削部 分几何形态为基本形态，其他刀具都是由基本形态 演变或组合而成的，如图所示。
第一章 切削加工基础知识
1）车刀的组成 车刀由刀柄（夹持部分）和刀头（切削部分） 两部分组成。 刀头由刀面、切削刃构成，按联结方式有机 夹式、焊接式、整体式
机工：利用机械力对各种工件进行加工的方法。 它一般是通过工人操纵机床设备来进行切削加工的。 方法：车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨 削、珩磨、超精加工和抛光等。
第一章 切削加工基础知识
钳工：一般是通过工人手持工具来进行切削加工的。 方法：划线、錾切、锯削、锉削、刮削、研磨、钻 孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、机械装配和设备修理 等。
第一章 切削加工基础知识
按照不同大小的比值、不同的相对位置和方向 进行组合，即构成各种切削加工的运动 。
第一章 切削加工基础知识
切削运动可分解为主运动和进给运动。 1）主运动 主运动是切下切屑所需的最基本的运动（图 中的Ⅰ）。主运动的度最高，消耗的功率最大。 主运动只有一个。
第一章 切削加工基础知识
学习要求
研究金属切削过程中的机床、夹具、刀具、工件 等一些问题，对于保证质量、降低成本、提高生 产率，都有着很重要的意义。 学习时，应搞清各节所讲的内容，而不必深追理 论，或死扣严格的定义等。 这些知识仅仅是为了帮助我们理解今后各章的内 容，为我们以后学习和今后的工作打下一定的基 础。
机械制造工艺基础
主讲：王利民
机械制造基础教学部
授课前几点说明
一、教学内容、学习目的、学习方法 Ⅰ.授课内容（22学时） 主要以切削加工为主，特种加工简介。 1. 切削加工基础知识（6学时） 2. 常用加工方法综述（2学时） 3. 特种加工（1学时） 4. 特型表面加工（1学时） 5. 常见表面加工方案及选择依据（4学时）
第一章 切削加工基础知识
1.刀具的组成 切削刀具一般由切削部分（又称刀头）和夹 持部分（又称刀柄）组成。 夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分， 要求它能传递所需要的运动和动力。 切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分， 刀具切削性能的优劣，取决于切削部分的材料、 角度和结构。
第一章 切削加工基础知识
第一章 切削加工基础知识
1.1 切削加工概述 1.2 刀具及刀具切削过程 1.3 磨具及磨削过程 1.4 金属切削机床（自学、考试） 1.5 机床夹具及工件的装夹 1.6 机械加工质量 （不讲、不考） 1.7 材料的切削加工性 （不讲、不考） 1.8 切削液 （自学、考试）
第一章 切削加工基础知识
授课前几点说明
对于涉及机械设计的同学来说，金属切削加工 和特种加工的知识，只有通过本课程学到。这 种知识在将来工作中，是必不可少的。 有许多毕业生反映，在工作岗位上，常感到金 属加工知识不足，在设计机械产品时有些力不 从心。所以初学时，要明确学习目的，端正学 习态度和自觉学习。
授课前几点说明
第一章 切削加工基础知识
形成零件各种表面的母线和迹线统称为发生线。 母线和迹线的相对位置不同，所形成的表面也 不同。如图，直线（母线）和圆柱轴线相对位置的 改变，就分别形成了圆柱面、圆锥面和回转双曲面。
第一章 切削加工基础知识
2.零件表面的获得方法 切削加工中，发生线是由工件和刀具之间的 相对运动及刀具切削刃的形状共同实现的。 相同的表面，切削刃的形状不同，工件和刀 具之间的相对运动也不相同，这是形成各种加工 方法的基础。 按表面形成过程的特点，切削加工方法可分 为两大类。
第一章 切削加工基础知识
切削用量是切削时各参数的合称，包括切削速 度、进给量和背吃刀量（切削深度）三要素，它们 是设计机床运动的依据。 1）切削速度υC
切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。
第一章 切削加工基础知识
2）进给量f 在主运动每转一转或每一行程时(或单位时间 内)，刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。 3）背吃刀量αp 在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入 工件的深度，又称切削深度（简称切深）。
第一章 切削加工基础知识
虽然机械零件的表面形状多种多样，但按形体 分析方法归纳起来大致有三种基本表面： 1）回转面（圆柱面、圆锥面、回转成形面等）； 2）平面（大平面、端面、环面等）； 3）成形表面（渐开面、螺旋面等）。
第一章 切削加工基础知识
1.1.3 零件表面的成形方法 1.零件表面的形成原理 从几何学的观点来看，零件上各种表面都可由 一条线（称为母线）沿另一条线（称为迹线）运动 形成。
第一章 切削加工基础知识
2.切削加工的特点 1）加工的精度和粗糙度范围广泛； 2）加工零件材料、形状、尺寸和重量范围较大； 3）加工生产率较高； 4）刀具材料的硬度大于工件材料的硬度。
第一章 切削加工基础知识
3.切削加工的作用 目前占机械制造总工作量的40％～60％左右 。 由于制造切削刀具用的材料发展的局限性，限制 了切削加工在细微结构和高硬高强等特殊材料加 工方面的应用，从而给特种加工留下了生存和发 展的空间。
授课前几点说明
2.读书报告的题目和内容由学生根据自己的兴趣拟 定，比如说可以涉及一种工艺方法、一种材料、一 种基本理论等，范围可以比较自由，只要与机械制 造基础课程有关即可，但尽量选择机械制造基础课 程教材中未讲的内容。
授课前几点说明
3.报告内容所涉及的参考文献至少有1篇为外语 文献，报告字数要求不超过3000字，报告后面要 附有1篇外语参考文献原文以及对该文献的题目、 摘要和关键词的翻译稿。 4.报告格式如下： 报告题目（二号字体，黑体）， 报告正文 （小四号字体，宋体）， 参考文献（五号字体， 宋体），报告用A4纸打印。
1.1.2 零件的种类和零件表面的构成 1.零件的种类 组成机械产品的零件千变万化，但按着其结构 一般可分为六类： 轴类、盘套类、支架箱体类、六面体类、机身 机座类和特殊类零件。 每一类零件不仅结构相似，而且加工工艺也类 似，有利于采用类比的方法正确选择加工工艺方法。
第一章 切削加工基础知识
2.零件表面的构成 组成零件常见的表面：外圆、内孔、平面、锥 面、螺纹、齿形、成形面以及各种沟槽等，如图。
第一章 切削加工基础知识
切削加工的实质是零件表面的形成过程，不同 类型表面所采用的成形方法是不相同的。 切削加工的对象是毛坯（或型材）。 切除的材料可以是金属也可以是非金属（如， 石材、木材、尼龙等）。 切削加工分类（通常按工艺特征）：机械加工 （简称机工）和钳工加工（简称钳工）
第一章 切削加工基础知识
1.1切削加工概述 切削加工是机械制造中最主要的加工方法。 切削加工的适应范围广，且能达到很高的精度和 表面质量，因此在机械制造业中占有十分重要的 地位。
第一章 切削加工基础知识
1.1.1切削加工分类、特点、作用及发展 1. 切削加工的实质及分类 切削加工是利用切削工具从工件毛坯上切除多 余的部分，使获得的零件具有符合图样要求的 尺寸精度、形状精度、位置精度及表面质量的 加工方法。 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。
第一章 切削加工基础知识