金属切削原理及刀具
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具金属切削是指通过刀具对金属材料进行加工削除的过程，是金属加工领域中常见且基础的一种加工方式。
人们在制造和加工各种金属制品的过程中，常常需要通过切削来将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
本文将深入探讨金属切削的原理以及相关的刀具类型。
一、金属切削原理金属切削的原理是利用刀具对金属工件进行力学削除材料的过程。
主要原理可以归纳为以下几点：1. 刀具与工件的相互作用力：切削过程中，刀具施加在工件上的作用力可以分为切割力、摩擦力、压力等。
切割力使刀具沿着切削方向削除金属，摩擦力影响工件表面的质量，而压力则有助于防止振动和提高切削质量。
2. 刀具与工件的接触面积：切削过程中，刀具与工件的接触面积较小，集中在切削刃上。
通过提高切削刃的硬度和耐磨性，可以减少切削面的磨损，延长刀具的使用寿命。
3. 金属切削时的切削角度：切削角度是指刀具切削刃与工件表面法线之间的夹角。
合理选择切削角度可以使切削过程更加顺利，减少切削力和切削温度。
二、常见的刀具类型不同的金属切削需求需要选择不同类型的刀具。
以下将介绍几种常见的刀具类型及其特点：1. 钻头：用于钻孔加工的刀具，主要特点是具有较高的刚性和旋转精度。
根据孔径的大小，可以选择不同类型的钻头，如常规钻头、中心钻头和孔径加工钻头等。
2. 铣刀：用于面铣、端铣、槽铣等加工的刀具，形状像一把小锯齿，可通过旋转进行切削。
铣刀可分为平面铣刀、球头铣刀、棒铣刀等多种类型，适用于不同形状和尺寸的金属切削。
3. 刀片：用于车削加工的刀具，通常由硬质合金制成，具有较高的耐磨性。
刀片形状多样，如可直线切削的刀片、可拐弯切削的刀片等，适用于不同形状和尺寸的车削加工。
4. 锯片：用于锯切金属材料的刀具，常用于金属管、金属板的切割。
根据不同的锯片规格和齿型，可以实现不同精度和效率的锯切加工。
5. 切割刀具：包括切割刀片和切割车刀等，主要用于金属材料的切割和切断。
根据切割的需求和要求，选择合适的切割刀具可以提高加工效率和切割质量。
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。
金属切削原理讲义及刀具
金属切削原理讲义及刀具一、金属切削原理金属切削是指用刀具对金属材料进行切削加工的过程。
它是制造业中最常见的加工方法之一、金属切削原理主要涉及到力学、热学、材料学、机械设计等多个学科。
1.金属切削力学金属切削的力学主要涉及到塑性变形、弹性变形、剪切应力等方面。
在切削过程中，刀具通过施加剪切力对金属材料进行剪切。
金属在剪切区域受到的应力会导致金属发生塑性变形，形成切屑。
2.金属切削热学金属切削过程中，由于摩擦和变形的能量损耗，切削区域会产生高温。
这些热量会传导到刀具和切削区域，导致材料软化和刀具磨损。
因此，及时冷却切削区域和刀具是非常重要的，可以通过切削润滑剂和冷却剂来实现。
3.金属切削材料学金属切削材料学主要研究刀具材料和工件材料之间的相互作用。
选择合适的刀具材料和工件材料对于获得良好的切削效果至关重要。
刀具材料需要具有一定的硬度、耐磨性和耐冲击性，以适应切削过程中的高负荷和高速度。
而工件材料的硬度、强度和塑性等性质则会影响到切削加工的难易程度。
4.金属切削的刀具刀具是金属切削过程中的重要工具，它直接与工件接触，对工件进行加工。
不同的切削操作需要使用不同类型的刀具。
常见的金属切削刀具包括刀片、铣刀、车刀和钻头等。
-刀片：刀片是金属切削中最为常用的刀具，它可用于车削、铣削、镗削等工艺。
刀片一般由高速钢制成，也有使用硬质合金和陶瓷材料制造的高级刀片。
-铣刀：铣刀是一种用于铣削操作的刀具。
它主要用于在工件上形成平面、槽口和曲面等形状。
-车刀：车刀是用于车削加工的刀具，它通过旋转刀具将工件上的旋转刀具切削掉。
-钻头：钻头是用于钻孔加工的刀具，它通过旋转切削力将工件上的孔切削掉。
以上只是金属切削原理及刀具的简要介绍，金属切削涉及的知识和技术极为广泛和复杂，需要深入学习和实践才能掌握。
通过不断的学习和实践，我们可以了解金属切削的原理和技术，并且选择合适的刀具进行加工，提高加工效率和质量。
2.王明玉,杨炯.金属材料切削原理与刀具[M].湖南大学出版社,2024.。
金属切削原理及刀具
应该用通过切削刃选定点的切线或切平面代替曲线刃或曲面。
主剖面参考系里的标注角度的名称、符号与定义如下图所示：
刀 具 的 标 注 角 度
前角 γo ： 前刀面与基面间的夹角(在主剖面中测量)； 后角 αo ： 后刀面与切削平面间的夹角(在主剖面中测量)； 主偏角κr：基面中测量的主切削刃与进给运动方向的夹角；
参
考
系
(5)进给剖面 Pf 和背平面Pp及其组 成的进给、背平面参考系
进给剖面Pf是通过切削刃选定点， 平行于进给运动方向并垂直于基面
刀 Pr的平面。通常，它也平行或垂直
具 于刀具上便于制造、刃磨和测量的
标 注
某一安装定位平面或轴线。
角 背平面 Pp 是通过切削刃选定点，
度 的
同时垂直于Pr和 Pf的平面。
工作角度：把刀具同工件和切削运动联系起来确定的刀具 角度，即刀具在使用状态下(in use)的角度。
参
刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总可
考 系
以知道它将要安装在什么机床上，将有怎样的切削运动，因此
也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标注角度参
考系（所谓的“静止参考系” ）。
确定刀具标注角度参考系的方法：
面。
(3)切削刃:切削刃是前刀面上直接进行切削的锋边，有主切
削刃和副切削刃之分。
主切削刃： 指前刀面与主后刀面相交的锋边，它完成主要的
切除或表面成形工作；
刀 副切削刃： 指前刀面与副后刀面相交的锋边，它配合主切削
具 切
刃完成切除工作，并最终形成以加工表面。
削 (4)刀尖
部 分 的
刀尖是主、副切削刃的连接部位。为了强化刀尖，许多刀 具都在刀尖处磨出直线或圆弧形过渡刃。
金属切削原理与刀具的刀具径向载荷分析
金属切削原理与刀具的刀具径向载荷分析金属切削是工业加工中常见的一种加工方式，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
刀具作为金属切削的主要工具，在实际加工过程中承受着巨大的载荷。
一、金属切削原理金属切削是指利用刀具对金属工件进行切削加工，通过切削过程中产生的力将金属材料削除，实现工件的形状、尺寸和表面粗糙度的精确控制。
金属切削过程主要包括切削区的成型与变形以及金属材料的剥离。
切削区的成型与变形涉及刀具与工件间的相互作用，包括刀具的切削边与工件之间的相对运动和切削力的形成。
金属材料的剥离则是指切削过程中，利用刀具对工件进行局部剪切，使得金属材料在一定条件下从工件上剥离。
刀具径向载荷是指切削过程中刀具在径向方向所承受的力。
它对刀具的选用和加工效果具有重要影响。
二、刀具径向载荷的分析1. 切削力的来源在金属切削过程中，切削力主要来源于切削区的成型与变形。
当刀具与工件之间沿着切削方向产生相对运动时，切削边沿着工件表面切削金属材料，形成切屑。
在这个过程中，刀具与工件之间发生了相互作用，产生了切削力。
切削力的大小与多个因素相关，包括切削速度、切削深度、进给量、刀具材料和切削区温度等。
其中，切削深度和进给量对切削力的影响最为显著。
2. 刀具径向载荷的影响因素刀具径向载荷的大小受多个因素影响，主要包括切削力的大小和方向、刀具的几何形状、刀具材料和刀具的磨损情况等。
切削力的大小直接决定了刀具径向载荷的大小。
切削力越大，刀具在径向方向所承受的力也越大。
切削力的方向与工件表面之间的相对运动方向相反。
刀具的几何形状对径向载荷有着重要影响。
刀具的刃角、切削刃长度、后角等参数都会影响切削力的大小和方向，进而影响刀具的径向载荷。
刀具材料是另一个影响刀具径向载荷的因素。
不同材料的刀具具有不同的硬度、强度和刚度等特性，不同材料的刀具在切削过程中对切削力的抵抗能力也不同。
刀具的磨损情况也会对刀具径向载荷产生影响。
刀具表面的磨损会导致切削力的增加，从而使刀具在径向方向所承受的载荷增大。
机械制造技术第二章金属切削原理与刀具
机械制造技术第二章金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具是机械制造技术中的重要内容，对于金属加工和切削加工工艺的理解和掌握具有重要的意义。
在这篇文章中，我们将简要介绍金属切削原理与刀具的基本概念和关键技术。
金属切削原理是指利用刀具对金属材料进行加工的方式和规律。
在金属切削过程中，刀具与工件相互作用，通过相对运动，将工件的多余材料消除，从而达到加工工件的目的。
金属切削原理主要包括切削速度、进给量、切削厚度等方面的内容。
首先，切削速度是指刀具与工件相对运动速度的大小。
切削速度的选择需要根据金属材料的种类、工件的尺寸、刀具材料的硬度等因素来考虑。
切削速度的合理选择可以提高切削效率，并减少切削过程中的热量积累。
进给量是指刀具在单位时间内移动的长度。
进给量的选择不仅会影响加工效率，还会影响加工表面的质量和刀具的使用寿命。
进给量过大会导致切削力过大，造成刀具磨损加剧，同时也会影响工件表面质量。
进给量过小则会降低加工效率。
切削厚度是指在单位时间内工件被切割下来的厚度。
切削厚度的选择需要考虑刀具的强度，以及切削力对刀具和工件的影响。
合理选择切削厚度可以提高切削效率，同时还可以减少切削过程对刀具和工件的损伤。
刀具是进行金属切削加工的工具，它的种类繁多，根据不同的加工要求，可以选择不同类型的刀具。
常见的刀具种类包括麻花钻、铰刀、车刀、铣刀等。
刀具材料是选择刀具时需要考虑的一个重要因素。
刀具材料的选择需要根据切削材料的种类和硬度、刀具的工作条件等因素来确定。
常用的刀具材料包括硬质合金、高速钢、陶瓷刀具等。
刀具的几何参数也是进行金属切削加工时需要注意的问题。
刀具的几何参数包括刃角、前角、后角、主偏角等。
这些参数的选择会直接影响切削过程中的刀具磨损和加工表面质量。
总之，金属切削原理与刀具是机械制造技术中的重要内容。
通过对金属切削原理的理解，可以优化切削工艺，提高切削效率和产品质量。
同时，合理选择和使用刀具，也是确保金属加工工艺顺利进行的关键因素。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具
金属切削是指利用刀具对金属材料进行加工的一种方法，而刀具作为金属切削
的重要工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
本文将从金属切削的原理和刀具的选择与使用两个方面进行探讨。
首先，我们来了解一下金属切削的原理。
金属切削是通过刀具对金属材料进行
切削，从而使其形状、尺寸和表面质量发生变化的加工方法。
在切削过程中，刀具对工件施加一定的切削力，使金属材料产生塑性变形或者断裂，并将其削除，从而达到加工的目的。
切削过程中，刀具要克服金属材料的抗力，使其发生塑性变形或者断裂，因此刀具的材料、形状和刃口的几何参数都会对切削过程产生影响。
其次，我们来探讨一下刀具的选择与使用。
刀具的选择应根据加工材料的种类、形状和尺寸、加工工艺要求以及加工设备的性能等因素进行综合考虑。
对于不同的加工材料，需要选择不同材质的刀具，如对于铸铁材料，可选择硬质合金刀具；对于不锈钢材料，可选择涂层刀具等。
此外，刀具的形状和刃口的几何参数也需要根据具体的加工要求进行选择，如切削速度较高时，可选择刃口较尖的刀具，以减小切削力和切削温度。
在刀具的使用过程中，需要根据加工工艺要求和刀具的磨损情况进行及时调整和更换，以保证加工质量和效率。
综上所述，金属切削是一种重要的金属加工方法，而刀具作为金属切削的重要
工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
因此，在进行金属切削加工时，需要充分了解金属切削的原理，并根据加工材料和工艺要求选择合适的刀具，并合理使用和维护刀具，以确保加工质量和效率。
金属切削原理及刀具课件
刀具的磨损与破损
刀具磨损的形式与机理
刀具磨损的形式：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损
刀具磨损的机理：磨料磨损、热磨损、化学磨损、疲劳磨损
刀具磨损的影响因素：切削参数、切削材料、刀具材料、刀具结构
刀具磨损的预防措施：合理选择切削参数、选用合适的切削材料、选用高耐磨损的刀具材料、优 化刀具结构
刀具磨损的监测与控制
刀具磨损的监测方法：通过观察、测量和检验等方法对刀具磨损情况进行实时监测。
刀具磨损的控制策略：采用合理的切削参数、刀具材料和涂层技术等手段，有效控制刀具磨 损。
刀具磨损的预防措施：通过改进刀具设计、提高刀具制造质量和使用高性能刀具等方法，减 少刀具磨损的可能性。
刀具磨损的应对措施：一旦发现刀具磨损，应及时采取更换刀具、调整切削参数等措施，避 免影响加工质量和效率。
刀具的维护与保养 ：正确的使用和维 护刀具，可以延长 刀具的使用寿命， 提高加工效率。
刀具的几何参数与选择
刀具的几何参数：包括前角、后角、主偏角、副偏角等，这些参数对切削 力和切削热有重要影响。
刀具的选择：根据加工材料、加工要求、刀具材料和加工条件等因素选择 合适的刀具，以确保加工质量和效率。
刀具的刃磨：刃磨可以改变刀具的几何参数，从而调整切削力和切削热， 提高加工质量和效率。
刀具的基本知识
刀具的分类与用途
刀具的分类：根据刀具的结构可分为整体式、镶嵌式和特殊形式；根据刀具的使用范围可 分为车刀、铣刀、钻头、铰刀等。
刀具的用途：刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。绝大多数的刀具是 机用的，但也有手用的，如刻刀、木工刨刀、木工铣刀等。
刀具的发展趋势：随着制造业的发展，刀具行业正朝着高效化、智能化、精细化方向发展。
金属切削原理与刀具
第四章 切削条件的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性 第二节 切削液 第三节 刀具几何参数的合理选择 第四节 切削用量的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性
“指对某种材料进行加工的难易程度”
相对加工性：Kr
Kr
V60 (V60 ) j
改善材料切削加工性的主要途径
1、热处理，改变材料的组织和机械性能 2、合理选用刀具材料 3、调整材料的化学成分
f
0.14
a0.04 p
三、影响切削温度的因素
3. 刀具几何参数对切削温度的影响 控制切削温度的措施
γO ↗
1、正确使用切削液
θ ℃↙
2、合κ理选r 择↗切削用量
在满足工艺要求的前提下，取小的
θ ℃↗
vc较大的
ap、f
3、γ改O↗r善ε刀↗具几θ何℃条↙件：
θ ℃↙
第四节 刀具磨损
一、刀具的磨损形式：
二、刀具磨损的原因
4. 氧化磨损： 刀具上的表面膜被切屑或工件表面划擦掉后，在高温 下（700~800℃）与空气中的氧作用产生松脆氧化物， 造成刀具磨损。
综上所述：
三、刀具磨损过程与磨损标准
11、、刀具磨损过程
2、刀具磨损标准（磨损限度）
“指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的 最大磨损尺寸”。以VB表示
2、产生条件： ①中等速度切削塑性材料。
②切削区的温度、压力和界 面状况符合在刀面上发生 冷焊的条件。
2、特点： ①硬度是工件材料的2~3.5倍，
可以代替刀具切削。
②周而复始的生长、脱落。
3. 对切削过程的影响：
4、精加工控制积屑瘤的措施
①
积屑瘤代替刀刃进行切削，保护 了刀刃，增大了前角。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具§1切削运动和切削用量刀具从毛坯上切除多余金属，从而获得在行状上、尺寸精度上和表面质量都合乎预定要求的加工，称为金属切削加工。
在切削加工过程中，刀具与工件相互接触且存在着相互运动，这种相互运动的过程称为金属切削过程。
在切削过程中，将产生各种物理现象及其变化，这些都是金属加工原理所要研究的内容。
一．切削运动1）主运动切削时直接切除工件上的金属层，使之转变为切屑的运动，称为主运动。
通常，主运动的速度最高，消耗的功率最大。
主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。
车削时工件的旋转运动是主运动。
一种切削加工方法其主运动只有一个。
2）进给运动不断地将多余金属投入切削，以保证切削连续进行的运动，称为进给运动。
进给运动的速度较低，消耗的功率较小。
车削的时候，车刀的纵向移动和横向移动都属于进给运动。
一种切削加工方法其进给运动不限于一个。
在切削过程中，被切金属层不断地被切削而转变为切屑，从而加工出所需要地工件表面。
在工件表面形成的过程中，工件上有三个不断变化着的表面。
（1）已加工表面切削后在工件上形成的新表面。
（2）待加工表面即将被切除的表面。
（3）加工表面切削刃正在切削着的表面。
二．切削用量切削用量是衡量切削运动和切削力大小的参数。
它包括三个要素：切削速度、进给量、切削深度。
切削用量的大小，反映单位时间内的金属切除量。
它是衡量生产率的重要参数之一。
1．切削速度即主运动的线速度，即m/s。
其中，为工件待加工表面直径，n为工件转速；由于刀刃上各点相对于工件的旋转半径不同，因而刀刃上各点的切削速度也不相同。
计算时，应以最大速度为准。
2．进给量当主运动旋转一周时，刀具（或工件）沿进给方向上的位移量。
车削时，工件旋转一周，刀具沿进给方向的位移量。
显然，进给量的大小反映着进给速度的大小关系为：3．切削深度工件上已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。
车削时，车削深度是待加工表面直径与已加工表面直径差的一半，即，其中，为工件已加工表面直径。
《金属切削原理与刀具》
《金属切削原理与刀具》金属切削原理与刀具(刀具部分)一、引言金属切削技术是现代制造业中最常用的加工方法之一、在金属切削工艺中，刀具扮演着重要的角色。
刀具的选择和使用直接影响到加工效率和加工质量。
本文将介绍金属切削原理以及常见的几种刀具类型及其使用特点。
二、金属切削原理金属切削原理是指用刀具对金属材料进行加工时，通过切削力将金属材料分离，形成所需形状和尺寸的工件。
切削过程中，刀具与金属材料之间会发生以下几个要素：切削速度、进给量、切削深度以及刀具材料。
合理控制这些要素可以达到更好的切削效果。
三、常见刀具类型及其使用特点1.铣刀铣刀是一种常用的刀具，广泛应用于金属零件的加工中。
铣刀主要用于将工件上的金属材料进行加工，切削下去，并形成所需的形状和尺寸。
铣刀通常由数个齿刃组成，其形状和数量根据加工需求而定。
铣刀的使用特点是高效、精确，适用于复杂形状的加工。
2.钻头钻头是用于孔加工的刀具，通常用于将金属材料中心钻孔，并逐渐扩大孔径。
钻头通常具有一个中心刀尖，可用于定位，并有多个切削刃，用于切削金属材料。
钻头可分为普通钻头和铺地钻头两种类型，前者主要应用于一般孔加工，后者适用于加工更大直径的孔。
3.螺纹刀螺纹刀是一种用于螺纹加工的刀具。
螺纹刀通常具有螺纹形状的刀刃，可将其螺纹形状切削到工件上，以形成所需的螺纹。
螺纹刀可分为单齿和多齿两种类型，根据加工需求选择合适的螺纹刀。
4.镗刀镗刀是一种用于加工孔的刀具，通常用于加工较精密的孔，如配合孔、镗孔等。
镗刀具有多个切削刃，能够同时加工多个切削面。
镗刀的使用特点是能够得到高精度和表面质量好的孔加工效果。
四、刀具的选用与使用注意事项在选择刀具时，需要考虑以下几个方面：工件的材料、形状和尺寸要求、切削速度以及切削负载等。
不同的刀具具有不同的切削特性，适用于不同的切削条件。
同时，在使用刀具时，要保证刀具的良好状况，及时更换磨损严重的刀片，保证加工质量。
总之，金属切削原理与刀具是现代制造业中不可或缺的一部分。
金属切削原理与刀具(课)课件
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具：
一、金属切削原理
1. 切削力学：切削力定义为金属切削过程中由刀具与工件之间产生的
相互作用力，根据其本质不同可分为动切削力、静切削力和剪切力。
2. 切削热：金属切削过程发生了热量交换，热量大部分是从刀具释放
到工件上，少量热量是从环境里侧移到刀具或者从工件侧移到刀具，
这个过程称为切削热。
3. 切削噪声：切削时由工件与刀具磨擦、刀具与被切物断裂等发出的
噪声，又称切削噪声，是金属切削的重要的污染源之一。
二、金属切削刀具
1. 铣刀：铣刀是一种坚硬的刀具，用于进行几何体表面的金属切削。
它由刀片、刀头、刀杆组成，可根据刀的形状及功能分类为直角铣刀、圆角铣刀、角铣刀、平铣刀等。
2. 内丝锥：内丝锥是用来进行内孔加工的刀具，其分类主要有逆槽内
丝锥和普通内丝锥两种。
它们的工作原理是通过在回转时刮刀后，将
产生的碎屑转到内部进行切削，从而实现内丝的加工。
3. 铰刀：铰刀是一种特殊的铣刀，用于执行开铰、圆弧削、下铰和虚
边倒铰等加工。
它包括刀体和刀杆两个部分，刀体由刀片和刀杆组成，刀杆可以向任意一个方向旋转以达到改变切削角度的目的。
4. 牙铰刀：牙铰刀是切削螺纹的特殊刀具，其外形比普通铰刀大，假牙形状有利于防止刀具与螺纹滑动，即牙铰刀具有牙齿状的刀具，利用微调牙齿的方法调节刀具的切削角度，从而形成不同形状的螺纹。
金属切削原理及刀具分类解析
金属切削原理及刀具分类解析金属切削是一种常见的加工工艺，广泛应用于制造业领域。
本文将对金属切削的原理和刀具分类进行解析，以帮助读者更好地理解和应用金属切削技术。
一、金属切削的原理金属切削是一种通过旋转刀具对工件进行削除金属的加工方式。
其原理主要包括以下几个方面：1. 切削力的产生切削力是刀具对工件施加的力，其产生主要与以下因素相关：切削速度、刀具形状和刀具材料。
高速旋转的刀具与工件碰撞时，会产生一个切削区域，切削力在切削区域内产生，使刃口与工件发生剪切作用，将工件上的金属削除。
2. 削除金属的形式金属切削过程中，金属层与刀具间的作用力导致金属的塑性变形和断裂。
切削时，刀具的刃口对工件表面施加一定的切削力，削除金属。
削除的金属以切屑的形式从切削区域排出。
3. 切削速度和进给速度切削速度是刀具刃口与工件接触的速度，进给速度是切削工具在单位时间内削除金属的量。
切削速度和进给速度的选择对切削过程中的切削力、表面质量和加工效率有重要影响。
二、刀具分类解析刀具是金属切削过程中最重要的工具，根据不同的切削任务和材料特性，可以进行不同类型的刀具选择。
下面将介绍常见的几种刀具分类及其特点。
1. 钻头钻头是一种主要用于钻孔的刀具，通常由高速钢或硬质合金制成。
根据不同的加工要求，钻头可以分为标准钻头、中心钻和铰孔钻。
钻头具有较高的强度和硬度，能够在金属表面快速形成孔洞。
2. 铰刀铰刀是一种用于加工内外螺纹孔的刀具，常用于车削、铣削等操作中。
铰刀的材质通常为高速钢，其刃口具有特殊的结构，可以进行内部和外部螺纹的加工。
3. 铣刀铣刀是一种用于铣削或者切削金属的刀具，广泛应用于零部件加工中。
根据不同的形状和用途，铣刀可分为平行刃铣刀、球头铣刀、刃部刃铣刀等。
铣刀通过旋转或移动刃部与工件接触，实现金属的切削。
4. 刀片刀片是一种常用的切削工具，被广泛应用于车削、铣削等加工工艺中。
刀片通常由硬质合金制成，具有较高的硬度和耐磨性。
金属切削原理及刀具分类综述
金属切削原理及刀具分类综述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。
在金属切削过程中，刀具承担着起到切削金属的作用。
了解金属切削原理和刀具分类对于提高加工质量和效率至关重要。
本文将综述金属切削原理及刀具的分类，以帮助读者更好地理解和应用于实践。
1. 金属切削原理金属切削的基本原理是利用刀具对金属工件进行剪切和磨削。
在切削过程中，刀具通过施加剪切力和摩擦力，使刀具的刃口与工件接触，并产生切削变形和切削热量。
切削变形包括弹性变形、塑性变形和切削成形。
弹性变形是刀具受到载荷时，在一定程度上发生弹性变形，切削力消失后恢复原状。
塑性变形是切削过程中刀具和工件的材料发生塑性流动和形变。
切削成形是刀具通过剪切或切屑剥离将工件形状变换成所需形状。
切削热量是刀具与工件之间的摩擦产生的热量，在切削过程中需要及时排除，以避免对工件和刀具造成负面影响。
过高的切削热量会导致工件表面变色、硬度和尺寸变化，甚至造成刀具早期失效。
2. 刀具分类根据切削原理和工作方式，刀具可以分为不同类型。
以下是常见的刀具分类：2.1 回转切削刀具回转切削刀具是通过旋转运动将切削刀具直接应用于工件上的一类刀具。
常见的回转切削刀具包括车刀、铣刀和钻头。
车刀广泛应用于车床上的金属切削加工。
它主要用于旋转工件的外表面和内孔等不同部位的切削加工。
车刀通常由刀柄和刀片两部分组成，刀片可以根据不同加工需求进行更换。
铣刀适用于铣床等加工设备，可用于平面加工、凹槽加工等多种形状的工件加工。
钻头则主要用于钻孔操作，既可以在金属工件上进行钻孔，也可以用于其他材料的钻孔。
2.2 侧切削刀具侧切削刀具的切削刃在刀具侧面，主要完成侧面的切削操作。
常见的侧切削刀具包括锯片、铰刀和塞设刀等。
锯片广泛应用于金属加工中的切割操作。
它适合进行直线切割，可根据不同材料和加工要求选择不同类型的锯片。
铰刀用于加工孔的面部，可用于扩孔或修整孔壁。
塞设刀用于在金属中开槽并形成内螺纹。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具金属切削是制造业中常见的加工方法，其原理和刀具选择对加工质量和效率有着重要影响。
本文将就金属切削原理及刀具进行详细介绍，希望能为相关行业提供一些参考和帮助。
金属切削原理。
金属切削是利用刀具对金属材料进行加工的方法，其原理是通过刀具对金属材料进行切削，使其产生变形或者去除部分材料，从而得到所需形状和尺寸。
金属切削原理的核心是切削力的作用，切削力是刀具对工件产生的力，其大小和方向对加工质量和刀具寿命有着重要影响。
切削力的大小受到多种因素的影响，包括切削速度、进给量、切削深度、刀具材料和刀具几何形状等。
在金属切削过程中，切削速度的选择要根据工件材料和刀具材料来确定，一般来说，切削速度越大，切削力越大，切削效率也越高。
进给量和切削深度的选择要根据工件材料和所需加工质量来确定，一般来说，进给量和切削深度越大，切削力也越大，但加工效率也越高。
刀具材料和几何形状的选择对切削力也有着重要影响，不同的刀具材料和几何形状适用于不同的加工条件和工件材料。
刀具选择及应用。
在金属切削过程中，刀具的选择对加工质量和效率有着至关重要的影响。
常见的金属切削刀具包括车刀、铣刀、钻头、刨刀等，它们在不同的加工条件下有着不同的应用。
车刀是用于车削加工的刀具，其主要用途是对工件进行外圆或内孔的加工。
铣刀是用于铣削加工的刀具，其主要用途是对工件进行平面、曲面或者齿轮等的加工。
钻头是用于钻削加工的刀具，其主要用途是对工件进行孔加工。
刨刀是用于刨削加工的刀具，其主要用途是对工件进行平面的加工。
在选择刀具时，需要考虑工件材料、加工形式、加工条件等多个因素，以确定最适合的刀具。
不同的刀具材料和几何形状适用于不同的加工条件和工件材料，因此需要根据具体情况进行选择。
总结。
金属切削是制造业中常见的加工方法，其原理和刀具选择对加工质量和效率有着重要影响。
切削力的大小受到多种因素的影响，刀具选择需要考虑工件材料、加工形式、加工条件等多个因素。
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涂层技术对刀具磨损的影响及其发展趋势陈君（G机械091 220911104）（淮海工学院连云港222005）摘要：磨损是影响生产效率、加工成本和加工质量的重要问题，所以为了解决这一问题涂层技术的发展就尤为重要。
涂层技术起源于上个世纪的五、六十年代；特别是近30年来，刀具涂层技术迅速发展，使得涂层刀具得到了广泛应用。
随着涂层技术迅速发展，它已成为解决刀具磨损的有效方法并且在很大程度上影响刀具的寿命。
所以说对刀具进行涂层是机械加工行业前进道路上的一大变革。
关键词：涂层技术刀具磨损发展趋势The Influence of Tool Wear and Its Development Trend forCoating TechnologyCHEN Jun(Huaihai Institute of Techology,Lianyungang,222005)Abstract：Wear is the important impact for the production efficiency, processing cost and processing quality of the important problem, so in order to solve this problem the development of coating technology, is important. Coating technology originated in the last century 5, 6 s; Especially for nearly 30 years, the cutting tool coating technology rapid development, make coated tools to a wide range of applications. With the rapid development of coating technology, it has become a effective method to solve the tool wear and significantly impact on the life of cutting tools. So say to coating is of tool machine processing industry on the road of advance a big change.Key words：Coating technology Tool wear Development trend0 前言人类社会已经迈入21世纪,科学技术得到了前所未有的发展。
在机械加工中金属切削技术是其重要组成部分，并且随着科技的发展越发显示出它在机械加工中的核心地位。
目前，切削加工约占整个机械加工工作量的95%。
加强金属切削技术的研究，提高金属切削技术的水平对提高一个国家机械制造技术水平、产品的性能和质量以及市场竞争力都有十分重要的意义。
1 涂层技术的简介现代的表面涂层技术是在传统刀具的基础上，应用材料科学、机械学、电子学、物理学、化学等科学原理对表层的性能进行改善，使得涂层后与未涂层相比较有较好的性能的改善。
对于刀具表面涂层主要有化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术。
CVD主要是在高温下的气相反应，是无电涂层。
PVD是利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程。
2 涂层刀具的优越性刀具是机床实现切削加工的直接执行者，没有刀具，机床就无法工作。
现代金属切削对刀具的要求是高切削速度、大进给量、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削性能。
涂层刀具的出现，使刀具的切削性能有了重大突破，它将刀具基体与硬质薄膜表层相结合，由于基体保持了良好的韧性和较高的强度，硬质薄膜表层又具有高耐磨性和低摩擦系数，从而使刀具的性能大大提高。
自上世纪涂层刀具问世以来，化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术相继得到发展，为刀具性能的提高开创了历史的新篇章，这是机械加工行业前进道路上的一大变革。
涂层刀具与未涂层刀具相比，具有显著的优越性：它可以提高加工效率及其精度，延长刀具使用寿命，从而保证加工工件的质量，达到降低加工成本的目的。
特别是近30年来，刀具涂层技术迅速发展，使得涂层刀具得到了广泛应用，其主要有一下几个优势：（1）由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温。
故与未涂层刀具相比，涂层刀具允许采用较高的切削速度，从而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命。
（2）由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数小，故涂层刀具的切削力小于未涂层刀具。
（3）用涂层刀具加工，零件的已加工表面质量好。
（4）由于涂层刀具的综合性能良好，故涂层硬质合金刀片有较好的通用性，一种涂层硬质合金牌号的刀片具有较宽的使用范围。
3 刀具的磨损特点在低速和中速范围，高速钢刀具产生磨粒磨损、粘结磨损和相变磨损，硬质合金刀具产生磨粒磨损和粘结磨损，超过中速产生扩散磨损、氧化磨损，在高速时产生塑性破坏。
磨粒磨损主要是由工件材料中的硬质点在切削加工时如同“磨粒”对刀具表面作用使得切削刃面磨损；粘结磨损是由于刀面上存在着微观不平度，在一定的温度下刀具前面粘附积屑瘤，刀面硬度降低与工件材料粘结的现象；相变磨损是在高速切削时，由于温度升高，是刀具材料产生相变从而使硬度降低的现象。
4 涂层刀具的性能及应用涂层刀具随着工业的高速发展已经在加工中占有很重要的一席。
主要运用于硬质合金和高速钢，能在很大程度上提高拿到局的寿命和耐用度。
除了迎着合金和高速钢，涂层技术还广泛应用与其他方面，比如说：钨钢铣刀涂层，金刚石刀具等。
4.1 涂层高速钢的性能及应用涂层高速钢是用物理气相沉积(PVD)工艺在高速钢刀具表面涂覆TiN或TiC等保护层。
它能较大地提高刀具的使用寿命和劳动生产率，可用于铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具等。
涂层高速钢刀具前、后刀面的磨损与未涂层刀具明显不同：涂层刀具前刀面月牙洼窄而深，边界呈锯齿状；后刀面在磨损过程中会出现负倒棱和后刀面月牙洼。
在试验条件下，涂层一般可使车刀寿命延长2～10倍，涂层插齿刀和滚齿刀耐用度一般可比未涂层刀具延长2～2.5倍；并且根据下图可知：涂层能明显减缓刀具磨损速度，提高刀具耐用度。
需要注意的是：重磨前刀面后，当刀具磨损以后刀面磨损为主时，涂层刀具寿命稍低于未涂层刀具；但是高速钢刀具大多采用低速切削重磨前刀面，因此涂层高速钢刀具有较好的经济效益。
4.2 涂层硬质合金的性能及应用涂层硬质合金是通过化学气相沉积(CVD)等方法，在硬质合金刀片的表面上涂覆耐磨的TiC或TiN、HfN、Al2O3等薄层形成涂层硬质合金。
涂层材料具有极高的硬度和耐磨性,使涂层硬质合金能以较高的切削速度进行切削，从而提高了加工效率。
涂层硬质合金刀片一般都制成可转位刀片使用，在工业发达国家中涂层刀片的使用比例已达到一半以上。
涂层硬质合金刀具中，陶瓷涂层是一重要发展方向。
它在拥有与硬质合金材料相近的强韧性的同时，耐磨性是未涂层刀具的几倍至十几倍，并且使加工效率显著提高。
这种刀具的涂层方法仍以化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)为主，但存在着比较突出的问题是只在刀具表面涂覆，而且涂层与基体间的界面结合强度低，涂层容易剥落，这样就使涂层不能做得太厚，一旦涂层被磨掉，刀具就会迅速磨损；而且此种涂层刀具还不具有重磨性。
这些问题在很大程度上限制了涂层刀具的寿命。
有关资料表明，在硬质合金粉末表面涂层制备刀具能较好的解决这一问题：由于溶胶中胶粒尺寸很小，具有很强烈的吸附能力，可以形成结构致密、与基体结合牢固的陶瓷涂层。
这种方法变传统的宏观涂层为微观涂层，突破了原有的刀具涂层的局限，解决了用一般陶瓷涂层的容易剥落和不重磨性的问题，表现出良好的综合切削性能，大大的提高了刀具的耐磨性和寿命。
4.3 其他涂层刀具的性能及应用除了涂层硬质合金和涂层高速钢之外还有涂层立铣刀、金刚石涂层立铣刀等。
涂层的铣刀的主要有钨钢铣刀。
钨钢铣刀运用比较广泛。
它的细颗粒碳化钨的韧性很高，被涂覆后的耐磨性很高；主要适合加工淬火钢、不锈钢、淬硬不锈钢、镍合金、钛合金、铸铁、玻璃纤维复合材料等。
由于电极材料硬度很高，使立铣刀的刀尖磨损很快，难以实现高效加工，可以通过金刚石涂层立铣刀来实现，能大幅度提高刀具的耐用度和寿命。
4.4 使用涂层刀具的注意事项使用涂层刀具时应注意，由于涂层刀具的前、后刀面磨损具有一定特殊性，因此在确定刀具的磨钝标准时，涂层刀具的磨钝标准应比未涂层刀具小得多。
这一方面可使涂层刀具增加重磨次数，充分发挥涂层作用，另一方面可避免崩刃、勒刀等现象的发生。
否则涂层刀具刀刃容易发生损坏，造成刀具报废。
5结论现在，涂层高速钢刀具和涂层硬质合金刀具已占全部刀具使用总量的一半以上。
特别是西方工业发达国家使用的涂层刀具占可转位刀片的比例已由1978年的26%上升到2005年的90%。
在现代柔性自动化加工系统中，由于设备昂贵、自动化程度和灵活性要求高，对刀具提出了一系列新要求，如：高切削速度、大进给量、高可靠性、长寿命、高精度等。
这些要求是的对刀具材料与结构提出了新的要求。
由于涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5 倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1 级，降低刀具消耗费用20%～50%。
特别是PVD,由于其工艺温度低于CVD，不会影响刀具基体的性能，且工艺方案的变化灵活，且其应用日益广泛。
这些也就是这几年来涂层刀具为什么无论是在技术上还是数量上都得到快速发展的原因。
所以现在应该大力开发和研究涂层刀具，在原有的刀具表面使用这种技术来提高切削加工刀具的耐磨性，这样可以大大地降低刀具的磨损程度来提高刀具的寿命，达到节约成本的目的。
参考文献[1] 陆剑中. 金属切削原理及刀具[M]. 上海：交通大学，2004.[2] 王隆太. 先进制造技术[M]. 扬州：扬州大学，2003.[3] 王兆华. 材料表面工程[M]. 上海：交通大学，2011.[4] 赵炳桢. 金属切削技术及刀具发展现状[C]. 成都：工具技术杂志社, 1997, 49～57.[5] 庞思勤. 涂层硬质合金刀具的切削机理与性能特点[N]. 北京：理工大学学报,1994, 14( S 1) : 45.[6] 周泽华. 金属切削原理( 第二版)[M].上海: 上海科技出版社, 1993, 34～46.[7] 袁哲俊, 姚英学. 切削加工生产技术的发展展望[C]. 中国: 中国高校金属切削研究会第五届年会论文集，武汉: 华中理工大学出版社, 1995.作者简介：陈君，女，1990年出生，本科。