金属切削原理与刀具
《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。
金属切削原理与刀具的基本概述
金属切削原理与刀具的基本概述金属切削是通过切削工具对金属材料进行切削，以实现加工目标的一种常见的金属加工方法。
切削工具是实现切削过程的关键元素，它的设计和选择对于切削加工质量和效率具有重要影响。
本文将概述金属切削原理以及刀具的基本概念，以帮助读者深入了解金属切削的基本原理和刀具的工作原理。
金属切削原理涉及刀具与金属工件之间的物理力学相互作用。
切削过程中，切削刃与工件接触，施加切削力并逐渐移除金属屑来实现切削。
切削力主要有切向力、法向力和主切削力组成。
切向力是切削力在切削方向上的分力，它决定了切削刃与工件之间的相对运动。
法向力是切削力在垂直于切削方向上的分力，它将工件稳定固定在工作台上。
主切削力是切削力在切削方向上的主要分力，它直接影响切削刃的切削能力和工件的表面质量。
刀具的选择和设计对于切削过程的效率和质量有重要影响。
常见的刀具类型包括立铣刀、车刀、钻头和铰刀等。
刀具的形状、材料和刃口几何形状都对刀具的切削能力和寿命产生影响。
刀具的材料通常选择硬度高、耐磨损和高温稳定性好的材料。
常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金和陶瓷材料。
高速钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于一般的切削工作。
硬质合金刀具由金属碳化物颗粒与钴合金基体组成，具有更高的硬度和热稳定性，适用于高速切削和难切削材料的加工。
陶瓷刀具具有优异的耐磨性和高温稳定性，适用于高速、高温的切削工作。
刀具的刃口几何形状对切削过程的效率和质量具有重要影响。
常见的刃口几何形状包括平行刀刃、斜切刀刃和弧形刀刃等。
刃口的选择应根据加工类型、材料和表面质量要求进行合理选择。
此外，切削参数的选择也是确保切削过程顺利进行的关键因素。
切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度决定了刀具与工件之间的相对运动速度，进给速度则决定了切削刃每分钟移除的金属量，切削深度是切削刃切入工件的深度。
在切削过程中，润滑和冷却也是必不可少的。
刀具和工件之间的摩擦和热量会导致刀具磨损和工件热变形。
金属切削原理与刀具PPT
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
金属切削原理与刀具教案
金属切削原理与刀具教案
一、金属切削原理
金属切削是金属加工的主要方式，是指金属切削刀具（刀具）用力对
金属工件表面进行摩擦和削减，以获得特定尺寸和形状的过程。
1. 切削力(Cutting force)
切削力是指切削过程中，刀具和工件表面产生的有效接触力，受到许
多因素的影响，例如：切削刀具的刃型、刃口尺寸、材料硬度、切削速度、切削深度、切削温度等。
2. 切削热量 (Cutting heat)
切削热是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的热量。
切削热
量主要来自三个方面：刀具本身的机械磨损、切削热量的摩擦损耗、以及
工件表面沿刀具刃缘的切粒引起的摩擦损耗。
3. 切削冲程(Cutting stroke)
切削冲程是指切削过程中，刀具施加在工件表面的切削力和切削冲击
力下，使工件表面在介质空气中出现的压痕或局部变形的程度。
4. 量削量 (Quantity of cut)
量削量是指切削过程中，刀具对工件表面的切削量，即刀具作用下，
从工件表面削减掉的物料量。
它受到诸多因素的影响，如切削刀具角度、
切削速度、切削深度、切削液体等。
5. 切削温度 (Cutting temperature)
切削温度是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的温度。
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.pptx
直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀
造 面。
要 素
根据前刀面与主、副切削刃相毗邻的情况分为：
主前刀面： 与主切削刃毗邻的称为主前刀面；
副前刀面： 与副切削刃毗邻的称为副前刀面。
(2)后刀面
后刀面分为主后刀面与副后刀面。
主后刀面：是指与工件上加工表面相互作用和相对着的
刀面；
副后刀面：是与工件上已加工表面相互作用和相对着的
系 这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。
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。
刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总
可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” ）。
刀具标注角度参考系。
考 图中同时也表示了一
系 个由Pn-Pr- Ps 组成
的法剖面参考系。在
实际使用时一般是分
别使用某一个参考系。
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刀 具 标
(5)进给剖面 Pf 和背平面Pp及 其组成的进给、背平面参考系
注 角 度 的
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Pr的平面。通常，它也平
定 义
下图所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于合成切 削运动方向不同，后刀面与加工表面之间的接触和摩擦的
实际情形有很大的不同：
(a)
第18页(b/)共66页
(c)
刀 具
图(a)，刀具后刀面同工件已加工表面之间有适宜的
工 作 角
间隙，切削情况正常； 图(b)，刀具的背棱顶在已加工表面上，切削刃无法
《金属切削原理与刀具》的心得体会
《金属切削原理与刀具》的心得体会《＜金属切削原理与刀具>的心得体会》说起《金属切削原理与刀具》这门课，那可真是让我又爱又恨。
刚开始接触的时候，满脑子都是问号，什么切削力、切削温度、刀具角度，感觉就像是进入了一个陌生的金属世界，充满了神秘和挑战。
记得有一次实验课，我们要亲自操作机床进行金属切削。
那台机床看上去就像一个庞然大物，冰冷的金属外壳，复杂的操作按钮，让人心里直发怵。
老师在旁边讲解着操作步骤和注意事项，我却紧张得手心出汗，生怕自己一个不小心就搞砸了。
终于轮到我上手了，我小心翼翼地调整着刀具的角度，眼睛紧紧盯着工件，心里默默祈祷着一切顺利。
当我按下启动按钮的那一刻，机床发出了轰鸣声，刀具开始飞速旋转，与工件接触的瞬间，火花四溅。
那场面，就像放烟花一样，只不过这“烟花”可带着金属的味道和热度。
我紧紧握住操作手柄，感受着机床传来的震动，眼睛一刻也不敢离开切削的部位。
看着那一片片金属屑被削下来，心里既有成就感，又有些担心。
每一次进刀，都像是在进行一场小心翼翼的冒险，生怕切削的尺寸不对或者刀具受损。
在切削的过程中，我发现刀具的角度和进给速度对切削效果有着至关重要的影响。
角度稍微偏差一点，切削面就会变得粗糙不平；进给速度太快，刀具就会承受过大的压力，甚至可能会崩刃。
这让我深刻体会到了“差之毫厘，谬以千里”的道理。
经过一番努力，我的第一个工件终于切削完成了。
当我拿着那个还有些温热的工件，仔细观察着切削面的平整度和粗糙度时，心里别提多高兴了。
虽然它不是完美无瑕的，但却是我亲手努力的成果。
在学习这门课的过程中，我还了解到了不同类型的刀具，它们就像是金属世界里的“武器”，各有各的特点和用途。
比如，硬质合金刀具硬度高，适合切削硬度较大的材料；高速钢刀具韧性好，在一些复杂的切削工况中表现出色。
而且，金属切削可不仅仅是一门技术，它还蕴含着很多科学原理。
就拿切削力来说吧，它的大小和方向会受到很多因素的影响，比如刀具的几何形状、切削速度、进给量等等。
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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方向所组成的平面相垂直的方向上测量的工件上 已加工表面和待加工表面间的垂直距离。
• 如图的外圆的车削运动。
• υc为切削刃某点切削速度， • υf为同一点的进给运动速度， • υe为两个运动的合成速度。
外圆车削的切削运动与加工表面
1．车削切削层参数
• 进给运动：保证金属的切削能连续进 行的运动。进给运动的特点是运动速 度低，消耗功率小。进给运动可以有 几个，可以是连续运动，也可以是间 歇运动。
切削用量
• 切削速度（υc ） ：刀刃上选定点相对于工 件的主运动速度称为切削速度。
• 进给量（ f ）：工件或刀具每转或每一行 程时，工件和刀具在进给运动方向的相对位 移量。
• 刀具前角增大可减小切削力，对切削过程有积极的作用。而且，切削瘤的高度Hb 越大 ，实际刀具前角也越大，切削更容易。
（2）实际切削厚度增大
• 由图2-9可以看出，当切削瘤存 在时，实际的金属切削层厚度 比无切削瘤时增加了一个△hD， 显然，这对工件切削尺寸的控 制是不利的。值得注意的是， 这个厚度△hD的增加并不是固定 的，因为切削瘤在不停变化， 它是一个产生，长大，最后脱 落的周期性变化过程，这样可 能在加工中产生振动。
• 图2-5表示了金属的滑移过程。由图可知，金属 切削过程的塑性变形通常可以划分三个变形区 。
1．金属切削过程的变形
• （1）第一变形区 ：切 削层金属从开始塑性变 形到剪切滑移基本完成 的过程区。OA与OM之间的
区域就是第一变形区Ⅰ。
• 第一变形区是金属切削变 形过程中最大的变形区， 在这个区域内，金属将产 生大量的切削热，并消耗 大部分功率。此区域较窄 ，宽度仅0.02～0.2㎜。
• ⑤、更换切削液，采用润滑性能更好的切削液，减少
切削摩擦。
2.1.3 影响切削变形的因素
• 1．工件材料 • 2．刀具几何参数 • 3．切削速度 • 4．切削厚度
变形系数 ζ
1．工件材料
• 通过试验，可以发现工件材料强度和 切屑变形有密切的关系。
• 从图可以看出，随着工件材料强度的 增大，切屑的变形越来越小。
在无积屑瘤段
• 材料变形系数是随着切削速度的增加而减小。主要
是因为塑性变形的传播速度比弹性变形的慢，速度 低时，金属始剪切面为OA，当速度增大到一定值时 ，金属流动速度大于塑性变形速度，在OA面金属并 未充分变形，相当于始剪切面后移至OA`面（见图2 -12），终剪切面OM也后移至OM`，第一变形区后移 ，使得材料变形系数减小。另外，速度越大，摩擦 系数减小，材料变形系数也会减小。
（2）第二变形区
• 产生塑性变形的金属切削层材 料经过第一变形区后沿刀具前 刀面流出，在靠近前刀面处形 成第二变形区。
• 在这个变形区域，由于切削层 材料受到刀具前刀面的挤压和 摩擦，变形进一步加剧，材料 在此处纤维化，流动速度减慢 ，甚至停滞在前刀面上。而且 ，切屑与前刀面的压力很大， 高达2～3GPa，由此摩擦产象。
？夹具
？夹具 l一夹具体；2一压板； 3、7一螺母；4、5一垫 圈：6一螺栓；8一弹簧； 9一定位键；10一菱形 销；11一圆柱销
？夹具的选用 ？夹具
？夹具的选用
？夹具
l一长方形基础板； 2一方形支撑件； 3一菱形定位盘； 4一快换钻套； 5一叉形压板； 6一螺栓； 7一手柄杆； 8一分度合件
2.1 金属切削过程
2.1.1 切削层与切削参数
• 金属切削的过程 ：刀具与工件相互 运动、相互作用的过程。
• 切削层：在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属 层。
• 切削层参数：切削层的截面尺寸。
• 主运动 ：使工件与刀具产生相对运动 而进行切削的最主要的运动。主运动 特点是运动速度最高，消耗功率最大 。主运动一般只有一个。
粘结现象时的摩擦状况
（3）第三变形区
• 金属切削层在已加 工表面受刀具刀刃 钝圆部分的挤压与 摩擦而产生塑性变 形部分的区域。
刀刃钝圆情况下已加工表面的形成过程
切屑经过刀刃钝圆B点后，受到后刀面BC 段的挤压和摩擦，经过BC段后，这部分金属开始 弹性恢复，恢复高度为△h，在恢复过程中又与 后刀面CD部分产生摩擦，这部分切削层在OB，BC ，CD段的挤压和摩擦后，形成了已加工表面的加 工质量。所以说第三变形区对工件加工表面质量 产生很大影响。
第1章 金属切削原理与刀 具
• 2.1 金属切削过程
2.1.1 切削层与切削参数 2.1.2 切削过程 2.1.3 影响切削变形的因素
• 2.2 切削过程的基本规律
2.2.1 切削力 2.2.2 切削热与切削温度 2.2.3 刀具磨损和耐用度
• 2.3 切削参数的选择
2.3.1 刀具几何角度 2.3.2 刀具几何参数的合理选择
• 铣削的背吃刀量：平行于铣刀轴线方向度量的被切
削层尺寸 bD ＝ ap
• （3）切削层公称横截面积AD：切削厚 度与背吃刀量的积： AD ＝ hD bD
2.1.2 切削过程
• 金属在加工过程中会发生剪切和滑移，图2-4表示 了金属的滑移线和流动轨迹，其中横向线是金属 流动轨迹线，纵向线是金属的剪切滑移线。
• 2．积屑瘤的形成及对加工影响
概念：
• 在一定的切削速度和保持连续切削的情况下 ，加工塑性材料时，在刀具前刀面常常粘结 一块剖面呈三角状的硬块，这块金属被称为 积屑瘤。
积屑瘤的成因：当金属切削层从终滑移面流出
时，受到刀具前刀面的挤压和摩擦，切屑与刀具前刀面 接触面温度升高，挤压力和温度达到一定的程度时，就 产生粘结现象，也就是常说的“冷焊”。切屑流过与刀 具粘附的底层时，产生内摩擦，这时底层上面金属出现 加工硬化，并与底层粘附在一起，逐渐长大，成为积屑 瘤，如图2-9所示。
一）碳素工具钢
碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般 为0.65～1.35%）。
1、常用牌号有 T7A、T8A……T13A等 2、主要性能 淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性 为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不 能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具 ，如板牙、锯条、锉等。
避免积屑瘤的发生的措施
• ①、首先从加工前的热处理工艺阶段解决。通过热处
理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。 • ②、调整刀具角度，增大前角，从而减小切屑对刀具
前刀面的压力。
• ③、调低切削速度，使切削层与刀具前刀面接触面温
度降低，避免粘结现象的发生。或采用较高的切削速 度，增加切削温度，因为温度高到一定程度，积屑瘤 也不会发生。
积屑瘤的产生与不但与材料的加工硬化有关，而 且也与刀刃前区的温度和压力有关。
• 积屑瘤对金属切削过程产生的影响 ：
❖（1）实际刀具前角增大 ❖（2）实际切削厚度增大 ❖（3）加工后表面粗糙度增大 ❖（4）切削刀具的耐用度降低
（1）实际刀具前角增大
• 刀具前角γo指前刀面与基面之间的夹角，其概念将在后节详细论述。如图所示，由于 积屑瘤的粘附，刀具前角增大了一个γb角度，如把切屑瘤看成是刀具一部分的话，无 疑实际刀具前角增大,现为γo ＋ γb 。
（1） 切削层公称厚度hD ：在主切削刃选定点的
基面内，垂直于过渡表面的切削层尺寸 。
• 切削层截面的切削厚度为： hD ＝ f sinκr
（2） 切削层公称宽度bD
• 切削层公称宽度bD ：在主切削刃选定点的基
面内，沿过渡层表面度量的切削层尺寸
• 切削层截面的公称切削宽度为：
•
bD ＝ ap/sinκr
2.3.3 切削用量的选择
• 2.4
2.4.1 2.4.2 2.4.3
• 2.5
2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4
切削过程基本规律的应用
切屑的控制 材料的切削加工性 切削液
刀具材料
刀具材料的基本要求 普通刀具材料 特殊刀具材料 涂层刀具
？夹具的选用
？
？
？夹具的选用
？
？夹具的选用
？
（3）加工后表面粗糙度增大
• 积屑瘤的变化不但是整体，而且积屑瘤本身也有一个变化过程。积屑瘤的底部一般比 较稳定，而它的顶部极不稳定，经常会破裂，然后再形成。
• 破裂的一部分随切屑排除，另一部分留在加工表面上，使加工表面变得非常粗糙。可 以看出，如果想提高表面加工质量，必须控制积屑瘤的发生。
（4）切削刀具的耐用度降低
三、常用刀具材料
二）合金工具钢
在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W） 、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐 磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。
1、主要牌号有 9SiCr CrWMn 2、主要性能 淬火后的硬度可达HRC61～65，红硬 性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10～15m/min,制 作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。 如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。
二、刀具材料应具备的性能
（一）高的硬度和良好的耐磨性 （二）高的强度和韧性 （三）高的耐热性 （四）良好的工艺性
总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测 性等要求。
三、常用刀具材料
目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金 工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
4．切削厚度
• 如图2-11所示，显示了进给量（即切削厚度）对
切屑变形的影响。在无积屑瘤段，进给量f越大， 材料的变形系数ξ越小。
第二章 刀具材料
内容安排
刀具材料应 具备的性能
概述
刀具材料 常用刀具材料
其他刀具材料
一、பைடு நூலகம் 述
• 刀具材料是指刀具上 参与切削部分的材料。 刀具的切削部分不但 要求具有一定的几何 形状，还要求有相应 的刀具材料。目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质 合金。