金属切削的计算方法
第一章金属切削过程的基础知识
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，单位是mm/r（毫米/转）。
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，还应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)。
1.1.2.3 刀具工作角度的参考系
上述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主 运动，不考虑进给运动，即在假定运动条件下确定的参考 系。但刀具在实际使用时，这样的参考系所确定的刀具角 度，往往不能确切地反映切削加工的真实情形。只有用合
成切削运动方向ve来确定参考系，才符合切削加工的实际。
例如，图1.10所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于
tanγn =tanγ0.cosλs cotαn =cotα0.cosλs
1.1.3.1主剖面与法剖面内的角度换算
以前角计算公式为例，公式推导如下：
tan n
ac Ma
tan o
ab Ma
tan n tan o
ac Ma Ma ab
ac ab
coss
tan n tan o cos s
1.1.3.2 主剖面与任意剖面的角度换算
（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。如图1.3所示，合成速度向量等 于主运动速度与进给运动速度的向量和。即
ve=vc+vf
(1.1)
图1.3 切削时合成切削速度
1.1.1.2 切削用量三要素
合成切削运动方向ve不同，后刀面与加工表面之间的接触
金属切削刀具切削力
图 ap、f (a) ap ; (b)f
2、 切削速度vc
切削塑性金属时，vc对切削力的影响如同对切削变形影响的 规律，是由积屑瘤与摩擦的作用所造成的。当vc<35 m/min 时，由于积屑瘤的产生和消失，使γoe增大或减小，导致切削 力的变化；当vc>35 m/min时，vc大，切削温度高，μ减小， 增大，则ξ减小，致使切削力减小。
Zw 1000 vc fa p
整理后得
Ps p 10 6
通过实验求得p后，反过来可以求得Pm，然后再计算Fz。
四、 机床电机功率
在设计机床选择电机功率PE时，应按下式计算
PE
Pm
m
式中 ηm —— 机床传动效率，通常η= 0.75～0.85
4.4 影响切削力的因素
切削力来源于工件材料的弹塑性变形及刀具与切屑、 工件表面的摩擦，因此凡是影响切削过程中材料的变形 及摩擦的因素都影响切削力。
影响因素主要为：工件材料；切削用量；刀具几何参 数；其他因素。
由
Fr
Ac sincos(
-o)
acaw sincos(
-o)
可知， 被加
工材料的抗剪变形、 切削面积愈大， 剪切角、 前角愈
小， 则切削力愈大。 具体分析如下：
一、工件材料
工件材料是通过材料的剪切屈服强度τs、塑性变形、
切屑与前刀面间摩擦系数μ等条件影响切削力的。
当ap、 f、κr不变时， rε增大，将使曲线部分各点的ac、 κr减小。 rε增大对Fx、Fy要比对Fz的影响大。 所以当工艺系统的刚性较差时， 宜用小rε。
刀尖圆弧半径对切削力的影响与 rε/ ap有关。
图 rε
(a) rε小;
(b) rε大
金属切削机床加工费用计算
金属切削机床加工费用计算文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]各种金属切削机床加工费用计算材料成本是一定的主要区别就在每家公司不同的人工成本、运输成本、消耗成本以及税收这部分，那么这些部分机加工工厂大都通过什么样的方式计算的呢？以下为整理了部分资料，供参考，（因计算方法因各地物价有出入）仅供参考。
详细计算方法1）、首先你可以对关键或复杂零件要求对方提供初步的工艺安排，详细到每个工序，每个工序的耗时。
2）、根据每个工序需要的设备每小时费用可以算出加工成本。
具体设备成本你也可以问供应商要，比如说：普通立加每小时在￥60~80之间（含税）；铣床、普车等普通设备一般为￥30。
3）、在按照比例加上包装运输、管理费用、工装刀具、利润就是价格了。
当然，价格一定程度上会和该零件的年采购量和难易程度有很大关系。
单件和批量会差很多价格，这也是很容易理解的。
粗略估算方法1）对于大件，体积较大，重量较重。
难度一般的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为1：1，这个比与采购量成反比；难度较大的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为1.2~1.5：1，这个比与采购量成反比；2）对于中小件难度一般的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为2~3：1，这个比与采购量成反比；难度较大的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为5~10：1，这个比与采购量成反比；由于机械加工存在很大的工艺灵活性，也就是一个零件可以有很多种工艺安排，那么成本当然是不一样的，但是供应商有时会报价时给你说一种复杂工艺提高价格，而实际生产时会采用其他简单工艺，所以采购员自身对图纸的阅读和对零件加工方面的知识的多少就决定你对成本的把握，所以机械零件采购需要比较全面的机械加工知识。
机加工费用构成，一般按照工时给的！如果你要加工一个工件，首先是对方的材料费用；然后是为了购买工件的一些差旅费用（一般没有）；最主要的是你要加工的工件所需要的加工工时，一般车工10-20元/小时，钳工要少一点大概10-15/小时；其余不在例举；如果没有现成的工具（如刀具、模具），所购买的费用也是需要你承担一部分的或全部；最后加起来就是你要付的加工费用！材料费、机器折旧、人工费、管理费、税等基本的是要的。
金属切削量计算公式
金属切削量计算公式在金属加工领域，切削量是一个非常重要的参数，它直接影响着加工质量和加工效率。
切削量的大小不仅关系到加工表面的粗糙度和加工后的尺寸精度，还关系到刀具的寿命和加工成本。
因此，合理计算和控制切削量对于提高加工质量、提高生产效率和降低成本都具有重要意义。
切削量的计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，包括切削速度、进给量、切削深度、切削角度等。
在实际加工中，根据不同的材料、刀具和加工方式，切削量的计算也会有所不同。
但是，一般来说，切削量的计算都可以通过以下公式来进行：切削量 = 切削速度×进给量。
其中，切削速度是刀具在切削时的线速度，通常以m/min或mm/s为单位；进给量是刀具在单位时间内在工件上移动的距离，通常以mm/min或mm/s为单位。
切削量的计算公式看似简单，但实际应用中需要考虑到很多因素。
首先，切削速度和进给量要根据具体的加工情况来确定。
切削速度一般是根据材料的硬度和刀具的材质来选择的，一般来说，硬度越大的材料，切削速度就应该越小；刀具的材质和涂层也会影响切削速度的选择。
进给量则需要考虑加工表面的粗糙度要求、刀具的耐磨性和加工效率等因素。
其次，切削量的计算还需要考虑到切削深度和切削角度。
切削深度是指刀具在工件上的有效切削深度，通常以mm为单位；切削角度则是刀具切削时与工件表面的夹角，通常以度为单位。
这两个参数的选择也会影响切削量的计算，需要根据具体的加工情况来确定。
除了上述的基本公式外，还有一些特殊情况下的切削量计算，比如在铣削加工中，切削量的计算还需要考虑到刀具直径和刀齿数等因素。
在车削加工中，切削量的计算还需要考虑到切削时间和切削力等因素。
在实际应用中，需要根据具体的加工情况来选择合适的计算公式。
在实际加工中，切削量的计算不仅仅是一个简单的数学计算，还需要考虑到加工质量、加工效率和刀具寿命等多个因素。
因此，合理的切削量计算是一个复杂的过程，需要加工人员具有丰富的经验和良好的技术水平。
(完整版)金属切削的计算方法
1.最大扭矩采用镗孔的方法进行公式来源《机械加工工艺设计实用手册》或《金属切削原理及刀具》《金属切削原理》（陶乾编）ypzFZ=9.81CFZ•apM=计算公式xFZ•f yFZ•(60υ)nFZ•KFZPZ=Cpz•t•sM切=（kg）FZ•d32⨯10Pz•D(kg.mm)2M切•n(kW)P=FZ•υ⨯10-3若采用双刃刀片则：背吃刀量为单刃的两倍N=716200⨯1.36(其中t=ap；S=f；)注：n—转每分钟（r/min）2.机床的最大切削抗力试验采用钻削的方法进行(钻削抗力的计算)公式来源计算公式JB/T4241－1993《卧式铣镗床技术条件》《机械加工工艺设计实用手册》《金属切削原理及刀具》《金属切削原理》（P1319）（p193）（陶乾编）(p274)F=595•D•S0.8F=9.81•CF•dF•f YF•KFF=CF•dF•f YF•KFZ X P=C P•D•S YP3.钻削扭矩M的计算公式来源计算公式公中系和数式的数指《机械加工工艺实用手册》（p193）《金属切削原理与刀具》第二版（p192－p195）《金属切削原理》（陶乾编）（p274）M=9.81•CM•d ZM•f yM•KMM=CM•dxF•f yM•KM•10-3表15－31：CM=0.021、ZM=2.0、YM=0.8、KM=1.0d=80、f1=0.8、f2=1表13－2：CM=225.63、XM=1.9、YM=0.8、KM=1d=8 0、f1=0.8、f2=1M=CM•D1.9•S0.8表13－2：CM=23.3、D=80、S1=f1=0.8、S2=f2=14.钻削功率的计算公式来源计算公式《机械加工工艺实用手册》《金属切削原理与刀具》（p193表13（p1319、表15－31）－2）《金属切削原理》（陶乾编）（p229）2M•υPm=d2M•υPm=2π•M•n或Pm=dPm=M•n716200⨯1.365.车削、镗孔时切削力的指数公式及指数计算公式主切削力F ZF Z=9.81C F Z•ap削)xFZ •f yFZ •(60υ)0nFZ •K FZ (N)(铸铁切F Z=9.81⨯92•a p•f 0.75•(60υ)•K FZ1切深抗力F y 进给抗力F x切削时消耗的功率P m切削扭矩MF y=9.81C Fy•ap F x=9.81C Fx•apzFy •f yFy •(60υ)•K Fy (N)nFy zFx •f yFx •(60υ)•K Fx (N)nFx 式中υ的单位为m/sP m=F Z•υ⨯10-3(kW)M Z =公式中的系数和指数加工材料刀具材料加工形式F Z⨯d032⨯10公式中的系数及指数主切削力F Z C FZXF Z 1.00.721.01.01.01.0yF Z 0.750.81.70.751.00.750.75nF Z -0.1500.71000切深抗力F y C Fy 19914294XF y 0.90.730.9yF y 0.60.670.75nF y -0.30进给抗力F X C FX 29454XF X yF x 1.01.20.50.65nF x -0.4结构钢及铸钢σb =0.637Gpa (=65kgf/mm )结构钢及铸钢σb =0.637Gpa (=65kgf/mm 2)不锈钢1Gr18Ni9Ti,HB=141灰铸铁2硬质合金外圆纵车、横车及镗孔切槽及切断切螺纹270367133180222191204高速钢外圆纵车、横车及镗孔切槽及切断成形车削硬质合金外圆纵车、横车及镗孔硬质合金高速钢外圆纵车、横车及镗孔切螺纹外圆纵车、横车及镗孔切槽及切断外圆纵车、横车及镗孔92103114158811.01.01.01.00.751.80.751.00.7500.8200054119430.90.90.90.750.750.754651381.01.21.00.40.650.4HB=190可煅铸铁HB=150硬质合金高速钢外圆纵车、横车及镗孔切槽及切断外圆纵车、横车及镗孔切槽及切断10013955751.01.01.01.00.751.00.661.00000880.90.75401.20.65中等硬度不均质铜合金高速钢HB=120铝及铝硅合金高速钢外圆纵车、横车及镗孔切槽及切断40501.01.00.751.0006.铣削力的计算公式F Z=M =9.81C F•a pq F X FZ •a fW F Y FZ •a eW FZ FZ •Zd 0•n 0•60F Z•d0（N ﹒m ）32⨯10•KFZ （N ）P m =π•d 0•n0F Z •υ(kW)其中υ=（m/s ），υf =f •n 0=a f •Z •n 0,10001000d 0－铣刀外径mm ；n 0－铣刀转速（r/s）,Z－铣刀齿数。
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。
第三章 常用金属切削加工方法
孔中键槽及多边形孔等，有时也用于加
工成形内外表面
二、拉 削
指在拉床上用拉刀进行加工的方法， 拉削可以认为是刨削的进一步发展。
它是利用多齿的拉刀，逐齿依次从工件 上切下很薄的金属层，使表面达到较高 的精度和较小的粗糙度值。
拉削时，一般由拉刀作低速直线运动， 被加工表面在一次走刀中形成
第三章 常用金属切削加工方法
车削加工 钻削和镗削加工 刨削和拉削加工 铣削加工 磨削加工
概述
机械零件种类繁多，但其形状都是由一些基本表面 组合而成。零件的最终成形，实际上是由一种表面 形式向另一种表面的转化，包括不同表面的转化、 不同尺寸的转化及不同精度的转化。转化过程的实 现，主要依靠运动。不同切削运动（主运动和进给 运动）的组合便形成了不同的切削加工方法。常用 的切削加工方法有车削、钻削、镗削、刨削、铣削、 磨削等，对某一表面的加工可采用多种方法，只有 了解了各种加工方法的特点和应用范围，才能合理 选择加工方法，进而确定最佳加工方案
在实际生产中,钻_扩_铰是较精密孔的典型加工工艺
三、镗孔
在镗床上完成孔加工的过程，叫镗孔。
工件安装在工作台上，工作台可作横向和纵向进给， 并能旋转任意角度。镗刀装在主轴或转盘的径向刀 架上，通过主轴箱可使主轴获得旋转主运动、轴向 进给运动，主轴箱还可沿立柱导轨上下移动。
镗削加工所用的刀具
单刃镗刀 浮动镗刀(V=0.08～0.13m/s)
3）减小背吃刀量，增加进给次数，以降低切削力。 （2）偏心工件的车削 偏心工件主要包括偏心轴和偏心套。如图3-8 （3）曲轴的车削 如图3-9
（二）车端面及台阶
（三）孔加工 （四）车槽及切断 （五）圆锥面的车削 常用圆锥面车削的方法有： 宽刀法，小刀架转位法，偏移尾座法和靠模法。
金属切削的计算
zFx yFx nFx
Fx=9.81CFx*ap*f・(68)• KFx(N)
切削时消耗的功率
Pm
Pm=FzX10~(kW)
切削扭矩M
Fz氏do
MZ _ 3
2X10
公式中的系数和指数
加工材料
刀具
材料
加工形式
公式中的系数及指数
主切削力Fz
切深抗力Fy
进给抗力Fx
Cfz
XFz
yFZ
nFZ
CFy
XFy
yFy
nFy
Cfx
XFx
yFx
nFx
结构钢及铸 钢彷b
=0.637Gpa
2
(=65kgf/mrim
硬质
合金
外圆纵车、横车及镗孔
270
1.0
0.75
-0.15
199
0.9
0.6
-0.3
294
1.0
0.5
-0.4
切槽及切断
367
0.72
0.8
0
142
0.73
0.67
0
切螺纹
133
1.7
0.71
结构钢及铸 钢彷b
（p274）
计算 公式
M=9.81・Cm-dZM-fyM-Km
xfyr ”_3
皿乂皿叱。-f^Km-10
1.9 0.8
M=CM* D *S
公式 中的 系数 和指 数
表15—31:Cm=0.021、Zm=2.0、
Ym=0.8、Km=1.0
d=80、f1=0.8、f2=1
表13—2:Cm=225.63、Xm=1.9、
M切
N (kW)
机械制造技术基础知识点
机械制造技术基础知识点壹金属切削原理一、切削运动：使刀具和工件产生相对运动以进行切削的运动，通常速度最大。
二、切削中的工件表面：1、待加工面：加工时即将被切除的表面。
2、已加工面：已被切除多余金属的工件新表面。
3、过渡表面：刀具正在切除的工件表面。
三、切削用量(三要素)：1、切削速度V c：V c=2、进给量f(进给速度V f)：V f=fn3、背吃刀量(切削深度)a p：a p=四、刀具切削部分的结构三要素1、前刀面Aγ:切屑流出的表面。
2、主后刀面Aα:刀具上与工件过渡表面相对的表面。
3、副后刀面A’α:刀具上与已加工表面相对的表面。
4、主切削刃S:前刀面与主后刀面的交线，完成主要的切削工作。
5、副切削刃S’:前刀面与副后刀面的交线，配合主切削刃并完成已加工面五、刀具标注角1、参考系(1)基面p r通过切削刃某一指定点，并与该点切削速度相垂直的平面。
(2)切削平面p s通过主切削刃某一指定点，与主切削刃相切并垂直于基面。
(3)正交平面p o 通过主切削刃某一指定点，同时垂直于基面和切削平面。
2、标注角(1)前角γo正交平面内测量的前刀面与基面的夹角(2) 后角αo正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角(3) 刃倾角λs切削平面内测量的主切削刃与基面的夹角(4) 主偏角κr基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角(5) 副偏角κ’r基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角六、金属切削变形区及特点1、第一变形区: 从OA线开始发生塑性变形，到OM线剪切滑移结束2、第二变形区: 前刀面排出时受到挤压和摩擦，靠近前刀面处金属纤维化3、第三变形区: 已加工表面受挤压和摩擦，产生变形和回弹，造成表层金属纤维化与加工硬化七、积屑瘤1、现象：在切削速度不高又可以产生连续性切屑，加工钢等塑性材料。
（即低速切削塑性材料产生连续性切屑时）。
2、产生原因：切屑与前刀面发生强烈摩擦形成新鲜表面接触，在适当温度及较高压力下产生粘结(冷焊)。
机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
金属切削加工速查速算与典型零件加工工艺、操作技术实用手册
金属切削加工速查速算与典型零件加工工艺、操作技术实用手册以下是金属切削加工的速查速算和典型零件加工工艺、操作技术的实用手册：# 一、金属切削加工速查速算1. 切削速度计算公式：切削速度（m/min）= π×刀具直径（mm）×转速（rpm）÷ 10002. 进给速度计算公式：进给速度（mm/min）= 进给量（mm/刀牌）×刀片数（个）×转速（rpm）3. 主轴转速计算公式：转速（rpm）= 切削速度（m/min）× 1000 ÷（π×刀具直径（mm））4. 铣削过程中每刃进给量计算公式：进给量（mm/刀齿）= 机床进给速度（mm/min）÷（铣刀直径（mm）×刀齿数）5. 铣削切削宽度计算公式：切削宽度（mm）= 铣削进给量（mm/刀齿）×刀齿数# 二、典型零件加工工艺1. 钻孔工艺：- 固定工件，选取合适的钻头。
- 设置合适的切削速度和进给速度。
- 开始钻孔，保持合适的冷却液供给。
2. 车削工艺：- 固定工件，选择合适的车刀。
- 设置合适的主轴转速、进给速度和切削速度。
- 开始车削，保持合适的切削液供给。
3. 镗削工艺：- 固定工件，选择合适的镗刀。
- 设置合适的主轴转速、进给速度和切削速度。
- 开始镗削，保持合适的切削液供给。
4. 铣削工艺：- 固定工件，选择合适的铣刀。
- 设置合适的主轴转速、进给速度和切削速度。
- 开始铣削，保持合适的切削液供给。
5. 磨削工艺：- 固定工件，选择合适的砂轮或砂带。
- 设置合适的主轴转速、进给速度和切削速度。
- 开始磨削，保持合适的冷却液供给。
# 三、操作技术实用手册1. 切削液使用技巧：- 选择合适的切削液种类和浓度。
- 保持切削液的清洁度和稳定性。
- 定期更换和补充切削液。
2. 刀具维护技巧：- 定期检查刀具磨损情况。
- 及时更换磨损严重的刀具。
第 一章 金属切削的基础知识
背吃刀量
在垂直于主运动方向和进给方向的工 作平面内测量的刀具切削刃与工件切削表 面的接触长度。对于外圆车削，背吃刀量 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)。
切削层参数
二、刀具角度
刀具的组成部分
（１）刀具静止参考系
劈柴
斧头角度
切西瓜
水果刀角度
外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分 （又称刀头）由前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削 刃和刀尖所组成。其定义分别为： （1）前面 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。 （2）主后面 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表 面。 （3）副后面 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。 （4）主切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切 削工作。 （5）副切削刃 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃 完成切削工作，并最终形成已加工表面。 （6）刀尖 主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可 以是小的直线段或圆弧。
切削速度 Vc
切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度 主运动为旋转运动： 切削速度一般为其最大线速度。
由于切削刃上各点的切削速度可能是不同，计算 时常用最大切削速度代表刀具的切削速度 Vc = πdn/1000 m/s 或 m/min 式中：d：工件或刀具的直径，mm n: 工件或刀具的转速，r/s 或r/min
（３）高速钢
高速钢是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工 具钢。它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质 合金，但强度和韧度却高于硬质合金(表1—1)， 工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金 低。普通高速钢如W18Cr4V是国内使用最为普 遍的刀具材料，广泛地用于制造形状较为复杂 的各种刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀 具和其他成形刀具等。
金属切削原理中的切削力分量的解析计算方法
金属切削原理中的切削力分量的解析计算方法在金属切削加工过程中，切削力是一个重要的物理量，它直接影响切削质量、刀具寿命和机械设备的稳定性。
准确地计算切削力分量对于优化金属切削过程、提高生产效率具有重要意义。
本文将介绍金属切削原理中常见的三个切削力分量：主切削力、侧切削力和进给力，并阐述其解析计算方法。
1. 主切削力的解析计算方法主切削力是切削加工中最主要的切削力分量，它沿工件的切削方向生效。
主切削力的计算依赖于切削力系数（Kc）、切削宽度（ao）和切削厚度（t）。
主切削力的计算公式如下：Fc = Kc × ao × t其中，Fc为主切削力，单位为牛顿（N）；Kc为切削力系数，其值与切削材料、切削条件等有关；ao为切削宽度，单位为毫米（mm）；t为切削厚度，单位为毫米（mm）。
2. 侧切削力的解析计算方法侧切削力是与主切削力垂直的切向力，它的大小直接影响切削刀具的振动和工件表面质量。
侧切削力的计算需要考虑刀具的几何参数、刀具偏角等因素。
侧切削力的计算公式如下：Fs = Ks × ae × t × tan(φ)其中，Fs为侧切削力，单位为牛顿（N）；Ks为侧切削力系数，其值与切削条件、刀具材料等有关；ae为侧切削宽度，单位为毫米（mm）；t为切削厚度，单位为毫米（mm）；φ为刀具偏角。
3. 进给力的解析计算方法进给力是将工件推入切削区域所需的力量，它直接影响工件的进给速度和加工精度。
进给力的计算需要考虑刀具尺寸、进给速度、切削宽度等因素。
进给力的计算公式如下：Ff = Kf × f × ae其中，Ff为进给力，单位为牛顿（N）；Kf为进给力系数，其值与切削条件、刀具材料等有关；f为进给速度，单位为毫米/转（mm/rev）；ae为切削宽度，单位为毫米（mm）。
在实际切削过程中，切削力的计算可以通过试验测量和模拟仿真方法进行。
试验测量需要使用专用的力测量设备，并进行一系列的实验来获取切削力分量的准确值。
机械制造基础复习资料(答案)
第一章金属切削的基本知识1．切削三要素概念与计算。
切削用量：是指切削速度、进给量和切削深度三者的总称，这三者又称切削用量三要素。
①切削速度v：在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动v = πdn / 1000 ( m / min )式中 d --- 完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm） n --- 主运动的转速（r / min）②进给量f：工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量。
vf = n * f （mm / min）③切削深度ap：等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距。
⑴对于外圆车削 ap = （dw - dm) / 2 (mm)⑵对于钻孔 ap = dm / 2 (mm)式中 dw --- 工件加工前直径(mm)；dm --- 工件加工后直径(mm)。
2．①高硬度②高耐热性③足够的强度和韧性④高耐磨性⑤良好的工艺性顾其它。
3．刀具的标注角度定义，作用。
刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的刀具角度。
（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）⑴前角γ0：在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。
前角的作用：前角↑切屑变形↓切削力↓刃口强度↓前刀面磨损↓导热体积↓⑵后角α0：在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。
后角的作用：后角↑后刀面与加工表面间的摩擦↓后刀面磨损↓刃口强度↓导热体积↓⑶主偏角Kr：在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角。
主偏角的作用：主偏角↑切削刃工作长度↓刀尖强度↓导热体积↓径向分力↓⑷副偏角Kr’：在基面内测量的，副切削刃与进给反方向的夹角。
副偏角的作用：副偏角↑副后面与工件已加工表面摩擦↓刀尖强度↓表面粗糙度↑⑸刃倾角λS：在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角刃倾角的作用：①影响排屑方向：λS ＞0 °排向待加工表面；λS =0 °前刀面上卷曲λS ＜0 °排向已加工表面；②影响切入切出的稳定性③影响背向分力大小刀具角度的选择原则：1）粗加工塑性材料时，选择大前角γ0，小后角α0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角λs；加工脆性材料时可适当减小前角γ0；加工高硬度难加工材料时，采用负前角(γ0<0°)。
金属切削力
π o 4 ( 0 ) 4 4
切削方程式
从两种方法中都能得出： 1．当 0 增大时，Φ角随之增大，变形减小。即 在保证切削刃强度的条件下，增大前角对改 善切削过程是有利的。 2．当β增大时，Φ角随之减小，变形增大。故仔 细研磨刀面、加入切削液以减小前刀面上的摩 擦对改善切削过程是有利的。
切削力理论公式和经验公式
生产、实验中经常遇到切削力的计算。目前 切削力的理论计算公式只能供定性分析用。因为 切削力Fz计算公式是在忽略了温温度、正应力、 第Ⅲ变形区变形与摩擦力等条件下推导出来的， 故不能用于计算。而求切削力较简单又实用的方 法是利用测力仪直接测出或通过实验后整理成的 实验公式求得。
切削力
教学目的：金属切削加工中二维和三维切削力问题，二维 是基础，实际问题的重点是三维切削，而且到目前为止有 相当多的问题没有得到圆满的解答。 一、切削方式。二维切削和三维切削异同。 二、剪切面切削模型。变形系数、剪应变和剪切角的关系 研究；切削时的切削速度关系；切削形成时的能量 消耗 三、切削方程式。通过对麦钱特切削方程式与李-谢弗切方 程式分析得出哪些规律？其他几种切削方程式的分析 得出新的结论。切削方程式的一般形式说明了什么？
剪切面切削模型
切削时的切削速度关系 由连续条件，切削速度v,切削速度vc与剪切速度vs三 者组成封闭的三角形。 sin v vc v cos( 0 )
cos 0 vs v sin v cos( 0 )
见书中P50 图2-42
剪切面切削模型
四、切削力理论公式和经验公式。切削力理论公式推导原 理；用切削力理论公式分析工件材料、切削用量、刀 具几何参数对切削力的影响；切削力经验公式获取方 式；用切削力经验公式分析工件材料、切削用量、刀 具几何参数对切削力的影响； 五、三维切削。单刃的三维切削和双刃的三维切削的特点； 六、举例。金属切削过程中关于切削力学研究成果，如切削 力理论研究、切削力的实验研究，切削力仿真预测研究 切削力的有限元模拟研究等
金属切削的计算方法
金属切削的计算方法金属切削是制造业中常见的加工方法之一，它通过切削工具与金属工件之间的相对运动来去除金属材料，以达到加工出所需形状和尺寸的目的。
在金属切削过程中，需要进行一系列的计算，以确定所需的切削参数和工具选型。
本文将介绍金属切削的常见计算方法。
首先，需要计算切削速度。
切削速度是切削工具在切削过程中的相对线速度，通常用V表示。
切削速度的计算公式为：V=π*D*n/1000其中，V代表切削速度（m/min），D代表切削刀具的直径（mm），n代表主轴转速（rpm）。
切削速度应根据金属材料的种类来选择，对于不同的金属材料，其切削速度范围也不同。
接下来，需要计算进给速度。
进给速度是切削刀具在切削过程中每分钟将工件移动的距离，通常用f表示。
进给速度的计算公式为：f=z*n*S/1000其中，f代表进给速度（mm/min），z代表每刃切削刀具的刃数，n代表主轴转速（rpm），S代表每转切削的进给量（mm/r)。
进给速度的选择也需要根据具体的切削条件和要求来决定。
此外，还需要计算切削刃数。
切削刃数是指切削刀具上的刀刃数量，根据切削刃数的不同，可以选择不同的刀具。
切削刃数的计算公式为：z=Q/(f*n*S)其中，z代表刀刃数，Q代表每转切削总量（mm³/r）。
刀刃数的选择应根据具体的金属材料和加工要求来决定。
此外，还需要对切削刀具的主偏角进行计算。
主偏角是切削刀具上刀刃与切削速度方向之间的夹角。
主偏角的计算公式为：λ = arctan(f / (D * n))其中，λ代表主偏角（°），f代表进给速度（mm/min），D代表切削刀具的直径（mm），n代表主轴转速（rpm）。
主偏角的选择应根据具体的切削条件和切削刀具的要求来决定。
另外，还需要计算切削力。
切削力是切削过程中切削刀具对工件的作用力，通常用Fc表示。
切削力的计算公式为：Fc = k * f * b * ap * n其中，Fc代表切削力（N），k代表切削力系数，f代表进给速度（mm/min），b代表切削刀具的切削宽度（mm），ap代表切削刀具的切削深度（mm），n代表主轴转速（rpm）。
金属切削的基础知识
已加工表面质量越好
2) 后角α0 在正交平面内测量, 主后刀面与切削平面之间
的夹角。
υc
切削平面投影线
后角α0 主后刀面投影线
作用:
减小后刀面与已加工表面之间的摩擦; 它和 前角一样影响刃口的强度和锋利程度。
后角应在60~120内选取; 粗加工取小, 精加 工取大。
3) 主偏角κr
主切削平面与假定工作平面之间的夹角。
• 目前绝大多数零件的质量还要靠切削加工的方法来 保证。
第一章 第二章
金属切削的基础知识 金属切削机床的基本知识
第三章
常用加工方法综述
第四章 精密加工和特种加工简介
第五章
典型表面加工分析
§1-1 切削运动及切削要素
一、零件表面的形成及切削运动
1．主运动―― ―主要完成切削的动，消耗功率最多，一种 加工主运动只有一个。（ ）；
3.车刀的主要角度 为确定刀具的主要角度, 须建立三个相互垂直的
参考平面构 成的静止参考系。
(1) 建立车刀静止参考系 基面 切削平面 正交平面
1) 基面 通过切削刃选定点的平面, 它平行刀具安装的一个 平面, 其方位要垂直于主运动方向。
υc
2) 切削平面 通过切削刃选定点并同时垂直于基面的平面。
三、刀具结构 车刀按结构分类, 有整体式、焊接式、机夹式
和可转位式四种型式（见图）。 （它们的特点与常用场合见表1－2。）
表1－2 车刀结构类型、特点与用途
名称
特
点
整体 用整体高速钢制造,刃口较锋利,但价高的刀具 式 材料消耗较大
适 用 场合
小型车床或加工有色金 属
焊接 式
焊接硬质合金或高速钢于预制刀柄上,结构紧 凑,刚性好,灵活性大。但硬质合金刀片经过高 温焊接和刃磨，易产生内应力和裂纹
机械制造技术课件第二章金属切削基本原理
机械制造技术课件第二章金属切削基本原理一、教学内容二、教学目标1. 理解金属切削的基本概念，掌握金属切削过程的基本原理。
2. 了解金属切削刀具的材料、结构及其对切削加工的影响。
3. 掌握切削力、切削热及切削温度的计算方法，分析其对加工质量的影响。
三、教学难点与重点教学难点：金属切削过程中的物理现象及其对加工质量的影响。
教学重点：金属切削基本概念、刀具结构及其对切削加工的影响、切削力的计算。
四、教具与学具准备1. 教具：金属切削刀具实物、切削加工视频、PPT课件。
2. 学具：笔记本、教材、计算器。
五、教学过程1. 导入：通过展示金属切削加工视频，让学生了解金属切削的实际应用，激发学习兴趣。
时间：5分钟2. 知识讲解：（1）讲解金属切削的基本概念，如切削、切削速度、进给量等。
（2）介绍金属切削刀具的材料、结构及其对切削加工的影响。
（3）分析金属切削过程中的物理现象，如切削力、切削热等。
（4）讲解切削力、切削热及切削温度的计算方法。
时间：30分钟3. 例题讲解：选择一道具有代表性的例题，详细讲解切削力的计算过程。
时间：15分钟4. 随堂练习：出一道与例题相似的练习题，让学生独立完成，巩固所学知识。
时间：10分钟5. 课堂小结：时间：5分钟六、板书设计1. 金属切削基本概念2. 金属切削刀具的材料及结构3. 金属切削过程中的物理现象4. 切削力、切削热及切削温度的计算5. 课堂练习题及答案七、作业设计1. 作业题目：（1）简述金属切削的基本概念。
（2）列举金属切削刀具的常见材料，并说明其特点。
2. 答案：（1）金属切削是指利用切削工具将工件上的材料去除，使其达到一定尺寸和表面质量的过程。
（3）切削力的计算公式：F = ap f cos(λ) K其中，ap为切削深度，f为进给量，λ为刀具前角，K为工件材料系数。
带入数据计算得：F ≈ 300N八、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式，使学生掌握了金属切削基本原理。
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0.86
立铣刀
硬质合金
11.9
1.0
0.75
0.85
-0.13
0.73
高速钢
65
1.0
0.72
0.86
0
0.86
圆盘铣刀、切槽及切断铣刀
硬质合金
250
1.1
0.8
0.9
0.1
1.1
高速钢
65
1.0
0.72
0.86
0
0.86
凹凸半圆及角铣刀
高速钢
45
1.0
0.72
0.86
0
0.86
加工不锈钢1Cr18Ni9Ti HB=141
0.75
-0.15
199
0.9
0.6
-0.3
294
1.0
0.5
-0.4
切槽及切断
367
0.72
0.8
0
142
0.73
0.67
0
切螺纹
133
1.7
0.71
结构钢及铸钢σb
=0.637Gpa
(=65kgf/mm2)
高速钢
外圆纵车、横车及镗孔
180
1.0
0.75
0
94
0.9
0.75
0
54
1.2
0.65
0
切槽及切断
切削时消耗的功率Pm
(kW)
切削扭矩M
公式中的系数和指数
加工材料
刀具材料
加工形式
公式中的系数及指数
主切削力FZ
切深抗力Fy
进给抗力FX
CFZ
XFZ
yFZ
nFZ
CFy
XFy
yFy
nFy
CFX
XFX
yFx
nFx
结构钢及铸钢σb
=0.637Gpa
(=65kgf/mm2)
硬质合金
外圆纵车、横车及镗孔
270
1.0
端铣刀
硬质合金
218
0.92
0.78
1.0
0
1.15
立铣刀
高速钢
82
1.0
0.6
0.75
0
0.68
加工灰铸铁HB=190
端铣刀
硬质合金
54.5
0.9
0.74
1.0
0
1.0
圆柱铣刀
58
1.0
0.8
0.75
0
0.9
圆柱铣刀、立铣刀、圆盘铣刀、切槽及切断铣刀
高速钢
30
1.0
0.65
0.83
0
0.83
加工可锻铸铁HB=150
7.钻削力的计算公式（m/s）（m源自/s）（N）(N·m)
(W)
(kW)
钻削力F，扭矩M公式中的系数、指数及修正系数见表13－2和13－3。
表13－2高速钢麻花钻钻孔时轴向力、扭矩公式中的系数及指数
加工材料
扭矩M
轴向力F
CM
XM
YM
CF
XF
YF
钢σb=0.735GPa
333.54
1.9
0.8
833.85
222
1.0
1.0
0
成形车削
191
1.0
0.75
0
不锈钢
1Gr18Ni9Ti,HB=141
硬质合金
外圆纵车、横车及镗孔
204
1.0
0.75
0
灰铸铁HB=190
硬质合金
外圆纵车、横车及镗孔
92
1.0
0.75
0
54
0.9
0.75
0
46
1.0
0.4
0
切螺纹
103
1.8
0.82
高速钢
外圆纵车、横车及镗孔
114
4.钻削功率的计算
公式来源
《机械加工工艺实用手册》（p1319、表15－31）
《金属切削原理与刀具》（p193表13－2）
《金属切削原理》（陶乾编）
（p229）
计算公式
或
5.车削、镗孔时切削力的指数公式及指数
计算公式
主切削力FZ
(N)
(铸铁切削)
式中 的单位为m/s
切深抗力Fy
(N)
进给抗力Fx
(N)
1.0
0.75
0
119
0.9
0.75
0
51
1.2
0.65
0
切槽及切断
158
1.0
1.0
0
可煅铸铁HB=150
硬质合金
外圆纵车、横车及镗孔
81
1.0
0.75
0
43
0.9
0.75
0
38
1.0
0.4
0
高速钢
外圆纵车、横车及镗孔
100
1.0
0.75
0
88
0.9
0.75
0
40
1.2
0.65
0
切槽及切断
139
1.0
1.0
0
中等硬度不均质铜合金HB=120
高速钢
外圆纵车、横车及镗孔
55
1.0
0.66
0
切槽及切断
75
1.0
1.0
0
铝及铝硅合金
高速钢
外圆纵车、横车及镗孔
40
1.0
0.75
0
切槽及切断
50
1.0
1.0
0
6.铣削力的计算公式
（N）
（N﹒m）
(kW)其中 （m/s）， ,
d0－铣刀外径mm；n0－铣刀转速（r/s）,Z－铣刀齿数。
公式来源
JB/T4241－1993
《卧式铣镗床技术条件》
《机械加工工艺设计实用手册》（P1319）
《金属切削原理及刀具》（p193）
《金属切削原理》（陶乾编）(p274)
计算公式
3.钻削扭矩M的计算
公式来源
《机械加工工艺实用手册》（p193）
《金属切削原理与刀具》第二版（p192－p195）
《金属切削原理》（陶乾编）（p274）
1
0.7
灰铸铁HB190
225.63
1.9
0.8
588.60
1
0.8
可锻铸铁HB150
196.20
1.9
0.8
510.12
1
0.8
青铜HB100～140
117.72
1.9
0.8
304.11
1
0.8
表13－3切削条件变化后的修正系数
工件材料
钢
灰铸铁
可锻铸铁
钻头磨钝
扭矩M
轴向力F
未磨损
磨钝后
未磨损
磨钝后
铣削力公式中的系数及指数
铣刀类型
刀具材料
公式中的系数及指数
CF
XF
YF
ZF
WF
qF
加工碳素结构钢σb=0.637GPa
端铣刀
硬质合金
790
1.0
0.75
1.1
0.2
1.3
高速钢
78.5
0.95
0.8
1.1
0
1.1
圆柱铣刀
硬质合金
96.7
1.0
0.75
0.88
0
0.87
高速钢
65
1.0
0.72
0.86
K钝M=0.87
K钝M=1.0
K钝F=0.9
K钝F=1.0
端铣刀
硬质合金
491
1.0
0.75
1.1
0.2
1.3
圆柱铣刀、立铣刀、圆盘铣刀、切槽及切断铣刀
高速钢
30
1.0
0.72
0.86
0
0.86
加工中等硬度非均质铜合金HB=100－140
圆柱铣刀、立铣刀、圆盘铣刀、切槽及切断铣刀
22.6
1.0
0.72
0.86
0
0.86
ap－铣削深度（mm）；ae－铣削接触弧深度（mm）；af－每齿进给量(mm/Z)； －每秒（分）进给量(mm/s,mm/min)；f－每转进给量(mm/r)；
计算公式
公式中的系数和指数
表15－31：CM=0.021、ZM=2.0、
YM=0.8、KM=1.0
d=80、f1=0.8、f2=1
表13－2：CM=225.63、XM=1.9、YM=0.8、KM=1
d0=80、f1=0.8、f2=1
表13－2：CM=23.3、D=80、S1=f1=0.8、S2=f2=1
1.最大扭矩采用镗孔的方法进行
公式来源
《机械加工工艺设计实用手册》或《金属切削原理及刀具》
《金属切削原理》（陶乾编）
计算公式
若采用双刃刀片则：背吃刀量为单刃的两倍
（kg）
(kg.mm)
(kW)
(其中t=ap；S=f；)
注：n—转每分钟（r/min）
2.机床的最大切削抗力试验采用钻削的方法进行(钻削抗力的计算)