金属切削基础知识
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。
金属切削的基础知识
切削过程： 三个变形区
（1）第一变形区
（2）第二变形区： （3）第三变形区：
制造技术
切屑种类：
1）带状切屑
外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。
制造技术
2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料
制造技术
二、切削热的传散
在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。
面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、表层材质变化
1.加工硬化
加工硬化是指在切削过程中，工件已加工表面受刀刃和后 面的挤压和摩擦而产生塑性变形，使表层组织发生变化，硬度 显著提高的现象。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。
制造技术
对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件
制造技术
2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附
金属切削的基础知识
机械制造基础习题一、填空题1．切削用量三要素指的是切削速度、进给量、背吃刀量2．在金属切削过程中，切削运动可分为主运动和进给运动。
其中主运动消耗功率最大，速度最高。
3.金属切削刀具的材料应具备的性能有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性和良好的散热性、良好的工艺性与经济性。
4．刀具在高温下能保持高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性．则该刀具的热硬性较高。
5．前刀面和基面的夹角是前角，后刀面与切削平面的夹角是后角，主切削刃在基面上的投影和进给方向之间的夹角是主偏角，主切削刃与基面之间的夹角是角刃倾角。
6．刀具角度中，影响径向分力Fy大小的角度是主偏角。
因此，车削细长轴时，为减小径向分力作用，主偏角常用75°或90°。
7．车外圆时，刀尖高于工件中心，工作前角变大，工作后角变小。
8．切削过程中影响排屑方向的刀具角度是刃倾角，精加工时，刃倾角应取正值。
9．积屑瘤产生的条件是用中等速度切削塑性材料且能形成带状切屑时。
避免积屑瘤的产生，主要控制切削用量中的切削速度。
10．在切削用量中，影响切削力大小最显著的是背吃刀量，影响切削温度大小最显著的是切削速度。
11．切削用力常分解到三个相互垂直的方向上：主切削力与主切削刃上某点的切削速度方向一致；与工件轴线平行的为进给抗力；与工件半径方向一致的是切深抗力力。
12．从提高刀具耐用度出发，粗加工时选择切削消量的顺序应是背吃刀量、进给量、切削速度。
13．孔加工中，镗床主要用于箱体类零件上孔系的加工。
14．在拉削加工中，主运动是拉刀的旋转，进给运动是靠拉刀的齿升量来实现的。
15．合理的刀具耐用度（寿命）包括最高生产率寿命与最低成本寿命两种。
16．转位车刀的切削性能比焊接车刀好（好，差），粗加工孔时，应选择麻花钻（拉刀、麻花钻）刀具。
17．当主偏角增大时，刀具耐用度增加（增加，减少），当切削温度提高时，耐用度减少（增加、减少）。
18．当工件材料硬度提高时，切削力增加（增加，减少）；当切削速度提高时，切削变形减少（增加、减少）。
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
金属切削过程的基础知识
1. 切削运动
金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。依其 作用不同，可把切削运动分为主运动与进给运动。
（1）主运动
主运动是切除多余金属层以形成工件要求的形状、尺寸 精度及表面质量所必须的基本运动，是速度最高、消耗功率 最大的运动。这种运动在切削过程中只能有一个。车削的主 运动是工件的回转运动。
前角γ0e和工作后角αoe都与其标注前
角γo和标注后角αo不同，它们之间的 关系见下式：
vc
第一节 基本概念
γ oe γ o η ；α oe α o η
η称为合成切削速度角，是 主运动方向与切削速度方向 的夹角：
tanη vf f
vc π d
vc
第一节 基本概念
（2）纵车
当考虑进给运动后，切削刃上选定点的运动轨迹是一螺旋线，这时的切削 平面Pse是过选定点与螺旋面相切的平面，刀具工作角度的参考系（Pse、Pre） 倾斜了一个角η，则工作进给剖面内的工作角度为：
第一节 基本概念
（1）前刀面
切屑流经的表面称为前刀面，记为Ar。
（2）后刀面
后刀面分为主后刀面和副后刀面。与工 件上加工表面相对的表面称为主后刀面，记 为Aa。与工件上已加工表面相对的表面称为 副后刀面，记为Aa’。
（3）切削刃 前刀面与主后刀面的交线，称
为主切削刃，用以完成主要切除 工作，记作S；前刀面与副后刀 面的交线，称为副切削刃，辅助 参与形成己加工表面，记作S’。 （4）刀尖
切削主运动和进绘运动的合成称合成切削运动，亦即刀具切削刃上某一点
相对工件的运动，其大小与方向用合成速度向量 ve 表示。
ve vc v f
第一节 基本概念
2. 切削用量三要素
金属切削的基础知识概述
金属切削的基础知识概述简介金属切削是一种通过削剪和切割金属材料的方法，是制造业中常见的一项工艺。
基于材料的性质和切削工具的性能，金属切削可以实现高精度和高效率的加工。
本文将介绍金属切削的基本原理、切削工具、切削过程中的参数和常见的切削方式。
基本原理金属切削的基本原理是通过切削工具对金属材料进行削剪，从而使金属材料形成所需的形状和尺寸。
切削工具通常是由刀具和刀具架组成。
刀具用于切削金属材料，而刀具架则用于固定刀具并提供切削力。
切削过程中，刀具和工件之间形成了切削区域。
刀具通过在切削区域施加切削力，将金属材料削去。
这种削去的过程称为切削，并产生了削屑。
削屑是通过切削工具对金属材料进行切割而产生的废料。
切削工具金属切削中常用的切削工具有刀具、铣刀和钻头等。
下面简单介绍几种常见的切削工具：1. 刀具刀具是用于切削金属材料的基本工具。
刀具通常包括刀片和刀柄两部分。
刀片是用来切削金属材料的零件，而刀柄则用于固定刀片和提供切削力。
常见的刀具类型包括车刀、铣刀、刨刀和麻花钻等。
不同的刀具适用于不同的切削任务和金属材料。
2. 铣刀铣刀是一种旋转切削工具，用于将金属材料进行铣削。
铣刀通常由刀柄和多个刀片组成。
刀柄用于固定刀片，而刀片通过旋转进行切削。
铣刀常用于对金属材料进行复杂的零件加工，如开槽、螺纹加工和表面光洁度要求较高的加工。
3. 钻头钻头是一种专门用于钻孔的切削工具。
钻头通常由刀片和刀杆组成。
刀片被用于切削金属材料，并通过刀杆进行固定。
钻头适用于对金属材料进行孔加工，如钻孔和锪孔等。
切削过程中的参数切削过程中有几个重要的参数需要考虑，包括切削速度、进给速度和切削深度。
1. 切削速度切削速度是指切削工具在单位时间内切削的线速度。
切削速度的选择与金属材料的性质和切削工具的性能有关。
切削速度过高容易引起切削工具的损坏，而切削速度过低则会降低加工效率。
因此，在切削过程中需要选择适当的切削速度，以确保切削质量和切削效率。
金属切削的基础知识
金属切削的基础知识金属切削是一种通过切削工具在金属工件上施加力量，使其产生剪切应力，从而剥离所需形状的金属层的加工方法。
它是目前最常用和广泛应用的金属加工方式之一。
以下是金属切削的基础知识：1. 切削工具：切削工具通常由硬质材料制成，如高速钢、硬质合金等。
常见的切削工具包括刀片、钻头、铣刀等。
刀具的选择根据加工材料、加工形状和加工质量要求等因素进行。
2. 切削速度：切削速度是指在单位时间内切削刀具工作部分对工件的相对运动速度。
它是影响切削加工效果和刀具寿命的重要因素。
通常以米每分钟（m/min）作为单位。
3. 进给速度：进给速度是指切削刀具沿工件表面移动的速度。
它决定了每分钟进给长度。
进给速度的选择需要考虑切削深度、加工精度和刀具强度等因素。
4. 切削深度：切削深度是指切削刀具在每次切削中从工件表面剥离金属的厚度。
切削深度越大，切削力也会增加，刀具磨损加剧。
因此，切削深度的选择要根据材料性质、刀具强度和加工要求等综合考虑。
5. 切削力：切削力是指在切削过程中作用在切削刀具上的力。
它是切削加工过程中的重要力学参数，会影响刀具的磨损和加工精度。
切削力的大小与切削厚度、切削速度、切削角度和材料硬度等因素密切相关。
6. 刀具磨损：切削刀具在切削过程中会不可避免地发生磨损。
刀具磨损会使切削力增加、切削质量下降，并且降低了刀具的寿命。
因此，定期更换和修磨切削刀具是保证加工质量和生产效率的重要措施。
7. 切削液：切削液是指在金属切削过程中加入的一种液体。
它主要用于降低切削温度、润滑切削表面、冲洗切削区域，以减少金属切削时产生的摩擦和热量。
良好的切削液选择能够有效地提高加工质量和刀具寿命。
金属切削是工业生产中广泛应用的加工方式之一，掌握金属切削的基础知识对于提高加工质量、降低生产成本具有重要意义。
因此，对于从事金属加工的工作者来说，了解切削工具、切削速度、进给速度、切削深度、切削力、刀具磨损以及切削液等基础知识是十分必要的。
第十七章 金属切削加工基础知识
图17-15 切削合力与分力
（1）主切削力Fc 垂直于基面且与切削主运动速度方向一致。机床动 力的主要依据。消耗功率95%以上。 （2）背向力Fp 在基面内，与切削进给速度方向垂直。易使工件变 2 形，同时还会引起振动，使工件的表面粗糙度值增大。 （3）进给力Ff 在基面内，与进给速度方向平行。是验证进给系统 零件强度和刚度的依据。 （17-6） 由图17-15可知 F2=F2c+ F2p+ F2f 2. 影响切削力的大小的因素： 影响切削力的大小的因素： （1）工件材料的影响 ）工件材料的影响：一般材料的强度、硬度愈高，韧性、塑性愈好， 愈难切削，切削力也愈大。 （2）切削用量的影响：当ap和f增加时，切削力也增大。在车削加工时， ）切削用量的影响： 当ap加大一倍，Fc也增大一倍；而f加大一倍，Fc只增大68%～86%，因 此，从切削力角度考虑，加大进给量比加大背吃刀量有利。 （3）刀具几何参数的影响 前角和后角对切削力的影响最大。 ） 前角愈大切屑变形小，切削力也小。 后角愈大，刀具后刀面与工件加工表面间的摩擦愈小。 改变主偏角的大小，可以改变轴向力与径向力的比例（特别是加工细长工 件时，经常采用较大的主偏角以使径向力减小）
• 二、影响材料切削加工性的因素 • 1.影响工件材料切削性能的主要因素 • （1）硬度、强度 一般来讲，材料的硬度、强度愈高，则切削力愈大， 消耗切削功率愈多，切削温度愈高，刀具磨损愈快，因此，其切削加 工性差。 • （2）塑性 材料的塑性愈大，则切削变形愈大，刀具容易发生磨损。 在较低的切削速度下加工塑性材料还容易出现积屑瘤使加工表面粗糙 度值增大，且断屑困难，故切削加工性不好。但材料塑性太差时，得 到崩碎切屑，切削力和切削热集中在切削刃附近，刀具易产生崩刃， 加工性也较差。 • （3）另外，材料的热导率、化学成分、金相组织等都对材料的切削加 工性有一定的影响。 • 2.改善材料切削加工性的主要措施 • （1）调整材料的化学成分 在钢中加入S、P、Pb、Ca等元素能起 到一定的润滑作用并增加材料的热脆性，从而改善其切削加工性。 • （2）对工件材料进行适当的热处理 利用热处理可改善低碳钢和高 碳钢的切削加工性。例如，对低碳钢和进行正火处理，或降低塑性， 提高硬度，使其切削加工性得到改善。对高碳钢和工具钢进行球化退 火，使网状、片状的渗碳体组织球状渗碳体，降低了材料的硬度，使 切削加工较易进行。对于出现白口组织的铸件，可在950～1000℃下 进行长时间退火，降低硬度， 达到改善切削加工性的目的。
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。
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。
金属切削加工基础知识
第7章金属切削加工基础知识一、判断题1.切削运动中，主运动通常只有一个，进给运动的数目可以有一个或几个。
（）2.车削外圆时，进给运动是刀具的横向运动。
（）3.当切削刃安装高于工件的中心时，其实际工作前角会变小。
（）4.在基面内测量的角度是刃倾角。
（）5.在主切削平面内测量的角度是主偏角。
（）6.刃倾角的正负影响切屑的排出方向。
当刃倾角为正时，切屑流向已加工表面。
（）7.一般来说, 刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
（）8.背吃刀量对刀具寿命影响最大，进给量次之，切削速度最小。
（）9.工件材料的硬度和强度越高，切削力越大，切削加工性就越差。
（）10.低碳钢硬度低，切削加工性最好，中碳钢次之，高碳钢最难切削。
（）11.切削层公称厚度（简称切削厚度）BdhD:是垂直于工件过渡表面测量的切削层横截面尺寸。
( )12.耐热性和化学稳定性是衡量刀具切削性能的主要指标。
( )13.在同样切削条件下，硬质合金刀具（韧性差，怕冲击振动）的前角应比高速钢的大些。
( )14.当以很大的刀具前角、很大的进给量和很高的切削速度切削钢等塑性金属时形成的是节状切屑。
( )15.背切削力Fp也称为切向力。
( )16.积屑瘤使刀具的实际前角增大，并使切削轻快省力，所以对精加工有利。
( )17.切削用量中，切削速度对刀具寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。
( )18.刀具寿命是指刀具从开始切削到完全报废实际切削时间的总和。
( )19.当用较低的切削速度，切削中等硬度的塑性材料时，常形成崩碎切屑。
( )20.精车加工塑性金属时为避免积屑瘤的产生，常采用高速或低速切削。
( )二、填空1、切削运动包括运动和运动两种，其中运动是切削运动中速度最高、消耗功率最多的运动。
2、切削用量三要素是指、和。
3、外圆车刀的切削部分由面刃和尖组成。
4. 金属切削过程的实质，是被切削金属连续受到刀具的和，产生和，最终使被切削金属与母体分离形成切屑的过程。
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
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第三节切削层参数与切削方式
(度1)。切外削圆厚纵度车ac垂λs=直0于o时过有渡:表面度量的切削层尺寸称为切削厚
ac=fsinkr
由此可见，当f或kr增大时，则伙变厚。 (刀2)具切为削直宽线度刃aw时沿有过:渡表面度量的切削层尺寸称为切削宽度。
aw=aD/sinkr
当不刀相刃同为。曲线刃时(如图1-11所示)，各点kr不相同，切削厚度
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第四节刀具材料
一、刀具材料应具备的性能 刀具在切削时要承受高温、高压、强烈的摩擦、冲击和振
动，因此刀具材料必须具备以下性能: 1.高的硬度和耐磨性 刀具应具备高的硬度和耐磨性。一般刀具材料的硬度越高，
耐磨性越好。刀具材料常温硬度一般要求大于60 HRC。 2.足够的强度和韧性 为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的
参考系。 刀具标注角度的三个参考系的组成如表1-1所示。各国采用
的刀具标注角度参考系不同，我国主要采用正交平面参考系 兼用法平面参考系。
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第二节刀具角度
三、刀具的标注角度 在刀具标注角度参考系中确定的切削刃与各刀面的方位角
度，称为刀具的标注角度。刀具标注角度是刀具工作图上所 标注的角度，也是制造、刃磨和检查刀具所需要的角度。由 于标注刀具角度的参考系沿切削刃各点可能是变化的，故所 定义的刀具角度均指明是切削刃选定点的角度。 1.正交平面参考系内的标注角度(如图1-8所示) (1)在正交平面Po内的标注角度 ①前角γo在正交平面Po内度量的基面Pr与前刀面Aγ的夹角 ②后角αo在正交平面Po内度量的主后刀面Aα与切削平面Ps 的夹角。
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第三节切削层参数与切削方式
一、切削层参数 刀在具切的削切过削程刃中从，工刀件具待或加工工件表沿面进切给下方的向金移属动层一称个为f切或削fZ层时。，
切削层参数是指切削层的截面尺寸，它决定刀具所承受的负 荷和切屑的尺寸大小。现以外圆车削为例来说明切削层参数。 如图1-10所示，车削外圆时，工件每转一转，车刀沿工件轴 线移动一个进给量f的距离，主切削刃及其对应的工件切削表 面也连续由位置II移至I、I、II之间的一层金属被切下。这一 切削层的参数，通常都在过刀刃选定点的基面内观察和度量。
(3)切削面积Ac即切削层在基面内的截面面积称为切削层面积。
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第三节切削层参数与切削方式
二、切削方式 1.直角切削和斜角切削 直角切削是指刀刃垂直于合成切削运动方向的切削方式，
刀于方刃合式刃成，倾切其角削切运 屑λs=动 流0(方 出如向 方图， 向1-1即 在2刀λ(sa≠刃)0所(法如示平图)。面1-斜1内2角;而(切b)斜所削角示时切)刀。削刃直方不角式垂切，直削切 第一节概述
如图1-1所示，在车削时，工件的回转运动是主运动;在钻削、 铣削和磨削时，刀具或砂轮的回转运动是主运动;在刨削时， 刀具或工作台的往复直线运动是主运动。主运动可能是简单 的成型运动，也可能是复合的成型运动。上面所述各种切削 中的主运动都是简单运动。
在表面成型运动中，必须有而且只能有一个主运动。一般地， 主运动消耗的功率比较大，速度也比较快。
2.进给运动 由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配合主运动连续
不断地切削工件，同时形成具有所需几何形状的已加工表面。 进给运动可能是连续的(例如在车床上车削圆柱表面时，刀架 带车刀的连续纵向运动)，也可能是间歇的(例如在牛头刨床 上加工平面时，刨刀每往复一次，工作台带工件横向间歇移 动一次)。进给运动可以是简单运动，也可以是复合运动。上 述两个例子的进给运动都是简单运动。用成型铣刀铣削螺纹 时，铣刀相对于工件的螺旋复合运动是进给运动，这时的主 运动是铣刀的旋转，是一个简单运动，如图1-1和1-2所示。
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第二节刀具角度
(2)切削平面Pr通过主切削刃S上选定点与S相切，并垂直于基 面Pr的平面。
(3)副切削平面P'S通过副切削刃S‘上选定点与S‘相切，并垂 直于基面Pr的平面。
(4)正交平面Po通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面Pr 和切削平面PS的平面。
(5)法平面Pn通过主切削刃S上选定点，垂直于S的平面。 (6)背平面PD通过主切削刃上选定点，同时垂直于基面Pr和
进给运动方向的平面。 (7)假定工作平面Pf通过主切削刃上选定点，同时垂直于Pr
和PD的平面。
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第二节刀具角度
2.刀具标注角度参考系 (1)如图1-7 ( a)所示,Pr-Ps-Po组成一个正交平面参考系。这
是目前生产中最常用的刀具标注角度参考系。 (2)如图1-7 ( b)所示, Pr-Ps-PD组成一个法平面参考系。 (3)如图1-7(c)所示, Pr-PD-Pf组成一个背平面、假定工作平面
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第二节刀具角度
③楔角βo在正交平面内度量的主后刀面Aα与前刀面Aγ的夹角。 楔角βo为派生角度，β= 90o-(αo +γo )。 量(的2)主在切切削削刃平S面与P基s内面的P标r的注夹角角度。刃倾角λs在切削平面Ps内度 (3)在基面Pr内的标注角度 的①夹主角偏。角Kr在基面Pr内度量的切削平面Ps与进给方向之间 动②反副方偏向角之K间’的rK夹I.在角基。面Pr内度量的副切削平面Ps’与进给运
由于切削刃上各点的运动情况不一定相同，所以在研究问 题时，应选取切削刃上某一个合适的点作为研究对象，该点 称为切削刃上选定点，如图1-1和1-2所示。
.主运动方向:切削刃上选定点相对工件的瞬时主运动方向; .切削速度v:切削刃上选定点相对工件的主运动的瞬时速度。
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第一节概述
第一章金属切削基础知识
第一节概述 第二节刀具角度 第三节切削层参数与切削方式 第四节刀具材料 第五节常用工程材料
第一节概述
一、切削运动 各种切削加工中的成型运动，按照它们在切削过程中所起的
作用，可以分为主运动和进给运动两种，而这两个运动的向 量和称为合成切削运动。所有切削运动的速度及方向都是相 对于工件定义的。下面以车削为例来加以介绍。 1.主运动 由机床或手动提供的刀具与工件之间主要的相对运动，它 使刀具的切削部分切入工件材料，使被切金属层转变为切屑， 从而形成工件新表面。
第一节概述
三、切削用量
在切削加工过程中，需要针对不同的工件材料、刀具材料和 其他加工要求来选定适宜的切削速度v、进给量f或进给速度 vf值，还要选定适宜的背吃刀量a,值。切削速度、进给量和 背吃刀量通常称为切削用量三要素。
(1)切削速度v它是刀刃上选定点相对于工件的主运动线速 度。刀刃上各点的切削速度可能是不同的。当主运动是旋转 运动时，切削速度由下式确定:
称为副后刀面A‘α。 3.切削刃前刀面与主后刀面的交线 切削刃是前刀面上直接进行切削的边锋。有主切削刃S和副
切削刃S‘之分，如图1-5所示。副切削刃S'，前刀面与副后刀 面的交线。
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第二节刀具角度
4.刀尖 刀尖是指主副切削刃衔接处很短的一段切削刃，通常也称
为过渡刃。常用刀尖有三种型式，即交点刀尖、圆弧刀尖和 倒棱刀尖，如图1-6所示。 二、刀具角度的参考系 1.确定刀具切削角度的参考平面 刀具要从工件上切除金属，必须具有一定的切削角度，这 些角度确定了刀具的几何形状。为了确定和测量刀具角度， 必须引入参考平面。 (1)基面Pr通过主切削刃上选定点，垂直于主运动速度方向 的平面。
f (mm/r)、每行程进给量f (mm/st)和每齿进给量fz( mm/z )。
进给速度:f是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，
单位为mm/ s 。
v f fn fz zn(mm / min)
(1-2)
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第一节概述
(3)背吃刀量av对车削和剑削而言，背吃刀量a,是工件上待加 工表面和已加工表面间的垂直距离。外圆车削的背吃刀量为:
强度和韧性。
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第四节刀具材料
3.高的热稳定性 刀具在高温下工作，要求刀具材料具备高的热稳定性，也
示。 .待加工表面工件上多余金属即将被切除的表面，随着切削
的进行，待加工表面逐渐减小，直至多余的金属被切完时消 失; .已加工表面工件上多余金属被切除后形成的新表面; .过渡表面在工件上多余的金属被切除的过程中，待加工表面 与已加工表面之间相连接的表面，或刀刃正在切削的表面。
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第三节切削层参数与切削方式
2.自由切削与非自由切削 自由切削是指只有一条直线刀刃参与切削。其特点是刀刃
上各点切屑流出方向一致，且金属变形在二维平面内。图112 (a)既是直角切削方式，又是自由切削方式，故称为直角自 由切削方式。曲线刀刃或两条以上刀刃参与切削的切削方式 称为非自由切削方式。 在实际生产中，切削多属于非自由切削方式。在研究金属变 形时为了简化条件常采用直角自由切削方式。
刃S‘的刀具，还必须给出与副切削刃S'有关的2个独立角度:副 偏角K'r和副后角α'o该刀具切削部分的几何形状才能确定。
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第二节刀具角度
2.法平面参考系内的标注角度 法平面参考系中在基面和切削平面内的标注角度与在正交
平可面(如参图考1-系9所中示相)。同，所以只需定义法平面Pn内的标注角度即 .法前角γn在法平面内度量的前刀面Aγ与基面Pr的夹角; .法后角αn在法平面内度量的切削平面Ps与主后刀面Aα的夹角; .法楔角βn在法平面内度量的前刀面Aγ与主后刀面Aα的夹角。 法楔角βn为派生角度， βn= 90o- γn - αn 。
v dwnw (m / min 或m / s)
1000
(1-1)
式中dw—工件最大直径(mm ) ; nw—工件主运动的转速(r/min或s)。
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第一节概述