金属切削加工基础知识解析
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
第02讲金属切削加工基础知识
第02讲金属切削加工基础知识金属切削加工是利用工具在工件上进行剪切、磨削和切断等操作，将工件中的多余材料移除，以获得所需形状和尺寸的工件。
金属切削加工是制造业中最常见和重要的一种加工方式，广泛应用于航空、汽车、机械、电子、医疗等领域。
金属切削加工的基础知识可以归纳为以下几个方面。
1.加工材料金属切削加工常用的材料包括铸铁、钢、不锈钢、铝合金、铜合金等。
不同材料的硬度、韧性、热导率等特性会对切削加工过程产生影响，需要根据具体材料选择合适的切削工艺和工具。
2.切削原理金属切削加工是通过产生相对运动的切削工具和工件之间的作用力来剪切、磨削材料的过程。
切削工具主要有刀具、钻头、铣刀等，通过施加压力和产生相对移动，使工件上的材料被切削、磨削、切割等。
3.切削力和切削温度在切削加工过程中，切削工具对工件的切削力会产生一定的压力和摩擦力，这些力会引起很高的切削温度。
切削力和切削温度的大小对于工件表面的粗糙度、加工质量和刀具寿命都有重要影响。
因此，在切削加工过程中需要合理选择刀具材料、切削速度和进给量等参数，以控制切削力和切削温度。
4.切削工艺金属切削加工的工艺主要包括车削、铣削、钻削、磨削等。
不同的工艺具有不同的适用范围和优势，需要根据工件的形状、尺寸以及加工要求选择合适的工艺。
此外，还需要合理选择刀具类型、切削速度、进给量和切削深度等工艺参数，以确保加工质量和效率。
5.切削润滑和冷却在金属切削加工中，切削润滑和冷却对于提高切削效率、延长刀具寿命和保护工件表面质量起着重要作用。
切削润滑可以减少切削过程中的摩擦和热量的产生，而切削冷却可以降低切削温度，防止材料的热变形和刀具的磨损。
常用的切削润滑和冷却方法包括切削液的使用和喷雾冷却等。
金属切削加工是一门复杂的技术，需要综合考虑材料特性、切削工艺、切削力和温度等因素。
只有掌握了金属切削加工的基础知识，才能更好地应用于实际生产中，提高加工效率和产品质量。
机械制造基础-金属切削加工(本)
车刀结构
（1）焊接式车刀 （2）机夹重磨式车刀 （3）机夹可转位车刀
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车刀结构
可转位车刀特点： 避免焊接缺陷 减少调刀时间 刀具材料性能好 标准化程度高
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2.车刀切削部分的主要角度
(1).坐标平面参考系 ① 基面pr：通过主切削刃选 定点，与该点切削速度垂直 的平面 ②主切削平面ps：通过主切 削刃选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面 ③正交平面po ：通过主切削 刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面 ④假定工作平面pf ：通过主 切削刃选定点，垂直于基面 并平行于假定进 给运动方向
• 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。
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一、
• • • •
常用刀具材料及其选择
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金
常 用 新 型 材 料
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• 陶瓷刀具 • 金刚石刀具 • 立方氮化硼
碳素工具钢
• 碳素工具钢（T10、T12等）——含碳量较高（0.71.3）的优质钢，杂质少（S、P），淬火后较硬
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立方氮化硼
• 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定 性、化学稳定性、导热性都比较高； • 主要的两大类氮化硼刀具是： • 整体聚晶立方氮化硼 • 立方氮化硼复合片
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刀具构造
二、刀具的组成
n
夹持部分 切削部分
f
刀具的组成：
切削部分 夹持部分
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三、刀具的几何形状
• 直线度 • 平面度 • 圆度
圆柱度 线轮廓度 面轮廓度
形状公差的标注
在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形 状公差符号，后一框格填写形状公差值
金属切削原理基础知识解析
金属切削原理基础知识解析金属切削是一种常见的加工方法，广泛应用于制造业中。
了解金属切削的基础原理对于合理选择切削工艺和工具，提高加工效率和质量非常重要。
本文将解析金属切削的基础知识，包括切削原理、切削力、毛坯形状与切削刃的几何形状以及金属切削中常用的切削材料。
1. 切削原理金属切削是指通过刀具对金属工件进行机械加工，从而使工件形状发生改变的过程。
在切削过程中，刀具通过对工件施加切削力，使工具切削刃与工件产生相对运动，将工件上的金属层削除或形成所需形状。
2. 切削力切削力是指切削过程中刀具作用在工件上的力。
切削力的大小与材料的物理性质、切削刃的几何形状、切削速度等因素有关。
通常，切削力可分为切削力、切向力和法向力。
切削力的准确计算可以帮助选择合适的刀具、预测工具寿命以及优化切削工艺。
3. 毛坯形状与切削刃的几何形状切削和加工形状的选择取决于所需产品的要求。
毛坯形状的设计决定了切削刃的几何形状。
常见的切削刃形状包括直角切削刃、圆弧切削刃和锥形切削刃。
不同形状的切削刃适用于不同的切削操作，可以获得不同的切削效果。
4. 切削材料在金属切削过程中，刀具与工件之间会产生高温、高压和强大的切削力。
因此，切削工具需要具备较高的硬度、耐磨性和热稳定性。
常用的切削材料包括高速钢（HSS）、硬质合金和陶瓷等。
每种材料都有其适用的加工范围和特点，根据加工要求和具体情况选择合适的切削材料可以提高加工效率和工具寿命。
综上所述，金属切削是一种重要的加工方法，对于提高加工效率和产品质量至关重要。
了解金属切削的基础知识，包括切削原理、切削力、毛坯形状与切削刃的几何形状以及切削材料，可以帮助选择合适的切削工艺和工具，提高加工效率和质量。
在实际应用中，根据具体的加工要求和材料性质选择合适的刀具和切削参数，可以更好地发挥金属切削的功能。
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。
金属切削加工的基本知识
第一章金属切削加工的根本学问教学方法导入课：金属切削加工，通常又称为机械加工，是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。
切削加工的根本形式有：车、铣、刨、磨、钻等，包括钳工加工〔錾、锉、锯、刮削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等〕一般状况下，通过铸造、锻造、焊接及轧制的型材毛坯精度低和外表粗糙度大，必需进展切削加工才能成为零件。
本章主要介绍金属切削加工中的根本规律和现象。
讲授课：第一节金属切削加工的根本概念一、切削运动和切削要素1、切削运动切削运动是为了形成工件所必需的刀具和工件之间的相对运动。
切削运动按其作用不同，分为主运动和进给运动。
（1）主运动是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动；一般切削运动中，主运动只有一个。
各种机械加工的主运动：车削：工件的旋转铣削：铣刀的旋转刨削：刨刀〔牛头刨〕或工件〔龙门刨〕的往复直线运动钻削：刀具〔钻床上〕或工件〔车床上〕的旋转。
（2）进给运动是使的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个外表的运动；进给运动可以是一个或多个。
各种机械加工的进给运动：车削：刀具的移动铣削：工件的移动钻孔：钻头沿轴向移动内外圆磨削：工件旋转和移动切削加工过程中，为实现机械化和自动化，提高效率，除切削运动外，还需要关心运动。
如切入运动，空程运动，分度转位运动、送夹料运动及机床掌握运动等。
切削过程中形成三个外表：待加工外表、加工外表、已加工外表2、切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。
（1）切削用量三要素1）切削速度v是主运动的线速度〔m/s 或m/min 〕a = d w旋转主运动：2） 进给速度 v f 或进给量 fv f ：单位时间内刀具对工件沿进给方向的相对位移〔 mm/s或 mm/min 〕进给量 f ：工件或刀具每转一周，刀具对工件沿进给方向的相对位移。
〔mm/r 〕切削时间 t = L/v f = L/nf3〕背吃刀量 a p 〔切削深度〕工件已加工外表和待加工外表的垂直距离〔mm 〕 教学方法 外圆车削： - d p 2钻孔： a = d mp 2合成切削运动 ：v e = v +v f 〔向量的关系〕（2） 切削层横截面要素切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工外表之间的金属层，切削层的轴向剖面称为切削层横截面。
金属切削加工基本知识 ppt课件
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刀具材料
3.1.1 刀具材料的基本要求
刀具材料需满足一些基本要求 ：
刀具材料耐热性 是衡量刀具切削
（1）高硬度
性能的主要标 志 ，通常用高
（2）高强度与强韧性
温下保持高硬度 的性能来衡量，
（3）较强的耐磨性和耐热性 也称热硬性
（4）优良导热性
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（3）高的耐磨性和耐热性
A、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。
一般刀具硬度越高，耐磨性越好。
刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物 等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具 耐磨性越好。
B、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主 要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来 衡量，也称热硬性。
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5. 特殊刀具材料 1）陶瓷刀具 （1）材料组成：主要由硬度和熔点都很高的Al2O3 Si3N4
等氧化物、氮化物和少量的金属碳化物、氧化物等添 加剂组成。通过粉末冶金工艺方法制粉，再压制烧结 而成。 （2）常用种类： Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷
（3）优点：硬度91～95HRA，耐热性为1200 ℃ ，耐磨
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②钨钛钴类（WC+TiC+Co）（代号YT） 硬度89.5～92.5HRA，耐热性900～1000 ℃ 常用牌号YT5、YT14、YT15，数值表示TiC 的百分含量。 用于加工塑性材料，不适合加工含TiC不锈 钢。
合金中TiC含量高，则耐磨性和耐热性提高， 但强度降低 → 粗加工一般选择TiC含量少的牌 号，精加工选择TiC含量多的牌号。
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。
第一章_金属切削加工的基础讲解
①刀具标注角度参考系种类
根据ISO3002/1-1997标准推荐，刀具标注角度参考系有：
• 正交平面参考系 • 法平面参考系 • 假定工作平面参考系三种。
②正交平面参考系
正交平面参考系由以下三个平面组成：
基面 Pr ：
通过切削刃选定点与主运 动方向垂直的平面。基面与刀 具底面平行。
vf n f naz z
z为多齿刀具的齿数
3、背吃刀量（切削深度）ap
背吃刀量ap是指主刀刃工作长度（在基面上的投影）沿垂直于进 给运动方向上的投影值。
对于外圆车削，背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之
间的垂直距离,单位为mm 。即：
ap
dw
dm 2
式中: dw－待加工表面直径 dm－已加工表面直径
min 或m /
s)
式中:L一往复运动行程长度(mm) nr一主运动每（秒）分钟的往复次数(往复次数/S或往复次数/min)。
2、进给量f
进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或 工件每转或每行程的位移量来表述或度量。
•车削时进给量的单位是mm/r，即工件每转一圈,刀具沿进给运动方向
刀具几何角度参考系有两类： 刀具标注角度参考系 刀具工作角度参考系。
（1）刀具标注角度参考系
刀具标注角度参考系是刀具设计时标注、刃磨和测量角度的基 准。为了使参考系中的坐标平面与刃磨、测量基准面一致，特别规 定了如下假设条件。
假设运动条件: 用主运动向量vc近似地代替相对运动合成速度向量ve(即vf=0)。
弹性变形和振动。 (??)
（2）在主切削刃正交平面 (主剖面)内(O-O)测量的角度
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
第十一章金属切削加工的基础知识
第十一章金属切削加工的基础知识金属切削加工是指在机床上，利用刀具，通过刀具与工件之间的相对运动，从工件上切下多余的余量，从而形成已加工表面的加工方法。
第一节切削运动和切削要素一、切削运动为了切除工件上多余的金属，以获得形状精度、尺寸精度和表面质量都符合要求的工件，刀具与工件之间必须作相对运动——切削运动（图11-1）。
根据这些运动对切削加工过程所起作用的不同，可分为主运动和进给运动。
1、主运动主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。
它可以是旋转运动，也可以是直线运动。
它是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动。
任何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。
它可由工件完成，也可由刀具完成。
2、进给运动进给运动是使金属层不断投入切屑，从而加工出完整表面所需要的运动。
进给运动可能有一个或几个。
运动形式有平移的、旋转的，有连续的、间歇的。
如图11-1所示为典型的切屑运动。
二、切削要素切削要素包括切削用量要素和切削层尺寸平面要素。
下面以车削加工为例介绍这些要素。
1、切削用量要素车削加工时形成三种表面：待加工表面、已加工表面和过渡表面。
如图11-2所示。
以上三种表面的形成，涉及到三个基本参数，即切削速度、进给量、背吃刀量。
此三个基本参数称为切削用量三要素。
（1）切削速度 在进行切削加工时，刀具切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度,称为切削速度，单位为/m s 。
车削加工时主运动为旋转运动，切削速度为最大线速度。
100060c dnV π=⨯式中：d ——工件待加工表面直径，mm ；n ——工件转速， /min r ；（2）进给量 刀具在进给方向上相对工件的位移量，称为进给量，用“f ”表示，单位为/mm r 。
车削加工时刀具的进给量为工件每转一转刀具沿进给运动方向移动的距离。
（3）切削深度（旧称背吃刀量） 指待加工表面与已加工表面的垂直距离，用“P a ”表示，单位mm 。
车削圆柱时：2w m P d d a -= 式中 w d ——待加工表面直径，mm ；m d ——已加工表面直径，mm 。
金属切削加工的基础知识
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1.1.3 切削要素
l 切削用量三要素：
切削速度vc:主运动的线速度(m/min)
进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离 背间吃的刀距量离（。切削深度）ap(mm):已加工表面与待加工表面
补充定义：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。
l 切削层尺寸平面要素：
a)轨迹法
b)成形法
整理课件
c)相切法
d)展成法
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1.1.2 切削运动
l 概念：用以切除多余金属的刀具与工件间的相对运动 l 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。 进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。 其它运动：吃刀运动
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↑
进给运动
刀具副偏角的选用：一般为5~20° 正交平面
整理课件
特殊要求可采用Kr‘=0 °的修光刃
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5. 刃倾角λS： 在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角。
刃倾角的标注：
刃倾角的作用：
主运动
（1）影响排屑方向： λS ＞0 ° 排向待加工表面 ；
（2）辅助平面：
切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。 基面Pr：过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。 正交平面Po（主剖面）：过切削刃上同一点，与切削平
面和基面相垂直的平面。
12 整理课件
l 刀具标角度的定义
l 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）
λS ＜0 ° 排向已加工表面；
金属切削加工的基础知识
2．常用刀具材料 (1) 碳素工具钢。含碳量为0.7％～1.2％的优质高碳钢。常用 于制造低速、简单的钳工手用工具。 (2) 合金工具钢。在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn等 元素，形成合金工具钢。常用于制造低速、复杂的刀具。 (3) 高速工具钢。因钢中含有大量高硬度的碳化物，其热硬性 和耐磨性都有显著提高，淬火硬度达62～65HRC，热硬性达 550～600℃，被广泛用于制造较复杂的刀具。 (4)硬质合金。它是用硬度及熔点都很高的碳化钨、碳化钛以 及粘结剂钴，采用粉末冶金的方法制成的。有很高的硬度 ( 87～ 92HRA) 和热硬性 (900～1000C) 。但它的抗弯强度低，冲击韧 性差，生产中常将硬质合金刀片用焊接或机械夹固的方法固定在 刀体上使用。常用的硬质合金有钨钴类 (YG) 、钨钴钛类 (YT) 和 通用类 (YW)三大类。
二、金属切削刀具 (一) 刀具材料 刀具材料——刀具上切削部分的材料。 1．刀必须高于工件材 料的硬度，一般要求在60HRC以上。 (2) 足够的强度与韧性。主要是指刀具承受切削力和冲击 而不发生脆性断裂和崩刃的能力。 (3) 良好的耐热性（热硬性）。指刀具材料在高温下保持 高的硬度、好的耐磨性和较高的强度等综合性能。耐热性愈好， 刀具材料允许的切削速度愈高。 (4) 较好的化学稳定性。包括抗氧化、抗粘结能力，化学 稳定性愈高，刀具磨损越慢，加工表面质量越好。 (5) 良好的工艺性。
(1) 切削速度——刀具切削刃选定点相对于工件主运动的瞬 时速度称为切削速度，用符号“υc”表示，单位为m／s。
(2) 进给量——刀具在进给 运动方向上相对于工件的位移 量称为进给量。它可用工件每 转一转刀具的位移量来表述和 度量，并用符号“f”表示，单位 为mm/r。 （3) 背吃刀量——工件上已 加工表面与待加工表面之间 的垂直距离称为背吃刀量， 用符号“ap”表示，单位为mm。
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注：Ac为名义切削面积（图4 - 削面积
ce
减残留面积（ABE)。
E 残留面积
§4 -2 切削刀具
切削中，刀具直接完成切除余量和形成已加 工表面的任务。其性能的优劣取决于构成切 削部分的材料、几何形状、几何角度和刀具 的合理结构。
一、刀具材料
刀具材料种类繁多，且应具有一定的性能。
▲抗弯强度低，冲击韧性差（常温下其韧 性仅为高速钢的1/8 ~1/30），是典型的脆性 材料。
▲绝大多数车刀、端铣刀和部分立铣刀、 深孔钻、浅孔钻、铰刀等均已采用硬质合 金制造。是目前最主要的刀具材料之一。
▲硬质合金按其基体分为两大类：
①WC基硬质合金；②Ti C基硬质合金
下表是硬质合金分类和应用范围
2. 高速钢
▲它是一种含W、Cr、V、Mo等合金元素较高 的合金工具钢。又称“风钢”或“白钢”。
▲按其性能分为两大类：
①普通高速钢（62 ~ 66HRC、抗弯强度3.43G Pa、耐热性可达600℃)。
代表牌号W18Cr4V
用于制造中等切削速度（Vc<30m/min)下工作， 形状复杂的刀具（如机用丝锥、车刀、钻头、 拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具）。
★切削层尺寸称为几何参数，
通常在垂直切削速度的 平面内观察和度量 （即在基面内度量）。
切削层
（Pr）
切削层几何参数：
a）切削厚度 ac (hd )
ac f sin r (mm)
b)切削宽度aw (bd )
aw a p / sin r (mm)
c)切削面积Ac acaw a p f (mm2 )
待加工表面 切削表面 已加工表面
车削外圆时的切削要素
3. 切削用量
切削用量是指：Vc、f、a p
(1) 切削速度Vc——指在单位时间内工件和刀
具沿主运动方向的相对位移（单位m/s 或
m/min ）。
·车削等回转运动：
vc
dwn (m / s)
1000 60
或vc
d w n
1000
(m /
min)
包括：Ⅰ—主运动 Ⅱ—进给运动
主运动 ：是指在切削加工中形成机床切削速度 或消耗主要动力的工作运动。
进给运动：在切削中，使工件的多余材料不断 被切除的工作运动。
Ⅰ—主运动；Ⅱ—进给运动
a) 车外圆面
b) 磨外圆面
c) 钻孔
d) 车床上镗孔
e) 刨平面
f ) 铣平面
g) 车成形面
前面看到的是： 各种切削加工的工作运动
(3)切削深度 a p ——指待加工表面与已
加工表面的距离（单位mm）。
车外圆时：a p
dw
2
dm
钻孔是：a p
dm 2
dm 已加工表面的直径 (mm) 。
vc、f、a
称为切削用量三要素。
p
4. 切削层几何参数（见下图）
切削层——在各种切削加工中，刀具同工 件沿进给运动方向每移动 f 后，由一个刀 齿正在切削的金属层。
1. 工具钢
包括碳素工具钢和合金工具钢
①碳素工具钢：是含碳较高的优质钢，含碳量为 0.72%~1.2%，淬火后硬度可达60~64HRC。 其特点是价格低廉，耐热性较差，切削速度较 低，淬透性差，热处理变形大，易产生裂纹。
②合金工具钢：在碳素工具钢中加入一定量合金 元素（如Cr、W、Mn等）而形成。 其硬度与碳素工具钢差不多，但其耐热性、耐 磨性和韧性比碳素工具钢好得多。
硬质合金分类及应用范围
分类 类 型 代表牌号
应用范围
(ISO) WC YG (K) YG3、YG8 铸铁、青铜等脆性材料 基 YT (P) YT5、YT30 碳素钢、合金钢等塑性材料
YA (K) YA6(YG6A) 冷硬铸铁、淬火钢等 YW (M) YW1、YW2 各 种 材 料 ( 有 通 用 合 金 之
②高性能高速钢（通过调整基本化学成分,或填 加其他元素如V、Co、Al等提高其耐热性和耐 磨性）
其切削速度在 50 ~ 100 m/min 之间。主要有以 下几种：
·高碳高速钢（如95W18Cr4V)可切不锈钢、钛 合金等。
·钴高速钢（如美国的M42，特点是综合性能好， 加工高温合金、不锈钢效果好)
称）
Ti C 基
YN (P)
(Ti C+WC+ Ni-Mo)
YN10 YN05
碳素钢、合金钢、调质钢等 材料的连续精加工
·刨削等直线运动：
vc
2Lnr 1000 60
(2)进给量 f——指工件或刀具每回转一周时 两者沿进给运动方向上的相对位移（单位 mm/r 或mm/双行程)。
v f fn/ 60 nfzZ / 60 v f 进给速度(mm / s或mm/min); n 刀具每分钟转数（r/min)； Z 刀具的齿数； fz 每齿进给量（mm/z)
＊刀具材料应具有的性能如下：
a)较高的硬度（一般62HRC）。 b)较好的强度和韧性以承受切削力、
冲击和振动。 c)耐磨型好，以抵抗切削中的磨损。 d)红硬性（耐高温性）较好。 e)工艺性和化学稳定性要好。
＊刀具材料的选用 主要有：①工具钢、②高速钢、③硬质合 金、④陶瓷、⑤金刚石、⑥立方氮化硼 下面我们只介绍主要的几种刀具材料：
h) 铣成形面
由上述各种切削加工的工作运动，可以看出： ➢主运动只有一个，而进给运动可有几个。
➢工作运动有旋转运动也有直线运动; 有连续 运动也有间歇运动。
➢工作运动可由刀具或工件分别完成或单独 完成。
2. 工件表面 切削过程中工件上常存在三个表面：
·待加工表面 ·已加工表面 ·过渡表面（切削表面） 下图为车削外圆时的切削情况
第四章 金属切削加工基础知识
概述
金属切削加工是用切削工具将坯料或工件 上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、 形状、位置精度和表面质量的零件的加工 方法。 分为钳工和机械加工两部分 我们着重研究机械加工过程的现象和规律
§4-1 工作运动及切削要素
1. 工作运动
工作运动——机床为实现切削加工所必须具有 的加工工具与工件间的相对运动。
·铝高速钢（我国独创的无钴含铝高速钢）
3. 硬质合金
▲ 它是高硬度、难熔的金属化合物（主要 是WC、Ti C)微米级的粉末，用Co或Ni等 金属作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。
▲ 硬度89 ~ 93HRA，耐磨性好，耐热性为 800 ~ 1000℃。
切削速度可达100 ~ 300m/min,比高速钢高4 ~10 倍。