金属切削原理()

进行外圆车削时，工件转一周在垂直于切削速度方向的剖 面（基面）上所测的两个相邻加工表面之间的垂直距离即为切 削厚度（mm）。
a c f sin k r
2.切削宽度aw
即切削层宽度。它也代表主切削刃的长度（mm）。以车 削为例： ap
a
sin k r
3.切削面积Ac
切削层垂直于切削速度方向的截面积为切削面积（mm2）。 以车削为例： Ac a c a f a p
切削深度（背吃刀量）的总称。
它是用于调整机床，计算切削力、切削功率，核算
工序成本等所必需的重要参数。
故常称之为切削用量三要素。
1.切削速度v 切削速度v——主运动的线速度。 其单位为m/min或m/s。 ●主运动为旋转运动时，如外圆车削时的切 削速度为：
v
式中
d n
1000
dω——待加工表面的直径（mm）； n——工件转速（r／min或r/s）
●主运动为往复直线运动时，如平面刨削时的
切削速度为：
2Ln z v 1000
式中 L——往复运动行程长度（mm）； nz——单位时间内主运动的往夏次数 （str／min或str/s）。
2.进给量 f
进给量 f——每一个工作循环中，刀具与工件的相对移动量。 ●外圆车削——工件转一转，刀具在进给方向的移动距离，其 单位为mm/r ●刨削——刀具往复一次，工件移动的距离，单位为mm/str。 ●铣削——由于铣刀是多齿刀具，所以规定了每齿的进给量af ， 其单位为mm／z 还有单位时间的进给量（进给速度）vf ，其单位为mm/min 或mm/s。其大小为：
大小将影响到已加工表面的质量。
六、切除率zw 切除率zw——单位时间内切除材料的多少为切除
率（mm3/s）
切除率直接反映切削效率的高低。用下面的
关系式表示：
2.2 刀具材料及构造
一. 刀具材料
1．对刀具材料的性能要求 ①较高的硬度——硬度要高于工件材料的硬度，常温下一般要 大于HRC60。 ②足够的强度与韧性——以承受切削力和冲击振动。 ③较好的耐磨性——以抵抗切削过程中的磨损，具有一定的耐 用度。 ④较高的耐热性——在高温下仍能切削，耐热性又称红硬性。 ⑤较好的工艺性——以便于制造各种形状的刀具和进行热处 理。 ⑥较好的传热性——避免刀尖过热而降低刀具的使用寿命。 ⑦较好的经济性——价格昂贵，使用受限（不能广泛使用）。
2.常用刀具材料 工具钢 碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 钨钴(YG)合金 钨钛(YT)合金 钨钛钽(铌)(Yw)合金 其他刀具材料 陶瓷 金刚石 立方氮化硼 涂层刀具 常用磨料 普通磨料 超硬磨料
加工表面（过渡表面）——工件上切削刃正在切削
的表面；
已加工表面——工件上切削后形成的新表面。
图2-2
切削运动和工件表面
1.主运动——切削运动中速度最高、消耗功率最大， 并担负主要切削任务的运动为主运动。
主运动既可由工件来实现，也可由刀具
来实现。 2.进给运动——使材料不断投入切削的运动为进给 运动。进给运动既可由工件来实现，也 可由刀具来实现。进给运动既可以是连 续的，也可以是间歇的。
上面讲述的切削面积Ac ，是理论切除面积，如图
中的ABCD部分，而实际切削面积为 ：Ace=Ac-ΔAc
由于刀具结构的关系还有部分残留面积ΔAc。残留
面积是指刀具副偏角krˊ≠0时，切削刃从位置Ⅰ移至位
置Ⅱ后，残留在已加工表面上的不平部分的剖面面积。
如图所示，实际切除面积为AECD部分。残余面积的
一、切削加工的种类 1. 车削: 车外圆、车端面、车床镗孔 2. 钻削：钻孔 3. 镗削：镗床镗孔 4. 铣削: 端铣铣平面、立铣铣槽、周铣铣平面 5. 刨削：刨床刨平面 6. 插削：插床插槽 7. 拉削：拉床拉圆孔 8. 磨削：外圆磨床磨外圆
2-1 切削加工的种类
二、切削加工的特点 1.受被加工材料性质的限制较少。 2.基本不受零件形状的限制。 3.切削加工可得到很高的加工精度和表面质量。 4.切除单位体积材料所消耗的能量较小。 5.切削时会产生切屑，这不仅浪费了材料，而且 增加了清理切屑的困难。 6.切削时会产生切削力，从而使工艺系统（机床、 夹具、刀具、工件）产生变形和振动，降低加工精 度。 7.由于切削力和切削热的影响，已加工表面层会 因塑性变形、弹性变形的作用而形成加工变质层， 造成加工表面质量下降；使刀具磨损等。
表2-1
单位体积材料所消耗的能量 加工方法 所需能量/ （J•mm-3） 电火花加工 102-103 超声波加工 102-103 电子束加工 105 激光加工 105
所需能量/ 加工方法 （J•mm-3） 切削 1-10 磨削 10-102 电解磨削 1-10 电解加工 1-102
三、切削运动
切削运动——刀具与工件之间的相对运动 刀具的每一个行程中 ，工件上都有三个变化着的表面 待加工表面——工件上即将被切除金属层的表面；
v f f n a f zn
式中 z——铣刀齿数； n——主运动（工件、钻头、铣刀）转速(r／min)。
3.切削深度（背吃刀量）ap
切削深度ap——待加工面和已加工面之间的垂直距离， 其单位为mm。外圆车削时的切削深度为：
d d m ap 2
式中 dm——已加工表面直径(mm)。 切削用量反映了刀具与工件相互作用的条件和 相对应关系，是影响工件加工质量和生产率的重要因 素。
五、切削层参数
切削层——工件上正在切削的一层材料。
在外圆加工时，就是工件每转一周，主切削刃相 邻两个位置之间的一层材料。 为计算方便我们取垂直于切削速度方向的剖面 （基面）进行研究。 切削厚度——ac ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ削层包括 切削宽度——aw 切削面积——Ac
图2-3
外圆纵切时的切削层参数
1.切削厚度ac
3.举例
加工方法 车 削 主运动 工件旋转 进给运动 刀具连续移动
钻 削 铣 削 镗 削
刀具旋转 刀具旋转 刀具旋转
刀具连续移动 工件连续移动 工件连续移动 工件间歇移动
刀具间歇移动 工件旋转及往复运动
刨削（牛头刨床） 刀具往复运动
磨 削 刀具旋转
四、切削用量
切削用量——切削加工过程中切削速度、进给量和