金属切削原理()

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）
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。
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 切削层包括 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
●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：
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
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
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。
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
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。
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）。
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 Βιβλιοθήκη sin k r3.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
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；