机械制造技术金属切削刀具的基本知识
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（2）主后刀面
与工件上新形成的过渡表面相对的刀具表面
（3）副后刀面
与工件上已加工表面相对的刀具表面
（4）主切削刃
前刀面与主后刀面的交线
（5）副切削刃
前刀面与副后刀面的交线
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（6）刀尖
主切削刃 与副切削刃 分切削刃。
的连接处相当短的一部
刀尖分为：交点刀尖、圆弧刀尖和倒角刀尖。
对位移
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背吃刀量（切削深度）ap ap=(dw-dm)/2 (mm)
其中：
(外圆车削)
dw：工件待加工表面直径 dm：工件已加工表面直径
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
２、切削时的工件表面 （1）已加工表面
已被切去多余金属而形成的符合要求的工件新 表面。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
派生角度：
楔角0：在正交平面内度量的前刀面与后刀面A的夹角。
刀尖角：主、副切削刃在基面上的投影的夹角。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
分类： 普通高速钢 高性能高速钢 粉末冶金高速钢
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3.硬质合金
v 硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其表 面上涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提 高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。
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三、刀具材料
1.刀具材料应具备的性能
（1）高的硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性 （3）高的耐热性 （4）良好的热物理性能和耐热冲击性能 （5）良好的工艺性能
其中：
d：工件或刀具上某一点的直径（mm） n：工件转速（r/s）
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
进给量f：当主运动旋转一周时，刀具（或工件）沿 进给方向上的位移量f 进给速度vf：每转或每行程进给量、每齿进给量fz
其中：
vf ：单位时间的进给量 f ：工件或刀具每回转一周两者沿进给方向的相
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强度和韧性
v 刀具应具有足够的强度和韧性 v 强度用抗弯强度表示 v 韧性用冲击值表示
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热硬性
刀具 材料应在高温下保持较高的硬度、强 度、韧性和耐磨性，并有良好的抗扩散、抗氧化 的能力，这就是刀具材料的热硬性。
4.涂层刀具和其他刀具材料
（1）涂层刀具 （2）陶瓷材料 （3）人造金刚石 （4）立方氮化硼
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四、刀具角度的选择
（1）前角 （2）后角 （3）主偏角 （4）刃倾角
、副偏角
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（1）前角的选择
1.前角的功用
平面和背平面参考系
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（1）基面Pr 通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速
度方向的平面。
（2）切削平面Ps 通过主切削刃选定点，与主切削刃s相切，
并垂直于该点基面Pr的平面。
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（2）待加工表面
加工时即将被切除的工件表面。
（3）过渡表面
加工时由切削刃在工件上正在形成的那个表面。
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机械制造技术金属切削百度文库具的基本知 识
３、切削层参数
定义：指切削过程中， 由刀具在切削部分 的一个单一动作所 切除的工件材料层。
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（１）切削层公称厚度hD
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2.合理前角的选择原则
❖工件材料 加工塑性材料时，前角较大；脆性材料时，前角较
小；工件材料的强度、硬度低可取较大的前角，反之应 取较小的前角 ❖刀具材料：
刀具材料的抗弯强度较大韧性较好时，应选用较大 前角。 ❖加工性质：
粗加工时应适当减小前角，但在采取某些强化措施 之后也可增大前角。 ❖工艺系统刚性差和功率不足时，应选取较大前角，以减 少切削力和振动。 ❖数控机床和自动机、自动线用刀具，应选用较小前角。
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（１）主运动
定义：机床或手动提供的刀具与工件间的主要的相对运
动，它使切削刃及其毗邻的刀具表面切入工件材料，使 被切削层成为切屑。
钻削、铣削、磨削：刀具或砂轮的回转运动
刨削：刀具或工件的往复运动
车削：工件的回转运动
主运动方向：切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运
前角的功用主要影响切屑变形和切削力的大小及刀 具耐用度和加工表面质量的高低。
增大前角使切削变形和摩擦减小，故切削力小、切 削热少，加工表面质量高。但前角过大，刀具强度降低， 散热体积减小，刀具耐用度下降。
减小前角，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑。 但前角过小，会使切削力和切削热增加，刀具耐用度降 低。
后角增大，摩擦减小，也减小了刃口钝圆半径，这 对切削厚度较小的情况有利，但使刀刃强度和散热情况 变差。
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2.合理后角的选择原则 ❖根据切削厚度选择后角 ❖适当考虑被加工材料的力学性能 ❖考虑工艺系统刚性 ❖考虑尺寸精度要求
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（四）刀具的工作角度
❖ 横向进给运动对工作角度的影响 ❖ 轴向进给运动对工作角度的影响 ❖ 刀具安装高低对工作角度的影响 ❖ 刀柄中心线偏斜对工作角度的影响
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工艺性与经济性
为了便于制造，要求刀具材料有较强的可 加工性。
可加工性包括：锻、轧、焊、切削加工、 磨削加工和热处理特性等。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
导热性和膨胀系数
v 在其它条件相同的条件下，刀具材料的导热系数越大， 刀具传热能力越强，可降低刀具温度，提高使用寿命。
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硬度和耐磨性
硬度概念：
刀具材料硬度必须高于工件材料。 耐磨性概念：
表示刀具 抵抗磨损的能力，它是刀具机械性能 （力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。
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刀具耐用度的确定
合理的选择刀具耐用度，可以提高生产率和降低加 工成本。
选择刀具耐用度时，还应考虑以下几点：
复杂的、高精度的、多刃的刀具耐用度应比简单的、低精度、 单刃刀具高。 可转位刀具换刃、换刀片快捷，为使切削始终处于锋利状态， 刀具耐用度可选得低一些。 精加工刀具耐用度比粗加工刀具选得高一些。 精加工大件时，为避免中途换刀，耐用度应选得高一些。 数控加工中，刀具耐用度应大于一个工作班，至少应大于一个 零件的切削时间。
定义：垂直于过渡表面测量 的切削层尺寸， 用hD表 示。
hD=f·sin r （ｍｍ）
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（2）切削层公称宽bD
定义：沿过渡表面测量的切削 层尺寸， 用bD表示。 bD=ap/sin r （ｍｍ）
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（三）刀具的标注角度
1. 在正交平面参考坐标系内的标注角度 2. 其他参考坐标系内的标注角度 （1）法剖面参考坐标系内的标注角度 （2）假定工作平面、背平面参考坐标系内的标
注角度
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1.在正交平面参考系里的标注角度
运动方向。
进给速度vf：切削刃上选定点相对于工件的进给运动的
瞬时速度。
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（３）切削用量 切削用量三要素是指切削过程中切削速度vｃ、进给量
ｆ（或进给速度vｆ）和背吃刀量ａｐ的总称。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
切削速度vc：切削刃选定点相对于工件的主运动线速度 （单位m/s)
v 线膨胀系数越小，热变形越小。 v 焊接刀具及涂层刀具应考虑不同材料线膨胀系数的匹
配。
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2.高速钢
概念：高速钢是加入了钨、钼、铬、钒 等 合金元 素的 高合金工具钢 ，按重量计，钨和钼占10-20%，铬占约4%，钒占1%以上，它们都是强烈的碳 化物形成元素在熔炼与热处理过程中与碳形成了高 硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨性。
动方向。
切削速度vc：切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬
时运动。
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（２）进给运动
进给运动：由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配
合主运动依此地连续不断将多余金属投入切削，同时形 成具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动方向：切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给
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（2）后角的选择
1.后角的功用
后角的主要功用是减小主后刀面与过渡表面的弹性 恢复层之间的摩擦，减轻刀具磨损。
后角小使主后刀面与工件表面摩擦加剧，刀具磨损 加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差，尤其是切 削厚度较小时，由于刃口钝圆半径的影响，上述情况更 为严重。
（３）切削层公称横截面AD
定义：切削层在切削层尺寸 平面内的实际横截面积， 用AD表示。
AD=hDbD=fap (mm2)
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二、刀具角度
（一）刀具切削部分的组成 （二）定义刀具角度的参考系 （三）刀具的标注角度 （四）刀具的工作角度
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
•圆弧刀尖
•交点刀尖
•倒棱刀尖
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刀尖的形状
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（二）定义刀具角度的参考系
基面Ｐｒ 切削平面Ｐｓ 正交平面Ｐｏ与正交平面参考系 法平面Ｐｎ与法平面参考系 假定工作平面Ｐｆ、背平面Ｐｐ及其假定工作
（1）前角 ：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹 角。
（2）后角 ：在正交平面内测量的主后刀面与切削平 面的夹角。
（3）主偏角 ：在基面内测量的主切削刃S在基面上的 投影与进给运动方向的夹角。
（4）副偏角 ：在基面内测量的副切削刃S在基面上的 投影与进给运动反方向的夹角。
（5）刃倾角 ：在切削平面内测量的主切削刃与基面 的夹角。
（3）正交平面与正交平面参考系 正交平面Po：通过主切削刃上选定点，同时垂直 于该点基面和切削平面的平面。
Pr-Ps-Pｏ组成标注刀具角度的正交平面参 考系。
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（4）法平面参考系
法平面Pn：通过主切削刃选定点，垂直主切削 刃的平面。
Pr-Ps-Pn 组成一个法平面参考系。
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（一）刀具切削部分的组成
（1）前刀面 A （2）主后刀面 A （3）副后后面
（4）主切削刃 s （5）副切削刃 s´
（6）刀尖
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（1）前刀面（前面）
切屑流过的表面
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(5)假定工作平面、背平面与假定工作平面、背 平面参考系
假定工作平面Pf：通过切削刃选定点，平行于进给运动 方向，并垂直于基面的平面。
背平面Pp：通过切削刃选定点，同时垂直Pr和Pf的平面。
Pr-Pf-Pp 组成一个假定工作平面、背平面参考系
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机械制造技术金属切削 刀具的基本知识
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2020/11/18
机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
第一节 金属切削刀具的基本知识
一、金属切削加工的基本概念 二、刀具角度 三、刀具材料 四、刀具角度的选择
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
一、金属切削加工的基本概念
１、切削运动与切削用量 （1）主运动 （2）进给运动 （3）切削用量
与工件上新形成的过渡表面相对的刀具表面
（3）副后刀面
与工件上已加工表面相对的刀具表面
（4）主切削刃
前刀面与主后刀面的交线
（5）副切削刃
前刀面与副后刀面的交线
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（6）刀尖
主切削刃 与副切削刃 分切削刃。
的连接处相当短的一部
刀尖分为：交点刀尖、圆弧刀尖和倒角刀尖。
对位移
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
背吃刀量（切削深度）ap ap=(dw-dm)/2 (mm)
其中：
(外圆车削)
dw：工件待加工表面直径 dm：工件已加工表面直径
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２、切削时的工件表面 （1）已加工表面
已被切去多余金属而形成的符合要求的工件新 表面。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
派生角度：
楔角0：在正交平面内度量的前刀面与后刀面A的夹角。
刀尖角：主、副切削刃在基面上的投影的夹角。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
分类： 普通高速钢 高性能高速钢 粉末冶金高速钢
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3.硬质合金
v 硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其表 面上涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提 高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
三、刀具材料
1.刀具材料应具备的性能
（1）高的硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性 （3）高的耐热性 （4）良好的热物理性能和耐热冲击性能 （5）良好的工艺性能
其中：
d：工件或刀具上某一点的直径（mm） n：工件转速（r/s）
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进给量f：当主运动旋转一周时，刀具（或工件）沿 进给方向上的位移量f 进给速度vf：每转或每行程进给量、每齿进给量fz
其中：
vf ：单位时间的进给量 f ：工件或刀具每回转一周两者沿进给方向的相
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强度和韧性
v 刀具应具有足够的强度和韧性 v 强度用抗弯强度表示 v 韧性用冲击值表示
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热硬性
刀具 材料应在高温下保持较高的硬度、强 度、韧性和耐磨性，并有良好的抗扩散、抗氧化 的能力，这就是刀具材料的热硬性。
4.涂层刀具和其他刀具材料
（1）涂层刀具 （2）陶瓷材料 （3）人造金刚石 （4）立方氮化硼
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四、刀具角度的选择
（1）前角 （2）后角 （3）主偏角 （4）刃倾角
、副偏角
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（1）前角的选择
1.前角的功用
平面和背平面参考系
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（1）基面Pr 通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速
度方向的平面。
（2）切削平面Ps 通过主切削刃选定点，与主切削刃s相切，
并垂直于该点基面Pr的平面。
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（2）待加工表面
加工时即将被切除的工件表面。
（3）过渡表面
加工时由切削刃在工件上正在形成的那个表面。
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３、切削层参数
定义：指切削过程中， 由刀具在切削部分 的一个单一动作所 切除的工件材料层。
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（１）切削层公称厚度hD
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2.合理前角的选择原则
❖工件材料 加工塑性材料时，前角较大；脆性材料时，前角较
小；工件材料的强度、硬度低可取较大的前角，反之应 取较小的前角 ❖刀具材料：
刀具材料的抗弯强度较大韧性较好时，应选用较大 前角。 ❖加工性质：
粗加工时应适当减小前角，但在采取某些强化措施 之后也可增大前角。 ❖工艺系统刚性差和功率不足时，应选取较大前角，以减 少切削力和振动。 ❖数控机床和自动机、自动线用刀具，应选用较小前角。
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（１）主运动
定义：机床或手动提供的刀具与工件间的主要的相对运
动，它使切削刃及其毗邻的刀具表面切入工件材料，使 被切削层成为切屑。
钻削、铣削、磨削：刀具或砂轮的回转运动
刨削：刀具或工件的往复运动
车削：工件的回转运动
主运动方向：切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运
前角的功用主要影响切屑变形和切削力的大小及刀 具耐用度和加工表面质量的高低。
增大前角使切削变形和摩擦减小，故切削力小、切 削热少，加工表面质量高。但前角过大，刀具强度降低， 散热体积减小，刀具耐用度下降。
减小前角，刀具强度提高，切屑变形增大，易断屑。 但前角过小，会使切削力和切削热增加，刀具耐用度降 低。
后角增大，摩擦减小，也减小了刃口钝圆半径，这 对切削厚度较小的情况有利，但使刀刃强度和散热情况 变差。
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2.合理后角的选择原则 ❖根据切削厚度选择后角 ❖适当考虑被加工材料的力学性能 ❖考虑工艺系统刚性 ❖考虑尺寸精度要求
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（四）刀具的工作角度
❖ 横向进给运动对工作角度的影响 ❖ 轴向进给运动对工作角度的影响 ❖ 刀具安装高低对工作角度的影响 ❖ 刀柄中心线偏斜对工作角度的影响
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工艺性与经济性
为了便于制造，要求刀具材料有较强的可 加工性。
可加工性包括：锻、轧、焊、切削加工、 磨削加工和热处理特性等。
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导热性和膨胀系数
v 在其它条件相同的条件下，刀具材料的导热系数越大， 刀具传热能力越强，可降低刀具温度，提高使用寿命。
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硬度和耐磨性
硬度概念：
刀具材料硬度必须高于工件材料。 耐磨性概念：
表示刀具 抵抗磨损的能力，它是刀具机械性能 （力学性能）、组织结构和化学性能的综合反映。
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刀具耐用度的确定
合理的选择刀具耐用度，可以提高生产率和降低加 工成本。
选择刀具耐用度时，还应考虑以下几点：
复杂的、高精度的、多刃的刀具耐用度应比简单的、低精度、 单刃刀具高。 可转位刀具换刃、换刀片快捷，为使切削始终处于锋利状态， 刀具耐用度可选得低一些。 精加工刀具耐用度比粗加工刀具选得高一些。 精加工大件时，为避免中途换刀，耐用度应选得高一些。 数控加工中，刀具耐用度应大于一个工作班，至少应大于一个 零件的切削时间。
定义：垂直于过渡表面测量 的切削层尺寸， 用hD表 示。
hD=f·sin r （ｍｍ）
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（2）切削层公称宽bD
定义：沿过渡表面测量的切削 层尺寸， 用bD表示。 bD=ap/sin r （ｍｍ）
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（三）刀具的标注角度
1. 在正交平面参考坐标系内的标注角度 2. 其他参考坐标系内的标注角度 （1）法剖面参考坐标系内的标注角度 （2）假定工作平面、背平面参考坐标系内的标
注角度
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1.在正交平面参考系里的标注角度
运动方向。
进给速度vf：切削刃上选定点相对于工件的进给运动的
瞬时速度。
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（３）切削用量 切削用量三要素是指切削过程中切削速度vｃ、进给量
ｆ（或进给速度vｆ）和背吃刀量ａｐ的总称。
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切削速度vc：切削刃选定点相对于工件的主运动线速度 （单位m/s)
v 线膨胀系数越小，热变形越小。 v 焊接刀具及涂层刀具应考虑不同材料线膨胀系数的匹
配。
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2.高速钢
概念：高速钢是加入了钨、钼、铬、钒 等 合金元 素的 高合金工具钢 ，按重量计，钨和钼占10-20%，铬占约4%，钒占1%以上，它们都是强烈的碳 化物形成元素在熔炼与热处理过程中与碳形成了高 硬度的碳化物，从而提高了钢的耐磨性。
动方向。
切削速度vc：切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬
时运动。
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（２）进给运动
进给运动：由机床或手动传给刀具或工件的运动，它配
合主运动依此地连续不断将多余金属投入切削，同时形 成具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动方向：切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给
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（2）后角的选择
1.后角的功用
后角的主要功用是减小主后刀面与过渡表面的弹性 恢复层之间的摩擦，减轻刀具磨损。
后角小使主后刀面与工件表面摩擦加剧，刀具磨损 加大，工件冷硬程度增加，加工表面质量差，尤其是切 削厚度较小时，由于刃口钝圆半径的影响，上述情况更 为严重。
（３）切削层公称横截面AD
定义：切削层在切削层尺寸 平面内的实际横截面积， 用AD表示。
AD=hDbD=fap (mm2)
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二、刀具角度
（一）刀具切削部分的组成 （二）定义刀具角度的参考系 （三）刀具的标注角度 （四）刀具的工作角度
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•圆弧刀尖
•交点刀尖
•倒棱刀尖
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刀尖的形状
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（二）定义刀具角度的参考系
基面Ｐｒ 切削平面Ｐｓ 正交平面Ｐｏ与正交平面参考系 法平面Ｐｎ与法平面参考系 假定工作平面Ｐｆ、背平面Ｐｐ及其假定工作
（1）前角 ：在正交平面内测量的前刀面与基面的夹 角。
（2）后角 ：在正交平面内测量的主后刀面与切削平 面的夹角。
（3）主偏角 ：在基面内测量的主切削刃S在基面上的 投影与进给运动方向的夹角。
（4）副偏角 ：在基面内测量的副切削刃S在基面上的 投影与进给运动反方向的夹角。
（5）刃倾角 ：在切削平面内测量的主切削刃与基面 的夹角。
（3）正交平面与正交平面参考系 正交平面Po：通过主切削刃上选定点，同时垂直 于该点基面和切削平面的平面。
Pr-Ps-Pｏ组成标注刀具角度的正交平面参 考系。
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（4）法平面参考系
法平面Pn：通过主切削刃选定点，垂直主切削 刃的平面。
Pr-Ps-Pn 组成一个法平面参考系。
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（一）刀具切削部分的组成
（1）前刀面 A （2）主后刀面 A （3）副后后面
（4）主切削刃 s （5）副切削刃 s´
（6）刀尖
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
（1）前刀面（前面）
切屑流过的表面
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
(5)假定工作平面、背平面与假定工作平面、背 平面参考系
假定工作平面Pf：通过切削刃选定点，平行于进给运动 方向，并垂直于基面的平面。
背平面Pp：通过切削刃选定点，同时垂直Pr和Pf的平面。
Pr-Pf-Pp 组成一个假定工作平面、背平面参考系
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机械制造技术金属切削 刀具的基本知识
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2020/11/18
机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
第一节 金属切削刀具的基本知识
一、金属切削加工的基本概念 二、刀具角度 三、刀具材料 四、刀具角度的选择
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机械制造技术金属切削刀具的基本知 识
一、金属切削加工的基本概念
１、切削运动与切削用量 （1）主运动 （2）进给运动 （3）切削用量