金属切削原理.ppt
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金属切削原理的课件
(2)进给量
进给量是指单位时间内刀具和工件在进给 运动方向上相对位移。 当主运动是回转运动时，进给量指工 件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的 相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，进给量指刀 具或工件每往复直线运动一次，两者沿进 给方向的相对位移量，单位为mm/str或 mm/单行程； 对于多齿的旋转刀具(如铣刀、 切齿刀)，常用每齿进给量 fz，单位为 mm/z或mm/齿。它与进给量f的关系为 f=zfz 进给速度为 vf=fn=zfzn
2)刀刃
①主切削刃 ②副切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。 前刀面与副后刀面在空间的交线。
3)刀尖
三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。
(2)车刀切削部分的主要角度
• 刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量 时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削 部分几何形状（各表面空间位置）的重要参 数。 • 参考系：用于定义和规定刀具角度的各基 准坐标面。 • 参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考 系。
(2)切削层公称宽度bD
在给定瞬间，作用于主切 削刃截形上两个极限点间 的距离，在切削层尺寸平 面中测量，单位为mm。
垂直于正在加 工的表面（过渡表 面）度量的切削层 参数。
(3)切削层公称横截面积AD
在给定瞬间，切削层在 切削层尺寸平面里的实 际横截面积， 2 单位为mm 。
上述公式中可看出 hD、bD均与主偏角有 关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD 或f、a p有关。
(一)切削运动
1.零件表面的形成
车外圆面
车成形面
车床上镗孔
金属切削原理与刀具PPT
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
金属切削加工原理及设备课件幻灯片课件
切削力和切削热是切削过程中的两个重要物理现象，对切削效率和工件质量 有重要影响。
金属切削加工的主要设备与工具
机床
机床是金属切削加工的主要设 备，按工艺特点可分为车床、 铣床、钻床、镗床、磨床等。
刀具
刀具是金属切削加工的重要工具 ，包括车刀、铣刀、钻头、镗刀 、刨刀、磨具等。
量具和夹具
量具用于测量工件尺寸和形状，夹 具则用于工件的装夹和定位，对保 证加工精度和提高生产效率有重要 作用。
金属切削加工的质量控制
质量控制标准
根据机械加工的精度要求，制 定合理的加工工艺流程，并按 照国家或行业标准进行质量检
查。
加工过程控制
通过对加工过程的控制，如刀具 选择、切削液使用、机床调整、 工件装夹等，提高加工精度和表 面质量。
误差控制
针对误差产生的原因，采取相应的 措施，如温度变化、刀具磨损、机 床振动等，减少误差对加工质量的 影响。
进给速度
进给速度指刀具在单位时间内移动的距离。较慢 的进给速度可以减小工件表面的粗糙度，但会降 低生产效率；较快的进给速度可以提生产效率， 但可能会造成工件表面粗糙。
刀具角度
刀具的前角、后角、主偏角、副偏角等角度对切 削力和切削热有着不同的影响。选择合适的刀具 角度可以改善切削条件，提高刀具使用寿命和工 件加工质量。
金属切削加工的工艺流程：毛坯准备、工件安装定位 、刀具准备、切削加工、工件检验和清理等。
下一步的学习展望
深入学习各种金属切削加工设备的原理和特点，以便 更好地选择和应用。
学习金属切削加工的工艺流程和优化方法，以提高生 产效率和降低成本。
学习各种新型的金属切削加工技术，如高速切削、超 精密切削等，以提高加工效率和质量。
金属切削加工原理及设备课件幻 灯片课件
金属切削加工的主要设备与工具
机床
机床是金属切削加工的主要设 备，按工艺特点可分为车床、 铣床、钻床、镗床、磨床等。
刀具
刀具是金属切削加工的重要工具 ，包括车刀、铣刀、钻头、镗刀 、刨刀、磨具等。
量具和夹具
量具用于测量工件尺寸和形状，夹 具则用于工件的装夹和定位，对保 证加工精度和提高生产效率有重要 作用。
金属切削加工的质量控制
质量控制标准
根据机械加工的精度要求，制 定合理的加工工艺流程，并按 照国家或行业标准进行质量检
查。
加工过程控制
通过对加工过程的控制，如刀具 选择、切削液使用、机床调整、 工件装夹等，提高加工精度和表 面质量。
误差控制
针对误差产生的原因，采取相应的 措施，如温度变化、刀具磨损、机 床振动等，减少误差对加工质量的 影响。
进给速度
进给速度指刀具在单位时间内移动的距离。较慢 的进给速度可以减小工件表面的粗糙度，但会降 低生产效率；较快的进给速度可以提生产效率， 但可能会造成工件表面粗糙。
刀具角度
刀具的前角、后角、主偏角、副偏角等角度对切 削力和切削热有着不同的影响。选择合适的刀具 角度可以改善切削条件，提高刀具使用寿命和工 件加工质量。
金属切削加工的工艺流程：毛坯准备、工件安装定位 、刀具准备、切削加工、工件检验和清理等。
下一步的学习展望
深入学习各种金属切削加工设备的原理和特点，以便 更好地选择和应用。
学习金属切削加工的工艺流程和优化方法，以提高生 产效率和降低成本。
学习各种新型的金属切削加工技术，如高速切削、超 精密切削等，以提高加工效率和质量。
金属切削加工原理及设备课件幻 灯片课件
金属切削加工原理及设备课件幻灯片课件
智能化、数字化、网络化技术挑战
智能化
随着人工智能、机器学习等技术的发展，金属切削加工正在向智能化方向发展。通过引入人工智能技术，可以实现加 工过程的自适应控制和优化，提高加工过程的自动化和智能化水平。
数字化
数字化技术是现代制造业的核心技术之一。金属切削加工的数字化包括数字化设计、数字化制造、数字化检测等方面 。通过数字化技术，可以实现加工过程的可视化和优化，提高加工过程的效率和精度。
切割机床
主要用于切割各种材料，如金属、非金属等。切割机床通过高速切割实现切割加工。
特种机床
用于加工特殊形状和特殊材料的零件，如数控铣床、数控车床等。特种机床具有高精度、高效率的特 点。
04
金属切削加工工艺
粗加工与精加工
粗加工
去除大部分材料，为后续加工提供基 础。
精加工
粗加工与精加工的结合
根据零件的复杂程度和精度要求，合 理安排粗加工和精加工的顺序和余量 。
网络化
随着互联网技术的发展，金属切削加工正在向网络化方向发展。通过网络化技术，可以实现远程监控和 故障诊断，提高加工过程的可靠性和安全性。同时还可以实现生产过程的协同和优化，提高生产效率和 降低成本。
THANKS
谢谢您的观看
01
具有多种加工功能，如铣、钻、车等，适用于多品种、小批量
的生产。
柔性制造系统
02
由多个加工中心、机器人等组成，具有高度的自动化和灵活性
，适用于大批量、多品种的生产。
加工中心与柔性制造系统的结合
03
根据生产规模和需求，选择合适的加工设备和系统。
05
金属切削加工质量控制
刀具管理与选择
刀具材料选择
根据加工材料、切削条件和加工 要求，选择合适的刀具材料，如
金属切削原理及刀具课件
刀具的磨损与破损
刀具磨损的形式与机理
刀具磨损的形式：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损
刀具磨损的机理：磨料磨损、热磨损、化学磨损、疲劳磨损
刀具磨损的影响因素：切削参数、切削材料、刀具材料、刀具结构
刀具磨损的预防措施：合理选择切削参数、选用合适的切削材料、选用高耐磨损的刀具材料、优 化刀具结构
刀具磨损的监测与控制
刀具磨损的监测方法：通过观察、测量和检验等方法对刀具磨损情况进行实时监测。
刀具磨损的控制策略：采用合理的切削参数、刀具材料和涂层技术等手段，有效控制刀具磨 损。
刀具磨损的预防措施：通过改进刀具设计、提高刀具制造质量和使用高性能刀具等方法，减 少刀具磨损的可能性。
刀具磨损的应对措施：一旦发现刀具磨损，应及时采取更换刀具、调整切削参数等措施，避 免影响加工质量和效率。
刀具的维护与保养 ：正确的使用和维 护刀具，可以延长 刀具的使用寿命， 提高加工效率。
刀具的几何参数与选择
刀具的几何参数：包括前角、后角、主偏角、副偏角等，这些参数对切削 力和切削热有重要影响。
刀具的选择：根据加工材料、加工要求、刀具材料和加工条件等因素选择 合适的刀具，以确保加工质量和效率。
刀具的刃磨：刃磨可以改变刀具的几何参数，从而调整切削力和切削热， 提高加工质量和效率。
刀具的基本知识
刀具的分类与用途
刀具的分类：根据刀具的结构可分为整体式、镶嵌式和特殊形式；根据刀具的使用范围可 分为车刀、铣刀、钻头、铰刀等。
刀具的用途：刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。绝大多数的刀具是 机用的，但也有手用的，如刻刀、木工刨刀、木工铣刀等。
刀具的发展趋势：随着制造业的发展，刀具行业正朝着高效化、智能化、精细化方向发展。
金属切削基本原理机械制造技术基础幻灯片PPT
第Ⅱ变形区的影响。
)
➢剪 切 角 越 小 、 前 角 越
小，剪切变形量越大
φ
G
OH
γ0 相对滑移系数
Φ-0
φ
90-φ φ
7 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
特
点 在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑
与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不
力力
种 类 及
◆ 残余张应力： 易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度
影 ◆ 残余压应力：
响
有利于提高零件疲劳强度
◆ 残余应力分布不均：
会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度
9 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
23
残 余 应 力
◆ 热塑变形效应：表层张应力，里层压应力
◆ 里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性 恢复后表层得到压应力，里层为张应力
刀 具
➢前角增大，刀具容易切入工件，剪切角增大，切削力减小。 加工塑性大的材料时，增大前角则总切削力明显减小；而加工
几 脆性材料时，增大前角对减小总切削力的作用不显著。
何 ➢负倒棱提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒 角 棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值越大，切削 度 变形程度越大，所以切削力越大。
平的凹坑中，形成长度为lfi的
粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
➢ 滑动区：切屑在脱离前刀面 之前，与前刀面只在一些突出 点接触，切屑与前刀面之间的 摩擦属于外摩擦。
lfi
lfo
切屑与前刀面的摩擦
8积 .屑
2.1.1 切屑的形成与切削变形
)
➢剪 切 角 越 小 、 前 角 越
小，剪切变形量越大
φ
G
OH
γ0 相对滑移系数
Φ-0
φ
90-φ φ
7 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
特
点 在高温高压作用下，切屑底层与前刀面发生沾接，切屑
与前刀面之间既有外摩擦，也有内摩擦。
➢ 粘结区：高温高压使切屑底 层软化，粘嵌在前刀面高低不
力力
种 类 及
◆ 残余张应力： 易使加工表面产生裂纹，降低零件疲劳强度
影 ◆ 残余压应力：
响
有利于提高零件疲劳强度
◆ 残余应力分布不均：
会使工件发生变形，影响形状和尺寸精度
9 .
2.1.1 切屑的形成与切削变形
23
残 余 应 力
◆ 热塑变形效应：表层张应力，里层压应力
◆ 里层金属弹性恢复：若里层金属产生拉伸变形，则弹性 恢复后表层得到压应力，里层为张应力
刀 具
➢前角增大，刀具容易切入工件，剪切角增大，切削力减小。 加工塑性大的材料时，增大前角则总切削力明显减小；而加工
几 脆性材料时，增大前角对减小总切削力的作用不显著。
何 ➢负倒棱提高了正前角刀具的刃口强度，但同时也增加了负倒 角 棱前角(负前角)参加切削的比例，负前角的绝对值越大，切削 度 变形程度越大，所以切削力越大。
平的凹坑中，形成长度为lfi的
粘接区。切屑的粘接层与上层 金属之间产生相对滑移，其间 的摩擦属于内摩擦。
➢ 滑动区：切屑在脱离前刀面 之前，与前刀面只在一些突出 点接触，切屑与前刀面之间的 摩擦属于外摩擦。
lfi
lfo
切屑与前刀面的摩擦
8积 .屑
2.1.1 切屑的形成与切削变形
《金属切削原理》课件
金属切削在机械制造中的应用
加工精度：金属切削可以精确地加工出各种形状和尺寸的零件 加工效率：金属切削可以提高生产效率，缩短生产周期 加工范围：金属切削可以加工各种金属材料，包括钢、铝、铜等 加工质量：金属切削可以保证加工质量，提高产品的可靠性和耐用性
金属切削在航空航天领域的应用
飞机制造：金属 切削用于制造飞 机机身、机翼、 发动机等部件
新材料硬度 高，耐磨性 好，对刀具 寿命和加工 效率产生影 响
新材料热导 率低，切削 过程中热量 难以散发， 对刀具和工 件产生影响
新材料化学 活性强，易 与刀具材料 发生化学反 应，影响刀 具寿命和加 工质量
新材料加工 难度大，对 刀具材料和 加工工艺提 出更高要求
新材料加工 过程中产生 的废料处理 问题，对环 保和资源利 用提出挑战
切削热的ห้องสมุดไป่ตู้生与散失
切削热的产生：刀具与工件之间的摩擦和剪切作用 切削热的散失：通过刀具、工件和切屑的传导、对流和辐射等方式 切削热的影响：影响刀具寿命、工件加工精度和表面质量 切削热的控制：通过优化刀具材料、切削参数和冷却方式等手段
切削表面的形成与变化
切削过程：刀具与工件之间的相对运动 切削力：刀具与工件之间的相互作用力 切削温度：刀具与工件之间的摩擦热 切削表面：刀具与工件之间的接触面
火箭制造：金属 切削用于制造火 箭发动机、燃料 箱、控制系统等 部件
卫星制造：金属 切削用于制造卫 星外壳、太阳能 电池板、天线等 部件
空间站制造：金 属切削用于制造 空间站外壳、太 阳能电池板、生 命支持系统等部 件
金属切削在汽车工业领域的应用
汽车零部件制造：金属切削用于生产汽车发动机、变速箱、底盘等零部件 汽车车身制造：金属切削用于生产汽车车身、车门、车窗等车身部件 汽车模具制造：金属切削用于生产汽车模具，如冲压模具、注塑模具等 汽车维修与保养：金属切削用于汽车维修与保养，如更换损坏的零部件、修复车身损伤等
机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理
工艺系统刚性差—大主偏角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
金属切削原理ppt课件
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素 刀具由任务部分和非任务部分构成。
•〔1〕前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •〔2〕主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的外表 〔过渡 外表〕相对的刀面。 •〔3〕副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的外表相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
瞬时速度。单位：m/s或m/min〔r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运
动方向的瞬时速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str〔double stroke双行程〕 • 例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进展切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿 • 例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1〕基面中丈量的刀具角度
•〔1〕主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与 进给运动速度Vf方向之间的夹角。 •〔2〕副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进 给运动速度vf反方向之间的夹角。 •〔3〕刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投 影之间的夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度能否正确的验证公式之
§1-2 刀具资料
•刀具资料通常是指刀具切削部分的资料。 •加工质量、加工效率、加工本钱，在很大程度上取决于 刀具资料的合理选择。因此，资料、构造和几何外形是决 议刀具切削性能的主要要素。 •金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还 要求刀具资料具备一定性能。
金属切削原理及刀具.pptx
直接作用于被切削的金属层，并控制切屑沿其排出的刀
造 面。
要 素
根据前刀面与主、副切削刃相毗邻的情况分为：
主前刀面： 与主切削刃毗邻的称为主前刀面；
副前刀面： 与副切削刃毗邻的称为副前刀面。
(2)后刀面
后刀面分为主后刀面与副后刀面。
主后刀面：是指与工件上加工表面相互作用和相对着的
刀面；
副后刀面：是与工件上已加工表面相互作用和相对着的
系 这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。
工作角度：把刀具同工件和切削运动联系起来确定的刀
具角度，即刀具在使用状态下(in use)的角度。
刀具标注角度参考系：任何一把刀具，在使用之前，总
可以知道它将要安装在什么机床上，将有怎样的切削运动，
因此也可以预先给出假定的工作条件，并以此确定刀具标
注角度参考系（所谓的“静止参考系” ）。
刀具标注角度参考系。
考 图中同时也表示了一
系 个由Pn-Pr- Ps 组成
的法剖面参考系。在
实际使用时一般是分
别使用某一个参考系。
第16页/共66页
刀 具 标
(5)进给剖面 Pf 和背平面Pp及 其组成的进给、背平面参考系
注 角 度 的
进给剖面Pf是通过切削刃选定 点，平行于进给运动方向并垂直 于基面Pr的平面。通常，它也平
定 义
下图所示三把刀具的标注角度完全相同，但由于合成切 削运动方向不同，后刀面与加工表面之间的接触和摩擦的
实际情形有很大的不同：
(a)
第18页(b/)共66页
(c)
刀 具
图(a)，刀具后刀面同工件已加工表面之间有适宜的
工 作 角
间隙，切削情况正常； 图(b)，刀具的背棱顶在已加工表面上，切削刃无法
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素 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 切削层参数
切削层：主运动一个周期， 相邻两加工表面（切削
切 刃）之间的材料截面。
削
运 动 及 切 削 要 素
l切削层公称厚度hD（老标准ac）： hD=f· sinKr
l切削层公称宽度bD（老标准aw）:
bD=ap/sinKr
l切削层公称截面积AD： AD=ap· f=bD· hD
选择刀具角度，常用刀具材料的性质与选用；
工 (3) 掌握切削过程中的物理现象及其对加工过程
基
的影响；
础 (4) 掌握切削液的作用，合理选用切削液。
知 重点和难点：刀具角度和切削过程中的物理现象
识
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
1.1.1 零件表面的形成 切 ☆ 回转体表面：是以直线为母线作旋转运动所形 削 成的表面； 运 成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、 动 内外圆磨削等。 及 ☆平面：是以直线为母线作直线运动形成的表面； 切 成型方法：铣削、刨削、平面磨削等。 削 ☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的 要 表面； 素 成型方法：铣削、成形磨削、数控铣削、电火
切
削
运 动 rε≠0 时 H=BD=BE-DE r O1D 2 O1E 2
及 切 削
r
r 2
(
f 2
)2
移项后两边平方,并忽略H2(H<< rε)：
要 素
r 2 - 2H r
H2Leabharlann r 2 f2 4
残留面积高度： H=f2/8rε
1.2 金属切削刀具
1.2.1 刀具切削部分的基本定义
削
圆周运动：Vc=πdwn
运
直线往复：Vc=2Lnr
动 及 切 削 要
进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。 1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/min)：单位时间内 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿
背工吃 表刀 面量 间（ 的切距削离深。度）ap(mm):已加工表面与待加
l残留面积ΔAD 残留面积高度 ：
H=f/( ctgKr+ctgKr’) rε=0
H=f 2 / 8rε
rε≠0
切
削
运
动
及
切 rε=0 时，在⊿ABD和⊿ACD中
削
BD=H ctgKr’ DC=H ctgKr
要
BD+DC=f
素
H(ctgKr+ctgKr’)=f
残留面积高度：H=f/( ctgKr+ctgKr’)
要 素 3) 合成切削运动
4）其它运动：吃刀运动 分度运动
常见机床的切削运动
切 机床名称 主运动
削 卧式车床 工件旋转
运
钻床 钻头旋转
动
铣床 铣刀旋转
及 镗床 镗刀旋转
切 牛头刨床 刨刀往复
进给运动 车刀纵向、横向移动
钻头轴向移动 工件纵向、横向、垂直方向移动
镗刀轴向移动、工件轴向移动 工件横向、垂直方向间隙移动
具 刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角
加工脆性材料、断进给续运动切削选小前角 加工硬材料选用负前正角交平面
2.刀具标注注后角α0：
在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。
后角的标注：
金
加工表面
属 后角的作用：后角主运 ↑动后刀面与加工表面间的摩擦↓
切 后刀面磨损↓ 刃口强度↓ 导热体积↓ 基面
l 刀具标角度的定义
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）
金 属 切
面1与. 刀基具面标的注夹前角角。γ0：主在运动正交加平工表面面 内测量的，前刀 前角的标注：
基面
削 前角的作用：前角↑ 切屑变形↓ 切削力↓ 刃口r 强 刀 度↓ 前刀面磨损↓ 导热体积↓ 切削平面
第1章 金属切削原理
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
机 械
1.2 金属切削刀具
制
1.3 切削过程中的物理现象
造 基
1.4 工件材料的切削加工性
础
1.5 切削液
本章的学习要求
(1) 掌握切削运动、加工表面、切削用量及切削
切
层参数概念和分析方法；
削 (2) 掌握刀具标注角度和工作角度的概念、合理
加
主运动
运 加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削
动 加工的表面。
及 待加工表面：即将进入切削加工的表面。
切
削
进给运动
进给运动
要
素
切
削
主运动
运
待加工表面
动
及
切
削
要
素
已加工表面
已加工表面 加工表面
主运动
待加工表面 加工表面
进给运动
进给运动
1.1.3 切削要素
l 切削用量三要素：
切 切削速度vc:主运动的线速度(mm/min)
假定运动条件：进给量f=0
切削平面
金
假定安装条件：刀尖与工件回转中心等进给高运动；
属
刀杆方向与进给方向垂直正交。平面
切 （2）辅助平面：
削 切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切
刀 的平面。
具 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 和基面相垂直的平面。
l 刀具结构及其几何形状
金 属
刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等。
按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、 尖刀、镗孔刀、成形刀等。
切
结构形式：整体式、焊接式、机械安装
削 式（压板压紧）
刀 具l
切削部分组成 前刀面Ar
主切削刃S
主后面Aa
刀尖
副后面Aa ‘
副切削刃S
l 刀具的静止参考系（Pr—主运P动s—P加o工表系面 — 正交平面参照系） （1）静止参照系的假设条件：
削 龙门刨床 工件往复 刨刀横向、垂直方向间隙移动
要 外圆磨床 砂轮旋转 工件旋转、工件往复或砂轮横向移动 素 平面磨床 砂轮旋转 工件往复移动，砂轮横向、垂直移动
l 加工表面
已加工表面
正在加工的工件表面，根据其所处的加状工表态面分为：
切 削
待 主加运工动表面
已加工表面：已经加工完成的表面。加待工加表工面表面 已加工表面
削 刀具后角的选用：粗加工选小后角
r
刀
精加工选大后角 切削平面
具
选大前角时选小后角以增大刃口
强度
进给运动
正交平面
3. 主偏角Kr：
在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角。
4. 副偏角Kr’：在基面内测量的，副切削刃与进
花加工、激光加工等。
1.1.2 切削运动
l 概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的
切 金属 削 l 分类： 运 1）主运动：切除切屑所需的基本运动。 动 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。 及 2）进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 切 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个 削 或多个。