切削加工概论
金属切削加工概述课件
副偏角小，背向力增加，切削时易产生振动
粗加工时副偏角易小些；而精加工时副偏角则
易大些
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主、副偏角小时，已 加工表面残留面积的 高度hc亦小，因而可 减小表面粗糙度的值， 并且刀尖强度和散热 条件较好，有利于提 高刀具寿命。
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7
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8
（３）工件表面 切削加工过程中，工件上有三个不断变化着的表面，如 外圆车削时，工件做旋转运动，刀具作纵向直线运动， 形成了工件的外圆表面。 ①已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面。 ②待加工表面：工件上有待切除切削层的表面。 ③过渡表面：主切削刃正在加 工的表面称为过渡表面，它是 待加工表面与已加工表面的连 接表面，如图。
机械 加工
利用刀具 进行加工
利用磨料 进行加工
车削 钻削 插削
铣削 铰削 拉削
刨削 镗削 锪削
磨削 珩磨
研磨 超精加工
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3
机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平 面和成形面，基本表面主要由各种切削加工方法获 得。要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具 备形成表面的相对运动，即切削运动。
1.1 金属切削 加工 概述
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1
1.1.1切削运动和切削用量
切削加工的概念：切削加工是利用刀具和工件的相对 运动，刀具从毛坯或型材上切除多余的材料，以便获 得精度和表面粗糙度均符合要求的零件的加工过程。
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2
切削加工分类：分为钳工和机械加工。钳工：通过 工人手持工具进行切削加工。机械加工：采用不同 的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对 工件进行切削加工。
主偏角的影响：
➢进给量相同时，余偏角大，刀片与切屑 接触的长度增加，切削厚度变薄，使切削 力分散作用在长的刀刃上，刀具耐用度得 以提高。
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邹芹机械学院金工教研室第五篇切削加工零件加工工艺：热加工工艺冷加工工艺机械加工钳工加工特种加工切削加工一、切削加工的分类电火花线切割机床加工过程显示电火花线切割加工激光焊接件激光打标件超声加工机床超声加工件二、切削加工的特点1、精度和表面粗糙度；2、零件的材料、形状、尺寸和重量范围；3、生产率；4、存在切削力激光加工三、切削加工的发展方向1、加工设备: 数控技术、（超）精密、（超）高速1）数控技术：2）精密、超精密加工精密加工：指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺。
超精密加工：指在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到最高程度的加工工艺。
Ø瓦特改进蒸汽机——镗孔精度1mmØ20世纪40年代——最高精度1μmØ20世纪末——精密加工：≤0.1μm，Ra≤0.01μm（亚微米加工）超精密加工：≤0.01μm，Ra≤0.001μm（纳米加工）Ø微细加工——微小尺寸的精密加工Ø超微细加工——微小尺寸的超精密加工3）高速、超高速加工•1931年德国切削物理学家C.J.Salomom在“高速切削原理”一文中给出了著名的“Salomom曲线”——对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。
•Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。
n高速、超高速加工概念：•尚无统一定义，一般认为高速加工是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。
•以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。
•以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000r/min。
•因不同的工件材料而异；n 高速加工的切削速度范围高速与超高速切削速度范围10 100 100010000切削速度V （m/min ）塑料铝合金铜铸铁钢钛合金镍合金•车削：700-7000 m/min•铣削：300-6000 m/min•钻削：200-1100 m/min•磨削：50-300 m/s 或3000-18000m/min •随加工方法不同也有所不同。
金属切削加工基础课件
Kr’：使已加工表面残留密集的高度减小，降低工件 的表面粗糙度。
选择：在不产生振编动辑的版pp前t 提下，取小值。
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5 . 刃倾角（ S ）
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作用
①影响切削刃的锋利程度； ②影响切屑流出方向； ③影响刀头强度和散热条件； ④影响切削力的大小和方向。
选择： 精加工：取 正（+S ）
介质： 5%
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2.影响切削温度的因素
v ① 切削用量： c 、f 、a p愈大，切削温度愈高。但 vc的影响最大 、f 次之、a p最小。
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好， 切削温度越高。 刀具角度： 增大 0 ，切削温度降低；减小kr 、kr’，
③ 刀具 切削温度降低。
⑷ 硬质合金
碳化物+粘结剂——粉末冶金
碳化物：WC、TiC、等
粘结剂：Co
HRC≈76~84 耐热温度 —1000℃
允许的切削速度是高速钢的4~10倍。
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27
① 钨钴类（YG）(K)：WC+Co ② 钨钴钛类（YT）(P)：WC+TiC+Co ③ 通用（YW）(M)：TaC、NbC ④ 表面涂层： TiC、TiN、TiCN、TiAlN
0
0
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19
选择： 加工塑性材料和精加工—取大后角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小后角（ 0 ）
后角（ 0）只能是正的。
精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80 3 . 主偏角（kr）
作用：改善切削条件，提高刀具寿命。
减小kr：当ap、f 不变时， 则 bD 、hD —
积屑瘤的形成
第二章切削理论基础概论
(1) 前刀面Aγ
前刀面Aγ 是切屑流过的表面。 与过渡表面相对的刀面。
刀 面
（2）后刀面Aα
切 削 刃
（3）副后刀面A`α 与已加工表面相对的刀面。 （4）主切削刃s 主切削刃指前刀面与主后刀面相交的锋边。 （5）副切削刃s ` 副切削刃指前刀面与副后刀面相交的锋边。 （6）刀尖 刀尖可以是主、副切削刃的实际交点，也 可以是主、副两条切削刃连接起来的一小段切削刃，它 可以是圆弧，也可以是直线，通常都称为过渡刃
二、刀具角度参考系 1. 参考系 2.刀具静止参考系 3.刀具工作参考系
三、刀具标注角度参考系-----过切削刃上选定点
1 两个假定条件
(1)假定运动条件：首先给出刀具的假定主运动方向和假定进给运
动方向；其次假定进给速度值很小，可以用主运动向量vc近似代
替合成速度向量ve；然后再用平行和垂直于主运动方向的坐标平 面构成参考系。即：假定进给运动速度Vf=0 (2)假定安装条件：假定标注角度参考系的诸平面平行或垂直于刀具 便于制造、刃磨和测量时定位与调整的平面或轴线（如车刀底面、 车刀刀杆轴线、铣刀、钻头的轴线等）。反之也可以说，假定刀具 的安装位置恰好使其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直。
假定主运动方向Vc 进给剖面Pf ： Pf ⊥ Pr 、∥f 假定进给运动方向f 切削平面• Ps: 与 S相切 且 ⊥Pγ 切深平面Pp ： ⊥ Pr 、 ⊥ Pf
主切削 刃上选 定点
基面Pγ： Pγ⊥Vc ∥刀具安装面（车刀）
进给、切深剖面参考系（ Pr-Ps-Pf-Pp ）
D PS
Pr
ro αo
（2）进给速度、进给量和每齿进给量 进给量
工件或刀具的主运动每转或每一行程时，刀具切削刃相对于工件在进给运动 方向的移动量。 例如： 车削时的进给量是指工件每转一转，切削刃沿进给方向的移动量（m/r）。
8、金属切削加工基本理论
合成方法，也是利用高温高压加催化剂的方法将六方 氮化硼转变成立方氮化硼。 • 立方氮化硼是六方氮化硼的同素异形体，硬度达 8000~9000HV，是人类已知的硬度仅次于金刚石的材
料，其热稳定性和化学惰性大大优于金刚石，可耐１
３００～１５００°Ｃ的高温，在1200~1300°也不易 与铁系材料发生化学反应，其导热率也大大高于高速
• 2、常用刀具材料
刀具材料类型： 工具钢（高速钢） 硬质合金 陶瓷 超硬材料 最常用
工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与 刃磨性能好，故广泛用于中、低切削的成形刀具，不 宜高速切削。
• 3)高速钢 • 高速钢是加入了钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V) 等合金元素的高合金工具钢。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。 • 高速钢的强度（抗弯强度为硬质合金的2~3倍 ，为陶瓷的5~6倍）、硬度（62~70HRC）、耐 热性（600~700°C）、韧性、耐磨性和工艺性 均较好，刃磨锋利，故又称“锋钢”，适合于 大部分常用材料的切削加工。
6）超硬刀具材料
• 超硬刀具材料有金刚石和立方氮化硼。金刚石可分天然和人造两 种，其代号分别用JT和JR表示，都是碳的同素异形体。
• 天然金刚石大多属于单晶金刚石，单晶天然金刚石具 有各向异性（即不同晶面上强度、硬度和耐磨性差异很 大，可在100~500倍范围内变化，故制造时应考虑刃磨 方向），选择正确的刃磨方向，可使刀的刃口圆角半 径磨到最小，刀具极为锋利，可用于有色金属及非金 属的超精密加工。 • 天然金刚石价格十分昂贵，使用较少。
第8章 金属切削加工概论
【主要内容】 1．切削加工的基本慨念 (1)切削运动 (2)工件上的加工表面 (3)切削用量及切削层参数 2．切削刀具 (1)刀具材料 (2)刀具的几何形状及角度 (3)刀具的耐用度 3．切削过程中的物理现象 (1)切屑 (2)积屑瘤 (3)切削力 (4)切削热
切削加工概述
切削加工概述1.1.1 切削加工的基本条件为了使切削加工过程能顺利进行，必须具备下述基本条件：(1) 刀具和工件间要有形成零件结构要素所需的相对运动。
(2) 刀具材料的性能能够满足切削加工的需要。
例如足够的强度和刚度、高温下的耐磨性等。
(3) 刀具必须具有一定的空间几何结构。
1.1.2 工件上的加工表面切削加工中，随着切削层(加工余量)不断被刀具切除，工件上有3个处于变动中的表面。
(1) 待加工表面。
工件上行将被切除的表面。
(2) 已加工表面。
工件上经刀具切削后产生的新表面。
(3) 过渡表面。
工件上由切削刃正在切削着的表面，位于待加工表面和已加工表面之间，也称作加工表面或切削表面。
需注意：在切削加工过程中，三个表面始终处于不断的变动之中。
切削加工中的运动及构成按作用的不同分为下列两类：即切削运动和辅助运动l. 切削运动直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表面的运动，称为切削运动。
包括主运动和进给运动。
(1) 主运动。
直接切除工件上的多余材料，使之转变为切屑，从而形成工件新表面的运动。
主运动通常只有一个，且速度和消耗功率较大。
例如，车床上工件的旋转运动；龙门刨床刨削时，工件的直线往复运动；牛头刨床刨刀的直线往复运动等。
(2) 进给运动。
将工件上的多余材料不断投入切削区进行切削以逐渐切削出零件所需整个表面的运动。
进给运动一般有一个，也可多于一个，且速度和消耗功率较小。
例如：车外圆时车刀纵向连续的直线运动，在牛头刨床上刨平面时工件横向间断的直线移动等。
无论是主运动还是进给运动，其基本运动形式均是连续的或间歇的直线运动或回转运动，由两者通过不同形式的组合，则可构成多种符合需要的切削运动；主运动和进给运动可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)，也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；主运动和进给运动可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交替进行(如刨平面、插键槽)；2. 辅助运动不直接参加切除多余材料，但却是完成零件表面加工全过程必不可少的运动。
切削加工知识点总结
切削加工知识点总结一、切削加工概述切削加工是指用刀具在工件上进行物质去除的一种加工方法，是制造业中最常见、最重要的加工方式之一。
切削加工分为传统切削加工和非传统切削加工两大类。
传统切削加工以车、铣、钻、镗、磨为代表，主要依靠刀具对工件进行物质去除。
非传统切削加工包括激光切割、电火花加工、超声波加工、高压水射流切割等，主要依靠其他能量对工件进行物质去除。
本文将主要介绍传统切削加工的相关知识点。
二、刀具1. 刀具的分类刀具可按照不同标准进行分类，如按形状分为转动刀具和平动刀具；按用途分为车刀、铣刀、钻头、切削刀片等；按加工工件的特点分为粗加工刀具和精加工刀具等。
2. 刀具的结构刀具由切削部分和刀柄组成，其中切削部分又包括主切削刃和辅切削刃。
刀柄用于连接和固定刀具，同时也需要具有足够的刚度和强度。
3. 刀具材料刀具的材料选择非常重要，一般需具备较高的硬度、耐磨性和热稳定性。
常用的刀具材料包括高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硅和金刚石等。
三、切削原理1. 切削力切削力是指刀具在切削过程中对工件所施加的力，其大小和方向受刀具的切削角度、进给量、转速、材料性能等因素影响。
合理控制切削力对降低切削振动、提高表面质量和延长刀具寿命非常重要。
2. 切屑形成在切削过程中，金属材料被刀具切除后形成的薄膜状物质称为切屑。
切屑的形成方式及类型取决于刀具的切削角度、刀具材料、工件材料和切削参数等。
合理的切削参数可以调整切屑的形成方式，在一定程度上影响切削效率和工件表面质量。
3. 切削温度切削过程中，由于切削热的激发，会导致刀具和工件的温度升高。
合理的切削冷却和润滑能有效地降低切削温度，并有效地减小材料变形、提高表面质量、延长工具寿命。
四、切削参数1. 主切削角主切削角是刀具主要切削刃与工件表面法线之间的夹角。
刀具的主切削角大小影响着切削加工的效率、刀具寿命以及工件的表面质量，不同的材料和加工情况需要选用不同的主切削角。
2. 副切削角副切削角是刀具次要切削刃与工件表面的法线之间的夹角。
切削加工概论
1.4 切削运动与切削用量
(Cutting movement & Cutting parameters
三种表面形成所需要的运动要求加工时， 工件和刀具的相对运动的合成 (Synthesizing)与之一致，才能得到所需要 的几何形状的表面。
1.4.1 切削运动(Cutting motion)：
B 装配精度与零件精度的关系
零件精度是装配精度的基础，关键零件精度直接 影响装配精度。
底板 Soleplate
C 装配方法
• • • •
互换法 选配法 修配法 调整法
1.3 零件的结构及表面形成
• 机械加工的现象，刀具从工件毛坯的表面去除多 余的材料，实质上就是工件和刀具处于一定的相 对位置(Relative position)并具有一定的相对运动 (Relative motion)来实现的。 • 因此，我们的主要任务就是认识和掌握加工过程 中，如何保证刀具和工件处于要求的相对位置， 并具有合理的相对运动。
深孔钻削切削用量选择
1.5 切削层参数与切削方式
(Cutting lay parameter & manner)
1.5.1 切削层参数
切削厚度ac 切削宽度aw 切削面积Ac
外圆车削时的切削层参数
Cutting lay parameter of Curve edge cutter
周向铣削时切削层参数
相对位置的约束
经济地实现加工
不合理结构
1 良好结构，2 较好结构，3 不建议采用
合理结构
加工时刀具运动限制
砂轮越程槽
螺纹退刀槽
相对位置问题涉及工件处于加工系统中的位置问题等。 相对运动问题涉及零件表面的形状和形成运动及机床 所应该具有的切削运动问题等。 二者都涉及加工方法(Process method)的问题。
机械制造基础之切削加工
• 1．机床的类型
• 机床主要根据加工性质和所用刀具进行分类。根据国家制 定的机床型号编制方法。
（1）按机床的工作原理、结构性能和使用范围可划分为12大类。
每一大类又根据工艺特点、布局形式、结构性能等不同可分为 若干分类。
其中最基本的机床是车床、铣床、刨床、磨床、钻床五种，其 他各种机床都是由这五种机床演变而来。
3
• 2．切削加工的特点和作用 • 切削加工主要具有如下特点： (1)切削加工的精度和表面粗糙度的范围广泛，且可获
得很高的加工尺寸精度和表面粗糙度精度精度。 目前，切削加工的尺寸公差等级为ITl2一IT3，甚至更
高；表面粗糙度Ra值为0.008-25 μm。 (2)切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量的范围较
S
D
LG Q
号
读 车 钻 镗 磨 1磨 2磨 刨 铣 牙 丝 特 拉 锯 1其6 音
（2）分类 ①按加工精度不同，同一种机床可分为：
普通精度级、精密级和高精度级三种精度等级；。 ②按万能性程度分：
通用机床、专门化机床和专用机床。 ③按自动化程度分： 手动、机动、半自动和自动机床。 ④按加工件的大小和机床质量，分为： 仪表机床，中型机床、大型机床(10一30 t)、重型机
2
• 切削加工可分为机械加工和钳工两部分。
（1）机械加工又称（机加工、冷加工），是通过人工操纵机床 设备来实现的。
主要有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、磨削及齿轮加工等。
所用的机床分别为车床、钻床、镗床、铣床、刨床、磨床及齿 轮加工机床等。
（2）钳工是在平台上手持工具 来进行切削加工。
主要加工有画线、錾切、锯割、锉削、刮削、钻孔、扩孔、铰 孔、攻螺纹、套丝、机械装配和设备修理等。
第一讲 切削加工概论
1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具， 刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬 质合金，表面碳化钛涂层的厚度不过几 微米，但是与同牌号的合金刀具相比， 使用寿命延长了3倍，切削速度提高 25%～50%。 20世纪70年代已出现第四代涂层工具， 可用来切削很难加工的材料。
3、现代的切削加工 高速切削(HSC)是近二十年来迅速崛起的一项 先进制造技术，是现代切削加工技术的发展方 向之一，具有广阔的应用前景。 高速切削时，切削力小，切削温度低，加工精 度高，表面质量好，可实现高切削效率和低加 工成本，并目_可对难加工材料进行加工。但 高速切削刀具磨损严重，寿命较短，这是阻碍 高速切削进一步发展的主要因素。
1931年萨洛蒙博士发表了高速切削假设理论：
（所罗门原理）
被加工材料都有一个临界切削速度V0，在切削 速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损 随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普 通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始 随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度 增大而减小。
切削塑性材料时，传统的加工方式为“重切削”， 每一刀切削的排屑量都很大，即吃刀大，但进给速 度低，切削力大。实践证明随着切削速度的提高， 切屑形态从带状、片状到碎屑状演化，所需单位切 削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高 速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。
切削技术的复杂性事实上切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程它涵盖了机床材料的研究及选用技术机床结构设计和制造技术高性能cnc控制系统通讯系统高速高效冷却高精度和大功率主轴系统高精度快速进给系统高性能刀具夹持系统高性能刀具材料刀具结构设计和制造技术高效高精度测试测量技术切削机理切削工艺适合切削加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术
切削加工课件
切削力 Fc：在主运动方向上的分力，它切于加工表面，
并与基面垂直。Fc 用于计算刀具强度，设计机床零件、 确定机床功率等。进给力 Ff：在进给运动方向上的分力， 它处于基面内与进给方向相反。Ff 用于设计机床进给机 构和确定进给功率等。
背向力 Fp：在垂直于工作平面上的分力，它处于基面 内并垂直于进给方向。Fp 用来计算工艺系统刚度等， 它也是使 工件在切削过程中产生振动的力。
第五章 切削加工
◆ 5.1 概述 ◆ 5.2切削基本原理 ◆ 5.3切削液
5.1 概述
1. 了解切削加工的分类及特点。 2. 掌握切削运动和切削用量的相关知识。
●切削加工的特点 。 ●切削运动及切削用量相关概念。
一、 切削加工的分类
切削加工就是利用切削工具从工件上切除多余材料，使工 件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方式。任何切 削加工都必须具备三个基本条件：切削工具、工件和切削运动。 按照切削加工工具的不同，可将切削加工分为传统式切削以及 非传统式切削，具体说明如下：
② 黏结磨损 由于刃口黏结的积屑瘤脱落时，撕落刀具表 面的材料所引起。刀具表面刃磨质量越差，越会加剧 黏结磨损。
③ 扩散磨损 由于切削的剪力作用，使刀具表面的原子由 一晶格点移动到另一晶格点所造成。扩散磨损是硬质 合金刀具主要磨损原因之一。
④ 氧化磨损 由于切削所产生的高温，使刀具中的碳化物 氧化，导致刀具硬度降低所造成。
(1) 前角γO（前面与基面间的夹角）
前角是位于前刀面上的刀尖后方，主要作用为控制切 屑的流动，如图5-6所示。前角可由正值变化至负值， 正前角可使排屑顺畅，切削作用力小，但太大的正前 角会形成尖锐的刀尖，容易磨损或崩裂；负前角具有 较强的切刃，刃口强度大，切削作用力大，适合切削 高强度的材料，但其排屑不顺。一般而言，工件硬度 高、刀具硬而脆者，前角应小；反之，则大。图5-7所 示为正前角及负前角的切削情形。
第一章 切削加工成形概述1
1.2 金属切削过程及其物理现象
1.切屑过程中的物理现象 切削力
切削合力
Fr Fc2 FD2 Ff2 Fc2 Fp2
Ff = FDsinκγ Fp = FDcosκγ 切削分力 • 主切削力Fc 切于过渡表面并与基面垂直 (切削力或切向力) • 进给抗力Ff 处于基面内并与工件轴线平行 (进给力或轴向力) • 切深抗力Fp 处于基面内并与工件轴线垂直 (背向力、径向力、吃刀力)
切削用量是切削速度、进给量及背吃刀量的总称。
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1.1 切削加工的基础知识
1.切削要素 切削表面
待加工表面—需要切去金属的表面。
已加工表面—切削后得到的表面。 过渡表面—正在被切削的表面。过渡表面亦称为切削表面 或加工表面。
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1.1 切削加工的基础知识
1.切削要素 切削用量
切削用量是指切削速度 vc 、进给量 f （或进给速度 vf ）、背吃刀量 ap 三者的总称，也称为切削用量三要素。
1）主运动通常只有一个，进给运动可以是多个；
2）主运动和进给运动可有刀具单独实现，但工件单独实 现很困难； 3）切削运动一般都是简单的运动； 4）主运动和进给运动可同时也可交替进行；
5）一般主运动速度比较高，大部分切削功率消耗于主运 动。
10
1.1 切削加工的基础知识
1.切削要素
切削要素是指切削表面、切削用量和切削层参数
21
1.2 金属切削过程及其物理现象
1.切屑的形成过程 切屑的形成与切削变形
M 终滑移线 切屑
A
Φ剪切角 始滑移线：τ=τs O
刀具
图 切屑根部金相照片
22
1.2 金属切削过程及其物理现象
第一章 切削加工概论课件
§1－1 切削加工的基本概念 一、零件表面的形成及切削运动（P1）
任何复杂的机器零件，均由一些简单的几何表面 组成，归纳起来不外乎以下三类表面：
1、回转体表面：以某一条线（直线或曲线）为准线，其 运动轨迹为圆时所形成的表面。
2、平面：以一直线为准线，而以另一直线为运动轨迹作 平移运动时所形成的表面。
3）主偏角κr ：在基面中测量，主切削刃在基面上的投 影与进给运动方向间的夹角。增大主偏角，使轴向力 增大、径向力减小，可减小切削时的振动，但不利于 刀具散热，易磨损。主偏角可在45º一90º间选取。工 件刚度好，粗加工时选取小值，反之，取大值。
2、车刀的标注角度（P5）
4）副偏角 κr：在基面中测量，副切削平面在基面上的 投影与进给运动反方向的夹角。增大副偏角可减少副 切削刃与工件已加工表面的摩擦，有利于散热。但表 面粗糙度增大。
切削层：是指工件上正被刀具切削刃切削着的一层金 属。也就是车刀移动f之后，切下的金属层，如图1－2 所示。
1）切削层厚度ac ：垂直于加工表面来度量的切削层尺寸。 2）切削宽度aw：沿加工表面测量的切削层尺寸。 3）切削面积Ac：切削层公称横截面积。
切外圆时的切削层要素
§1－2 切削刀具的几何角度（P3）
c
dn
1000
m/s
式中：d——工件加工表面或刀具某一点的回转直径 （mm）；n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。
2)进给速度（P2）
进给速度Vf ：单位时间内，刀具相对于工件沿进给运 动方向的相对位移。单位mm/s。
进给量f：工件或刀具每转一周时，两者沿进给方向之 相对位移。当主运动为旋转运动时，f的单位是mm/r； 当主运动为往复直线运动时， f的单位是mm/str（毫 米/双行程）；多刃刀具的每齿进给量用af表示，单位 是mm/Z。
切削加工基本概述
用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
任何切削加工都必须具备3个基本条件：切削工具、工件和切削运动。
切削工具应有刃口，其材质必须比工件坚硬。
不同的刀具结构和切削运动形式构成不同的切削方法。
用刃形和刃数都固定的刀具进行切削的方法有车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削和锯切等；用刃形和刃数都不固定的磨具或磨料进行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和抛光等。
切削加工是机械制造中最主要的加工方法。
虽然毛坯制造精度不断提高，精铸、精锻、挤压、粉末冶金等加工工艺应用日广，但由于切削加工的适应范围广，且能达到很高的精度和很低的表面粗糙度，在机械制造工艺中仍占有重要地位。
图1 畜力驱动铣削大铜环(1668)简史切削加工的历史可追溯到原始人创造石劈、骨钻等劳动工具的旧石器时期。
在中国，早在商代中期(公元前13世纪)，就已能用研磨的方法加工铜镜；商代晚期(公元前12世纪)，曾用青铜钻头在卜骨上钻孔；西汉时期(公元前 206～公元23)，就已使用杆钻和管钻，用加砂研磨的方法在“金缕玉衣”的4000多块坚硬的玉片上钻了 18000多个直径1～2mm的孔。
17世纪中叶，中国开始利用畜力代替人力驱动刀具进行切削加工。
如公元1668年，曾在畜力驱动的装置上，用多齿刀具铣削天文仪上直径达2丈(古丈)的大铜环，然后再用磨石进行精加工。
18世纪后半期的英国工业革命开始后，由于蒸汽机和近代机床的发明，切削加工开始用蒸汽机作为动力。
到19世纪70年代，切削加工中又开始使用电力。
对种新的刀具材料相继出现。
19世纪末出现的高速钢刀具，使刀具许用的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢刀具提高两倍以上，达到25m/min左右。
1923年出现的硬质合金刀具，使切削速度比高速钢刀具又提高两倍左右。
30年代以后出现的金属陶瓷(见陶瓷)和超硬材料(人造金刚石和立方氮化硼)，进一步提高了切削速度和加工精度。
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三、机床的切削运动
1、机床的切削运动
主运动：切除工件上的切削层，使之成为切屑，形成工件新表 面的运动。 进给运动：使切削层不断投入切削的运动。
a)车削 b)钻削 c) 铣削 d)刨削 e)磨削 f)滚齿 图1.2 切削运动简图
几种典型机床的切削运动见表1.1。 表1.1 几种典型机床的切削运动
（二）、切削加工的特点和作用
切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。 切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围较大。 切削加工的生产率较高。 切削加工存在切削力，刀具和工件均需具有一定刚度 和强度，且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度
（三）、切削加工的发展方向
随着科学技术和现代工业日新月异的飞速发展，切削 加工也正朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化 方向发展，体现在以下三方面：
切削用量三要素：切削速度、进给量、吃刀量（背吃刀量、侧吃刀 量、进给吃刀量） （1）切削速度 ①主运动为回转运动： c v
c（切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度）
(m s) v c dn (m min ) 1000 60 1000
dn
d－切削刃选定点处工件或刀具直径，mm。 n－工件或刀具的转速，r/min。
退火或正火 调质 淬火 磨削加工
毛坯
粗加工
半精加工 刀具精加工 时效
精密加工
超精密加工
二、零件的种类及组成
1、零件的种类 按结构可分类6类（1）轴类（2）盘套类（3）支架箱体类 （4）六面体类（5）机身机座类（6 ）特殊类零件 2、组成零件的表面 组成零件常见的表面有外圆、内圆、锥面、平面、螺纹、 齿形、成形面及各种沟槽等。
圆柱面
圆锥面
回转体成形表面 平面
成形曲面
图1.1 各种表面的形成
0.012或 金刚石刀具切削、 更低 超精密研磨
切削加工分阶段，具有如下优点： （1）避免毛坯内应力的释放而影响加工精度。 （2）避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热 变形对精度的影响。 （3）先粗加工一遍，可及时发现毛坯的内在缺陷面决定取舍。 （4）可合理使用机床。 （5）便于工艺过程中热处理工序的安排。
1.6～0.8 0.8～0.2
精加工
精密加工
在精加工基础上进一步提高精度 和降低表面粗糙度（其中不提高 精度，只降低表面粗糙度的加工 又称光整加工） 比精加工更高级的亚微米加工和 纳米加工，用于加工极个别的超 精密零件
IT5~IT3
0.1～ 0.008
研磨、珩磨、超 精加工、抛光等
超精密加工
高于IT3
切削加工的阶段
尺寸公差 等级范围 IT12~IT11 Ra值范围 （μm） 相应加工方法
粗加工
粗车、粗镗、粗 50～12.5 铣、粗刨、钻孔 等 6.3～3.2
半精加工
IT10～IT9 一般精 加工 精密精 加工 IT8~IT7 （精车） IT7~IT6 （精磨）
半精车、半精镗、 半精铣、扩孔等 精车、精铣、精 刨、粗磨、粗铰 精磨、精铰、精 拉等
加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高 速方向发展。
刀具材料朝超硬材料方向发展。
生产规模由小批量和单品种大批量向多品种变批量的 方向发展。生产方式由手工操作、机械化、单机自动 化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能自动化方 向发展。
（四）、展望
21世纪的切削加工技术必将面临未来自 动化制造环境的一系列新的挑战，它必然要 与计算机、自动化、系统论、控制论及人工 智能、计算机辅助设计与制造、计算机集成 制造系统等高新技术及理论相融合，向着精 密化、柔性化和智能化方向发展，沿着数控 技术（NC）、柔性制造系统（FMS）及计算 机集成制造系统（CIMS）的台阶向上攀登， 并由此推动其他各新兴学科在切削理论和技 术中的应用。
②主运动为往复运动： vc
L－行程长度，mm。
2 Lnr 2 Lnr (m min ) (m s) vc 1000 1000
（2）进给量f （刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量） mm/r,mm/str
每齿进给量
f （多刃切削刀具，铣、铰、拉）
第一章 切削加工概论
基本概念
切削加工：利用切削工具从工件上切去多余的材 料，以获得符合图样规定的形状、尺寸和表面粗 糙度的零件的加工方法。
内容及要求
① 内容：切削原理基本知识 要求：了解其对切削加工的影响及如何减少不利影响。 ② 内容：切削加工方法综述 要求：掌握各种切削加工方法的工艺特点和应用范围。
2、切削用量三要素
在切削运动的作用下，工件上有三个不断变 化的表面，见图1.3。 待加工表面：工件上将被切除切削层的表面。 已加工表面：工件上切除切屑后留下的表面。 加工表面 (过渡表面)：工件上正在切削的表面。 它由切削刃形成，在下一切削行程，刀具或工 件的下一转里被切除，或由下一切削刃切除。 图1.3 工件表面
（3）切削面积（Ac ）： Ac ac aw f a p
4、零件表面的成形方法
（1）、轨迹法：利用非成形刀具，在一定的切削运动下，由刀尖 轨迹获得零件所需表面的成形方法。如车削、铣削、刨削等。
（2）、成形法：利用成形刀具，在一定的切削运动下，由刀刃形 状获得零件所需表面的方法。如车球面、铣凸圆弧槽、拉孔等。可 提高生产率，但刀具的制造和安装误差对被加工表面的形状精度影 响较大。 （3）、展成法：在一定的切削运动下，利用刀具依次连续切出的 若干微小面积而包络出所需表面的方法。如手工挫削外圆弧面、插 齿、滚齿等。
一、切削加工的分类、特点、作用和发展方向
（一）、切削加工的分类
1、机械加工（机工）利用机械力对各种工件进行加工。 方法：车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨 削、光整加工等。 2、钳工加工（钳工）在钳台上以手工工具为主对工件 进行加工的各种加工方法。 方法：划线、锯削、錾削、锉削、刮削、研磨等。
（3）背吃刀量（切削深度）ap（垂直于进给运动方向上测量的主 切削刃切入工件的深度）
3、切削层几何参数
切削层的大小和 形状，决定了切削部 分所承受的载荷大小 及切下的切屑的形状 和尺寸。
图1.4 车削时的切削要素 （1）切削厚度（ac ）：垂直于加工表面度量的切削层尺寸。
（2）切削宽度（aw ）：沿加工表面度量的切削层尺寸。
四、切削加工的阶段
为保证切削加工质量，工件的加工余量往往不是一次切除的，而是 逐步减少背吃刀量分阶段切除的。切削加工可分为粗加工、半精加 工、精加工、精密加工、超精密加工等5个阶段，见表1.2。 表1.2
阶段名称 目的 尽快从毛坯上切除多余材 料，使其接近零件的尺寸 和形状 进一步提高精度和降低表 面粗糙度，并留下合适的 加工余量，为主要表面精 加工作准备 使一般零件的主要表面达 到规定的精度和粗糙度要 求，或为要求很高的主要 表面进行紧密加工作准备