金属切削原理与刀具教案

二、切削运动

1.主运动

主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动。主运动的速度最高，所消耗的功率也最大。换句话说，主运动就是从工件上切除金属所必须的运动。在切削运动中，主运动只有一个。

2.进给运动

进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成，可以是连续的，也可以是间断的。

3.三种表面

待加工表面

待加工表面是指即将切去的表面。

已加工表面

已加工表面是指切削后得到的表面。

过渡表面

过渡表面是指正在被切削的表面

4.切削用量三要素

注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。

刀具材料的种类及其选择

1.低速切削时的刀具材料

部分刀具常用工具钢

2.高速切削时的刀具材料

1）P 类硬质合金

主要用于加工长切屑的黑色金属，用蓝色（包括P01～P50)作为标志。

2）K 类硬质合金

主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用红色（包括K10～K40）作为标志。

3）M 类硬质合金

主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作为标志，又称为通用硬质合金。

3.其他刀具材料

1.陶瓷刀具材料

2. 人造金刚石

3. 立方氮化硼

二、刀具的组成和结构

刀面

1.前刀面

2.后刀面

切削刃

1.主切削刃

2.副切削刃

刀尖

刀尖是指主切削刃与副切削刃的交点或主切削刃与副切削刃间的过渡

弧（也称为过渡刃）。刀尖的类型主要有切削刃交点、圆弧

刀尖、倒棱刀尖等。

注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。

2、刀具的标注角度

前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角、楔角、刀尖角上述八个角度中，前六个为刀具的基本角度，其余均为派生角度。刀具角度的换算

法平面与正交平面内前、后角的关系

法向前角与前角的关系为：

法向后角和后角的关系为：

2.任意平面与正交平面内前、后角的关系

四、刀具的工作角度

刀具工作角度的含义

刀具工作角度是刀具在工作时的实际切削角度，即在考虑刀具的具体安

装情况和运动影响的条件下而确定的角度。

进给量对刀具工作角度的影响

当考虑横向进给运动后，切削刃上选定点相对于工件的运动轨迹，是主

运动和横向进给运动的合成运动轨迹，为阿基米德螺旋线。其合成运动

方向为过切削刃上选定点的阿基米德螺旋线的切线方向。结果引起了切

断刀的角度变化。

刀具安装位置对其工作角度的影响

1.刀具安装高低的影响

2.刀杆轴线与进给运动方向不垂直的影响

注：课程教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份；重复班授课可不另填写教案。

3．切屑的形成过程

切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的。金属切削过程是切削层金属受到刀具前刀面的挤压后，产生以剪切滑移为主的塑性变形而形成切屑的过程。

4．切屑的形态

带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑

5．切屑变形程度的度量和计算

切屑变形系数、相对滑移

6．影响切屑变形的主要因素

工件材料的影响

工件材料的强（硬）度越高，刀具前刀面上的法向应力越大，摩擦系数μ越小，剪切角φ越大，切屑变形越小。

刀具几何参数的影响

刀具几何参数中影响切屑变形最大的是刀具前角γo。刀具前角γo 越大，剪切角φ 就越大，切屑变形越小。这是刀具前角γo对切屑变形的直接影响。

切削用量的影响

1）切削速度的影响 2）进给量的影响 3）背吃刀量的影响 二、切削力 1．切削力的来源

金属切削时，刀具切入工件使切削层金属转变成切屑所需要的力称为切削力。

2．总切削力、分力和切削功率 1）切削力

切削力Fc 作用于切削平 面内，即切削刃上选定点的切削速度方向上，消耗机床的主要功率，是计算切削功率，选取机床电动机功率和设计机床主传动机构的依据。 2）背向力

背向力Fp 作用于基面内，与吃刀方向一致，它能使工件产生变形，是校验机床主轴在水平面内刚度及相应零部件强度的依据。 3）进给力

进给力又称为轴向力，是进给方向的分力 切削功率

切削过程中，各分力消耗功率的总和称为切削功率，用符号Pc 表示，单位为 kW 。车削时，由于背面力和进给力消耗的功率很小，可忽略不计，因而主运动消耗的功率即为总的切削功率，即：

影响切削力的主要因素 1．工件材料的影响 2．刀具几何参数的影响

前角的影响 、主偏角的影响 、刃倾角的影响 3．切削用量的影响

切削速度的影响、背吃刀量和进给量的影响 4．其他因素的影响

刀具材料的影响、后刀面磨损的影响、刀具刃磨质量的影响、切削液的

影响 3

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金属切削加工中主要现象和规律

三、切削热的产生和传出

1．切削热的产生

金属塑性变形的能量全部转变为热能而散失。在金属切削过程中工件上有三个塑性变形区，每个塑性变形区都是一个热源。因此，切削时共有三个热源。

2．切削热的传出

切屑、工件和刀具中切削热的分布

切削热传入

切屑工件刀具周围介质

对象

车削50%～86% 3%～9% 10%～40% 1%

钻削28% 52.5% 14.5% 5%

3．影响切削温度的主要因素

1) 工件材料的影响

2) 刀具几何参数的影响

3) 切削用量的影响

4) 刀具磨损和切削液的影响

4. 切削温度对切削过程的影响

1) .对工件材料机械性能的影响。

2) 对刀具材料的影响。

3) 对工件尺寸精度的影响。

4) 切削温度自动控制切削速度或进给量。

4. 刀具磨损与刀具耐用度

1.前刀面磨损

2.刀面磨损

3.边界磨损

刀具磨损的形态

刀具磨损的原因

（1）切屑、工件和刀具接触面经常是活性很高的新鲜表面，不存在氧化膜等的污染。（2）刀具前刀面和后刀面与工件表面的接触压力非常大，产生的应力有时甚至超过被切材料的屈服强度