切削加工基础知识
金属切削加工的基本知识
进给速度vf是单位时间内刀具对工件沿进给方
向的相对位移，单位是mm/s或mm/min。
进给量f是工件或刀具每回转一周时两者沿进
给运动方向的相对位移，单位是mm/r。
二者关系：
vf=f×n
切 削 用 量 三 要 素
（3）背吃刀量 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距 离，单位为mm。 外圆柱表面车削的深度可用下式计算： ap=（dw-dm）/2 mm 对于钻孔工作 ap=dm/2 mm 上两式中 dm——已加工表面直径（mm） dw—— 待加工表面直径（mm）
（3）金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，分天然和人造两种。
特点：
耐磨性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、
高耐磨的材料；
其热稳定性差， 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。
（4）立方氮化硼
由软的立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。
切 削 层 横 截 面 要 素
由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层。切削层的 截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的 负荷和切屑尺寸的大小，通常在基面Pr内度量。 1. 切削厚度 ac (λs= 0)
ac＝ f sinκr
2. 切削宽度 aw
aw＝ ap/sinκr
3. 切削层面积 Ac ( κr = 0)
特点：Leabharlann 有很高的硬度及耐磨性； 热稳定性好，可用来加工高温合金； 化学惰性大，可用与加工淬硬钢及冷硬铸铁； 有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第二节 金属切削过程中的基本规律
一、切削变形
1.变形区的划分
机械制造基础-金属切削加工(本)
车刀结构
（1）焊接式车刀 （2）机夹重磨式车刀 （3）机夹可转位车刀
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车刀结构
可转位车刀特点： 避免焊接缺陷 减少调刀时间 刀具材料性能好 标准化程度高
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2.车刀切削部分的主要角度
(1).坐标平面参考系 ① 基面pr：通过主切削刃选 定点，与该点切削速度垂直 的平面 ②主切削平面ps：通过主切 削刃选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面 ③正交平面po ：通过主切削 刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面 ④假定工作平面pf ：通过主 切削刃选定点，垂直于基面 并平行于假定进 给运动方向
• 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。
Page 27
一、
• • • •
常用刀具材料及其选择
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金
常 用 新 型 材 料
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• 陶瓷刀具 • 金刚石刀具 • 立方氮化硼
碳素工具钢
• 碳素工具钢（T10、T12等）——含碳量较高（0.71.3）的优质钢，杂质少（S、P），淬火后较硬
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立方氮化硼
• 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定 性、化学稳定性、导热性都比较高； • 主要的两大类氮化硼刀具是： • 整体聚晶立方氮化硼 • 立方氮化硼复合片
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刀具构造
二、刀具的组成
n
夹持部分 切削部分
f
刀具的组成：
切削部分 夹持部分
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三、刀具的几何形状
• 直线度 • 平面度 • 圆度
圆柱度 线轮廓度 面轮廓度
形状公差的标注
在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形 状公差符号，后一框格填写形状公差值
切削加工的基础知识
第14章切削加工的基础知识切削加工是利用切削刀具从毛坯上切除多余的材料，以获得所需的形状、尺寸精度和表面粗糙度加工方法。
切削加工在工业生产中占有非常重要的地位，除了少数零件可以用铸造和锻造获得外，大部分的零件都要经过切削加工。
统计表明，金属切削加工的工作量占机器制造总工作量的40%〜60%。
金属切削加工与其他的加工方法相比主要有如下的优点：1、切削加工可获得相当高的尺寸精度和很小的表面粗糙度磨削外圆精度最高可高达IT5〜IT7级，粗糙度Ra=0.1〜0.8卩m,镜面磨削的粗糙度甚至可达0.006卩m,而最精密的压力铸造只能达到IT9〜IT10,R=1.6〜3.2 卩m .2.切削加工几乎不受零件的材料、尺寸和重量的限制目前尚未发现不能切削加工的金属材料.实际上，包括橡胶、塑料、木材这些非金属材料在内，也都可进行切削加工，这是任何其它冷热加工方法都无法做到的.金属切削加工的尺寸可小至不到0.1mm,大至几十米,重达几百吨.金属切削加工可分为钳工和机械加工。
钳工的内容在金工实习中介绍，本章只介绍机械加工的内容，机械加工是通过操纵机床对工件进行切削加工，其生产效率高，加工质量好，是现代金属加工的主要方式。
第一节切削加工的基本概念切削运动和切削要素在切削过程中是两个经常遇到的概念，因此必须正确理解。
一、切削运动（表面成型运动）切削加工是靠刀具和工件之间的相对运动来实现的。
刀具和工件之间的相对运动叫切削运动，它包括主运动和进给运动。
1.主运动是切除工件表面多余材料的基本运动，在切削运动中通常线速度最高，所消耗的功率也最多。
例如车削时工件的旋转运动；钻削时刀具的旋转运动；刨削时工件与刀具的相对往复运动等都属于1 / 10 主运动。
2 .进给运动是使工件未被切除的多余材料不断被切除的运动，又称走刀运动社过进给运动便可以切削出要加工的表面。
进给运动的速度一般远远小于主运动的速度。
例如，车削外圆时车刀的纵向移动；钻孔时钻头的轴向移动；铣平面时工件的纵向移动；牛头刨床刨削时工件的横向间歇移动等都属于进给运动。
第一章 金属切削基本知识
刀具角度对加工过程的影响
1. 前角（0） ① 减小切屑的变形；
作用 ② 减小前刀面与切屑之间的摩擦力。
a .减小切削力和切削热； 所以 0 ： b .减小刀具的磨损；
c .提高工件的加工精度和表面质量。
0
0选择：
加工塑性材料和精加工—取大前角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小前角（0 ）
前角（0）可正、可负、也可以为零。
➢ 偏挤压：金属材料一部分受挤压时 ，OB线以下金属由于母体阻碍，不 能沿AB线滑移，而只能沿OM线滑移
F
B
O
a）正挤压
45° M A F
BO
b）偏挤压
➢ 切削：与偏挤压情况类似。弹性变
M
形→剪切应力增大，达到屈服点→产 生塑性变形，沿OM线滑移→剪切应
O F
力与滑移量继续增大，达到断裂强度
c）切削
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 aw 、ac — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。
dw
ap
dm
但减小kr
Fy 、
n
Fx ，加大工件的变形
挠度，使工件精度降
化学惰性
低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大
耐磨性 低 加工质量
低
较高
高 最高
最高
很高
一般精度 Ra≤0.8 Ra≤0.8 IT7-8 IT7-8
高精度 Ra=0.1-0.05
IT5-6
Ra=0.4-0.2
IT5-6 可替代磨削
低速加 加工对象 工一般
切削加工基础知识
授课人：王守宁
思考回答：
1、机械制造工艺过程一般分哪几步？
铸、锻、焊
金属材料
毛坯切削加工零件
装配
机械
热处理
试验
2、任何形状的物体都是由哪几个要素组成 的？
概述
切削加工：切削 加工是利用切削 工具从工件上切 除多余材料的加 工动来实现的。
从而加工出完整表面所
需的运动。
主运动与进给运动的主要区别
主运动的运动速度较高，所消 耗的功率也较大。
注意：在切削加工中，主运 动只有一个，而进给运动可 以是一个，也可以是两个甚 至多个。
1
32
1、待加工表面：工件上有待切除的表面。
2、已加工表面：工件上以刀具切削后形成的表面。 3、过渡表面：工件上由切削刃切除的那一部分表面， 它在下一切削行程，刀具或工件的下一转里被切除， 或者被下一切削刃切除。
切削深度(ap)
定义：工件已加工表面与待加工 表面间的垂直距离。(mm)
进给量f与切削深度aP的乘积即为 切削横截面的公称横截面积AD。
即：AD=f aP
AD的大小对切削力和切削温度都 有直接的影响，直接关系到生产率 和加工质量的高低。
练 工件毛坯直径为￠50mm，主轴转速为 600r/min，一次车成直径为￠48mm的轴，求
钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、机械装配 和维修等。
机械加工
机械加工是通过工人操作机床进行的切削加工。
一、利用刀具进 行加工：
车削、刨削、钻 削、镗削、铣削 等。
二、利用磨料进 行加工：
磨削、研磨、珩 磨、超精加工等。
二、切削用量
切削用量是切削加工过程 中的切削速度、进给量和 切削深度的总称。
切削加工基础知识
切削加工基础知识一、概念题1．切削运动在切削过程中，加工刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。
2．进给量进给量是指主运动的一个循环内(一转或一次往复行程)刀具在进给方向上相对工件的位移量。
3．积屑瘤在一定的切削速度范围内切削塑性材料时，经常发现在刀尖附近的前面上牢牢地粘附着一小块很硬的金属，这就是积屑瘤，又称刀瘤。
4．总切削力刀具总切削力是刀具上所有参予切削的各切削部分所产生的切削力的合力。
5．刀具的耐用度刀具两次刃磨中间的实际切削时间称为刀具的耐用度，单位为min。
二、填空题1.切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。
2.切削用量三要素是指切削速度、进给量和背吃刀量。
3.目前用于生产上的刀具材料的种类有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和硬质合金等。
4.外圆车刀的切削部分由前面、后面、副后面，主切削刃、副切削刃和刀尖组成。
5.一把普通外圆车刀的主要角度有前角、后角、副后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。
5.根据切削材料和切削条件的不同，常见的切屑种类有崩碎切屑、带状切屑、节状切屑三种。
6.切削过程中的物理现象包括滞流层与积屑瘤、切削力、切削热和刀具磨损。
三、选择题1.刀具的前角是在 A 内测量的前面与基面的夹角。
A.正交平面；B.切削平面；C.基面。
2.多数机床的主运动为 B 运动。
A.直线；B.旋转；C.其它。
3.切削塑性材料时易形成 B ，切削脆性材料时易形成 A 。
A.崩碎切屑；B.带状切屑。
4.在切削分力中， B 是最大的。
A.进给力F f；B.主切削力F c；C.背向力F p。
四、判断题1.主运动可以是旋转运动，也可以是直线运动。
（对）2.在切削时，刀具前角越小，切削越轻快。
（错）3.在切削过程中，进给运动的速度一般都小于主运动的速度。
（对）4.与高速钢相比，硬质合金突出的优点是硬度高和热硬性好。
（对）5.减小切削力并不能减少切削热。
（错）五、简答题1.简述刀具材料应具备哪些基本性能。
答：切削加工过程中刀头部分受到高温、高压和强烈摩擦作用，因此，刀具材料必须具备下列基本性能：(1)高硬度刀具材料的硬度必须大于被切削的工件材料的硬度，常温下一般要求60～65HRC。
第5章 切削加工的基础知识
(1) 钨钴类 其代号为 YG，相当于 ISO 标准的 K 类。 (2) 钨钛钴类 其代号为 YT，相当于 ISO 标准的 P 类。 (3) 钨钛钽(铌)钴类 其代号为 YW，相当于 ISO 标准的 M 类。YW 类合金兼有 YG 类 和 YT 类合金的大部分优良性能，故被称为通用合金。
图 5.6 车刀的主要角度及辅助平面
1—正交平面 2—正交平面图形平移 3—翻倒
1—切削平面 2—基面 3—正交平面
(1) 前角 γ o 前刀面与基面的夹角，在正交平面中测量。其作用是使切削刃锋利，便 于切削。但前角也不能太大，否则会削弱刀头的强度，容易磨损甚至崩坏。加工塑性材料 时，前角应选大些，加工脆性材料时，前角要选小些。另外粗加工时前角选较小值，精加 工时前角选较大值。前角取值范围为－5°～25°。
1. 高速工具钢
是指含有钨、铬、钒等元素的高合金工具钢，热处理后硬度可达 62HRC～65HRC。当 切削温度为 500℃～600℃时，高速工具钢能保持其良好的切削性能。这种材料用于各种刀
·98·
第 5 章 切削加工的基础知识
·99·
具，尤其是各种复杂刀具的制造，如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具、丝锥、板牙、铰刀等。
f
z=
f z
单位时间进给量称为进给速度 vf，单位为 mm/s 或 mm/min。进给量越大，生产率一般
越高，但是，零件表面的加工质量也越低。
成形工艺基础--切削工艺知识讲解
成形工艺基础--切削工艺知识讲解切削工艺是指利用刀具与工件之间的相对运动来剥除工件材料的一种加工方法。
它常用于工件形状加工、尺寸精加工以及表面质量要求较高的加工过程中。
切削工艺的应用范围广泛，涵盖了金属加工、塑料加工、木材加工等多个领域。
切削工艺基础主要包括切削原理、切削力、工艺参数及切削液等方面的知识。
首先，切削原理是切削工艺的核心。
切削过程中，刀具与工件之间形成切削速度，刀具对工件施加切削力，工件材料被剥除。
切削时，刀具一般沿着切削方向作直线运动，与工件表面相切，将工件材料切削下来。
切削力是切削工艺中一个重要的参数。
切削力包括切削力的大小和方向。
切削力的大小会直接影响到刀具寿命和加工质量。
大的切削力会导致刀具磨损，降低刀具寿命。
切削力的方向对于刀具的合理设计和工件材料的选择以及加工工艺的确定具有重要的指导意义。
工艺参数是切削工艺中需要关注的另一个重要方面。
工艺参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度决定了切削过程的快慢，进给速度决定了每根刀齿在单位时间内所切削的长度，切削深度决定了每次切削所剥离的材料量。
合理的工艺参数可以提高生产效率和工件质量。
切削液是一种重要的辅助工艺。
切削液主要用于冷却刀具和工件，减少切削过程中的热量积聚，降低切削温度，防止刀具变形和磨损，提高刀具寿命。
切削液还能够冲洗切屑，减少切削过程中的摩擦和磨损，提高切削质量。
总之，切削工艺是一门重要的制造工艺，在现代工业生产中起着至关重要的作用。
了解切削工艺的基本知识，可以帮助工程师们更好地设计和实施切削工艺，提高生产效率和产品质量。
切削工艺是现代制造工业中最主要的金属加工方法之一，广泛应用于各个领域，如汽车制造、航空航天、电子设备等。
切削工艺的发展与进步在很大程度上推动了现代工业的发展。
本文将进一步介绍切削工艺的相关知识，包括切削原理、切削工具、切削材料及切削方法。
切削原理是切削工艺的核心，它是指刀具对工件施加的力在切削区域产生剪切应力，将工件材料剪断的过程。
5-1 切削加工的基础知识
5-1-4 切削层几何参数
所谓切削层是指工件上正被刀具切削的那 层金属，即刀具同工件沿进给方向每移动f 或af之后，由一个刀齿正在切削的那层金属 层。切削层的度量参数有
切削厚度ac 切削宽度aw 切削面积Ac
切削要素之间的关系
20122012-2-17 5-1 切削加工的22012-2-17
5-1 切削加工的基础知识
切削厚度
即切削层厚度，是相邻两个加工表面之间 在基面上测量的垂直距离。
20122012-2-17
5-1 切削加工的基础知识
切削宽度
即切削层宽度，是沿加工表面在基面上测 量的切削层尺寸。 当刃倾角λs=0°时， ac 、aw 与f 、ap之间的 =0° 关系如下所示：
a c = f ⋅ S in K r a w = a p S in K r
20122012-2-17 5-1 切削加工的基础知识
mm mm
切削面积
切削面积是指切削层在基面内的投影面积。 一般情况下：
Ac ≈ a c ⋅ a w ≈ f ⋅ a p
mm
2
20122012-2-17
5-1 切削加工的基础知识
πd n v= m m in 1000 d — 工 件 或 刀 具 直 径 ， mm
n — 工 件 或 刀 具 转 速 ， r/min
其方向为圆周运动的切线方向。它与进 给运动形成合成切削运动。
20122012-2-17 5-1 切削加工的基础知识
进给量
描述进给运动的物理量，通常用字母f 表 示，单位mm/r 。
课间休息
残留面积及其高度
即名义切削面积
刀尖无圆弧，残留面积高度
R ma x = f c tg K r + c tg K r '
金属切削加工的基础知识幻灯片PPT
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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
☆ 回转体表面：是以直线为母线作旋转运动所形成的表面；成型 方法主要有：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等。 如构成轴类、盘套类零件的内外圆、圆锥等。
3 南京理工大学
1.1.2 切削运动
l 概念：用以切除多余金属的刀具与工件间的相对运动 l 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。 进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。 其它运动：吃刀运动
分度运动
（2）辅助平面：
切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。 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
面和基面相垂直的平面。
12 南京理工大学
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）
23 南京理工大学
1 正交平面中测量的角度
1)前角γ0 前刀面与基面之间的夹角。 2)后角α0 主后刀面与切削平面之间的夹角。
24 南京理工大学
主运动
加工表面
切削平面
基面
r
南京理工大学
进给运动 正交平面
25
前角、后角的作用
前角的作用：锋利，影响刀具强度 后角的作用：减小后刀面与工件间的摩擦和
r
r 2
(
f )2 2
移项后两边平方,并忽略H2
(H<< rε)：
第九章 切削加工基础知识
第九章切削加工基础知识●切削加工是指在机床上利用切削工具与工件（铸件、锻件等）的相对运动，从工件上切除多余材料，获得符合预定技术要求的零件或半成品零件的加工方法。
切削加工是在常温状态下进行的，它包括机械加工和钳工加工两种。
机械加工方法主要有：车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿轮加工等。
第一节切削加工运动及切削要素一、切削运动●切削过程中，切削刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。
切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。
1．主运动●主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使切削刀具和工件之间产生相对运动，从而使切削刀具前面接近工件。
主运动是直接切除切屑所需要的基本运动。
它在切削运动中形成机床的切削速度，也是消耗机床功率最大的运动。
一般主运动只有一个。
2．进给运动●进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切屑，并获得具有所需几何特性的已加工表面。
进给运动的速度一般远小于主运动速度，而且消耗机床的功率也较少。
切削过程中进给运动可能有一个，也可能有若干个。
二、切削用量●切削用量是指在切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。
在每次切削中，工件上形成三个表面。
（1）待加工表面：工件上有待切除的表面；（2）已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面；（3）过渡表面：工件上由切削刃正在切削的表面，它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。
图9-2 切削要素1．切削速度υc●在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为切削速度，其单位为m/s。
当主运动是旋转运动时，切削速度是指圆周运动的线速度。
2．进给量f●进给量是指主运动的一个循环内（一转或一次往复行程）刀具在进给方向上相对工件的位移量。
例如，车削时，进给量f是工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离（mm/r）。
3．背吃刀量a p●背吃刀量一般是指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，也称切削深度，单位为mm。
切削加工的基础知识讲解
度
• 加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、 形状、位置等参数同理论参数的相符合的 程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：
a. 尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。 b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。 c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对 于基准之间位置的准确度。
2.1 加 工 精
前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃 正交平面：通过主切削刃上 的某一点，与主切削刃在基 前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃 面上的投影垂直的平面 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐
4.2.1 车刀的几何角度
• 前角γ。 ：在正交平 面中，前刀面与基 面之间的夹角； • 后角α。：在正交平 面中，主后刀面与 切削平面之间的夹 角； • 主偏角Kr ： 在基面 上，主切削刃的投 影与进给方向的夹 角。 • 副偏角Kr’ ：在基面 上，副切削刃的投 影与进给反方向的 夹角。 • 刃倾角λs
前角：γ。
后角：αf
顶角2Φ： 两个主切削刃在垂直 钻头轴线平面上投影的夹角，通 常2Φ =116-120度之间； 横刃斜角ψ ： 它是横刃与主切 削刃在钻头垂直轴线平面上投影 的夹角。通常为47-55度；
精磨、精铰等
研磨、珩磨、超精加工、抛光等
2.2 表 面 粗 糙 度
表面粗糙度：零件微观表面高低不平的
程度。 产生的原因：
1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。
2.2 表 面 粗 糙 度
3.切削运动与切削用量
机器零件的基本表面包括：外圆、内 圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得
切削加工基础知识
表面特征
消除毛刺 显见刀纹 可见刀纹 微见刀纹 可见刀纹 微见刀纹 不见刀纹 可辨加工痕迹的
方向 微辨加工痕迹的
方向 不见加工痕迹的
方向
暗光泽面
亮光泽面
镜状光泽面
1.3.2 尺寸精度
尺寸精度是指零件的实际尺寸相对于理想尺寸的准确程度。根据零件的装 配及使用条件，允许二者之间存在一定的偏差。
零件的尺寸精度是用尺寸公差来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸 允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差越小，则尺寸精度越高。
1.3.1 表面粗糙度
表面粗糙度是指已加工表面存在着的由较小间距和峰谷组成的微量高低不平 度。最为常用的是轮廓算术平均偏差Ra，其常用参数数值为50，25，12.5，6.3， 3.2，1.6，0.8，0.4，0.2，0.1，0.05等，单位为 。当Ra值越大时，零件的表面 越粗糙；当Ra值越小时，零件的表面越平整、光洁。常用加工方法所能达到的表 面粗糙度值如表5-1所示。
金工实习
1.1 概 述
切削加工是指利用切削工具和工件的相对运动，从坯料或工件上切除多余 材料，以获得所需要的几何形状、尺寸精度和表面质量的零件的加工方法。切削 加工分为钳工和机械加工（又称为机加工）。
钳工是指由工人手持工具进行的切削加工。 机械加工是由工人操纵机床进行的切削加工，其主要的加工方法有车削、 铣削、刨削、钻削和磨削等，如图5-1所示。
符号
有无基准
无 无 无 无 无 无 有 有 有 有 有 有或无 有 有 有 有 有 有 有
1.4 刀具材料
1.4.1 刀具材料应具备的性能
在切削过程中，刀具要承受很大的切削力、压力、摩擦冲击、振动及高温下 的切削热，因此刀具切削部分的材料应具备以下性能：高硬度、高耐磨性、高耐 热性、足够的强度和韧性、良好的工艺性。
机械切削手册pdf
机械切削手册一、切削基础切削是机械制造过程中的重要环节，通过刀具对工件进行切削，得到所需的形状和尺寸。
切削基础包括切削原理、切削力、切削热等方面的知识，是进行切削加工的前提和基础。
二、刀具材料刀具材料是切削加工中的关键因素，直接影响到切削效率和加工质量。
本章节介绍了各种刀具材料的性能特点和使用范围，以及刀具的制备工艺和选用原则。
三、切削液切削液在切削加工中起着重要的作用，它可以降低切削温度、减少摩擦、提高切削效率和加工质量。
本章节介绍了切削液的种类、性能特点和使用方法，以及切削液的管理和环保问题。
四、切削参数选择切削参数选择是影响切削效率和加工质量的重要因素。
本章节介绍了切削参数的基本概念和选择原则，包括切削速度、进给量、切削深度等，以及切削参数对切削力和切削热的影响。
五、切削工艺流程切削工艺流程是根据工件材料、加工要求和设备条件等因素制定的切削工艺计划。
本章节介绍了常见切削工艺流程的组成和特点，包括粗加工、精加工、超精加工等，以及工艺流程的制定原则和优化方法。
六、典型零件切削典型零件的切削是机械制造中的重要应用，本章节介绍了各种典型零件的切削加工方法和工艺流程，包括轴类零件、孔类零件、平面零件等，以及典型零件的加工技巧和注意事项。
七、切削质量检测切削质量检测是对切削加工后的工件进行质量检查和性能测试的环节。
本章节介绍了常见的切削质量检测方法和标准，包括尺寸检测、表面粗糙度检测、力学性能检测等，以及质量检测数据的分析和处理。
八、切削设备维护切削设备的维护保养是保证设备正常运行和使用寿命的重要措施。
本章节介绍了切削设备的日常维护保养和定期检修方法，以及常见故障的诊断和排除技巧。
九、安全与环保机械切削加工中的安全与环保问题日益受到关注。
本章节介绍了切削加工中的安全操作规程和防护措施，以及环保法规和污染控制技术，旨在提高操作人员的安全意识和环保意识。
十、切削技术创新随着科技的不断发展，切削技术也在不断创新和进步，包括新型刀具材料、高效切削技术、智能制造技术等方面的介绍和应用展望。
切削加工基础知识
切削加工基础知识
1.3 切削力、切削热与切削温度
切削液的品种很多，性能各异，应根据具体加工条件来选择适 宜的切削液，才能收到良好的效果。常用的切削液种类及其选用情 况如下：
（1）非水溶性切削液，如机械油、轻柴油、煤油、豆油、猪油等。 普通切削油在低温条件下使用时具有良好的润滑性能，常用于低速 精加工。
1.2 刀具几何形状与材料
1.2.2 刀具材料
1.对刀具材料的基本要求 （1）刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，否则难以切削。 （2）刀具材料应具有良好的耐磨性。 （3）刀具材料必须具备足够的强度和韧度，以便承受切削力、冲击和振 动时不被破坏。 （4）刀具材料在高温条件下应仍能保持高的硬度、高的耐磨性并具有足 够的坚韧度，即应具有热硬性。 （5）刀具材料应具有较好的化学惰性，保证在切削过程中，随着切削温 度的升高而具有不发生黏结磨损和扩散磨损的能力。 （6）刀具材料应具有良好的工艺性。
3.三种表面 在切削加工中，随着工件上多余材
料不断地被切除，工件上存在三个处于 不断变化的表面，如图4-2所示。
图4-2 常见加工方法中的表面形成
切削加工基础知识
1.1 切削运动与切削用量
1.1.2 切削用量
切削用量是切削过程中最基本的操 作参数，包括切削速度vc、进给量f和背 吃刀量ap，其分别表示切削刃与过渡表 面之间的相对运动速度、待加工表面转 化为已加工表面的速度、已加工表面与 待加工表面之间的垂直距离。其数值的 大小反映了切削运动的快慢以及刀具切 入工件的深浅。如图4-3所示为车削加 工的切削用量要素。
图4-7 作用在刀具上的力
切削加工基础知识
1.3 切削力、切削热与切削温度
1.3.1 切削力
2.切削力的分解 实际加工中，前、后刀面上 的切削力都不易测定，也没有必 要测定，而是根据设计和工艺分 析的需要将切削合力分解在三个 相互垂直的方向进行研究，如图 4-8所示为切削外圆时切削力的 分解。
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第一章切削加工基础知识一、本章的教学目的与要求本章主要介绍了机械加工基础知识。
重点应掌握切削运动及切削用量概念；切削刀具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加工性概念；机械加工工艺过程基本概念；机械加工质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决工艺问题的能力打基础，为学生了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学生学习本章要注意理论联系生产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采用多媒体、网络等现代教学手段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓文英主编《金属工艺学》第4版、傅水根主编《机械制造工艺基础》(金属工艺学冷加工部分)、李爱菊等主编《现代工程材料成形与制造工艺基础》下册及相关机械制造方面的教材和期刊。
二、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表面的形成、切削运动、切削用量、切削层参数2切削刀具和切削过程主要学习切削刀具材料、车刀、刨刀、镗刀、麻花钻、铣刀的结构及刀具几何角度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削力、切削热和切削温度、刀具磨损和刀具耐用度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加工性主要学习衡量材料切削加工性能的指标、常用材料的切削加工性、改善材料切削加工性的方法5机械加工工艺过程基本概念主要学习工艺过程的基本概念、工件的安装和夹具、基准及其选择原则、工件在夹具中的定位6机械加工质量的概念主要学习机械加工精度、机械加工表面质量三、重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）让学生重点掌握切削运动及切削用量概念、切削刀具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加工性、机械加工工艺过程基本概念；机械加工质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车刀：turning tools刀具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表面质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加工方法的主运动和进给运动：a.车端面；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平面；d.在牛头刨床上刨平面；e.在平面磨床上磨平面。
2.试说明车削时的切削用量三要素，并简述粗、精加工时切削用量的选择原则。
3.车外圆时，已知工件转速n=320 r/min，车刀进给速度v f=64 mm/min，其它条件如题图1-1所示，试求切削速度v c、进给量f、背吃刀量a p、切削层公称横截面积A D、切削层公称宽度b D和厚度h D。
4.弯头车刀刀头的几何形状如题图1-2所示，试分别说明车外圆、车端面(由外向中心进给) 时的主切削刃、刀尖、前角γ0、主后角a o、主偏角k r和副偏角'k。
r题图1-1题图1-25.简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角的作用及选择原则。
6.机夹可转位式车刀有哪些优点?7.刀具切削部分材料应具备哪些基本性能?常用的刀具材料有哪些?8.高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么?各适合做哪些刀具?9.切屑是如何形成的?常见的有哪几种?10.积屑瘤是如何形成的?它对切削加工有哪些影响?生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么?11.设用γ0=15°, a o=8°,k r=75°, 'k=10°,s =0°的硬质合金车刀，在C6132r型卧式车床上车削45钢(正火，187HBS)轴件的外圆，切削用量为v c=100 mm/min、f=0.3 mm/r、a p=4 mm，试用切削层单位面积切削力k c计算切削力F c 和切削功率P m。
若机床传动效率η=0.75，机床主电动机功率P E=4.5 kW，试问电动机功率是否足够?12.切削热对切削加工有什么影响?13.背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样?如何运用这一规律指导生产实践?14.切削液的主要作用是什么?常根据哪些主要因素选用切削液?15.刀具的磨损形式有哪几种?在刀具磨损过程中一般分为几个磨损阶段?刀具寿命的含义和作用是什么?16.试分析砂轮磨削金属与刀具切削金属的过程及原理有何异同?原因何在?17.如何评价材料切削加工性的好坏?最常用的衡量指标?如何改善材料切削加工性?18.什么是生产过程、工艺过程、工序和安装?19.生产类型有哪几种? 汽车、电视机、金属切削机床、大型轧钢机的生产各属于哪种生产类型? 各有何特征?20.机械加工中，工件的安装方法有哪几类? 各适用于什么场合?21.什么是夹具? 按其用途不同，夹具分为哪几类? 各适用于什么场合?22.何谓基准?根据作用的不同，基准分为哪几种?23.何谓粗基准和精基准? 试述粗、精基准的选择原则各是什么?24.试选择如题图1-3所示三个零件的粗、精基准。
其中题图1-3a是齿轮，m=2,Z=37，毛坯为热轧棒料；题图1-3b是液压油缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出；题图1-3c是飞轮，毛坯为铸件。
均为批量生产。
图中除了标有不加工符号的表面外，均为加工表面。
25.何谓工件的六点定位原理?加工时，工件是否都要完全定位?26.什么是加工精度?包括哪些内容?27.机械加工表面质量的含义是什么?它与表面粗糙度有何区别?图样上常标注哪一项?题图1-3七、参考教材（资料）1 孙大涌主编. 先进制造技术. 北京：机械工业出版社，20002 李伟光主编. 现代制造技术. 北京：机械工业出版社，20013 机械工程手册编辑委员会. 机械工程手册：机械制造工艺及设备卷(二) 第2版. 北京：机械工业出版社，19974 邓文英主编. 金属工艺学第4版. 北京：高等教育出版社，20005 吴桓文主编. 工程材料及机械制造基础(Ⅲ)机械加工工艺基础. 北京：高等教育出版社，19906 卢秉恒主编. 机械制造技术基础. 北京：机械工业出版社，19997 张世昌，李旦等. 机械制造技术基础. 北京：高等教育出版社，20018 傅水根主编. 机械制造工艺基础(金属工艺学冷加工部分). 北京：清华大学出版社，19989 李爱菊，王守成等. 现代工程材料成形与制造工艺基础(下册). 北京：机械工业出版社，200110 贾青云，李冬妮等. 现代汽车制造技术之机械加工：世界汽车技术发展跟踪研究(一). 汽车工艺与材料，2002，(4)11苗赫濯，齐龙浩等. 新型陶瓷刀具在机械工程中的应用. 机械工程学报，2002，38(2)第一章机械加工基础知识切削加工是使用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)，在工具和工件的相对运动中，把工件上多余的材料层切除，使工件获得规定的几何参数(尺寸、形状、位置)和表面质量的加工方法。
第一节切削运动及切削要素一、零件表面的形成1.基本表面：外圆面、内圆面(孔)、平面2.成形面：螺纹、齿轮的齿形等这些表面可分别用图1-1所示的相应加工方法来获得。
图1-1 零件不同表面加工时的切削运动二、切削运动切削运动(cutting motions)：在切削加工中，刀具和工件间必须有一定的相对运动。
切削运动可以是旋转运动或直线运动，也可以是连续的或间歇的切削运动包括主运动(图中Ⅰ)和进给运动(图中Ⅱ)。
主运动(primary motion)是使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具接近工件而实现切削的运动。
如图1-2所示工件的旋转运动。
主运动速度最高，消耗功率最大。
主运动只有一个。
进给运动(feed movement)使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可连续地切除余量，如图1-2所示车刀的移动。
进给运动可以是1个或多个图1-2 切削运动和加工表面三、切削用量切削用量(cutting conditions)包括切削速度v c 、进给量f (或进给速度v f )和背吃刀量a P ；三要素。
1.切削速度切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时速度称为切削速度(cutting speed)，以v c 表示，单位为m/s 或m/min 。
若主运动为旋转运动(如车削、铣削等)，切削速度一般为其最大线速度。
1000dnv c π=m/s 或m/min式中：d —工件(或刀具)的直径，mm ；n —工件(或刀具)的转速，r/s 或r/min 。
若主运动为往复直线运动(如刨削、插削等)，则常以其平均速度为切削速度，即：10002rc Ln v =m/s 或m/min 式中：L —往复行程长度，mm ；n r ——主运动每秒或每分钟的往复次数，str/s 或str/min 。
2.进给量刀具在进给运动方向上相对工件的位移量称为进给量 (feed rate)。
用单齿刀具(如车刀、刨刀等)加工时，进给量常用刀具或工件每转或每行程刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度量，称为每转进给量或每行程进给量，以f 表示，单位为mm/r 或mm/str 。
用多齿刀具(如铣刀、钻头等)加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度，以v f 表示，单位为mm/s 或mm/min 。
刀具每转或每行程中每齿相对工作进给运动方向上的位移量，称每齿进给量，以f z 表示，单位为mm/z 。
f z 、f 、v f 之间有如下关系：znf fn v z f == mm/s 或mm/min式中：n —刀具或工件转速，r/s 或r/min ；z —刀具的齿数。
3.背吃刀量在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量(back engagement of the cutting edge)，以a P 表示，单位为mm 。
如图1-2所示，车外圆时，a P 可用下式计算，即2mw p d d a -=mm 式中：d w 、d m —工件待加工和已加工表面直径，mm 。
工件上由主切削刃形成的那部分表面是过渡表面。
四、切削层参数切削层是指切削过程中，由刀具切削部分的一个单一动作(如车削时工件转一圈，车刀主切削刃移动一段距离)所切除的工件材料层。
它决定了切屑的尺寸及刀具切削部分的载荷。
切削层的尺寸和形状，通常是在切削层尺寸平面中测量的，如图1-3所示。
(1) 切削层公称横截面积A D 在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积， 单位为mm 2。
(2) 切削层公称宽度b D 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 。