金属切削刀具PPT课件
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金属切削原理与刀具PPT课件
车刀安装偏斜
rer
' re
r'
-
（２）进给运动对工作角度的影响 ① 横向进给（以切断车刀为例） ② 如下图所示，此时切削刃相对与工件的运动轨迹为一螺线。
合成运动方向为过切削点与螺线的切线方向，因此，基面、 切削平面均逆时针转过一角度μ。
tg f v f v nf r
nf 2nr f d
横向进给
➢ 自由切削：只有一条直线切削刃参加切削工作 ➢ 非自由切削：刀具切削刃是曲线，或几条切削刃同时 参加并完成切削 （2）直角切削与斜角切削
➢ 直角切削：刀具主切削刃的刃倾角 s 0 的切削。此
时，主切削刃与切削速度方向成直角
➢ 斜角切削：刀具主切削刃的刃倾角 s 0 的切削。
直角切削与斜角切削
oe o oe o
② 纵向进给 如左图所示，此时合成运动方向 在进给速度的影响下，绕切削 点转过一角度μ，仍先注意在进 给平面的变化，然后再转换为 主剖面内。角度的变化为：
纵向进给
tgf vf v f dw
oe o oe o
tg v fv fd w c o 2 sr fd w sirn
§2-2 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
➢ 高的硬度和耐磨性 ➢ 足够的强度和韧性 ➢ 高的耐热性 ➢ 更好的热物理性能和耐热冲击性能 ➢ 良好的工艺性 ➢ 经济性
二、常用的刀具材料
工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷超硬刀具材料
（1）高速钢 ➢ 突出性能：较高的强度、韧性和耐磨性，较好的工 艺性 ➢ 主要品种： W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 、 W6Mo5Cr4V2 Co8、 W6Mo5Cr4V2Al ➢ 应用范围：用于加工250~280HB以下的大部分结构 钢和铸铁，用作复杂刀具如钻头、丝锥、铰刀、拉刀、 铣刀、齿轮刀具和成形刀具
金属切削原理刀具材料.pptx
刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。 目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
§1-2 刀具材料应具备的性能
刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条 件下工作的。因此，刀具材料应具备以下基本性能。 （1）高的硬度和良好的耐磨性 （2）高的强度和韧性 （3）高的耐热性 （4）良好的工艺性
总 之 ， 刀 具 应 具 备第的2页性/共能28页主 要 就 这 四 个 方 面 ， 当 然
第6页/共28页
二）合金工具钢 在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元
素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变 形。 1、主要牌号有: 9SiCr：9表示平均含C量为0.90%，Si、Cr平均含量均小于1.5%； CrWMn：平均含C量大于1.0%，Cr、W、Mn平均含量均小于1.5%。 2、主要性能
高碳高速钢
高钒高速钢
钴高速钢
铝高速钢
铝高速钢W6Mo5Cr4V2A1(简称501) 是我国独创的新钢种，这种钢常温硬 度为67～69HRC，600°高温时硬度为54～55HRc，切削性能相当于钻高速钢 M42，刀具寿命比W18cr4V显著提高(至少1～2倍)，而价格却相差不多，常用 于制做齿轮滚刀。
M2钢的热塑性很好，磨削加工性也好， 特别适用于制造轧制或扭制钻头等热成形刀 具，是目前各国使用较多的一种高速钢。
M2钢的缺点是热硬性和高温硬度略低 于W18钢，故高温切削性能稍逊。
第11页/共28页
高性能高速钢
通过调整基本化学成分和添加其他合金元素（钴、钒、铝等），使其 性能（耐磨性和耐热性）比普通高速钢进一步提高，可用于切削高强度钢， 高温合金、钛合金等难加工材料。
第13页/共28页
§1-2 刀具材料应具备的性能
刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条 件下工作的。因此，刀具材料应具备以下基本性能。 （1）高的硬度和良好的耐磨性 （2）高的强度和韧性 （3）高的耐热性 （4）良好的工艺性
总 之 ， 刀 具 应 具 备第的2页性/共能28页主 要 就 这 四 个 方 面 ， 当 然
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二）合金工具钢 在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元
素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变 形。 1、主要牌号有: 9SiCr：9表示平均含C量为0.90%，Si、Cr平均含量均小于1.5%； CrWMn：平均含C量大于1.0%，Cr、W、Mn平均含量均小于1.5%。 2、主要性能
高碳高速钢
高钒高速钢
钴高速钢
铝高速钢
铝高速钢W6Mo5Cr4V2A1(简称501) 是我国独创的新钢种，这种钢常温硬 度为67～69HRC，600°高温时硬度为54～55HRc，切削性能相当于钻高速钢 M42，刀具寿命比W18cr4V显著提高(至少1～2倍)，而价格却相差不多，常用 于制做齿轮滚刀。
M2钢的热塑性很好，磨削加工性也好， 特别适用于制造轧制或扭制钻头等热成形刀 具，是目前各国使用较多的一种高速钢。
M2钢的缺点是热硬性和高温硬度略低 于W18钢，故高温切削性能稍逊。
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高性能高速钢
通过调整基本化学成分和添加其他合金元素（钴、钒、铝等），使其 性能（耐磨性和耐热性）比普通高速钢进一步提高，可用于切削高强度钢， 高温合金、钛合金等难加工材料。
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《金属切削原理及刀具》图文课件-ppt-第10章
2.钻削用量
1）钻削速度
vc
πdn 1 000
2）进给量和每齿进给量 3）背吃刀量
fz
f 2
ap d / 2
2022年7月23日星期六
3.钻削的工艺特点 1）导向定心问题 导向定心问题包括以下几点：
（1）预钻锥形定心孔，应先用小顶角、大直径麻花钻或中心 钻钻一个锥形坑，再用所需尺寸的钻头钻孔。
（2）对于大直径孔（直径大于30 mm），常采用在钻床上分两 次钻孔的方法，即第一次按小于工件孔径钻孔，第二次再按要求 尺寸钻孔。第二次钻孔时由于横刃未参加工作，因而钻头不会出 现由此引起的弯曲。
2022年7月23日星期六
套料钻 1—料芯； 2—导向块； 3—刀体； 4—刀齿
10.5 铰刀
10.5.1 铰刀的分类
铰刀使用方式可分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀柄部为 直柄，工作部分较长，导向作用较好。手用铰刀又分为整体式铰刀和 可调式铰刀两种。机用铰刀又可分为带柄式铰刀和成套式铰刀。
2022年7月23日星期六
几种常见的铰刀
10.5.2 铰削特点
铰削的加工余量一般小于0.1 mm，铰刀的主偏角一般小于45°，因 此，铰削时切削厚度很小，仅为0.01～0.03 mm。铰削过程除主切削刃 正常的切削作用外，还对工件产生挤刮作用，因此，它是一个复杂的切 削和挤压摩擦过程。 1.铰削精度高
铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削加工余量小， 切削速度低，且综合了切削和修光的作用，能获得较高的加工精度和表 面质量。 2.铰削效率高
1
2
3
孔的深度与直径之比 较大（一般大于10）， 钻杆细长，刚性差， 工作时容易产生偏斜 和振动，因此，孔的 精度及表面质量难以 控制。
1）钻削速度
vc
πdn 1 000
2）进给量和每齿进给量 3）背吃刀量
fz
f 2
ap d / 2
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3.钻削的工艺特点 1）导向定心问题 导向定心问题包括以下几点：
（1）预钻锥形定心孔，应先用小顶角、大直径麻花钻或中心 钻钻一个锥形坑，再用所需尺寸的钻头钻孔。
（2）对于大直径孔（直径大于30 mm），常采用在钻床上分两 次钻孔的方法，即第一次按小于工件孔径钻孔，第二次再按要求 尺寸钻孔。第二次钻孔时由于横刃未参加工作，因而钻头不会出 现由此引起的弯曲。
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套料钻 1—料芯； 2—导向块； 3—刀体； 4—刀齿
10.5 铰刀
10.5.1 铰刀的分类
铰刀使用方式可分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀柄部为 直柄，工作部分较长，导向作用较好。手用铰刀又分为整体式铰刀和 可调式铰刀两种。机用铰刀又可分为带柄式铰刀和成套式铰刀。
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几种常见的铰刀
10.5.2 铰削特点
铰削的加工余量一般小于0.1 mm，铰刀的主偏角一般小于45°，因 此，铰削时切削厚度很小，仅为0.01～0.03 mm。铰削过程除主切削刃 正常的切削作用外，还对工件产生挤刮作用，因此，它是一个复杂的切 削和挤压摩擦过程。 1.铰削精度高
铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削加工余量小， 切削速度低，且综合了切削和修光的作用，能获得较高的加工精度和表 面质量。 2.铰削效率高
1
2
3
孔的深度与直径之比 较大（一般大于10）， 钻杆细长，刚性差， 工作时容易产生偏斜 和振动，因此，孔的 精度及表面质量难以 控制。
金属切削第一章刀具几何角度及切削要素ppt课件
• 因此，不同参考系间的刀具角度换算，就是确定同一选定点
.
沿不同的测量面测量所得的前、后角数值之间的关系。
一、正交平面、法平面系前、后角换算
图1-11 正交平面、法平面系前、后角换算
.
• 如图1-11所示，刀具正交平面内的前角为 o ，法平面内的
前角为 n ，刃倾角为 s ，平面ABC∥切削平面 P s，不难证
切削刃相对于工件的主运动速度称为 切削速度。
.
计算切削速度时，应选取刀刃上速度最 高的点进行计算。主运动为旋转运动时， 切削速度由下式确定
V
C
dn
1000
式中： d - 工件或刀具的最大直（mm） n - 工件或刀具的转速(r/s或r/min)
.
2．进给量f
工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在 进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单 位是mm／r（或mm／双行程）。
.
.
（7）法后角 n 后面 A 与切削平面P s 之间的夹角，在法平面 P n
中度量标注。 n 的正、负规定与 o 相同。
（8）侧前角 f 又称进给前角，它是前面 A 与 基面 P 间r 的夹角， 在假定工作平面P f 中度量标注，其正、负规定与 o 相同。
（9）侧后角 f 又称进给后角，它是后面 A 与切削平面间P s 的
O－O 剖面
v
F－F 剖面
R
(Pf)
(Po)
Ps Aα
Aγ Pr
Pp
O′－O′剖面 ( Po )
Po
与 PS' 的交线
vf Aα
Aγ Pr
－ ao
－
γf +
+
－ γo
+
.
沿不同的测量面测量所得的前、后角数值之间的关系。
一、正交平面、法平面系前、后角换算
图1-11 正交平面、法平面系前、后角换算
.
• 如图1-11所示，刀具正交平面内的前角为 o ，法平面内的
前角为 n ，刃倾角为 s ，平面ABC∥切削平面 P s，不难证
切削刃相对于工件的主运动速度称为 切削速度。
.
计算切削速度时，应选取刀刃上速度最 高的点进行计算。主运动为旋转运动时， 切削速度由下式确定
V
C
dn
1000
式中： d - 工件或刀具的最大直（mm） n - 工件或刀具的转速(r/s或r/min)
.
2．进给量f
工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在 进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单 位是mm／r（或mm／双行程）。
.
.
（7）法后角 n 后面 A 与切削平面P s 之间的夹角，在法平面 P n
中度量标注。 n 的正、负规定与 o 相同。
（8）侧前角 f 又称进给前角，它是前面 A 与 基面 P 间r 的夹角， 在假定工作平面P f 中度量标注，其正、负规定与 o 相同。
（9）侧后角 f 又称进给后角，它是后面 A 与切削平面间P s 的
O－O 剖面
v
F－F 剖面
R
(Pf)
(Po)
Ps Aα
Aγ Pr
Pp
O′－O′剖面 ( Po )
Po
与 PS' 的交线
vf Aα
Aγ Pr
－ ao
－
γf +
+
－ γo
+
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
金属切削刀具教学课件
06
金属切削刀具的发展趋 势与展望
高性能刀具材料的发展趋势
硬质合金材料
随着加工技术的进步，对刀具的硬度 、耐磨性和耐热性要求更高，硬质合 金材料成为高性能刀具的主要发展方 向。
超硬材料
涂层技术
通过在刀具表面涂覆硬质涂层，提高 刀具表面的硬度和耐磨性，延长刀具 使用寿命。
如金刚石、立方氮化硼等超硬材料在 刀具制造中的应用逐渐增多，能够满 足高硬度、高强度材料的加工需求。
铣削加工中的刀具应用
总结词
铣削加工中，金属切削刀具主要用于切削平面、斜面、沟槽和各种曲面。
详细描述
铣削加工过程中，刀具通过旋转或摆动对工件进行切削，以获得所需的形状和 尺寸。铣削加工中的刀具有平铣刀、立铣刀、键槽铣刀等多种类型，根据不同 的加工需求选择合适的刀具。
钻削加工中的刀具应用
总结词
钻削加工中，金属切削刀具主要用于在工件上钻孔。
。
复合刀具材料
如硬质合金与高速钢的复合刀 具，结合了两种材料的优点，
提高了刀具的综合性能。
03
金属切削刀具的设计与 制造
刀具结构设计
刀具材料选择
根据切削条件和加工要求，选择合适的刀具材料，如高速钢、硬 质合金等。
刀具几何参数
设计合理的刀具前角、后角、主偏角等几何参数，以优化切削性 能。
刀具断屑槽
详细描述
钻削加工过程中，刀具通过旋转对工件进行切削，以在工件上钻出所需的孔。钻削加工中的刀具有麻花钻、中心 钻、深孔钻等多种类型，根据不同的加工需求选择合适的刀具。
其他加工中的刀具应用
总结词
除了车削、铣削和钻削等加工方式外，金属切削刀具还广泛应用于其他加工方式中。
详细描述
例如在刨削加工中，刀具用于对工件进行直线切削；在磨削加工中，刀具用于对工件进行研磨和抛光 ；在齿轮加工中，刀具用于切削齿轮的轮齿等。根据不同的加工需求选择合适的刀具，能够提高加工 效率和工件质量。
金属切削原理与刀具(课)课件
切削和高硬度材料加工。
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
立方氮化硼
具有极高的硬度，适用于加工 高硬度材料，如淬火钢和硬质
合金。
刀具结构
切削刃
刀柄
刀槽
刀面
刀具上用于切削的锋利 部分，其形状和角度对 切削效果有很大影响。
连接刀具和机床的部分， 要求具有足够的刚性和 稳定性。
为了容纳切屑和增强排 屑效果，在刀具上设置
的凹槽。
刀具上与工件接触的部 分，要求具有较低的摩 擦系数和较高的耐磨性。
切屑的控制
切屑控制是金属切削过程中的重要环节，通过合理选择刀具 几何形状、切削用量和冷却润滑条件，可以有效地控制切屑 的形状、大小和排出方向，避免切屑对刀具和加工表面的损伤。
切削力与切削振 动
切削力
切削过程中，刀具对工件施加压力，使工件产生变形和切屑，这个力称为切削力。 切削力的大小直接影响切削效率和加工质量，是金属切削过程中的重要参数。
进给量定义
工件或刀具在单位时间内 沿进给方向相对于刀具的 移动量。
切削热与切削温度
切削热的产生
切削温度对加工的影响
切削过程中因克服工件与刀具之间的 摩擦以及工件材料的弹性变形和塑性 变形而产生大量的热量。
切削温度过高会导致刀具磨损加剧， 工件表面质量下降，甚至引起刀具和 工件的变形，影响加工精度。
切削温度的影响因素
切削温度主要受切削用量、刀具几何 参数、刀具材料和工件材料等因素的 影响。
02
金属切削刀具
刀具材料
01
02
03
04
硬质合金
具有高硬度、高耐磨性和良好 的高温性能，广泛应用于切削
刀具。
高速钢
具有较好的韧性和热稳定性， 常用于制造复杂刀具和大型刀
刀具切削过程PPT课件
塑性变形越大,表面变形强化越严重。 (2)、残余应力:在外力消失后,残存在物体内部而总体又保持平衡的 内应力。可使工件表面产生微裂纹,降低零件的疲劳强度,引起工件 变形,影响加工精度的稳定性。
采取措施: (1)增大刀具前角
(2)使用锋利的刀具
(3)采用适宜的切削液
aP增大一倍, Fc加大一 倍;而f增大一倍, Fc增加68％～86％。 增大f,减小aP,可有效减小切削力。
③刀具几何角度:增大前角 ,切削力FZ减小。 增大主偏角 ,Ff增大,Fp减小。
2.切削热
(1)、切削热的来源:切削热是切削 过程中因变形和摩擦而产生的热量, 来源于切削过程的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变 形区,见图1.29所示。
①第Ⅰ变形区内:切屑的变形功。 ②第Ⅱ变形区内:切屑与刀具前刀面之间的摩擦功。 ③第Ⅲ变形区内:工件与刀具后刀面之间的摩擦功。
塑性材料:主要来源于第Ⅰ变形区内切屑的变形功。 脆性材料:主要来源于第Ⅲ变形区内工件与后刀面的摩擦功。
(2)切削热的传散:切削热产生后,经 切屑、刀具、工件和周围介质传散, 如图所示,传热比例取决于工件材料 、切削速度、刀具材料及几何角度、 加工方式以及是否使用切削液等。在 不施加切削液的情况下,一般切削传 散最多,刀具次之,工件再次之,周围介 质最少。 (3)切削热对加工的影响:
②精加工:应避免积屑瘤,以保证加工质量,常采用高速(Vc> 100m/min)或低速(Vc<5/min )
4.表面变形强化(加工硬化)和残余应力
(1)表面变形强化:切削塑性金属时,工件已加工表面的硬度明显提高 而塑性下降的现象(硬度提高1.2～2倍,深度0.02～0.3mm)。
原因:切削塑性金属 时,第Ⅰ、Ⅲ变形区均扩 展到切削层以下,使即将来自 (2)产生条件:①切削塑性金属
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
机械制造技术第二章金属切削基本原理课件
切削振动对表面质量的影响与控制
切削振动对表面质量的影响
切削过程中，由于刀具与工件的相互作用，可能会产生振动。振动会导致切削刃振动和工件振动，从而影响已加 工表面的粗糙度和波纹度，降低加工质量。
控制切削振动的方法
通过合理选择刀具材料和几何参数，优化切削用量和切削液的使用，以及采用减振装置和动态优化技术等措施， 可以有效减小切削振动，提高加工表面的质量。
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加工硬化与残余应力的影响
加工硬化
金属切削过程中，由于切削力的作用， 已加工表面层会发生冷作硬化，使表 面层金属的硬度和强度提高，塑性和 韧性降低。
残余应力
切削过程中，由于切削力和切削热的 共同作用，已加工表面层会产生残余 应力。残余应力分为压应力和拉应力， 过大的残余应力可能导致工件变形或 开裂。
边界磨损
切削过程中，切屑在刀尖处与刀具摩 擦造成磨损，影响切削效果和刀具寿 命。
破裂
切削过程中，切削力超过刀具材料的 强度极限，导致刀具破裂。
04 金属切削的工艺参数选择
切削速度的选择
01
02
03
04
切削速度对刀具寿命和 加工质量有显著影响。
切削速度越高，刀具寿 命越短，但工件加工时 间减少，生产效率提高。
选择切削速度时应综合 考虑刀具寿命、加工质 量和生产效率。
根据工件材料、刀具材 料和加工条件，选择合 适的切削速度范围。
进给量的选择
01
02
03
04
进给量是影响切削力和切削温 度的重要因素。
进给量过小，切削力增大，刀 具磨损加剧；进给量过大，切 削力减小，但工件表面粗糙度
增加。
选择进给量时应根据工件材料 、刀具材料和加工条件，以及 表面粗糙度要求进行合理调整
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2019/7/30
假定条件
在建立刀具静止参考系时 ，需要规定刀具的假定主运 动方向及进给运动方向。
（1）假定主运动方向 假定刀具切削刃上选定点
位于工件中心高处，此时切削刃上选定点的主运动方向
即为假定主运动方向。车刀假定主运动方向垂直于车刀 刀柄的安装面。
（2）假定进给运动方向
S 5它．是副前切刀削面刃与：副配后合刀主面切相削交刃的完部成位少。量切削任务的切削刃，'
6．刀尖：是主切削刃与副切削刃交汇处相当少的一部分切 削刃，它可以是一小段直线或圆弧。
二、刀具角度的参考系
为了确定刀具切削部分的几何形状，即确定刀具前 刀面、后刀面及切削刃在空间的相对位置，需要用一定 的几何角度表示。刀具角度需要设定在一定的参考系中。
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形成的新表面。 3．过渡表面：工件上由切削刃形成的那部分表面。
当用单刃刀具切削时，它将在工件或刀具的下一转或 者下一次切削行程中被切除（如车削、刨削），而用多刃 刀具切削时，它将被随后的一个切削刃切除（如铣削）。
三、切削用量
pr ps pp
三、刀具角度的基本定义
刀具在设计、制造、刀磨和测量时，用刀 具静止参考系中的角度来标明切削刃和刀面在 空间的位置，这样的角度称为刀具的静态角度 或标注角度。
由于刀具的参考系在切削刃上各点是变 化的，因此应指明选定点。
（一）刀具角度的基本定义
1．正交平面参考系内的刀具角度
2．在法平面参考系内测量的角度 3．在假定工作平面参考系测量的角度 ４．背平面参考系中测量的角度
刀具和工件之间相对运 动的主要运动
切削速度最高，消耗功 率最大
由刀具或工件完成
主运动只有一个
刀具和工件之间相对运 动的附加运动
间歇运动或连续运动
只消耗很少的功率
进给运动可以是一个、 两个或两个以上，也可 没有
3、合成切削运动 ve vc v f
二、工件上形成的表面
教学要求： 本章难度较大,要求学生具备一 定的画图、识图能力
1~1 切削运动和切削用量
一、切削运动 思考：何为金属切削加工
金属切削加工是用金属切削刀具切除工件上多余的 或预留的金属，使工件的形状、尺寸及表面质量都达到 预定要求的加工。
按作用分：切削运动可分为主运动和进给运动
vc
主运动 运动
进给v f
vc
dn 1000
2．进给量f
进给量是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量， 如图1-3所示。可用刀具或工件每转（或每行程）的位移 量来表示，单位为mm/r或mm/行程。
进给速度指切削刃选定点相对工件进给运动的 瞬时速度，单位mm/s。车削时进给运动速度
vf n f
3．背吃刀量 背吃刀量是垂直于进给速度方向测量
金属切削刀具的种类虽然很多，但它们 的切削部分的几何形状与参数都有共性，即无 论刀具结构如何复杂，它们的切削部分总是近 似地以外圆车刀的切削部分为基本形态。以下 以普通外圆车刀为代表来确定切削部分的基本 定义。
1．车刀切削部分的组成
如图1-4所示为常见的外圆车刀，它由刀头 （或刀片）和刀柄两部分组成。 刀头承担切削工作，又叫切削部分； 刀柄用来装夹车刀。
po 正交平面：过切削刃选定点同时垂直于基面和切 削平面的平面。
2．法平面参考系
法平面参考系由基面 、切削平面、法平面三
个平面组成。
pr ps pn
法平面：过切削刃选定点并垂直于切削刃
的平面
3．假定工作平面参考系
pr ps p f
假定工作平面：过切削刃选定点平行于假定进给 运动方向并垂直于基面的平面。
用来定义刀具角度的参考系有两大类：
一类是静止参考系，是用于定义刀具在设计、制造、 刃磨和测量时刀具几何参数的参考系，它由主运动方向确
定。
另一类是刀具工作参考系，用来规定刀具实际切削加 工时几何角度的参考系，该参考系考虑了切削运动和实际 安装情况对刀具几何参数的影响，它由合成切削运动确定。
本节只讲述刀具静止参考系及其几何角度的定义。
的切削层最大尺寸，单位mm。如图1-3所示。 车外圆时背吃刀量一般指工件已加工表面 和待加工表面间的垂直距离，
ap
dw
dm 2
d w —工件待加工表面直径（mm） d m —工件已加工表面直径（mm）
§1—2刀具切削部分的几何参数
本节内容不仅是本章的重点，而且是一难点，要求 学生掌握刀具的几何角度，此内容要求不仅要看懂图， 而且要会画刀具的基本角度，为刀具的刃磨做好基础。
金属切削原理与刀具
切削原理 切削刀具
切削原理
刀具角度 切削基本规律 如何选择参数
切削刀具重点掌握各种常用刀具的基本结构和基本应用, 并按要求会选用.
第一章 金属切削加工的基本概 念
教学内容： 以车削和车刀为代表阐述刀 具切削部分几何要素的基本定义和切削层参 数的几何特征。
教学重点： 刀具基本角度的掌握
刀具切削部分由若干刀面和切削刃构成 。 本章重点介绍刀具的切削部分。
三面、两刃、一尖
1、前刀面：刀具上切屑流过的表面 A
A 2．后刀面：切削过程中与过渡表面相对的刀具表面。
3．副后刀面：切削过程中与工件上已加工表面相对着的
刀具表面。 A'
4．主切削刃（S）：承担主要切削任务的切削刃，它是前 刀面与后刀面相交的部位。
假定进给运动垂直（外
圆车刀）或平行于（内孔车刀、切断刀等）刀柄轴线，
此时切削刃选定点的进给运动方向称为假定进给运动方
向。
1．正交平面参考系
正交平面参考系
pr ps
po
pr 基面：过切削刃选定点垂直于假定主运动方向的
平面。车刀的基面平行于刀柄的安装面。
ps 主切削平面：过主切削刃选定点与主切削刃相切并 垂直于基面的平面，也就是主切削刃与切削速度方向构 成的平面。对应于副切削刃的切削平面称为副切削平面。
切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数。 它包括切削速度、进给量和背吃刀量的三要素。切削 用量直接影响工件加工质量、刀具寿命、机床的动力 消耗及生产率等，因此必须合理地选择切削用量。
1．切削速度
切削速度指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速 度，如图1-3所示。它是衡量主运动大小的参数。单位为 m/min