切削加工的基础知识讲解
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
第4章切削加工基础知识
2）精加工时，一般选择较大后角α0，较小的前角γ0， 非负的刃倾角（λs≥0°），加工细长轴时选择大 主偏角Kr。
总的来说，前后角选择按照：
前角大，刀锋利，强度差。适于精加工。 前角小，强度好。散热佳，适于粗加工。 后角大，刀锋利，摩擦小。适于精加工。 后角小，强度好。散热佳，适于粗加工。
下图为外圆车削示意图，在图上标注： 例题：
前角增大，总切削抗力减小 后角增大，总切削抗力减小 主偏角对切削抗力Fc′影响较小，对背向抗力Fp′和进给抗力 Ff′的比例影响明显
（4）切削液：合理使用可以使总切削抗力减小。
二、切削温度
1．切削热与切削温度
切削热——切削过程中，由于被切削材料层的变形、 分离及刀具和被切削材料间的摩擦而产生的热量。 切削温度——切削过程中，切削区域的温度。
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。
4.2刀具几何形状和材料
4.2.1 刀具切削部分的基本定义
l 刀具结构及其几何形状
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。 结构形式：整体式、焊接式、机械安装 式（压板压紧） l 切削部分组成 前刀面Ar 主后面Aa 副后面Aa ‘ 副切削刃S 主切削刃S 刀尖
刃口强 基面
r
加工脆性材料、断续切削选小前角
进给运动 正交平面 加工硬材料选用负前角
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：
加工表面 主运动 后角的作用：后角 ↑ 后刀面与加工表面间的摩擦↓ 后刀面磨损↓ 刃口强度↓ 导热体积↓ 基面
刀具后角的选用：粗加工选小后角
4.1.3加工表面
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。
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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
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
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第 5 章 切削加工的基础知识
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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。
切削加工基本知识
切削加工基本知识第一节概述一、切削加工切削加工是用工具去除毛坯上多余的材料，以获得具有所需要的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度的零件的加工方法。
切削加工通常分为机械加工（简称机加工）和钳工两大类。
机械加工是通过操纵机床对工件进行的切削加工，如车、铣、刨、磨、镗、钻、拉、插及齿形加工等。
由于现代机械产品的精度和性能要求越来越高，对零件的加工质量也提出了更高的要求。
目前除少数零件采用精铸、精锻或粉末冶金直接获得外，绝大部分零件都需经过切削加工才能保证其精度。
因此，掌握切削加工的基本规律，正确地组织生产，对于实现优质、高产、低耗有着十分重要的意义。
钳工一般是指手持工具进行的装配、维修或切削加工，如划线、錾、锯、锉、刮研、攻螺纹和套螺纹等。
虽然钳工使用的工具简单，操作灵活，加工方法多种多样，但生产率低，劳动强度大，因而只有在装配和维修时，才比较经济和方便。
随着科学技术的发展和对产品质量要求的不断提高，钳工工具和操作方法也在不断改进和发展。
要实现切削过程，必须具备以下3 个条件：（1）工件与刀具之间要有相对切削运动；（2）刀具材料必须具有一定的切削性能；（3）刀具必须具有合理的切削角度。
二、切削运动和切削用量（一）切削运动切削加工是靠刀具和工件之间作一定的相对运动来实现的，这个相对运动称为切削运动，它包括主运动和进给运动。
1．主运动形成机床切削速度或消耗主要动力的运动叫主运动。
没有这个运动，切削加工就无法进行。
它可以是旋转运动，也可以是往复直线运动，如车削时工件的旋转，钻、铣、磨削时刀具的旋转，刨削时（牛头刨）刨刀的往复直线运动等都是主运动。
2．进给运动使工件多余的材料不断投入切削的运动叫进给运动。
没有这个运动，就不能进行连续切削。
它可以是直线运动、旋转运动或两者的组合，如车削和钻削时刀具的移动，铣、刨（牛头刨）时工件的移动，磨外圆时工件的旋转和轴向移动等。
无论那种切削加工，都必须有主运动和进给运动，但主运动只有一个，而进给运动可以有多个。
金属工艺学第一章 金属切削基础知识
主要的影响因素
切削速度 （切中碳钢） <5m/min不产生 5~50m/min形成
控 制 措 降低塑性 施
(正火、调质)
>100 m/min不形成 选用低速或高速
冷却润滑条件
300~500oC最易产 生 >500oC趋于消失
选用切削液
第三节 金属切削过程
三、切削力与切削功率
1、切削力的构成与分解
切削力的来源
热处理变形 不需要
用途
各种刀片
1200
（12~14）
高硬度钢材 精加工
人造金刚石
HV10000 (硬质合金为 HV1300~1800)
700~800
不宜加工钢铁材 料
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具角度
各种刀具的切削部分形状
第二节 刀具材料及刀具构造
二、刀具角度
1、车刀切削部分的组成
三面
两刃 一尖
（2）作用 ①冷却 ②润滑
第三节 金属切削过程
五、刀具磨损和刀具耐用度
1、刀具磨损形式
（1）前刀面磨损 （2）后刀面磨损 (通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度) （3）前后刀面同时磨损
2、刀具磨损过程：
前面磨损、后面磨损、前后面同时磨损 。 刀具磨损过程： 初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段
刀尖高低对刀具工作角度的影响
车刀刀杆安装偏斜对刀具角度的影响
② 进给运动的影响
第二节 刀具材料及刀具构造
三、刀具结构
刀具的结构形式很多，有整体式、焊接式、机夹 不重磨式等。
目前一般整体式的多为高速钢车刀，其结构简单， 制造、使用都方便。而对于贵重刀具材料，如硬质合 金等，可采用焊接式或机夹不重磨式。焊接式车刀结 构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需角度，应用 广泛。
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。
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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2.1.1 尺 寸 精 度
零件尺寸要素的误差大小。 问：精度的高低与哪两个因
Φ25
0 -0.04
素有关？
基本尺寸和公差大小。
2.1.2 形 状 精 度 0
Φ25
－0.013
轴加工后可能产生的形状误差
2.1.2 形 状 精 度
指零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度； 国家标准规定了六类形状公差（见下表）
4.1.1 常用的刀具材料
常用的硬质合金有： 钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：适合于加工钢等 塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加 工用YT5, 精加工用YT30; 钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸铁、 青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、YG8等， 粗加工用YG8，精加工用YG3。
4.切 削 刀 具
刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素， 刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料和刀具的几何角度
4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性：
1.高硬度：HRC>60 以上; 2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破 坏； 3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能， 热硬性用热硬温度表示； 4.良好的耐磨性； 5.良好的工艺性和经济性；
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；
11001200
连续精加 工刀具
4.2 刀具的几何角度 (车刀的基本形状)
为了研究刀具的几何角度， 各种多齿刀具或复杂 建立三个辅助平面： 一点，与该点切削速度方向 垂直的平面。
刀具，就其一个刀齿而言， 基面：通过主切削刃上的某都相当于一把车刀。 车刀分为切削部分和 切削平面：通过主切削刃上夹持部分，切削部分由三 的某一点，与该点加工表面个刀面组成：前刀面、主 相切的平面。 后刀面、副后刀面。
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
表面粗糙度对零件质量的影响：
零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大， 主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。
低精度
中等 精度
IT13～IT 11
IT10～IT 9 IT8～IT 7
25～12.5
6.3～3.2 1.6～0.8
粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等
半精车、半精镗、半精铣、半精刨、 扩孔等 精车、精镗、精铣、精刨、粗磨T7～IT 6
IT5～IT2
0.8～0.2
Ra＜0.2
龙门刨床
外圆磨床 内圆磨床 平面磨床
工件往复运动
砂轮高速旋转 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转
刨刀横向、垂向、斜向间歇移动
工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件往复移动，砂轮横向、垂向移动
3.2切削用量
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量
切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用f表示，车、钻和铣削时单位 为mm/r 背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用ap表示，单位为mm，如下图：
2.2 表 面 粗 糙 度
表面粗糙度符号的意义及应用 符号 符号说明
基本符号
意义及应用
单独使用无意义
基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 划线 除法获得 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 圆 去除材料的方法获得
用去除材料方法获得的 符号上加Ra值 表面，Ra的最大允许值 为3.2µ m
2.3
4.2.2 前角的正与负
一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料， 应取较小的前角；前角的取值范围常在 -5°~ +25°之间。
4.2.3 刃倾角λs
刃倾角λs：在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。 它主要影响刀头的强度和 排屑方向。一般取λs = －10° ~ +10 °, 粗加工时常取负值，增加刀头强度； 精加工时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面。
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
加工 粗车 粗铣 钻孔 精铣 精刨
常见加工方法的Ra表面特征
方法 粗镗 粗刨 半精 车 Ra(微米) 50 25 12.5 6.3 表面特征 可见明显刀痕 可见刀痕 微见刀痕 可见加工痕迹
3.2
1.6 0.8 0.4 0.1-0.012
微见加工痕迹
看不清加工痕迹 可辨加工痕迹方向 微辨加工痕迹方向 只能按表面光泽辩识
4.1.2其它刀具材料
陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种： Al2O3基陶瓷 和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很 高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺 点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较 大的冲击载荷。 金刚石：它分三种 天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片 立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下 加入催化剂转变而成
4.1.1 常用的刀具材料
• 碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制造 简单的手工工具，如锉刀、锯条等； • 合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、 锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于 制造低速成型刀具，如丝锥； • 高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用 的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速 精加工刀具； • 硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方 法获得
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
3.1 切削运动
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基本运动，即切削 运动
切削运动：刀具和工件的相对运动 切削运动分为主运动和进给运动 主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有
度
• 国家标准规定：常用的精度等级分为20级， 分别用IT01、IT0、IT1、IT2…IT18表示。 数字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。
• 高 精 度：IT5、IT6 通常由磨削加工获得。
• 中等精度：IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得。
• 低 精 度：IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。
精车 粗磨 精磨 精密加工
2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系
提问
零件的加工精度与表面 粗糙度的关系如何？
• 精度：宏观几何参数的误差 • 表面粗糙度：微观几何参数的误差 • 加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而 经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表 面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的 加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度 的加工方法。 • 实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度 不高。
4.2.4 刃倾角λs的正与负
当刀尖在主切削刃上最高点时，λs为正值，反 之为负值。
4.3 刀具角度的合理选择问题
原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力会 较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为 了保证零件质量因此刀具较锋利。 粗加工：前角、后角均小，强度高 精加工：前角、后角均大，刀具锋利
主偏角：车台阶轴：取90度
既车外圆又车端面，取45度 副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为： 5-15度 刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值
4.4 麻花钻的基本形状
麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工 作部分又包括导向部分和切削部分
4.4.1 麻花钻的主要几何角度
螺旋角β：刃带切线与钻头轴线 的夹角,一般β=18-30度；
切削加工的基础知识
1.1 钳工与机械加工
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。
2.零件表面质量的概念
零件几何参数： 宏观几何参数： 包括：尺寸、形状、位置等要素。 微观几何参数： 指：微观表面粗糙程度。
2.1 加 工 精
3.2.1车削切削速度、背吃刀量的计算
切削速度： 背吃刀量：
πdn v (m/s) 60 1000
d max d min ap (mm) 2
dmax:待加工 表面直径
V:切削速度 d:工件直径 n:工件转速
dmin:已加工 表面直径 ap:背吃刀量