金属切削原理130页PPT
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金属切削原理的课件
(2)进给量
进给量是指单位时间内刀具和工件在进给 运动方向上相对位移。 当主运动是回转运动时，进给量指工 件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的 相对位移量，单位为mm/r； 当主运动是直线运动时，进给量指刀 具或工件每往复直线运动一次，两者沿进 给方向的相对位移量，单位为mm/str或 mm/单行程； 对于多齿的旋转刀具(如铣刀、 切齿刀)，常用每齿进给量 fz，单位为 mm/z或mm/齿。它与进给量f的关系为 f=zfz 进给速度为 vf=fn=zfzn
2)刀刃
①主切削刃 ②副切削刃 前刀面与主后刀面在空间的交线。 前刀面与副后刀面在空间的交线。
3)刀尖
三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃 二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性， 一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。
(2)车刀切削部分的主要角度
• 刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量 时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削 部分几何形状（各表面空间位置）的重要参 数。 • 参考系：用于定义和规定刀具角度的各基 准坐标面。 • 参考系：刀具静止参考系和刀具工作参考 系。
(2)切削层公称宽度bD
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。
垂直于正在加 工的表面（过渡表 面）度量的切削层 参数。
(3)切削层公称横截面积AD
在给定瞬间，切削层在 切削层尺寸平面里的实 际横截面积， 2 单位为mm 。
上述公式中可看出 hD、bD均与主偏角有 关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD 或f、a p有关。
(一)切削运动
1.零件表面的形成
车外圆面
车成形面
车床上镗孔
金属切削原理与刀具PPT
• 刀具工作参考系（动态参考系）：是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的基准。考虑了进给运 动及安装情况的影响。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
一、刀具切削角度的坐标平面
二、刀具标注角度的坐标
• 为了便于刀具设计者在设计刀具时的标 注，有一些理想状态的假定：
• 1）装刀时，刀尖恰在工件的中心线上； • 2）刀杆中心线垂直工件轴线； • 3）没有进给运动； • 4）工件已加工表面的形状是圆柱表面。
Vf=f·n (mm/s)
– f— 车刀每转进给量（mm/r)
– n— 工件转速（r/s)
主运动和进给运动的合成
• 和成切削运动 ： 是由主运动和进给运动合成 的运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时 合成运动方向称合成切削运动方向，其速度称 合成切削速度
ve v v f
1.2 刀具切削部分组成要素
• 当刀尖没有圆弧半径 r 残留面积有直线构成其 高 Rmax 为：
Rm a x
ctgkr
f
ctgkr
残留面积及其高度
• 实际上 r 必不可少，当f较小，残留面积纯 粹由两段圆弧构成，即不含有副切削刃的直 线部分时残留面积高度 Rmax 为
Rmax r
r2
f 2
2
因 Rmax << r
• ①当刀尖安装得高于或低于工件轴线时， 刀具的工作前角和工作后角的变化情况：
• ②当车刀刀杆的纵向轴线与进给方向不垂 直时，刀具的工作主偏角和工作副偏角的 变化情况：
• b)进给运动对工作角度的影响： • c)非圆柱表面的工件形状的影响：
刀尖安装得高于或低于工件轴线时的工作角度
• 当刀尖高于工件轴线时： • 工作前角变大，工作后角减小。
磨时所c需tg的p角 c度tg坐0标• c系os和kr 设 tg计s时• s的in角kr 度坐标系 不同，c刃tg磨f 时 c应tg进0行• s坐in k标r 系tg间s的• c角os度kr 换算。
金属切削原理与刀具ppt课件
16
切屑的类型及控制
3）调整切削用量
进给量 切削厚度 对断屑有利 加工表面粗糙度 切削速度 切削变形 利于断屑 切除效率
即据实际条件适当选择切削用量。
17
积屑瘤的形成及其影响
积屑瘤的成因
1）积屑瘤的形成
速度不高、切削塑性金属、形 成带状切屑，刀具和切屑间的 压力和摩擦，使得切屑冷焊并 层积在前刀面上，形成硬度很 高的一块剖面呈三角状的硬块， 其硬度是工件材料硬度的2～3 倍，能够代替刀刃进行切削， 并以一定的频率生长和脱落。 这硬块称为积屑瘤。
（1）增大刀具前角 减小了切屑变形，降低切削力，
使切削过程容易进行。
（2）增大切削厚度 Δ hD的变化导致切削厚度的变
化，从而导致切削力的波动和影 响加工质量。
21
积屑瘤的形成及其影响
（3）增大已加工表面粗糙度
三个变形区 Ⅰ 第一变形区 Ⅱ 第二变形区 Ⅲ 第三变形区
5
金属切削过程中的变形
（1）第一变形区 （剪切滑移区）
OA—始滑移线:塑性变形开始；
OM—终滑移线：金属晶粒的剪 切滑移基本完成，成为切屑。金 属切削过程的塑性变形主要集中 于此区域。 变形的主要特征：
• 剪切滑移变形
• 加工硬化
一般速度范围内Ⅰ区宽度为0.02～ 0.2mm，速度越高，宽度越小，可看作 一个剪切平面
6
金属切削过程中的变形
（2）第二变形区 （挤压摩擦区）
前刀面挤压与摩擦， 金 属纤维化的二次变形。 此变形区的变形是造成前 刀面磨损和产生积屑瘤的 主要原因。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
7
金属切削过程中的变形
（3）第三变形区 （挤压摩擦回弹区）
切削刃钝圆部分和后刀面的挤 压和摩擦，并进一步产生弹、 塑性变形，造成纤维化和加工 硬化，影响巳加工表面质量。 此区变形是造成已加工面加工 硬化和残余应力的主要原因。
切屑的类型及控制
3）调整切削用量
进给量 切削厚度 对断屑有利 加工表面粗糙度 切削速度 切削变形 利于断屑 切除效率
即据实际条件适当选择切削用量。
17
积屑瘤的形成及其影响
积屑瘤的成因
1）积屑瘤的形成
速度不高、切削塑性金属、形 成带状切屑，刀具和切屑间的 压力和摩擦，使得切屑冷焊并 层积在前刀面上，形成硬度很 高的一块剖面呈三角状的硬块， 其硬度是工件材料硬度的2～3 倍，能够代替刀刃进行切削， 并以一定的频率生长和脱落。 这硬块称为积屑瘤。
（1）增大刀具前角 减小了切屑变形，降低切削力，
使切削过程容易进行。
（2）增大切削厚度 Δ hD的变化导致切削厚度的变
化，从而导致切削力的波动和影 响加工质量。
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积屑瘤的形成及其影响
（3）增大已加工表面粗糙度
三个变形区 Ⅰ 第一变形区 Ⅱ 第二变形区 Ⅲ 第三变形区
5
金属切削过程中的变形
（1）第一变形区 （剪切滑移区）
OA—始滑移线:塑性变形开始；
OM—终滑移线：金属晶粒的剪 切滑移基本完成，成为切屑。金 属切削过程的塑性变形主要集中 于此区域。 变形的主要特征：
• 剪切滑移变形
• 加工硬化
一般速度范围内Ⅰ区宽度为0.02～ 0.2mm，速度越高，宽度越小，可看作 一个剪切平面
6
金属切削过程中的变形
（2）第二变形区 （挤压摩擦区）
前刀面挤压与摩擦， 金 属纤维化的二次变形。 此变形区的变形是造成前 刀面磨损和产生积屑瘤的 主要原因。
Ⅱ Ⅰ
Ⅲ
7
金属切削过程中的变形
（3）第三变形区 （挤压摩擦回弹区）
切削刃钝圆部分和后刀面的挤 压和摩擦，并进一步产生弹、 塑性变形，造成纤维化和加工 硬化，影响巳加工表面质量。 此区变形是造成已加工面加工 硬化和残余应力的主要原因。
金属切削原理及刀具课件
刀具的磨损与破损
刀具磨损的形式与机理
刀具磨损的形式：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损
刀具磨损的机理：磨料磨损、热磨损、化学磨损、疲劳磨损
刀具磨损的影响因素：切削参数、切削材料、刀具材料、刀具结构
刀具磨损的预防措施：合理选择切削参数、选用合适的切削材料、选用高耐磨损的刀具材料、优 化刀具结构
刀具磨损的监测与控制
刀具磨损的监测方法：通过观察、测量和检验等方法对刀具磨损情况进行实时监测。
刀具磨损的控制策略：采用合理的切削参数、刀具材料和涂层技术等手段，有效控制刀具磨 损。
刀具磨损的预防措施：通过改进刀具设计、提高刀具制造质量和使用高性能刀具等方法，减 少刀具磨损的可能性。
刀具磨损的应对措施：一旦发现刀具磨损，应及时采取更换刀具、调整切削参数等措施，避 免影响加工质量和效率。
刀具的维护与保养 ：正确的使用和维 护刀具，可以延长 刀具的使用寿命， 提高加工效率。
刀具的几何参数与选择
刀具的几何参数：包括前角、后角、主偏角、副偏角等，这些参数对切削 力和切削热有重要影响。
刀具的选择：根据加工材料、加工要求、刀具材料和加工条件等因素选择 合适的刀具，以确保加工质量和效率。
刀具的刃磨：刃磨可以改变刀具的几何参数，从而调整切削力和切削热， 提高加工质量和效率。
刀具的基本知识
刀具的分类与用途
刀具的分类：根据刀具的结构可分为整体式、镶嵌式和特殊形式；根据刀具的使用范围可 分为车刀、铣刀、钻头、铰刀等。
刀具的用途：刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。绝大多数的刀具是 机用的，但也有手用的，如刻刀、木工刨刀、木工铣刀等。
刀具的发展趋势：随着制造业的发展，刀具行业正朝着高效化、智能化、精细化方向发展。
《金属切削原理》课件
金属切削在机械制造中的应用
加工精度：金属切削可以精确地加工出各种形状和尺寸的零件 加工效率：金属切削可以提高生产效率，缩短生产周期 加工范围：金属切削可以加工各种金属材料，包括钢、铝、铜等 加工质量：金属切削可以保证加工质量，提高产品的可靠性和耐用性
金属切削在航空航天领域的应用
飞机制造：金属 切削用于制造飞 机机身、机翼、 发动机等部件
新材料硬度 高，耐磨性 好，对刀具 寿命和加工 效率产生影 响
新材料热导 率低，切削 过程中热量 难以散发， 对刀具和工 件产生影响
新材料化学 活性强，易 与刀具材料 发生化学反 应，影响刀 具寿命和加 工质量
新材料加工 难度大，对 刀具材料和 加工工艺提 出更高要求
新材料加工 过程中产生 的废料处理 问题，对环 保和资源利 用提出挑战
切削热的ห้องสมุดไป่ตู้生与散失
切削热的产生：刀具与工件之间的摩擦和剪切作用 切削热的散失：通过刀具、工件和切屑的传导、对流和辐射等方式 切削热的影响：影响刀具寿命、工件加工精度和表面质量 切削热的控制：通过优化刀具材料、切削参数和冷却方式等手段
切削表面的形成与变化
切削过程：刀具与工件之间的相对运动 切削力：刀具与工件之间的相互作用力 切削温度：刀具与工件之间的摩擦热 切削表面：刀具与工件之间的接触面
火箭制造：金属 切削用于制造火 箭发动机、燃料 箱、控制系统等 部件
卫星制造：金属 切削用于制造卫 星外壳、太阳能 电池板、天线等 部件
空间站制造：金 属切削用于制造 空间站外壳、太 阳能电池板、生 命支持系统等部 件
金属切削在汽车工业领域的应用
汽车零部件制造：金属切削用于生产汽车发动机、变速箱、底盘等零部件 汽车车身制造：金属切削用于生产汽车车身、车门、车窗等车身部件 汽车模具制造：金属切削用于生产汽车模具，如冲压模具、注塑模具等 汽车维修与保养：金属切削用于汽车维修与保养，如更换损坏的零部件、修复车身损伤等
《金属切削原理及刀具》图文课件-ppt-第4章
在强度和硬度相近的材料中，其塑性和韧性越高，切削变形系 数越大，因此，切削力越大。当切削脆性材料时，切削层的塑性变 形很小，摩擦小，加工硬化小，因此，产生的切削力也小。
2022年7月26日星期二
4.4.2 刀具几何参数的影响
1.前角的影响 在刀具几何参数各项中，前角对切削力的影响最大。前角越大，
切削层的变形越小，故切削力越小，但对于切削不同的材料，前角的 变化对切削力的影响并不相同。切削塑性金属时，前角变化1°，切 削力将改变1.5%左右，金属的塑性越大，改变的幅度越大。例如，当 切削45钢时，前角增加1°，切削力减小1%；当切削紫铜时，前角增 加1°，切削力减少2%～3%；当切削铅黄铜时，前角增加1°，切削力 减小0.4%。此外，前角减小，工件材料和切削条件对切削力的影响系 数减小，切削力减小，因此，随着前角增加，切削力较显著减小。
（4-11）
2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
图解法
2.切削力的计算 实际生产中，常用指数公式来计算切削力，即：
F C a f v K xFc yFc zFc
c
Fc p
c
Fc
F C a f v K xFp yFp zFp
p
Fp p
c
Fp
F C a f v K xFf yFf zFf
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前角γo对切削分力的影响规律曲线
4.4.3 切削用量的影响
1.切削速度的影响
切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响
的规律，即是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的，如图所示。
YT15外圆车刀车削45钢时的切削速度与切削力的关系曲线 2022年7月26日星期二
2022年7月26日星期二
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4.4.2 刀具几何参数的影响
1.前角的影响 在刀具几何参数各项中，前角对切削力的影响最大。前角越大，
切削层的变形越小，故切削力越小，但对于切削不同的材料，前角的 变化对切削力的影响并不相同。切削塑性金属时，前角变化1°，切 削力将改变1.5%左右，金属的塑性越大，改变的幅度越大。例如，当 切削45钢时，前角增加1°，切削力减小1%；当切削紫铜时，前角增 加1°，切削力减少2%～3%；当切削铅黄铜时，前角增加1°，切削力 减小0.4%。此外，前角减小，工件材料和切削条件对切削力的影响系 数减小，切削力减小，因此，随着前角增加，切削力较显著减小。
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图解法
2.切削力的计算 实际生产中，常用指数公式来计算切削力，即：
F C a f v K xFc yFc zFc
c
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c
Fc
F C a f v K xFp yFp zFp
p
Fp p
c
Fp
F C a f v K xFf yFf zFf
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前角γo对切削分力的影响规律曲线
4.4.3 切削用量的影响
1.切削速度的影响
切削塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响如同对切削变形影响
的规律，即是通过积屑瘤与摩擦的作用造成的，如图所示。
YT15外圆车刀车削45钢时的切削速度与切削力的关系曲线 2022年7月26日星期二
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金属切削原理与刀具PPT课件
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（3）硬质合金
1）硬质合金的特点
硬质合金是由难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等） 和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。
由于硬质合金成分中都含有大量金属碳化物，这些碳化物都有 熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好等特点，因此， 硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬 度为89~93HRA，比高速钢的硬度（83~86.6HRA）高。在 800~1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为 82~87HRA，相当于高速钢的常温硬度，在760℃时仍能保持 77~85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀 具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可 提高4~10倍。
切削运动及切削用量
1. 零件表面的形成及切削运动 2. 切削用量 3. 切削层几何参数
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1. 零件表面的形成及切削运动
机器零件的形状虽很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成， 即外圆面、内圆面（孔）、平面和成形面。因此，只要能对这几种 表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件的加工。 外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转 运动时所形成的表面。 平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成 的表面。 成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时 所形成的表面。 上述各种表面，可分别用图1-1所示的相应的加工方法来获得。由图 可知，要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动， 就是所谓切削运动
（1）切削厚度 ac 两相邻加工表面间的垂直距离，单位为
mm。如图1-2所示，车外圆时：
ac= f·sinkr (mm) （2）切削宽度 aw 沿主切削刃度量的切削层尺寸，单位为
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（3）硬质合金
1）硬质合金的特点
硬质合金是由难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等） 和金属粘结剂（如Co、Ni等）经粉末冶金方法制成的。
由于硬质合金成分中都含有大量金属碳化物，这些碳化物都有 熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好等特点，因此， 硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬 度为89~93HRA，比高速钢的硬度（83~86.6HRA）高。在 800~1000℃时尚能进行切削。在540℃时，硬质合金的硬度为 82~87HRA，相当于高速钢的常温硬度，在760℃时仍能保持 77~85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀 具耐用度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可 提高4~10倍。
切削运动及切削用量
1. 零件表面的形成及切削运动 2. 切削用量 3. 切削层几何参数
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1. 零件表面的形成及切削运动
机器零件的形状虽很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成， 即外圆面、内圆面（孔）、平面和成形面。因此，只要能对这几种 表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件的加工。 外圆面和内圆面（孔）是以某一直线为母线，以圆为轨迹，作旋转 运动时所形成的表面。 平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成 的表面。 成形面是以曲线为母线，以圆或直线为轨迹，作旋转或平移运动时 所形成的表面。 上述各种表面，可分别用图1-1所示的相应的加工方法来获得。由图 可知，要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动， 就是所谓切削运动
（1）切削厚度 ac 两相邻加工表面间的垂直距离，单位为
mm。如图1-2所示，车外圆时：
ac= f·sinkr (mm) （2）切削宽度 aw 沿主切削刃度量的切削层尺寸，单位为
金属切削原理ppt课件
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素 刀具由任务部分和非任务部分构成。
•〔1〕前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •〔2〕主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的外表 〔过渡 外表〕相对的刀面。 •〔3〕副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的外表相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
瞬时速度。单位：m/s或m/min〔r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运
动方向的瞬时速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2〕进给速度 Vf
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str〔double stroke双行程〕 • 例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进展切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿 • 例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1〕基面中丈量的刀具角度
•〔1〕主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与 进给运动速度Vf方向之间的夹角。 •〔2〕副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进 给运动速度vf反方向之间的夹角。 •〔3〕刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投 影之间的夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是标注角度能否正确的验证公式之
§1-2 刀具资料
•刀具资料通常是指刀具切削部分的资料。 •加工质量、加工效率、加工本钱，在很大程度上取决于 刀具资料的合理选择。因此，资料、构造和几何外形是决 议刀具切削性能的主要要素。 •金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还 要求刀具资料具备一定性能。
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
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刀具由工作部分和非工作部分构成。 •（4）主切削刃S 前面与主后面在空间的交线。 •（5）副切削刃S′ 前面与副后面在空间的交线。
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系。
参考系可分为： •刀具静止参考系：在设计、制造、刃磨和测量时，用于定 义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参 考系。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。
例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
3）背吃刀量 ap （在基面上）垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸。 单位：mm
例如，外圆车削: ap＝(dw-dm)/2
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
刀具由工作部分和非工作部分构成。 以外圆车刀为例来介绍其几何参数。
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
2）切削平面中测量的刀具角度 •（1）刃倾角λs 主切削刃与基面之间的夹角。
在切削平面内标注或测量，但有正、负之分。 当主切削刃与基面平行时λs=0°； 当刀尖点相对基面处 于主切削刃上的最高点时λs＞0°；反之，λs≤0°。
• 进给运动角φ 瞬时主运动方向与进给
运动方向之间的夹角。
• 合成切削速度பைடு நூலகம்η 瞬时主运动方向与
合成切削运动方向之间 的夹角。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
切削用量三要素： • 切削速度 • 进给速度（进给量） • 背吃刀量
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
在切削过程中，工件上存在三个不断变化的表面：
•待加工表面 •已加工表面 •过渡表面（切削表面）
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
工件和刀具之间的相对运动。
通常，切削运动 按其作用可分为主运 动和进给运动，这两 个运动的向量和，称 为合成切削运动。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
• 主运动 是实现切除工件或毛坯上多余金属，形成工件新 表面所必须的基本运动。
• 特点：速度低、消耗功率小；进给运动可以是一个或多个 运动的合成运动。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
不同切削加工的切削运动
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
合成切削运动是同时存在的主运动和进给运动合成的运动。
Ve=Vc+Vf
方向：切削刃上选 定点相对于工件的瞬时 合成运动方向。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
1）切削速度 Vc 切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度。单位： m/s或m/min（r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2）进给速度 Vf 切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运动方向的瞬时
速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2）进给速度 Vf
• 方向：在不考虑 进给运动的条件下， 切削刃上选定点相对 于工件的瞬时运动方 向。
• 特点：速度高、消耗功率最大；主运动只有且必须有一个。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
• 进给运动 是实现依次地或连续不断地切除金属, 形成已加 工表面的附加运动。
• 方向：在不考虑主运 动的条件下，切削刃上选 定点相对于工件的瞬时运 动方向（进给方向）。
2）法平面参考系
组成： •基面Pr •切削平面Ps •法平面Pn 通过切削刃上选定点，垂直于主切削刃或其切线 的平面。
2.定义刀具角度的参考系 3）假定工作平面与背平面参考系
组成： •基面Pr •假定工作平面Pf 通过切削刃上选定点，垂直于该点基面且平 行于假定进给运动方向的平面。 •背平面Pp 通过切削刃上选定点，垂直于该点基面且垂直于假 定进给运动方向的平面。
“三面” “两刃” “一尖”
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
刀具由工作部分和非工作部分构成。 •（1）前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •（2）主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的表面 （过渡 表面）相对的刀面。 •（3）副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的表面相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
•刀具工作参考系：在考虑进给运动在内的合成切削运动和 刀具实际安装情况下的参考系称为刀具工作参考系。在该参 考系中的角度称为刀具的工作角度。
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
最常用的刀具标注角度参考系
•正交平面参考系 •法平面参考系 •假定工作平面与背平 面参考系
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str（double stroke双行程）
例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进行切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1）基面中测量的刀具角度
•（1）主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与进给运动
速度Vf方向之间的夹角。 •（2）副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进给运动速 度vf反方向之间的夹角。 •（3）刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投影之间的 夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是 标注角度是否正确的验证公式之一。
1）正交平面参考系
组成： •基面Pr 通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向 的平面。通常平行于车刀的安装面（底面）。 •切削平面Ps 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切 削刃相切的平面。 •正交平面Po 通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平 面垂直的平面。
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
§1-1 基本定义
1. 金属切削过程
刀具从工件上切除多余的金属的过程，并使工件得到符 合图纸要求的尺寸、形状和表面质量。
必须具备以下三个条件： 1.工件和刀具之间要有相对运动及，即切削运动； 2.刀具材料必须具备一定的切削性能； 3.刀具必须有合理的几何参数，即切削角度等。
一、切削运动与切削用量 1.工件加工表面
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系。
参考系可分为： •刀具静止参考系：在设计、制造、刃磨和测量时，用于定 义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参 考系。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。
例如，铣削时进给速度为 Vf = f·n = z•fz•n
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
3）背吃刀量 ap （在基面上）垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸。 单位：mm
例如，外圆车削: ap＝(dw-dm)/2
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
刀具由工作部分和非工作部分构成。 以外圆车刀为例来介绍其几何参数。
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
2）切削平面中测量的刀具角度 •（1）刃倾角λs 主切削刃与基面之间的夹角。
在切削平面内标注或测量，但有正、负之分。 当主切削刃与基面平行时λs=0°； 当刀尖点相对基面处 于主切削刃上的最高点时λs＞0°；反之，λs≤0°。
• 进给运动角φ 瞬时主运动方向与进给
运动方向之间的夹角。
• 合成切削速度பைடு நூலகம்η 瞬时主运动方向与
合成切削运动方向之间 的夹角。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
切削用量三要素： • 切削速度 • 进给速度（进给量） • 背吃刀量
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
在切削过程中，工件上存在三个不断变化的表面：
•待加工表面 •已加工表面 •过渡表面（切削表面）
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
工件和刀具之间的相对运动。
通常，切削运动 按其作用可分为主运 动和进给运动，这两 个运动的向量和，称 为合成切削运动。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
• 主运动 是实现切除工件或毛坯上多余金属，形成工件新 表面所必须的基本运动。
• 特点：速度低、消耗功率小；进给运动可以是一个或多个 运动的合成运动。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
不同切削加工的切削运动
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
合成切削运动是同时存在的主运动和进给运动合成的运动。
Ve=Vc+Vf
方向：切削刃上选 定点相对于工件的瞬时 合成运动方向。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
1）切削速度 Vc 切削刃上选定点相对于工件沿主运动方向的瞬时速度。单位： m/s或m/min（r/s或r/min)
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2）进给速度 Vf 切削切削刃上选定点相对于工件沿进给运动方向的瞬时
速度。单位：mm/s或m/min
一、切削运动与切削用量 3.切削用量
2）进给速度 Vf
• 方向：在不考虑 进给运动的条件下， 切削刃上选定点相对 于工件的瞬时运动方 向。
• 特点：速度高、消耗功率最大；主运动只有且必须有一个。
一、切削运动与切削用量 2.切削运动
• 进给运动 是实现依次地或连续不断地切除金属, 形成已加 工表面的附加运动。
• 方向：在不考虑主运 动的条件下，切削刃上选 定点相对于工件的瞬时运 动方向（进给方向）。
2）法平面参考系
组成： •基面Pr •切削平面Ps •法平面Pn 通过切削刃上选定点，垂直于主切削刃或其切线 的平面。
2.定义刀具角度的参考系 3）假定工作平面与背平面参考系
组成： •基面Pr •假定工作平面Pf 通过切削刃上选定点，垂直于该点基面且平 行于假定进给运动方向的平面。 •背平面Pp 通过切削刃上选定点，垂直于该点基面且垂直于假 定进给运动方向的平面。
“三面” “两刃” “一尖”
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
刀具由工作部分和非工作部分构成。 •（1）前刀面 Aγ 切屑流过的刀面。 •（2）主后刀面 Aα 与工件正在被切削加工的表面 （过渡 表面）相对的刀面。 •（3）副后刀面 Aα′ 与工件已切削加工的表面相对的刀面。
二、刀具几何参数 1.刀具切削部分的组成要素
•刀具工作参考系：在考虑进给运动在内的合成切削运动和 刀具实际安装情况下的参考系称为刀具工作参考系。在该参 考系中的角度称为刀具的工作角度。
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
最常用的刀具标注角度参考系
•正交平面参考系 •法平面参考系 •假定工作平面与背平 面参考系
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
•进给量 f：工件或刀具每回转一周或往返一个行程时，两者沿 进给运动方向的相对位移。单位：mm/r或mm/d•str（double stroke双行程）
例如，车削时进给速度 Vf = f·n •每齿进给量 fz：在用多刃刀具进行切削时，后一个刀齿相对 前一个刀齿的进给量。f = z·fz ，单位：mm/齿
二、刀具几何参数 3.刀具的标注角度
以外圆车刀在正交平面参考系中的角度为例 1）基面中测量的刀具角度
•（1）主偏角κr 主切削刃在基面上的投影与进给运动
速度Vf方向之间的夹角。 •（2）副偏角κr′副切削刃在基面上的投影与进给运动速 度vf反方向之间的夹角。 •（3）刀尖角εr 主、副切削刃在基面上的投影之间的 夹角，它是派生角度。εr=180°-(κr ＋κr′)。εr是 标注角度是否正确的验证公式之一。
1）正交平面参考系
组成： •基面Pr 通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向 的平面。通常平行于车刀的安装面（底面）。 •切削平面Ps 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切 削刃相切的平面。 •正交平面Po 通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平 面垂直的平面。
二、刀具几何参数 2.定义刀具角度的参考系
§1-1 基本定义
1. 金属切削过程
刀具从工件上切除多余的金属的过程，并使工件得到符 合图纸要求的尺寸、形状和表面质量。
必须具备以下三个条件： 1.工件和刀具之间要有相对运动及，即切削运动； 2.刀具材料必须具备一定的切削性能； 3.刀具必须有合理的几何参数，即切削角度等。
一、切削运动与切削用量 1.工件加工表面