钻床的基础知识
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全国中等职业技术学校机电类通用教材
第五章 切削加工
◆ 5.1 概述 ◆ 5.2切削基本原理 ◆ 5.3切削液
5.1 概述
1. 了解切削加工的分类及特点。 2. 掌握切削运动和切削用量的相关知识。
●切削加工的特点 。
●切削运动及切削用量相关概念。
一、 切削加工的分类
切削加工就是利用切削工具从工件上切除多余材料，使工 件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方式。任何切 削加工都必须具备三个基本条件：切削工具、工件和切削运动。 按照切削加工工具的不同，可将切削加工分为传统式切削以及 非传统式切削，具体说明如下：
(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 断地或连续地切削，并获得具有所需几何特性的已加 工表面。进给运动可能有一个或几个，与主运动相比， 其速度较小、消耗功率也较小。
2. 切削过程中的三个表面
在切削过程中，工件上会形成三种表面，如图5-1所示。
(1) 待加工表面：将要被切去金属层的表面。 (2) 已加工表面：切去金属层后形成的表面。 (3) 过渡表面：主切削刃正在切削的表面，也称切削表 面。
3. 切削用量
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，要完成 切削加工这三者缺一不可，故又称为切削三要素。 (1) 切削速度 vc 切削速度是指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度，用符号vc表示，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，即υc =πdn/(1000×60) 式中：n—工件的转速（r /min）； d—工件或刀具在切削表面上的最大回转直径 （mm）。
(1) 前刀面：加工过程中，切屑流过的刀面，又称前面。 (2) 主后刀面：与工件加工表面相对的刀面，又称主后面。 (3) 副后刀面：与工件已加工表面相对的刀面，又称副 后面。 (4) 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，承担主要的 切削工作。 (5) 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。 (6)刀尖：主、副切削刃的交点，为了强化刀尖，一般 都在刀尖处磨成折线或圆弧形过渡刃。
1. 传统式切削
传统式切削就是用比工件材料硬度更高，且具有适 当角度的切削刀具，切入工件内部，使刀具与工件间产 生相对运动，以切除多余部分的加工方法。主要包括车 削、铣削、刨削、磨削、钻削、锯削、拉削以及镗孔等。
2. 非传统式切削
非传统式切削是指利用热能、电能、化学能或电解能将多 余材料去除的加工方式。非传统切削的对象大都为用传统方式 难以加工的，例如硬度太高、加工部位太小、形状特殊或无法 承受切削力等工件。 非传统温馨提示：非传统式切削加工使用的“刀具” 可以切削比它更硬的材料。
2. 定义刀具角度的轴助平面
为了确定和测量车刀的角度，通常假设三个辅助平面 作为基准，即基面、切削平面和正交平面，如图5-5所 示。
(1) 基面pr：通过切削刃上某选定点，垂直于该点切削速 度方向的平面。 (2) 切削平面ps：通过切削刃上某选定点,切于工件过渡表 面且与基面垂直的平面。 (3) 正交平面pO：通过切削刃上某选定点，同时垂直于基 面与切削平面。
3. 刀具角度
切削刀具必须依工作需要，磨成适当的角度，才能发挥 最大的效用。刀具的主要角度包括前角γO、后角αO、 主偏角 Kr、副偏角 Kr′、刃倾角λs，其中前角及后角最 重要。具体说明如下：
●刀具的角度及其作用 ●刀具的磨损
一、 刀具
金属切削刀具根据工作要求的不同可分为单刃刀具与多刃刀具 两种。单刃刀具为最简单的刀具形式，常见的有车刀、刨刀以及镗 孔刀等。多刃刀具由两个或两个以上的单刃刀具所组成，例如，铣 刀、钻头、铰刀、砂轮以及拉刀等。
1. 车刀切削部分的组成
车刀切削部分的组成可使用“三面两刃一刀尖”来概括：“三 面”指“前刀面”、 “主后刀面”和“副后刀面”，“两刃”指“主切削刃”和 “副切削刃”，如图5-4所 示，具体说明如下：
(3) 背吃刀量 ap 背吃刀量是指切削时已加工表面与待加工表面之间的 垂直距离，用符号a p表示，单位为 mm，如图5-3 所示。 式中：dw—工件待加工表面的直径（mm）； dm—工件已加工表面的直径（mm）。
5.2 切削基本原理
1. 熟悉刀具的主要角度及其作用。 2. 了解切削力、切削热及其对加工的影响。 3.了解切屑的形态及其形成原因。 4. 理解刀具磨损的原因，掌握刀具耐用度的知识。
当主运动为往复直线运动时，则其平均切削速度为 υc=2Lmnr/(1000×60) 式中：Lm—刀具或工件往复直线运动的行程长度（mm）； nr—主运动每分钟的往复次数。 (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，用符号 f 表 示，单位为 mm/r，如图5-2所示。 若刀具齿数为 z，进给量与进给速度、每齿进给量的关系为： vf = fn = fz zn f—每转进给量（mm/r）； fz—每齿进给量（mm/z）； vf —进给速度 (mm/min)。
二、 切削加工的特点
在机械制造行业中，切削加工所担负的加工量约占机械制 造总工作量的40%～60%。可见，切削加工在机械制造过程中 具有举足轻重的地位。切削加工之所以能够得到广泛的应用， 是因为与其他加工方法相比较，它具有如下优点：
(1) 可获得相当高的尺寸精度和较小的表面粗糙度参数值。 (2) 不受零件的材料、尺寸和质量的限制。 但切削加工也存在一些缺点，例如，费时费料，对工人技 术要求较高，切削会伤害加工面、产生变质层等。
三、 切削运动和切削用量
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。切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动，如 图5-1所示。
(1) 主运动
主运动是直接切除切屑所需要的基本运动，它促使 刀具和工件之间产生相对运动，在切削运动中形成机 床切削速度，消耗主要动力。主运动可以是旋转运动， 也可以是直线运动。主运动在任何切削过程中必须有 一个，也只有一个，是切削运动中速度最高、消耗功 率最大的。
第五章 切削加工
◆ 5.1 概述 ◆ 5.2切削基本原理 ◆ 5.3切削液
5.1 概述
1. 了解切削加工的分类及特点。 2. 掌握切削运动和切削用量的相关知识。
●切削加工的特点 。
●切削运动及切削用量相关概念。
一、 切削加工的分类
切削加工就是利用切削工具从工件上切除多余材料，使工 件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方式。任何切 削加工都必须具备三个基本条件：切削工具、工件和切削运动。 按照切削加工工具的不同，可将切削加工分为传统式切削以及 非传统式切削，具体说明如下：
(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 断地或连续地切削，并获得具有所需几何特性的已加 工表面。进给运动可能有一个或几个，与主运动相比， 其速度较小、消耗功率也较小。
2. 切削过程中的三个表面
在切削过程中，工件上会形成三种表面，如图5-1所示。
(1) 待加工表面：将要被切去金属层的表面。 (2) 已加工表面：切去金属层后形成的表面。 (3) 过渡表面：主切削刃正在切削的表面，也称切削表 面。
3. 切削用量
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量，要完成 切削加工这三者缺一不可，故又称为切削三要素。 (1) 切削速度 vc 切削速度是指切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度，用符号vc表示，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，即υc =πdn/(1000×60) 式中：n—工件的转速（r /min）； d—工件或刀具在切削表面上的最大回转直径 （mm）。
(1) 前刀面：加工过程中，切屑流过的刀面，又称前面。 (2) 主后刀面：与工件加工表面相对的刀面，又称主后面。 (3) 副后刀面：与工件已加工表面相对的刀面，又称副 后面。 (4) 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，承担主要的 切削工作。 (5) 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。 (6)刀尖：主、副切削刃的交点，为了强化刀尖，一般 都在刀尖处磨成折线或圆弧形过渡刃。
1. 传统式切削
传统式切削就是用比工件材料硬度更高，且具有适 当角度的切削刀具，切入工件内部，使刀具与工件间产 生相对运动，以切除多余部分的加工方法。主要包括车 削、铣削、刨削、磨削、钻削、锯削、拉削以及镗孔等。
2. 非传统式切削
非传统式切削是指利用热能、电能、化学能或电解能将多 余材料去除的加工方式。非传统切削的对象大都为用传统方式 难以加工的，例如硬度太高、加工部位太小、形状特殊或无法 承受切削力等工件。 非传统温馨提示：非传统式切削加工使用的“刀具” 可以切削比它更硬的材料。
2. 定义刀具角度的轴助平面
为了确定和测量车刀的角度，通常假设三个辅助平面 作为基准，即基面、切削平面和正交平面，如图5-5所 示。
(1) 基面pr：通过切削刃上某选定点，垂直于该点切削速 度方向的平面。 (2) 切削平面ps：通过切削刃上某选定点,切于工件过渡表 面且与基面垂直的平面。 (3) 正交平面pO：通过切削刃上某选定点，同时垂直于基 面与切削平面。
3. 刀具角度
切削刀具必须依工作需要，磨成适当的角度，才能发挥 最大的效用。刀具的主要角度包括前角γO、后角αO、 主偏角 Kr、副偏角 Kr′、刃倾角λs，其中前角及后角最 重要。具体说明如下：
●刀具的角度及其作用 ●刀具的磨损
一、 刀具
金属切削刀具根据工作要求的不同可分为单刃刀具与多刃刀具 两种。单刃刀具为最简单的刀具形式，常见的有车刀、刨刀以及镗 孔刀等。多刃刀具由两个或两个以上的单刃刀具所组成，例如，铣 刀、钻头、铰刀、砂轮以及拉刀等。
1. 车刀切削部分的组成
车刀切削部分的组成可使用“三面两刃一刀尖”来概括：“三 面”指“前刀面”、 “主后刀面”和“副后刀面”，“两刃”指“主切削刃”和 “副切削刃”，如图5-4所 示，具体说明如下：
(3) 背吃刀量 ap 背吃刀量是指切削时已加工表面与待加工表面之间的 垂直距离，用符号a p表示，单位为 mm，如图5-3 所示。 式中：dw—工件待加工表面的直径（mm）； dm—工件已加工表面的直径（mm）。
5.2 切削基本原理
1. 熟悉刀具的主要角度及其作用。 2. 了解切削力、切削热及其对加工的影响。 3.了解切屑的形态及其形成原因。 4. 理解刀具磨损的原因，掌握刀具耐用度的知识。
当主运动为往复直线运动时，则其平均切削速度为 υc=2Lmnr/(1000×60) 式中：Lm—刀具或工件往复直线运动的行程长度（mm）； nr—主运动每分钟的往复次数。 (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，用符号 f 表 示，单位为 mm/r，如图5-2所示。 若刀具齿数为 z，进给量与进给速度、每齿进给量的关系为： vf = fn = fz zn f—每转进给量（mm/r）； fz—每齿进给量（mm/z）； vf —进给速度 (mm/min)。
二、 切削加工的特点
在机械制造行业中，切削加工所担负的加工量约占机械制 造总工作量的40%～60%。可见，切削加工在机械制造过程中 具有举足轻重的地位。切削加工之所以能够得到广泛的应用， 是因为与其他加工方法相比较，它具有如下优点：
(1) 可获得相当高的尺寸精度和较小的表面粗糙度参数值。 (2) 不受零件的材料、尺寸和质量的限制。 但切削加工也存在一些缺点，例如，费时费料，对工人技 术要求较高，切削会伤害加工面、产生变质层等。
三、 切削运动和切削用量
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。切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动，如 图5-1所示。
(1) 主运动
主运动是直接切除切屑所需要的基本运动，它促使 刀具和工件之间产生相对运动，在切削运动中形成机 床切削速度，消耗主要动力。主运动可以是旋转运动， 也可以是直线运动。主运动在任何切削过程中必须有 一个，也只有一个，是切削运动中速度最高、消耗功 率最大的。