第十三章金属切削加工基础-孙学强主编
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金属切削基本知识课件
非正常磨损
由于切削参数不当或切削材料中含有杂质等原因，导致刀具快速磨 损或破损。
破损形式
包括崩刃、卷刃和断裂等，可能是由于刀具材料缺陷或使用不当所 致。
03
金属切削过程
切屑的形成与控制
切屑的形成
金属切削过程中，刀具对工件材料施 加压力，使材料发生剪切滑移，形成 切屑。切屑的形状和大小取决于工件 材料、刀具几何形状和切削用量。
金属切削是一种高效、高精度的加工 方式，广泛应用于机械制造、航空航 天、汽车、模具等领域。
金属切削的分类
根据切削方式
01
可分为车削、铣削、钻削、磨削等。
根据切削用量
02
可分为高速切削和低速切削。
根据切削液
03
可分为干切削和湿切削。
金属切削的原理
切削力
在切削过程中，刀具切入工件时产生的切削力， 是切削过程中的主要作用力。
切削热
由于切削过程中摩擦和变形产生的热量，会导致 刀具和工件温度升高。
切屑形成
在切削过程中，多余的金属材料形成切屑，从工 件上切除。
02
金属切削刀具
刀具的种类
车刀
主要用于车削加工，包括外圆 车刀、内圆车刀、端面车刀等
。
铣刀
用于铣削加工，包括平面铣刀 、圆柱铣刀、键槽铣刀等。
钻头
主要用于钻孔加工，包括直柄 钻头、锥柄钻头等。
磨削加工技术
定义
磨削加工是利用磨床对金属工件进行切削加工的方法。
特点
磨削加工可以获得较高的加工精度和表面质量，适用于各种硬质合 金、淬火钢等高硬度材料的加工。
应用
在机械制造中，磨削加工广泛应用于各种刀具、模具、量具等精密零 件的加工。
06
由于切削参数不当或切削材料中含有杂质等原因，导致刀具快速磨 损或破损。
破损形式
包括崩刃、卷刃和断裂等，可能是由于刀具材料缺陷或使用不当所 致。
03
金属切削过程
切屑的形成与控制
切屑的形成
金属切削过程中，刀具对工件材料施 加压力，使材料发生剪切滑移，形成 切屑。切屑的形状和大小取决于工件 材料、刀具几何形状和切削用量。
金属切削是一种高效、高精度的加工 方式，广泛应用于机械制造、航空航 天、汽车、模具等领域。
金属切削的分类
根据切削方式
01
可分为车削、铣削、钻削、磨削等。
根据切削用量
02
可分为高速切削和低速切削。
根据切削液
03
可分为干切削和湿切削。
金属切削的原理
切削力
在切削过程中，刀具切入工件时产生的切削力， 是切削过程中的主要作用力。
切削热
由于切削过程中摩擦和变形产生的热量，会导致 刀具和工件温度升高。
切屑形成
在切削过程中，多余的金属材料形成切屑，从工 件上切除。
02
金属切削刀具
刀具的种类
车刀
主要用于车削加工，包括外圆 车刀、内圆车刀、端面车刀等
。
铣刀
用于铣削加工，包括平面铣刀 、圆柱铣刀、键槽铣刀等。
钻头
主要用于钻孔加工，包括直柄 钻头、锥柄钻头等。
磨削加工技术
定义
磨削加工是利用磨床对金属工件进行切削加工的方法。
特点
磨削加工可以获得较高的加工精度和表面质量，适用于各种硬质合 金、淬火钢等高硬度材料的加工。
应用
在机械制造中，磨削加工广泛应用于各种刀具、模具、量具等精密零 件的加工。
06
金属切削加工原理及设备课件幻灯片课件
切削力和切削热是切削过程中的两个重要物理现象，对切削效率和工件质量 有重要影响。
金属切削加工的主要设备与工具
机床
机床是金属切削加工的主要设 备，按工艺特点可分为车床、 铣床、钻床、镗床、磨床等。
刀具
刀具是金属切削加工的重要工具 ，包括车刀、铣刀、钻头、镗刀 、刨刀、磨具等。
量具和夹具
量具用于测量工件尺寸和形状，夹 具则用于工件的装夹和定位，对保 证加工精度和提高生产效率有重要 作用。
金属切削加工的质量控制
质量控制标准
根据机械加工的精度要求，制 定合理的加工工艺流程，并按 照国家或行业标准进行质量检
查。
加工过程控制
通过对加工过程的控制，如刀具 选择、切削液使用、机床调整、 工件装夹等，提高加工精度和表 面质量。
误差控制
针对误差产生的原因，采取相应的 措施，如温度变化、刀具磨损、机 床振动等，减少误差对加工质量的 影响。
进给速度
进给速度指刀具在单位时间内移动的距离。较慢 的进给速度可以减小工件表面的粗糙度，但会降 低生产效率；较快的进给速度可以提生产效率， 但可能会造成工件表面粗糙。
刀具角度
刀具的前角、后角、主偏角、副偏角等角度对切 削力和切削热有着不同的影响。选择合适的刀具 角度可以改善切削条件，提高刀具使用寿命和工 件加工质量。
金属切削加工的工艺流程：毛坯准备、工件安装定位 、刀具准备、切削加工、工件检验和清理等。
下一步的学习展望
深入学习各种金属切削加工设备的原理和特点，以便 更好地选择和应用。
学习金属切削加工的工艺流程和优化方法，以提高生 产效率和降低成本。
学习各种新型的金属切削加工技术，如高速切削、超 精密切削等，以提高加工效率和质量。
金属切削加工原理及设备课件幻 灯片课件
金属切削加工的主要设备与工具
机床
机床是金属切削加工的主要设 备，按工艺特点可分为车床、 铣床、钻床、镗床、磨床等。
刀具
刀具是金属切削加工的重要工具 ，包括车刀、铣刀、钻头、镗刀 、刨刀、磨具等。
量具和夹具
量具用于测量工件尺寸和形状，夹 具则用于工件的装夹和定位，对保 证加工精度和提高生产效率有重要 作用。
金属切削加工的质量控制
质量控制标准
根据机械加工的精度要求，制 定合理的加工工艺流程，并按 照国家或行业标准进行质量检
查。
加工过程控制
通过对加工过程的控制，如刀具 选择、切削液使用、机床调整、 工件装夹等，提高加工精度和表 面质量。
误差控制
针对误差产生的原因，采取相应的 措施，如温度变化、刀具磨损、机 床振动等，减少误差对加工质量的 影响。
进给速度
进给速度指刀具在单位时间内移动的距离。较慢 的进给速度可以减小工件表面的粗糙度，但会降 低生产效率；较快的进给速度可以提生产效率， 但可能会造成工件表面粗糙。
刀具角度
刀具的前角、后角、主偏角、副偏角等角度对切 削力和切削热有着不同的影响。选择合适的刀具 角度可以改善切削条件，提高刀具使用寿命和工 件加工质量。
金属切削加工的工艺流程：毛坯准备、工件安装定位 、刀具准备、切削加工、工件检验和清理等。
下一步的学习展望
深入学习各种金属切削加工设备的原理和特点，以便 更好地选择和应用。
学习金属切削加工的工艺流程和优化方法，以提高生 产效率和降低成本。
学习各种新型的金属切削加工技术，如高速切削、超 精密切削等，以提高加工效率和质量。
金属切削加工原理及设备课件幻 灯片课件
金属切削的基本理论
1.2
金属切削刀具
② 刀具标注角度
车刀的主要角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃 倾角等，如图1-6所示。
图1-6 车刀的主要角度
1.2
金属切削刀具
a）前角 O 在正交平面中测量的前刀面与基面之间 的夹角。当前刀面与切削平面夹角小于90°时，前角为正， 大于90°时，前角为负。主要影响主切削刃的锋利程度和 刃口强度。 b）后角 O 在正交平面中测量的主后刀面与切削平 面间的夹角。当后刀面与基面间的夹角小于90°时，后角 为正值，大于90°时，后角为负值。主要影响刀具主后刀 面与工件表面之间的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利 程度与刃口强度。 r c）主偏角 在基面中测量的主切削平面与假定工 作平面间的夹角。主要影响切削刃工作长度和背向力的大 小。 r d）副偏角 在基面中测量的副切削平面与假定工 作平面间的夹角。主要影响已加工表面的粗糙度。
图1-3 刀具的切削部分
1.2
金属切削刀具
1.2.2.1 刀具切削部分的组成
车刀由切削部分和刀柄组成。其中起切削作用的部分 称切削部分，夹持部分称刀柄。图1-4表示了普通外圆车 刀的组成情况。
1-刀柄 3-主后刀面 A 5-刀尖 7-副切削刃 S
图1-4 车刀的组成部分及各部分名称
2-主切削刃 S 4-切削部分 6-副后刀面 A 8-前刀面 Ar
d —— 完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm ）；
n —— 主运动的转速（r min ）或（r s）。
1.1
切削运动与切削要素
2 Lnr 1000
当主运动为往复直线运动（如刨削），则 v
式中
—— 往复直线运动的行程速度（ mm）； st nr —— 主 运 动每 秒 或 每分 钟 的 往复 次 数 （ （st s ）。
金属切削基本知识
力减小。
刃倾角
控制切屑的流向，增大 刃倾角可使切屑向已加
工表面方向排出。
刀具的材料
01
02
03
04
高速钢
具有较好的韧性和耐磨性，常 用于制造复杂刀具。
硬质合金
硬度高、耐磨性好，适用于高 速切削。
陶瓷
硬度高、耐磨性好，但抗冲击 性能较差。
金刚石
硬度极高，适用于加工硬材料 。
刀具的磨损与破损
01
02
切削热，从而影响表面粗糙度。
刀具磨损
03
刀具磨损会导致切削刃变钝，切削力增大，切削热增加，从而
影响表面粗糙度。
工件精度与尺寸的控制
刀具选用
根据加工要求选择合适的刀具材料、刀具几何参数和刀具结构， 以保证工件的加工精度和尺寸精度。
加工工艺
制定合理的加工工艺流程，包括粗加工、半精加工和精加工等阶 段，以逐步提高工件的精度和尺寸精度。
智能切削加工技术
智能切削加工技术是金属切削领 域的新兴方向，旨在实现切削过
程的智能化和自动化。
研究内容包括传感器技术、人工 智能、机器学习等，以提高切削 过程的自适应性和智能化水平。
应用领域包括数控机床、智能制 造系统等，可提高生产效率和加 工精度，降低对工人的技能要求
。
THANK YOU
测量控制
采用高精度的测量设备和测量方法，对工件进行准确的测量和检 测，以确保工件的精度和尺寸精度符合要求。
加工变形与防止措施
01
切削力与切削热
金属切削过程中会产生切削力和切削热，可能导致工件变形。为了减小
变形，可以采用合适的刀具几何参数、切削用量和冷却润滑方法。
02
材料性质
金属材料的内部组织、力学性能和热处理状态等因素可能影响其加工变
刃倾角
控制切屑的流向，增大 刃倾角可使切屑向已加
工表面方向排出。
刀具的材料
01
02
03
04
高速钢
具有较好的韧性和耐磨性，常 用于制造复杂刀具。
硬质合金
硬度高、耐磨性好，适用于高 速切削。
陶瓷
硬度高、耐磨性好，但抗冲击 性能较差。
金刚石
硬度极高，适用于加工硬材料 。
刀具的磨损与破损
01
02
切削热，从而影响表面粗糙度。
刀具磨损
03
刀具磨损会导致切削刃变钝，切削力增大，切削热增加，从而
影响表面粗糙度。
工件精度与尺寸的控制
刀具选用
根据加工要求选择合适的刀具材料、刀具几何参数和刀具结构， 以保证工件的加工精度和尺寸精度。
加工工艺
制定合理的加工工艺流程，包括粗加工、半精加工和精加工等阶 段，以逐步提高工件的精度和尺寸精度。
智能切削加工技术
智能切削加工技术是金属切削领 域的新兴方向，旨在实现切削过
程的智能化和自动化。
研究内容包括传感器技术、人工 智能、机器学习等，以提高切削 过程的自适应性和智能化水平。
应用领域包括数控机床、智能制 造系统等，可提高生产效率和加 工精度，降低对工人的技能要求
。
THANK YOU
测量控制
采用高精度的测量设备和测量方法，对工件进行准确的测量和检 测，以确保工件的精度和尺寸精度符合要求。
加工变形与防止措施
01
切削力与切削热
金属切削过程中会产生切削力和切削热，可能导致工件变形。为了减小
变形，可以采用合适的刀具几何参数、切削用量和冷却润滑方法。
02
材料性质
金属材料的内部组织、力学性能和热处理状态等因素可能影响其加工变
金属切削加工的基本知识
第一章金属切削加工的根本学问教学方法导入课：金属切削加工，通常又称为机械加工，是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。
切削加工的根本形式有：车、铣、刨、磨、钻等，包括钳工加工〔錾、锉、锯、刮削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等〕一般状况下，通过铸造、锻造、焊接及轧制的型材毛坯精度低和外表粗糙度大，必需进展切削加工才能成为零件。
本章主要介绍金属切削加工中的根本规律和现象。
讲授课：第一节金属切削加工的根本概念一、切削运动和切削要素1、切削运动切削运动是为了形成工件所必需的刀具和工件之间的相对运动。
切削运动按其作用不同，分为主运动和进给运动。
（1）主运动是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动；一般切削运动中，主运动只有一个。
各种机械加工的主运动：车削：工件的旋转铣削：铣刀的旋转刨削：刨刀〔牛头刨〕或工件〔龙门刨〕的往复直线运动钻削：刀具〔钻床上〕或工件〔车床上〕的旋转。
（2）进给运动是使的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个外表的运动；进给运动可以是一个或多个。
各种机械加工的进给运动：车削：刀具的移动铣削：工件的移动钻孔：钻头沿轴向移动内外圆磨削：工件旋转和移动切削加工过程中，为实现机械化和自动化，提高效率，除切削运动外，还需要关心运动。
如切入运动，空程运动，分度转位运动、送夹料运动及机床掌握运动等。
切削过程中形成三个外表：待加工外表、加工外表、已加工外表2、切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。
（1）切削用量三要素1）切削速度v是主运动的线速度〔m/s 或m/min 〕a = d w旋转主运动：2） 进给速度 v f 或进给量 fv f ：单位时间内刀具对工件沿进给方向的相对位移〔 mm/s或 mm/min 〕进给量 f ：工件或刀具每转一周，刀具对工件沿进给方向的相对位移。
〔mm/r 〕切削时间 t = L/v f = L/nf3〕背吃刀量 a p 〔切削深度〕工件已加工外表和待加工外表的垂直距离〔mm 〕 教学方法 外圆车削： - d p 2钻孔： a = d mp 2合成切削运动 ：v e = v +v f 〔向量的关系〕（2） 切削层横截面要素切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工外表之间的金属层，切削层的轴向剖面称为切削层横截面。
《机械制造基础》金属切削加工基础
加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=1.6~6.3um
主运动 — 工件的旋转运动。
进给运动 — 刀具的直线运动。
车削加工适宜各种回转体表面的加工。
普通车床 — 适于各种中、小
型轴、盘、套类零件的单件、
小批量生产。
转塔式六角车床 — 适于加工
零件尺寸较小、形状较复杂的
中、小型轴、盘、套类零件。
2. 积屑瘤对加工过程的影响
有利
①可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。
②使 增大，使切削过程变得轻快。
0
所以：粗加工时可以利用。
不利
① 积屑瘤不稳定，易引起振动，使 Ra 增大。
② 会引起ap的变化，使加工精度降低。
所以：精加工时应尽量避免。
3. 积屑瘤的抑制
① 利用切削液；
② 控制切削速度；
d . 防锈作用：
2) 切削液的种类
① 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。
② 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。
③ 切削油：矿物油；润滑作用。
3) 切削液的选用
粗加工：以冷却为主。 如水溶液、低浓度的乳化液等。
精加工：以润滑为主。 高浓度的乳化液、切削油等。
3.3.2 车削加工
车削 — 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。
刀具： 9~3%
介质： 1%
钻
削
切屑： 28%
工件： 52.5%
刀具： 14.5%
介质： 5%
2.影响切削温度的因素
① 切削用量： 、
、 愈大，切削温度愈高。但
的影响最大
、 次之、
最小。
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，
主运动 — 工件的旋转运动。
进给运动 — 刀具的直线运动。
车削加工适宜各种回转体表面的加工。
普通车床 — 适于各种中、小
型轴、盘、套类零件的单件、
小批量生产。
转塔式六角车床 — 适于加工
零件尺寸较小、形状较复杂的
中、小型轴、盘、套类零件。
2. 积屑瘤对加工过程的影响
有利
①可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。
②使 增大，使切削过程变得轻快。
0
所以：粗加工时可以利用。
不利
① 积屑瘤不稳定，易引起振动，使 Ra 增大。
② 会引起ap的变化，使加工精度降低。
所以：精加工时应尽量避免。
3. 积屑瘤的抑制
① 利用切削液；
② 控制切削速度；
d . 防锈作用：
2) 切削液的种类
① 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。
② 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。
③ 切削油：矿物油；润滑作用。
3) 切削液的选用
粗加工：以冷却为主。 如水溶液、低浓度的乳化液等。
精加工：以润滑为主。 高浓度的乳化液、切削油等。
3.3.2 车削加工
车削 — 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。
刀具： 9~3%
介质： 1%
钻
削
切屑： 28%
工件： 52.5%
刀具： 14.5%
介质： 5%
2.影响切削温度的因素
① 切削用量： 、
、 愈大，切削温度愈高。但
的影响最大
、 次之、
最小。
② 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，
金属切削加工下课件
难熔金属
难熔金属如钨、钼等具有高熔点和硬度，切削加工困难，需要采用高压 切削、激光切削和电火花加工等特殊方法。
03
复合材料
复合材料由多种材料组成，具有各向异性、强度高和耐磨性好等特点，
切削加工需要采用特殊的刀具和加工参数，同时需要特别注意刀具磨损
和排屑问题。
智能制造中的金属切削加工技 术
1 2 3
03
金属切削加工工艺
切削液的选择与使用
切削液的种类
切削液主要分为油基切削液和水基切 削液两类，每种类型都有其特定的使 用场合和优缺点。
切削液的作用
切削液在金属切削加工中起到冷却、 润滑、排屑和防锈等作用，能够提高 切削效率和加工质量。
切削液的选用原则
根据不同的切削条件和要求，选用合 适的切削液，以达到最佳的切削效果。
切削温度对加工的影响
过高的切削温度可能导致工件表面烧伤、刀具磨 损加剧，从而影响加工质量和刀具寿命。
02
金属切削加工技术
车削加工
总结词
车削加工是利用车床对金属工件进行切削加工的方法，主要用于加工圆柱形表 面和回转体零件。
详细描述
车削加工通过车床主轴带动工件旋转，同时刀具沿轴向进给，实现对工件的切 削加工。车削加工广泛应用于机械制造、汽车、航空航天等领域，可加工各种 回转表面、内外圆柱面、圆锥面、螺纹等。
切削液的使用注意事项
切削液在使用过程中需要注意清洁度、 浓度和更换周期等问题，以保证切削 效果和刀具寿命。
切削用量的选择与优化
切削速度的选择 切削速度是影响切削效率和加工质量的 重要因素，需要根据材料、刀具和加工
要求等因素进行选择。 切深的选择
切深的选择对切削力和切削热有较大 影响，合理的选择可以降低能耗和提
难熔金属如钨、钼等具有高熔点和硬度，切削加工困难，需要采用高压 切削、激光切削和电火花加工等特殊方法。
03
复合材料
复合材料由多种材料组成，具有各向异性、强度高和耐磨性好等特点，
切削加工需要采用特殊的刀具和加工参数，同时需要特别注意刀具磨损
和排屑问题。
智能制造中的金属切削加工技 术
1 2 3
03
金属切削加工工艺
切削液的选择与使用
切削液的种类
切削液主要分为油基切削液和水基切 削液两类，每种类型都有其特定的使 用场合和优缺点。
切削液的作用
切削液在金属切削加工中起到冷却、 润滑、排屑和防锈等作用，能够提高 切削效率和加工质量。
切削液的选用原则
根据不同的切削条件和要求，选用合 适的切削液，以达到最佳的切削效果。
切削温度对加工的影响
过高的切削温度可能导致工件表面烧伤、刀具磨 损加剧，从而影响加工质量和刀具寿命。
02
金属切削加工技术
车削加工
总结词
车削加工是利用车床对金属工件进行切削加工的方法，主要用于加工圆柱形表 面和回转体零件。
详细描述
车削加工通过车床主轴带动工件旋转，同时刀具沿轴向进给，实现对工件的切 削加工。车削加工广泛应用于机械制造、汽车、航空航天等领域，可加工各种 回转表面、内外圆柱面、圆锥面、螺纹等。
切削液的使用注意事项
切削液在使用过程中需要注意清洁度、 浓度和更换周期等问题，以保证切削 效果和刀具寿命。
切削用量的选择与优化
切削速度的选择 切削速度是影响切削效率和加工质量的 重要因素，需要根据材料、刀具和加工
要求等因素进行选择。 切深的选择
切深的选择对切削力和切削热有较大 影响，合理的选择可以降低能耗和提
金属切削加工基础共68页文档
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
金属切削加工基础
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。—
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
金属切削加工基础
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。—
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机械制造基础
第十三章
前面是刀具上切屑流过的表面，用符号“Aγ”表示。 主后 面是刀具上同前面相交形成主切削刃的后面，用符号“Aα”表示。 副后面是刀具上同前面相交形成副切削刃的后面，用符号“A′α” 表示。 切削刃有主切削刃和副切削刃之分，如图13-4所示。 主切削刃是指起始于切削刃 上主偏角为零的点，并有一 段切削刃用来在工件上切出 过渡表面的那段切削刃，即 前面与主后面的交线，用符 号“S”表示。副切削刃是指 切削刃上除主切削刃以外的 刃，也起始于主偏角为零的 点，但它向背离主切削刃的 方向延伸，即前面与副后面 的交线，用符号“S”表示。
机械制造基础
第十三章
(3) 粒状切屑。切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应 力超过了材料的断裂强度，所产生的裂纹贯穿切屑端面时，切 屑被挤裂呈粒状。 (4) 崩碎切屑。切削铸铁、青铜等脆性材料时，一般不经 过塑性变形材料就被挤裂，币突然崩落形成崩碎切屑。此时切 削力波动较大，并集中在刀刃附近，刀具容易磨损。由于切削 过程很不平稳，已加工表面的粗糙度值大。
机械制造基础
第十三章
(1) 切削速度——刀具切削刃选定点相对于工件主运动的瞬 时速度称为切削速度，用符号“υc”表示，单位为m／s。
(2) 进给量——刀具在进给 运动方向上相对于工件的位移 量称为进给量。它可用工件每 转一转刀具的位移量来表述和 度量，并用符号“f”表示，单位 为mm/r。 （3) 背吃刀量——工件上已 加工表面与待加工表面之间 的垂直距离称为背吃刀量， 用符号“ap”表示，单位为mm。
机械制造基础
第十三章
2．切削液 切削液的主要作用是： 1、冷却，降低切削区的温度； 2、润滑，减少刀具与切屑和刀具与工件之间的摩擦系数； 3、清洗，冲走切削过程中产生的细小切屑或砂轮上脱落下 来的微粒。 常用的切削液可分三大类：水溶液、乳化液和油类。水溶 液和低浓度的乳化液其冷却与冲洗的作用较强，适用于粗加工 及磨削；高浓度的乳化液润滑作用强，适用于精加工。切削油 的特点是润滑性好，冷却作用小，主要用来提高工件的表面质 量。 加工铸铁与青铜等脆性材料时，一般不使用切削液。铸铁 精加工时可使用清洗性能良好的煤油作为切削液。 注意：当选用硬质合金作为刀具材料时，因其能耐较高的 温度，可不使用切削液；如果使用，必须大量、连续地注射， 以免使硬质合金因忽冷忽热产生裂纹而导致破裂。
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第一节 金属切削加工的基础知识
金属切削加工——利用刀具从金属毛坯上切去多余的金属材 料，从而获得符合规定技术要求的机械零件的加工方法。 金属切削加工分为钳工和机械加工两大类。 对于机械加工来说，刀具和工件均安装在金属切削机床上， 两者之间的相对运动是通过金属切削机床来实现的。 一、切削运动与切削要素 (一) 切削运动 为了实现切削加工，刀具与工件之间必须有相对的切削运 动，切削运动可分为主运动和进给运动。
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主要内容
第一节 金属切削加工的基础知识
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第二节 金属切削机床的基本知识
第三节 车 削 加 工 第四节 钻、镗削加工 第五节 刨、插、拉削和铣削加工 第六节 磨 削 加 工
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本章重点
掌握车削加工，钻镗削加工，刨、插、 拉、铣削加工和磨削加工所用的机床、刀 具及加工特点。
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切削时消耗的功越多，产生的切削热就越多。所以工件的 强度、硬度越高，以及增加切削用量，都会使切削温度上升。 切削用量的增加也改善了散热条件。 Vc 增加一倍，切削温度升高20％～30％； f 增加一倍，切削温度升高10％； ap 增加一倍，切削温度只升高3％。 刀具角度中，增大前角，可使切削变形及摩擦减小；减小 主偏角可增加主切削刃的工作长度，改善了散热条件，两者均 可降低切削温度。 但前角过大会使刀头散热体积减小，不利于降低切削温度。 避免切削温度过高的措施： 1、要减少切削变形，如合理选择切削用量和刀具角度， 改善工件的加工性能等； 2、减少摩擦，加强散热，如采用切削液。
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刀尖是指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削 刃。一般为一小段圆弧刃 (修圆刀尖) 或直线过渡刃 (倒角刀尖) 。 为了确定各刀面和切削刃的空间位置，需要建立三个相互垂 直的辅助平面。外圆车刀的辅助平面和角度如图13-5所示。 2．辅助平面 (1)基面。通过主切 削刃上选定点，并与 该点切削速度矢量垂 直的平面。用符号 “Pγ”表示。 (2)切削平面。通过 主切削刃上选定点， 与切削刃相切并垂直 于基面的平面。用符 号“Ps”表示。
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3．其它刀具材料 陶瓷、人造金刚石和立方氮化硼也可作为刀具材料，它们 的硬度、耐磨性、热硬性均高于前述各种材料，但这些材料的 脆性大，抗弯强度和冲击韧性很差，主要用于高硬度材料的半 精加工和精加工。 (二) 刀具切削部分的几何形状 1．车刀的组成 如图13-3所示，车刀的切削部 分为刀头，它由三面 (前面、主 后面、副后面) 、二刃 (主切削 刃、副切削刃) 、一尖 (刀尖) 组成。
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第章
金属切削加工基础
学 要 章 章 要 内 重 小 求 容 点 结 题
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教学要求
通过教学，学生应熟悉金属切削加工的基础 知识； 了解金属切削机床的分类和编号； 熟悉车削加工，钻镗削加工，刨、插、拉、 铣削加工和磨削加工所用的机床、刀具及加工 特点，为金工实习和后续专业课程的学习打下 基础。
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(3) 正交平面。通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和 切削平面的平面。用符号“Po” 表示。
3．刀具的几何角度 (1) 在正交平面内测量的角度 前角γ。—— 前面与基面间的夹角； 后角α。 —— 主后面与切削平面间的夹角。 (2) 在基面内测量的角度 主偏角kr ——主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹 角，车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等几种； 副偏角kr —— 副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的 夹角。
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主运动 I 是切除多余材料所需的基本运动，它的运动速度 最高，在切削运动中消 耗功率最多。
进给运动Ⅱ是使待 加工金属材料不断投 入切削的运动，使切 削工作可连续反复进 行。 对于任何切削过 程，主运动工只有一 个，进给运动Ⅱ则可 以有一个或几个。
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(二)切削要素 1．切削用量要素 在金属切削过程中，工件上有三个不断变化的表面，如 图13-2所示。它们是： A、待加工表面，即将被切 削的表面； B、已加工表面，即切削后 形成的表面； C、过渡表面，是工件上由 切削刃形成的表面，也即已加工 表面到待加工表面之间的过渡面。
(2) 进给力Ff 。 总切削力在进给 运动方向上的正投影。在车外圆时 亦称轴向分力或走刀抗力。它是计 算进给机构零件强度的依据。 (3)背向力Fp 。总切削力在垂直进 给运动方向的分力，背向力不作功。 在车外圆时亦称径向分力或吃刀抗 力。
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背向力作用在机床、工件刚性最差的方向上，易使工件变 形并引起切削过程中的振动，影响工件的精度。 (三) 切削热与切削液 1．切削热 切削过程中由于切削层变形及刀具与工件、切屑之间的摩 擦产生的热称为切削热。切削热产生后是通过切屑、工件、刀 具以及周围介质 (如空气、切削液等) 传导和辐射出去的。 切削热的产生与传散影响切削区的温度，切削区的平均温 度称为切削温度。 切削温度过高是刀具磨损的主要因素；工件的热变形则影 响工件的尺寸精度和表面质量。
(二) 切削力 切削过程中，刀具与工件之间的相互作用力称为切削力。 切削力的来源: 1、切削层在产生弹性变形、塑性变形时的变形抗力； 2、工具与切屑之间及刀具与工件之间的摩擦力。 凡是直接或间接影响切削变形与摩擦的因素，都影响切削 力的产生。
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实际应用中，一般研究总切削力F在三个相互垂直方向上 的分力 Fc、Ff、Fp，如图13-9所示。 (1) 主切削力Fc 。总切削力在主运动方向上的正投影称为 主切削力，在三个分力中一般它的值最大。它是设计机床、刀 具、夹具以及计算机床功率的主要 依据。
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2．刀具的耐用度 刀具在两次刃磨之间的实际切削时间称为刀具的耐用度， 以分钟 (min) 计。 影响刀具耐用度的因素很多，其中以切削速度的影响最 大。当切削速度增大时，耐用度将大大降低。 选择刀具耐用度有两种方法： 1、最大生产率耐用度，它根据单件工时最短的原则确定 耐用度； 2、经济耐用度，它根据成本最低的原则确定耐用度。 一般情况下都采用经济耐用度。
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四、提高切削加工质量的途径
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零件的加工质量 —— 加工精度和表面质量。 加工精度——指经过加工的零件，其尺寸、形状以及相互位 置等参数的实际值与其理想值的符合程度； 表面质量——指零件经过加工后的表面粗糙度、表面层的加 工硬化程度以及表面残余应力的性质和大小。 (一) 合理选用刀具角度
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2、切屑的种类 (1) 带状切屑。切屑呈连续的带状或螺旋状，与前刀面相邻 的切屑底面很光滑，天明显裂痕，顶面呈毛茸状。形成带状切屑 时，切削过程平稳，工件表面较光洁，但切屑连续不断，易缠绕 工件和刀具，刮伤已加工表面及损坏刀具。 (2) 节状切屑。它与带状切屑的区别是底面有纹，顶面呈踞齿 形。形成这 类切屑时， 切削过程不 够平稳，已 加工表面的 粗糙度值较 大。
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2．常用刀具材料 (1) 碳素工具钢。含碳量为0.7％～1.2％的优质高碳钢。常用 于制造低速、简单的钳工手用工具。 (2) 合金工具钢。在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn等 元素，形成合金工具钢。常用于制造低速、复杂的刀具。 (3) 高速工具钢。因钢中含有大量高硬度的碳化物，其热硬性 和耐磨性都有显著提高，淬火硬度达62～65HRC，热硬性达 550～600℃，被广泛用于制造较复杂的刀具。 (4)硬质合金。它是用硬度及熔点都很高的碳化钨、碳化钛以 及粘结剂钴，采用粉末冶金的方法制成的。有很高的硬度 ( 87～ 92HRA) 和热硬性 (900～1000C) 。但它的抗弯强度低，冲击韧 性差，生产中常将硬质合金刀片用焊接或机械夹固的方法固定在 刀体上使用。常用的硬质合金有钨钴类 (YG) 、钨钴钛类 (YT) 和 通用类 (YW)三大类。