金属切削加工的基础知识
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金属切削加工的基本知识
（2）进给速度vf和进给量f
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
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
机械制造基础-金属切削加工(本)
Page 40
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
Page 41
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
Page 42
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。
Page 27
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
Page 28
• 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
Page 36
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
Page 37
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
Page 38
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
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
金属切削的基础知识
弹性变形 塑性变形 挤裂 切离 切屑
切削过程： 三个变形区
（1）第一变形区
（2）第二变形区： （3）第三变形区：
制造技术
切屑种类：
1）带状切屑
外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。
制造技术
2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料
制造技术
二、切削热的传散
在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。
面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、表层材质变化
1.加工硬化
加工硬化是指在切削过程中，工件已加工表面受刀刃和后 面的挤压和摩擦而产生塑性变形，使表层组织发生变化，硬度 显著提高的现象。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。
制造技术
对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件
制造技术
2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附
切削过程： 三个变形区
（1）第一变形区
（2）第二变形区： （3）第三变形区：
制造技术
切屑种类：
1）带状切屑
外形连绵不断，与前刀 面接触的面很光滑，背面呈毛 茸状。用较大前角、较高的切 削速度和较小的进给量切削塑 性材料时，容易得到带状切屑。
制造技术
2）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料
制造技术
二、切削热的传散
在一般干切削的情况下，大部分的切削热由切屑传散出 去，其次由工件和刀具传散，而周围介质传散出去的热量很 少。但各种传散热量的比例，随着工件材料、刀具材料、切 削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。 切削热传散给切削及周围介质，对切削加工没有影响， 且传散得越多越好。 切削热传散给刀具切削部分，使刀具磨损加快，缩短刀 具的使用寿命；切削热传散给工件，影响工件的加工精度和 表面质量。 为了减小切削热对工件加工质量的不良影响，可采取的 两方面工艺措施：一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力， 降低功率消耗和减少切削热；二是要加速切削热的传散，以 降低切削温度。
面粗糙度；严重时，会引起崩刀打刀，加速刀具的磨损。 二、表层材质变化
1.加工硬化
加工硬化是指在切削过程中，工件已加工表面受刀刃和后 面的挤压和摩擦而产生塑性变形，使表层组织发生变化，硬度 显著提高的现象。硬化层深度可达到0.02～0.03mm,表层硬度 约为工件材料的1.2～2倍。
制造技术
对加工硬化的影响因素：刀具几何参数、切削条件、工件
制造技术
2.润滑作用 金属切削加工液（简称切削液）在切削过程中的润滑作用， 可以减小前刀面与切屑，后刀面与已加工表面间的摩擦，形成部 分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件 坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工 性能。在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入砂轮磨粒－工 件及磨粒－磨屑之间形成润滑膜，使界面间的摩擦减小，防止磨 粒切削刃磨损和粘附切屑，从而减小磨削力和摩擦热，提高砂轮 耐用度以及工件表面质量。 3.清洗和排屑作用 在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生 成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的 沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。 对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、 柴油等轻组份的切削油，渗透性和清洗性能就越好。含有表面活 性剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附
第十七章 金属切削加工基础知识
图17-17 刀具磨损的三个阶段
• 第五节
工件材料的切削加工性
• 一、 衡量工件材料切削加工性的指标 • 由于切削加工性是对材料多方面的综合评价，所以很难用一个简单的 物理量来精确规定和测量。在生产和实验中，常取某一项指标来反映 材料切削加工性的某一具体方面，最常用的是vT和Kr。 • vT——指在一定的切削条件下，当刀具的寿命为T分钟时，切削某种材 料所允许的最大的切削速度。vT越高，表示材料的切削加工性越好。 通常取T＝60min，则vT可写作v60。 • Kr——称为相对加工性，一般以正火状态45钢的v60为基准，写作 （v60），然后将其它各种材料的v60与之相比所得的比值。当Kr＞1时， 表示该材料比45钢容易切削。反之，则比45钢难切削。常用工件材料 的相对加工性可分为八级，见表17-2。
• 五、切削热与切削温度 • 1.切削热的来源： • ⑴是正在加工和已加工表面所发生的弹性和塑性变形而产生的大量的热， 是切削热的主要来源； • ⑵是切屑与刀具前刀面之间的摩擦产生的热； • ⑶是工件与刀具后刀面之间的摩擦产生的热。切削时所消耗的功约有98% －99%转换为切削热。 • 2.切削温度 • 切削温度过高，会使刀头软化，磨损加剧，寿命下降；工件和刀具受热膨 胀，会导致工件精度超差影响加工精度，特别是在加工细长轴、薄壁套时， 更应注意热变形的影响。 ⑴ • 在生产实践中,为了有效地降低切削温度，常应用切削液，切削液能带走 大量的热，对降低切削温度的效果显著，同时还能起到润滑、清洗和防锈的 作用。常见的切削液有： • ⑴切削油 主要是各种矿物油、动植物油和加入油性、极压添加剂的混 合油。其润滑性能好，但冷却性能较差，主要用来减少磨损和降低工件的表 面粗糙度，一般用于低速精加工，如铣削加工和齿轮加工等。 • ⑵水溶液 主要成分是水并加入防锈剂、表面活性剂或油性添加剂。其 热导率高、流动性好，主要起冷却作用，同时还具有防锈、清洗等作用。 • ⑶乳化液 由乳化油加水稀释而成，呈乳白色或半透明状，有良好的流 动性和冷却作用，是应用最广泛的切削液。低浓度的乳化液用于粗车、磨削。 高浓度乳化液用于精车、钻孔和铣削等。在乳化液中加入硫、磷等有机化合 物，可提高润滑性。适用于螺纹、齿轮等精加工。
金属切削的基础知识
机械制造基础习题一、填空题1．切削用量三要素指的是切削速度、进给量、背吃刀量2．在金属切削过程中，切削运动可分为主运动和进给运动。
其中主运动消耗功率最大，速度最高。
3.金属切削刀具的材料应具备的性能有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性和良好的散热性、良好的工艺性与经济性。
4．刀具在高温下能保持高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性．则该刀具的热硬性较高。
5．前刀面和基面的夹角是前角，后刀面与切削平面的夹角是后角，主切削刃在基面上的投影和进给方向之间的夹角是主偏角，主切削刃与基面之间的夹角是角刃倾角。
6．刀具角度中，影响径向分力Fy大小的角度是主偏角。
因此，车削细长轴时，为减小径向分力作用，主偏角常用75°或90°。
7．车外圆时，刀尖高于工件中心，工作前角变大，工作后角变小。
8．切削过程中影响排屑方向的刀具角度是刃倾角，精加工时，刃倾角应取正值。
9．积屑瘤产生的条件是用中等速度切削塑性材料且能形成带状切屑时。
避免积屑瘤的产生，主要控制切削用量中的切削速度。
10．在切削用量中，影响切削力大小最显著的是背吃刀量，影响切削温度大小最显著的是切削速度。
11．切削用力常分解到三个相互垂直的方向上：主切削力与主切削刃上某点的切削速度方向一致；与工件轴线平行的为进给抗力；与工件半径方向一致的是切深抗力力。
12．从提高刀具耐用度出发，粗加工时选择切削消量的顺序应是背吃刀量、进给量、切削速度。
13．孔加工中，镗床主要用于箱体类零件上孔系的加工。
14．在拉削加工中，主运动是拉刀的旋转，进给运动是靠拉刀的齿升量来实现的。
15．合理的刀具耐用度（寿命）包括最高生产率寿命与最低成本寿命两种。
16．转位车刀的切削性能比焊接车刀好（好，差），粗加工孔时，应选择麻花钻（拉刀、麻花钻）刀具。
17．当主偏角增大时，刀具耐用度增加（增加，减少），当切削温度提高时，耐用度减少（增加、减少）。
18．当工件材料硬度提高时，切削力增加（增加，减少）；当切削速度提高时，切削变形减少（增加、减少）。
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
金属切削过程的基础知识
第一节 基本概念
1. 切削运动
金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。依其 作用不同，可把切削运动分为主运动与进给运动。
（1）主运动
主运动是切除多余金属层以形成工件要求的形状、尺寸 精度及表面质量所必须的基本运动，是速度最高、消耗功率 最大的运动。这种运动在切削过程中只能有一个。车削的主 运动是工件的回转运动。
前角γ0e和工作后角αoe都与其标注前
角γo和标注后角αo不同，它们之间的 关系见下式：
vc
第一节 基本概念
γ oe γ o η ；α oe α o η
η称为合成切削速度角，是 主运动方向与切削速度方向 的夹角：
tanη vf f
vc π d
vc
第一节 基本概念
（2）纵车
当考虑进给运动后，切削刃上选定点的运动轨迹是一螺旋线，这时的切削 平面Pse是过选定点与螺旋面相切的平面，刀具工作角度的参考系（Pse、Pre） 倾斜了一个角η，则工作进给剖面内的工作角度为：
第一节 基本概念
（1）前刀面
切屑流经的表面称为前刀面，记为Ar。
（2）后刀面
后刀面分为主后刀面和副后刀面。与工 件上加工表面相对的表面称为主后刀面，记 为Aa。与工件上已加工表面相对的表面称为 副后刀面，记为Aa’。
（3）切削刃 前刀面与主后刀面的交线，称
为主切削刃，用以完成主要切除 工作，记作S；前刀面与副后刀 面的交线，称为副切削刃，辅助 参与形成己加工表面，记作S’。 （4）刀尖
切削主运动和进绘运动的合成称合成切削运动，亦即刀具切削刃上某一点
相对工件的运动，其大小与方向用合成速度向量 ve 表示。
ve vc v f
第一节 基本概念
2. 切削用量三要素
1. 切削运动
金属切削机床的基本运动有直线运动和回转运动。依其 作用不同，可把切削运动分为主运动与进给运动。
（1）主运动
主运动是切除多余金属层以形成工件要求的形状、尺寸 精度及表面质量所必须的基本运动，是速度最高、消耗功率 最大的运动。这种运动在切削过程中只能有一个。车削的主 运动是工件的回转运动。
前角γ0e和工作后角αoe都与其标注前
角γo和标注后角αo不同，它们之间的 关系见下式：
vc
第一节 基本概念
γ oe γ o η ；α oe α o η
η称为合成切削速度角，是 主运动方向与切削速度方向 的夹角：
tanη vf f
vc π d
vc
第一节 基本概念
（2）纵车
当考虑进给运动后，切削刃上选定点的运动轨迹是一螺旋线，这时的切削 平面Pse是过选定点与螺旋面相切的平面，刀具工作角度的参考系（Pse、Pre） 倾斜了一个角η，则工作进给剖面内的工作角度为：
第一节 基本概念
（1）前刀面
切屑流经的表面称为前刀面，记为Ar。
（2）后刀面
后刀面分为主后刀面和副后刀面。与工 件上加工表面相对的表面称为主后刀面，记 为Aa。与工件上已加工表面相对的表面称为 副后刀面，记为Aa’。
（3）切削刃 前刀面与主后刀面的交线，称
为主切削刃，用以完成主要切除 工作，记作S；前刀面与副后刀 面的交线，称为副切削刃，辅助 参与形成己加工表面，记作S’。 （4）刀尖
切削主运动和进绘运动的合成称合成切削运动，亦即刀具切削刃上某一点
相对工件的运动，其大小与方向用合成速度向量 ve 表示。
ve vc v f
第一节 基本概念
2. 切削用量三要素
金属切削的基础知识概述
金属切削的基础知识概述简介金属切削是一种通过削剪和切割金属材料的方法，是制造业中常见的一项工艺。
基于材料的性质和切削工具的性能，金属切削可以实现高精度和高效率的加工。
本文将介绍金属切削的基本原理、切削工具、切削过程中的参数和常见的切削方式。
基本原理金属切削的基本原理是通过切削工具对金属材料进行削剪，从而使金属材料形成所需的形状和尺寸。
切削工具通常是由刀具和刀具架组成。
刀具用于切削金属材料，而刀具架则用于固定刀具并提供切削力。
切削过程中，刀具和工件之间形成了切削区域。
刀具通过在切削区域施加切削力，将金属材料削去。
这种削去的过程称为切削，并产生了削屑。
削屑是通过切削工具对金属材料进行切割而产生的废料。
切削工具金属切削中常用的切削工具有刀具、铣刀和钻头等。
下面简单介绍几种常见的切削工具：1. 刀具刀具是用于切削金属材料的基本工具。
刀具通常包括刀片和刀柄两部分。
刀片是用来切削金属材料的零件，而刀柄则用于固定刀片和提供切削力。
常见的刀具类型包括车刀、铣刀、刨刀和麻花钻等。
不同的刀具适用于不同的切削任务和金属材料。
2. 铣刀铣刀是一种旋转切削工具，用于将金属材料进行铣削。
铣刀通常由刀柄和多个刀片组成。
刀柄用于固定刀片，而刀片通过旋转进行切削。
铣刀常用于对金属材料进行复杂的零件加工，如开槽、螺纹加工和表面光洁度要求较高的加工。
3. 钻头钻头是一种专门用于钻孔的切削工具。
钻头通常由刀片和刀杆组成。
刀片被用于切削金属材料，并通过刀杆进行固定。
钻头适用于对金属材料进行孔加工，如钻孔和锪孔等。
切削过程中的参数切削过程中有几个重要的参数需要考虑，包括切削速度、进给速度和切削深度。
1. 切削速度切削速度是指切削工具在单位时间内切削的线速度。
切削速度的选择与金属材料的性质和切削工具的性能有关。
切削速度过高容易引起切削工具的损坏，而切削速度过低则会降低加工效率。
因此，在切削过程中需要选择适当的切削速度，以确保切削质量和切削效率。
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金刚石
烧结
高
结晶
高低差
好 结晶
应用
手动工具 低速工具 复杂刀具
脆性金属
通用 塑性金属 连续切塑
性材料 精密加工 精密加工
42
l 切削用量的选择原则：
1） 粗加工时，为提高机械加工效率，首先选择较大的 切削深度，其次是较大的进给量，最后选择中低切削速 度，以保证刀具寿命。 2） 精加工时，为保证加工质量，首先选择较小的切削 深度（保证加工尺寸精度），其次选择较小的进给量 （保证表面粗糙度要求），最后选择低速（高速钢刀具） 或高速（硬质合金刀具）切削，以保证刀具寿命。
30 h
3 切削平面中测量的角度
l 刃倾角λs 主切削刃与基面之间的夹角。
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°。
31 h
刃倾角的作用
l λS ＞0 ° 切屑排向待加工表面 ； l λS ＜0 ° 切屑排向已加工表面； l λS =0 ° 切屑前刀面上卷曲
面和基面相垂直的平面。
12 h
l 刀具标角度的定义
l 刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的 刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）
1. 刀具标注前角γ0：在正交平面内测量的，前刀面与基
面的夹角。
加工表面
前角的标注：
主运动
前角的作用：前角↑ 切屑变形↓ 切削力↓ 刃口强度↓ 基面
前刀面磨损↓ 导热体积↓
热体积↓ 径向分力↓
主运动
刀具主偏角的选用：一般为30~75°
加工细长工件采用90~93 °
副偏角的作用：副偏角↑ 副后面与工件已加工表面摩擦↓
刀尖强度↓ 表面粗糙度↑
进给运动
刀具副偏角的选用：一般为5~20° 正交平面
特殊要求可采用Kr‘=0 °的修光刃
15 h
5. 刃倾角λS： 在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角。
h
主切削刃S 副切削刃S
刀尖
11
加工表面
l 刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系—主运正动 交平面参照系）
（1）静止参照系的假设条件：
假定运动条件：进给量f=0 假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；
刀杆方向与进给方向垂直。
切削平面
进给运动 正交平面
（2）辅助平面：
切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。 基面Pr：过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。 正交平面Po（主剖面）：过切削刃上同一点，与切削平
主运动
主运动
加加工工表 表面面 已加已工加表工面表面
基面
基面
切削平面
切削平面
进给运动 正交平面
进给运向动 正交平面
34 h
基面 基面 向
主运动主运动
待加工待表加面工表面 切削平切面削平面 切削Kr 平面 Kr
已加工已表加面工表面 加工表加面工表面
进给运进动给运动
Kr' Kr'
K 正交平正面交平面
35 h
车外圆刀尖安装偏高（低）：
工作前角增大（小），工作后角减小（大）；
镗内孔刀尖安装偏高（低）：
工作前角减小（大） ，工作后角增大（小） 。
（3）刀杆中心线与进给方向不垂直时工作角度变化 40 h
1.2.2 刀具材料 l 刀具材料的基本性能 1) 高硬度 2) 高耐热性 3) 足够的强度和韧性 4) 高耐磨性 5) 良好的工艺性 五个基本性能相互联系，又相互制约，应根据
刃倾角的标注：
刃倾角的作用：
主运动
（1）影响排屑方向： λS ＞0 ° 排向待加工表面 ；
λS ＜0 ° 排向已加工表面；
切削平面
（2）影响切入切出的稳λS定=0性° 前刀面上卷曲
进给运动
（3）影响背向分力大小
பைடு நூலகம்
正交平面
向
刀具刃倾角的选用：
精加工取λS ≥0 ° 粗加工取λS ＜0 °
加工细长工件采用λS ＞0 °
16 h
17 h
一、刀具结构
18 h
切削部分组成
三面
两刃
前刀面Ar
主后面 A副a后面Aa’
主切削刃S 副切削刃S’
一尖
刀尖
19 h
二、刀具静止参考系
1 假设条件
假定运动条件：进给量f=0
假定安装条件：刀尖与工件回转中 心等高；
向垂直。
刀杆方向与进给方
20 h
2 辅助平面
21 h
l 切削平面Ps：过切削刃上一点，与 加工表面相切的平面。
a)轨迹法
h
b)成形法
c)相切法
d)展成法
3
1.1.2 切削运动
l 概念：用以切除多余金属的刀具与工件间的相对运动 l 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。 进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。 其它运动：吃刀运动
rε≠0
9
h
rε=0 时 在⊿ABD和⊿ACD中
BD=H ctgKr’ DC=H ctgKr
BD+DC=f
H(ctgKr+ctgKr’)=f 所以：H=f/( ctgKr+ctgKr’)
rε≠0 时 H=BD=BE-DE
r O1D 2 O1E 2
r
r 2
(
f 2
)2
移项后两边平方,并忽略H2
r
刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角 切削平面
加工脆性材料、断续进切给 运削动 选小前角 加工硬材料选用负前角正 交 平 面
13 h
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
后角的作用：后主角运 动↑ 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↓
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。
38 h
•刀具工作角度
1. 刀具工作参考系（Pre—Pse—Poe）
刀具工作角度又称刀具切削角度：刀具实际切削条件下的 实际角度。
工作参考系与静止参考系的差别：工作条件下，合成切削 速度为主运动与进给运动的合成速度；而静止条件下合成 速度与切削速度是一致的。
✓粒状（单元）切屑：菱形单元分离体，较低 vc，较大ap，f 加
工硬度较高塑性较差金属时产生。
✓崩碎切屑：不规则屑片，较低 vc，较大ap，f 加工脆性金属时产
生。
44 h
l 切屑变形
（1）第I变形区（剪切区、 塑性变形区）：从开始 发生塑性变形到晶粒剪 切滑移基本完成。
具体加工条件，抓主要性能，兼顾其它。
41 h
l 常用刀具材料的种类及应用
类型
工具钢
碳素工具钢 合金工具钢
高速钢
硬 强 韧 耐耐 度 度 性 热磨
工艺
低 高 好 低 差 切削加
工、热
处理、 刃磨
硬质 合金
钨钴类 （YG)k 通用类(YW)M
钨钛钴(YT)P
粉末冶 金烧结
刃磨
非金属 高性能
h
陶瓷 立方氮化硼
☆ 平面：是以直线为母线作直线运动形成的表面；如机床导轨 面、轴端面等，成型方法主要有：铣削、刨削、平面磨削等。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
2 h
零件表面的形成方法有：
图1 表面的形成方法
工件往复移动，砂轮横向、垂直移动
镗刀轴向移动、工件轴向移动
5 h
l 加工表面：
已加工表面 加工表面（过渡表面） 待加工表面
待加工表面
主运动
主运动
已加工表面
加工表面
加工表面
已加工表面
待加工表面
进给运动
进给运动
6 h
主运动 待加工表面
已加工表面
已加工表面 加工表面
主运动
待加工表面 加工表面
进给运动
进给运动
43 h
1.3 切削过程中的物理现象
1.3.1 切削过程
l 切屑的形成： 推挤作用
切割作用 l 切屑的种类（不考虑刀具断屑等因素的影响）
✓小带ap状，f切加屑工：塑上性表金面属时毛产茸生状。，下表面光滑的连续切屑，大γ0，高vc， ✓节状（挤裂）切屑：上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑，
较低 vc，较大ap，f 加工中等硬度塑性金属时产生。
1）主偏角Kr 主切削刃与进给方向之间的夹角。 2）副偏角Kr’ 副切削刃与进给反方向之间的夹角。
27 h
主运动
加工表面
进给运动 正交平面
28 h
主偏角的作用
主偏角的作用： 影响切削刃工作长度、背向 力和刀具寿命，一般为30~75°，加工细长工 件采用90~93 °。
29 h
副偏角的作用
l 副偏角的作用：影响表面粗糙度
(H<< rε)：
r2-2H rH2r2frf42
所以： H=f2/8rε 10 h
1.2 金属切削刀具
1.2.1 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。
切削部分： 前刀面Ar 主后面Aa 副后面Aa ‘
23 h
1 正交平面中测量的角度
1)前角γ0 前刀面与基面之间的夹角。 2)后角α0 主后刀面与切削平面之间的夹角。
烧结
高
结晶
高低差
好 结晶
应用
手动工具 低速工具 复杂刀具
脆性金属
通用 塑性金属 连续切塑
性材料 精密加工 精密加工
42
l 切削用量的选择原则：
1） 粗加工时，为提高机械加工效率，首先选择较大的 切削深度，其次是较大的进给量，最后选择中低切削速 度，以保证刀具寿命。 2） 精加工时，为保证加工质量，首先选择较小的切削 深度（保证加工尺寸精度），其次选择较小的进给量 （保证表面粗糙度要求），最后选择低速（高速钢刀具） 或高速（硬质合金刀具）切削，以保证刀具寿命。
30 h
3 切削平面中测量的角度
l 刃倾角λs 主切削刃与基面之间的夹角。
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°。
31 h
刃倾角的作用
l λS ＞0 ° 切屑排向待加工表面 ； l λS ＜0 ° 切屑排向已加工表面； l λS =0 ° 切屑前刀面上卷曲
面和基面相垂直的平面。
12 h
l 刀具标角度的定义
l 刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标注的 刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注角度）
1. 刀具标注前角γ0：在正交平面内测量的，前刀面与基
面的夹角。
加工表面
前角的标注：
主运动
前角的作用：前角↑ 切屑变形↓ 切削力↓ 刃口强度↓ 基面
前刀面磨损↓ 导热体积↓
热体积↓ 径向分力↓
主运动
刀具主偏角的选用：一般为30~75°
加工细长工件采用90~93 °
副偏角的作用：副偏角↑ 副后面与工件已加工表面摩擦↓
刀尖强度↓ 表面粗糙度↑
进给运动
刀具副偏角的选用：一般为5~20° 正交平面
特殊要求可采用Kr‘=0 °的修光刃
15 h
5. 刃倾角λS： 在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角。
h
主切削刃S 副切削刃S
刀尖
11
加工表面
l 刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系—主运正动 交平面参照系）
（1）静止参照系的假设条件：
假定运动条件：进给量f=0 假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高；
刀杆方向与进给方向垂直。
切削平面
进给运动 正交平面
（2）辅助平面：
切削平面Ps：过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。 基面Pr：过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。 正交平面Po（主剖面）：过切削刃上同一点，与切削平
主运动
主运动
加加工工表 表面面 已加已工加表工面表面
基面
基面
切削平面
切削平面
进给运动 正交平面
进给运向动 正交平面
34 h
基面 基面 向
主运动主运动
待加工待表加面工表面 切削平切面削平面 切削Kr 平面 Kr
已加工已表加面工表面 加工表加面工表面
进给运进动给运动
Kr' Kr'
K 正交平正面交平面
35 h
车外圆刀尖安装偏高（低）：
工作前角增大（小），工作后角减小（大）；
镗内孔刀尖安装偏高（低）：
工作前角减小（大） ，工作后角增大（小） 。
（3）刀杆中心线与进给方向不垂直时工作角度变化 40 h
1.2.2 刀具材料 l 刀具材料的基本性能 1) 高硬度 2) 高耐热性 3) 足够的强度和韧性 4) 高耐磨性 5) 良好的工艺性 五个基本性能相互联系，又相互制约，应根据
刃倾角的标注：
刃倾角的作用：
主运动
（1）影响排屑方向： λS ＞0 ° 排向待加工表面 ；
λS ＜0 ° 排向已加工表面；
切削平面
（2）影响切入切出的稳λS定=0性° 前刀面上卷曲
进给运动
（3）影响背向分力大小
பைடு நூலகம்
正交平面
向
刀具刃倾角的选用：
精加工取λS ≥0 ° 粗加工取λS ＜0 °
加工细长工件采用λS ＞0 °
16 h
17 h
一、刀具结构
18 h
切削部分组成
三面
两刃
前刀面Ar
主后面 A副a后面Aa’
主切削刃S 副切削刃S’
一尖
刀尖
19 h
二、刀具静止参考系
1 假设条件
假定运动条件：进给量f=0
假定安装条件：刀尖与工件回转中 心等高；
向垂直。
刀杆方向与进给方
20 h
2 辅助平面
21 h
l 切削平面Ps：过切削刃上一点，与 加工表面相切的平面。
a)轨迹法
h
b)成形法
c)相切法
d)展成法
3
1.1.2 切削运动
l 概念：用以切除多余金属的刀具与工件间的相对运动 l 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。 进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。 其它运动：吃刀运动
rε≠0
9
h
rε=0 时 在⊿ABD和⊿ACD中
BD=H ctgKr’ DC=H ctgKr
BD+DC=f
H(ctgKr+ctgKr’)=f 所以：H=f/( ctgKr+ctgKr’)
rε≠0 时 H=BD=BE-DE
r O1D 2 O1E 2
r
r 2
(
f 2
)2
移项后两边平方,并忽略H2
r
刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角 切削平面
加工脆性材料、断续进切给 运削动 选小前角 加工硬材料选用负前角正 交 平 面
13 h
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
后角的作用：后主角运 动↑ 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↓
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。
38 h
•刀具工作角度
1. 刀具工作参考系（Pre—Pse—Poe）
刀具工作角度又称刀具切削角度：刀具实际切削条件下的 实际角度。
工作参考系与静止参考系的差别：工作条件下，合成切削 速度为主运动与进给运动的合成速度；而静止条件下合成 速度与切削速度是一致的。
✓粒状（单元）切屑：菱形单元分离体，较低 vc，较大ap，f 加
工硬度较高塑性较差金属时产生。
✓崩碎切屑：不规则屑片，较低 vc，较大ap，f 加工脆性金属时产
生。
44 h
l 切屑变形
（1）第I变形区（剪切区、 塑性变形区）：从开始 发生塑性变形到晶粒剪 切滑移基本完成。
具体加工条件，抓主要性能，兼顾其它。
41 h
l 常用刀具材料的种类及应用
类型
工具钢
碳素工具钢 合金工具钢
高速钢
硬 强 韧 耐耐 度 度 性 热磨
工艺
低 高 好 低 差 切削加
工、热
处理、 刃磨
硬质 合金
钨钴类 （YG)k 通用类(YW)M
钨钛钴(YT)P
粉末冶 金烧结
刃磨
非金属 高性能
h
陶瓷 立方氮化硼
☆ 平面：是以直线为母线作直线运动形成的表面；如机床导轨 面、轴端面等，成型方法主要有：铣削、刨削、平面磨削等。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
2 h
零件表面的形成方法有：
图1 表面的形成方法
工件往复移动，砂轮横向、垂直移动
镗刀轴向移动、工件轴向移动
5 h
l 加工表面：
已加工表面 加工表面（过渡表面） 待加工表面
待加工表面
主运动
主运动
已加工表面
加工表面
加工表面
已加工表面
待加工表面
进给运动
进给运动
6 h
主运动 待加工表面
已加工表面
已加工表面 加工表面
主运动
待加工表面 加工表面
进给运动
进给运动
43 h
1.3 切削过程中的物理现象
1.3.1 切削过程
l 切屑的形成： 推挤作用
切割作用 l 切屑的种类（不考虑刀具断屑等因素的影响）
✓小带ap状，f切加屑工：塑上性表金面属时毛产茸生状。，下表面光滑的连续切屑，大γ0，高vc， ✓节状（挤裂）切屑：上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑，
较低 vc，较大ap，f 加工中等硬度塑性金属时产生。
1）主偏角Kr 主切削刃与进给方向之间的夹角。 2）副偏角Kr’ 副切削刃与进给反方向之间的夹角。
27 h
主运动
加工表面
进给运动 正交平面
28 h
主偏角的作用
主偏角的作用： 影响切削刃工作长度、背向 力和刀具寿命，一般为30~75°，加工细长工 件采用90~93 °。
29 h
副偏角的作用
l 副偏角的作用：影响表面粗糙度
(H<< rε)：
r2-2H rH2r2frf42
所以： H=f2/8rε 10 h
1.2 金属切削刀具
1.2.1 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。
切削部分： 前刀面Ar 主后面Aa 副后面Aa ‘
23 h
1 正交平面中测量的角度
1)前角γ0 前刀面与基面之间的夹角。 2)后角α0 主后刀面与切削平面之间的夹角。