切削加工基本知识
切削加工基本知识
同轴度
同轴度公差为φ 0.03mm，其圆柱的实际轴线必须位于以该圆柱基 准轴线 A,B 为轴线的以 0.03mm 为直径的圆柱面内
圆跳动
径向圆跳动公差为 0.03mm, 圆柱面绕圆柱基准轴线 A 作无轴向移 动回转时，在任一测量平面内的径向跳动均不得大于 0.03mm
端面圆跳动公差为 0.03mm，当零件绕圆柱基准轴线 A 作无轴向移 动回转时，在右端面上任一测量直径处的轴向跳动量均不得大于 0.03mm。
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3.2 表面质量 表面粗糙度 1）表面粗糙度的概念 加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观 几何形状特征。
2）表面粗糙度评定参数 GB3503-83度的评定参数和评定参数允许值数列。常用的评定 表面粗糙度的参数是轮廓算术平均偏差Ra。
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3）获得尺寸精度的方法
① 定尺寸刀具法： 主要用于孔加工，如铰孔、拉孔等。此
法容易保证加工质量，生产率较高。 ② 试切法：
通过试切—→测量尺寸—→调整刀具的吃刀 量—→走刀切削—→再试切，如此反复直至达到所需 尺寸。此法主要用于单件小批生产。
③ 调整法： 通过预先调整好机床、夹具、工件和刀具的
相对位置获得所需尺寸。此法生产率高，主要用于大 批大量生产。
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3.1.2 形状精度 1）形状精度的概念 加工后零件上的线、面的实际形状，与理想形状的符 合程度。 2）形状公差的种类 形状精度用形状公差控制。GB1182- 80至 GB1184- 80规定了六项形状公差，即直线度、平面度、 圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度。前4种较为常用。
3) 主偏角 kr 在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
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
授课人：王守宁
思考回答：
1、机械制造工艺过程一般分哪几步？
铸、锻、焊
金属材料
毛坯切削加工零件
装配
机械
热处理
试验
2、任何形状的物体都是由哪几个要素组成 的？
概述
切削加工：切削 加工是利用切削 工具从工件上切 除多余材料的加 工动来实现的。
从而加工出完整表面所
需的运动。
主运动与进给运动的主要区别
主运动的运动速度较高，所消 耗的功率也较大。
注意：在切削加工中，主运 动只有一个，而进给运动可 以是一个，也可以是两个甚 至多个。
1
32
1、待加工表面：工件上有待切除的表面。
2、已加工表面：工件上以刀具切削后形成的表面。 3、过渡表面：工件上由切削刃切除的那一部分表面， 它在下一切削行程，刀具或工件的下一转里被切除， 或者被下一切削刃切除。
切削深度(ap)
定义：工件已加工表面与待加工 表面间的垂直距离。(mm)
进给量f与切削深度aP的乘积即为 切削横截面的公称横截面积AD。
即：AD=f aP
AD的大小对切削力和切削温度都 有直接的影响，直接关系到生产率 和加工质量的高低。
练 工件毛坯直径为￠50mm，主轴转速为 600r/min，一次车成直径为￠48mm的轴，求
钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、机械装配 和维修等。
机械加工
机械加工是通过工人操作机床进行的切削加工。
一、利用刀具进 行加工：
车削、刨削、钻 削、镗削、铣削 等。
二、利用磨料进 行加工：
磨削、研磨、珩 磨、超精加工等。
二、切削用量
切削用量是切削加工过程 中的切削速度、进给量和 切削深度的总称。
第一章切削加工基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识第⼀章切削加⼯基础知识⼀、本章的教学⽬的与要求本章主要介绍了机械加⼯基础知识。
重点应掌握切削运动及切削⽤量概念；切削⼑具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加⼯性概念；机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础，为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数2切削⼑具和切削过程主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加⼯性主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法5机械加⼯⼯艺过程基本概念主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位6机械加⼯质量的概念主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量三、重点、难点及对学⽣的要求（掌握、熟悉、了解、⾃学）让学⽣重点掌握切削运动及切削⽤量概念、切削⼑具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加⼯性、机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车⼑：turning tools⼑具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表⾯质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、⽰数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加⼯⽅法的主运动和进给运动：a.车端⾯；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平⾯；d.在⽜头刨床上刨平⾯；e.在平⾯磨床上磨平⾯。
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
·98·
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。
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。
2技能准备篇之金属切削加工的基本知识
图2-2 切削运动及选定点
2．进给运动
进给运动是指使新的切削层金属不断地投入 切削，从而切出整个工件表面的运动。进给 运动形式可以是连续的，也可以是间断的； 可以是直线运动，也可以是旋转运动。进给 运动的运动方式主要有：车削是刀具移动； 铣削是工件移动；钻削是钻头沿其轴线方向 移动；内、外圆磨削是工件旋转和移动等。 进给运动可以是一个、多个或者没有。进给 运动的速度较小，消耗的功率也较小。
被切除的金属层）。切削层（沿工件）的轴向
剖面称为切削层横截面，如图2-3所示。切削层
的尺寸被称为切削
参数。切削层横截
面要素包括切削层
公称宽度bD、公称 厚度hD和公称横截 面积AD三个要素。
图2-3 纵车外圆时的切削层要素
1．切削层公称宽度bD 切削层公称宽度bD是指 刀具主切削刃与工件的接触长度，沿工件过渡 表面度量，单位为mm。当λs=0°时，有
（2）刀具工作角度参考系，它是确定刀具在 切削运动中有效工作角度的参考系。
两类角度参考系的区别在于：刀具标注角度参 考系由主运动方向确定，而刀具工作角度参 考系则由合成切削运动方向确定。由于通常 进给速度远小于主运动速度，所以刀具工作 角度近似等于刀具标注角度。
为了方便理解，以刨刀为例建立静止参考系。
宽刃刨刀垂直自由切削刀具标注角度参考系
通过对上图的分析发现，宽刃刨削具有以下特 点：刀刃为直线、刀刃长度大于工件宽度、前 面和后面均为平面、无进给运动(只有主运动)。
1．宽刃刨刀静止参考系的建立
选取三个相互垂直的参考平面构建宽刃刨刀的 静止参考系，即正交平面参考系。
取过主切削刃上选定点，平行于主运动方向并 切于工件过渡表面的平面为切削平面（ps）。
图2-2 合成切削运动
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1.2.1 车刀的组成
切削部分+夹持部分
三面二刃一尖
l 前面（Aγ） l 主后面（Aα） l 副后面（Aα’） l 主切削刃（S ） l 副切削刃（S ’）
l 刀尖：
1.2.2 车刀的几何角度参考系 标注角度参考系（静止参考系）
1.1 切削运动和切削用量
1.2 刀具切削部分的几何角度
1.3 刀具材料 思考题3
1.4 刀具寿命
思考题5
1.5 金属切削机床基本知识
思考题1 思考题21 思考题22 作业 P10，1-3, 1-4
1.1.1 切削运动
1.主运动
车削
铣削
速度最高，耗功最多
有且只有一个
旋转或直线往复
2.进给运动：使被切金
4. 半精加工和精加工时，选择进给量f主要根据（ ）。 A.机床功率 B.刀具寿命 C.工件表面粗糙度 D.加工余量
5. 粗加工时，背吃刀量ap的选择主要根据（ ）。 A.机床功率 B.刀具寿命 C.工件表面粗糙度 D.加工余量
6. 在背吃刀量ap和进给量f确定之后，确定合理的切削速度
应该兼顾（
）。
Ø 工件材料硬度较高时，切削力大，γo宜小； Ø 工件材料塑性好时，γo宜大使刀锋利减小变形；
(HT200:一般取5 ~15° )
后角αo的作用是减少后刀面与工件的摩擦； 但后角αo过大，将影响刀尖的强度。
Ø 保证刀具强度前提下，减小摩擦。
Ø 粗加工时，切削力大，αo宜小 Ø 精加工时，为了已加工表面质量，αo宜大。
车削时进给量f的单位是mm/r， 即工件每转一圈，刀具沿进给运 动方向移动的距离。
3.切削速度Vc：
切削刃相对于工件主运动的瞬 时速度称为切削速度
二、切削用量的选择：以车削为例
1. 背吃刀量 ap 的选择
精加工时，一般为0.1~0.5mm； 半精加工时，为0.5~2mm； 粗加工时，根据加工余量确定。
主偏角kr：主切削刃与进给方向的夹角 副偏角kr’：副切削刃与进给反方向的夹角 刀尖角εr： kr+ kr’+εr = 180°
在ap和f相同的情况下，主偏角Kr减小可降低Ra值； 可使主切削刃参加切削的长度增加，延长刀具寿命。
但主偏角Kr减小会使径向 切削分力显著增加，易将 工件顶弯并发生振动。
一、选择题
1. 磨削外圆时的主运动是（ ）。 A.砂轮的旋转运动 B.工件的旋转运动 C.砂轮的直线运动
2. 如果外圆车削前后的工件直径分别为85mm和65mm，平 均分成两次进刀切完加工余量，那么背吃刀量应为（ ）。
A.20mm B.10mm C.5mm D.2.5mm
3. 在其它条件相同时，进给量增大则表面粗糙度值（ ）。 A．随之增大 B．随之减小 C．基本不变 D．先小后大
87页图7-20 l 合理选择主、副偏角
Ø 工系统刚性差时，kr ≥90°
Ø 其他情况下宜取小的偏角。
二、在主剖面内测量的角度：
前角γo：前面与基面的
夹角。
主后角αo：主后面与切
削平面的夹角。
楔角βo：=90-(αo +γo )
前角γo越大，刀具越锋利，但影响刀尖强度
保证刀具强度的前提下，使前角锋利。如：
指主刀刃工作长度沿垂直于进给运动方向上的投影值。
对于外圆车削，背吃刀量ap等于 工件已加工表面和待加工表面之间 的垂直距离，单位为mm 。即
ap
dw
dm 2
dw－待加工表面直径 dm－已加工表面直径
2.进给量 ：
进给量f是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量， 可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量。
粗加工时αo一般取6°~8° 精加工时αo一般取10°~12°
三、在切削平面内测量的角度： 刃倾角的功用：影响切屑流向，流向待加工表面为正值。
刃倾角λs：刀尖为最高点时，λs > 0；
刃倾角的功用：影响切屑流向， 流向待加工表面为正值。
正值的刃倾角影响刀具强度。
l 合理选择刃倾角
Ø 粗加工、有冲击载荷时，取λs< 0 Ø 精加工λs > 0（防切屑划伤已加工表面）
精加工：aP=0.2 mm
半精车：aP=1 mm
粗车：aP=(4.5-0.2-1) =3.3mm
f=0.1mm/r f=0.2mm/r f=0.3mm/r
再圆整为车床标 准转速n， 再换算出v
1.2 刀具切削部分的几何角度
1.2.1 车刀的组成 1.2.2 车刀的几何角度参考系 1.2.3 车刀的几何角度及作用
2. 进给量 f 的选择
精加工时，一般取得较小； 半精加工时，一般取得较小； 粗加工时，一般选得较大。 切查削用量手册； 或凭经验。
3. 切削速度vc的选择
根据刀具寿命公式计算； 切削用量手册中查到；或者凭经验。
T
7.171011
v5
f
a 2.25 0.75 p
计算出v， 然后换算出转速n’，
单边总余量=4.5 mm
第1章 金属切削加工基础知识
l 毛坯精度低、Ra值大，配合面必须进行切削加工
金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对（切削） 运动，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层，从而获 得具有一定加工质量零件的过程。
切削加工必备的三个条件：刀具与工件之间的相对运动； 刀具具有适当的几何参数；刀具材料具有一定的切削性能。
属层不断地投入切削
速度较低，耗功较少
有0 ～ n 个
连续，也可以步进
旋转或直线往复
刨削
钻削
磨削
l 切削加工过程中的辅助运动 Ø 切入运动 Ø 空程运动 Ø 分度运动等
3. 工件上的表面 Ø 待加工表面 Ø 已加工表面 Ø 过渡表面
1.1.2 切削用量
一、车削用量三要素
1.背吃刀量（切削深度）ap
1. 假设运动条件 不考虑进给运动的影响； 2. 假设安装条件 规定刀杆中心线与进给运动方向 垂直；刀尖与工件中心等高。
工作角度参考系：实际工作条件下，不要求。
车刀标注角度参考系
基面：垂直于主速度 切削平面：切于主切 削刃、垂直于主速度 主剖面：同时垂直于 其他两个平面（正交 平面）
一、在基面内测量的角度
A.机床功率 B.刀具寿命 C.工件表面粗糙度 D.切削效率
二、判断题
T
1．在外圆车削加工时，背吃刀量等于待加 工表面与已加工表面间的垂直距离。
F 2．主运动即主要由工件旋转产生的运动。
T 3. 所谓背吃刀量也就是切削深度。