金属切削与刀具基本定义
第一讲_刀具的基本定义及车刀简介
法平面Ｐn 通过主切削刃上选定点，垂直于切削刃的平面。 法平面参考系Pr-Ps-Pn 假定工作平面Ｐf、Pp Pf：通过主切削刃上选定点，平行于假定进给 运动方向，并垂直于该点基面的平面。 Pp：通过切削刃上选定点同时垂直于Pr和Pf的 平面。 假定工作平面参考系Pr-Pf-Pp
28
刀具标注角度
求极值得最 tgα min = 小后角：
1 ctg 2α 0 + tg 2 λs
=
1 ctg 2α f + tg 2 λ p
40
当主副切削刃在同一平面型公共前刀面上时，副 ' γ 0 和副切削刃刃倾角λ'S 前角
当θ＝90°－( K r + K r' )时， tgγ 0' = tgγ 0 ⋅ cos( K r + K r' ) + tgλs ⋅ sin( K r + K r' )
20
刀 面
前刀面 切屑流过的表面，以Aγ表示。 主后刀面 与工件上过渡表面相对的表面，以Aα表示。 副后刀面 与工件上已加工表面相对的表面，以A'α表示。
21
切削刃
主切削刃 前刀面与主后刀面的交线，记为S。 它承担主要的切削工作。 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，记为S´。 它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工 表面。
3
一.金属切削加工的基本知识
金属切削加工——利用刀具切除被加工零件多余的材 —— 料，形成已加工表面。 金属切削加工的目的—— 使被加工零件的尺寸精度、 形状和位置精度、表面质量达到设计与使用要求。 两个基本条件 ——切削运动 刀具 是机械制造工业中最基本的加工方法，在国民经 济中占有重要
2. 切削加工过程中的工件表面
金属切削原理与刀具
金属切削原理与刀具金属切削是指通过刀具对金属材料进行加工削除的过程，是金属加工领域中常见且基础的一种加工方式。
人们在制造和加工各种金属制品的过程中，常常需要通过切削来将金属材料加工成所需的形状和尺寸。
本文将深入探讨金属切削的原理以及相关的刀具类型。
一、金属切削原理金属切削的原理是利用刀具对金属工件进行力学削除材料的过程。
主要原理可以归纳为以下几点：1. 刀具与工件的相互作用力：切削过程中，刀具施加在工件上的作用力可以分为切割力、摩擦力、压力等。
切割力使刀具沿着切削方向削除金属，摩擦力影响工件表面的质量，而压力则有助于防止振动和提高切削质量。
2. 刀具与工件的接触面积：切削过程中，刀具与工件的接触面积较小，集中在切削刃上。
通过提高切削刃的硬度和耐磨性，可以减少切削面的磨损，延长刀具的使用寿命。
3. 金属切削时的切削角度：切削角度是指刀具切削刃与工件表面法线之间的夹角。
合理选择切削角度可以使切削过程更加顺利，减少切削力和切削温度。
二、常见的刀具类型不同的金属切削需求需要选择不同类型的刀具。
以下将介绍几种常见的刀具类型及其特点：1. 钻头：用于钻孔加工的刀具，主要特点是具有较高的刚性和旋转精度。
根据孔径的大小，可以选择不同类型的钻头，如常规钻头、中心钻头和孔径加工钻头等。
2. 铣刀：用于面铣、端铣、槽铣等加工的刀具，形状像一把小锯齿，可通过旋转进行切削。
铣刀可分为平面铣刀、球头铣刀、棒铣刀等多种类型，适用于不同形状和尺寸的金属切削。
3. 刀片：用于车削加工的刀具，通常由硬质合金制成，具有较高的耐磨性。
刀片形状多样，如可直线切削的刀片、可拐弯切削的刀片等，适用于不同形状和尺寸的车削加工。
4. 锯片：用于锯切金属材料的刀具，常用于金属管、金属板的切割。
根据不同的锯片规格和齿型，可以实现不同精度和效率的锯切加工。
5. 切割刀具：包括切割刀片和切割车刀等，主要用于金属材料的切割和切断。
根据切割的需求和要求，选择合适的切割刀具可以提高加工效率和切割质量。
《金属切削原理与刀具》课程授课教案
13
3
5
第七，八章孔加工刀具
1.孔加工刀具的种类及用途
2.麻花钻
3.深孔钻
4.铰刀
4
7-2 7-4
7-8 8-1
课次二十四、五
14ห้องสมุดไป่ตู้
3
第九章拉刀
1.拉刀的种类及用途
2.拉刀的结构
3.圆孔拉刀的设计
2
9-1 9-2
9-3
课次二十六
14
15
5
3
第十章铣刀
1.铣刀的种类及用途
2.铣刀的几何角度
3.铣削力及铣削方式
其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件。部件是由若干组件、套件和零件在一个基准上装配而成的。部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能。这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的。部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。
1.刀具材料应具备的基本性能
2.高速钢
3.硬质合金
4.其他刀具材料
4
2-1，2-2，
2-5
课次五
课次六
4
4
3
5
第三章金属切削过程的基本规律
一、切削变形
1.金属切削过程定义
2.切削层的变形
3.第一变形区
4.第二变形区
5.第三变形区
6．切削变形的变化规律
4
3-1，3-2
课次七
课次八
5
5
3
5
二、切削力
1.切削力的来源
0.4本课程的内容与学习方法
金属切削原理与刀具是研究金属切削过程基本规律、刀具设计与使用的一门科学，是机械制造专业的重要课程。
金属切削原理与刀具的基本概述
金属切削原理与刀具的基本概述金属切削是通过切削工具对金属材料进行切削，以实现加工目标的一种常见的金属加工方法。
切削工具是实现切削过程的关键元素，它的设计和选择对于切削加工质量和效率具有重要影响。
本文将概述金属切削原理以及刀具的基本概念，以帮助读者深入了解金属切削的基本原理和刀具的工作原理。
金属切削原理涉及刀具与金属工件之间的物理力学相互作用。
切削过程中，切削刃与工件接触，施加切削力并逐渐移除金属屑来实现切削。
切削力主要有切向力、法向力和主切削力组成。
切向力是切削力在切削方向上的分力，它决定了切削刃与工件之间的相对运动。
法向力是切削力在垂直于切削方向上的分力，它将工件稳定固定在工作台上。
主切削力是切削力在切削方向上的主要分力，它直接影响切削刃的切削能力和工件的表面质量。
刀具的选择和设计对于切削过程的效率和质量有重要影响。
常见的刀具类型包括立铣刀、车刀、钻头和铰刀等。
刀具的形状、材料和刃口几何形状都对刀具的切削能力和寿命产生影响。
刀具的材料通常选择硬度高、耐磨损和高温稳定性好的材料。
常见的刀具材料包括高速钢、硬质合金和陶瓷材料。
高速钢具有较高的硬度和耐磨性能，适用于一般的切削工作。
硬质合金刀具由金属碳化物颗粒与钴合金基体组成，具有更高的硬度和热稳定性，适用于高速切削和难切削材料的加工。
陶瓷刀具具有优异的耐磨性和高温稳定性，适用于高速、高温的切削工作。
刀具的刃口几何形状对切削过程的效率和质量具有重要影响。
常见的刃口几何形状包括平行刀刃、斜切刀刃和弧形刀刃等。
刃口的选择应根据加工类型、材料和表面质量要求进行合理选择。
此外，切削参数的选择也是确保切削过程顺利进行的关键因素。
切削参数包括切削速度、进给速度和切削深度等。
切削速度决定了刀具与工件之间的相对运动速度，进给速度则决定了切削刃每分钟移除的金属量，切削深度是切削刃切入工件的深度。
在切削过程中，润滑和冷却也是必不可少的。
刀具和工件之间的摩擦和热量会导致刀具磨损和工件热变形。
金属切削原理与刀具教案
金属切削原理与刀具教案
一、金属切削原理
金属切削是金属加工的主要方式，是指金属切削刀具（刀具）用力对
金属工件表面进行摩擦和削减，以获得特定尺寸和形状的过程。
1. 切削力(Cutting force)
切削力是指切削过程中，刀具和工件表面产生的有效接触力，受到许
多因素的影响，例如：切削刀具的刃型、刃口尺寸、材料硬度、切削速度、切削深度、切削温度等。
2. 切削热量 (Cutting heat)
切削热是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的热量。
切削热
量主要来自三个方面：刀具本身的机械磨损、切削热量的摩擦损耗、以及
工件表面沿刀具刃缘的切粒引起的摩擦损耗。
3. 切削冲程(Cutting stroke)
切削冲程是指切削过程中，刀具施加在工件表面的切削力和切削冲击
力下，使工件表面在介质空气中出现的压痕或局部变形的程度。
4. 量削量 (Quantity of cut)
量削量是指切削过程中，刀具对工件表面的切削量，即刀具作用下，
从工件表面削减掉的物料量。
它受到诸多因素的影响，如切削刀具角度、
切削速度、切削深度、切削液体等。
5. 切削温度 (Cutting temperature)
切削温度是指在切削过程中，刀具和工件表面摩擦产生的温度。
金属切削原理及刀具
金属切削原理及刀具
金属切削是指利用刀具对金属材料进行加工的一种方法，而刀具作为金属切削
的重要工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
本文将从金属切削的原理和刀具的选择与使用两个方面进行探讨。
首先，我们来了解一下金属切削的原理。
金属切削是通过刀具对金属材料进行
切削，从而使其形状、尺寸和表面质量发生变化的加工方法。
在切削过程中，刀具对工件施加一定的切削力，使金属材料产生塑性变形或者断裂，并将其削除，从而达到加工的目的。
切削过程中，刀具要克服金属材料的抗力，使其发生塑性变形或者断裂，因此刀具的材料、形状和刃口的几何参数都会对切削过程产生影响。
其次，我们来探讨一下刀具的选择与使用。
刀具的选择应根据加工材料的种类、形状和尺寸、加工工艺要求以及加工设备的性能等因素进行综合考虑。
对于不同的加工材料，需要选择不同材质的刀具，如对于铸铁材料，可选择硬质合金刀具；对于不锈钢材料，可选择涂层刀具等。
此外，刀具的形状和刃口的几何参数也需要根据具体的加工要求进行选择，如切削速度较高时，可选择刃口较尖的刀具，以减小切削力和切削温度。
在刀具的使用过程中，需要根据加工工艺要求和刀具的磨损情况进行及时调整和更换，以保证加工质量和效率。
综上所述，金属切削是一种重要的金属加工方法，而刀具作为金属切削的重要
工具，其选择和使用对加工质量和效率有着至关重要的影响。
因此，在进行金属切削加工时，需要充分了解金属切削的原理，并根据加工材料和工艺要求选择合适的刀具，并合理使用和维护刀具，以确保加工质量和效率。
金属切削过程与刀具的基本知识
金属切削过程与刀具的基本知识金属切削是一种将金属材料通过切削刀具的作用使其达到需要形状和尺寸的工艺。
金属切削工艺是机械加工的主要方法之一，广泛应用于制造业的各个领域。
本文将详细介绍金属切削过程与刀具的基本知识。
一、金属切削过程启动阶段是切削过程开始时，切削速度较低，金属会发生初步塑性变形。
切削力和切削温度相对较低。
稳定阶段是切削速度逐渐增加，形成连续的切屑，金属在切削面产生变形，切削力和切削温度达到稳定状态。
断裂阶段是切削过程接近结束时，切削力和切削温度急剧增大，金属开始断裂，切削面出现划痕。
切削过程中，切削力对刀具与工件的影响很大。
切削力的大小与切削速度、前进速度、切削深度等因素有关。
合理控制切削力可以延长刀具的使用寿命，提高切削效率。
切削温度是切削过程中的另一个重要参数。
切削温度的高低对刀具寿命和加工精度有很大影响。
高温会使刀具磨损加剧，降低其硬度和强度，导致切削质量下降。
切削速度是切削过程中的重要参数之一，它直接影响到切削效率和切削质量。
切削速度越高，切削效率越高，但也会引起刀具温度升高，容易引发刀具的磨损和断裂。
切削速度的选择要根据工件材料的硬度、刀具材料的性能及切削条件等因素进行合理搭配。
刀具是进行金属切削的工具，它的质量和性能直接影响到切削过程的效果。
下面介绍几个关于刀具的基本知识。
1.刀具的结构：刀具通常由刀柄、刀片和刀片夹持装置组成。
刀柄是刀具的主体部分，可以用来固定和传递力量。
刀片是刀具的工作部分，负责进行金属切削。
夹持装置用来固定刀片在刀柄上。
2.刀具材料：刀具材料通常需要具备高硬度、高强度、耐磨性、耐高温性、抗断裂性等特性。
常见的刀具材料有硬质合金、高速钢、陶瓷、CBN、PCD等。
3.刀片的形状：刀片的形状多样，常见的有直刃刀片、弧形刀片、切槽刀片、钻孔刀片等。
刀片的形状要根据具体的切削任务选择，以提高切削效果。
4.刀具寿命：刀具寿命是指刀具从开始使用到不能继续使用的总时间。
金属切削原理和刀具教学大纲
金属切削原理和刀具教学大纲一、引言金属切削是制造业中常见的一种加工方式，通过使用刀具对金属材料进行切削，实现对工件形状和尺寸的精确加工。
本教学大纲旨在介绍金属切削的基本原理和常用刀具的分类、特点及应用，以帮助学生全面理解金属切削加工的基本知识和技术。
二、金属切削原理1. 金属切削的定义和作用金属切削是指通过刀具对金属材料进行切削，以改变工件的形状和尺寸，达到加工要求的一种加工方法。
金属切削可以实现高效、精确和重复性加工，广泛应用于制造业各个领域。
2. 金属切削的基本原理金属切削的基本原理是通过刀具对金属材料施加切削力，使切削刃与工件接触并产生相对运动，从而移除工件上的金属层，实现加工目标。
切削过程中，刀具的切削刃与工件之间形成一定的切削角度，刀具在切削过程中产生切削力和切削热，同时也会产生切削振动和切削噪声。
3. 金属切削的影响因素金属切削的质量和效率受到多个因素的影响，包括切削速度、进给速度、切削深度、刀具材料和刀具几何形状等。
合理选择这些参数，可以提高切削效率和加工质量，减少切削力和切削热。
三、刀具分类及特点1. 刀具分类根据刀具的用途和结构特点，刀具可以分为以下几类：- 轴向刀具：如平面铣刀、立铣刀，用于平面加工和开槽加工。
- 径向刀具：如钻头、铰刀，用于孔加工和外圆加工。
- 侧面刀具：如刀片、车刀，用于车削加工和切槽加工。
- 特殊刀具：如刃磨刀具、切槽刀具，用于特殊形状的加工。
2. 刀具特点不同类型的刀具具有不同的特点和适用范围，主要包括以下几个方面：- 刀具材料：刀具材料应具有较高的硬度、耐磨性和热稳定性，常用材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
- 刀具几何形状：刀具的几何形状包括刀片的前角、后角、刃倾角、切削角等参数，不同的形状适用于不同的切削任务。
- 刀具涂层：刀具涂层可以提高刀具的耐磨性和切削性能，常用涂层有涂层碳化物、涂层氮化物和涂层氧化物等。
四、刀具教学内容安排1. 金属切削原理的介绍- 金属切削的定义和作用- 金属切削的基本原理- 金属切削的影响因素2. 刀具分类及特点的讲解- 轴向刀具的分类和特点- 径向刀具的分类和特点- 侧面刀具的分类和特点- 特殊刀具的分类和特点3. 刀具选择和使用的技巧- 刀具选择的原则和方法- 刀具使用的注意事项- 刀具的保养和维护4. 刀具故障分析和排除- 常见刀具故障的原因和表现- 刀具故障的排查和排除方法- 刀具寿命的评估和提高方法五、教学方法和评价方式1. 教学方法本教学大纲推荐采用多种教学方法，包括理论讲解、实例演示、实验操作和案例分析等。
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刀前的退刀运动，刨刀、插齿a 刀等回程时的让刀运动等。 10
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 1.1.4 切削用量和材料切除率
❖ 切削用量：指切削速度、进给量和背吃刀量。 切削用量用来定量描述主运动、进给运动和投入切削
的加工余量厚度。切削用量的选择直接影响材料切除率， 进而影响生产效率。
v ❖ 1. 切削速度
❖ 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度称为切削
速度，单位为m/s或m/min。
a
11
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 当主运动为旋转运动时，可按下式计算
❖
v πdn
1000
❖ 式中：d ——切削刃选定点处刀具或工件的直径(mm)；
❖
n ——主运动转速(r/min或r/s)。
的平面平行的两平面间的距离称为背吃刀量(或在通过切削 刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，
垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸。单位为mm。
❖ 车削和刨削时，背吃刀量就是工件上已加工表面和待加工表
面间的距离(图1.1(b)、(c)、(e))。 ❖ 车削外圆、内孔等回转表面时
❖ 例如：车外圆时车刀纵向连续的直线运动，在牛头刨床 上刨平面时工件横向间断的直线移动等。
a
8
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 无论是主运动还是进给运动，其基本运动形式均是连续的 或间歇的直线运动或回转运动，由两者通过不同形式的组 合，则可构成多种符合需要的切削运动；
❖ 主运动和进给运动可由刀具和工件分别完成(如车削和刨削)， 也可由刀具单独完成(如钻孔)，但很少由工件单独完成；
❖ 切削加工中，随着切削层(加工余量)不断被刀具切除， 工件上有3个处于变动中的表面。
❖ (1) 待加工表面。工件上行将被切除的表面。
❖ (2) 已加工表面。工件上经刀具切削后产生的新表面。
❖ (3) 过渡表面。工件上由切削刃正在切削着的表面，
位于待加工表面和已加工表面之间，也称作加工表 面或切削表面。
v
速度称为进给速度，记作
f
，单位为mm/s或mm/min。对
于连续进给的切削加工，可按下式计算
vf nf nfzz
❖ 对于主运动为往复直线运动的切削加工(如刨削、插削)，
一般不规定进给速度，但规定每行程进给量。
a
14
❖ 1.1 切削加工概述
❖3. 背吃刀量 a p ❖ 过实际参加切削的切削刃上相距最远的两点，且与、所确定
❖ 对于 z 齿数为的多齿刀具(如钻头、铣刀)每转或每行程中每
齿相对于工件在进给运动方向上的位移量，称为每齿进给量，
记作 ，f 单z 位为毫米／齿。a 显然
13
❖ 1.1 切削加工概述
fz
f z
❖ 用多齿刀具(如铣刀)加工时，也可用进给运动的瞬时速度
即进给速度来表述。切削刃上选定点相对工件的进给运动的
理选择
❖ 第十一章 齿轮刀具
❖ 第五章 磨削 ❖ 第六章 车刀
❖ 第十二章 自动化加工刀具
a
2
第1章 基本概念
❖ 1.1 切削加工概述 ❖ 1.2 刀具几何结构 ❖ 1.3 刀具标注角度换算 ❖ 1.4切削层参数和切削方式
a
3
❖ 1.1 切削加工概述
1.1 切削加工概述
❖ 1.1.1 切削加工的基本条件
❖ (1) 主运动。直接切除工件上的多余材料，使之转变为切屑， 从而形成工件新表面的运动。主运动通常只有一个，且速度 和消耗功率较大。
❖ 例如，车床上工件的旋转运动；龙门刨床刨削时，工件
的直线往复运动；牛头刨床刨刀的直线往复运动等。
a
7
❖ 1.1 切削加工概述
❖ (2) 进给运动。将工件上的多余材料不断投入切削区进行切 削以逐渐切削出零件所需整个表面的运动。进给运动一般有 一个，也可多于一个，且速度和消耗功率较小。
❖ 主运动和进给运动可以同时进行(如车削、钻削)，也可以交 替进行(如刨平面、插键槽)；
a
9
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 在主运动和进给运动同时进行的切削加工中(如车外圆、钻 孔、铣平面等)，常在选定点将两者按矢量加法合成，称为 合成切削运动。
ve v v f
❖ 2. 辅助运动 ❖ 不直接参加切除多余材料，但却是完成零件表面加工全过
❖ 为了使切削加工过程能顺利进行，必须具备 下述基本条件：
❖ (1) 刀具和工件间要有形成零件结构要素所 需的相对运动。
❖ (2) 刀具材料的性能能够满足切削加工的需 要。例如足够的强度和刚度、高温下的耐磨 性等。
❖ (3) 刀具必须具有一定的空间几何结构。
a
4
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 1.1.2 工件上的加工表面
❖ 需注意：
❖ 在切削加工过程中，三个表面始终处于不断的变
动之中 。
a
5
❖ 1.1 切削加工概述
ve 待加工表面
v 过渡表面 已加工表面
v
ap
Байду номын сангаас
kr
vf
主运动
ap
f f/2
f
进给运动 (a) 车外圆
vf (b) 车端面
vf (c) 车槽
过渡表面
v
主运动
已加工表面
待加工表面 vf
v
进给运动
(d) 刨平面
ve
v
ap (e) 钻孔
vf (f) 立铣
n
vn
vp
vn
vf
vf
a
vf
6
(g) 周铣
(h) 磨外圆
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 1.1.3 切削加工中的运动及构成
❖ 按作用的不同分为下列两类：即切削运动和辅助运动 。
❖ l. 切削运动 直接完成切除加工余量任务，形成所需零件表 面的运动，称为切削运动。包括主运动和进给运动。
❖ 21世纪全国应用性本科达机械系列实用规划教材
金属切削原理与刀具
主编 陈锡渠 彭晓南
❖ 中国林业出版社 北京大学出版社
a
1
❖ 第一章 基本概念 ❖ 第七章 孔加工刀具
❖ 第二章 刀具材料
❖ 第八章 铣刀
❖ 第三章 金属切削过程 ❖ 第九章 拉刀 及其变形规律
❖ 第四章 切削条件的合 ❖ 第十章 螺纹刀具
❖ 切削刃上各点的切削速度有可能不同，考虑到刀具的磨
损和工件的表面加工质量，在计算时应以切削刃上各点中的
最大切削速度为准。
a
12
❖ 1.1 切削加工概述
❖ 2. 进给量 f ❖ 主运动的一个循环或单位时间内刀具和工件沿进给运动方向
的相对位移量称为进给量。
❖ 用单齿刀具(如车刀、刨刀)进行加工时，常用刀具或工件 每转或每行程刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度 量，称为每转进给量(mm/r)或每行程进给量(mm/str)。