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1、第一章第一章 金属切削加工的基本定义金属切削加工的基本定义第一节第一节 切削运动和工件表面切削运动和工件表面第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度第三节第三节 切削要素切削要素第一节第一节 切削运动和工件表面切削运动和工件表面一、切削运动一、切削运动切削运动是为了形成工件表面所必需的刀具与工件之间的相切削运动是为了形成工件表面所必需的刀具与工件之间的相对运动。在金属切削加工中，刀具和工件间必须完成一定的对运动。在金属切削加工中，刀具和工件间必须完成一定的切削运动，才能从工件上切去一部分多余的金属层。切削运动，才能从工件上切去一部分多余的金属层。1.主运动主运动切削时最主要的
2、运动称为主运动。由机床或人力提供的主要切削时最主要的运动称为主运动。由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前刀面接近工件，从工件上直接切除金属，它具有切削速度最刀面接近工件，从工件上直接切除金属，它具有切削速度最高、消耗功率最大的特点。高、消耗功率最大的特点。2.进给运动进给运动由机床或人力提供的运动，它使刀具和工件之间产生附加的由机床或人力提供的运动，它使刀具和工件之间产生附加的下-页 返回第一节第一节 切削运动和工件表面切削运动和工件表面 相对运动，使主运动能够继续切除工件上多余金属，以便形相对运动，使主
3、运动能够继续切除工件上多余金属，以便形成所需几何特性的已加工表面。成所需几何特性的已加工表面。3.合成切削运动合成切削运动主运动和进给运动的合成运动称为合成切削运动。主运动和进给运动的合成运动称为合成切削运动。在工作平面内，同一瞬时主运动方向与合成切削运动方向之在工作平面内，同一瞬时主运动方向与合成切削运动方向之间的夹角称为合成切削速度角间的夹角称为合成切削速度角 二、工件上的表面二、工件上的表面切削过程中，工件上始终存在着三个不断变化的表面，如切削过程中，工件上始终存在着三个不断变化的表面，如图图1-1所示。所示。上-页 下-页 返回第一节第一节 切削运动和工件表面切削运动和工件表面待加工表
4、面待加工表面:工件上有待切除的表面工件上有待切除的表面;已加工表面已加工表面:工件上由刀具切削后产生的新表面工件上由刀具切削后产生的新表面;过渡表面过渡表面:在待加工表面和已加工表面之间由切削刃在工件上在待加工表面和已加工表面之间由切削刃在工件上正在形成的那个表面。正在形成的那个表面。上-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度一、车刀切削部分的组成一、车刀切削部分的组成图图1-3所示为直头外圆车刀，它由刀头所示为直头外圆车刀，它由刀头(切削部分切削部分)和刀杆和刀杆(夹夹持部分持部分)所组成。所组成。(1)前面前面 刀具上切屑流过的表面。刀具上切屑流过的表面。(2)
5、主后面主后面 刀具上与过渡表面相对的表面，或者说，刀具上刀具上与过渡表面相对的表面，或者说，刀具上同前面相交形成主切削刃的表面。同前面相交形成主切削刃的表面。(3)副后面副后面 刀具上与已加工表面相对的表面，或者说，刀刀具上与已加工表面相对的表面，或者说，刀具上同前面相交形成副切削刃的表面。具上同前面相交形成副切削刃的表面。(4)主切削刃主切削刃 前面与主后面的交线。它担负着主要的切削前面与主后面的交线。它担负着主要的切削工作，也叫做主刀刃。工作，也叫做主刀刃。下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(5)副切削刃副切削刃 前面与副后面的交线。它酉由主切削刃完成前
6、面与副后面的交线。它酉由主切削刃完成切削工作并形成已加工表面。切削工作并形成已加工表面。(6)刀尖主切削刃刀尖主切削刃 与副切削刃连接处相当短的那一部分切与副切削刃连接处相当短的那一部分切削刃。削刃。二、刀具静止角度参考系二、刀具静止角度参考系刀具切削部分的各表面与切削刃，其空间位置对刀具的切削刀具切削部分的各表面与切削刃，其空间位置对刀具的切削性能、加工质量与切削效率有很大影响。刀具几何角度就是性能、加工质量与切削效率有很大影响。刀具几何角度就是用来表达前、后面和切削刃的空间位置的。用来表达前、后面和切削刃的空间位置的。刀具静止角度参考系是设计、制造和刃磨刀具时采用的参考刀具静止角度参考系是
7、设计、制造和刃磨刀具时采用的参考系。目前，常用的参考系有四种，即主剖面参考系、法剖面系。目前，常用的参考系有四种，即主剖面参考系、法剖面参考系和进给、切深剖面参考系。参考系和进给、切深剖面参考系。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度 1.主剖面参考系主剖面参考系主剖面参考系由两个坐标平面和一个测量平面构成，即基面、主剖面参考系由两个坐标平面和一个测量平面构成，即基面、切削平面和主剖面。切削平面和主剖面。基面基面 如如图图1 -5(a)所示，基面是过主切削刃上选定点并垂所示，基面是过主切削刃上选定点并垂直于该点切削速度方向的平面，由此可知，在静止时，基面
8、直于该点切削速度方向的平面，由此可知，在静止时，基面与刀杆底面平行；切削刃上各点基面相互平行；当切削刃与与刀杆底面平行；切削刃上各点基面相互平行；当切削刃与刀杆底面平行时，切削刃上各点基面重合为一个。刀杆底面平行时，切削刃上各点基面重合为一个。切削平面切削平面 如图如图1 -5(a)所示，切削平面是过主切削刃上选所示，切削平面是过主切削刃上选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面，由此可知，切削定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面，由此可知，切削刃上选定点的切削速度一定在该点的切削平面内。刃上选定点的切削速度一定在该点的切削平面内。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削
9、部分的几何角度主剖面主剖面(又称正交平面或主截面又称正交平面或主截面) 如图如图1 -5(a)所示，主剖所示，主剖面是指过主切削刃上选定点并同时垂直于基面与切削平面的面是指过主切削刃上选定点并同时垂直于基面与切削平面的平面，也可以认为，主剖面是垂直于主切削刃在基面上投影平面，也可以认为，主剖面是垂直于主切削刃在基面上投影的平面，主剖面是一个测量平面。的平面，主剖面是一个测量平面。2.法剖面参考系法剖面参考系法剖面参考系由基面、切削平面和法剖面组成，与主剖面参法剖面参考系由基面、切削平面和法剖面组成，与主剖面参考系相比仅是测量平面不同，而坐标平面相同。考系相比仅是测量平面不同，而坐标平面相同。3
10、.进给、切深剖面参考系进给、切深剖面参考系进给剖面进给剖面 如图如图1 -5(b)所示，进给剖面是指过主切削刃上所示，进给剖面是指过主切削刃上选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面。选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度切深剖面切深剖面(背平面背平面) 如图如图1 -5(b)所示，切深剖面是指过所示，切深剖面是指过主切削刃上选定点，并垂直于基面和进给剖面的平面。主切削刃上选定点，并垂直于基面和进给剖面的平面。三、刀具静止三、刀具静止(标注标注)角度角度(一一)主剖面参考系刀具静止角度主剖面参考系
11、刀具静止角度(图图1-6) 1.在基面尸，内度量的角度在基面尸，内度量的角度 将刀具投影在基面尸，内。将刀具投影在基面尸，内。主偏角主偏角 主切削刃与进给运动方向间的夹角主切削刃与进给运动方向间的夹角;副偏角副偏角 副切削刃与进给运动反向间的夹角副切削刃与进给运动反向间的夹角;刀尖角刀尖角 是一个函数角，其大小由主、副偏角的大小来确定，是一个函数角，其大小由主、副偏角的大小来确定，即即180rrr上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度2.在切削平面内度量的角度在切削平面内度量的角度刃倾角刃倾角 主切削刃与基面间的夹角。主切削刃与基面间的夹角。3.在主剖面
12、内度量的角度在主剖面内度量的角度由于主切削刃与副切削刃共处于同一前面内，所以当主切削由于主切削刃与副切削刃共处于同一前面内，所以当主切削刃的前角和刃倾角确定后，而副切削刃也就被确定了。因此，刃的前角和刃倾角确定后，而副切削刃也就被确定了。因此，副切削刃通常只确定副偏角和副后角。副切削刃通常只确定副偏角和副后角。4.在副剖面内度量的角度在副剖面内度量的角度副后角副后角 副后面与切削平面间的夹角。副后面与切削平面间的夹角。综上所述，在主剖面参考系中，外圆车刀有六个独立几何角综上所述，在主剖面参考系中，外圆车刀有六个独立几何角度。用这六个独立几何角度，就能够准确地表达车刀切削部度。用这六个独立几何角
13、度，就能够准确地表达车刀切削部分各表面及切削刃的空间位置。分各表面及切削刃的空间位置。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(二二)法剖面参考系刀具静止角度法剖面参考系刀具静止角度(1)在基面在基面Pr内度量的角度内度量的角度 rr以及在切削平面内度量的以及在切削平面内度量的角度与主剖面参考系完全相同。角度与主剖面参考系完全相同。(2)在法剖面内度量的角度在法剖面内度量的角度 过主切削刃上选定点，作出法剖过主切削刃上选定点，作出法剖面面(图图1-7)。(三三) 进给、切深剖面参考系刀具静止角度进给、切深剖面参考系刀具静止角度(1)在基面中的主偏角、副偏角
14、心以及在切削平面中的刃倾在基面中的主偏角、副偏角心以及在切削平面中的刃倾角与主剖面参考系完全相同。角与主剖面参考系完全相同。(2)在进给剖面内度量的角度在进给剖面内度量的角度(图图1-8)(3)在切深剖面内度量的角度在切深剖面内度量的角度(图图1-8)上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度切深切深(背背)前角前角 前面与基面间的夹角，其正、负规定与相同前面与基面间的夹角，其正、负规定与相同;切深切深(背背)后角后角 主后面与切削平面间的夹角。主后面与切削平面间的夹角。以上介绍了四个剖面参考系中的刀具静止角度。以上介绍了四个剖面参考系中的刀具静止角度。(四
15、四)常用车刀静止角度举例常用车刀静止角度举例车刀的种类很多，下面画出四把常用车刀的静止角度。车刀的种类很多，下面画出四把常用车刀的静止角度。(1)90外圆车刀外圆车刀(图图1-9)。(2)45弯头车刀弯头车刀(图图1-10)。(3)通孔镬刀通孔镬刀(图图1-11)。(4)切断刀切断刀(图图1-12)。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(五五)车刀几何形状的图示法车刀几何形状的图示法车刀几何形状的图示法，就是用作图的方法将车刀切削部分车刀几何形状的图示法，就是用作图的方法将车刀切削部分的几何形状表达出来。的几何形状表达出来。1.切削部分的投影作图法切削
16、部分的投影作图法(图图1-13)下面讨论主剖面参考系刀具几何形状的投影作图法。下面讨论主剖面参考系刀具几何形状的投影作图法。(1)基面基面P，投影图，投影图作假定进给运动方向作假定进给运动方向作刀杆宽度作刀杆宽度确定刀尖位置确定刀尖位置根据定义作根据定义作rr在主切削刃上任选一点在主切削刃上任选一点D上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(2)作切削平面投影图作切削平面投影图(S向视图向视图)作平行于主切削刃在基面上投影的平行线，作为刀杆底面。作平行于主切削刃在基面上投影的平行线，作为刀杆底面。按刀杆高度按刀杆高度H，作刀杆顶面线。，作刀杆顶面线。根据定
17、义作出根据定义作出s。将基面投影图中的将基面投影图中的A,B两点投影在切削平面投影图上，得两点投影在切削平面投影图上，得主切削刃上的真实长度主切削刃上的真实长度AB。(3)主剖面主剖面过过D点作主剖面。点作主剖面。沿切削平面在基面沿切削平面在基面Pr上的投影，作切削平面上的投影，作切削平面Ps，确定，确定D点，点，过过D点作基面点作基面Pr、前角和后角。、前角和后角。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度在在Po内，根据内，根据D点的高度，作出刀杆底面，与主后面交于点的高度，作出刀杆底面，与主后面交于F;同理，若主切削刃上再选定同理，若主切削刃上再选定B
18、点，可得点，可得W点。点。 (4)再作基面投影图再作基面投影图将将F, W分别投影到基面分别投影到基面Pr投影图，得直线投影图，得直线FW(图中为虚图中为虚线线)，此直线即为主后面与刀杆底面的交线。，此直线即为主后面与刀杆底面的交线。作副后面与刀杆底面的交线，其方法与上述相同。作副后面与刀杆底面的交线，其方法与上述相同。过过C点作主切削刃的平行线点作主切削刃的平行线(此直线在前面内此直线在前面内)，与主剖面，与主剖面和前面的交线和前面的交线DK交于交于J。(5)再作切削平面投影图再作切削平面投影图自基面投影图，将自基面投影图，将J点投影到切削平面投影图上，并过点投影到切削平面投影图上，并过J点
19、点作主切削刃的平行线作主切削刃的平行线;将基面投影图上的将基面投影图上的C点投影到该平行线点投影到该平行线上，得上，得C点在切削平面投影图上的投影。点在切削平面投影图上的投影。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度将将L,G,H,E,Q投影于投影于P。投影图，连接。投影图，连接AG,CH,BL和和BQ。作作CKS的投影线的投影线(此直线在内为虚线此直线在内为虚线)，用虚线连接，用虚线连接BS,ES。(6)副剖面图副剖面图过副切削刃上过副切削刃上D 作副剖面作副剖面P o。在在P o内，过内，过D 点作出点作出a o。根据根据D点的高度，作出刀杆底面。点的
20、高度，作出刀杆底面。利用主、副剖面在前面上交点的高度，作出前面。利用主、副剖面在前面上交点的高度，作出前面。2.切削部分的简略画法切削部分的简略画法按照真实投影关系来表达车刀切削部分的几何形状，相当烦按照真实投影关系来表达车刀切削部分的几何形状，相当烦琐与复杂。在工程上通常采用简略画法，即按照大致的投影琐与复杂。在工程上通常采用简略画法，即按照大致的投影上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度 关系，取基面投影图为俯视图，切深剖面或进给剖面投影为关系，取基面投影图为俯视图，切深剖面或进给剖面投影为正视图，切削平面投影图为向视图，同日州主出主、副剖面，正视图
21、，切削平面投影图为向视图，同日州主出主、副剖面，在这些图上标出静止角度及刀杆尺寸，尺寸按比例绘制。在这些图上标出静止角度及刀杆尺寸，尺寸按比例绘制。(六六)刀具不同参考系静止角度的换算刀具不同参考系静止角度的换算*刀具静止角度以主剖面参考系静止角度应用为最多。刀具静止角度以主剖面参考系静止角度应用为最多。1. 主、法剖面间的角度换算主、法剖面间的角度换算经推导，可得到如下计算关系式经推导，可得到如下计算关系式tantancosnos上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度对于后角与法后角的换算可用类似方法求得。但最简单的方对于后角与法后角的换算可用类似方法
22、求得。但最简单的方法是假定后面转向前面并与前面重合，这样便有法是假定后面转向前面并与前面重合，这样便有主后角与法后角的关系式主后角与法后角的关系式2.主剖面与进给、切深剖面间的角度换算主剖面与进给、切深剖面间的角度换算任意剖面是指垂直于基面的平面，进给剖面、切深剖面、切任意剖面是指垂直于基面的平面，进给剖面、切深剖面、切削平面等是任意剖面的特例。削平面等是任意剖面的特例。9090oonncotcotcosnos上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度经推导经推导(具体推导过程略具体推导过程略)，可得前角换算关系式，可得前角换算关系式 3.车刀几何角度的刃磨
23、车刀几何角度的刃磨车刀所要求的几何角度是经过刃磨而获得的。手工刃磨获得车刀所要求的几何角度是经过刃磨而获得的。手工刃磨获得的几何角度误差较大，有时很难满足切削要求，所以常在磨的几何角度误差较大，有时很难满足切削要求，所以常在磨刀机上进行刃磨。常用的车刀刃磨夹具如图刀机上进行刃磨。常用的车刀刃磨夹具如图1一一18所示，它所示，它由平口虎钳由平口虎钳1、两副、两副90弯头弯头2和底座和底座3组成。组成。tantansintancostantancostansinforsrnorsr上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度(1)刃磨后面夹具如刃磨后面夹具如图图1
24、 -18 (a)所示，为磨出选定的所示，为磨出选定的r和和o，刃磨后面的调整步骤如下。，刃磨后面的调整步骤如下。将车刀装在平口虎钳中，原始位置如图将车刀装在平口虎钳中，原始位置如图1-18(b)所示。所示。绕绕z轴旋转轴旋转r角，使车刀切削平面与砂轮工作平面平行，如角，使车刀切削平面与砂轮工作平面平行，如图图1-18(c)所示。所示。绕绕Y轴旋转角，使主切削刃平行于轴旋转角，使主切削刃平行于x轴，如图轴，如图1一一18(d)所所示。示。绕绕x轴旋转轴旋转n角，使后面与砂轮工作平面平行，如图角，使后面与砂轮工作平面平行，如图1-18(e)所所沿沿Y轴方向吃刀，沿轴方向吃刀，沿x轴方向作进给，刃磨
25、后面。轴方向作进给，刃磨后面。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度 (2)刃磨前面可按下述步骤进行调整。刃磨前面可按下述步骤进行调整。将车刀装在平口虎钳中，位置如图将车刀装在平口虎钳中，位置如图1-18(f)所示，使车刀所示，使车刀的的vf方向垂直向上，此时的方向垂直向上，此时的:轴平行于车刀的假定进给平面轴平行于车刀的假定进给平面Pr,Y轴则平行车刀的假定切深剖面轴则平行车刀的假定切深剖面.绕绕x轴旋转轴旋转p角。角。绕绕y轴旋转轴旋转f角。角。吃刀、进给，进行刃磨。吃刀、进给，进行刃磨。 四、刀具工作角度四、刀具工作角度刀具静止角度是以刀杆底面为基
26、准，并在不考虑进给运动大刀具静止角度是以刀杆底面为基准，并在不考虑进给运动大小的条件下定义的角度，是供设计、刃磨与测量使用的。但小的条件下定义的角度，是供设计、刃磨与测量使用的。但是在实际切削时，由于刀具的安装位置、刀具与工件相对运是在实际切削时，由于刀具的安装位置、刀具与工件相对运动情况的变化，实际起作用的角度与静止角度不同。动情况的变化，实际起作用的角度与静止角度不同。上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度刀具工作角度参考系是以刀具合成切削速度刀具工作角度参考系是以刀具合成切削速度ve方向为依据建方向为依据建立的参考系，各平面和刀具角度，其符号要加注
27、下脚标立的参考系，各平面和刀具角度，其符号要加注下脚标“e”.工作基面工作基面 通过切削刃上选定点并与合成切削速度通过切削刃上选定点并与合成切削速度ve方向相方向相垂直的平面垂直的平面;工作切削平面工作切削平面 通过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于通过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于工作基面的平面。工作基面的平面。 (一一)横向进给对刀具工作角度的影响横向进给对刀具工作角度的影响由于横向进给时由于横向进给时vf较大，通过合成切削速度。建立的工作较大，通过合成切削速度。建立的工作参考系相对静止参考系转过了较大的角度，如图参考系相对静止参考系转过了较大的角度，如图1-20所示。所示。上-页 下
28、-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度工作前角和工作后角工作前角和工作后角o的数值可由下式来确定的数值可由下式来确定(二二)纵向进给对刀具工作角度的影响纵向进给对刀具工作角度的影响同样道理，由于进给运动的存在，以合成切削速度。建立同样道理，由于进给运动的存在，以合成切削速度。建立的工作基面尸、和工作切削平面分别与基面和切削平面的夹的工作基面尸、和工作切削平面分别与基面和切削平面的夹角为角为f，如，如图图1-21所示。所示。oefeoooefeootantanoffd上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度工作进给前角和工作进给
29、后角工作进给前角和工作进给后角若将工作角度的变化情况转化到主剖面中，则有若将工作角度的变化情况转化到主剖面中，则有工作前角工作前角工作后角工作后角由上式可知，由上式可知，o的大小与进给量五工件待加工表面直径的大小与进给量五工件待加工表面直径d，和主偏角有关，对于车削外圆，和主偏角有关，对于车削外圆， o值比较小，一般不超过值比较小，一般不超过30 40，故可忽略不计。，故可忽略不计。feffffeffoeoooeoo上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度值得注意的是，螺纹车刀左右两侧切削刃的值对工作角度的值得注意的是，螺纹车刀左右两侧切削刃的值对工作角度
30、的影响是相反的，为使左右两侧工作后角相接近，在刃磨时左影响是相反的，为使左右两侧工作后角相接近，在刃磨时左右两侧不应磨成相等的后角。右两侧不应磨成相等的后角。(三三)刀具安装位置对刀具工作角度的影响刀具安装位置对刀具工作角度的影响刀具工作角度除受进给运动影响外，还要受刀具安装位置的刀具工作角度除受进给运动影响外，还要受刀具安装位置的影响，下面分两种情况进行讨论。影响，下面分两种情况进行讨论。如如图图1-23所示，当刀尖安装高于工件中心时，由于实际切所示，当刀尖安装高于工件中心时，由于实际切削速度不在工件中心高上，其方向与刀杆底面不垂直。此时，削速度不在工件中心高上，其方向与刀杆底面不垂直。此时
31、，按照实际切削速度方向建立的工作参考系，其工作角度与静按照实际切削速度方向建立的工作参考系，其工作角度与静止角度的关系为止角度的关系为pepppepp上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度若将切深剖面中的工作角度的变化情况转化到主剖面，则有若将切深剖面中的工作角度的变化情况转化到主剖面，则有工作前角工作前角工作后角工作后角若刀尖安装低于工件中心时，刀具工作角度变化情况正好与若刀尖安装低于工件中心时，刀具工作角度变化情况正好与上述相反。另外，镬孔时刀具安装高低对工作角度的影响正上述相反。另外，镬孔时刀具安装高低对工作角度的影响正好与车外圆相反。对这些问题不
32、作赘述，由读者自己分析。好与车外圆相反。对这些问题不作赘述，由读者自己分析。2.刀杆中心面刀杆中心面中心线中心线)不垂直于进给运动方向的影响不垂直于进给运动方向的影响如如图图1-24所示，车刀刀杆中心面所示，车刀刀杆中心面(中心线中心线)与进给运动方向与进给运动方向不垂直时，工作主偏角、工作副偏角将发生变化。不垂直时，工作主偏角、工作副偏角将发生变化。oeoooeoo上-页 下-页 返回第二节第二节 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度在生产实际中，可根据实际切削需要来调整主偏角与副偏角在生产实际中，可根据实际切削需要来调整主偏角与副偏角的数值。的数值。上-页 返回第三节第三节 切削要
33、素切削要素一、切削用量一、切削用量切削用量表示主运动和进给运动量，用于调整机床的工艺参切削用量表示主运动和进给运动量，用于调整机床的工艺参数。它是指切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量数。它是指切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量(切切削深度削深度)三个要素的总称。三个要素的总称。1.切削速度切削速度切削速度切削速度vo单位为单位为m/s或或m/min，是指切削刃上选定点相，是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时线速度。主运动是旋转运动时，切对于工件的主运动的瞬时线速度。主运动是旋转运动时，切削速度的计算公式如下削速度的计算公式如下:1000cdnv下-页 返回第三节第三节 切削要
34、素切削要素 2.进给量进给量进给量进给量f，单位是，单位是mm/r或或mm/r(行程行程)，是指工件或刀具，是指工件或刀具的主运动每转或每一行程刀具与工件两者在进给运动方向上的主运动每转或每一行程刀具与工件两者在进给运动方向上的相对位移量。的相对位移量。主运动是往复直线运动时为每往复一次的进给量。主运动是往复直线运动时为每往复一次的进给量。3.背吃刀量背吃刀量背吃刀量背吃刀量 单位是单位是mm，是指工件已加工表面和待加工表面之，是指工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。间的垂直距离。外圆车削背吃刀量为外圆车削背吃刀量为2wmpdda上-页 下-页 返回第三节第三节 切削要素切削要素钻孔背吃
35、刀量为钻孔背吃刀量为二、切削层横截面要素二、切削层横截面要素切削层是指在切削过程中刀具的刀刃在一次走刀中所切除的切削层是指在切削过程中刀具的刀刃在一次走刀中所切除的工件材料层。切削层的轴向剖面称为切削层横截面，如工件材料层。切削层的轴向剖面称为切削层横截面，如图图1一一25所示。所示。(1)切削层公称宽度切削层公称宽度Bd 切削层公称宽度是指刀具主切削刃切削层公称宽度是指刀具主切削刃与工件的接触长度，单位是与工件的接触长度，单位是mm。2mpda sinpDrab上-页 下-页 返回第三节第三节 切削要素切削要素(2)切削层公称厚度切削层公称厚度hD 切削层公称厚度是指刀具或工件每移切削层公称
36、厚度是指刀具或工件每移动一个进给量动一个进给量f时，刀具主切削刃相邻的两个位置之间的垂直时，刀具主切削刃相邻的两个位置之间的垂直距离，单位是距离，单位是mm。车外圆时。车外圆时:(3)切削层公称横截面积切削层公称横截面积Ap 切削层公称横截面积即切削层切削层公称横截面积即切削层横截面的面积，单位是横截面的面积，单位是mm可以表示为可以表示为sinDrhfDPAa f上-页 返回图图1-1切削运动和加工表面切削运动和加工表面返回图图1一一3典型外圆车刀切削部分的组成典型外圆车刀切削部分的组成返回图图1一一5刀具静止参考系的平面刀具静止参考系的平面返回图图1一一6 主剖面参考系刀具静止角度主剖面参
37、考系刀具静止角度返回图图1一一7法剖面参考系刀具静止角度法剖面参考系刀具静止角度返回图图1一一8进给、切深剖面参考系刀具静止进给、切深剖面参考系刀具静止角度角度返回图图1一一9 90外圆车刀几何角度外圆车刀几何角度返回图图1一一10 45弯头车刀几何角度弯头车刀几何角度返回图图1一一11通孔镗刀几何角度通孔镗刀几何角度返回图图1一一12切断刀几何角度切断刀几何角度返回图图1一一13车刀投影作图法车刀投影作图法返回图图1一一18车刀刃磨夹具及刃磨前、后面车刀刃磨夹具及刃磨前、后面时的调整时的调整返回图图1一一21纵向进给时刀具的工作角度纵向进给时刀具的工作角度返回图图1一一23刀具安装高低对刀具
38、工作角度刀具安装高低对刀具工作角度的影响的影响返回图图1一一24刀杆中心面不垂直于进给方向刀杆中心面不垂直于进给方向的工作角度的工作角度返回图图1一一25纵车外圆时的切削层要素纵车外圆时的切削层要素返回第二章第二章 刀具材料刀具材料第一节第一节 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料第三节第三节 其他刀具材料其他刀具材料第一节第一节 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能 一、硬度、耐磨性和耐热性一、硬度、耐磨性和耐热性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现
39、有刀具材料硬度都在这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。织的稳定性。二、足够的强度和韧性二、足够的强度和韧性这是满足刀刃在承受重载荷及机械冲击时不致破损的需要。这是满足刀刃在承受重载荷及机械冲击时不致破损的需要。切削时，刀具切削部分要承受很大的切削力、冲击和振动，切削时，刀具切削部分要承受很大的切削力、冲击和振动，为避免崩刃和折断，刀具材料应具有为避免崩刃和折断，刀具材料应
40、具有足够的强度和韧性。足够的强度和韧性。下-页 返回第一节第一节 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能三、良好的工艺性能和经济性三、良好的工艺性能和经济性这是为了便于使用和推广的需要。刀具材料具有良好的工艺这是为了便于使用和推广的需要。刀具材料具有良好的工艺性能，可以进行锻、轧、焊接、切削加工和磨削、热处理等，性能，可以进行锻、轧、焊接、切削加工和磨削、热处理等，方便制造加工，满足各种加工的需要。方便制造加工，满足各种加工的需要。四、良好的导热性和较小的膨胀系数四、良好的导热性和较小的膨胀系数这是提高加工精度的需要。在其他条件相同的情况下，刀具这是提高加工精度的需要。在其他条件相同的情况下
41、，刀具材料的导热系数越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降材料的导热系数越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度、提高刀具耐用度。低切削温度、提高刀具耐用度。五、稳定的化学性能和良好的抗猫结性能五、稳定的化学性能和良好的抗猫结性能这是提高刀具抗化学磨损的需要。刀具材料的化学性能稳定，这是提高刀具抗化学磨损的需要。刀具材料的化学性能稳定，在高温、高压下，才能保持良好的抗扩散、抗氧化的能力。在高温、高压下，才能保持良好的抗扩散、抗氧化的能力。上-页 返回第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料 一、高速钢一、高速钢高速钢是一种加入了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高高速钢是一种加入了较多的钨
42、、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具合金工具钢，有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。材料中最高的。 1.高速钢的特点高速钢的特点高速钢是加入了高速钢是加入了W,Mo,Cr,V等合金元素的高合金工具钢，等合金元素的高合金工具钢，其合金元素其合金元素W,Mo,Cr,V等与等与C化合形成高硬度的碳化物，使化合形成高硬度的碳化物，使高速钢步埔书独子的耐磨高速钢步埔书独子的耐磨J性。性。W和和C的原子鬓洽力很强，提的原子鬓洽力很强，提高了马氏体受热时的高了马氏体受热时的;封脾稳定性，使钢在封脾稳定性，使钢在550一一600时仍能保持高硬度，增加
43、了钢的热硬性。时仍能保持高硬度，增加了钢的热硬性。Mo的作用与的作用与W基基本相同，并能细化碳化物晶粒，提高钢中碳化物的均匀性，本相同，并能细化碳化物晶粒，提高钢中碳化物的均匀性，下-页 返回第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料从而提高钢的韧性。从而提高钢的韧性。V与与C的结合力比的结合力比W的更强，以稳定的的更强，以稳定的VC形式存在，且形式存在，且VC晶粒细小，分布均匀，硬度很高，晶粒细小，分布均匀，硬度很高，V使使钢的热硬性提高的作用比钢的热硬性提高的作用比W哪虽烈。哪虽烈。W和和V的碳化物在高温的碳化物在高温时有力地起到阻止晶粒长大的作用。时有力地起到阻止晶粒长大的作用。 2.高速钢
44、的种类高速钢的种类高速钢根据切削性能，可分为普通高速钢和高性能高速钢高速钢根据切削性能，可分为普通高速钢和高性能高速钢;根根据化学成分，可分为钨系、钨钥系和钥系高速钢据化学成分，可分为钨系、钨钥系和钥系高速钢;根据制造方根据制造方法，可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。法，可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。(1)普通高速钢普通高速钢工艺性能好，切削性能可满足一普通高速钢普通高速钢工艺性能好，切削性能可满足一般工程材料的常规加工要求。般工程材料的常规加工要求。上-页 下-页 返回第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料(2)高性能高速钢高性能高速钢是在普通型高速钢中增加高性能高速钢高性能高速钢是在普
45、通型高速钢中增加C,V，添加，添加Co, Al等合金元素的新钢种。其常温硬度可达等合金元素的新钢种。其常温硬度可达67一一70HRC，耐磨性和耐热性有显著提高，能用于不锈钢、，耐磨性和耐热性有显著提高，能用于不锈钢、耐热钢和高强度钢等难加工材料的切削加工。耐热钢和高强度钢等难加工材料的切削加工。 (3) 冶金高速钢粉末冶金高速钢是把高频感应炉熔炼好的高冶金高速钢粉末冶金高速钢是把高频感应炉熔炼好的高速钢钢水置于保护气罐中，用高压隋性汽体速钢钢水置于保护气罐中，用高压隋性汽体(如氢气如氢气)雾化成雾化成细小的耀日丈，然后用高温、高压压制、烧结而成。它克服细小的耀日丈，然后用高温、高压压制、烧结而
46、成。它克服了一般熔炼方法产生的粗大共晶偏析，热处理变形小，韧性、了一般熔炼方法产生的粗大共晶偏析，热处理变形小，韧性、硬度较高，耐磨性好。用它制成的刀具，可切削各种难加工硬度较高，耐磨性好。用它制成的刀具，可切削各种难加工材料。材料。上-页 下-页 返回第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料二、硬质合金二、硬质合金硬质合金的发展很快，现已成为主要的刀具材料之一。目前硬质合金的发展很快，现已成为主要的刀具材料之一。目前车削刀具大都采用硬质合金，其他刀具采用硬质合金的也日车削刀具大都采用硬质合金，其他刀具采用硬质合金的也日益增多，如硬质合金端铣刀、立铣刀、镬刀、拉刀、铰刀等。益增多，如硬质合金端铣
47、刀、立铣刀、镬刀、拉刀、铰刀等。 1.钨钻类钨钻类(YG类类)硬质合金硬质合金YG类硬质合金相当于类硬质合金相当于ISO标准的标准的K类，主要由类，主要由WC和和Co组组成，其常温硬度为成，其常温硬度为88 91 HRA，切削温度可达，切削温度可达800900 ，常用的牌号有，常用的牌号有YG3,YC,6,YG8等。等。YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧度较好，不易崩刃，适合切类硬质合金的抗弯强度和冲击韧度较好，不易崩刃，适合切削脆性材料，如铸铁。削脆性材料，如铸铁。YG类硬质合金的刃磨性较好，刃口可类硬质合金的刃磨性较好，刃口可以磨得较锋利，同时导热系数较大，可以用来加工不锈钢和以磨得较锋利，
48、同时导热系数较大，可以用来加工不锈钢和高温合金钢等难加工材料、非铁金属及纤维层压材料。高温合金钢等难加工材料、非铁金属及纤维层压材料。第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料 2.钨钻钦类硬质合金钨钻钦类硬质合金YT类硬质合金相当于类硬质合金相当于ISO标准的标准的P类，主要由类，主要由WC, TiC和和Co组成，其常温硬为组成，其常温硬为8993 HRA，切削温度可达，切削温度可达8001000 ，常用的牌号有，常用的牌号有YT5 , YTlS , YT30等。等。YT类硬质合金中加入类硬质合金中加入TiC，使其硬度、耐热性、抗豁结性和，使其硬度、耐热性、抗豁结性和抗氧化能力均有所增加，从而提
49、高了刀具的切削速度和刀具抗氧化能力均有所增加，从而提高了刀具的切削速度和刀具耐用度。耐用度。 3.钨钻钦担类硬质合金钨钻钦担类硬质合金W类硬质合金相当于类硬质合金相当于ISO标准的标准的M类，它是在普通硬质合金类，它是在普通硬质合金中加入了中加入了TaC或或NbC等稀有难熔金属碳化物，从而提高了硬等稀有难熔金属碳化物，从而提高了硬质合金的韧性和耐磨性，使其具有较好的综合切削性能。质合金的韧性和耐磨性，使其具有较好的综合切削性能。上-页 下-页 返回第二节第二节 常见刀具材料常见刀具材料4.碳化钦基类碳化钦基类YN类类)硬质合金硬质合金YN类硬质合金相当于类硬质合金相当于ISO标准的标准的P类，
50、又称为金属陶瓷，它是类，又称为金属陶瓷，它是以以TiC为主要成分，以为主要成分，以Ni和和Mo为豁结剂的硬质合金，具有很高为豁结剂的硬质合金，具有很高的硬度，与工件材料的亲和力较小，可采用较高的切削速度。的硬度，与工件材料的亲和力较小，可采用较高的切削速度。因此，它适用于高速精加工普通钢、工具钢和淬火钢。因此，它适用于高速精加工普通钢、工具钢和淬火钢。5.超细晶粒硬质合金超细晶粒硬质合金这是一种高硬度、高强度兼备的硬质合金，具有这是一种高硬度、高强度兼备的硬质合金，具有硬质合金的硬质合金的高硬度和高速钢的高强度。因此，这类合金可用于间断切削，高硬度和高速钢的高强度。因此，这类合金可用于间断切削