2017/12/29,机械制造基础,1,第1章 金属切削加工的基础知识,1.1 切削加工的运动分析及切削要素 1.2 金属切削刀具 1.3 切削过程中的物理现象 1.4 工件材料的切削加工性 1.5 切削液,机械制造基础,2017/12/29,机械制造基础,2,本章的学习要求,(1) 掌握切削运动、加工表面、切削用量及切削层参数概念和分析方法；(2) 掌握刀具刀具角度和工作角度的概念、合理选择刀具角度，常用刀具材料的性质与选用；(3) 掌握切削过程中的物理现象及其对加工过程的影响；(4) 掌握切削液的作用，合理选用切削液重点和难点：刀具角度和切削过程中的物理现象,切削加工基础知识,2017/12/29,机械制造基础,3,切削运动及切削要素,1.1 切削加工的运动分析及切削要素,☆ 回转体表面：是以直线为母线作旋转运动所形成的表面； 成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等1.1.1 零件表面的形成,☆平面：是以直线为母线作直线运动形成的表面； 成型方法：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； 成型方法：铣削、成形磨削、数控铣削、电火花加工、激光加工等。
2017/12/29,机械制造基础,4,1.1.2 切削运动,l 分类： 1）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l 概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属,,,2）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3）其它运动：吃刀运动 分度运动,切削运动及切削要素,2017/12/29,机械制造基础,5,常见机床的切削运动,,,切削运动及切削要素,2017/12/29,机械制造基础,6,正在加工的工件表面，根据其所处的状态分为： 已加工表面：已经加工完成的表面 加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削加工的表面 待加工表面：即将进入切削加工的表面l 加工表面,,,切削运动及切削要素,2017/12/29,机械制造基础,7,,,切削运动及切削要素,2017/12/29,机械制造基础,8,1.1.3 切削要素,l 切削用量三要素：切削速度vc:主运动的线速度(mm/min) 圆周运动：Vc=πDnw 直线往复：Vc=2Lnr,,,进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。
1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/min)：单位时间内 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿,切削运动及切削要素,背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面与待加工表面间的距离 补充定义：在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度2017/12/29,机械制造基础,9,切削层：主运动一个周期，相邻两加工表面（切削刃）之间的材料截面l 切削层尺寸平面要素,,,切削层公称厚度hD（老标准ac）： hD=f· sinKr切削层公称宽度bD（老标准aw）: bD=ap/sinKr切削层公称截面积AD： AD=ap· f=bD· hD残留面积ΔAD 残留面积高度 ： H=f/( ctgKr+ctgKr’) rε=0 H=f 2 / 8rε rε≠0,切削运动及切削要素,2017/12/29,机械制造基础,10,切削运动及切削要素,rε=0 时，在⊿ABD和⊿ACD中BD=H ctgKr’ DC=H ctgKrBD+DC=fH(ctgKr+ctgKr’)=f残留面积高度：H=f/( ctgKr+ctgKr’),,,2017/12/29,机械制造基础,11,切削运动及切削要素,rε≠0 时 H=BD=BE-DE,移项后两边平方,并忽略H2(H<< rε)：,残留面积高度： H=f2/8rε,,,2017/12/29,机械制造基础,12,金属切削刀具,l 刀具结构及其几何形状,1.2 金属切削刀具 1.2.1 刀具切削部分的基本定义,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 结构形式：整体式、焊接式、机械安装式（压板压紧）,,,,,,,,前刀面Ar 主切削刃S主后面Aa 刀尖副后面Aa ‘ 副切削刃S,,l 切削部分组成,2017/12/29,机械制造基础,13,l 刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系—正交平面参照系）,（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 和基面相垂直的平面金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,14,前角的作用：前角↑ 切屑变形↓ 切削力↓ 刃口强度↓ 前刀面磨损↓ 导热体积↓刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角 加工脆性材料、断续切削选小前角 加工硬材料选用负前角,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前角的标注：,l 刀具标角度的定义,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,15,在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角后角的标注：,后角的作用：后角↑ 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↓刀具后角的选用：粗加工选小后角 精加工选大后角 选大前角时选小后角以增大刃口强度,2.刀具标注注后角α0：,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,16,主偏角的作用：主偏角↑ 切削刃工作长度↓ 刀尖强度↓ 导热体积↓ 径向分力↓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↑刀具副偏角的选用：一般为5~20° 特殊要求可采用Kr‘=0 °的修光刃,在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角。
4. 副偏角Kr’：在基面内测量的，副切削刃与进给反方向的夹角主偏角和副偏角的标注：,3. 主偏角Kr：,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,17,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 °,刃倾角的作用：（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； λS =0 ° 前刀面上卷曲,在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角刃倾角的标注：,5. 刃倾角λS：,（2）影响切入切出的稳定性（3）影响背向分力大小,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,18,1）粗加工塑性材料时，选择大前角γ0，小后角α0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角λs；加工脆性材料时可适当减小前角γ0；加工高硬度难加工材料时，采用负前角(γ0<0°)。
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Krl 刀具角度的选择原则：,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,19,例题：,,,下图为外圆车削示意图，在图上标注： （1）主运动、进给运动和背吃刀量； （2 ）已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面； （3）基面、主剖面和切削平面； （4）刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,20,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,21,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,22,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,23,刀具工作角度,通常情况下 工作角与标注角近似相等如普通车削、镗孔、铣削等当 较大时或安装误差较大时必须考虑其影响如：车螺纹、铲背、钻孔等刀具的安装条件变化也引起了参考系的变化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。
金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,24,（3）刀杆中心线与进给方向不垂直时工作角度变化,（2）刀尖安装高低对工作角度的影响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） 对工作角度的影响,（1）进给对工作角度的影响横向进给：纵向进给： γ0e=γ0+μ α0e=α0-μ 工作前角增大，工作后角减小金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,25,1.2.2 刀具材料,l 刀具材料的基本性能 高硬度 高耐热性 足够的强度和韧性 高耐磨性 良好的工艺性五个基本性能相互联系，又相互制约，应根据具体加工条件，抓主要性能，兼顾其它金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,26,l 常用刀具材料的种类及应用,,,,,,,,金属切削刀具,2017/12/29,机械制造基础,27,1.3 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,,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。