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1、第一章 金属切削加工基础,1.1 刀具的几何形状及刀具材料 一、刀具的组成,第一章 金属切削加工基础,1.1刀具的几何形状及刀具材料,刀具的组成：,切削部分,夹持部分,一、刀具的组成,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,一、刀具的组成,刀具的组成：,切削部分,夹持部分,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,二、刀具的几何形状,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,二、刀具的几何形状,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削
2、加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,二、刀具的几何形状,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,二、刀具的几何形状,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,二、刀具的几何形状,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,二、刀具的几何形状,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.刀具切削部分的组成,三个刀面：,二、刀具的几何形状,：刀具上切屑流
3、过的表面 ：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃 ：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃,两个刀刃：,：切出过渡表面的切削刃 ：前刀面与副后面相交形成的切削刃,：主切削刃与副切削刃的连接处,(1)前刀面 (2)主后刀面 (3)副后刀面,(1)主切削刃 (2)副切削刃,一个尖：刀尖,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr 主切削
4、平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,2
5、.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr：通过主切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面 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 副切削平面ps：通过副切削刃选定点，与副切削刃相切并垂直于基面 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 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,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr，主切削平面ps，副切削平面ps，正交平面po，假定工
6、作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr，主切削平面ps，副切削平面ps，正交平面po，假定工作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(1).辅助平面, 基面pr，主切削平面ps，副切削平面ps，正交平面po，假定工作平面pf,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(2).标注角度 在基面pr内标注的角度 .主偏角kr:主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（4090）。
7、 .副偏角kr:副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(2).标注角度,主偏角kr、副偏角kr 越大，残留面积越大,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(2).标注角度,主偏角kr、越大，进给抗力越大，切深抗力越小,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(2).标注角度 在正交平面po标注的角度,.前角o:前刀面与 基面间夹角（015）。,.后角o :主后刀面 与主切削
8、平面间夹角（612）,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,前角的作用,前角越大，刀越锋利、切削轻快， 强度下降、不利散热,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,后角的作用,减小主后刀面与加工表面的摩擦,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(2).标注角度,在主切削平面ps标注的角度,刃倾角s:主切削刃与基面间夹角（-5+5）。,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,刃倾角的作用,刃倾角对切屑排出方向的
9、影响,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(3).工作角度, 刀具装夹位置的影响,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(3).工作角度,刀具装夹位置的影响,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(3).工作角度,刀具装夹位置的影响,2.车刀切削部分的主要角度,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,(3).工作角度, 进给运动的影响,三、刀具材料 1、对刀具材料的要求,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,2、
10、常用刀具材料的性能及用途,（1）较高硬度，常温下60HRC以上 （2）足够的强度和韧性 （3）良好的耐磨性 （4）良好耐热性 （5）良好工艺性,三、刀具材料,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,铣刀、齿轮刀具,铰刀、拉刀,手工工具,用途,小,小,大,热处理变形,0.51.08 （1）,20%碳素工具钢 （0.50.6）,0.13 （0.20.4）,许用切削速度 m/s （速比）,600,300400,200250,耐热性 OC,HRC6265,HRC6165,HRC6165,硬度,W18Cr4V,CrWMn、9SiCr,T10、T10A T12,例,高速钢,合金工具钢,碳
11、素工具钢,2、常用刀具材料的性能及用途,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,碳素钢刀具,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,高速钢刀具,1.1刀具的几何形状及刀具材料,第一章 金属切削加工基础,硬质合金刀块,第一章 金属切削加工基础,1.2金属切削过程及伴生的物理现象,一、切削过程及切屑种类 1.金属切削过程,弹性变形,塑性变形,挤裂,切离,切屑,第一章 金属切削加工基础,1.2金属切削过程及伴生的物理现象,一、切削过程及切屑种类 三个变形区,（1）第一变形区：,（2）第二变形区：,（3）第三
12、变形区：,第一章 金属切削加工基础,1.2金属切削过程及伴生的物理现象,一、切削过程及切屑种类,2.切屑的种类,带状切屑,粒状切屑,第一章 金属切削加工基础,1.2金属切削过程及伴生的物理现象,一、切削过程及切屑种类,2.切屑的种类,崩碎切屑,第一章 金属切削加工基础,1.2金属切削过程及伴生的物理现象,一、切削过程及切屑种类,2.切屑的种类,(4)崩碎切屑,(1)带状切屑,(2)节状切屑,(3)粒状切屑,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,一、切削过程及切屑种类,2.切屑的种类,粗糙,较粗糙,较光洁,表面质量Ra,波动大、振动,波动更大,有波动,平稳波动小,切削力
13、,弹性变形崩碎,典型切削过程,脆性材料 铸铁、黄铜,同,中等硬度 (中碳钢),塑性好,工件材料,再大,较大,小,f、ap,再减小,小,大,o,再降低,较低,高,Vc,崩碎切屑,粒状切屑,节状切屑,带状切屑,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,二、切削力及切削功率,1.切削力的产生及切削分力 （1）切削力的产生,变形 摩擦,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,二、切削力及切削功率,1.切削力的产生及切削分力 （2）切削力的分解 三个分力： 切削力 Fc 进给力Ff 背向力Fp 总切削力：F,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴
14、生的物理现象,二、切削力及切削功率,1.切削力的产生及切削分力 (3)背向力对加工的影响,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,二、切削力及切削功率,1.切削力的产生及切削分力 解决背向力不利影响办法,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,二、切削力及切削功率,1.切削力的产生及切削分力 解决背向力不利影响办法,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,二、切削力及切削功率,2.切削力的估算,（1）经验公式计算,例：用o=15o、Kr=75o的硬质合金刀切削热轧结构钢外圆，计算公式为,N,N,可见对切削力的影响： 工件、
15、刀具材料影响最大； 背吃刀量影响进给量,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,二、切削力及切削功率,2.切削力的估算,3.切削功率,（2）单位切削力估算,KW,Fc单位为N, vc单位未m/s,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,三、积屑瘤,1.积屑瘤的形成,2.对加工的影响,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,三、积屑瘤,3.影响积屑瘤的因素及控制方法,主要的影响因素,切削速度 （切中碳钢） 100 m/min不形成,冷却润滑条件 300500oC最易产生 500oC趋于消失,降低塑性,低速或高速,选用切削液,
16、控制措施,工件材料,塑性越大，越易产生,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,四、切削热,1.切削热的产生、传散及其对加工方法的影响,（1）产生及传散,（2）对加工的影响,产生：三个变形区,传散：工件 刀具 介质,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,四、切削热,2.切削温度、影响切削温度的因素,（1）切削温度:刀具表面上与切屑和工件接触处的平均温度,（2）影响因素,例：车削钢材时,-切削温度 C-常数,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的物理现象,四、切削热,3.切削液,（1）种类,（2）作用,（3）使用方法,冷却 润滑,水基切削液 油基切削液,第一章 金属切削加工基础,1.2 金属切削过程及伴生的
