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1、第1章 金属切削原理与刀具目的要求：1、明确基本概念，会画刀具图，能看懂刀具图； 2、会根据加工具体情况正确选择和确定刀具材料、刀具几何参数、切削用量； 3、会根据加工具体情况正确选择和确定砂轮参数和刀具种类与规格。第1节 基本定义目的：1、懂得切削用量三要素的含义、单位； 2、懂得刀具在正交平面参考系中的六个角度的定义、符号及其在刀具图上的表示方法； 3、掌握各种因素对刀具工作角度的影响情况。一、切削运动和切削用量1、切削运动：（图1-1）主运动 vc（只有一个、速度最高、消耗功率最大）进给运动 vf（不止一个、速度较小、消耗功率较小）合成运动 ve: 待加工面已加工面过渡表面2、切削过程中
2、的三个表面3、切削用量三要素主运动速度vc（m/min或m/s） vc=d n / 1000进给量背吃刀量aP：aP = (dwdm) / 2每转进给量f (mm/r)每齿进给量fz (mm/z)进给速度vf=fz z n (mm/min)4、金属切除率：Zw = 1000 aP f vc (mm3 / s) 二、刀具几何角度1、车刀的基本组成(图1-2)前刀面主后刀面副后刀面主切削刃S副切削刃S刀尖2、刀具切削角度的参考平面和参考系-过切削刃上选定点设：选定点与工件中心等高，进给运动速度vf = 0（1）参考平面基面P： Pvc 、 刀具安装面（车刀）切削平面Ps: 与 S相切 且 P （2
3、）测量平面 正交平面Po: PoP、Ps法平面Pn：PnS假定工作平面Pf ：Pf Pr 、f背平面Pp ：Pp Pr 、aP（3）参考系正交平面参考系 Pr Ps Po法平面参考系：Pr Ps Pn假定工作平面和背平面参考系Pr Pf Pp3、刀具标注角度（1）正交平面参考系的刀具标注角度l 在正交平面上测量；前角o = A与 P r后角o =A与 Ps （一般无负值）l 在基面上测量：主偏角r =“S 在基面上的投影”与 vf副偏角r =“S 在基面上的投影”与“vf的反向”l 在切削平面上测量：刃倾角s = S与P副切削平面Ps：与S相切且P副正交平面Po :过S且p和psl 在副正交平
4、面上测量：副后角o =Ps与A（2）法平面参考系中的标注角度（略）（3）假定工作平面和背平面参考系中的标注角度（略）4、刀具的工作角度（1）进给运动对工作角度的影响（图1-7）vf 0 合成速度 , ve 方向发生变化Preve PsePrel 切断时：刀具的工作前、后角发生变化oe =o+oe =o当d0时900 0 挤断工件l l 车螺纹：左刃0，0 右刃0，0（2）刀杆中心与进给方向不垂直： re、re 变化 （3）刀具装刀高低对工作角度的影响 ：车外圆：ve方向变化 Pre 变 若刀尖高于工件中心思考：若刀尖低于工件中心，刀具工作前、后角将如何变化？镗孔时，若刀尖高于工件中心，刀具工作
5、前、后角又将如何变化？答案：oe、oe三、切削层参数（图1-9）切削层：刀具相对于工件沿进给方向前近一个f 或fz 之后，一个刀齿正在切削的金属层1）切削层公称宽度bD（简称切削宽度）：bD=aP/sinKr2）切削层公称厚度hD（简称切削厚度）：hD=fsinKr3）切削层公称横截面积AD（简称切削面积）：AD=bDhD=faP第 2 节 金属切削过程的基本规律目的：1、了解金属切削过程；2、了解积屑瘤问题:对加工的影响？如何控制？3、懂得切削力的分解及各因素对切削力的影响4、懂得切削温度的分布及各因素对切削温度的影响5、懂得刀具耐用度的概念及各因素对刀具耐用度的影响 一、切削变形1、 金属
6、切削过程： 刀具对工件挤压，工件上产生剪切滑移变形（第变形区），当剪切应力大于工件材料的屈服极限时，被切金属产生塑性变形，经刀具刃口分成两支（因为有刀具刃口半径）：第一支：沿前刀面流出，受前刀面进一步的挤压和摩擦（第变形区）另一支：受刃口挤压和后刀面摩擦再次剪切变形、拉长（第变形区）已加工表面。2、 积屑瘤产生原因：切塑性材料；适当的的温度和压力；切屑上的部分金属冷焊在刀尖上。生长过程：生成长大脱落生成 影响：1）保护刀尖延长刀具寿命2）使实际前角增大切削过程容易进行3）增大实际 hD和aP工件尺寸精度4）形状不规则且脱落后易嵌入已加工面工件表面留下硬质点，Ra 粗加工可用，精加工绝对不要 避
7、免措施：1）适当提高工件硬度 2）避开中速切削（vc =2030m/min) 3）适当减小进给量 4）适当加大前角 5）减小前刀面的粗糙度 6）选用润滑性好的切削液3、 已加工表面的形成与鳞刺（图1-14）已加工表面：刀具刃口、后刀面挤压与摩擦工件表层金属晶格扭曲、挤紧、碎裂表层硬度、性能改变鳞刺：已加工表面上一种鳞片状毛刺 影响：Ra产生：切塑性金属、较低速切削时，刀具对工件的撕裂 控制措施：1）hD(f、Kr) 2）高速切削 3）加热切削 4）选用润滑性能好的切削液带状切屑挤裂切屑单元切屑崩碎切屑4、切屑的类型（图1-15）二、切削力1、切削力的来源与分解（1）来源：图1-16合力F前刀面
8、：变形抗力及摩擦F后刀面：变形抗力及摩擦F（2）分解：（图1-17）主切削力Fc：vc（主切削力Fz：沿工件切线方向，又称切向力）背向力FP ：aP（切深抗力Fy：沿工件半径方向，又称径向力） 进给力Ff ： f（进给抗力Fx：沿工件轴线方向，又称轴向力） 2、切削力的经验公式:指数公式：FC=CFcaPxFcfyFc(60vc)nFcKFc(N)FP=CFPaPxFPfyFP(60vc)nFPKFP(N)Ff=CFfaPxFffyFf(60vc)nFfKFf(N)单位切削力：kc=Fc/aPf(N/mm)切削功率： Pc =FcVc10-3 (kW)( Vc单位：m/s)工作功率（Pe）：P
9、e =Pc + Pf 电机功率：PE Pc / m单位切削功率：pc=Pc/Zw= FcVc10-3/(1000vcaPf)=kc10-6(Kw/mm3s-1)3、影响切削力的因素：1） 工件材料：强度、硬度切削力塑性、韧性切削力2）切削用量f切削力75%aP切削力100%Vc：切塑性材料：高速段：Vc切削力中速段：受积屑瘤影响：Vc瘤切削力 Vc瘤切削力切脆性材料：Vc影响很小3) 刀具角度o切削力 rs刀尖有负倒棱FP刀具磨损F三、切削热和切削温度剪切区变形消耗的功QP前刀面与切屑摩擦热Qf后刀面与已加工表面摩擦热Qf切削热Q刀具QC工件QW切屑QDk周围介质Qf1、切削热的来源与传导：图
10、1-20 2、切削温度的测量与切削区温度的分布（图1-21、1-22）温度t与 有关3、影响因素：（1）工件材料：强度、硬度切削温度 导热系数传热慢切削温度 塑性材料与前刀面摩擦切削温度（2）切削用量： 切削速度Vc一倍切削温度30%45%进给量f一倍切削温度15%20%背吃刀量aP一倍切削温度5%8%（3）刀具角度：前角切削力产生热量切削温度 散热体积切削温度r刀屑接触长度散热面积切削温度（4）刀具磨损： 磨损FQ切削温度4、切削热的限制与利用： 不同材料的刀具在切削各种材料时，都有一个最佳切削温度范围。四、刀具的磨损与刀具耐用度1、刀具的磨损形式： （图1-23）前刀面磨损：切塑性材料、切
11、削速度、切削厚度较大； 出现积屑瘤时。后刀面磨损：切脆性材料；低速、小切削厚度切塑性材料时。前后刀面磨损：切塑性金属、切削速度、切削厚度适中时。2、刀具磨损的原因：1）硬质点磨损：硬质点的机械擦伤2）粘结磨损：切屑粘走刀具材料3）扩散磨损：刀具材料中的元素扩散到切屑中变4）化学磨损：刀具材料中的元素与空气氧化反应使刀具材料成分改变5）相变磨损：刀具金相组织改变 高速钢剧烈磨损3、刀具磨损过程和刀具磨钝标准初期磨损阶段正常磨损阶段剧烈磨损阶段过程：（图1-24） ：标准：P23：常用后刀面磨损量VB原则：粗加工：切削时间可用次数=max 精加工：保证加工质量4、刀具的耐用度T： 新磨好的刀，从开始切削起到达到磨钝标准止所用的切削时间注意：与刀具寿命不同5、影响刀具耐用度的因素(主要是切削温度）： （刀具的平均耐用度） 工件的材料：强度、硬度、导热性T 切削用量：Vc、f、aPT（Vc有最佳值） 刀具：刀具材料的耐磨性、耐热性T前角：有最佳值 刀尖圆弧半径、主偏角切削温度T（但太大易振动）刀具表面粗糙度：RaT6、刀具耐用度的合理选择：P24第 3 节 金属切削规律的应用目的：会选择刀具材料； 会选择切削液； 会设计刀头：定形状、选角度； 会选择切削用量。高硬度高耐磨性足够的强度和韧性高耐热性良好的工艺性一、刀具材料及选择1、刀具材料应具备的性能2、常用刀具材料及其选用1
