第2章金属切削加工基本知识

第2章金属切削加工基本知识金属切削加工基本知识21金属切削刀具的基本知识2.2各种刀具简介2.32.1金属切削加工的基本知识切削加工在机械制造中占有十分重要的地位，在切削过程中，切削过程与切削运动和切削刀具是密切相关的。刀具的几何形状和形状是加工不同形状的工件的基础。2.1.1切削加工概述在金属切削的过程中，由机床的执行机构来驱动刀具和工件运动，已实现对工件的切削，在加工的过程中，机床的运动完成母线和导线（导面）的形成，以保证加工零件的形状精度。切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动,即切削运动。切削运动是合成的运动。2.1.2切削运动

在切削零件的过程中，通过工件和刀具的相对运动以形成符合技术要求的形状，通常称这种相对运动为切削运动。切削运动按其所起的作用可分为主运动和进给运动。2.1.2切削运动（1）主运动由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生主要的相对运动。主运动的特点是速度最高，消耗功率最大。

2.1.2切削运动（2）进给运动由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件间产生附加的相对运动，进给运动将使被切金属层不断地投入切削，以加工出具有所需几何特性的已加工表面。2.1.2切削运动（3）主运动和进给运动的合成当主运动和进给运动同时进行时，切削刃上某一点相对于工件的运动为合成运动，常用合成速度向量ve来表示。2.1.3工件表面切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件表面一层金属不断地被切下来变为切屑，在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面，它们分别是待加工表面，切削表面和已加工表面。①待加工表面，即将被切去金属层的表面；②切削表面，切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又称加工表面或过渡表面；③已加工表面，已经切去多余金属层而形成的新表面。2.1.3工件表面2.1.4．切削用量在制造过程中将与相对运动的相关的参数称之为切削用量。切削用量是机床调整的重要工艺参数，是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量(切削深度)的总称，或称为切削三要素。

2.1.4．切削用量(1)切削速度切削速度为过切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度，单位为m/s或m/min。以车削为例，切削速度计算式为：

(2-1)式中：n——工件或刀具的转速，单位为r/min；

d——工件或刀具选定点旋转直径，单位为mm。2.1.4．切削用量(2)进给量f进给量为刀具在进给运动方向上相对工件的位移速度，可用工件每转(行程)的位移量来度量，单位为mm/r。进给量也可用进给速度表示：指切削刃选定点相对工件进给运动的瞬时速度，单位为mm/s或m/min。车削时进给运动速度：

(2-2)2.1.4．切削用量背吃刀量(切削深度)ap背吃刀量指在垂直于进给速度方向测量的切削层最大尺寸，单位为mm。当车削外圆时：

(2-3)式中：dw——待加工表面直径；dm——已加工表面直径。2.1.4．切削用量2.1.5．切削层参数切削层参数是指在刀具基面上度量切削层的长度与宽度，是切削层横截面及其厚度、宽度尺寸。

2.1.5．切削层参数（1）切削层公称横截面积Ad简称切削层横截面积，它是切削层在切削层尺寸平面内的横截面积。

(2-5)

(2-4)（3）切削层公称宽度bD简称切削宽度，它是在平行于过渡表面度量的切削层尺寸。（2）切削层公称厚度hD简称切削厚度．它是在垂直于过渡表面度量的切削层尺寸，为相邻两个过渡表面之间的距离。

(2-6)2.1.5．切削层参数（1）切削层公称横截面积Ad简称切削层横截面积，它是切削层在切削层尺寸平面内的横截面积。

(2-5)

(2-4)（3）切削层公称宽度bD简称切削宽度，它是在平行于过渡表面度量的切削层尺寸。（2）切削层公称厚度hD简称切削厚度．它是在垂直于过渡表面度量的切削层尺寸，为相邻两个过渡表面之间的距离。

(2-6)2.2金属切削刀具的基本知识在金属的切削过程，刀具是参与切削的主体，刀具的几何形状也是至关重要的，如图所示，车刀由刀头、刀体两大部分组成。在切削过程中刀头用于切削，刀体用于装夹。概括：刀具切削部分(刀头)由一尖、两刃、三面构成。2.2.1刀具切削部分的基本定义②副切削刃除主切削刃以外的切削刃。(3)刀尖主、副切削刃汇交的一小段切削刃称刀尖。由于切削刃不可能为理论上的一条线那样刃磨得很锋利，总有一些刃口圆弧，同时为了提高刀尖刃口强度，常将刀尖做成修圆刀尖或倒角刀尖。(1)刀面①前刀面刀具上切屑流过的表面。②后刀面与过渡表面相对的表面。③副后刀面与已加工表面相对的表面。前刀面与后刀面之间所包含的刀具实体部分称刀楔。(2)切削刃①主切削刃前、后面汇交的边缘。2.2.1刀具切削部分的基本定义2.2.2刀具的角度坐标系（1）基面过切削刃选定点平行或垂直刀具上的安装面(轴线)的平面。（2）切削平面过主切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。（3）正交平面过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平面。由以上三个表面构成了刀具正交参考坐标系，在这个坐标系中，刀具的各个表面和刃的角度全部确定。2.2.3刀具的角度（1）前角

（2）后角正交平面中测量的后刀面与切削平面间夹角。正交平面中可以测量的前刀面与基面间夹角。（3）主偏角

基面中测量的主切削平面与假定工作平面（进给方向）间夹角。（4）刃倾角

切削平面中测量的切削刃与基面间夹角。（5）副偏角

基面中测量的主切削平面与假定工作平面（进给方向）间夹角。

2.2.4刀具的实际工作角度１．刀柄中心线与进给方向不垂直时对主、副偏角的影响当车刀刀柄与进给方向不垂直时，主偏角和副偏角将发生变化。由图2-8所示，刀具中心线与工件的轴心线夹角大于90º时，引起刀具主偏角增大，相反副偏角变小。2.2.4刀具的实际工作角度2．切削刃安装高于或低于工件中心时，对前角、后角的影响切削刃安装高于或低于工件中心时，按辅助平面定义，通过切削刃作出的切削平面、基面将发生变化，所以使刀具角度也随着发生变化，如图2-9所示。2.3各种刀具简介金属切削刀具是切削加工中的重要工具，因工件形状的差异很大，导致刀具的种类繁多，应用广泛。本部分内容重点介绍常用标准刀具，包括车刀、孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、齿轮刀具及砂轮的种类与用途，各种刀具的正确选择与使用方法，进一步了解在不同切削条件下，各种刀具的角度的定义，加强对刀具的形状和构成的认识。2.3各种刀具简介2.3.1车刀2.3各种刀具简介2.3.1车刀刀具的分类车刀按其结构又分为：整体车刀、焊接车刀、机夹车刀和可转位车刀等。2.3各种刀具简介2.3.1车刀（1）90º外圆车刀

2.3各种刀具简介2.3.1车刀

（2）45º外圆车刀

2.3各种刀具简介2.3.1车刀（3）切断刀

2.3各种刀具简介2.3.1车刀（4）内孔车刀

2.3各种刀具简介2.3.2铣刀2.3各种刀具简介2.3.2铣刀（1）基面Pr铣刀切削刃选定点的基面，是通过该点并包含轴线的平面。（2）切削平面Ps铣刀切削刃选定点的切削平面，是通过该点并切于过渡表面的平面。（3）正交平面Po圆柱铣刀的正交平面。与假定工作平面重合，都是垂直于轴线的平面。端铣刀的正交平面Po垂直于主切削刃在选定点的基面中的投影。（4）法平面Pn垂直于主切削刃的平面（5）假定工作平面Pr和背平面Pp与车刀一样，它们互相垂直，且都垂直于选定点。

2.3各种刀具简介2.3.2铣刀（1）圆柱铣刀2.3各种刀具简介2.3.2铣刀（2）端铣刀2.3各种刀具简介2.3.3孔加工刀具

1.麻花钻

2.3各种刀具简介2.3.3孔加工刀具

2．中心钻2.3各种刀具简介①由于孔深与孔径之比大，钻头细长、强度和刚度均较差，工作不稳定，易引起孔中心线的偏移或钻偏。②由于孔深度大，容屑排屑空间又小，切屑流经的路程又长，切屑不易排除，必须设法解决断屑、排屑问题。③深孔钻头是在封闭状态下工作，切削热不易散出，必须设法采取措施确保切削液的顺利进入，充分发挥冷却和润滑作用。2.3.3孔加工刀具

3．深孔钻2.3各种刀具简介2.3.3孔加工刀具