第二章 金属切削加工的基础知识
第一节 切削运动和切削要素
第二节 刀具的几何角度和结构
第三节 切削层参数
第四节 刀具材料
第一节 切削运动和切削要素
一、零件的种类及组成
?完成切削加工必须具备的两个条件,
① 切削刀具与工件之间必须有一定的相对运
动；
② 切削刃有一定的形状；
二、切削运动分析
切削运动
直线运动
旋转运动
二、切削运动分析
1,主运动：直接切除工件上的切削层, 使之变为切屑, 以
形成工件新表面的运动 。 通常用切削速度 vc (m/s) 表示 。
特点：速度高、功耗大、只能有一个。
2,进给运动：不断地把切削层投入切削的运动。通常用 vf,f
或 fz表示。
特点：速度低、功耗小、可以是断续运动、可以有多个。
3,合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。用 ve表示。
三、切削用量三要素
三、切削用量三要素
1,切削速度, (vc)
2,进给量,( f )
3,背吃刀量,(ap),工件上已加工表面和待加
工表面之间的垂直距离, 。
对于外圆车削,
)(2 mmdda mwp ??
“切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速
度, 。 通常以最大线速度为准 。
主运动是旋转运动时,
主运动是直线运动时,
)/(601000 )( smndv wc ? ??? ?
)/(601 0 0 02 smnLv rc ????
“工件或刀具每转一转时, 两者沿进
给方向的相对位移, 。
f (mm/r),vf (mm/s),fz (mm/z)
6060
nzfnfv z
f
?????
第二节 刀具的几何角度和结构
一、刀具切削部分的结构要素
第二节 刀具的几何角度和结构
归结起来：,三面两刃一尖”
前刀面 Ar
后刀面 Aα
副后刀面 Aα’
交线
交线
主切削刃 s
副切削刃 s’
刀尖
连接部分
一、刀具切削部分的结构要素
二、刀具标注角度参考系
前提条件,
? 不考虑进给运动；
? 车刀刀尖与工件中心等高；
? 刀杆中心线与进给方向垂直；
? 刀具的安装面与基面 Pr平行；
正交平面参考系,
1.基面 Pr,
,通过主切削刃上选定
点垂直于主运动方向的
平面,
正交平面参考系,
2.切削平面 Ps,
,通过主切削刃上选定
点, 与切削刃相切并垂
直于基面的平面, 。
正交平面参考系,
3.正交平面 （ 主剖面 ） Po,
,通过主切削刃上选定点,
并同时垂直于基面和切削平
面的平面, 。
法平面参考系,
法平面 Pn,
“通过主切削刃上选定点, 并垂
直于切削刃的平面, 。
假定工作平面、背平面参考系,
假定工作平面 （ 进给剖面 ）
Pf,
,通过主切削刃上选定点,
平行于进给方向并垂直于基
面的平面,
假定工作平面、背平面参考系,
背平面 （ 切深剖面 ） Pp,
“通过主切削刃上选定点, 同
时垂直于基面和假定工作平
面的平面, 。
三、刀具的标注角度
在基面内测量的角度,
主偏角,
,主切削刃在基面
上的投影与进给方
向的夹角, 。
副偏角,
,副切削刃在基面
上的投影与进给方
向的夹角, 。
刀尖角,
,主切削刃与副切削刃之间的夹
角, 。 εr=180o-(Кr+Кr’)
三、刀具的标注角度
在正交平面内测量的角度
后角,α o
“后刀面与切削平
面的夹角,
前角,γ o
“前刀面与基面之间
的夹角, 。
三、刀具的标注角度
在切削平面内,
刃倾角,λ S
,主切削刃与基
面之间的夹角,
四、刀具的工作角度
d
f
nd
nf
v
v
tg
c
f
ooe
oe
?
?
??
?
??
??
??
??
?
???
???
0
四、刀具的工作角度
D
h
p
pppe
pppe
2
s i n ?
??
??
?
???
???
第三节 切削层参数
一、切削层,
“刀具沿进给方向移动一个进给量 f，由一个
刀齿正在切削着的金属层”。
切削层的大小和形状直接影响,
① 刀具切削部分承受的载荷大小；
② 决定了切削的尺寸和形状；
二、切削层的参数
切削厚度,hD
“垂直于过渡表面度量的
切削层尺寸”
hD=f?sinКr (mm)
切削宽度,bD
“沿着过渡表面度量的
切削层尺寸”
bD=ap/sinКr (mm)
切削面积,AD
AD=hD?bD (mm2)
对于外圆车削,
AD=f?ap (mm2)
三、残留面积,
?? ?? c tgc tg
f
R
RfA D
?
?
???
'm a x
m a x
2
1
第四节 刀具材料
一、刀具材料应具备的基本性能,
1,高的硬度；必须高于工件硬度，通常应 60HRC以上。
2,足够的强度和韧性；
3,较高的耐磨性；
4,较高的耐热性；
5,良好的工艺性；
二、常用刀具材料
1,高速钢（ 1900年首次使用）
基本性能,
硬度,62~65HRC
耐热性,500~600 ℃
切削速度,V< 30 m/min
工艺性好，适用于制造复杂刀具。
常用牌号,W18Cr4V
W6MO5Cr4V2
W6MO5Cr4V2Al
二、常用刀具材料
2,硬质合金,
基本性能,
硬度,74~82HRC
耐热性,800~1000 ℃
切削速度,V=100~ 300 m/min
工艺性差，不适用于制造整体结构的复杂刀具。
典型牌号,
① 钨钴类 YG （ K类）
② 钨钴钛类 YT （ P类）
③ 通用类 YW （ M类）
成分,WC+Co
多用于加工短切屑的金属或非金属, 如：
铸铁, 青铜等 。
常用牌号,
YG3(K01),YG6(K20),YG8(K40)等
精加工 粗加工
成分,WC+TiC+Co
多用于加工长切屑的黑色金属, 如：钢
材等 。
常用牌号,
YT5(P ),YT15(P20),YT30(P10)等
粗加工 精加工
成分,WC+TiC+TaC(NbC)+Co
既可用于加工短切屑的铸铁，也可用于
加工长切屑的钢材。
常用牌号,
YW1(M10),YW2(M20),YW3(M30)等
精加工 粗加工
三、超硬刀具材料
? 陶瓷
? 人造聚晶金刚石（ PCD）
? 立方氮化硼（ CBN）
“Al2O3或 Si3N4添加不同的金属元素 (Ni、
Co,Mo,W)或金属炭化物 (TiC,WC)，
采用热压和烧结的方法获得, 。
特点：硬度高, 耐磨性好 。 91~95HRA
耐热性高 。 1200 ℃
切削速度高达 100~400 m/min
抗弯强度, 冲击韧性较差 。
主要用于冷硬铸铁, 高硬钢等精加工和
半精加工 。
“高温下借助合金触媒的作用, 由石墨转化而成, 。
特点,
① 硬度高, 耐磨性极好 。 5000HV以上 。
② 耐热性,700~800 ℃, 不能在高温下切削
③ 冲击韧性, 抗弯强度低 。 只有硬质合金的 1/4。
④ 与 Fe的亲和力强, 不能加工铁族材料 。
适用于硬质合金, 玻璃等高硬材料的精加工
与金刚石相比,
① 硬度,8000~9000HV。
② 耐热性,1300~1500 ℃
③ 与 Fe的亲和力小, 能加工铁族材料 。
主要适用于淬硬钢, 耐磨铸铁, 高温合
金等高硬铁族材料的精加工或半精
加工 。
