广东海洋大学：《机械制造技术基础》课程教学资源（讲义）第二章 切削过程及其控制 2.1 切削加工的基本概念

一、切削加工的基本概念 (一)切削运动与切削中的工件表面 用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动 组成。 待加工表面 过渡表面 进给运动方向 已加工表面 (二)切削用量 切削用量是指切削速度、进给量f(或进给速度)和背吃刀量。三者又称为切削用量三要素。 1.切削速度(m/s或m/min) 切削刃相对于工件的主运动速度称为切削速度。 计算切削速度时，应选取刀刃上速度最高的点进行计算。主运动为旋转运动时，切削速度由下式确 定 Vc- πdm 000 式中：d-工件或刀具的最大直(mm) n-工件或刀具的转速(r/s或r/min) 2.进给量f 工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是 mm/r(或mm/双行程)。 V,=W=cf月 式中： 一为进给速度一为每齿进给量 3.背吃刀量 (mm) A d.d

一、切削加工的基本概念 （一）切削运动与切削中的工件表面 用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动，该相对运动由主运动和进给运动 组成。 （二）切削用量 切削用量是指切削速度 、进给量f（或进给速度）和背吃刀量 。三者又称为切削用量三要素。 1．切削速度 （m／s或m／min） 切削刃相对于工件的主运动速度称为切削速度。 计算切削速度时，应选取刀刃上速度最高的点进行计算。主运动为旋转运动时，切削速度由下式确 定 式中： d-工件或刀具的最大直（mm） n-工件或刀具的转速(r/s或r/min) 2．进给量f 工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是 mm／r（或mm／双行程）。 式中： —为进给速度 —为每齿进给量 3．背吃刀量 （mm）

式中：-工件上待加工表面直径(mm) -工件上已加工表面直径(mm) (三)切削层参数 1.切削层公称厚度 垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称厚度（以下简称为切削厚度）。 hp=fsinK 2.切削层公称宽度 沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称宽度（以下简称为切削宽度）。 b。=a sin k, 3.切削层公称横截面积 切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层公称横截面积（以下简称为切削面积）。 Ap-hbo-fas 二、刀具角度

式中: -工件上待加工表面直径（mm） -工件上已加工表面直径（mm） （三）切削层参数 1．切削层公称厚度 垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称厚度（以下简称为切削厚度）。 2．切削层公称宽度 沿过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称宽度（以下简称为切削宽度）。 3．切削层公称横截面积 切削层在切削层尺寸度量平面内的横截面积称为切削层公称横截面积（以下简称为切削面积）。 二、刀具角度

下面以外圆车刀为例，给出刀具几何参数方面的有关定义。 (一)刀具切削部分的构造 刀具上承担切削工作的部分称为刀具的切削部分。 刀体 前刀面4 刀头 副切制刃 到后刀面 主切削刀 刀失： 主后刀面 一尖二刃三刀面 (二)刀具的标注角度 1.刀具标注角度的参考系 刀具要从工件上切除材料，就必须具有一定的切削角度。切削角度决定了刀具切削部分各表面之间 的相对位置。 为了确定和测量刀具的角度，必须引入一个由三个参考平面组成的空间坐标参考系。组成刀具标注 角度参考系的各参考平面定义如下： 图24正交平面参考系 根据定义可知，上述三个参考平面是互相垂直的，由它们组成的刀具标注角度参考系称为正交平面 参考系。 除正交平面参考系外，常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参 考系。 2.刀具的标注角度 在刀具标注角度参考系中测得的角度称为刀具的标注角度。标注角度应标注在刀具的设计图中，用 于刀具制造、刃磨和测量。在正交平面参考系中，刀具的主要标注角度有五个，其定义如下

下面以外圆车刀为例，给出刀具几何参数方面的有关定义。 （一）刀具切削部分的构造 刀具上承担切削工作的部分称为刀具的切削部分。 （二）刀具的标注角度 1．刀具标注角度的参考系 刀具要从工件上切除材料，就必须具有一定的切削角度。切削角度决定了刀具切削部分各表面之间 的相对位置。 为了确定和测量刀具的角度，必须引入一个由三个参考平面组成的空间坐标参考系。组成刀具标注 角度参考系的各参考平面定义如下： 根据定义可知，上述三个参考平面是互相垂直的，由它们组成的刀具标注角度参考系称为正交平面 参考系。 除正交平面参考系外，常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参 考系。 2．刀具的标注角度 在刀具标注角度参考系中测得的角度称为刀具的标注角度。标注角度应标注在刀具的设计图中，用 于刀具制造、刃磨和测量。在正交平面参考系中，刀具的主要标注角度有五个，其定义如下

(1)主偏角K, (2)副偏角K, (3)前角X。 (4)后角a。 0.0 (5)刃倾角 S 00 要完全确定车刀切削部分所有表面的空间位置，还需标注副后角，副后角确定副后刀面的空间位 置

（5）刃倾角 要完全确定车刀切削部分所有表面的空间位置，还需标注副后角 ，副后角确定副后刀面的空间位 置

3.刀具的工作角度 0-0 (1)进给运动对工作角度的影响 y1。+刀 C=C。-7 7= arctanv arctan f/ V。 dn。 刀具沿纵向进给时，进给量的取值较大时（例如车螺纹），进给运动对工作角度的影响也不可忽 视。 (2)刀具安装位置对工作角度的影响

3．刀具的工作角度 （1）进给运动对工作角度的影响 刀具沿纵向进给时，进给量的取值较大时（例如车螺纹），进给运动对工作角度的影响也不可忽 视。 （2）刀具安装位置对工作角度的影响

yo=y+o c=c。-8 0-arctan 2h d 如果刀尖安装低于工件中心，则工作角度的变化情况恰好相反。 当车刀刀杆中心线与进给方向不垂直时，会引起工作主偏角和工作副偏角的改变。 三、刀具材料 刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何形状以及刀具的结构。刀具材料的选择对 刀具寿命、加工质量、生产效率影响极大。 (一)刀具材料的性能要求 切削时刀具要承受高温、高压、摩擦和冲击的作用，刀具切削部分的材料须满足以下基本要 求： (1)较高的硬度和耐磨性 (2)足够的强度和韧性 (3)较高的耐热性 (4)良好的导热性和耐热冲击性能 (5)良好的工艺性 (二)常用刀具材料 刀具材料有高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。目前，在生产中所用 的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工 或切削速度较低的刀具。 1.高速钢 2.硬质合金 IS0(国际标准化组织)把切削用硬质合金分为三类：P类、K类和M类。 (三)其他刀具材料 1.陶瓷 用于制作刀具的陶瓷材料主要有两类：氧化铝基陶瓷和氮化硅基陶瓷。 2.立方氮化硼 3.人造金刚石

如果刀尖安装低于工件中心，则工作角度的变化情况恰好相反。 当车刀刀杆中心线与进给方向不垂直时，会引起工作主偏角 和工作副偏角 的改变。 三、刀具材料 刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何形状以及刀具的结构。刀具材料的选择对 刀具寿命、加工质量、生产效率影响极大。 （一）刀具材料的性能要求 切削时刀具要承受高温、高压、摩擦和冲击的作用，刀具切削部分的材料须满足以下基本要 求： （1）较高的硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性 （3）较高的耐热性 （4）良好的导热性和耐热冲击性能 （5）良好的工艺性 （二）常用刀具材料 刀具材料有高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。目前，在生产中所用 的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工 或切削速度较低的刀具。 l．高速钢 2．硬质合金 ISO（国际标准化组织）把切削用硬质合金分为三类：P类、K类和M类。 （三）其他刀具材料 1．陶瓷 用于制作刀具的陶瓷材料主要有两类：氧化铝基陶瓷和氮化硅基陶瓷。 2 . 立方氮化硼 3．人造金刚石