金属切削原理与刀具讲义

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1、金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程。刀具要从工件上切去一部分金属，除去刀具材料需具备必须的性能外，刀具切削部分还必须具有适当的几何参数和实现工件和刀具之间的相对运动（切削运动）。本部分主要阐明和切削运动和刀具几何参数有关的基本概念和定义。本课程约为十个课时现以外圆车削为例来分析工件与刀具间的切削运动。◆前刀面切屑沿其流出的刀具表面。◆主后刀面与工件上过渡表面相对的刀具表面。◆副后刀面与工件上已加工表面相对的刀具表面。◆主切削刃前刀面与主后刀面的交线，承担主要切削工作，亦叫主刀刃。◆副切削刃前刀面与副后刀面的交线，协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，亦称为副

2、刀刃◆刀尖连接主切削刃和副切削刃的一段刀刃，可以是一段小的圆弧，也可以是一段直线1、切削运动①主运动：   主运动是从工件上切除金属所必须的运动。 只有一个、速度最高、消耗功率最大。②进给运动：   进给运动是使金属层不断投入切削过程，获得所需工件表面的运动。不止一个、速度较小、消耗功率较小。③合成运动：   合成运动是上述主运动与进给运动的合成。2、工件上的加工表面①待加工表面：   工件上即将被切去的表面，随切削过程连续逐渐变小，直至全部切去。②已加工表面：  工件上已经切去了多余金属而形成的新表面，随切削继续而扩大。③过渡表面，也叫切削表面：   切削刃在切削中的表

3、面，并在切削中不断改变，总是位于待加工表面和已加工表面之间。Ø前角γo：在正交平面内测量的前刀面和基面间的夹角。前刀面在基面之下时前角为正值，前刀面在基面之上时前角为负值。Ø后角αo：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角，一般为正值。Ø主偏角κr：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。Ø副偏角κr’：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。Ø刃倾角λs：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。无论用于何种加工，刀具都有三个主要角度：前角、切入角和后角。其作用如下：①前角：影响切削力、切削刃强度和切屑流动特性；②切入角：控制

4、切削力的方向，有效减薄切屑，保护切削刃最薄弱的部位；③后角：确保刀具切削时不会与工件发生摩擦。通过对刀具的这三个角度进行综合优化，可以强化切削刃，同时使工件材料能从切削区自由流出，从而减小切削力，延长刀具寿命。切削用量三要素①主运动速度，主运动速度表示主运动的速度大小和方向。其速度大小可表示为（单位：m/min或m/s）:   式中：n—主运动的转速（r/s或r/min）；D—完成主运动的工件或刀具某一点的回转直径（mm）。②进给量，是工件或刀具的主运动每转或每一行程时，工件和刀具在进给运动方向上的相对位移。每转进给量f（mm/r），每齿进给量fz（mm/z）。    进

5、给速度Vf(mm/min)，刀刃上选定点相对于相对于工件的运动速度。  式中：z—刀具齿数。③背吃刀量：背吃刀量是车削时已加工表面与待加工表面之间的垂直距离（单位：mm）。式中：dw—工件待加工表面的直径，dm—工件已加工表面的直径。内容阐述：刀具系统一般有刀柄、刀体及切削部分构成l刀柄是刀具与机床的接口部分l刀体用于刀具的支承和夹持l切削部分则参与工件的切削在高速切削条件下，刀具系统的微小不平衡都可能对加工精度、表面质量等造成巨大影响。因此不仅刀具本身对工件的加工非常重要，对提高刀具系统与机床连接的动平衡精度，减小高速下的切削震动的高速切削刀具与机床的接口技术也非常重要

6、HSK(德文Hohlschaftkegel缩写)刀柄是一种新型的高速锥形刀柄，采用锥面和端面双定位的空心锥柄，其锥度为1:10且锥体比较短，在拉杆轴向拉力的作用下，刀柄的薄壁锥体会产生一定的弹性变形，使刀柄的短锥和端面与主轴的锥孔和端面紧密贴合。Ø锥体长度短有利于实现换刀轻型化和高速化、Ø由于采用端面定位完全消除了轴向定位误差，适于高速、高精度加工A型和E型的最大区别就在于：1.A型有传动槽而E型没有。所以相对来说A型传递扭矩较大，相对可进行一些重切削。而E型传递的扭矩就比较小，只能进行一些轻切削。2.A型刀柄上除有传动槽之外，还有手动固定孔、方向槽等，所以相对来说平衡性

7、较差。而E型没有，所以E型更适合于高速加工。E型和F型的机构完全一致，它们的区别在于:同样称呼的E型和F型刀柄(比如E63和F63)，F型刀柄的锥部要小一号。也就是说E63和F63的法兰直径都是φ63，但F63的锥部尺寸只和E50的尺寸一样。所以和E63相比，F63的转速会更快(主轴轴承小)。HSK刀柄结构优点：——采用锥面、端面过定位的结合方式，有效提高结合刚度；——锥度短和采用中空结构后，质量轻、自动换刀动作快；——锥度短，楔形效果好，有强的抗扭转能力；——有较高的安装精度；——刀柄和主轴间由扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的