第十一章 金属切削加工的基础知识

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1、第十一章金属切削加工的基础知识金属切削加工是指在机床上，利用刀具，通过刀具与工件之间的相对运动，从工件上切下多余的余量，从而形成已加工表面的加工方法。第一节切削运动和切削要素一、切削运动为了切除工件上多余的金属，以获得形状精度、尺寸精度和表面质量都符合要求的工件，刀具与工件之间必须作相对运动——切削运动（图11-1）。根据这些运动对切削加工过程所起作用的不同，可分为主运动和进给运动。1、主运动主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。它可以是旋转运动，也可以是直线运动。它是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动。任

2、何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。它可由工件完成，也可由刀具完成。2、进给运动进给运动是使金属层不断投入切屑，从而加工出完整表面所需要的运动。进给运动可能有一个或几个。运动形式有平移的、旋转的，有连续的、间歇的。如图11-1所示为典型的切屑运动。二、切削要素切削要素包括切削用量要素和切削层尺寸平面要素。下面以车削加工为例介绍这些要素。1、切削用量要素车削加工时形成三种表面：待加工表面、已加工表面和过渡表面。如图11-2所示。以上三种表面的形成，涉及到三个基本参数，即切削速度、进给量、背吃刀量。此三个基本参

3、数称为切削用量三要素。（1）切削速度在进行切削加工时，刀具切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度,称为切削速度，单位为。车削加工时主运动为旋转运动，切削速度为最大线速度。式中：——工件待加工表面直径，；n——工件转速，；（2）进给量刀具在进给方向上相对工件的位移量，称为进给量，用“”表示，单位为。车削加工时刀具的进给量为工件每转一转刀具沿进给运动方向移动的距离。（3）切削深度（旧称背吃刀量）指待加工表面与已加工表面的垂直距离，用“”表示，单位。车削圆柱时：式中——待加工表面直径，；——已加工表面直径，。2、切削

4、层尺寸平面要素（几何参数）切削层是指由切削部分只产生一圈过渡表面的动作所切除的工件材料层。如图11-2车削加工切削要素所示。车削过程中工件转过一转，车刀由位置Ⅰ移动到位置Ⅱ时，车刀所切下的一层金属即为切削层。切削层的几何参数在垂直于切削速度的平面观察和度量（图中ABDD’阴影面积）。（1）切削层公称厚度在同一瞬间的切削层横截面积与其公称切削层宽度之比。用符号“”表示，单位。切削层公称厚度，代表了切削刃的工作负荷。（2）切削层公称宽度指在切削层尺寸平面内，沿切削刃方向所测得的切削层尺寸。如图车削加工切削要素所示。

5、用“”表示，单位mm。切削层公称宽度通常等于切削刃的工作长度。（3）切削层公称横截面积在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面内的实际横截面积。用“”表示，单位。它等于切削层公称厚度与切削层公称宽度的乘积；也等于切削深度与进给量的乘积。即当切削速度一定时，切削层公称横截面积代表了生产率。第二节金属切削刀具刀具由切削部分和刀柄部分组成。切削部分（即刀头）直接参加切削工作，而刀柄用于把刀具装夹在机床上。刀柄一般选用优质碳素结构钢制成，切削部分必须由专门的刀具材料制成。为了切削工作得以顺利进行，刀具切削部分有严格的几何形状

6、要求。一、刀具材料1、刀具切削部分材料的性能刀具工作时，其切削部分承受着冲击、振动，较高的压力和温度，剧烈的摩擦。因此刀具材料应具备高硬度、高耐磨性，用来承受切削过程中的剧烈摩擦，减少磨损；同时还要有足够的强度和韧性，以承受切削力和冲击载荷；高的热硬性和良好的工艺性和经济性等。2、常用刀具材料的性能及应用常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷以及超硬材料等。机械制造中应用最广的刀具材料有高速钢和硬质合金。常用刀具材料的主要性能及用途见下表11-1。表11-1常用刀具材料的主要性能及用途二

7、、车刀切削部分的几何参数要使刀具能顺利地切削工件，刀具不但要有一定的性能，而且要有合理的几何形状。刀具种类很多，形状各异，其中车刀是最基本的刀具。其他刀具都可以看成是车刀的演变。以外圆车刀为例介绍刀具几何形状。如图11-3所示。1、车刀切削部分的组成“三面、两刃、一尖”（1）前面指刀具上切屑流过的表面，用“”表示。（2）主后面指刀具上同前面相交形成主切削刃的后面，用“”表示。（3）副后面指刀具上同前面相交形成副切削刃的后面，用“”表示。（4）主切削刃指前面与主后面的交线，用“S”表示。（5）副切削刃指前面与副后

8、面的交线，用“S’”表示。（6）刀尖指主切削刃与副切削刃相交成一个尖角，它不是一个几何点，而是具有一定圆弧半径的刀尖。2、车刀切削部分的主要角度为确定刀面和切削刃的空间位置，引入静止状态下的辅助平面。如图11-4所示。（1）基面指通过切削刃上选定点,垂直于切削速度方向的平面，用“”表示。（2）主切削平面指通过切削刃上选定点，与主切削刃相切并垂直于基面的平面，用“”表示。（3）正交平面通