本文格式為Word版，下載可任意編輯——刀具課件第2章第2章金屬切削的基本知識

金屬切削加工的形式雖然有多種，但它們在切削運(yùn)動、切削用量、切削刀具及切削過程中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象，都有著共同規(guī)律。這些規(guī)律透露了金屬切削加工的實(shí)質(zhì)，是學(xué)習(xí)和研究各種加工方法，合理選擇刀具及其切削部分幾何參數(shù)和切削用量，充分發(fā)揮刀具切削效能，保證加工質(zhì)量，提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的理論基礎(chǔ)。

2.1切削運(yùn)動與切削用量

2.1.1切削運(yùn)動

在機(jī)床上切削工件，工件與刀具之間要有相對運(yùn)動，這個相對運(yùn)動稱為切削運(yùn)動。如圖2-1所示為車削外圓時的切削運(yùn)動和加工表面示意圖。外圓的母線沿直導(dǎo)線運(yùn)動時就形成了工件上的外圓表面，故工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和車刀的縱向直線運(yùn)動就是車削外圓時的切削運(yùn)動。

圖2-1車削外圓時的切削運(yùn)動和加工表面示意圖

切削運(yùn)動分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。如圖2-2所示為切削運(yùn)動簡圖。

（a）車削外圓（b)銑削平面（c)鉆削（d)刨削外圓（e)外圓磨削（f）平面磨削

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圖2-2切削運(yùn)動簡圖Ⅰ—主運(yùn)動；Ⅱ—進(jìn)給運(yùn)動

1.主運(yùn)動

主運(yùn)動是使工件與刀具產(chǎn)生相對運(yùn)動以進(jìn)行切削的最基本運(yùn)動，主運(yùn)動的速度最高，所消耗的功率也最大。換句話說，主運(yùn)動就是從工件上切除金屬所必需的運(yùn)動。在切削運(yùn)動中，主運(yùn)動只有一個。它可以由工件完成，也可以由刀具完成；可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，也可以是直線運(yùn)動。例如，車床上工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；龍門刨床刨削時，工件的直線往復(fù)運(yùn)動；牛頭刨床刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動；銑床上銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、鉆床上鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和磨床上砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動等都是切削加工時的主運(yùn)動。

2.進(jìn)給運(yùn)動

進(jìn)給運(yùn)動是不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切削出整個表面的運(yùn)動。也就是說，沒有這個運(yùn)動，就不能連續(xù)切削。進(jìn)給運(yùn)動一般速度較低，消耗的功率較少，可由一個或多個運(yùn)動組成。進(jìn)給運(yùn)動可以是連續(xù)的，也可以是休止的。

2.1.2切削用量

切削用量是切削速度、進(jìn)給量(或進(jìn)給速度)和背吃刀量三者的總稱，這三者可稱為切削用量三要素。

1.三種表面

在切削加工過程中，工件上會形成三種表面。以圖2-1為例，它們是待加工表面、已加工表面和過渡表面。

1）待加工表面

待加工表面是指即將切去的表面。2）已加工表面

已加工表面是指切削后得到的表面。3）過渡表面

過渡表面是指正在被切削的表面。2.切削用量三要素

如圖2-3所示為切削用量三要素。

圖2-3切削用量三要素

1）切削速度

切削刃上選定點(diǎn)相對于工件沿主運(yùn)動方向的瞬時線速度稱為切削速度，用符號vc表示，單位為mm/s或mm/min。

若主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動（如車削、銑削等），切削速度一般為其最大線速度。其計算公式

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為vc?πdwn（2-1）

1000?60式中，dw為工件待加工表面的直徑(mm)；n為工件的轉(zhuǎn)速(r／s或r／min)。

2）進(jìn)給量

進(jìn)給量也稱為走刀量，一般是指切削加工中工件或刀具每旋轉(zhuǎn)一周(如車削)或刀具來回一次(稱為雙行程，如刨削)時，工件或刀具的相對移動距離，用符號f表示，單位為mm/r（每轉(zhuǎn)進(jìn)給量）或mm/st（每行程進(jìn)給量）。當(dāng)用多齒刀具（如銑刀）加工時，也可用進(jìn)給運(yùn)動的瞬時速度即進(jìn)給速度來表示，其符號為

vf，單位為mm/s或mm/min。

3）背吃刀量

在通過切削刃上選定點(diǎn)并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動方向的切削層尺寸平面中，垂直于進(jìn)給運(yùn)動方向測量的切削層尺寸，稱為背吃刀量，用符號算公式為

a

ap表示，單位為mm。當(dāng)車外圓時，p的計

ap?dw?dm（2-2）2式中，d為工件已加工表面的直徑（mm）。

m當(dāng)鉆孔時，ap的計算公式為

ap?dm（2-3）22.2刀具切削部分的基本定義

2.2.1刀具切削部分的構(gòu)成要素

刀具種類好多，但它們卻有共同的特征，都具有楔形的切削部分。不管刀具的構(gòu)造如何繁雜，它們的切削部分總是近似地以外圓車刀的切削部分為基本形態(tài)。因此，以普通外圓車刀為代表來確定切削部分的基本定義，也同樣適合其他刀具。

如圖2-4所示為典型外圓車刀切削部分的組成。圖中車刀由刀桿和刀頭組成。車刀切削部分由刀面、切削刃和刀尖組成。

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圖2-4典型外圓車刀切削部分的組成

1.刀面

刀面包括前面和后面。1）前面

前面又稱為前刀面，是刀具上切屑流過的表面，用符號Aγ表示。

2）后面

后面又稱為后刀面，可分為主后刀面和副后刀面。主后刀面是指與過渡表面相對的刀面，用符號Aα表示。副后刀面是指與工件已加工表面相對的刀面，用符號Aα?表示。

2.切削刃

切削刃是指前刀面上直接進(jìn)行切削的邊鋒。切削刃可分為主切削刃和副切削刃。1）主切削刃

主切削刃是指前刀面與主后刀面的交線，用符號S表示。2）副切削刃

副切削刃是指前刀面與副后刀面的交線，用符號S?表示。3.刀尖

刀尖是指主切削刃與副切削刃的交點(diǎn)或主切削刃與副切削刃間的過渡?。ㄒ卜Q過渡刃）。刀尖的類型主要有切削刃交點(diǎn)、圓弧刀尖、倒棱刀尖等，如圖2-5所示。

（a）切削刃交點(diǎn)（b）圓弧刀尖（c）倒棱刀尖

圖2-5刀尖的類型

2.2.2刀具角度參考系

要確定刀面和切削刃的空間位置，可用刀具的幾何角度來表示，而要定義刀具的幾何角度則需參照平面，由這些參照平面組成的平面系稱為參考系。用于確定刀具角度的參考系可分為靜態(tài)參考系和動態(tài)參考系。靜態(tài)參考系是定義刀具標(biāo)注角度的參考系，而動態(tài)參考系可

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用來確定刀具在運(yùn)動中角度的基準(zhǔn)，是定義刀具工作角度的參考系。

參考系和刀具角度都是對切削刃上某一點(diǎn)而言的，切削刃上不同的點(diǎn)應(yīng)建立各自的參考系，表示各自的刀具角度。下面主要介紹車刀正交平面參考系，如圖2-6所示。

圖2-6車刀正交平面參考系

正交平面參考系由基面、切削平面和正交平面組成。1.基面

通過切削刃上某選定點(diǎn)，與假定的主運(yùn)動方向垂直的平面稱為基面，用符號pr表示?；媸堑毒咧圃臁⑷心?、測量時的定位基準(zhǔn)。

2.切削平面

通過切削刃上某選定點(diǎn)，包含主切削刃或與主切削刃相切并垂直于基面pr的平面稱為切削平面，用符號ps表示；通過切削刃上某選定點(diǎn)，包含副切削刃或與副切削刃相切并垂直于基面pr的平面稱為副切削平面，用符號ps?表示。

3.正交平面

通過切削刃上某選定點(diǎn)，同時垂直于基面與切削平面的平面稱為正交平面，用符號po表示，由此可知，正交平面垂直于主切削刃在基面上的投影。通過切削刃上某選定點(diǎn)，若同時垂直于基面與副切削平面的平面，則稱為副正交平面，用符號po?表示。由此可知，對于形狀繁雜的刀具（或考慮切削條件的影響），有時用基面、切削平面和其他平面組成的參考系來度量刀具角度要便利一些，這樣就形成其他參考系。如基面、切削平面與法平面(用符號pn表示)組成法平面參考系，基面、切削平面與假定