绪论、第一章基本定义(吕超)

《金属切削原理与刀具》绪论

主讲：吕超

一、金属切削在国民经济中地位及发展简史

二、金属切削加工与机械制造

三、课程性质和任务

四、本课程内容与学习方法主要内容1、公元前二千多年青铜器时代：青铜刀、锯、锉等；春秋中晚期《考工记》介绍有木工、金工等三十个专业技术知识，特别指出“材美工巧”是制造良器的必要条件；唐代已有原始的车床。

2、公元1668年（明代）制造天文仪器2MM直径的铜环，其外圆、内孔平面及刻度的加工精度与表面粗糙度均达到相当高的水平。

3、近代：1915年上海荣锠泰机器厂造出国产第一台车床。

4、建国后：50年代开始使用高速钢、硬质合金；创造了大量的先进刀具，如群钻、75°强力车刀、高速螺纹刀、细长轴车刀、宽刃精刨刀等。

5、现代。一、金属切削在国民经济中地位及发展简史二、金属切削加工与机械制造机械制造过程分析三、课程性质与任务

金属切削加工是使用高于工件硬度的刀具，在工件上切除多余金属，使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的一种加工方法。1、基本理论知识：

掌握金属切削过程基本规律（如切削变形、切削力、切削热及切削温度、刀具磨损和刀具耐用度等）的知识；掌握常用刀具材料的类型、性能及其选用方法；掌握改善切削条件、控制已加工表面质量、合理选择刀具几何参数及切削用量的基本知识。2、基本技能：

具备根据切削加工的具体要求，合理配置切削条件的能力；具有运用切削原理和刀具的基本知识，分析和解决切削加工工艺技术问题的能力；具有合理选择与正确使用刀具的能力；具备从事非标准刀具设计的基础能力；具有一定的切削加工实验技能.

本课程是由金属切削原理和金属切削刀具两部分组成，前者又是本课程及其它专业课程的基础，主要讲述金属切削过程中各种物理现象的变化规律，以及应用这些规律解决金属切削技术问题的方法；后者主要讲述通用刀具和专用刀具的类型、结构特点、应用范围及设计计算方法等。四、本课程内容与学习方法1、切削原理：四大规律：切削变形的变化规律；切削力的变化规律；切削温度的变化规律；刀具磨损及耐用度。三个方面：工件材料方面：物理、机械性能；

刀具方面：刀具材料、刀具几何角度；

切削条件：切削用量、切削液的冷却.两个提高：加工质量、生产效率。一个降低：降低加工成本。2、刀具：通用刀具：工件有理、结构特点、选择原则；非标准刀具：成形车刀、铣刀、铰刀、拉刀、滚刀等。第一章

基本定义——刀具几何角度及切削要素

Toolanglesandelementfactorsofcut

主要内容

一、切削运动与切削用量

二、刀具切削部分的基本定义及参考系

三、刀具角度

四、切削层参数与切削方式

什么叫做金属切削加工？金属切削加工用金属切削刀具从工件上切除多余的金属，从而获得在形状、尺寸精度、表面质量上都符合预定要求的加工。切削加工工艺系统机床、夹具、刀具、工件金属切削加工方法

车、铣、刨、钻、磨、镗、拉、插、铰、扩、刮、滚、珩、推等。切削运动与切削用量待加工表面即将被切除金属层的表面过渡表面主切削刃正对的表面已加工表面切除多余金属后形成的表面主运动刀具与工件之间的相对运动进给运动刀具与工件之间的附加运动切削层刀具单程切过工件的一个工件材料层一、切削运动与切削层二、切削用量、切削时间与材料切除率切削用量切削速度进给量背吃刀量切削时间材料切除率关于切削时间三、切削时的合成速度向量四、切削层参数★切削层★切削厚度hD

★切削宽度bD

工件（刀具）每转一圈,刀具切削刃从工件上切削下来转化为切屑的金属层,称为切削层1.切削层垂直与工件过渡表面方向切削层的尺寸

当λs＝0时的外圆车刀纵车：2.切削公称厚度hD3.切削宽度bD

沿着工件过渡表面方向切削层的尺寸，等于主切削刃工作长度在基面的投影当λs＝0时的外圆车刀纵车刀具切削部分的基本定义及坐标系刀柄刀头三面两刃一尖后刀面(Aα)工件过渡表面相对的表面副后刀面(A’α)与已加工表面相对的表面前刀面(Aγ)切屑流过的表面主切削刃(S)前、后刀面相交的部分副切削刃(S’)前、副后刀面相交的部分刀尖主切削刃和副切削刃相交的部分AγAαSS’A’α一、刀具的组成前倒棱面：Aγ1倒棱宽度：bγ1后倒棱面：Aα1倒棱宽度：bα1钝圆半径：rn刀尖圆弧半径：rε倒角刀尖长度：bε刀尖倒角偏角：κγε二、刀具角度参考系

静止参考系

刀具设计时表明刀具角度形状

工作参考系

工作时反映刀具有效的工作角度

正交平面参考系（Pr、Ps、Po）法平面参考系（Pr、Ps、Pn）假定工作平面参考系（Pf、Pp、Pr）1.刀具静止参考系●

正交平面(主剖面)参考系（Pr、Ps、Po）基面Pr

通过切削刃上某一选定点，垂直于切削速度的平面切削平面Ps过切削刃选定点，与切削刃相切并垂直于基面正交平面Po通过切削刃上某一选定点，垂直于切削刃在基面上投影的平面。Ps、Pr、P0

互相垂直，构成正交平面参考系

图1-5基面、切削平面和正交平面

图1-6正交平面参考系主、副切削刃上的坐标平面

图1-9正交平面参考系中的车刀标注角度

图1-10车刀前、后角和刃倾角正、负的规定

a）前、后角b）刃倾角

图1-11车外圆时偏刀的标注角度

图1-12切断刀的标注角度●

法平面(法剖面)参考系（Pr、Ps、Pn）基面Pr和切削平面Ps(同正交平面参考系)法平面Pn通过切削刃上某一选定点，垂直于切削刃的平面。●

假定工作平面(进给-切深剖面)参考系（Pr、Pf、Pp）假定进给平面Pf过切削刃选定点平行于假定进给运动方向并垂直于基面的平面假定切深平面Pp过切削刃选定点既垂直假定工作平面又垂直于基面的平面

图1-7法平面参考系和正交平面参考系图1-7-1法剖面参考系中的车刀标注角度

图1-8假定工作平面参考系的坐标平面图1-14假定工作平面参考系pf中γf、αf与背平面参考系pp中γp、αp2.刀具工作参考系(在工作状态下)工作坐标系与静止坐标系的区别：f≠0，Ve代替Vc刀具安装位置不准确切削速度发生变化，使得各平面方向发生变化三、刀具角度刀具切削部分投影图的画法副切削刃的正交平面视图主切削刃的正交平面视图Pr投影视图Ps投影视图角度定义

1.在正交平面Po内测量前角γ0

前刀面与基面的夹角后角α0

后刀面与切削平面的夹角楔角β0

前刀面与后刀面的夹角2.在基面Pr内测量主偏角κr主切削刃与进给方向在基面上投影的夹角副偏角κr’副切削刃与进给方向在基面上投影的夹角刀尖角εr主、副切削刃在基面上投影的夹角余偏角ψr主切削刃与假定切深方向在基面上投影的夹角ψr3.在副切削刃的正交平面内测量副后角α0’

副后刀面与副切削平面的夹角副前角γ0’

前刀面与基面的夹角4.在切削平面Ps内测量刃倾角λs

主切削刃与基面的夹角－刀尖为最低点＋刀尖为最高点锐角为正，钝角为负Toolcuttingedgeinclinationangle5.正交平面与法平面系的角度换算

正交平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃在基面上投影的平面法平面－通过切削刃上某点，垂直于切削刃的平面Po内测量的角度：γ0，α0，β0Pn内测量的角度，γn

，αn

，βn垂直于基面的任一剖面与正交平面角度换算6.小结要求掌握10个刀具角度基本角度γ0、α0

、α0’、Κr

、Κr’、λs

派生角度β0

、εr

、ψr

、γ0’角度之间可以相互换算6.刀具角度的一面二角分析法一面二角：空间任一平面定位只需两个角度●直头外圆车刀前面：γ0，λs后面：α0，κr副后面：α’0，κ’r●45度弯头车刀12前面：γ0，λs12后面：α0，κr23副后面：α’0，κ’r14副后面：α’0，κ’r四、刀具的工作角度

(在工作状态下的切削角度)

以刀具与工件的相对位置、相对运动为基础所建立的工作参考系定义的角度

讨论2个问题★刀具工作坐标系是如何建立的★当标注角度已知的时候，如何计算工作角度●工作正交平面参考系（Pre、Pse、Poe）Pre过切削刃上某一点，

Ve的平面Pse过切削刃上某一点，与切削刃相切并

Pre的平面Poe过切削刃上某一点，

切削刃在Pre上投影的平面工作前角γ0e前刀面与基面的夹角工作后角α0e后刀面与切削平面的夹角

工作主偏角Κre主切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角工作副偏角Κre’副切削刃与进给方向在Pr上投影的夹角工作副后角α0e’副后刀面与副切削平面的夹角工作刃倾角λse

主切削刃与基面的夹角

●工作法平面参考系（Pre、Pfe、Ppe）(自学)一.进给运动对工作角度的影响工作角度计算★大多数情况下，进给速度远小于主运动速度，刀具工作角度近似于标注角度，但有时进给速度和主运动速度相比不能忽略，则必须加以考虑★主要分析横车和纵车的情况

工作坐标系不同于静止坐标系，导致工作角度与标注角度不同

基面改变切削平面改变正交平面不变横车–以切断刀为例特点：Pre和Pse都发生倾斜2.纵车特点：二.刀具安装对工作角度的影响★刀尖高于或者低于工件中心线★刀杆与进给方向不垂直1.刀尖高于(低于)工件中心测试题

用γp=5o

，αp=12o

的切断刀切断直径为50mm的棒料。若刀刃安装时高于中心0.2mm，试计算切断后工件端面留下的剪断心柱直径。提示：在切断过程中，工作后角减小到0o时，刀刃无切削作用。刀具安装位置对工作角度的影响解答αpe

＝αp-

θpαpe＝0o

αp=12oθp＝12osinθp＝2h/dd=2h/sinθpd=2*0.2/sin12od=1.92mm2.刀杆与进给方向不垂直

刀杆中心与正常位置偏θ角时，刀具标注工作角度的假定工作平面与现工作平面pfe成θ角Pf回答问题1、当切削点高于工件中心时，对工作前角、后角有何影响？2、刀杆中心与进给方向不垂直，当刀杆中心与正常位置逆时针偏θ角时，如何影响刀具的工作角度？本章重点★刀具坐标系（主剖面坐标系