數(shù)控加工的切削基礎(chǔ)

數(shù)控加工的切削基礎(chǔ)第一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述1.1.1切削運動和工件表面成形1.切削運動切削加工就是用金屬切削刀具把工件毛坯上余量（預(yù)留的金屬材料）切除，獲得圖樣所要求的零件。在切削過程中，刀具和工件之間必須有相對運動，這種相對運動就稱為切削運動。切削運動是由金屬切削機床通過兩種運動單元組合而成的，其—是產(chǎn)生切削力的運動，其二是保證了切削工作連續(xù)進行的運動，按照它們在切削過程中所起的作用，通常分主運動和進給運動。

1）主運動主運動是由機床提供的主要運動，它使刀具和工件之間產(chǎn)生相對運動，從而使刀具接近工件并切除切削

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第二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述速度（vc）最高，消耗的機床功率也最大。如圖1-1所示，主運動必須有一個，可以是旋轉(zhuǎn)運動，如車削時工件的旋轉(zhuǎn)運動，銑削時銑刀的旋轉(zhuǎn)運動，磨削工件時砂輪的旋轉(zhuǎn)運動，鉆孔時鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動等；也可以是直線運動，如刨削時刀具或工件的往復(fù)直線運動。

2）進給運動進給運動又稱走刀運動，是由機床提供的使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對運動，加上主運動即可不斷地或連續(xù)地切除切削層，并得出具有所需幾何特性的已加工表面。其特點是消耗的功率比主運動小得多。如圖1-1所示，進給運動可以有一個、兩個或多個，甚至沒有（如拉削）。其形式可以是連續(xù)的運動，如車削外圓時車刀平行于工件軸線的縱向運動；鉆孔時鉆頭沿軸向的直線運動等；也

上一頁下一頁返回第三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述可以是間斷運動，如刨削平面時工件的橫向移動；或是兩者的組合，如磨削工件外圓時砂輪橫向間斷的直線運動和工件的旋轉(zhuǎn)運動及軸向（縱向）往復(fù)直線運動。

3）合成切削運動當(dāng)主運動和進給運動同時進行時，由主運動和進給運動合成的運動稱為合成切削運動，又叫表面成形運動。刀具切削刃上選定點相對工件的瞬時合成運動方向稱為合成切削運動方向，其速度稱為合成切削速度，該速度方向與過渡表面相切，如圖1-1所示。合成切削速度ve等于主運動速度vc和進給運動速度vf的矢量和，即：

ve=vc+vf

（1-1）

上一頁下一頁返回第四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述2．輔助運動除主運動、進給運動以外，機床在數(shù)控加工過程中，還需一系列的其他運動，即輔助運動。輔助運動的種類很多，主要包括：刀具接近工件、切人、切出工件、快速返回原點的運動，機床對刀時的運動，多工位工作臺和多工位刀架的分度運動等。另外，機床的啟動、停車、變速、換向以及工件的夾緊、松開等操縱控制運動，也屬于輔助運動。輔助運動在整個加工過程中是必不可少的。3．加工中的工件表面在金屬切削加工過程中，工件上多余的材料不斷地被刀具切除而轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，與此同時，工件在切削過程中形成了三個不斷變化著的表面（圖1-1），分別如下：

上一頁下一頁返回第五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述

1)待加工表面工件上有待切除切削層的表面稱為待加工表面。

2)過渡表面工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一切削行程（如刨削）、刀具或工件的下一轉(zhuǎn)里（如單刃鏜削或車削）將被切除，或者由下一切削刃（如銑削）切除的表面。

3)已加工表面工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面稱為已加工表面。圖1－2切削用量的三要素

上一頁下一頁返回第六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述1.1.2切削要素切削要素包括切削用量和切削層的幾何參數(shù)。如圖1-2所示。切削用量三要素切削用量是用來表示切削運動、調(diào)整機床加工參數(shù)的參量，用來定量表述主運動和進給運動。切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量三個要素（如圖1-2）。

1）切削速度（vc）切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時線速度稱為切削速度。單位：m／min。當(dāng)主運動是回轉(zhuǎn)運動時，線速度vc的計算公式如下：

vc

＝πdn／1000（1-2）需要注意的是：車削加工時，應(yīng)計算待加工表面的切削速度。

上一頁下一頁返回第七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述當(dāng)主運動是往復(fù)直線運動時，則常以往復(fù)運動的平均速度作為切削速度，線速度vc的計算公式如下：

vc

＝2Ln/1000(1-3)上兩式中：d——切削刃上選定點處所對應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑，單位為mm；

n——工件或刀具的轉(zhuǎn)速，單位為r／min。L——工件或刀具作往復(fù)運動的行程長度，單位為mm。2）進給量（?）在主運動的一個循環(huán)內(nèi)，刀具在進給運動方向上相對于工件的位移量，稱為進給量。可用刀具或工件每轉(zhuǎn)或每行程的位移量來表達(dá)或度量（圖1-2），其單位用mm/r（如車削、鏜削等）或mm／行程（如刨削、磨削等）表示。數(shù)控編程時，也可以用進給速度vf表示刀具與工件的相對運動速度，單位是mm／min。車削時的進給速度vf為：

vf

＝n?(1-4)

上一頁下一頁返回第八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述對于鉸刀、銑刀等多齒刀具，通常規(guī)定每齒進給量?z（單位：mm/z），其含義是刀具每轉(zhuǎn)過一個齒，刀具相對于工件在進給運動方向上的位移量。即

?z

＝?/z (1-5)式中：z——刀具齒數(shù)。3）背吃刀量（αp）也叫切深，是已加工表面與待加工表面之間的垂直距離，稱為背吃刀量，其單位為mm。車削外圓時：αp＝（dw—dm）／2 (1-6)式中：dw——待加工表面直徑，單位為mm；

dm——已加工表面直徑，單位為mm。

上一頁下一頁返回第九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述鏜孔時式(1-6)中的dw與dm的位置互換一下，鉆孔加工的背吃刀量為鉆頭的半徑。2．切削層參數(shù)在金屬切削過程中，刀具或工件沿進給運動方向每移動一個?（車削）或?z（多齒刀具切削）所切除的金屬層，稱為切削層。圖1-3所示為車削時的切削層，當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時，車刀主切削刃由過渡表面I的位置移動到過渡表面Ⅱ的位置，其間所切除的工件材料層即為車削時的切削層。切削層的尺寸稱為切削層參數(shù)，切削層參數(shù)通常在基面內(nèi)測量。圖1-3外圓縱車切削層的參數(shù)1）切削厚度（hD）是指在垂直于切削刃方向度量的切削層截面的尺寸，單位為mm。當(dāng)主切削刃為直線時，各點的切削厚度

上一頁下一頁返回第十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述相等（圖1-3），并可近似按式（1－6）計算。在曲線切削刃上，各點的切削厚度是變化的（如圖1-4）。圖1-4曲線切削刃工作時的切削厚度與寬度

hD≈?sinκr(1-7)2）切削寬度（bD）是指沿切削刃方向度量的切削層截面的尺寸，單位為mm。它大致反映了刀具主切削刃參與切削工作的長度(圖1-3)。對于直線刃的切削寬度可按式（1—8）估算：

bD＝αp／sinκr(1-8)3）切削面積（AD）是指切削層的橫截面積，單位為mm2。車削時切削面積可按式（1-9）計

上一頁下一頁返回第十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.1切削運動與切削要素的概述算：AD＝bDhD(1-9)

在實際切削時，由于刀具副偏角的存在，刀具常常會在已加工表面上留下刀紋，這些刀紋的橫截面積即為殘留面積（ΔAD）。殘留面積將直接影響已加工表面的粗糙度，同時也減小了切削層的切削面積。

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§1.2金屬切削的基本規(guī)律1.2.1金屬切削過程中的變形區(qū)概述研究證明：金屬的切削過程實質(zhì)上是被切削金屬層在刀具擠壓作用下產(chǎn)生剪切滑移的塑性變形直到剪切斷裂的過程。在這個過程中切削力、切削熱、加工硬化和刀具磨損等都對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有很大的關(guān)系。為了研究方便，通常把切削過程中的塑性變形區(qū)域劃分為三個變形區(qū)（如圖1-5）：1．第一變形區(qū)被切削金屬層在刀具前面的擠壓力作用下，首先產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)最大切應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限時，即沿圖1-6中的OA-OM曲線發(fā)生剪切滑移，并依次由位置1移至位置2，2-2‘之間的距離就是它的滑移量。隨著刀具前刀面的逐漸趨近，塑性變形也逐漸增大，滑移依次為3-3’、4-4‘，直至OM曲線，滑移終止，被切削金屬層與母體脫離成為切屑沿刀具前面流出。曲線OAMO所包圍的區(qū)域

下一頁返回第十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律就是剪切滑移區(qū)，又稱第一變形區(qū)，也是金屬切削過程中的主要變形區(qū)，其寬度很窄，約為0.02~0.2mm，且切削速度越高，寬度越窄。第一變形區(qū)消耗大部分功率并產(chǎn)生大量的切削熱。為使問題簡化，設(shè)想用一個平面OM代替剪切滑移區(qū)，則平面OM就稱為剪切平面。剪切平面與切削速度之間的夾角稱為剪切角，以φ表示（如圖1－5所示）。Ⅰ-第一變形區(qū)Ⅱ-第二變形區(qū)Ⅲ-第三變形區(qū)圖1-6第一變形區(qū)的剪切滑移

2．第二變形區(qū)經(jīng)第一變形區(qū)剪切滑移而形成的切屑，在沿刀具前刀面流出時，又受到前刀面的擠壓而產(chǎn)生摩擦，靠近前刀面處的金屬再次產(chǎn)生剪切變形，使切屑底層薄薄的一

上一頁下一頁返回第十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律層金屬流動滯緩，這一層滯緩流動的金屬層稱為滯流層。滯流層的變形程度比切屑上層大幾倍到幾十倍。3．第三變形區(qū)第三變形區(qū)是刀具后刀面和工件的接觸區(qū)，是指工件過渡表面和已加工表面金屬層受到切削刃鈍圓部分和后刀面的擠壓、摩擦與回彈而產(chǎn)生塑性變形的區(qū)域。第三變形區(qū)的金屬變形，造成已加工表層金屬的纖維化和加工硬化，并產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力。將影響到工件的表面質(zhì)量和使用性能。以上分別討論了三個變形區(qū)的特征，三個變形區(qū)是相互聯(lián)系而又相互影響的。金屬切削過程中的許多物理現(xiàn)象都和三個變形區(qū)的變形密切相關(guān)，研究切削過程中的變形，是掌握金屬切削加工技術(shù)的基礎(chǔ)。

上一頁下一頁返回第十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律切削變形的大小，主要取決于第一變形區(qū)及第二變形區(qū)的擠壓和摩擦情況，其主要影響因素及規(guī)律如下：1)工件材料實驗證明，工件材料強度和硬度越高，變形系數(shù)越?。欢苄源蟮慕饘俨牧献冃未?，塑性小的金屬材料變形小。2)刀具前角刀具前角越大，變形系數(shù)越小。這是因為增大刀具前角，可使剪切角增大，從而使切削變形減小。3)切削速度切削速度vc與切削變形系數(shù)ξ的實驗曲線如圖1-7所示，當(dāng)中低速切削30鋼時，首先，切削變形系數(shù)ξ隨切削速度的增加而減小，它對應(yīng)于積屑瘤的成長階段，由于實際前角的增大而使ξ減小。而后，隨著速度的提高，ξ又逐漸增大，它對應(yīng)于積屑瘤減小和消失的階段。最后，在

上一頁下一頁返回第十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律高速范圍內(nèi)，ξ又隨著切削速度的繼續(xù)增高而減小。這是因為切削溫度隨vc的增大而升高，使切削底層金屬被軟化，剪切強度下降，降低了刀具和切屑之間的摩擦系數(shù)，從而使變形系數(shù)減小。此外，當(dāng)切削速度vc很高時，切削層有可能末充分滑移變形就成為切屑流出，這也是變形系數(shù)減小的原因之一。4)切削厚度由圖1-7可知，當(dāng)進給量增加（切削厚度增加）時，切削變形系數(shù)減小。

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1.2金屬切削的基本規(guī)律1.2.2切屑的形成及種類1．切屑的形成金屬的切削過程是被切削金屬層在刀具切削刃和前面的擠壓作用下而產(chǎn)生剪切，滑移變形的過程。切削金屬時：切削層金屬受到刀具的擠壓開始產(chǎn)生彈性變形；隨著刀具的推進，應(yīng)力、應(yīng)變逐漸加大，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強度時產(chǎn)生塑性變形；當(dāng)?shù)毒呃^續(xù)切入，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到材料的抗拉強度時，金屬層被擠裂而形成切屑。實際上，由于加工材料性能與切削條件等不同，上述過程的三個階段不一定能完全顯示出來。2．切削的種類如前所述，金屬切削層變形的過程即為切屑的形成過程。由于工件材料不同，切削加工條件不同，所以金屬切削過程中的變形程度也就不同，從而形成不同的切屑。

上一頁下一頁返回第十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律根據(jù)切削過程中變形程度的不同，切屑可分為四種不同的形態(tài)，如圖1-8所示。(a).帶狀切屑(b).節(jié)狀切屑(c).粒狀切屑(d).崩碎切屑圖1-8切屑的種類

1）帶狀切屑（圖1-8(a)）這種切屑的底層（與前刀面接觸的面）光滑，外表面呈毛茸狀，無明顯裂紋。在加工塑性金屬材料（如軟鋼、銅、鋁等），當(dāng)切削厚度較小、切削速度較高、刀具前角較大時，容易產(chǎn)生這種切屑。形成帶狀切屑時，切削過程較平穩(wěn)，切削力波動較小，己加工表面質(zhì)量較高。但切削連續(xù)不斷，會纏繞在工件或刀具上，影響工件質(zhì)量且不安全。生產(chǎn)中通常使用在車刀上磨斷屑槽等方法斷屑。

上一頁下一頁返回第十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律2）節(jié)狀切屑（圖1-8(b)）又稱擠裂切屑。這種切屑的底面有時出現(xiàn)裂紋，上表面呈明顯的鋸齒狀。在加工塑性較低的金屬材料（如黃銅），當(dāng)切削速度較低、切削厚度較大、刀具前角較小時，容易產(chǎn)生節(jié)狀切屑；特別當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性不足、加工碳素鋼材料時，也容易得到這種切屑。產(chǎn)生節(jié)狀切屑時，切削過程不太穩(wěn)定，切削力波動也較大，已加工表面質(zhì)量較低。

3）粒狀切屑（圖1-8(c)）又稱單元切屑。當(dāng)采用小前角或負(fù)前角，以極低的切削速度和大的切削厚度切削塑性金屬（延伸率較低的結(jié)構(gòu)鋼）時，會產(chǎn)生這種切屑。產(chǎn)生粒狀切屑時，切削過程不平穩(wěn)，切削力波動較大，已加工表面質(zhì)量較差。

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4）崩碎切屑（圖1-8(d））在切削脆性金屬（鑄鐵、青銅等）時，由于材料的塑性很小，抗拉強度很低，在切削時切削層內(nèi)靠近切削刃和前刀面的局部金屬未經(jīng)明顯的塑性變形就被擠裂，形成不規(guī)則狀的碎塊切屑，這就是崩碎切屑。當(dāng)工件材料越硬脆、刀具前角越小、切削厚度越大時，越容易產(chǎn)生崩碎切屑。產(chǎn)生崩碎切屑時，切削力波動大，加工表面凹凸不平，刀屑接觸長度較短，切削力和切削熱量集中作用在刀刃處，刀刃容易損壞。從加工過程的平穩(wěn)性、保證加工精度和加工表面質(zhì)量考慮，帶狀切屑是較好的切屑類型。需要說明的是，切屑的形態(tài)是可以隨切削條件的改變而相互轉(zhuǎn)化的。

上一頁下一頁返回第二十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律1.2.3積屑瘤與鱗刺1)積屑瘤及其特征在切削塑性金屬材料時，常在切削刃口附近粘結(jié)一硬度很高（通常為工件材料硬度的2～3.5倍）的楔狀金屬塊，它包圍著切削刃且覆蓋部分前刀面，這種楔狀金屬塊稱為積屑瘤，如圖1-9所示。由于積屑瘤覆蓋在刀具的前刀面上，因此，積屑瘤便代替刀具切削刃擔(dān)負(fù)實際切削工作，使刀具切削刃和前刀面得到保護，從而可減輕刀具磨損。同時積屑瘤使刀具實際前角增大（最大可達(dá)35?），刀和切屑的接觸面積減小，而使切屑變形減小，降低切削力。另一方面，由于積屑瘤不斷發(fā)生著長大和破裂脫離的過程，積屑瘤頂部和被切削金屬界限不清，脫落的碎片會損傷刀具表面，或嵌入已加工工件表面而造成刀具磨損和已加工表面的表面粗糙度值增大。積屑瘤的不穩(wěn)定性常會引起切削過程的不穩(wěn)定（切削力變動），同時

上一頁下一頁返回第二十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律積屑瘤還會形成“切削刃”的不規(guī)則和不光滑，使已加工表面粗糙度增大、尺寸精度降低，因此精加工時必須設(shè)法抑制積屑瘤的形成。2)積屑瘤的形成及抑制措施在切削過程中，由于刀與屑的摩擦而導(dǎo)致的冷焊是積屑瘤的成因。切削時切屑和前刀面之間存在著很大的壓力，當(dāng)切屑從前刀面滑出時，便發(fā)生強烈的滑動摩擦，切削溫度升高，加速了刀具與切屑之間相互的元素擴散，在刀與屑之間形成一層很薄的（厚度約為0.6μm）新合金層，隨后新的合金層在此基礎(chǔ)上逐層粘結(jié)和堆積，最后長成積屑瘤。影響積屑瘤的因素很多，主要有工件材料、切削速度、切削液、刀具表面質(zhì)量和前角以及刀具材料等。在工件材料塑性高、強度低時，切屑與刀具前面摩擦大，切屑變形大，容易粘刀而產(chǎn)生積屑瘤，而且積屑瘤尺寸也較大。在切削脆性金屬材料時，切屑呈崩碎狀，刀和屑接觸長度較短，摩擦較小，切削溫度較低，一般不易產(chǎn)生積屑瘤。實際生產(chǎn)中、可采取下列措施抑制積屑瘤的生成。

上一頁下一頁返回第二十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律①控制切削速度實踐證明，切削速度是通過切削溫度對前刀面的最大摩擦系數(shù)和工件材料性質(zhì)的影響而影響積屑瘤的，控制切削速度使切削溫度控制在300℃以下或380℃以上，就可以減少積屑瘤的生成，所以實際加工中采用低速或高速切削是抑制積屑瘤的基本措施。②降低進給量進給量增大，則切削厚度增大。切削厚度越大，刀—屑的接觸長度越長，從而形成積屑瘤的生成基礎(chǔ)。若適當(dāng)降低進給量，則可削弱積屑瘤的生成基礎(chǔ)。③增大刀具前角若增大刀具前角，則切屑變形減小，切削力減小，從而使前刀面上的摩擦減小，積屑瘤的生成基礎(chǔ)就小。實踐證明，當(dāng)?shù)毒咔敖窃龃蟮?5?時，一般不產(chǎn)生積屑瘤。④使用切削液采用潤滑性能較好的切削液可以減少或消除積屑瘤的產(chǎn)生。

上一頁下一頁返回第二十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律⑤前刀面的粗糙度前刀面粗糙，摩擦較大，這給積屑瘤的形成創(chuàng)造了條件。若前刀面光滑，則積屑瘤也就不易形成。⑥工件材料的塑性影響積屑瘤形成的主要因素是工件材料的塑性。2.鱗刺鱗刺是在已加工表面上出現(xiàn)的鱗片狀反刺，如圖1-10（a）所示。它是用較低的速度切削塑性金屬材料時常出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，使工件已加工表面質(zhì)量惡化，表面粗糙度值增大。鱗刺生成的原因是由于部分金屬材料的黏結(jié)層積，而導(dǎo)致即將切離的切屑根部發(fā)生斷裂，在已加工表面層留下金屬被撕裂的痕跡（圖1-10（b））。與積屑瘤相比，鱗刺產(chǎn)生的頻率較高。避免產(chǎn)生鱗刺的措施與積屑瘤類似。

上一頁下一頁返回第二十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律1.2.4切削力1.切削力的產(chǎn)生及分解切削力來源于三個變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的彈性變形抗力和塑性變形抗力，以及切屑、工件與刀具間的摩擦力。如圖1—11所示，作用在前刀面上的變形抗力Fnγ和摩擦力Ffγ；作用在后刀面上的變形抗力Fnα和摩擦力Ffα。它們的合力Fr作用在前刀面上近切削刃處，其反作用力Fr?作用在工件上。為便于計算切削力的大小，分析切削力的作用和測量，通常將切削力分解成如圖1-12所示的三個互相垂直的分力。圖1-12外圓車削時的切削分力與合力

1）主切削力Fc

是總切削力Fr在主運動方向上的分力，垂直于基面，與切削速度方向一致。是計算刀具強度、機床切削功率的主要依據(jù)。其特征是在切削過程中消耗的功率最大（占機床功率的90％）。

上一頁下一頁返回第二十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律2）背向力Fp

又稱為徑向力，是總切削力Fr在切深方向（x方向）的分力，是驗算工藝系統(tǒng)剛度的主要依據(jù)。其特征是在切削過程中不消耗功率，但會使工件彎曲變形和振動，影響工件加工質(zhì)量。

3）進給抗力Ff

是總切削力Fr在進給方向（Z方向）的分力，是機床進給機構(gòu)強度和剛度設(shè)計、校驗的主要依據(jù)。其只消耗機床很少的功率（約1％～3％）。各分力Fc、Fp、Ff與合力Fr的關(guān)系為：

(1-10)Fp＝Fpfcosκr (1-11)Ff＝Fpfsinκr (1-12)

上一頁下一頁返回第二十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律在生產(chǎn)中，切削力可根據(jù)公式計算，F(xiàn)p和Ff可根據(jù)Fc進行估算，一般刀具幾何參數(shù)、磨損情況、切削用量的不同，F(xiàn)p和Ff相對于Fc的比值在很大范圍內(nèi)變化，當(dāng)κr=45?、λs=0?、γo=15?時，有以下近似關(guān)系：

Fp＝（0.4—0.5）Fc (1-13)Ff＝（0.3—0.4）Fc (1-14)切削力Fc可通過《切削用量手冊》查出單位切削力p，再根據(jù)下列公式進行計算：

Fc=pαp?KfpKvcFcKFc (1-15)式中：Kfp—進給量對單位切削力的修正系數(shù)；

KvcFc—切削速度改變時對主切削力的修正系數(shù)；

上一頁下一頁返回第二十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律KFc—刀具幾何角度不同時對主切削力的修正系數(shù)。式中系數(shù)可在《切削用量手冊》中查中。切削力Fc還可通過計算切削力的指數(shù)公式進行計算。2.切削功率在切削過程中，三個分力消耗的功率之和，通常用主切削力Fc消耗的功率Pc（單位：kw）來表示。

Pc＝Fcvc×10-3／60 （1-16）機床電動機消耗功率PE（單位為：kw）按下式計算：

PE≥PC/η （1-17）式中：η——機床傳動效率，一般取0.75~0.85。

上一頁下一頁返回第二十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律3.影響切削力的主要因素

1）工件材料的影響工件材料的強度、硬度越高，材料的剪切屈服強度越高，切削力就越大。強度、硬度相近的材料，塑性、韌性越大，則切削力越大。2）切削用量的影響①背吃刀量和進給量背吃刀量αp或進給量?加大，則切削力增大。當(dāng)αp加大一倍，切削力增大一倍；?加大一倍，切削力增大68％~86％。根據(jù)這一規(guī)律可知，在切削面積不變的情況下，采用較大的進給量和較小的背吃刀量，可使切削力較小。②切削速度切削速度vc對切削力的影響如圖1-13所示。切削塑性金屬時，在形成積屑瘤范圍內(nèi)，vc較低時，隨著vc的增加，積屑瘤增高，γo增大，切削力減小；vc

上一頁下一頁返回第三十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律較高時，隨著vc的增加，積屑瘤逐漸消失，γo減小，切削力又逐漸增大；在積屑瘤消失后，vc再增大，使切削溫度升高，切削層金屬的強度和硬度降低，切削變形減小，因此切削力減小。vc達(dá)到一定值后再增大時，切削力變化減緩，漸趨穩(wěn)定。切削脆性金屬材料（如鑄鐵、黃銅）時，切屑和前刀面的摩擦小，vc對切削力無顯著影響。vc/m﹒min-13)刀具幾何角度的影響①前角γo

前角γo增大，切屑變形減小，切削力減小。切削各種材料時，增大γo能減小切削力，對于塑性材料，加大前角γo

，切削力的減小則更為明顯。

上一頁下一頁返回第三十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律②主偏角κr

主偏角κr對主切削力Fc的影響不大。κr

＝60°～75°時，F(xiàn)c最??；κr<60°時，F(xiàn)c隨κr的增大而減小；κr>75°時，F(xiàn)c隨κr的增大而增大，不過Fc增大或減小的幅度均在10％以內(nèi)。主偏角κr主要影響Fp和Ff的比值。κr增大時，背向力Fp減小，進給抗力Ff增大。因此，當(dāng)切削細(xì)長軸時應(yīng)采用較大κr(90°)。③刃傾角λs刃傾角λs對主切削力Fc的影響很小，但對背向力Fp

、進給抗力Ff的影響顯著。λs減小時，F(xiàn)p增大，F(xiàn)f減小。4)刀具磨損的影響刀具磨損后，刀刃變鈍會使刀面與加工表面間的擠壓和摩擦加劇，使切削力增大。刀具磨損達(dá)到一定程度后，切削力會急劇增加。

上一頁下一頁返回第三十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律5)切削液和刀具材料以冷卻作用為主的水溶液對切削力的影響很小。以潤滑作用為主的切削液能顯著地降低切削力，因為潤滑作用減少了刀具前刀面與切屑、后刀面與工件表面的摩擦。刀具材料對切削力也有一定的影響，選擇與工件材料摩擦系數(shù)小的刀具材料，切削力會不同程度地減小。實驗結(jié)果表明，用YT類硬質(zhì)合金刀具切鋼時的切削力比用高速鋼刀具約降低5％～10％。

上一頁下一頁返回第三十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律1.2.5切削熱與切削溫度1.切削熱的產(chǎn)生與傳散

1）切削熱的產(chǎn)生切削層發(fā)生的彈、塑性變形和刀具與切屑、工件之間的摩擦所消耗的功，均可轉(zhuǎn)變?yōu)榍邢鳠?。切削熱的來源與傳散如圖1-14所示。切削過程中產(chǎn)生的總切削熱Q為：Q＝QP十Qγf十Qαf

（1-18）式中：QP——剪切區(qū)金屬變形功轉(zhuǎn)變的熱；

Qγf——切屑與前刀面的摩擦功轉(zhuǎn)變的熱；

Qαf——已加工表面與后刀面的摩擦功轉(zhuǎn)變的熱。

上一頁下一頁返回第三十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律2）切削熱的傳散通過切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳出的熱量分別用Qch、Qw、Qc和Qf表示。切削熱的產(chǎn)生與傳出的關(guān)系為：

QP十Qγf十Qαf

＝Qch十Qw十Qc十Qf

＝Q （1—19）切削熱傳出的大致比例如下：⑴車削加工時Qch

（50％~86％）、Qc（40％~10％）、Qw（9％~3％）、Qf（1%）⑵鉆削加工時Qch

（28％）、Qc（14.5％）、Qw

（52.5％）、Of

（5％）。影響切削熱傳散的主要因素是工件和刀具材料的熱導(dǎo)率及周圍介質(zhì)的狀況。2.切削溫度的分布

上一頁下一頁返回第三十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律1)刀—屑界面溫度比切屑的平均溫度高得多，一般約為2~2.5倍，且最高溫度不在切削刃上，而在前刀面上離刀刃一定距離的地方；2)沿剪切平面各點溫度幾乎相同，由此可知，剪切平面上各點的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律基本相同；3)切屑沿前刀面流出時，在垂直前刀面方向上溫度變化較大，說明切屑在沿前刀面流出時被摩擦發(fā)熱。后刀面上溫度分布也與前刀面類似，即最高溫度在剛離開切削刃的地方，但較前刀面上最高溫度抵；4)工件材料的熱導(dǎo)率越低（如鈦合金比碳鋼熱導(dǎo)率低），刀具前、后刀面的溫度越高；5)工件材料的塑性越低，脆性越大，前刀面上最高溫度處越靠近切削刃，同時沿切屑流出方向的溫度變化越大。切削脆性材料時最高溫度在靠近刀刃的后刀面上。

上一頁下一頁返回第三十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律3.影響切削溫度的因素及變化規(guī)律

1)切削用量對切削溫度的影響①切削速度對切削溫度的影響最明顯，隨著切削速度的提高，切削底層與前刀面發(fā)生強力摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，切削溫度明顯上升；②進給量對切削溫度的影響次之，進給量增大，單位時間內(nèi)的金屬切除量相應(yīng)增大，產(chǎn)生的熱量也增多，切削溫度上升；③背吃刀量對切削溫度的影響很小，背吃刀量增大，切削熱同比增加，但由于參加切削的切削刃長度也同比增加，散熱條件得到改善，溫度上升不明顯。

2)刀具幾何參數(shù)對切削溫度的影響

上一頁下一頁返回第三十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律當(dāng)?shù)毒咔敖窃龃?，切削變形減小，產(chǎn)生的切削熱少，切削溫度降低。但前角太大，刀具散熱體積變小，溫度反會上升；當(dāng)增大刀具主偏角，因切削刃工作長度縮短，刀尖角減小，散熱條件變差，切削溫度將升高。

3)工件材料對切削溫度的影響工件材料強度和硬度越高，切削時消耗的功率越大，切削溫度越高。工件材料的熱導(dǎo)率大，則散熱性好，切削溫度低。工件材料的塑性變形不同，產(chǎn)生的摩擦也不同，從而影響切削溫度的變化。

4)刀具磨損對切削溫度的影響刀具磨鈍后，一方面，刃區(qū)前方擠壓作用增大，切削區(qū)的金屬塑性變形增加；另一方面，刀具后角基本為零，使工件和刀具的摩擦加大，兩者均使切削溫度升高。

上一頁下一頁返回第三十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.2金屬切削的基本規(guī)律5)切削液對切削溫度的影響切削液能降低切削區(qū)的溫度，改善切削過程中的摩擦狀況，提高刀具耐用度。綜上所述，為減小切削力，增大f比增大αp有利。但從降低切削溫度來考慮，增大αp，又比增大f有利。由于f的增大使切削力和切削溫度的增加都較小，但卻使材料切除率成正比提高，因而采用大進給量切削具有較好的綜合效果，特別是在粗加工、半精加工中得到廣泛應(yīng)用。

上一頁返回第三十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具1.3.1刀具材料及合理選擇1）刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料主要指刀具切削部分的材料。金屬切削時，刀具切削部分不僅要承受著很大的切削力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產(chǎn)生很高的切削溫度。刀具切削部分是在高溫、高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的，因此，刀具材料必須具備以下性能。⑴高的硬度刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度，以便在高溫狀態(tài)下依然可以保持其鋒利，這是刀具材料應(yīng)具備的最基本特征。目前，切削性能最差的刀具材料一碳素工具鋼，其硬度在室溫條件下也應(yīng)在62HRC以上；高速鋼的硬度為63～70HRC；硬質(zhì)合金的硬度為89～93HRC。

下一頁返回第四十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具⑵高的耐磨性刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。在通常情況下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料組織中碳化物越多，顆粒越細(xì)，分布越均勻，其耐磨性就越高。⑶足夠的強度與韌性在工藝上，一般用刀具材料的抗彎強度表示刀具強度的大??；用沖擊韌度表示其韌性的大小，它反映刀具材料抗脆性斷裂和崩刃的能力。刀具材料必須要有足夠的強度和韌性，以保證切削時能承受很大的切削力和沖擊力。⑷高的耐熱性刀具材料的耐熱性是指刀具材料在高溫下保持其切削性能的能力。耐熱性越好，刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強。

上一頁下一頁返回第四十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具⑸良好的導(dǎo)熱性刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率來表示。熱導(dǎo)率大，表示導(dǎo)熱性好，切削時產(chǎn)生的熱量容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。此外，導(dǎo)熱性好的刀具材料其耐熱沖擊和抗熱龜裂的性能增強，這種性能對采用脆性刀具材料進行斷續(xù)切削，特別是在加工導(dǎo)熱性能差的工件時尤為重要。⑹良好的工藝性和經(jīng)濟性為便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，包括鍛壓、焊接、切削加工、熱處理、可磨性等。經(jīng)濟性是評價新型刀具材料的重要指標(biāo)之一，刀具材料的選用應(yīng)注意經(jīng)濟效益，力求價格低廉。2）刀具材料的種類及其選用在金屬切削領(lǐng)域，金屬切削機床

上一頁下一頁返回第四十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具發(fā)是相輔相成的。刀具材料從碳素工具鋼到今天的硬質(zhì)合金和超硬材料（陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石等）的出現(xiàn)，都是隨著機床主軸轉(zhuǎn)速提高，功率增大，主軸精度的提高，機床剛性的增加而逐步發(fā)展的。同時由于新的工程材料不斷出現(xiàn)，也對切削刀具材料的發(fā)展起到了促進作用。目前金屬切削工藝中應(yīng)用的刀具材料，主要分為以下幾類：⑴高速鋼（HighSpeedSteel，HSS）高速鋼是一種含鎢（W）、鉬（Mo）、鉻（Cr）、釩（V）等合金元素較多的工具鋼，它具有較好的力學(xué)性能和良好的工藝性，可以承受較大的切削力和沖擊。隨著材料學(xué)科的發(fā)展，高速鋼刀具材料的品種已從單純型的W系列發(fā)展到WMo系、WMoAl系、WMoCo系等，其中WMoAl系是我國特有的品種。同時，由于高

上一頁下一頁返回第四十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具速鋼刀具熱處理技術(shù)的進步以及成形金屬切削工藝（全磨制鉆頭、絲錐等）的更新，使得高速鋼刀具的紅硬性、耐磨性和表面層質(zhì)量都得到了很大的提高和改善。因此，高速鋼刀具仍是數(shù)控機床用刀具的選擇對象之一。高速鋼的品種繁多，按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼；按化學(xué)成分可分為鎢系、鎢鉬系和鉬系高速鋼；按制造工藝不同可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。①普通高速鋼國內(nèi)外使用最多的普通高速鋼是W6Mo5Cr4V2（M2鉬系）及W18Cr4v（W18鎢系）鋼，含碳量為0.7％~0.9％，硬度為63~66HRC，有一定的耐磨性、高的強度和韌性，切削速度一般不高于50~60m/min，不適合高速和硬材料切削加工。

上一頁下一頁返回第四十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具新牌號的普通高速鋼W9Mo3Cr4V（W9）是根據(jù)我國資源情況研制的含鎢量較多、含鉬量較少的鎢鉬鋼。其硬度為65~66.5HRC，有較好硬度和韌性的配合，熱塑性、熱穩(wěn)定性較好，焊接性能、磨削加工性能都較高，磨削效率比M2高20%，表面租糙度值也小。②高性能高速鋼指在普通高速鋼中加入一些合金，如Co、A1等，使其耐熱性、耐磨性進一步提高，熱穩(wěn)定性高。但綜合性能不如普通高速鋼，不同牌號的高速鋼只有在各自規(guī)定的切削條件下，才能達(dá)到良好的加工效果。我國正努力提高高性能高速鋼的應(yīng)用水平，如發(fā)展低鈷高碳鋼W12Mo3Cr4V3Co5Si、含鋁的超硬高速鋼W6Mo5Cr4V2A1、W10Mo4Cr4V3Al等，提高其韌性、熱塑性、導(dǎo)熱性，其硬度可達(dá)67~69HRC，可用于制造出口鉆頭、鉸刀、銑刀等。

上一頁下一頁返回第四十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具③粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼的強度、韌性比熔煉鋼有很大提高?？捎糜诩庸こ邚姸蠕?、不銹鋼、鈦合金等難加工材料。常用于制造大型拉刀和齒輪刀具，特別是切削時受沖擊載荷的刀具效果更好。⑵硬質(zhì)合金（CementedCarbide）它是用高硬度、難熔的金屬化合物（Wc、Tic等）微米數(shù)量級的粉末與Co、Mo、Ni等金屬粘接劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。其高溫碳化物含量超過高速鋼，具有硬度高（大于HRC89）、熔點高、化學(xué)穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好等特點，但其韌性差，脆性大．承受沖擊和振動能力低。其切削效率是高速鋼刀具的5~10倍，因此，硬質(zhì)合金刀具是現(xiàn)在主要的刀具材料。

上一頁下一頁返回第四十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具①普通硬質(zhì)合金常用的有WC+Co類和TiC十WC十Co類兩類。鎢鈷（WC+Co）類（YG）：常用牌號有YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8等。此類硬質(zhì)合金韌性好，但硬度和耐磨性較差，主要用于加工鑄鐵及有色金屬。Co含量越高，韌性越好，適合粗加工；含Co量少者用于精加工。鎢鈷鈦（Tic十WC十Co）類（YT）：常用牌號有YT5、YT14、YT15、YT30等。此類硬質(zhì)合金硬度、耐磨性、耐熱性都明顯提高，但韌性、抗沖擊振動性差，主要用于加工鋼料。含TiC量多、Co量少，耐磨性好，適合精加工；含TiC量少、Co量多，承受沖擊性能好，適合粗加工。

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②新型硬質(zhì)合金在上述兩類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上，添加某些碳化物可以使其性能提高。如在YG類中添加TaC（或NbC），可細(xì)化晶粒，提高硬度和耐磨性，還可提高合金的高溫硬度、高溫強度和抗氧化能力，而韌性不變。如YG6A、YG8N、YG8P3等。在YT類中添加合金，可提高抗彎強度、沖擊韌性、耐熱性、耐磨性及高溫強度、抗氧化能力等。既可用于加工鋼料，又可加工鑄鐵和有色金屬，被稱為通用合金（代號YW）。此外，還有TiC（或TiN）基硬質(zhì)合金（又稱金屬陶瓷）、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金（如YS2、YM051、YG610、YG643）等。⑶其它刀具材料①涂層刀具材料這種材料是在硬質(zhì)合金或其他材料刀具

上一頁下一頁返回第四十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具基體上，采用化學(xué)氣相沉積（CVD）或物理氣相沉積（PVD）法涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬（或非金屬）化合物而得到的刀具材料。這種材料刀具既有基體材料的強度和韌性，又具有很高的耐磨性。涂層刀具的鍍膜可以防止切屑和刀具直接接觸，減小摩擦，降低各種機械熱應(yīng)力。使用涂層刀具，可延長刀具壽命，減少換刀次數(shù)，提高加工精度；可縮短切削時間，降低加工成本。涂層刀具還可減少或取消切削液的使用。常用的涂層材料有TiC、TiN、A12O3等。在切削加工中，常見的涂層均以TiN為主，但其在切削高硬材料時，存在著耐磨性高、但強度差的問題，涂層易剝落。采用特殊性能基體，涂以TiN、TiC和A12O3復(fù)合涂層，可使基體和涂層得到理想匹配，具有高抗熱振性和

上一頁下一頁返回第四十九頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具韌性，且表層高耐磨。由于涂層與基體間有一富鈷層，可有效提高抗崩損破壞能力?？杉庸じ鞣N結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、不銹鋼和鑄鐵，干切或濕切均可正常使用。超硬材料涂層刀片，可加工硅鋁合金、銅合金、石墨、非鐵金屬及非金屬，其應(yīng)用范圍從粗加工到精加工，壽命比硬質(zhì)合金提高10~100倍。②陶瓷刀具材料常用的陶瓷刀具材料是以A12O3或Si3N4為基體成分，在高溫下燒結(jié)而成的。其硬度可達(dá)91～95HRA，耐磨性比硬質(zhì)合金高十幾倍，適于加工冷硬鑄鐵和淬硬鋼；在1200~1450℃高溫下仍能承受較高的切削速度，高溫硬度可達(dá)80HRA，在540℃時為90HRA，切削速度比硬質(zhì)合金高2～10倍；具有良好的抗粘性能，因為它與多種金屬的親和力?。换瘜W(xué)穩(wěn)定性好，即使在熔化時，與鋼也不起相互作用；抗氧化能力強。

上一頁下一頁返回第五十頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具③超硬刀具材料它是有特殊功能的材料，是金剛石和立方氮化硼的統(tǒng)稱，用于超精加工及硬脆材料加工。它們可用來加工任何硬度的工件材料，包括淬火硬度達(dá)65—67HRC的工具鋼。超硬刀具有很高的切削性能，切削速度比硬質(zhì)合金刀具提高10~20倍，且切削時溫度低，超硬材料加工的表面粗糙度值很小，切削加工可部分代替磨削加工，經(jīng)濟效益顯著提高。金剛石主要用于加工各種有色金屬及非金屬材料的高速精加工，如鋁合金、銅合金、鎂合金、石墨、橡膠、塑料、玻璃及義聚合材料等，也用于加工鈦合金、金、銀、鉑、各種陶瓷和水泥制品。金剛石刀具超精密加工廣泛應(yīng)用于加工激光掃描器和高速攝影機的掃描棱鏡、特形光學(xué)零件、電視、錄像機、照相機零件、計算機磁盤等。

上一頁下一頁返回第五十一頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具1.3.2刀具構(gòu)造1.刀具切削部分的組成刀具種類繁多，結(jié)構(gòu)各異，但仔細(xì)觀察它的切削部分，其剖面的基本形狀都是刀楔形，切削部分的幾何形狀和參數(shù)都有共性。以外圓車刀為例（圖1-15），其組成包括刀柄部分和切削部分。刀柄是車刀在車床上定位和夾持的部分。切削部分俗稱刀頭，由三個刀面組成主、副兩切削刃及一個刀尖點，切削部分的組成要素如下：1）前刀面Aγ刀具上切屑流過的表面。2）后刀面Aα刀具上與過渡表面相對的表面，也稱為主后刀面。3）副后刀面Aα＇刀具上與已加工表面相對的表面。4）主切削刃S前刀面與后刀面的交線，擔(dān)負(fù)主要切削工作。

上一頁下一頁返回第五十二頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具5）副切削刃S＇前刀面與副后刀面相交得到的刃邊，配合主切削刃完成金屬切除工作，負(fù)責(zé)最終形成工件已加工表面。6）刀尖主、副切削刃連接處的一小部分切削刃。根據(jù)刀具使用的場合不同，刀尖有修圓刀尖和倒角刀尖兩種類型，如圖1-16所示。2．刀具切削部分的幾何角度刀具幾何參數(shù)的確定需要以一定的參考坐標(biāo)系和參考平面為基準(zhǔn)。為了確定刀具前面、后面及切削刃在空間的位置，首先應(yīng)建立參考系，它是一組用于定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面。用刀具前面、后面和切削刃相對各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面的夾角來表示它們在空間的位置，這些夾角就是刀具切削部分的幾何角度。下面主要介紹刀具靜止參考系中常用的正交平面參考系。

上一頁下一頁返回第五十三頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具如圖1-171）正交平面參考系⑴基面Pr基面就是通過切削刃上一個選定點而垂直于主運動方向的平面。通常它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及測量時適合于安裝或定位的一個平面或軸線。對于車刀，這個選定點就是刀尖，而基面就是過刀尖而與刀柄安裝平面平行的平面。對鉆頭、銑刀等旋轉(zhuǎn)刀具來說，即是過切削刃選定點并通過刀具軸線的平面。⑵切削平面Ps切削平面就是通過切削刃選定點與切削刃相切并垂直于基面的平面。當(dāng)切削刃為直線刃時，過切削刃選定點的切削平面，即是包含切削刃并垂直于基面的平面，對應(yīng)于主切削刃和副切削刃的切削平面分別稱為主切削平面Ps和副切削平面Ps‘。

上一頁下一頁返回第五十四頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具⑶正交平面Po正交平面是指通過切削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。也可看成是通過切削刃選定點并垂直于切削刃在基面上投影的平面。2）刀具的主要標(biāo)注角度刀具的角度有一些是空間角，根據(jù)立體幾何知識，空間角可以用其在坐標(biāo)系內(nèi)某一個平面內(nèi)的投影來度量。因此，刀具所有的幾何參數(shù)都可以在這個坐標(biāo)系內(nèi)的某一個平面內(nèi)進行測量（圖1-18）。⑴在正交平面（Po）中測量的角度有：①前角γo是前刀面Aγ與基準(zhǔn)面Pr間的夾角，其大小對刀具的切削性能有很大影響。當(dāng)前刀面與切削平面夾角小于90o時，前角為正值；大于90o時，前角為負(fù)值。

上一頁下一頁返回第五十五頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具

②后角αo

是后刀面Aα與切削平面Ps間的夾角，其主要作用是減小后刀面與過渡表面之間的摩擦和減少后刀面的磨損。當(dāng)后刀面與基面夾角小于90o時，后角為正值；大于90o時，后角為負(fù)值。③楔角βo

是前刀面Aγ與后刀面Aα間的夾角，反映刀體強度和散熱能力的大小。它是由前角和后角得到的派生角度，即：

βo＝90o－（γo十αo） （1-20）⑵在基面（Pr）中測量的角度有：①主偏角κr

是主切削平面Ps與假定進給運動方向間的夾角，κr總為正值。主偏角的大小影響切削條件和刀具壽命。

上一頁下一頁返回第五十六頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具②副偏角κr＇是副切削平面Ps＇與假定進給運動反方向間的夾角。③刀尖角εr

是主切削平面Ps與副切削平面Ps＇間的夾角，它是由主偏角κr和副偏角（κr?）得到的派生角度，即：

εr=180o一（κr＋κr＇） （1-21）⑶在切削平面（Ps）中測量的角度有：在切削平面中測量的角度有刃傾角λs，它是主切削刃與基面Pr間的夾角。當(dāng)?shù)都庀鄬τ谲嚨兜侗惭b面處于最高點時，刃傾角為正值；當(dāng)?shù)都馓幱谧畹忘c時，刃傾角為負(fù)值；當(dāng)切削刃平行于刀柄安裝面時，刃傾角為0o，這時切削刃在基面內(nèi)。

上一頁下一頁返回第五十七頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具在上述角度中，前角γo和刃傾角λs確定前刀面的方位。主偏角κr和后角αo確定主后刀面的方位。根據(jù)主偏角κr和刃傾角λs，即可確定主切削刃的方位。由此可見，主切削刃及其前刀面和主后刀面在空間的方位只用四個基本角度γo、αo、κr和λs就能完全確定。同理，只用副前角γo

‘、副后角αo’、副偏角κr

‘和副刃傾角λs’，則副切削刃及其對應(yīng)的前刀面和副后刀面在空間的方位也就完全確定。當(dāng)主切削刃和副切削刃共處在一個平面中時，因前刀面的方位只要γo和λs兩個角度就能完全確定，這時，副前角γo

‘便是由前刀面方位確定之后而隨之確定的派生角度。同理，若副偏角κr?確定后，副刃傾角λs’也是隨之確定的派生角度。

上一頁下一頁返回第五十八頁，共一百五十一頁，2022年，8月28日§1.3金屬切削刀具⑷在假定工作平面和背平面參考系中測量的角度為了機械刃磨刀具或分析討論問題的需要，常常要利用在假定工作平面和背平面中測量的角度。在假定工作平面中測量的前角和后角分別稱側(cè)前角γf和側(cè)后角αf

；在背平面中測量的前角和后角分別稱背前角γp和背后角αp。3.典型車刀的刀具角度標(biāo)注⑴90?外圓車刀該車刀刀具角度標(biāo)注如圖1-19所示。其特點在于主偏角κr＝90?，過主切削刃選定點的正交平面和假定工作平面重合，側(cè)向視圖就是切削平面投影視圖。由于刀具的主、副切削刃共處在同一平面上，γo＇和λs＇為派生角度，不必標(biāo)注。⑵45?端面車刀它和45?外圓車刀的畫法基本相同，區(qū)別在于假定進給方向不同，主切削刃和副切削刃的位置不同，如圖1-20所示。