金屬切削與刀具教案

課時(shí)序號(hào)1授課時(shí)間年月日（周）（上午、下午、晚上）審批簽名

教

學(xué)

目熟悉基本定義，明確基本概念

的

教

學(xué)

要明確基本概念，刀具幾何形狀

求

教

學(xué)

重掌握常用刀具的材料的選用

點(diǎn)

教

學(xué)

難

點(diǎn)刀具材料具備的性能

及

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)相關(guān)的教具

備

教

學(xué)

方由簡(jiǎn)單的相關(guān)概念引入，講授法

法

作

業(yè)

布習(xí)題冊(cè)Pl、P2填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)述題

置

課

后

小學(xué)生對(duì)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)有一定的基礎(chǔ)，對(duì)基本的還可以理解

節(jié)

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

模塊一刀具材料與切削加工基本知識(shí)

課題一刀具材料的選擇

一、課題分析

在切削加工中，刀具直接承擔(dān)著切除加工余量，形成零件表面的任務(wù)。刀具切削部分的

材料不僅對(duì)加工表面質(zhì)量，而且對(duì)刀具壽命、切削效率和加工成本均有直接影響。在選擇刀

具材料時(shí)，需要考慮的因素主要包括：被加工零件的材料、切削加工速度和切削加工階段。

對(duì)亍不同的被加工材料，如鋼和鑄鐵，由于它們具有不同的切削特點(diǎn)，故需要選擇不同的刀

具材料；對(duì)于不同的加工階段，如粗加工、半精加工和精加工等，由于加工要求不同，在選

用具體刀具牌號(hào)時(shí)，也應(yīng)有所不同；另外，需要指出的是切削速度在很大程度上決定著刀具

材料的選用?？傊?，我們應(yīng)當(dāng)重視刀具材料的合理選用。

二、相關(guān)知識(shí)

（一）常用刀具材料的選用

一般來(lái)說(shuō)，選擇刀具材料時(shí)主要考慮的因素是工件材料和切削速度。目前，我國(guó)常用的刀

具材料有工具鋼和硬質(zhì)合金兩種類型。

1.低速切削時(shí)的刀具材料

低速切削時(shí)，謎擇工具鋼作為刀具材料較為適宜，部分刀具常用工具鋼見表部分刀具常用

工具鋼由表1—1不難看出，碳素工具鋼和合金工具鋼僅適合于制作諸如手用較刀、圓板牙

等手用刀具，而手用刀具工作時(shí)的切削速度一般不會(huì)高于10m/min。所以，在工具鋼中高

速鋼才是機(jī)加工刀具的主要材料。高速鋼刀具能加工碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵等常用

金屬，不過(guò)，由于受材料耐熱溫度（普通高速鋼為600?70CTC）的制約，對(duì)于像W18Cr4V和

W6M05Cr4V2這樣的普通高速鋼，在使用時(shí)仍然必須注意切削速度的限制。切削中碳鋼時(shí)，切

削速度一般不能大于30m/rain。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于高速鋼具有良好的綜合性能，目前在

形狀復(fù)雜刀具，如標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆、絲錐、較刀、拉刀、成形車刀、成形鐵刀、齒輪刀具的制造

中，仍占有主要地位。

刀具種類碳素工具闞合金工具鋼高速鋼

車刀、錢刀V18CrUU.V6NoSCriJ2

成形車刀V18Cr4U.V6N0SCr4U2

麻花鉆V18Cr4U.V6N0SCr4U2

機(jī)用校刀W18CrUU.V6N05CriiU2

手用校刀T12A9SiCr

拉刀CruHnV18Cr4U

圓板牙T12A.T10A9SiCr

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

【知識(shí)鏈接】高速鋼是一種加入了較多的鴇、輅、鈍、鋁等合金元素的高合金工

具鋼，強(qiáng)度和韌性在現(xiàn)有刀具材料中最高，并且制造工藝簡(jiǎn)單，容易刃磨出鋒利

的切削刃，鍛造、熱處理變形小，所以有著良好的綜合性能。高速鋼按其用途和

切削性能，可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。高性能高速鋼是在普通高速鋼成

分中添加碳、鈍、鉆、鋁等合金元素后而成，由于進(jìn)一步提高了材料的耐熱性，

其使用壽命約為普通高速鋼的L5?3倍，并能用于切削加工不銹鋼、耐熱鋼、

鈦合金及高強(qiáng)度鋼等難加工材料。我國(guó)推廣使用的高性能高速鋼牌號(hào)是

w6M05Cr4V2Alo隨著粉末冶金高速鋼的出現(xiàn)，清除了碳化物的偏析現(xiàn)象，大大改

善了高速鋼的物理、力學(xué)性能和工藝性能，特別適用于制造切削難加工材料的形

狀復(fù)雜的刀具。另外，高速鋼的表面處理與涂層技術(shù)的采用，大大提高了刀具的

耐磨性和使用壽命.

2.高速切削時(shí)的刀具材料

高速度、高精度一直是切削加工的追求目標(biāo)。硬質(zhì)合金刀具材料因其具有較高

的耐熱性（耐熱溫度達(dá)800-1000℃）,較高的切削速度（為高速鋼的4?10倍，

切削中碳鋼時(shí)可達(dá)100m/min以上），在生產(chǎn)實(shí)際中得到了普遍的應(yīng)用，已成為

主要的刀具材料。

【知識(shí)鏈接】硬質(zhì)合金是將高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物粉末，用鉆等金屬作為

黏結(jié)劑在高溫下壓制、燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的性能取決于碳化物

（也稱硬質(zhì)相）和黏結(jié)劑（也稱黏結(jié)用）的比例，碳化物的多少?zèng)Q定了硬質(zhì)合金的硬

度知耐磨性，黏結(jié)劑的多少?zèng)Q定了硬質(zhì)合金的強(qiáng)度。含碳化物多，適用于精加工,

含黏結(jié)劑多，適用于粗加工。

（1）P類硬質(zhì)合金

相當(dāng)于我國(guó)原鴇鈦鉆類（YT）硬質(zhì)合金，主要成分為wC+TiC+co。常用牌號(hào)有P01、

PIO、P20、P30、P40oP類硬質(zhì)合金具有較高的耐熱性、較好的抗黏結(jié)、抗氧化

能力，主要用于加工長(zhǎng)切屑的黑色金屬，用藍(lán)色作標(biāo)志。其中，P01適合精加工,

PIO、P20適合半精加工，P30、P40適合粗加工。特別需要指出的是，P類硬質(zhì)合

金不適宜切削含Ti元素的不銹鋼，這是因?yàn)榈毒吆凸ぜ械腡i元素之間的親和

作用會(huì)加劇刀具磨損。【知識(shí)鏈接】各類硬質(zhì)合金牌號(hào)中的數(shù)字越大，c0的含量

越多，韌性越好，適用于粗加工；如果碳化物的含量越多，則熱硬性越高，韌性

越差，適用于精加工。

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

(21K類硬質(zhì)合金

相當(dāng)于我國(guó)原鴉鉆類(YG)硬質(zhì)合金，主要成分為WC+CO。常用牌號(hào)有KO］、K10、K20、K30、K40等。K類

硬質(zhì)合金主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，以及含Ti元素的不銹鋼，用紅色作標(biāo)

志。

解：一般情況下，加工鑄鐵零件可以選用普通高速鋼或硬質(zhì)合金中的K類作為刀具材料，但是，由于切削

速度高于30m/min,故不適宜采用普通高速鋼作為刀具材料，選擇硬質(zhì)合金刀具材料較為合適。又因?yàn)槭?/p>

粗加工，考慮到粗加工對(duì)刀具強(qiáng)度要求較高，所以最終選擇牌號(hào)為K30的硬質(zhì)合金作為刀具材料。

(3)M類硬質(zhì)合金

相當(dāng)于我國(guó)原鴿鈦鋰(鋸)鉆類(YW)硬質(zhì)合金，主要成分為WC+TiC+TaC+Co。常用牌號(hào)有MIO、M20、M30、

M40,M類硬質(zhì)合金主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標(biāo)志。其中，精加工可用M10,半精加工

可用M20、精加工可用M30。

【知識(shí)鏈接】由于該類硬質(zhì)合金具有高的耐熱性和高溫硬度，能用來(lái)切削鋼或鑄鐵，所以又稱通用硬

質(zhì)合金。

和類牌號(hào)相近舊眸號(hào)主要用選

P3BVIS粗加工蝌料

，英

P10,m5華精加工的科

P01YT3t精加工鋼科

K3BYCB粗加工悌鐵'有包金國(guó)及其合金

聯(lián)

K2STG6半精加工悌鐵、有色金震及其合金

〈憐怙類)

KieVG3精加工憐飲.有色金廈及昇合金

哄meYV1單精加工.精加工難加工時(shí)科

用仇府知IQ?YV2粗加工.斷續(xù)切H健加工村科

刀具材料的硬度必家高于被加工材料擰硬度才能切下金屬,這是刀具材料必須具備的基本性能,通常要求常溫下力具材料硬度在60HRC以上。

刀具材料越瑯，其酎麻性越好，但由于切削條件觸復(fù)雜，材料的酎磨性遷決定于它的化學(xué)成分和金相姐織的穩(wěn)定性.

2.足夠的強(qiáng)度和沖擊物性

強(qiáng)度是指刀具抵抗切削力的作用而不至于刀刃崩碎或刀桿小新所應(yīng)具備的性能,一般用抗有強(qiáng)度未表示.沖擊期性是指刀具材料在間斷切削或

有沖石的工作條件下保證不明刃的能力.一般來(lái)說(shuō)，硬度越高，沖擊韌性皚低，材料越配.硬度和韌性是一對(duì)矛盾，也是刀具材料所應(yīng)克朦的一個(gè)

關(guān)鍵問(wèn)題。

3.商的耐熱性

理熱性又稱紅發(fā)性，是指刀具材料在存溫下保持硬度、耐唐也.強(qiáng)度、抗氧化、抗黠結(jié)和抗擴(kuò)散的能力.耐熱性是衡!1刀具材料切削性能的主妻

指標(biāo).刀具材料的耐熱性越好，高溫硬度越高，允存的切削遑房就越商.

【知舊疑摧】常用刀具材料的耐熱溫度如下：碳素工具相200?250(,合金工具鋼300-400.C,普道高速鋼600-70C?七，破慶合金800-1

000。

4.工藝性和操濟(jì)性

為：便于刀具的削地,刀具行料正應(yīng)具有良好的工藝性.如般地、熱處理及磨削枷工性能等。當(dāng)然在選用刀具材料時(shí)還應(yīng)竦合考慮經(jīng)濟(jì)性。目前.

筵理磨料及誅層刀具材料費(fèi)用較高.不過(guò)其使用壽命很長(zhǎng)，在喪批生產(chǎn)中，分?jǐn)偟矫總€(gè)零件中的費(fèi)用反而有所降低.因比.在選用時(shí)一定要埠合考

限

課時(shí)序號(hào)2授課時(shí)間年月日（周）（上午、下午、晚上）審批簽名

教

學(xué)

目學(xué)習(xí)機(jī)床和刀具之間的切削用量

的

教

學(xué)

要掌握切削運(yùn)動(dòng)和切削用量

求

教

學(xué)

重掌握切削用量三要素

點(diǎn)

教

學(xué)

難

點(diǎn)

及切削用量用量的選擇

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)相關(guān)的教具

備

教

學(xué)

方講授法

法

作

業(yè)

布習(xí)題冊(cè)P2、P3填空題、判斷題、簡(jiǎn)述題、計(jì)算題

置

課

后

小基本能掌握計(jì)算方法，明確計(jì)算公式

節(jié)

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

課題二切削運(yùn)動(dòng)和切削用量

一、課題分析

要完成相應(yīng)零件表面的加工，酋先，離不開機(jī)床和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，例如車削外圓時(shí)需要車床主

軸（工件）的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的縱向（軸向）移動(dòng)；其次，在切削加工前，必須根據(jù)加工階段的不同，合理確

定和計(jì)算切削運(yùn)動(dòng)參數(shù)（切削用量）的大小。這是因?yàn)椋阂环矫妫邢鬟\(yùn)動(dòng)參數(shù)是切削加工前操作者調(diào)整機(jī)

床的依據(jù)，例如.在車削加工前通常需要調(diào)整主軸的轉(zhuǎn)速等：另一方面，切削運(yùn)動(dòng)參數(shù)的合理與否還影響

著切削加工效率、零件加工精度和加工成本，例如，粗加工時(shí)如果切削運(yùn)動(dòng)速度過(guò)高，加工材料切除量過(guò)

大等都會(huì)給加工帶來(lái)極為不利的影響，輕則加快刀具磨損.重則引起加工振動(dòng)甚至崩刃、斷刀；反之，加

工效率低下，加工成本提高。

二、相關(guān)知識(shí)

（一）切削運(yùn)動(dòng)

要完成切削加工任務(wù).離不開刀具和工件的運(yùn)動(dòng)。切削過(guò)程中工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)稱為切削運(yùn)

動(dòng)。根據(jù)在切削過(guò)程中所起的作用小同，切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如車削外圓時(shí)，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)

動(dòng)為主運(yùn)動(dòng).刀具的軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

1.主運(yùn)動(dòng)

主運(yùn)動(dòng)是指直接切除工件上多余材料（切削層），使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行?，以形成工件新表面的運(yùn)動(dòng)。金屬切

削過(guò)程中，無(wú)論哪種切削運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，且它的速度通常較高，功率消耗也較大，約占功率總消

耗的90%左右。主運(yùn)動(dòng)可以由工件完成，例如，車削加工時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；也可以由刀具完成，例如，

銃削、鉆削加工中的銃刀、鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

使新的切削層不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)（如鉆削加工時(shí)）

或多個(gè)（如磨削加工時(shí)），進(jìn)給運(yùn)動(dòng)通常速度校低、功率消耗較小，例如，車削外圓時(shí)，刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)僅消

耗切削總功率的10%左右。

【知識(shí)鏈接】切削過(guò)程中，隨著切削運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，在工件上形成了3個(gè)不斷變化著的表面（見圖l-2a）.

它們是已加工表面、待加工表面和加工表面（也稱過(guò)渡表面）。工件上即將被切去金屬層的表面稱為待加工

表面；，件上經(jīng)刀具切除多余金屬后形成的新表面稱為已加，表面：，件上由切削力上在切削的表面稱為

加工表面。在以后定義和判別刀具上的刀面時(shí)要用到這些概念，務(wù)必弄清。

（二）切削用量三要素

我們已經(jīng)知道，切削加工中必須考慮切削運(yùn)動(dòng)的大小，以滿足切削加工生產(chǎn)率、工件的加工質(zhì)量、切削

加工的經(jīng)濟(jì)性等方面的要求。用來(lái)表征切削運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)稱為切削用量，它也是金屬切削加工之前操作

者調(diào)整機(jī)床的依據(jù)。一般來(lái)說(shuō)，切削用量包括切削速度、背吃刀量和進(jìn)給量3個(gè)要素。

1.切削速度

主運(yùn)動(dòng)的線速度稱為切削速度，它是用來(lái)表示主運(yùn)動(dòng)大小的參數(shù)。

外國(guó)車刀車削外圓時(shí)的切削速度計(jì)算式為：

見〃

U=--------

1000

式中一一工件待加工表面的直徑，（mm）；

n

一一工件的轉(zhuǎn)速，（廠/s）o

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

2.背吃刀量

已加工表面和待加工表面間的垂直距離稱為背吃刀量，單位為nlrnv

a

P=；（人

式中dw一工件待加工表面的直徑，（機(jī)5）

4”——工件已加工表面的直徑，（機(jī)也）

【知識(shí)鏈接】以上僅給出了外圓車削時(shí)的計(jì)算公式，內(nèi)孔車削時(shí)的背吃刀量為己加工表面直

徑與待加工表面直徑之差的一半。

3.進(jìn)給量

進(jìn)給量是指工件（或刀具）每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離，單位為mnl/r。加工

時(shí)，一般根據(jù)加工性質(zhì)來(lái)選取其大小。粗加工時(shí)，可選擇較大的進(jìn)給量以提高加工效率；精

加工時(shí)則應(yīng)選擇較小的進(jìn)給量以保證工件的表面質(zhì)量。通常將每分鐘刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)的

距離稱為進(jìn)給速度，單位為mm/min。

【知識(shí)鏈接】進(jìn)給量的完整概念是指工件或刀具每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)（或往復(fù)一次）或刀具每轉(zhuǎn)過(guò)一齒

時(shí)，工件與刀具在進(jìn)給方向的相對(duì)位移，這里涵蓋了各種切削加工方法，以上僅給出了車削

加工時(shí)進(jìn)給量的含義。另外，在數(shù)控加工中，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的單位通常有轉(zhuǎn)進(jìn)紿和分進(jìn)給兩種表

示方式，其實(shí)，就是以上所說(shuō)的進(jìn)給量和進(jìn)給速度。°f=nf=n^

式中n一一主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，（機(jī)/s）；

z―刀具齒數(shù)。

（三）切削用量選擇

處理好效率與精度的關(guān)系是選擇切削用量的關(guān)鍵所在。切削用量總的選擇原則是：粗加

工以效率為主，精加工以精度為主。一般選擇順序?yàn)椋合冗x擇背吃刀量，再選擇進(jìn)給量，最

后選擇切削速度。粗加工時(shí)優(yōu)先采用大的背吃刀量，其次采用較大的進(jìn)給量，最后選擇合理

的切削速度。精加工時(shí)首先選擇較小的背吃刀量，再選擇較小的進(jìn)給量，最后選擇較高（對(duì)

于硬質(zhì)合金刀具）或較低（對(duì)于高速鋼刀具）的切削速度。

1.背吃刀量的選擇

背吃刀量應(yīng)根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)確定，在剛度允許的條件下，除留給下道工序

的余量外，其余的材料盡可能一刀切除，.這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，例如，

課題引入中的粗加工實(shí)例通常情況下可以考慮一刀完成。當(dāng)余量太大或工藝系統(tǒng)剛性較差

時(shí)，所有余量（A）分兩次（或多次）切除。

2.進(jìn)給量的選擇

當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在

100?200mm/min范圍內(nèi)選??；在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)

給速度，一般在20?50mm/min范圍內(nèi)選?。寒?dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速

度應(yīng)選小些，一般在20?50mm/min范圍內(nèi)選取。

3.切削速度的選擇

切削速度應(yīng)根據(jù)加工性質(zhì)和刀具材料進(jìn)行選擇，普通高速鋼刀具??般不超過(guò)30m/'min,

在精加工時(shí)硬質(zhì)合金刀具則可達(dá)到100m/min以上。

課時(shí)序號(hào)3授課時(shí)間年月日（周）（上午、下午、晚上）審批簽名

教

學(xué)

目刀具的組成及其主要角度

的

教

學(xué)

要明確刀具切削部分的組成

求

教

學(xué)

重掌握刀具的主要角度

點(diǎn)

教

學(xué)

難

點(diǎn)

及刀具的主要角度

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)相關(guān)教具

備

教

學(xué)

方由簡(jiǎn)單的相關(guān)概念引入，講授法

法

作

業(yè)

布習(xí)題冊(cè)P3、P4填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)述題

置

課

后

小結(jié)合實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)多加練習(xí)，準(zhǔn)確掌握刀具的主要角度

節(jié)

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

課題三刀具的組成及其主要角度

一、課題分析

普通外圓車刀是最典型的簡(jiǎn)單刀具，其他種類的刀具都可以看作是它的變形或組合。下

面就以普通外圓車刀為例來(lái)介紹刀具切削部分的結(jié)構(gòu)、組成以及刀具的幾何角度。

（一）刀具切削部分的組成

不管刀具形狀多么千變?nèi)f化，作為刀具的切削部分，在結(jié)構(gòu)上具有一個(gè)共同的特征,

即它們由若干個(gè)基本切削單元（兩面一線組成的楔性結(jié)構(gòu)）.所組成。對(duì)于普通外圓車刀來(lái)說(shuō),

它由兩個(gè)基本切削單元組成，即前刀面、主后刀面（后刀面）、主切削刃組成的基本切削單元

和前刀面、副后刀面、副切削刃組成的基本切削單元。其構(gòu)造可用三面、二刃、一尖來(lái)概括。

三面，即前刀面（A,）、主后刀面（A。）、副后刀面（A。，）。前刀面是指切削加工時(shí)切屑所流

經(jīng)的刀具表面，主后刀面是指切削加工時(shí)與工件上加工表面相對(duì)的刀具表面，副后刀面是指

切削加工時(shí)與工件上已加工表面相對(duì)的刀具表面。

【知識(shí)鏈接】前刀面的形狀有平面型、曲面型、帶倒棱型（見圖l—5a）3和。平面型是一種

最

基本的形狀，它刃磨簡(jiǎn)單、刃口鋒利。主后刀面通常為平面，必要時(shí)可磨出倒棱或制造出刃

帶（見圖l—5b）,以起到阻尼消振或支撐定位、保持尺寸的作用,與主后刀面一樣，副后刀

面通常為平面。

3個(gè)刀面的方位確定后，刀具的結(jié)構(gòu)就確定了。刀面相交形成了兩條具有切削能力的刀刃，

即主切削刃（S）和副切削刃（S'）。前刀面、主后刀面相交形成主切削刃，它擔(dān)當(dāng)主要的切削

工作。前刀面、副后刀面相交形成副切削刃，它配合主切削刃完成切削工作。兩條刀刃相交

于刀尖。

【知力鏈接】需要指出的是，實(shí)際使用時(shí)刀具的切削刃不可能磨得很鋒利，總存在著刃口圓

弧。刃口的鋒利程度以刃口圓弧半徑ID的大小衡量，10越小，刃口越鋒利。另外，為了

提高刀尖的強(qiáng)度和耐磨性，往往將其磨成圓弧形或直線形的過(guò)渡刃。

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

(二)刀具的主要角度

我們已經(jīng)知道，不同幾何形狀的刀具切削部分具有不同的切削性能，下面就來(lái)談?wù)劽枋?/p>

刀具幾何形狀與切削性能的重要參數(shù)一一刀具幾何角度。

1.車刀幾何形狀的圖示方法

在學(xué)習(xí)刀具幾何角度之前，首先要學(xué)習(xí)刀具切削部分幾何形狀的繪制。工程中一般采用

簡(jiǎn)單畫法進(jìn)行刀具切削部分的繪制，為了用平面圖表示出車刀切削部分的幾何形狀，一般選

擇兩個(gè)視圖(主視圖和向視圖，和兩個(gè)剖面圖(主剖面和副剖面)來(lái)表示。

繪制刀具的方法有兩種。第一，投影作圖法，它嚴(yán)格按投影關(guān)系來(lái)繪制幾何形狀，是認(rèn)

識(shí)和分析刀具切削部分幾何形狀的重要方法，但該方法繪制繁瑣，一般比較少用：第二，簡(jiǎn)

單面法，該方法繪制時(shí)，視圖問(wèn)大致符合投影關(guān)系，但角度與尺寸必須按比例繪制。

(1)主視圖

通常采用刀具在基面中的投影作為主視圖。同時(shí)勿忘標(biāo)注進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向，以確定或判斷

主切削刃和副切削刃。

通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于切削速度方向的平面稱為基面(Pr)。在理想情況下，對(duì)車

刀而言，基面就是包括切削刃上選定點(diǎn)，并與刀桿底面平行的平面(水平面)?；媸堑毒咧?/p>

造、刃磨、測(cè)量時(shí)的定位基準(zhǔn)面，如圖一8所示。

【知識(shí)鏈接】所謂理想情況就是滿足兩個(gè)假定條件的情況，即假定進(jìn)給速度等于零的假

定運(yùn)動(dòng)條件和假定安裝沒有誤差的假定安裝條件。滿足假定安裝條件，意味著刀尖與工件軸

心線等高，刀桿中心線與工件軸心線垂直；滿足假定運(yùn)動(dòng)條件，則意味著進(jìn)給量f=。。

(2)向視圖

通常取刀具在切削平面(P。)中的投影作為向視圖，此處要注意放置位置。通過(guò)切削刃

上某一選定點(diǎn)，相切于工件加工表面且垂直于基面的平面稱為切削平面(Ps)

⑶剖面圖

包括主剖面(P。)和副剖面「'。)，主剖面如圖1—8所示。通過(guò)主切削刃上某一選定點(diǎn),

同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面稱為主剖面(又叫正交平面)，若選定點(diǎn)在副切削刃上則為

副剖面。

2.車刀的幾何角度

刀具幾何角度是確定刀面方位的角度，它表明刀面、切削刃與假定參考平面間的夾角。假

定參考平面包括基面(Pr)、切削平面(Ps)和測(cè)量平面。測(cè)量平面包括正交平面(P。、Po')、

法平面(Pn)、進(jìn)給平面(Pf)和背平面(P>),具體概念見表1-3.考慮到大多數(shù)加工切削刃上

各點(diǎn)的切削速度并不相同，往往通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)(一般選在刀尖附近)來(lái)建立參考平

面。

名稱定義

正交平面P。通過(guò)主切削刃上英一選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面

法平面Pn通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，并垂直于切削刃的平面

進(jìn)給平面-通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，垂直于基面，且平行于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平面

背平面P。通過(guò)切削刃上某一選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和進(jìn)給平面的平面

【知識(shí)鏈接】參考系選定點(diǎn)如果在副切削刃上，則坐標(biāo)平面前冠以“副”字，并在相應(yīng)的符

號(hào)右上角加標(biāo)以示與選定點(diǎn)在主切削刃上的區(qū)別。

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

對(duì)于普通外圓車刀來(lái)說(shuō)，需要6個(gè)獨(dú)立角度來(lái)確定其3個(gè)刀面的位置，它們是前角、后角、

主偏角、副偏角、刃傾角、副后角。

【知識(shí)鏈接】一面二角原理：確定空間任意平面方位需要且只需要：兩個(gè)獨(dú)立角度。據(jù)此，

刀具上每一個(gè)刀面只需用2個(gè)角度就能定向，即用來(lái)確定刀頭形狀所需的犯立角度數(shù)應(yīng)該是

刀面數(shù)的兩倍。由于外圓車刀共有3個(gè)刀面，所以僅需6個(gè)獨(dú)立角度就能確定其形狀，即控

制前刀面的前角、刃傾角；控制后刀面的后角、主偏角；控制副后刀面的副后角、副偏角。

名稱定義

前角在主剖面中測(cè)量髓日刀面與基面間的夾角

后角（a。）在主剖面內(nèi)測(cè)量的后刀面與切削平面間的夾角

主偏角（新）在基面中測(cè)?1it~J主切削刃在基面的投影與進(jìn)給方向的夾角

副偏角《偏'，）在基面中測(cè)量的副切削刃在基面的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的反方向之間的夾角

刃澳角《褊）在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面間的夾角

副后角（a'。）在副剖面中測(cè)量的副后刀面與副切削平面之間的夾角

3.注意事項(xiàng)

（1）當(dāng)切削刃呈曲線或刀面呈曲面時(shí)，通過(guò)取選定點(diǎn)的切線或切平面來(lái)代替切削刃和刀

面的方位。

（2）前角、刃傾角可以是正值、負(fù)值或零。

（3）后角不允許為負(fù)值。

前角正、負(fù)值規(guī)定如下：在主剖面中，前刀面與切削平面的夾角小于90°時(shí)為正；大于

90°為負(fù)；前刀面與基面平行時(shí)為0°前角增大，切削力減小。

后角正、負(fù)值規(guī)定如下：在主剖面中，當(dāng)后刀面與基面的夾角為銳角時(shí)，后角為正；當(dāng)

后刀面與基面的夾角為鈍角時(shí)，后角為負(fù)；當(dāng)后刀面與切削平面平行時(shí)，后角為0°后角增

大，后刀面與工件之間的摩擦減小。實(shí)際使用中，后角不能小于0°

刃傾角正、負(fù)值規(guī)定如下：當(dāng)切削刃與基面重合時(shí)，刃傾角為0°,當(dāng)?shù)都鉃榍邢魅械?/p>

最高點(diǎn)時(shí)，刃傾角為正；當(dāng)?shù)都鉃榍邢魅械淖畹忘c(diǎn)時(shí)，刃傾角為負(fù)。

課時(shí)序號(hào)4授課時(shí)間年月日（周）（上午、下午、晚上）審批簽名

教

學(xué)

目學(xué)習(xí)常用車刀的繪制及刃磨

的

教

學(xué)

要學(xué)會(huì)90°外圓車刀的繪制

求

教

學(xué)

重常用車刀的繪制

點(diǎn)

教

學(xué)

難

點(diǎn)

及對(duì)90°外圓車刀的繪制

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)相關(guān)的教具

備

教

學(xué)

方講授法、練習(xí)法

法

作

業(yè)

布習(xí)題冊(cè)P4、P5填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)述題、作圖題

置

課

后

小需要多動(dòng)手練習(xí)車刀的繪制

節(jié)

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

課題四常用車刀的繪制及刃磨

一、課題分析

一般來(lái)說(shuō)，操作者在進(jìn)行零件的車削加工之前，必須按照加工工藝要求或給定的車刀進(jìn)行軍刀的刃磨，90。外圓車刀、內(nèi)孔

車刀和切斷刀是實(shí)際生產(chǎn)中最為常用的東削刀具。學(xué)會(huì)刀具的正確繪制是識(shí)讀車刀圖并進(jìn)行刀具刃磨的第一步，正確繪制軍刀圖

的關(guān)健在于：第一，對(duì)于刀具結(jié)構(gòu)組成的分析和刀具兒何角度的確定，其中包括刀面的個(gè)數(shù)，而刀面、后刀面和副后刀面的位置，

刀具幾何角度的數(shù)量和名稱等：第二，應(yīng)用上一課題的知識(shí)繪制相關(guān)視圖，標(biāo)注相應(yīng)幾何角度。

二、相關(guān)知識(shí)

（一）90.外劭］車刀的繪制

L結(jié)構(gòu)分析

該車刀主偏角為90。，用于縱向進(jìn)給車削外圈，尤其適于剛性較差的細(xì)長(zhǎng)軸類零件的車削加工。該車刀共有3個(gè)刀面.即前

刀面、后刀面、副后刀面：所需標(biāo)注獨(dú)立角度為6個(gè)，即前刀面控制角為前角、刃傾角，后刀面控制角為后角、主偏角，副后刀

面控刷角為副后角、副偏角。

2.繪制方法

繪制方法與普通外圓車刀類似.

（D畫出刀具在基面中的投影,取主偏角為90',并標(biāo)注進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向，以明確表明后刀面與副后刀圻，主切削刃與副切削

刃的位置。

{2）畫出切削平面（向視圖）中的投影，注意

放置位置。

（3）畫出主剖面、副剖面.

（4）標(biāo)注相應(yīng)角度數(shù)tfl（此處用符號(hào)表示），

（二）切斷刀的繪制

1.結(jié)構(gòu)分析

切斷刀采用橫向進(jìn)給方式對(duì)工件進(jìn)行切削加工，主要用于工件的切槽或切斷。切斷刀共有4個(gè)刀面：一個(gè)前刀面、一個(gè)主后刀

面、兩個(gè)副后刀面，切斷刀有左右兩個(gè)刀尖，一條主切削刃，兩條副切削力。切斷刀可以看做是兩把端面車刀的組合，進(jìn)刀時(shí)同

時(shí)切利左右兩個(gè)端面。由于它有4個(gè)刀面，故所需標(biāo)注的獨(dú)立角度有8個(gè)：控制前刀面的前角、刃傾角，左制主后刀面的主偏角、

后角，控制左、右副后刀面的2個(gè)副偏角和2個(gè)副后角。

2.繪制方法

繪制方法與外圓車刀類似，如圖1一12所示。需要指出的是，切斷刀有兩個(gè)副后刀面，需要畫出兩個(gè)副剖面。

【知識(shí)鏈接】一般切斷刀的主切削刃較窄，刀頭較長(zhǎng)，所以強(qiáng)度較差.生產(chǎn)中普遍使用的是高速鋼切斷刀，其主要參數(shù)選擇

如下：

前角：切斷中碳鋼時(shí),取20°?30°：切斷鑄鐵時(shí).取0°?10°。

后角：切斷脆性材料時(shí)，取小些；切斷塑性材料時(shí)，取大些。?般取4°?8°。

副后角.切斷刀有兩個(gè)對(duì)稱的起減少摩擦作用的副后角，一般取1°22。。

主偏角：由于切斷刀采用橫向走刀，因此一般采用90"的主偏角，但在進(jìn)行切斷加工時(shí)，會(huì)在工件瑞面上留下一個(gè)小凸臺(tái)，

解決的方法是把主切削刃磨得略微斜些。

劇偏角：為了不過(guò)多削弱刀頭強(qiáng)度，一般取1"?1.5°。

高速切削時(shí).則采用硬質(zhì)合金切斷刀，其要求與高速摳切斷刀相同。為了增強(qiáng)切斷刀的強(qiáng)度,可在主切削刃兩惻磨出過(guò)渡刃,并

在主切削刃匕磨出負(fù)倒棱，還可以把刀頭下部做成凸肚形。

切斷大直徑工件時(shí),為減少振動(dòng)，可采用反切刀正行切削.使工件反轉(zhuǎn)。

（三）內(nèi)孔車刀的繪制

由于內(nèi)孔車刀的結(jié)構(gòu)組成類似于外圓車刀，所以不再贅述，下面將通過(guò)一個(gè)實(shí)例加以說(shuō)明。

例1-3試根據(jù)以下參數(shù)繪制內(nèi)孑L車刀刀頭。參數(shù)如下：前角15°、后角8°、主偏角75.、副偏角10°、副后角8°、

刃傾角一5°。

【知識(shí)鏈接】?jī)?nèi)孔有通孔、臺(tái)階孔、百孔等幾種不同的形式。車削通孔可用通孔車刀，車削臺(tái)階孔或不通孔則需用不通孔車刀.

它們的主要區(qū)別在于生偏角的大小。通孔乍刀的主偏角小于90°；臺(tái)階孔或不通孔車刀的主偏角則大于90°,且刃傾角應(yīng)為負(fù)

值以瞞保加工時(shí)切屑向刀柄方向排出，保證切削加工的順利進(jìn)行。

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

(四)車刀的刃磨

1.刃磨步驟

刃磨車刀時(shí)，首先必須正確地選擇砂輪，然后按照以下步驟進(jìn)行：

(1)先磨后刀面，把主偏角、后角磨好。

(2)再磨副后刀面，把副偏角、副后角磨好。

(3)最后磨前刀面，把前角、刃傾角磨好，必要時(shí)可磨出斷屑槽。

【知識(shí)鏈接】磨刀時(shí)常用兩種磨料的磨刀砂輪：一種是用來(lái)磨削高速鋼刀具的白色氧化

鋁砂輪，另一種是用來(lái)磨削硬質(zhì)合金刀具的綠色碳化硅砂輪。對(duì)于硬質(zhì)合金車刀，應(yīng)先在氧

化鋁砂輪上磨出刀桿上的后刀面和副后刀面，再在碳化硅砂輪上刃磨硬質(zhì)合金刀片部分。3

個(gè)刀面磨好后，可適當(dāng)磨出刀尖圓弧，若能再用油石加些機(jī)油研磨刀刃附近的前、后刀面至

光滑，則不但能使刀刃鋒利，而且可以延長(zhǎng)刀具的使用時(shí)間,需要指出的是，車刀的刃磨通

常在砂輪機(jī)上手工操作，磨刀只憑目'測(cè)控制角度。對(duì)于精密刀具，只有在磨刀機(jī)上通過(guò)專

用夾具定位才能刃磨。

2.注意事項(xiàng)

(1)磨高速鋼刀具時(shí)，需要經(jīng)常用水冷卻刀具，以免刀頭因溫度過(guò)高降低硬度；磨硬質(zhì)

合金刀具時(shí)，不要用水冷卻，否則會(huì)因急冷使刀片產(chǎn)生裂紋。

(2)刃磨時(shí)，應(yīng)將車刀左右移動(dòng)(不能抖動(dòng))，以免因固定在砂輪一處刃磨使砂輪表面形

成凹槽，影響其他刀具刃磨。

(3)盡量避免用砂輪的側(cè)面來(lái)刃磨刀具。

圖「12切斷到的繪制

課時(shí)序號(hào)5授課時(shí)間年月日（周）（上午、下午、晚上）審批簽名

教

學(xué)學(xué)習(xí)軍刀的工作角度

目

的

教

學(xué)明確1、工作參考系和工作角度

要

求2、工作角度的影響因素

教

學(xué)

重掌握車刀的工作角度

點(diǎn)

教

學(xué)

難

點(diǎn)工作參考系的理解工作，角度的影響因素

及

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)相關(guān)教具

備

教

學(xué)

方講授法

法

作

業(yè)

布習(xí)題冊(cè)P5、P6填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)述題

置

課

后

小對(duì)工作參考系問(wèn)題難理解

節(jié)

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

課題五車刀的工作角度

一、課題分析

標(biāo)注角度是刀具設(shè)計(jì)和刃磨時(shí)筋確定和俁證的角度。但車削加工時(shí)，由于車刀的安裝誤差和走刀運(yùn)動(dòng)

等的影響，使得滿足兩個(gè)假定條件的理想情況不復(fù)存在，此時(shí)刀具在工作時(shí)的實(shí)際角度（工作角度）將發(fā)生

變化。例如，刀具在高度上的安裝誤差，將引起刀具的實(shí)際前角和后角發(fā)生變化，這種變化必將引起切削

條件的改變，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響加工表面的質(zhì)量，甚至?xí)绊懠庸さ恼＿M(jìn)行（如切斷刀裝高而導(dǎo)致崩刃）。所

以，我們必須學(xué)會(huì)分析刀具工作角度的影響因素，計(jì)算現(xiàn)實(shí)加工條件下的刀具工作角度：并學(xué)會(huì)在實(shí)際加

工中采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行補(bǔ)償。

二、相關(guān)知識(shí)

（一）工作參考系和工作角度

用于定義刀具角度的參考系有兩大類：一類稱為標(biāo)注參考系（靜態(tài)參考系）：另一類稱為工作參考系（動(dòng)

態(tài)參考系）O標(biāo)注參考系是理想情況下（兩個(gè)假定條件下）的工作參考系。

刀具在工作時(shí)的實(shí)際角度稱為刀具的工作角度。它是用工作參考系定義的刀具角度，而工作參考系是

建立在刀具與工件相對(duì)位置、相對(duì)運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上的參考系。

【知識(shí)鏈接】在工作參考系中，假定參考平面的定義類似于標(biāo)注參考系，只不過(guò)工作基面、工作切削

平面等的方位發(fā)生了變化，進(jìn)而造成工作角度與標(biāo)注角度的不同。刀具工作角度的定義與標(biāo)注角度類似，

它是刀面、刀刃與工作參考系平面的夾角。刀具工作角度的符號(hào)是在標(biāo)注角度的基礎(chǔ)上加一個(gè)下標(biāo)字母e。

（二）工作角度的影響因素

1.刀具安裝誤差的影響及計(jì)算

在實(shí)際加工中，由于安裝誤差的存在，即假定安裝條件不滿足，必將引起刀具角度的變化。其中，刀

尖在高度方向的安裝誤差將主要引起前角、后角的變化：刀桿中心在水平面內(nèi)的偏斜將主要引起主偏角、

副偏角的變化。

（1）刀尖與工件中心線不等高時(shí)

當(dāng)?shù)都馀c工件中心線等高時(shí)，切削平面與車刀底面垂直，基面與車刀底面平行。否則，將引起基面方

位的變化，即工作基面（P。）不平行于車刀底面。

如圖1一15所示，在車削外表面時(shí)當(dāng)?shù)都飧哂诠ぜ行臅r(shí)，工作前角增大，工作后角減?。寒?dāng)?shù)都獾?/p>

于工件中心時(shí)，工作前角減小，工作后角增大。

在刀尖裝高于工件中心并出現(xiàn)上述情況時(shí)，實(shí)際工作后角可能會(huì)變成負(fù)值。負(fù)后角車刀是不能切削的，這

也是切斷工件時(shí)切斷刀裝高而崩刃的主要原因。當(dāng)然，如果刀尖低于工件中心，則將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，或者產(chǎn)

生“扎刀”現(xiàn)象。

在實(shí)際生產(chǎn)中，也有應(yīng)用這一影響（車刀裝高或裝低）來(lái)改變車刀實(shí)際角度的情況，例如，車削細(xì)長(zhǎng)軸類

工件時(shí)，車刀刀尖應(yīng)略高于工件中心0.2?0.3mm,這時(shí)刀具的工作后角稍有減小，并且當(dāng)后刀面上有輕微

磨損時(shí)，有一小段后角等于零的磨損面與工件接觸，這樣能防止振動(dòng)。

（2）車刀中心線與走刀方向不垂直時(shí)

刀具裝偏，即刀具中心不垂直于工件中心，將造成主偏角和副偏角的變化。車刀中心向右偏斜，工作

主偏角增大，工作副偏角減小，如圖1一16所示：車刀中心向左偏斜，工作主偏角減小，工作副偏角增大。

車刀刀桿的裝偏，改變了主偏角和副偏角的大小。對(duì)?般車削來(lái)說(shuō)，少許裝偏影響不是很大。但對(duì)切

斷加工來(lái)說(shuō)，因切斷刀安裝不正，切斷過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生軸向分力，使刀頭偏向一側(cè)，輕者會(huì)使切斷面出現(xiàn)

凹或凸形，重者會(huì)使切斷刀折斷，必須引起充分的重視。

2.走刀運(yùn)動(dòng)的影響及計(jì)算

由于走刀運(yùn)動(dòng)時(shí)軍刀刀刃所形成的加工表面為阿基米得螺旋面，而切削刃上的選定點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)

動(dòng)軌跡為阿基米得螺旋線，使切削平面和基面發(fā)生了傾斜，造成工作前角增大、工作后角減小，如圖1一

17所示，其角度變化值稱為合成切削速度角，用符號(hào)刀表示。

課時(shí)序號(hào)6授課時(shí)間年月日（周）（上午、下午、晚上）審批簽名

教

學(xué)

目學(xué)習(xí)金屬切削加工中，切削中的變形

的

教

學(xué)

要明確切削中的變形

求

教

學(xué)

重掌握切削過(guò)程中的變形

點(diǎn)

教

學(xué)

難

點(diǎn)1.切削過(guò)程的本質(zhì)

及2.切削過(guò)程中的變形

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)相關(guān)教具

備

教

學(xué)

方講授法

法

作

業(yè)

布習(xí)題冊(cè)P7、填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)述題

置

課

后

小沒有見過(guò)實(shí)物，切削過(guò)程中的變形理解有點(diǎn)難懂

節(jié)

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

模塊二金屬切削加工中的主要現(xiàn)象及規(guī)律

課題一切削中的變形

一、課題分析

金屬切削過(guò)程是在刀具的作用下進(jìn)行的，因?yàn)榈毒叩淖饔茫诘毒咔邢魅械母浇厝淮?/p>

在變形和不同的變形區(qū)域。由于被切削材料的性能及切削刀具幾何參數(shù)的不同，造成了切削

變形的巨大差異，并且在切削加工中出現(xiàn)了多種物理現(xiàn)象，例如，形成各種切屑、產(chǎn)生積屑

瘤和刀具磨損等。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)對(duì)切削加工必然產(chǎn)生相應(yīng)的影響，例如，降低表面質(zhì)量，

加劇刀具磨損等。為了滿足加工要求，必須對(duì)加工中的變形進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這就要求我們

掌握切削加工的本質(zhì)和現(xiàn)象，熟悉加工中的變形規(guī)律。

二、相關(guān)知識(shí)

（一）切削過(guò)程的本質(zhì)

切削過(guò)程就本質(zhì)而言就是：切削層在刀刃的切割和刀面的推擠作用下產(chǎn)生變形，最終形

成切屑并與工件分離的過(guò)程。

金屬切削過(guò)程如同金屬材料的壓縮或拉伸過(guò)程，切削層材料由于刀面和刀刃的作用，產(chǎn)

生了相應(yīng)的變形，最終以切屑的形式從工件毛坯上分離出來(lái)。

對(duì)于塑性工件材料米說(shuō)，變形包括彈性變形和塑性變形。對(duì)于脆性工件材料來(lái)說(shuō)，由于

材料塑性很差，切削過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生塑性變形。

【知識(shí)鏈接】由工程力學(xué)和金屬材料學(xué)知識(shí)我們知道，塑性金屬材料在受壓縮或拉伸時(shí),

隨著外力增加，金屬將相繼產(chǎn)生彈性變形、塑性變形，并使金屬晶格產(chǎn)生滑移，最終斷裂。

不難理解，在切削加工過(guò)程中，刀刃的作用造成了刀刃與被切金屬接觸處很大的局部應(yīng)

力，因而使得被切削金屬沿刀刃分離；刀面的作用是推擠被切削材料。我們把刀刃的作用稱

為切割，把刀面的作用稱為推擠。金屬切削過(guò)程就是刀刃切割和刀面推擠作用的統(tǒng)一。加工

中要設(shè)法盡量加大刀具的切割作用，減小推擠作用。

其實(shí)，“切”與“割”是兩個(gè)不同的概念，工件相對(duì)于刀刃方向有速度分量時(shí)稱“割&

無(wú)速度分量時(shí)為“切說(shuō)具體點(diǎn)，刀具在刃傾角為零時(shí)，刀刃只有切的作用，由于此時(shí)主

切削刃與切削速度方向垂直，故稱直角切削；當(dāng)刃傾角不為零時(shí)，刀刃既有切的作用，又有

割的作用，由于此時(shí)主切削刃與切削速度方向不垂直，故稱斜角切削，如圖2—2所示。

斜角切削時(shí)，切屑流出方向受刃傾角的影響發(fā)生了變化，使實(shí)際前角增大，從而改善了

切削條件。把切屑流出方向在前刀面上與刀刃的法剖面之間的夾角稱為流屑角，實(shí)驗(yàn)證明，

流屑角近似等于刃傾角。

刃傾角的存在有利于刀具的鋒利，有利于切削加工，所以斜角切削是應(yīng)用比較普遍的一

種切削方式。

（二）切削過(guò)程中的變形

伴隨著切削加工的進(jìn)行，發(fā)生了一系列的物理現(xiàn)象，例如，形成切屑，產(chǎn)生積屑瘤，加

工硬化，切削力、切削熱、切削溫度，造成刀具磨損等。這些物理現(xiàn)象的產(chǎn)生源于加工過(guò)程

中的變形，研究這些現(xiàn)象及其變化規(guī)律，對(duì)于正確刃磨（設(shè)計(jì)）和合理使用刀具、充分發(fā)揮刀

具的切削性能、保證加工質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)率有著十分重要的意義。

為了便于進(jìn)一步分析和認(rèn)識(shí)切削層變形的規(guī)律，通常把刀刃作用部位劃分為3個(gè)變形

區(qū)，如圖2?3所示。3個(gè)變形區(qū)匯交于刀刃附近，被切削金屬材料在此分離，部分變成切屑，

部分留在已加工表面。

教學(xué)內(nèi)容及過(guò)程設(shè)計(jì)

1.3個(gè)變形區(qū)

(1)靠近切削刃處，切削層內(nèi)產(chǎn)生塑性變形的區(qū)域，稱為第一變形區(qū)，如圖2—3所示。

它與刀具作用力約呈45。角。

【知識(shí)鏈接】實(shí)驗(yàn)證明，第一變形區(qū)的厚度隨著切削速度增大而變薄。一般情況下,

具厚度僅為0.02-0.2mm,故口J用一個(gè)平面來(lái)表示。

(2)與前刀面接觸的切屑底層內(nèi)產(chǎn)生變形的一薄層金屬區(qū)域，稱為第二變形區(qū)，

(3)靠近切削刃處，已加工面表層內(nèi)產(chǎn)生變形的一薄層金屬區(qū)域，稱為第三變形區(qū),

2.3個(gè)變形區(qū)的變形規(guī)律

(D第一變形區(qū)的變形規(guī)律

在該區(qū)域內(nèi)，塑性材料在刀具作用下產(chǎn)生剪切滑移變形(塑性變形)，使切削層轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

切屑。由于加工材料性質(zhì)和加工條件的不同，滑移變形程度有很大的差異，這將產(chǎn)生不同種

類的切屑。

【知識(shí)鏈接】在第一變形區(qū)，切削層的變形最大，它對(duì)切削力和切削熱的影響也最

大。

(2)第二變形區(qū)的變形規(guī)律

切屑形成后，在前刀面的推擠和摩擦力作用下，必將發(fā)生進(jìn)一步的變形，這就是第

二變形區(qū)的變形。這種變形主要集中在和前刀面摩擦的切屑底層，它是切屑與前刀面的摩擦

區(qū)。它對(duì)切削力、切削熱和積屑瘤的形成與消失，對(duì)刀具的磨損有著直接的影響。

【知識(shí)鏈接】經(jīng)過(guò)第一變形區(qū)剪切變形產(chǎn)生的切屑，在沿前刀面流出的過(guò)程中，勢(shì)必要受到

前刀面的推擠及因推擠而產(chǎn)生的摩擦力的作用，使薄薄的一層金屬流動(dòng)緩慢，晶粒拉長(zhǎng)，沿

著前刀面方向纖維化，切屑底邊長(zhǎng)度增加，切屑向外側(cè)卷曲。不難理解，離前刀面越遠(yuǎn)，這

部分變形影響越小。

(3)第三變形區(qū)的變形規(guī)律

在第三變形區(qū)內(nèi)，由于受到刀刃鈍圓半徑、刀具后刀面對(duì)加工表面以及副后刀面對(duì)

己加工表面的推擠和摩擦作用，這兩個(gè)表面均產(chǎn)生了變形。

【知識(shí)鏈接】第三變形區(qū)主要影響刀具后刀面和副后刀面的磨損，造成已加工表面的纖維化、

加工硬化和殘余應(yīng)力，從而影響工件已加工表面的質(zhì)量。

■2-4切屬收緡

課時(shí)序號(hào)7授課時(shí)間年月日(周)(上午、下午、晚上)審批簽名

教

學(xué)

目

斷屑

類及

的種

切削

的學(xué)習(xí)

教

學(xué)

要

形狀

類及

的種

切削

求明確

教

學(xué)

狀

及形

種類

削的

重1、切

點(diǎn)

方法

削的

2、斷

教

學(xué)

難

點(diǎn)

法

的方

斷削

及掌握

處

理

教

學(xué)

準(zhǔn)

教具

備相關(guān)

教

學(xué)

方