①主运动可是旋转运动，也可以是往复运动； ②主运动可以由工件移动来实现（如车外圆）,也
可以是刀具移动来实现（如刨、铣加工）； ③主运动只有一个，但进给运动可以一个或一个
以上。 ④合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。
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13.2 刀具几何形状和材料
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13.2刀具几何形状和材料
13.2.1 刀具切削部分的基本定义
已加工表面 加工表面
主运动
待加工表面 加工表面
进给运动
进给运动
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切削要素
切削用量三要素：
切削速度vc:主运动的线速度(m/s) 圆周运动：Vc=πDn/1000 直线往复：Vc=2Lnr/1000
进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。
1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/str)：刀具往复一次 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿
主要分为：
钳加工——一般在钳台上以手工工具为主，对工件 进行的各种加工方法。含划线、打样冲眼、锯削、锉削、 刮研、钻孔、攻螺纹、机械装配、修理等14个小项。
机械加工——通过工人操作机床设备进行的切削加工。 根据工具的不同分为：利用刀具进行加工和利用磨料进行加工 利用刀具进行加工分为：车削、刨削、钻削、铣削等9种加工方 法。 利用磨料加工主要包括：磨削、研磨、珩磨、超精加工等4种加 工方法。
基面间夹角（-5⁰~+25⁰）。
（2）后角αo :主后刀面 与主切削平面间夹角 （4⁰~12⁰）
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前角的作用：
前角越大，刀越锋利、切削轻 快，强度下降、不利散热
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后角的作用：
减小主后刀面与加工 表面的摩擦
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在基面pr内标注的角度：
（3）主偏角kr:主切削平面
与假定工作平面间夹角，即 主切削刃在基面上的投影与 进给方向间夹角（40⁰~90⁰）。
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(1)前刀面Ar：刀具上切屑流过的表面
(2)主后刀面Aα：与过渡表面相对的表面，同前 刀面相交形成主切削刃 (3)副后刀面Aα’：与已加工表面相对，同前刀面 相交形成副切削刃 (4)主切削刃s ：切出过渡表面的切削刃前刀面 与副后面相交形成的切削刃
(5)副切削刃s’ ：主切削刃与副切削刃的连接处
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加工表面
待加工表面
已加工表面 加工表面
正在加工的工件表面，根据其主所运主动处运动的状加工态待表加面 分工表为面已：加工表面
已加工表面：已经加工完成的表面。
加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削
加工的表面。
待加工表面：即将进入切削加工的表面。
进给运动进给运动
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主运动 待加工表面
已加工表面
刀具结构及其几何形状
刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等。 按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、 尖刀、镗孔刀、成形刀等。 结构形式：整体式、焊接式、机械 安装式（压板压紧）
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一、刀具切削部分的几何形状 刀具组成： 切削部分、夹持部分（刀体或刀柄）
n
切削部分
夹持部分
f
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1.刀具切削部分的组成： 归结起来：“三面两刃一尖” 三面：前刀面、主后刀面、副后刀面。 两刃：主刀刃、副刀刃。 一尖：刀尖
牛头刨床 刨刀往复
龙门刨床 外圆磨床
工件往复 砂轮旋转
平面磨床 砂轮旋转
进给运动 车刀纵向、横向移动
钻头轴向移动 工件纵向、横向、垂直方向移动 镗刀轴向移动、工件轴向移动 工件横向、垂直方向间隙移动 刨刀横向、垂直方向间隙移动 工件旋转、工件往复或砂轮横向移动 工件往复移动，砂轮横向、垂直移动
各种切削运动
主切削刃与基面间的 夹角
基面 主切削平面
改变副切削刃与工件已 加工表面之间的摩 擦状况
影响刀尖强度，并控制 切屑的流出方向
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刀具角度的选择原则：
1）粗加工塑性材料时，选择大前角γ0，小后角 α0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角λs；加工 脆性材料时可适当减小前角γ0；加工高硬度难加 工材料时，采用负前角(γ0<0°)。
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(1)基面pr (2)主切削平面ps (3)副切削平面ps’ (4)正交平面po (5)假定工作平面pf
基面 pr
ps
pf ps′ po
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3.刀具切削部分的主要角度（5个）
车刀的主要角度包括前角、后角、主偏角、 副偏角和刃倾角
po ps
pr
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在正交平面po标注的角度：
（1）前角γo:前刀面与
YG3、 YT5、 YG6 YT15
HRA89~91
HRA86~96
（HRC74~78）
850~1000
1200
HV10000 (硬质合金为 HV1300~1800)
700~800
许用切削速度 1.7~5（6）
（12~14）
热处理变形 不需要
用途
各种刀片
高硬度钢材精 不宜加工钢铁
加工
材料
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优质碳素工具钢：一般用来制造切削速度低、 尺寸较小的手动工具。
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第十三章 切削加工基础知识
13.1 切削运动与切削用量 13.2 刀具几何形状和材料 13.3 切削力和切削温 13.4 切削液 13.5 加工精度和加工表面质量
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13.1 切削运动与切削用量
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13.1 切削运动与切削用量
零件表面的形成
回转体表面：是以直线为母线,以圆为轨迹，作 旋转运动所形成的表面； 成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、 内外圆磨削等。
（1）较高的硬度：为工件硬度的1.3-1.5倍，一 般要HRC60以上。 （2）良好的耐磨性 （3）足够的强度和韧性。 （4）较高的耐热性 （5）良好的工艺性
此外，刀具切削部分还应有良好的导热性和较好 的化学惰性。
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2、常用刀具材料的性能及用途
（1）优质碳素工具钢：T8A、T10、T12A。如丝锥、锉 刀、锯条等。硬度高。
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合金工具钢：常用来制造形状复杂的低速刀具。
钨钢铰刀
丝锥
板牙
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高速工具钢：适于制造成形车刀、铣刀、钻头和拉刀
30度车外圆车刀
瑞士雕刻铣刀
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高速钢麻花钻头
拉刀
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硬质合金：用途比较广泛
硬质合金钻头
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13.3 金属切削过程 一、切削力 二、切削温度 三、切屑的种类 四、积屑瘤
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一、切削力
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例题： 下图为外圆车削示意图，在图上标注：
（1）主运动、进给运动和背吃刀量；
（2 ）已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
（3）基面、主剖面和切削平面；
（4）刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝
－10 。
待加待工加表工面表面
主运动
主运动
加加工工表 表面面 已加已工加表工面表面
（6）立方氮化硼：如车刀、铣刀（中高速）。特点：热 硬性强，可耐1500℃高温，与铁亲和力小。
（7）人造金刚石：如车刀、铣刀等。特点：热硬性好。 44
碳素工具钢
名称 硬度
ห้องสมุดไป่ตู้
T10、T10A T12
HRC61~65
耐热性 OC 200~250
许用切削 速度（速 比）
0.13 （0.2~0.4）
热处理变形 大
1. 切削力的产生及切削分力
刀具切削工件时作用在刀 具或工件上的力。
(2)主切削平面Ps: 通过主切削刃选定点，与主切 削刃相切并垂直于基面
(3)副切削平面Ps’: 通过副切削刃选定点，与副切 削刃相切并垂直于基面
(4)正交平面Po: 通过主切削刃选定点，同时垂直 于基面和主切削平面
(5)假定工作平面Pf: 通过主切削刃选定点，垂直于 基面并平行于假定进给运动方向 24
（4）副偏角kr′:副切削平面
与假定工作平面间夹角，即 副切削刃在基面上的投影与 进给运动反方向间夹角。
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主偏角kr、副偏角kr′越大，
残留面积越大
主偏角kr越大，进给抗力
越大，切深抗力越小
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在主切削平面ps标注的角度：
（5）刃倾角λs:主切
削刃与基面间夹角（5⁰~+5⁰）。
λs=0:主切削刃呈水平； λs>0:刀尖为主切削刃上最高点； Λs<0:刀尖为主切削刃上最低点。
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关系图：
后刀面Aα 前刀面Ar 副后刀面Aα’
交线 主切削刃s
交线 副切削刃s’
连接部分刀尖
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2.参考系
参考系：用于定义和规定刀具角度的各基准坐 标平面； 静止参考系：用于定义刀具设计、制造、刃磨 和测量时的几何参数的参考系。
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刀具静止参考系的基准坐标平面有：
(1)基面Pr: 通过主切削刃选定点，垂直于假定主运 动方向的平面
基面
基面
切削平面
切削平面
进给运动 正交平面
进给运向动 正交平面
二、刀具切削部分的材料：
刀具切削部分和刀体可以采用同一种材料制成一 体，也可用不同材料制造，然后用焊接或者机械夹持 的方法将两者连接成一体。
车刀的组成和形式（a）焊接式 （b）整体式 （c）机夹式 42
1.对刀具切削部分材料的基本要求：
后角α0
刀具主要角度及作用
定义 前面和基面间的夹角
后面与切削平面间的 夹角
测量平面 正交平面
正交平面
作用
1、使切削刃锋利2、 切削省力3、便于 排屑
改变车刀主后刀面与工 件间的摩擦状况
主偏角κr 主切削刃与进给方向 之间的夹角
基面
改变主切削刃与刀头的 受力和散热情况
副偏角κrˊ 刃倾角入s