第 1 章 金属切削原理及刀具

第 1章 金属切削原理及刀具

切削运动

切削用量

刀具切削部分的几何参数

切削层参数

切削方式

1.1 金属切削加工的基本概念

1.1.1 切削运动

(1) 主运动：在切削加工时，直接切除工件上多余金属层，形成工件新表面的运动。每种切削方法只有一个主运动。

(2) 进给运动：不断将多余金属投入切削，以保证切削连续进行的运动。每种切削方法可以没有，也可以有一个或多个进给运动。

(3) 合成运动：主运动和进给运动的矢量和。一般在分析刀具工作角度和切削层参数时应用。

1. 切削运动

(1) 待加工表面：加工时即将被切除的工件表面。

(2) 已加工表面：已被切除多余材料而形成符合要求的工件新表面。

(3) 过渡表面：加工时由切削刃在工件上正在形成并随着切削不断消失的表面。

2. 切削过程中工件上的表面

车外圆的运动及工件上的表面

进给运动

主运动

待加工表面过渡表面已加工表面

刨削的运动及工件上的表面

铣削的运动及工件上的表面

1.1.2 切削用量（ 1 ）切削速度 vc

切削刃的选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为 m/min （切削） 或m/s （磨削）。一般计算最大的切削速度。回转主运动的计算公式如下： vc=πdn ／ 1000

（ 2 ）进给量 f

工件或刀具每转一转时，刀具相对于工件沿进给方向的位移，单位为 mm/r 。

对多刃切削刀具，规定每一个刀齿的进给量 fz ，单位为 mm/z （毫米 / 齿）。

f = fz ·Z

进给速度则是单位时间的进给量，单位为 mm/s 或 mm/min 。

vf = f · n

（ 3 ）切削深度 ap

工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为 mm 。

1.1.3 刀具切削部分的几何参数1. 刀具切削部分结构要素夹持部分已经标准化，一般称刀柄或刀体。切削部分由刀面、刀刃和刀尖组成。

(1) 前刀面：切屑流过的刀面。(2) 后刀面：与工件上新形成的过渡表面相对的刀面。(3) 副后刀面：与工件上已加工表面相对的刀面。(4) 主切削刃：前刀面和后刀面交线，主要切削，形成过渡表面。(5) 副切削刃：前刀面和副后刀面交线，参与部分切削。(6) 过渡刃：连接主、副切削刃之间的一小段切削刃，可以是直线或圆弧。(7) 刀尖：主、副切削刃连接处相当短的那部分切削刃，常用交点、圆弧和倒棱刀尖。

前刀面

主后面

副后面

主切削刃副切削刃

刀尖

刀杆刀头

车刀切削部分的结构要素

切削刃

刀尖形状

① 基面 Pr

通过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面。

用来确定刀具上刀面和刀刃的位置及方位角度的参考系。2. 刀具角度的参考系

（ 1 ）主剖面参考系 Pr-Ps-Po ；

② 切削平面 Ps

通过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于基面 Pr 的平面，也就是切削刃与切削速度方向构成的平面。

③ 主剖面 Po

通过切削刃上选定点同时垂直于基面 Pr 和切削平面 Ps

的平面，即主剖面垂直于主切削刃在基面上的投影。

基面 Pr

假定主运动方向

主切削刃上选定点

刀柄底面平面

车刀的基面

主剖面 Po ： ⊥ Ps P⊥ r

基面 Pr ： Pr⊥Vc

∥ 刀具安装面（车刀）

切削平面 �Ps: 与 S 相切 且 ⊥ Pγ

假定主运动方向 Vc

主剖面参考系（ Pr-Ps-Po)

主切削刃上选定点

（ 2 ）法剖面参考系 Pr-Ps-Pn ；

③ 法剖面 Pn 　 通过切削刃选定点垂直于切削刃的平面。

① 基面 Pr

通过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面。

② 切削平面 Ps

通过切削刃上选定点与切削刃相切并垂直于基面 Pr 的平面，也就是切削刃与切削速度方向构成的平面。

法剖面 Pn ： Pn⊥S

基面 Pr ： Pr⊥Vc

∥ 刀具安装面（车刀）

切削平面 �Ps : 与 S 相切 且 ⊥ Pγ

假定主运动方向 Vc

法剖面参考系（ Pr-Ps-Pn ）

90°

主切削刃上选定点

（ 3 ）切深进给剖面参考系 Pr-Pf-Pp 。

① 基面 Pr

通过切削刃上选定点垂直于主运动方向的平面。

③ 切深剖面 Pp 　 通过切削刃上选定点，同时垂直于基面 Pr 和进给剖面 Pf

的平面。

② 进给剖面 Pf

通过切削刃上选定点，平行于进给方向，并垂直于基面Pr 的平面。

进给剖面 Pf ： Pf ⊥ Pr 、∥ f

基面 Pr ： Pr⊥Vc

∥ 刀具安装面（车刀）

切削平面 �Ps: 与 S 相切 且 ⊥ Pγ

假定主运动方向 Vc

假定进给运动方向 f

切深平面 Pp ： ⊥ Pr 、 ⊥ Pf

切深进给剖面参考系（ Pr-Pf -Pp ）

主切削刃上选定点

(1) 在基面 Pr 内的标注角度

主偏角 Kr ：在基面内度量的切削平面与进给平面间的夹角。

副偏角 K’r ：副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向之间的夹角。

刀尖角 εr ：在基面内度量的主切削刃与副切削刃在基面上投影的夹角

满足 Kr + εr + K’r =180o 或 εr = 180o - (Kr + K’r )

(2) 在主剖面 Po 内的标注角度 前角 γo ：在主剖面内度量的基面和前刀面的夹角。有正负之分 后角 αo ：在主剖面内度量的后刀面和切削平面间的夹角。有正负之分 　 楔角 βo ：在主剖面内度量的前刀面和后刀面之间的夹角。　 满足 ro + ao + βo =90o 或 βo = 90o - ( ro + ao)

(3) 在切削平面 Ps 内的标注角度 刃倾角 λs ：切削平面内度量的主切削刃与基面的夹角。有正负之分 (4) 在副主剖面 Po

’ 内的标注角度 副后角 αo

‘ ：在副主剖面内度量的副后刀面和副切削平面间的夹角。有正负之分 。

3. 刀具的标注角度

车刀的标注角度

4. 刀具的工作角度(1) 进给运动速度对工作角度的影响

横向进给对工作角度的影响

纵向进给对工作角度的影响

刀具安装高低对工作角度的影响

(2) 刀具安装对工作角度的影响

刀柄中心线不垂直于进给方向对工作角度的影响

1.1.4 切削层参数（ 1 ）切削层 在切削加工中，刀具相对于工件沿进给方向每移动 f 或

fz 之后，正在切削的金属层称为切削层。

（ 3 ）切削厚度 hD 　 垂直于过渡表面来度量的切削层尺寸，称为切削厚度，以 hD 表示。 在外圆纵车时 hD = f sinkr

（ 2 ）切削层参数 切削层的截面尺寸。

（ 4 ）切削宽度 bD 　 沿过渡表面度量的切削层尺寸，称为切削宽度，以 bD 表示。 在外圆纵车时 bD = ap/sinkr

外圆纵车时的切削层参数

（ 5 ）切削面积 AD

切削层在基面内的截面面积，称为切削面积，以 AD 表示。

AD = hD bD

车削时

AD = hD bD = f ap

以上为名义切削面积，实际切削面积需要减去残留面积（图中 ABE 区域）

ADe =AD – △AD 切削面积和残留面积

1.1.5 切削方式（ 1 ）正切屑和倒切屑

切削厚度 < 切削宽度 切削厚度 = 切削宽度 切削厚度 > 切削宽度

正切屑和倒切屑

直角切削与斜角切削

（ 2 ）直角切削和斜角切削切削刃垂直于切削速度，为正或直角切削；否则为斜或斜角切削。

（ 4 ）直角自由切削直线形主切削刃垂直于切削速度的自由切削。一般用这种特殊方式研究切削过程。

（ 3 ）自由切削与非自由切削直线形主切削刃参与，副切削刃不参与，为自由切削；否则非自由切削。

1.2 1.2 金属切削过程的基本原理

金属切削变形

切屑的类型与控制

切削力

切削热

刀具磨损

M

刀具

切屑

O

A

终滑移线

始滑移线： τ=τs

1.2.1 1.2.1 金属切削变形

工件材料： Q235A vc=0.01m/min ， ap=0.15mm ， γo=30°

金属切削层变形图

第Ⅰ变形区：即剪切滑移变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。

切削部位三个变形区

Ⅰ

Ⅲ

Ⅱ

第 III 变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。

1.1. 变形区划分变形区划分

第Ⅱ变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。

2. 第一变形区内金属切削层的剪切滑移变形过程

第一变形区金属切削层的剪切滑移变形

OA 到 OM 的宽度约 0.02 ～ 0.2 mm

（ 1 ）剪切滑移理论依据

材料压缩剪切断裂原理（宏观上与实验结果相似）。

金相学中的“晶粒沿晶格的晶面滑移”（微观）。

晶粒滑移示意图

剪切与晶粒伸长方向

（ 2 ）剪切滑移变形的度量 一般采用剪切角φ、变形系数∧ h 和剪应变 ε 三个参数来衡量。

金属切削层滑移过程示意图

变形系数定义为切屑厚度 hch 与切削层厚度 hD 之比，或用切削层长度 lc 与切屑长度 lch 之比。

变形系数 Λh 的计算参数

剪应变也称相对滑移， ε=NP/MK 。

剪应变计算模型示意图

3. 第二变形区内前刀面与切屑的摩擦状态

峰点型接触示意图

（ 1 ）峰点型接触

紧密型接触示意图

（ 2 ）紧密型接触

前刀面上的应力分布和摩擦特性

（ 3 ）刀具前刀面与切屑的摩擦状态

（ 4 ）积屑瘤

积屑瘤的金相磨片图片 积屑瘤的前角和切削深度的变化

4. 第三变形区内后刀面与工件已加工表面的挤压摩擦

1. 切屑的分类

1.2.2 1.2.2 切屑的类型与控制

2. 切屑成形原理及其流向

自然卷屑的机理 卷屑槽的卷屑机理

卷屑槽的截面结构

卷屑槽方向

刃倾角对排屑方向的影响

C 形屑折断形式

精车时的长螺卷屑

发条状切屑碰到工件切削表面上折断

C 形切屑撞在工件上折断

切屑碰在后刀面上折断

1.2.3 1.2.3 切削力

切削力的来源

1. 切削力的来源

2. 切削合力和分力切削力分解为三个互相垂直的分力：主切削力 Fc—— 切削合力在主运动方向上的分力， 或称切向分力。切深抗力 Fp—— 切削合力在垂直于进给运动方向上的分力， 或称径向力。进给抗力 Ff—— 切削合力在进给方向上的分力， 或称轴向力。

FP＝ FDcoskr; Ff=FDsinkr

222fpc FFFF

切削合力和分力

3. 切削功率

切削功率 Pc = （ Fc·vc+Ff·nw·f/1000 ） ·10-3 （ KW ） Fc 为主切削力 (N) ； vc 切削速度 (mm/s) ； Ff 进给抗力（ N ）； nw 工件的转速（ r/s ）； f 进给量（ mm/r ）

一般情况下，切削功率 Pc=Fc·vc·10-3 （ KW ）

机床电动机的功率 PE 　应为 PE≥Pc/ηm

式中 ηm 为机床传动效率，一般取 ηm ＝ 0.75~0.85

4. 单位切削力

单位切削力指的是单位切削面积上的主切削力，用 kc 表示， kc=Fc/AD （ N/mm2 ）式中： AD— 切削面积 AD =ap·f (mm2)

Fc— 主切削力（ N ） ap—— 切削深度（ mm ） f — 进给量（ mm/r ） 

5. 切削力的经验公式

Fc=CFc·apxFc·fyFc· · KFc 、

Fp=CFP·apxFp·fyFp · KFp

Ff=CFf·apxFf·fyFf

·KFf

式中CFc 、 CFP 、 CFf—　与工件材料及切削条件有关的系数；xFc 、 yFc 、 xFp 、 yFp 、 xFf 、 yFf—指数KFc 、 KFp 、 KFf—修正系数之积。

6. 影响切削力的因素（ 1 ）工件材料 强度硬度、塑性脆性（ 2 ）切削用量 Vc 、 ap 、 f

（ 3 ）刀具几何参数（ 4 ）刀具磨损（ 5 ）切削液（ 6 ）刀具材料

1.2.4 1.2.4 切削热与切削温度

切削热的产生和传出

1. 切削热的产生和传出

自然热电偶法测量温度示意图

2.  切削温度

YT15 刀具同几种钢材的热电偶标定曲线

用人工电偶法测量刀具和工件的温度示意图

刀具、切屑和工件的温度分布

刀具前刀面上的切削温度分布

三个变形区产生热量的比例

3. 影响切削热产生和传出的因素

vc 对切削热传散的影响

45 钢热处理状态对切削温度的影响

4. 影响切削温度的因素工件材料及性能、切削速度、刀具角度、刀具磨损情况等。

不锈钢、高温合金和铸铁的切削温度

切削速度与切削温度的关系

进给量与切削温度的关系

切削深度与切削温度的关系

1.2.5 1.2.5 刀具磨损1. 刀具磨损的形态前刀面摩损、后刀面磨损和前后刀面同时磨损。

刀具磨损形态

车刀典型磨损型式示意图

2. 刀具磨损的原因

① 磨料磨损

② 粘结磨损

③ 扩散磨损

④ 氧化磨损

硬质合金与钢之间的扩散

切削速度与磨损强度和刀具磨损原因的关系

3. 刀具磨损过程

硬质合金车刀的典型磨损曲线

对于一次性对刀的自动化精加工刀具，则用径向磨损量NB 作为指标。一般以 VB 衡量。

车刀的径向磨损

4. 刀具磨钝标准

表 6-1 硬质合金车刀的磨钝标准

加工条件 后刀面的磨钝标准 VB （ mm ）

精车 0.1 ～ 0.3

合金钢粗车，粗车钢性较差的工件

0.4 ～ 0.5

碳素钢粗车 0.6 ～ 0.8

铸铁件粗车 0.8 ～ 1.2

钢及铸铁大件低速粗车 1.0 ～ 1.5

5. 刀具使用寿命（耐用度）及影响因素

刀具使用寿命的定义：一把新刀或新刃磨过的刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具的使用寿命，也称刀具耐用度。用 T 表示，单位是 min （时间）。

影响刀具耐用度的因素很多，主要影响因素有：工件材料、刀具材料、切削速度等。

图 1-73 刀具随切削速度的磨损曲线

图 1-74 在对数坐标纸上的 T—vc 曲线

硬质合金外圆车刀车削碳钢时的经验公式T=CT/ （ vc

5·f2.25·ap0.75 ）

对切削用量选择有指导意义

6. 刀具合理使用寿命的选择

两种原则：

一种是根据单件工序工时最短的原则来确定刀具使用寿命，即最大生产率使用寿命（ Tp ）；

另一种是根据单件工序成本最低的原则来确定刀具的使用寿命，即经济使用寿命（ Tc ）。

7. 刀具的破损①脆性刀具材料破损刀具破损前，刀具切削部分无明显的塑性变形，称为脆性破损。硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具材料的硬度高、脆性大常发生脆性破损，一般表现分为以下几种形式：崩刃、 碎裂、 剥落、热裂。

②塑性刀具材料破损由于高温高压的作用，刀具会因切削部分发生塑性流动而迅速失效，称为塑性破损。形式：卷刃（塑性变形使刀具几何角度）变化）、烧刃（刀具材料金相组织变化）。

③防止刀具破损的措施合理选择刀具材料；选择合理的刀具角度；选择适当的切削用量；提高工艺系统刚度和焊接质量。

1.3 金属切削条件的合理选择

工件材料的切削加工性

刀具材料选择

切削液选择

刀具合理几何参数选择

切削用量选择

工件材料的切削加工性是指工件材料被切削加工成合格零件的难易程度。

1. 衡量工件材料切削加工性的指标① 刀具寿命 T 或一定寿命下的切削速度 vT

② 相对加工性③ 切削力或切削温度④ 已加工表面质量⑤切屑控制和断屑难易程度

1.3.1 1.3.1 工件材料的切削加工性

2. 影响工件切削加工性的因素

① 金属材料的物理力学性能的影响

② 金属材料化学成分的影响

③ 金属材料热处理和金相组织的影响

3. 难加工材料

难加工材料是指强度、硬度、塑性和韧性都很高的材料。

1.3.2 1.3.2 刀具材料选择1. 刀具材料应具备的性能

①硬度

② 耐磨性

③强度和韧性

④ 耐热性（热硬性）

⑤工艺性（可加工性）

⑥导热性和膨胀系数

⑦经济性

2. 常用的刀具材料的类型：

碳素工具钢（如 T10A 、 T12A ）

合金工具钢（如 9CrSi 、 CrWMn ）

高速钢、硬质合金

陶瓷、金刚石和立方氮化硼等

1. 切削液的作用

在切削过程中，切削液具有冷却作用、润滑作用、清洗作用和防锈作用等。

2. 切削液的类型及选用切削液类型：

水溶液、乳化液、切削油和其他四类。

3. 切削液的添加剂 常见的添加剂的类型如表 2-25所示。

1.3.3 1.3.3 切削液选择

4. 切削液的使用方法

切削液常用的使用方法有浇注法、高压冷却法和喷雾冷却法等。

浇注法

高压冷却法

喷雾冷却法

1. 刀具几何参数的基本内容

①刀具角度

主要包括前角 γo 、后角 αo 、主偏角 Κr 、刃倾角 λs 和副后角 αo′ 、副偏角 Κr′ 等

1.3.4 1.3.4 刀具合理几何参数选择

② 刃形

刃形是切削刃的形状，有直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃、阶梯形刃等形式。

五种刃区型式

③ 切削刃刃区剖面型式

④刀面型式及参数

刀面型式是指前刀面上的卷屑槽、断屑槽，后刀面的双重刃磨、铲背以及波形刀面等，都是常见的刀面型式。

2. 刀具角度的选择

①前角

工件材料的强度、硬度低，可以取较大的甚至很大的前角；加工塑性材料时，尤其是冷加工硬化严重的材料，应取较大的前角；粗加工，特别是断续切削，承受冲击性载荷，应适当减小前角。

成形刀具和前角影响刀刃形状的其它刀具，为防止刃形畸变，常取较小的前角，甚至取 γ0=0 ；刀具材料的抗弯强度和韧性较好时，应选用较大的前角，如高速钢刀具比硬质合金刀具的前角约大 5° ～ 10° ；工艺系统刚性差和机床功率不足时，应选取较大的前角；数控机床、自动机床和、自动线用刀具，选用较小的前角。

② 后角

增大后角能减小后刀面与切削表面之间的摩擦，切削刃钝圆半径 rn值越小，切削刃越锋利。后角过大会削弱刀刃的强度和散热能力，使后刀面的耐磨性差（如图所示，在同样的磨钝标准 VB 下，后角大的刀具由新刀具到磨钝，所磨去的金属体积较小），降低刀具使用寿命。

粗加工取较小的后角；精加工时取较大的后角。工件材料硬度、强度较高时，取较小的后角；工件材质较软、塑性较大或易加工硬化时，取较大的后角；加工脆性材料，切削力集中在刃区附近，宜取较小的后角；工艺系统刚性差，容易出现振动时，应适当减小后角；有尺寸精度要求的刀具，取较小的后角。

4. 切削刃刃区剖面型式的选择

3. 刃形及参数的选择

5. 刀面型式及参数

1. 选择切削用量的原则

在保证加工质量，降低成本和提高生产率的前提下，使 ap 、f 和 vc 的乘积最大。当 ap 、 f 和 vc 的乘积最大时，需要的切削工时最少。

提高切削用量要受到工艺装备（机床功率、刀具耐用度、刀杆强度等）与技术要求（加工精度、表面质量）的限制。粗加工一般按工艺系统的刚性，尽可能选择较大切削深度；精加工主要依据零件加工精度和表面粗糙度确定切削用量。

影响刀具寿命最小的是 ap ，其次是 f ，最大是 vc 。确定切削用量应首先选择较大的 ap ，其次按工艺装备与技术要求选择较大的 f ，最后再根据刀具耐用度的允许确定 vc ，这样可在保证一定刀具耐用度的前提下，使 ap 、 f 和 vc 的乘积最大。

1.3.5 1.3.5 切削用量选择

2. 切削用量选择

生产中一般根据生产经验和切削手册选择切削用量。以硬质合金刀具车削为例，粗车外圆和端面时的切削用量如表 2-26所示。半精车和精车的切削用量如表 2-27所示。

1.4 金属切削刀具

车刀、刨刀和插刀

孔加工刀具

其它刀具

1. 车刀 （ 1 ）车刀的种类及用途

车刀是金属切削加工中应用最广泛的刀具，用来车削外圆、内孔、端面、螺纹，也可用于切槽和切断等。

车刀按照用途不同可分为外圆车刀、端面车刀、切断刀及螺纹车刀、成形车刀等。

按切削部分材料不同，可分为高速钢车刀、硬质合金车刀、陶瓷车刀、金刚石车刀等。

按结构不同可分为整体式、焊接式、机夹重磨式和机械可转位车刀，其结构形状如图所示。

1.4.1 1.4.1 车刀、刨刀和插刀

1－ 45°弯头车刀 2－ 90° 外圆车刀 3－外螺纹车刀 4－ 75° 外圆车刀 5－成形车刀； 6－ 90° 外圆车刀 7－切断刀 8－内孔切槽刀 9－内螺纹车刀 10－盲孔镗刀 11－通孔镗刀

车刀的结构

（ 2 ）车刀前刀面形状、几何参数及应用

车刀前刀面形状、几何参数及应用如表 1.14所示。

（ 3 ）刀杆结构已标准化。典型车削工艺参数见表 1.15 。

（ 4 ）可转位硬质合金刀片的类型代号

采用可转位硬质合金刀片在生产中应用非常广泛，其结构类型已标准化（ GB/T2076-1987 ）。

硬质合金刀片型号的表达形式如下：

焊接式硬质合金车刀代号举例：

06 R 25 25—P20

06—— 车刀的形式， 06 表示 90° 外圆车刀， 05 表示 90°端面车刀；

R——R 表示右切车刀， L 表示左切车刀；

25 —— 表示刀杆高度为 25mm ；

25—— 表示刀杆宽度为 25mm ；

— ——横线表示刀杆长度符合标准；P20—— 表示硬质合金分类和分组代号（见 GB/T2075—1998 ）

孔是机器零件上最常见的一种表面。根据尺寸、精度和表面质量要求不同，孔加工方法不同，采用孔加工的刀具也不同，通常孔加工刀具分为：钻头（中心钻、麻花钻、扁钻、深孔钻）、扩孔钻、锪钻、铰刀、镗刀和复合刀具等。

1.4.2 1.4.2 孔加工刀具

1.钻头

（ 1 ）中心钻

中心钻主要用来加工标准类型的中心孔， 60° 中心孔的结构尺寸如表 1.18所示，所以中心钻头的切削刃结构尺寸与标准中心孔一致，其结构参数如图 1.76 所示，参数值见中心孔尺寸。

中心钻的结构参数

（ 2 ）麻花钻 麻花钻应用最广，一般用于实体材料上孔的粗加工，钻孔尺寸一般小于 φ30mm ，精度为 IT13 ～ IT11 ，表面粗糙度 Ra 50 ～ 12.5μm ，其结构如图所示。

标记实例：直径 d=15mm, 右旋直柄麻花钻。

直柄麻花钻 15 GB/T6135.2—1996

（ 3 ）扁钻

扁钻的结构简单，轴向尺寸小，刚性好，刃磨方便，刀片可以更换，用来加工大于 φ25mm 的孔，但其前角较小，不便于排屑，其结构参数如图 3-6所示。

扁钻的结构

（ 4 ）深孔钻

深孔一般指孔深与直径之比大于 5 ～ 10 的孔。深孔钻主要有外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻和套料钻等类型。

外排屑深孔钻分单刃外排屑深孔钻（因最初用于加工枪管又称枪钻）和双刃外排屑深孔钻

外排屑深孔钻工作原理

内排屑深孔钻工作原理

喷吸钻切削液流动稳定，排屑通畅，钻削效率高，用来钻削φ16 ～φ65mm 的孔，尺寸精度可达 IT9 ～ IT6 ，表面粗糙度 Ra 3.2μm ，其工作原理如图所示。

喷吸钻的工作原理

套料钻可减少材料的切削量，生产率高，中心部位的材料还可以利用，其工作原理如图所示。

套料钻钻孔

2.扩孔钻

扩孔钻的结构

3.锪钻

锪钻及加工示意图

锪钻钻柄结构

4.铰刀

铰刀结构

铰刀的类型

镗刀

5.镗刀

单刃镗刀的安装

微调镗刀

1.4.3 1.4.3 其它刀具

铣刀的类型

1. 铣刀

2. 齿轮刀具（ 1 ）成形齿轮刀具

（ 2 ）齿轮滚刀

（ 3 ）插齿刀

（ 4 ）剃齿刀

3. 拉刀

拉削加工各种内外表面举例

拉刀的组成

4.螺纹刀具（ 1 ）螺纹刀具的种类和用途

（ 2 ）常见的螺纹刀具的结构

螺旋槽丝锥

手用和机用板牙用来加工外螺纹，其结构如图所示。

平体螺纹梳刀、棱体螺纹梳刀和圆体螺纹梳刀

螺纹梳刀

滚丝轮

滚丝轮的型式和尺寸

粗、细牙普通螺纹用搓丝板

搓丝板

1.5 磨削

磨削加工的特点与分类

磨料磨具

磨削基本知识

磨削工艺

1. 磨削加工的特点

① 磨削的速度高、温度高。

② 磨削加工精度高及表面粗糙度值小。

③适应性强。

④ 磨削加工是一种少切屑加工。

⑤砂轮具有自锐作用。

1.5.1 1.5.1 磨削加工的特点与分类

2. 磨削加工的分类 （ 1 ）按磨削精度分类

粗磨、半精磨、精磨、镜面磨削、超精加工。

（ 2 ）按进给形式分类

切入磨削、纵向磨削、缓进给磨削、无进给磨削、定压珩磨、定量珩磨。

（ 3 ）按磨削形式分类

砂带磨削、无心磨削、行星磨削、端面磨削、周边磨削、宽砂轮磨削、成形磨削、仿形磨削、振动磨削、高速磨削、强力磨削、恒压力磨削、手动磨削、干磨削、湿磨削、研磨、珩磨等。

（ 4 ）按加工表面分类

外圆磨削、内圆磨削、平面磨削、螺纹磨削、齿轮磨削等。

（ 5 ）按磨削工具的类型分

（ 6 ）按砂轮的线速度高低分

（ 7 ）按采用新技术的情况分

磨具是由许多细小的磨粒用结合剂固结成一定尺寸形状的磨削工具，如砂轮、磨头、油石、砂瓦等。磨具是由磨粒、结合剂和空隙（气孔）三要素组成，其结构如图所示。

磨具结构示意图

1.5.2 1.5.2 磨料磨具

磨料包括普通磨料和超硬磨料 粒度是指磨料颗粒的大小 结合剂 硬度是指结合剂粘结磨粒的牢固程度 组织是指磨具中磨粒、结合剂和空隙三者之间的体积比 强度是指磨具高速旋转时，抵抗由离心力引起磨具破碎的能力 形状尺寸

smVLA /3556075503001 砂轮

1.砂轮的标记 磨具的各种特性可以用标记表示。根据 GB/T2484-1994规定，在磨具标记中，各种特性代号的表达顺序为：名称形状代号－尺寸－磨料、粒度、硬度、组织、结合剂——最高工作速度 。

超硬磨料磨具的特点①超硬磨料磨具的硬度极高

②超硬磨料磨具耐磨损性能好

③超硬磨料磨具的形状和尺寸保持性好

④超硬磨料磨具能长时间保持磨粒微刃的锋锐性

⑤超硬磨料磨具的磨削温度低

金刚石磨具主要加工硬质合金、工程陶瓷，玛瑙、光学玻璃、半导体材料、石材等材料。

立方氮化硼磨具主要加工工具钢、模具钢、不锈钢、耐热合金、耐磨钢、高钒高速钢、淬硬钢等高硬度。

2.砂轮的磨损与修整（ 1 ）砂轮堵塞

（ 2 ）砂轮磨损

（ 3 ）磨具的修整

1. 磨削运动和磨削用量 （ 1 ）典型表面的磨削方法和磨削运动如图。

1.5.3 1.5.3 磨削基本知识

磨削运动及参数

（ 2 ）磨削用量磨削速度工件进给速度纵向进给量横向进给量

2. 磨削过程

磨削过程的隆起

3. 磨削比G

磨削比是指同一磨削条件下，磨除的工件材料体积与砂轮耗损的体积之比。

4. 磨削液的类型及应用

浇注法

穿流供液法

喷射法

1. 外圆磨削方法

纵磨法磨削外圆

1.5.4 1.5.4 磨削工艺

切入法磨削外圆

分段法磨削外圆

深切缓进磨削法

2. 内圆磨削方法

3.无心磨削

4. 低粗糙度磨削低粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削。低粗糙度磨削是依靠精度高性能优的机床、砂轮精密修整技术、较高操作技能，达到工件表面加工的低粗糙度、较高的形位和尺寸精度的新工艺技术 。

等高磨粒微刃的作用：

①微刃的切削作用。

② 摩擦抛光作用。

5.砂带磨削

砂带磨削原理图

6. 研磨研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的游离磨料，在一定压力下通过研具与工件的相对运动，对工件表面进行精整的一种磨削方法。

外圆柱面研磨套形式

7.珩磨

8.超精加工

9.轮式超精磨