绪论
一．课程性质
本课程是本专业的专业课同时又是专业基础课
说明：
1．机械制造工程技术人员（特别是工艺技术员），在工作实践当中不仅要确定制造工艺路线；而且要确定工装设备；即选择刀具或者设计刀具；确定夹具和量具；确定切削用量；特别是在CAM,FMS等日益发展，制造精度日益提高的情况下，新兴的先进的高精度的刀具的设计与应用优为重要。因此，本课程是机械工程师的必修的专业课
2．没有先进刀具应用的工艺设计，不会是先进的工艺，不懂得刀具结构及切削用量选择，那么，对工艺课程的学习和理解都是有限的，对机床结构的理解也是有限的，夹具的力学设计也会碰到麻烦。因此，本科程是学好后续专业课程的基础课。
二．课程目的
1．了解金属切削条件的主导因素组成（刀具几何角度，切削用量，工件材料等）对切削过程的影响程度及影响规律，为设计确定最佳切削条件奠定理论基础
2．能熟练选择常用标准刀具，会设计常用专用刀具。
三．课程内容
1．金属切削原理即金属切削（用楔型工具切除工件表面多余金属，产生切屑和合格零件）过程的许多物理现象及其规律。比如，切屑的变形；切削温度的产生；切削力的变化；刀具的磨损等。
2．刀具的结构和切削角度。掌握基本角度（κrκ′rγoαoαoλs）名称符号及空间位置相互关系。
3．标准刀具的选择。.
4．专用刀具的设计。
四．行业现状及发展
1．研究机构有：
1)高等学校金属切削原理与刀具研究协会(CSMCU)。
2)专业刃量具研究所,如上海刃量具研究所，成都刃量具研究所。
3)各大工厂企业刀量具研究所。
2．我国刀具制造业的情况。（附国内外设计制造情况对比表）。3．刀具及制造业的发展趋势。
①精密化。
②自动化。
③难加工材料的应用。
五．学习方法
1．理论联系实际；
2．动手实验动脑分析总结规律；
3．多种资料综合分析对比找规律作设计；
第一章刀具几何角度及切削要素
§1.1 切削运动与切削用量
一．切削运动与切削层定义
1．切削运动
①主运动
消耗功率最多的运动。特点是：速度最高，只有一个，运动形式：不限，可以是直线，曲线，可以是连续的也可以是间断的。作用是：完成切削工作。如：车削时，主轴的旋转运动；铣削时，铣刀的旋转运动；钻削时，钻头的旋转运动；刨削时，刨刀的直线运动等等。
②进给运动
刀具与工件之间的相对运动。特点是：速度相对低，数量不限，运动形式：多样，作用是：使切削连续进行。如：车削刀具的横向和纵向运动；铣削工作台的纵横上下运动等等。
2．切削层
切削时刀具切过工件的一个单程所切除的工件材料层。或者说是相邻两个切削刀刃之间的金属层。如：车削和刨削（如图）。
二．切削用量，削时间与材料切除率
1．切削速度v c
是度量主运动大小的物理量。是定量的主运动。单位为m/s(m/min)。如：车削的主运动速度（即切削速度）为：
v=πdn/1000=dn/318
2．进给量f
进给运动的度量。对车削来讲，就是工件旋转一周刀具移动的距离。单位为mm/r
3．背吃刀量{吃刀深度，切削深度}a p
垂直于进给速度方向测量的切削层最大尺寸。单位为mm
4．切削时间t m
切削时，直接改变工件尺寸，形状等的工艺过程所需的时间。它是反映切削效率高低的一个指标。单位为min
5．材料切除率Q
单位时间内切除材料的体积，它是衡量切削效率高低的另一个指标单位为mm3/min。
三．合成切削运动与合成切削速度
V e=V c+V f
四、切削层与切削参数
金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，被称为切削层。切削层的截面尺寸被称为切削层参数。此外，在切削层中需介绍一重要概念－背吃刀
量ap，对于外圆车削，它指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。
数控加工中最常用的是数控车与数控铣两种加工方式。现以这两种加工方式为例说明切削层参数的定义。
1．车削切削层参数
如图2-2所示，刀具车削工件外圆时，切削刃上任一点走的是一条螺旋线运动轨迹，整个切削刃切削出一条螺旋面。工件旋转一周，车刀由位置I移动到位置II，移动一个进给量f ，切下金属切削层。此点的参数是在该点并与该点主运动方向垂直的平面内度量。
（1）切削层公称厚度hD 在主切削刃选定点的基面内，垂直于过渡表面的切削层尺寸，称为切削层公称厚度。图2-2切削层截面的切削厚度为
hD ＝f sinκr
κr为刀具主偏角，即刀具主切削刃与进给方向的夹角。根据上式可以看出，进给量f或刀具主偏角κr增大，车削切削层厚度hD增大。
（2）切削层公称宽度bD 在主切削刃选定点的基面内，沿过渡层表面度量的切削层尺寸，称为切削层公称宽度。切削层截面的公称切削宽度为
bD ＝ap/sinκr
由上式可以看出，当背吃刀量ap增大或者主偏角κr减小时，切削层公称宽度bD增大。
（3）切削层公称横截面积AD 在主切削刃选定点的基面内，切削层的截面面积，称为切削层公称横截面积。车削切削层公称横截面为AD ＝hD bD ＝f ap
四．思考问题
1．举例说明本科程的专业性质？
2．什么是金属切削？
3．本科程所研究的主要内容是什么？
4．举例说明金属切削的主运动及进给运动？画图说明车，铣，刨，钻的主运
动及进给运动？
5．铣削的切削速度如何计算？
6．写出切削时间及切除率计算公式并说明其含意？
§1.2刀具切削部分的基本定义
一、刀具的组成(结合车刀模型讲解)
如右图所示的外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，刀头和刀柄两部分组成。(结合车刀模型讲解)其切削部分（又称刀头）由前刀面、主刀后面、副刀后面、主切削刃、副切削刃和刀尖所组成。其定义分别为
1、刀面
(1)前刀面A γ 刀具上与切屑接触并相互作用的表面（即切屑流过的表面）。 (2)后面A α 刀具上与工件过渡表面相对并相互作用的表面。 (3)副后面A `α 刀具上与已加工表面相对并相互作用的表面。 2、切削刃
(1) 主切削刃s 前刀面与主后刀面的交线。它完成主要的切削工作。 (2)副切削刃 s` 前刀面与主后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。
3、刀尖
主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的直线段或圆弧。
二、刀具角度参考系
刀具角度参考系有两类：一是刀具静止参考系，它是刀具设计、测量、刃磨的基准，在此参考系定义的刀具角度称刀具标注角度；二是刀具工作参考系，它是确定刀具切削工作时角度的基准，在此定义的刀具角度称刀具工作角度。本次课主要研究刀具静止参考系。
(一)、刀具标注角度参考系中两个假定条件
1、假定运动条件：用刀具主运动向量vc近似代替合成运动向量ve，然后再用平行或垂直于主运动方向的坐标平面构成参考系。
2、假定安装条件：假定刀具的安装位置恰好使其底面或轴线与参考系的平面平行或垂直。
(二)、正交平面参考系(Po⊥P r⊥Ps)见P9图1-6
1)基面p r：通过切削刃某一点，垂直于假定主运动方向的平面。
2) 切削平面p s：通过切削刃某一点，与工件加工表面（或与主切削刃）相切的平面。切削平面p s与基面p r垂直。
3) 主剖面P o：通过切削刃某一点，同时垂直于切削平面p s与基面p r的平面。见P8图1.8。
(三)、法平面参考系(P r－P s－P n )见P9图1-7
法平面Pn：通过切削刃某一点，垂直于切削刃的平面。
三、刀具角度定义与标注
(一)六个基本角度定义与标注
1、主偏角Κr =∠“S 在基面上的投影”与，主偏角一般为正值
2、副偏角Κr′ =∠“S′在基面上的投影”与“的反向，副偏角一般为正值
3、前角γo = ∠Aγ与Pr ：Aγ在Pr之上—>负，Aγ在Pr之下—>正
4、后角αo =∠Aα与Ps （一般无负值）
5、副后角α’o=∠A’α与P’s（一般无负值）
6、刃倾角λs = ∠S与Pγ：刀尖最高—>正，刀尖最低—>负
(二)法前角γn和法后角αn
在法平面中测量的前、后角称法前角γn和法后角αn。
具体讲一下标注