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第1章 基本定义1

1.1切削运动与切削用量1

1.1.1切削运动1

1.1.2工件表面2

1.1.3切削用量2

1.2刀具的几何参数3

1.2.1刀具的组成3

1.2.2刀具角度参考系3

1.2.3刀具的标注角度5

1.2.4刀具的工作角度8

1.3刀具标注角度的换算11

1.3.1法平面与正交平面内前、后角换算11

1.3.2垂直于基面的任一剖面与正交平面的前、后角换算12

1.3.3背平面与假定工作平面内的角度换算13

1.3.4最大前角γmax和最小后角αmin的确定13

1.3.5副切削刃上副前角γ＇o和副刃倾角λ＇s的确定13

1.4切削层参数与切削方式14

1.4.1切削层参数14

1.4.2切削方式14

思考题与练习题16

第2章 刀具材料17

2.1刀具材料应具备的性能17

2.1.1高的硬度和良好的耐磨性17

2.1.2足够的强度和韧性17

2.1.3高的耐热性18

2.1.4良好的热物理性能和耐热冲击性能18

2.1.5良好的工艺性18

2.1.6经济性18

2.2高速钢19

2.2.1通用型高速钢20

2.2.2高性能高速钢21

2.2.3粉末冶金高速钢22

2.3硬质合金22

2.3.1硬质合金的性能特点22

2.3.2切削工具用硬质合金的分类及牌号表示规则23

2.3.3硬质合金各组别的要求及作业条件推荐24

2.3.4常用硬质合金及其性能27

2.3.5新型硬质合金30

2.4涂层刀具30

2.4.1涂层刀具的性能与特点30

2.4.2涂层刀具的发展方向31

2.5其他刀具材料33

2.5.1陶瓷刀具33

2.5.2金刚石刀具34

2.5.3立方氮化硼刀具36

2.5.4刀具材料的选用原则36

2.5.5刀具材料的发展37

思考题与练习题38

第3章 金属切削的变形过程39

3.1研究金属切削变形过程的意义和方法39

3.1.1研究金属切削变形过程的意义39

3.1.2研究金属切削变形过程的试验方法40

3.2金属切削层的变形42

3.2.1变形区的划分43

3.2.2变形程度的表示方法45

3.3前刀面上的摩擦及积屑瘤现象47

3.3.1前刀面上的挤压与摩擦及其对切屑变形的影响47

3.3.2积屑瘤的形成及其对切削过程的影响50

3.4切屑变形的变化规律52

3.4.1工件材料53

3.4.2刀具几何参数53

3.4.3切削速度53

3.4.4切削厚度54

3.5切屑的类型及其变化规律55

3.6切屑的卷曲与折断56

思考题与练习题60

第4章 切削力61

4.1切削力的来源、切削合力及其分解和切削功率61

4.1.1切削力的来源61

4.1.2切削合力及其分解61

4.1.3工作功率62

4.2切削力的测量及切削力指数公式62

4.2.1测定机床功率及计算切削力62

4.2.2用测力仪测量切削力63

4.2.3切削力的指数公式64

4.3影响切削力的因素65

4.3.1被加工材料的影响65

4.3.2切削用量对切削力的影响66

4.3.3刀具几何参数对切削力的影响67

4.3.4刀具材料对切削力的影响71

4.3.5切削液对切削力的影响72

4.3.6刀具磨损对切削力的影响72

4.4切削方程式72

4.4.1切削方程式的一般形式72

4.4.2麦钱特（M.E.Merchant）切削方程式73

4.4.3李和谢弗（Lee and Shaffer）切削方程式73

4.5切削力理论公式74

思考题与练习题77

第5章 切削热和切削温度78

5.1切削热的产生和传出78

5.2切削热对切削过程的影响79

5.3切削温度81

5.3.1切削温度的定义81

5.3.2切削温度的测量81

5.3.3切削温度的分布86

5.3.4影响切削温度的主要因素87

5.4切削温度对切削变形的影响90

思考题与练习题91

第6章 切削摩擦学92

6.1金属切削时的摩擦特点92

6.2金属切削的摩擦机理93

6.3切削时的摩擦系数97

6.4切削液98

6.4.1切削液的分类98

6.4.2切削液的作用98

6.4.3切削液的润滑机理99

6.4.4切削液的添加剂100

6.4.5切削液的选用原则101

6.4.6切削液的使用方法102

6.5刀具磨损102

6.5.1刀具磨损的形态102

6.5.2刀具磨损的机理104

6.5.3刀具磨损过程及磨钝标准109

6.5.4刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布110

6.6刀具破损113

6.6.1刀具破损的主要形式113

6.6.2刀具破损的防止115

6.7合理耐用度的选用原则115

6.7.1刀具寿命的选择115

6.7.2切削用量与生产率的关系116

思考题与练习题117

第7章 工件材料的切削加工性118

7.1切削加工性及其衡量指标118

7.1.1切削加工性的概念118

7.1.2切削加工性的衡量指标118

7.2影响切削加工性的因素120

7.2.1工件材料物理力学性能对切削加工性的影响120

7.2.2化学成分对切削加工性的影响121

7.2.3金属组织对切削加工性的影响123

7.3改善切削加工性的途径125

7.4难加工材料的切削加工性126

思考题与练习题133

第8章 已加工表面质量134

8.1已加工表面质量的概念134

8.2已加工表面的形成过程135

8.2.1已加工表面的形成135

8.2.2切削表面的受力过程136

8.3已加工表面粗糙度137

8.3.1表面粗糙度产生的原因138

8.3.2影响表面粗糙度的因素141

8.4加工硬化143

8.4.1加工硬化产生的原因143

8.4.2影响加工硬化的因素143

8.5残余应力145

8.5.1残余应力产生的原因145

8.5.2影响残余应力的因素146

8.6精密切削加工的表面质量149

8.6.1刀具方面的措施149

8.6.2切削条件方面的措施150

思考题与练习题151

第9章 刀具合理几何参数的选择及切削用量优化152

9.1概述152

9.2刀具合理几何角度及其选择152

9.3制定切削用量的原则159

9.4切削用量三要素的确定160

9.4.1背吃刀量的选择160

9.4.2进给量的选择160

9.4.3切削速度的确定161

9.4.4机床功率校验162

9.5切削用量优化的概念162

思考题与练习题165

第10章 高速切削167

10.1概念167

10.1.1高速加工技术的产生与发展167

10.1.2高速加工技术的内涵169

10.2理论基础及特点169

10.2.1高速切削机理的研究169

10.2.2高速加工技术的特点171

10.3高速切削加工的结构体系171

10.4相关技术及其发展现状172

10.4.1高速切削的机床技术172

10.4.2高速切削的刀具技术176

思考题与练习题181

第11章 车刀182

11.1车刀的种类与用途182

11.2焊接车刀184

11.2.1焊接车刀刀片的选择184

11.2.2焊接式车刀刀槽的选择186

11.2.3焊接式车刀刀杆截面形状和尺寸选择186

11.3机夹车刀187

11.4可转位车刀189

11.4.1可转位车刀刀片189

11.4.2可转位车刀夹紧结构的选择191

11.4.3可转位车刀几何角度的设计计算192

思考题与练习题194

第12章 成形车刀195

12.1成形车刀种类和用途195

12.2径向成形车刀前角和后角196

12.3径向成形车刀的廓形设计199

12.3.1径向成形车刀廓形设计的必要性199

12.3.2径向成形车刀廓形修正计算的基本原理和方法199

12.3.3成形车刀圆弧廓形的近似计算203

12.3.4成形车刀附加刀刃204

12.4成形车刀加工圆锥面时的误差204

12.4.1双曲线误差产生的原因204

12.4.2避免或减少双曲线误差的方法206

12.5成形车刀的样板与技术条件207

12.5.1成形车刀的样板设计207

12.5.2成形车刀的技术要求207

思考题与练习题208

第13章 孔加工刀具209

13.1孔加工刀具种类和用途209

13.2麻花钻212

13.2.1麻花钻的结构和几何角度212

13.2.2切削要素215

13.2.3钻削力和功率216

13.2.4麻花钻几何形状的改进217

13.2.5硬质合金麻花钻的结构特点220

13.2.6麻花钻的刃磨221

13.3深孔钻结构特点及工作原理222

13.3.1深孔加工特点222

13.3.2深孔钻的类型及其结构的主要特点223

13.4铰刀227

13.4.1铰刀的种类和用途227

13.4.2铰刀的结构及几何参数229

13.4.3铰刀的合理使用233

13.5镗刀234

13.5.1单刃镗刀234

13.5.2双刃镗刀235

思考题与练习题236

第14章 铣削与铣刀238

14.1铣刀的种类和用途238

14.2铣刀的几何角度240

14.2.1圆柱铣刀的几何角度240

14.2.2端铣刀的几何角度240

14.2.3铣刀几何角度的特点241

14.3铣削参数和铣削基本规律242

14.3.1铣削要素242

14.3.2铣削切削层参数243

14.3.3铣削力和铣削功率245

14.3.4铣削方式249

14.3.5铣削特点251

14.3.6铣削用量的选择251

14.4成形铣刀253

14.4.1成形铣刀的铲齿253

14.4.2铲齿成形铣刀的结构要素257

14.4.3前角γf＞0°成形铣刀的廓形设计258

14.5尖齿铣刀结构的改进259

思考题与练习题262

第15章 拉削与拉刀263

15.1概述263

15.2拉刀结构组成266

15.3拉削图形267

15.4拉刀设计269

15.4.1圆孔拉刀设计基本公式及资料269

15.4.2拉刀强度及拉床拉力校验280

15.4.3圆孔拉刀的技术条件281

15.5花键拉刀的结构特点281

思考题与练习题284

第16章 数控加工与高速加工刀具285

16.1数控加工刀具的特点285

16.1.1数控加工常用刀具的种类及特点285

16.1.2数控加工刀具的选择287

16.1.3数控加工切削用量的确定287

16.2数控刀具管理系统及刀具状态的在线监测288

16.2.1数控刀具管理系统288

16.2.2数控刀具状态的在线监测292

16.3高速切削刀具的构造特点296

16.3.1高速切削对刀具系统的要求296

16.3.2常规7：24锥度刀柄存在的问题297

16.3.3多种新型刀柄的开发与应用297

16.3.4高速切削加工用刀柄的选用306

16.3.5高速切削中刀具系统的动平衡309

16.3.6高速回转刀具的结构特点312

思考题与练习题314

第17章 磨削与砂轮315

17.1概述315

17.2砂轮的特性及选择316

17.2.1砂轮的特性316

17.2.2砂轮的安装和修整321

17.3磨削加工类型与磨削运动322

17.3.1外圆磨削323

17.3.2内圆磨削324

17.3.3平面磨削324

17.3.4无心磨削325

17.4磨削过程327

17.4.1磨粒切除切屑的几何图形327

17.4.2磨粒切除切屑时与工件的接触状态329

17.4.3磨削方式及磨削中各参数的关系329

17.5磨削力及功率331

17.5.1磨粒的受力情况331

17.5.2磨粒的负前角对磨削力的影响331

17.5.3砂轮上的磨削力及其影响因素333

17.5.4磨削功率消耗334

17.5.5磨削用量及单位时间磨除量335

17.6磨削温度及工件表面状态335

17.6.1磨削温度及工件表面烧伤335

17.6.2磨削工件表层状态337

17.7先进磨削方法简介338

17.7.1高速磨削338

17.7.2缓进给磨削339

17.7.3砂带磨削340

17.7.4精密、高精密、超精密磨削342

17.7.5非球面磨削343

17.7.6平面珩磨346

思考题与练习题346

第18章 切削过程的有限元模拟与仿真技术347

18.1切削过程的有限元模拟与仿真技术的发展状况347

18.2切削加工过程的有限元模拟的关键技术350

18.2.1有限元模拟建模方法与步骤350

18.2.2切屑分离标准351

18.2.3自适应网格技术353

18.2.4刀-屑表面的接触354

18.3切削过程的有限元模拟的实现355

18.3.1 DEFORM-3D软件切削过程有限元模拟355

18.3.2 AdvantEdgeFEM软件切削过程的有限元模拟384

18.3.3 Abaqus软件切削过程有限元模拟395

18.3.4有限元仿真与试验误差分析409

18.4切削过程的有限元模拟的发展方向410

思考题与练习题411

参考文献412