金屬切削加工原理及設(shè)備

1、金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備孫慶群孫慶群 主編主編 本本教學(xué)課件教學(xué)課件是與孫慶群、周是與孫慶群、周宗明主編，科學(xué)出版社出版的宗明主編，科學(xué)出版社出版的金屬金屬切削加工原理及設(shè)備切削加工原理及設(shè)備教材配套的教教材配套的教學(xué)課件。本學(xué)課件。本課件課件由孫慶群制作，由孫慶群制作，以同名教材的內(nèi)容作為參考，歡迎各以同名教材的內(nèi)容作為參考，歡迎各高職院校相關(guān)專業(yè)選做教學(xué)之用，也高職院校相關(guān)專業(yè)選做教學(xué)之用，也懇請(qǐng)各位同行多提寶貴意見。懇請(qǐng)各位同行多提寶貴意見。參考教材參考教材孫慶群孫慶群 周宗明周宗明 主編主編目目 錄錄第第1 1章章 緒緒 論論 第第2 2章章 金屬切削加工的基本知識(shí)

2、金屬切削加工的基本知識(shí)第第3 3章章 金屬切削加工過程的基本規(guī)律金屬切削加工過程的基本規(guī)律第第4 4章章 金屬切削加工理論的應(yīng)用金屬切削加工理論的應(yīng)用第第5 5章章 金屬切削機(jī)床基本知識(shí)金屬切削機(jī)床基本知識(shí)第第6 6章章 車床及車刀車床及車刀第第7 7章章 銑床及銑刀銑床及銑刀 第第8 8章章 齒輪加工機(jī)床及切齒刀具齒輪加工機(jī)床及切齒刀具第第9 9章章 磨床及砂輪磨床及砂輪第第1010章章 其他類型通用機(jī)床及刀具其他類型通用機(jī)床及刀具 第第1111章章 先進(jìn)加工設(shè)備簡(jiǎn)介先進(jìn)加工設(shè)備簡(jiǎn)介第第1章章 緒緒 論論1.1 我國(guó)切削加工技術(shù)發(fā)展概況我國(guó)切削加工技術(shù)發(fā)展概況 金屬切削加工金屬切削加工是指利

3、用金屬切削機(jī)床在工件是指利用金屬切削機(jī)床在工件表面上切除多余的材料，使之達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺表面上切除多余的材料，使之達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的一種加工方法。寸精度和表面質(zhì)量的一種加工方法。 金屬切削加工技術(shù)早在我國(guó)古代（公元前金屬切削加工技術(shù)早在我國(guó)古代（公元前2000多年多年的青銅器時(shí)代）就已出現(xiàn)萌芽。的青銅器時(shí)代）就已出現(xiàn)萌芽。 春秋中晚期的著作春秋中晚期的著作考工記考工記對(duì)木工、金工有記載：對(duì)木工、金工有記載：“材美工巧材美工巧”是制成良器的必要條件（是制成良器的必要條件（材美材美就是采用優(yōu)就是采用優(yōu)良的加工材料；良的加工材料；工巧工巧就是利用合理的制造工藝和方法）。就

4、是利用合理的制造工藝和方法）。 據(jù)大量出土文物考證，公元據(jù)大量出土文物考證，公元8世紀(jì)（唐代）就有了世紀(jì)（唐代）就有了最原始的車床。最原始的車床。下圖是公元下圖是公元1668年（明代）加工天文儀器上銅環(huán)的方法和設(shè)備年（明代）加工天文儀器上銅環(huán)的方法和設(shè)備圖圖1.1 1668年的畜力銑磨機(jī)年的畜力銑磨機(jī)圖圖1.2 1668年的人力腳踏刃磨機(jī)年的人力腳踏刃磨機(jī) 因我國(guó)長(zhǎng)期的封建歷史，到因我國(guó)長(zhǎng)期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰機(jī)械廠年上海榮昌泰機(jī)械廠才生產(chǎn)了第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)車床。才生產(chǎn)了第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)車床。 1947年我國(guó)民營(yíng)機(jī)械工業(yè)僅有年我國(guó)民營(yíng)機(jī)械工業(yè)僅有3千多家，機(jī)床千多家，機(jī)床2萬多臺(tái)。萬多臺(tái)。當(dāng)

5、時(shí)的刀具材料是碳素鋼，當(dāng)時(shí)的刀具材料是碳素鋼，最高切削速度是最高切削速度是16m/min。 建國(guó)后，我國(guó)的金屬切削技術(shù)發(fā)展迅速。機(jī)床年產(chǎn)量建國(guó)后，我國(guó)的金屬切削技術(shù)發(fā)展迅速。機(jī)床年產(chǎn)量已達(dá)已達(dá)13萬臺(tái)，品種達(dá)萬臺(tái)，品種達(dá)1千多種。切削速度大大提高，千多種。切削速度大大提高，1950年首創(chuàng)年首創(chuàng)切削速度達(dá)切削速度達(dá)550m/min。同時(shí)興起刀具改革熱潮，同時(shí)興起刀具改革熱潮，研制出了大批先進(jìn)刀具。研制出了大批先進(jìn)刀具。 改革開放以來，注意引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國(guó)際學(xué)改革開放以來，注意引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國(guó)際學(xué)術(shù)與技術(shù)交流，使我國(guó)金屬切削加工設(shè)備及技術(shù)水平進(jìn)一術(shù)與技術(shù)交流，使我國(guó)金屬切削加工設(shè)備

6、及技術(shù)水平進(jìn)一步提高，逐步縮小與先進(jìn)國(guó)家的差距。步提高，逐步縮小與先進(jìn)國(guó)家的差距。1.2 金屬切削加工在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削加工在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1.2.1 機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位機(jī)械制造業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人們的日常生活中，使用著各在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門和人們的日常生活中，使用著各種各樣的機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械、儀器種各樣的機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器

7、、機(jī)械、儀器和工具的工業(yè)，即稱為的工業(yè)，即稱為機(jī)械制造業(yè)機(jī)械制造業(yè)。 機(jī)械制造業(yè)機(jī)械制造業(yè)為人類的生存、生產(chǎn)、生活提供各種設(shè)為人類的生存、生產(chǎn)、生活提供各種設(shè)備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中及其重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。備，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中及其重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 1.2.2金屬切削加工技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用金屬切削加工技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 在機(jī)械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊在機(jī)械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對(duì)于精度接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對(duì)于精度要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工要求較高、表面粗糙度值較小的零件，

8、主要依靠切削加工的方法來實(shí)現(xiàn)。的方法來實(shí)現(xiàn)。 機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在很大程度上取決于切削加機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在很大程度上取決于切削加工技術(shù)的發(fā)展。如工技術(shù)的發(fā)展。如1769年年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，但因加工技，但因加工技術(shù)還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應(yīng)術(shù)還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應(yīng)用。用。1775年，威爾遜成功地改造了一臺(tái)汽缸鏜床，解決了年，威爾遜成功地改造了一臺(tái)汽缸鏜床，解決了一大難題。就在第二年（一大難題。就在第二年（1776年）蒸汽機(jī)便得到了實(shí)際應(yīng)年）蒸汽機(jī)便得到了實(shí)際應(yīng)用，迎來了用，迎來了第一次產(chǎn)業(yè)革命。第一次產(chǎn)業(yè)革命。 1.2.

9、3金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 事實(shí)證明，切削加工技術(shù)的發(fā)展水平直接影響著機(jī)事實(shí)證明，切削加工技術(shù)的發(fā)展水平直接影響著機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)達(dá)程度，更是表征綜合國(guó)力的標(biāo)志。械制造工業(yè)的發(fā)達(dá)程度，更是表征綜合國(guó)力的標(biāo)志。 機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中的切削加工離不開金屬切削機(jī)床，機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中的切削加工離不開金屬切削機(jī)床，機(jī)床是裝備制造業(yè)的機(jī)床是裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)工作母機(jī)”或或“工具機(jī)工具機(jī)” 。 金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床是用切削的方法切除金屬毛坯（或半是用切削的方法切除金屬毛坯（或半成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的成品）的多余金屬，將其加工成為符合零

10、件圖樣要求的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器零件的機(jī)器，也可以形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器零件的機(jī)器，也可以說說機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器。1.2.4機(jī)床的發(fā)展概況和我國(guó)機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)狀機(jī)床的發(fā)展概況和我國(guó)機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)狀 機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中,不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，并隨著生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步而漸趨完善?；A(chǔ)上產(chǎn)生的，并隨著生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步而漸趨完善。從最原始的木制機(jī)床，人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要加工木料、從最原始的木制機(jī)床，人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要加工木料、石料等，逐步發(fā)展成石料等，逐步發(fā)展成 加工金屬零件的機(jī)床。加工金屬零件的機(jī)床

11、。 現(xiàn)代意義上的加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床是從現(xiàn)代意義上的加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床是從18世紀(jì)世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來。中葉才開始發(fā)展起來。 18世紀(jì)末刀具運(yùn)動(dòng)才有了用機(jī)械代替人手，精度和世紀(jì)末刀具運(yùn)動(dòng)才有了用機(jī)械代替人手，精度和效率發(fā)生了飛躍。效率發(fā)生了飛躍。 到到19世紀(jì)末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪世紀(jì)末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪加工等類型的機(jī)床已先后形成。加工等類型的機(jī)床已先后形成。 20世紀(jì)初，高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼世紀(jì)初，高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，切削性能和機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提高出現(xiàn)，切削性能和機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提高 。 20世紀(jì)世紀(jì)50年代才有了數(shù)控機(jī)床，使機(jī)

12、床自動(dòng)化進(jìn)入年代才有了數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入嶄新時(shí)代。嶄新時(shí)代。 切削加工技術(shù)的發(fā)展切削加工技術(shù)的發(fā)展 方向：方向： 加工設(shè)備朝著數(shù)控技術(shù)、精密和超精密、加工設(shè)備朝著數(shù)控技術(shù)、精密和超精密、高速和超高速方向發(fā)展。高速和超高速方向發(fā)展。 刀具材料朝超硬刀具材料方向發(fā)展。刀具材料朝超硬刀具材料方向發(fā)展。 生產(chǎn)規(guī)模由小批量和單品種大批量向多品生產(chǎn)規(guī)模由小批量和單品種大批量向多品種、變批量的方向發(fā)展。種、變批量的方向發(fā)展。 生產(chǎn)方式由手工操作、機(jī)械化、單機(jī)自動(dòng)生產(chǎn)方式由手工操作、機(jī)械化、單機(jī)自動(dòng)化、剛性流水線自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化和智能自動(dòng)化、剛性流水線自動(dòng)化向柔性自動(dòng)化和智能自動(dòng)化方向發(fā)展?；较虬l(fā)

13、展。近年來的先進(jìn)制造技術(shù)近年來的先進(jìn)制造技術(shù) ： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）；）； 計(jì)算機(jī)輔助制造（計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）；）； 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）；）； 計(jì)算機(jī)輔助工程（計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）；）； 計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（CAQ）；）； 企業(yè)資源計(jì)劃（企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）；）； 物料搬運(yùn)等單元技術(shù)。物料搬運(yùn)等單元技術(shù)。我國(guó)機(jī)床產(chǎn)量及世界排名我國(guó)機(jī)床產(chǎn)量及世界排名 2001年，機(jī)床產(chǎn)量年，機(jī)床產(chǎn)量19.21萬臺(tái)，產(chǎn)值萬臺(tái)，產(chǎn)值115.1億元，世界億元，世界排名第五。排名第五。 2002年產(chǎn)量年產(chǎn)量23.19萬臺(tái)，產(chǎn)值萬臺(tái)，產(chǎn)

14、值148.2億元，世界第五億元，世界第五 。 2003年產(chǎn)量年產(chǎn)量30.68萬臺(tái)，產(chǎn)值萬臺(tái)，產(chǎn)值189.6億元。億元。 2004年，產(chǎn)量達(dá)年，產(chǎn)量達(dá) 38.92萬臺(tái)（其中數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量為萬臺(tái)（其中數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量為17.521臺(tái)），位居世界第四。臺(tái)），位居世界第四。 2005年，產(chǎn)量達(dá)年，產(chǎn)量達(dá)45.07萬臺(tái)，產(chǎn)值萬臺(tái)，產(chǎn)值322.8億元。億元。 2007年中國(guó)數(shù)控金屬切削機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)到年中國(guó)數(shù)控金屬切削機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)到12.33萬臺(tái)萬臺(tái) 。 20042008年的機(jī)床產(chǎn)量見下頁圖年的機(jī)床產(chǎn)量見下頁圖20042008年中國(guó)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量年中國(guó)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量 20002005年我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量及數(shù)控化

15、率年我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量及數(shù)控化率1.3 本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和方法本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和方法 1.3.1 性質(zhì)性質(zhì)金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備是機(jī)是機(jī)類和近機(jī)類專業(yè)的主干專業(yè)課。類和近機(jī)類專業(yè)的主干專業(yè)課。 1.3.2 內(nèi)容內(nèi)容 金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備是傳是傳統(tǒng)的：統(tǒng)的：金屬切削原理及刀具金屬切削原理及刀具和和金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床的的有機(jī)整合。有機(jī)整合。 本課程所包含的內(nèi)容：本課程所包含的內(nèi)容： 1）金屬切削加工的基本概念。）金屬切削加工的基本概念。 2）金屬切削加工過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用。）金屬切削加工過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用。 3）如何

16、應(yīng)用金屬切削理論來控制工件加工質(zhì)量以及設(shè)）如何應(yīng)用金屬切削理論來控制工件加工質(zhì)量以及設(shè)備和工具的壽命。備和工具的壽命。 4）常用切削加工刀具材料的性能和應(yīng)用范圍。）常用切削加工刀具材料的性能和應(yīng)用范圍。 5）各種常用刀具的構(gòu)造特點(diǎn)、幾何參數(shù)及合理選用。）各種常用刀具的構(gòu)造特點(diǎn)、幾何參數(shù)及合理選用。 6）典型的金屬切削加工方法及其刀具。）典型的金屬切削加工方法及其刀具。 7）常用金屬切削機(jī)床的工作原理、結(jié)構(gòu)與工藝范圍。）常用金屬切削機(jī)床的工作原理、結(jié)構(gòu)與工藝范圍。 8）機(jī)床運(yùn)動(dòng)與傳動(dòng)路線的分析方法。）機(jī)床運(yùn)動(dòng)與傳動(dòng)路線的分析方法。1.3.3 本課程的學(xué)習(xí)要求本課程的學(xué)習(xí)要求 1）掌握金屬切削加工

17、的基本知識(shí)，了解刀具幾何參）掌握金屬切削加工的基本知識(shí)，了解刀具幾何參數(shù)的作用，會(huì)合理選用刀具材料。數(shù)的作用，會(huì)合理選用刀具材料。 2）掌握金屬切削加工過程中常見的物理現(xiàn)象（切削）掌握金屬切削加工過程中常見的物理現(xiàn)象（切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損及壽命）以及對(duì)加工變形、切削力、切削熱、刀具磨損及壽命）以及對(duì)加工過程的影響。過程的影響。 3）掌握金屬切削理論，學(xué)會(huì)合理選擇刀具的幾何參）掌握金屬切削理論，學(xué)會(huì)合理選擇刀具的幾何參數(shù)、切削用量和切削液等，懂得如何保證加工表面質(zhì)量數(shù)、切削用量和切削液等，懂得如何保證加工表面質(zhì)量和延長(zhǎng)設(shè)備及刀具壽命。和延長(zhǎng)設(shè)備及刀具壽命。 4）了解各種常用刀具的結(jié)構(gòu)、工作原理及基本設(shè)計(jì)）了解各種常用刀具的結(jié)構(gòu)、工作原理及基本設(shè)計(jì)方法。方法。 5）掌握常用機(jī)床的構(gòu)造、工作原理及工藝范圍等基）掌握常用機(jī)床的構(gòu)造、工作原理及工藝范圍等基本知識(shí)，學(xué)會(huì)合理選用機(jī)床。本知識(shí)，學(xué)會(huì)合理選用機(jī)床。 6）熟悉機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，掌握機(jī)床傳動(dòng)路線的分析方法。）熟悉機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，掌握機(jī)床傳動(dòng)路線的分析方法。1.3.4 本課程的學(xué)習(xí)方法本課程的學(xué)習(xí)方法 金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備是一門綜合性和實(shí)踐是一門綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。性很強(qiáng)的學(xué)科。 它的基