第5章---金屬切削原理模板

1、1數(shù)控加工工藝數(shù)控加工工藝 教師：蔡曉娜教師：蔡曉娜電話(huà)：電話(huà)：110071870182第第1 1章章 金屬切削加工基礎(chǔ)金屬切削加工基礎(chǔ)本章要點(diǎn)本章要點(diǎn): :金屬切削基本知識(shí)金屬切削基本知識(shí); ;金屬切削過(guò)程和控制金屬切削過(guò)程和控制; ;刀具幾何角度的選擇刀具幾何角度的選擇; ;切削用量。切削用量。3 金屬切削加工定義：金屬切削加工定義： 在機(jī)床上，用金屬切削刀具切除在機(jī)床上，用金屬切削刀具切除工件上多余的金屬，并在高生產(chǎn)率和工件上多余的金屬，并在高生產(chǎn)率和低成本的前提下，使其形狀、尺寸精低成本的前提下，使其形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定要求的加工。度及表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定要求的加工。 切削運(yùn)動(dòng)

2、定義：切削運(yùn)動(dòng)定義： 為實(shí)現(xiàn)切削過(guò)程，工件與刀具之為實(shí)現(xiàn)切削過(guò)程，工件與刀具之間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)，它由間要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)，它由金屬切削機(jī)床來(lái)完成。金屬切削機(jī)床來(lái)完成。 4我國(guó)金屬切削加工技術(shù)的發(fā)展概況我國(guó)金屬切削加工技術(shù)的發(fā)展概況 一、明代發(fā)展成與近代相類(lèi)似的切削加工方法一、明代發(fā)展成與近代相類(lèi)似的切削加工方法如車(chē)、銑、刨、磨削等。如車(chē)、銑、刨、磨削等。 二、建國(guó)以來(lái)，我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)不斷壯大金二、建國(guó)以來(lái)，我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)不斷壯大金屬切削加工技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。大力推廣先進(jìn)屬切削加工技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。大力推廣先進(jìn)的切削方法；在金屬切削變形、切削力、切削熱、的切削方法；在

3、金屬切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損和刀具耐用度、以及加工質(zhì)量等方面都取刀具磨損和刀具耐用度、以及加工質(zhì)量等方面都取得了一定水平的科研成果；廣泛推廣應(yīng)用了機(jī)夾重得了一定水平的科研成果；廣泛推廣應(yīng)用了機(jī)夾重磨刀具和可轉(zhuǎn)位刀具。磨刀具和可轉(zhuǎn)位刀具。 三、三、8080年代以后，我國(guó)金屬切削技術(shù)達(dá)到較高年代以后，我國(guó)金屬切削技術(shù)達(dá)到較高的水平，計(jì)算機(jī)已在切削理論研究和刀具設(shè)計(jì)中應(yīng)的水平，計(jì)算機(jī)已在切削理論研究和刀具設(shè)計(jì)中應(yīng)用，各種先進(jìn)的測(cè)試儀器已應(yīng)用于切削機(jī)理的分析用，各種先進(jìn)的測(cè)試儀器已應(yīng)用于切削機(jī)理的分析和研究中，并取得一系列科研成果。和研究中，并取得一系列科研成果。 51.1金屬切削的基本知識(shí)

4、金屬切削的基本知識(shí) 金屬切削機(jī)床：金屬切削機(jī)床：指用切削和特種加指用切削和特種加工等方法加工金屬工件，使之獲得工等方法加工金屬工件，使之獲得所要求的幾何形狀、尺寸精度和表所要求的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器。面質(zhì)量的機(jī)器。習(xí)慣稱(chēng)之為習(xí)慣稱(chēng)之為機(jī)床。機(jī)床。61.1.11.1.1金屬切削機(jī)床的分類(lèi)金屬切削機(jī)床的分類(lèi)一、一、按機(jī)床的加工性質(zhì)和所用按機(jī)床的加工性質(zhì)和所用刀具，機(jī)床分刀具，機(jī)床分為為12類(lèi)：類(lèi)： 車(chē)床車(chē)床 C 鉆床鉆床 Z 銑床銑床 X 鏜床鏜床 T 磨床磨床 M 拉床拉床 L 齒輪加工機(jī)床齒輪加工機(jī)床 Y 螺紋加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床 S 鋸床鋸床 G 刨插床刨插床 B 其他機(jī)床其他

5、機(jī)床 Q 特種加工機(jī)床特種加工機(jī)床 在每一類(lèi)機(jī)床中，又按工藝范圍、布在每一類(lèi)機(jī)床中，又按工藝范圍、布局型式和結(jié)構(gòu)性能為若干組，每一組又分局型式和結(jié)構(gòu)性能為若干組，每一組又分為若干個(gè)系（系列）。為若干個(gè)系（系列）。7車(chē)床車(chē)床8臥臥式式銑銑床床9立立式式銑銑床床10立立式式鉆鉆床床11臥式鏜床外形臥式鏜床外形1213牛頭刨床牛頭刨床(Horizontal Shaper)(Horizontal Shaper)14插齒插齒(Gear Shaping)(Gear Shaping)機(jī)機(jī)1516特種加工機(jī)床特種加工機(jī)床171.1.11.1.1金屬切削機(jī)床的分類(lèi)金屬切削機(jī)床的分類(lèi)（2）按應(yīng)用范圍（通用性程度）

6、分為：按應(yīng)用范圍（通用性程度）分為： 1 1）通用機(jī)床）通用機(jī)床 2 2）專(zhuān)門(mén)化機(jī)床）專(zhuān)門(mén)化機(jī)床 3 3）專(zhuān)用機(jī)床）專(zhuān)用機(jī)床181.1. 通用機(jī)床通用機(jī)床 用于加工多種工件、完成多種用于加工多種工件、完成多種工序工序，加工，加工范圍較廣，通用性較大，但范圍較廣，通用性較大，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、生產(chǎn)率低生產(chǎn)率低； 主要適用于單件小批生產(chǎn)，例如：臥式車(chē)主要適用于單件小批生產(chǎn)，例如：臥式車(chē)床、萬(wàn)能升降臺(tái)銑床等。床、萬(wàn)能升降臺(tái)銑床等。2.2. 專(zhuān)門(mén)化機(jī)床專(zhuān)門(mén)化機(jī)床 專(zhuān)門(mén)用于加工形狀專(zhuān)門(mén)用于加工形狀相同而尺寸不同工件的相同而尺寸不同工件的特定工特定工序，如曲軸車(chē)床、凸輪軸車(chē)床等序，如曲軸車(chē)床、

7、凸輪軸車(chē)床等； 工藝范圍較窄。工藝范圍較窄。193.3. 專(zhuān)用機(jī)床專(zhuān)用機(jī)床 只能用于加工某一種零件的只能用于加工某一種零件的某一道特定工某一道特定工序序，適用于大批量生產(chǎn)，如機(jī)床主軸箱的，適用于大批量生產(chǎn)，如機(jī)床主軸箱的專(zhuān)用鏜床、車(chē)床導(dǎo)軌的專(zhuān)用磨床和各種組專(zhuān)用鏜床、車(chē)床導(dǎo)軌的專(zhuān)用磨床和各種組合機(jī)床等合機(jī)床等； 工藝范圍最窄。工藝范圍最窄。20二、金屬切削機(jī)床的分類(lèi)二、金屬切削機(jī)床的分類(lèi)（3 3）按機(jī)床的加工精度分類(lèi)）按機(jī)床的加工精度分類(lèi) 1 1）普通精度機(jī)床）普通精度機(jī)床 2 2）精密機(jī)床）精密機(jī)床 3 3）高精度機(jī)床）高精度機(jī)床 21二、金屬切削機(jī)床的分類(lèi)二、金屬切削機(jī)床的分類(lèi)（4 4）按機(jī)

8、床的自動(dòng)化程度分類(lèi)）按機(jī)床的自動(dòng)化程度分類(lèi) 1 1）手動(dòng)機(jī)床）手動(dòng)機(jī)床 2 2）機(jī)動(dòng)機(jī)床）機(jī)動(dòng)機(jī)床 3 3）半自動(dòng)機(jī)床）半自動(dòng)機(jī)床 4 4）全自動(dòng)機(jī)床）全自動(dòng)機(jī)床22（1 1）按加工零件的大小和機(jī)床質(zhì)量）按加工零件的大小和機(jī)床質(zhì)量 1 1）儀表機(jī)床儀表機(jī)床 2 2）中型機(jī)床（一般機(jī)床）中型機(jī)床（一般機(jī)床） 3 3）大型機(jī)床（重量達(dá)大型機(jī)床（重量達(dá)10t10t） 4 4）重型機(jī)床（大于重型機(jī)床（大于30t30t） 1 1）超重型機(jī)床（大于超重型機(jī)床（大于100t100t）231.1.21.1.2機(jī)床的運(yùn)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng) 各種類(lèi)型的機(jī)床，為了進(jìn)行切削加工各種類(lèi)型的機(jī)床，為了進(jìn)行切削加工以獲得所需的具有

9、一定的幾何形狀、一定以獲得所需的具有一定的幾何形狀、一定尺寸精度和表面質(zhì)量的工件，必須使刀具尺寸精度和表面質(zhì)量的工件，必須使刀具和工件間按照一定的規(guī)律完成一系列的運(yùn)和工件間按照一定的規(guī)律完成一系列的運(yùn)動(dòng)，其中包括刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)動(dòng)，其中包括刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。機(jī)床在加工過(guò)程中完成的各種運(yùn)動(dòng)，按其功床在加工過(guò)程中完成的各種運(yùn)動(dòng)，按其功用可以分為用可以分為表面成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)。 24 1.1.表面成形運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng) 表面成形運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)直接參與切削直接參與切削過(guò)程，使過(guò)程，使之在工件上形成一定幾何形狀表面的刀具之在工件上形成一定幾何形狀表面的刀具和工件間的相

10、對(duì)運(yùn)動(dòng)。和工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。表面成形運(yùn)動(dòng)直接表面成形運(yùn)動(dòng)直接影響被加工表面的精度和粗糙度。影響被加工表面的精度和粗糙度。例例1 1：車(chē)削外圓柱面，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：車(chē)削外圓柱面，工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B B1 1（圓）（圓）刀具的縱向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)刀具的縱向直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)A A2 2（直線(xiàn)）。運(yùn)動(dòng)（直線(xiàn)）。運(yùn)動(dòng)B B1 1和和A A2 2就是兩個(gè)表面成形運(yùn)動(dòng)。就是兩個(gè)表面成形運(yùn)動(dòng)。25車(chē)削外圓柱表面時(shí)的成形運(yùn)動(dòng)車(chē)削外圓柱表面時(shí)的成形運(yùn)動(dòng)26 例例2 2：龍門(mén)刨床刨削工件，工作臺(tái)帶：龍門(mén)刨床刨削工件，工作臺(tái)帶著工件作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，刀架帶刀具著工件作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，刀架帶刀具作間歇的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)作間歇的直線(xiàn)運(yùn)

11、動(dòng)。這兩個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生發(fā)生線(xiàn)（皆直線(xiàn)），因而都是成產(chǎn)生發(fā)生線(xiàn)（皆直線(xiàn)），因而都是成形運(yùn)動(dòng)形運(yùn)動(dòng)。27常見(jiàn)典型表面成形運(yùn)動(dòng)常見(jiàn)典型表面成形運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)的基本形式：表面成形運(yùn)動(dòng)的基本形式： 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)282930 主運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng) 是刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它是刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。它使刀具的前刀面能夠接近工件，切除使刀具的前刀面能夠接近工件，切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行脊ぜ系谋磺邢鲗樱怪D(zhuǎn)變?yōu)榍行紡亩瓿汕行技庸?。一般，主運(yùn)動(dòng)速?gòu)亩瓿汕行技庸?。一般，主運(yùn)動(dòng)速度最高，消耗功率最大，一種機(jī)床通度最高，消耗功率最大，一種機(jī)床通常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。例如，車(chē)削加

12、工常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)。例如，車(chē)削加工時(shí)，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)。時(shí)，工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)。按作用情況不同按作用情況不同, ,可分為可分為: :主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 31進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進(jìn)根據(jù)工件表面形狀成形的需要，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)配合主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)依次連續(xù)不斷給運(yùn)動(dòng)配合主運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)依次連續(xù)不斷地切除多余金屬層的刀具與工件之間地切除多余金屬層的刀具與工件之間的附加相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)的附加相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)配合即可完成所需的表面幾何形狀的配合即可完成所需的表面幾何形狀的加工。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是多個(gè)，也可以加工。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是多個(gè)，也可以是一個(gè)；可以是連續(xù)

13、的，也可以是步是一個(gè)；可以是連續(xù)的，也可以是步進(jìn)的。進(jìn)的。32輔助運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種輔助動(dòng)作實(shí)現(xiàn)機(jī)床的各種輔助動(dòng)作, ,為表面成為表面成形創(chuàng)造條件，如切入運(yùn)動(dòng)、切出運(yùn)動(dòng)、形創(chuàng)造條件，如切入運(yùn)動(dòng)、切出運(yùn)動(dòng)、調(diào)整運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)以及其他各種空調(diào)整運(yùn)動(dòng)、分度運(yùn)動(dòng)以及其他各種空行程運(yùn)動(dòng)。行程運(yùn)動(dòng)。 33主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)1 1、主運(yùn)動(dòng)、主運(yùn)動(dòng) 2 2、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 3 3、待加工表面、待加工表面 4 4、加工表面、加工表面 1 1、已加工表面、已加工表面34 切削加工過(guò)程中，工件上有三個(gè)不斷變切削加工過(guò)程中，工件上有三個(gè)不斷變化著的表面?；谋砻?。（1 1）已加工表面：工

14、件上經(jīng)刀具切削后）已加工表面：工件上經(jīng)刀具切削后產(chǎn)生的表面。產(chǎn)生的表面。（2 2）待加工表面：工件上有待切除切削）待加工表面：工件上有待切除切削層的表面。層的表面。（3 3）過(guò)渡表面：主切削刃正在加工的表）過(guò)渡表面：主切削刃正在加工的表面稱(chēng)為過(guò)渡表面，它是待加工表面與面稱(chēng)為過(guò)渡表面，它是待加工表面與已加工表面的連接表面。已加工表面的連接表面。工件表面工件表面35車(chē)車(chē)削削運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)和和加加工工表表面面36371.2金屬切削的要素金屬切削的要素 1.2.1 1.2.1 切削要素切削要素切削用量要素切削用量要素、切削層尺寸平面要素、切削層尺寸平面要素 1.1.切削用量要素切削用量要素 切削用量是切削過(guò)

15、程中最基本的切削用量是切削過(guò)程中最基本的操作參數(shù)，包括切削速度、進(jìn)給量和操作參數(shù)，包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量（切削深度）三個(gè)要素。背吃刀量（切削深度）三個(gè)要素。38（1 1）切削速度）切削速度 切削速度是刀具切削刃上選切削速度是刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的速度。定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的速度。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削速度為刀具或工件最大直徑處的線(xiàn)速度；為刀具或工件最大直徑處的線(xiàn)速度；當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（如刨當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（如刨削），則往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度為切削），則往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平均速度為切削速度。削速度。39（2 2）進(jìn)給量）進(jìn)給量 進(jìn)給量是

16、工件或刀具的主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)或每進(jìn)給量是工件或刀具的主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，刀具切削刃相對(duì)工件在進(jìn)給運(yùn)一行程時(shí)，刀具切削刃相對(duì)工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的移動(dòng)量。車(chē)削時(shí)的進(jìn)給量是工動(dòng)方向上的移動(dòng)量。車(chē)削時(shí)的進(jìn)給量是工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，切削刃沿進(jìn)給方向的移動(dòng)量。件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，切削刃沿進(jìn)給方向的移動(dòng)量。（3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度） 對(duì)于車(chē)削和刨削加工來(lái)說(shuō)，背吃刀量對(duì)于車(chē)削和刨削加工來(lái)說(shuō)，背吃刀量a ap p為工件上已加工表面和待加工表面間的為工件上已加工表面和待加工表面間的垂直距離，單位是垂直距離，單位是mmmm。402.2.切削層尺寸平面要素切削層尺寸平面要素 切削時(shí)，沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)

17、給切削時(shí)，沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量所切除的金屬層稱(chēng)為量所切除的金屬層稱(chēng)為金屬切削層金屬切削層。 通過(guò)切削刃基點(diǎn)（通常指主切削刃工作通過(guò)切削刃基點(diǎn)（通常指主切削刃工作長(zhǎng)度的中點(diǎn)）并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方長(zhǎng)度的中點(diǎn)）并垂直于該點(diǎn)主運(yùn)動(dòng)方向的平面，稱(chēng)為向的平面，稱(chēng)為切削層尺寸平面切削層尺寸平面。 在切削層尺寸平面內(nèi)測(cè)定的切削層尺寸在切削層尺寸平面內(nèi)測(cè)定的切削層尺寸幾何參數(shù)稱(chēng)為幾何參數(shù)稱(chēng)為切削層尺寸平面要素切削層尺寸平面要素。41各切削層參數(shù)的定義說(shuō)明如下：各切削層參數(shù)的定義說(shuō)明如下：（1 1）切削層公稱(chēng)厚度切削層公稱(chēng)厚度 它是指在給定瞬間，在切削層尺寸平面它是指在給定瞬間，在切削層尺寸平面內(nèi)，內(nèi)，

18、（2 2）切削層公稱(chēng)寬度切削層公稱(chēng)寬度寬度寬度 它是指在給定瞬間，在切削層尺寸平它是指在給定瞬間，在切削層尺寸平面內(nèi)，面內(nèi)，它大致反映了主切削刃參加切削工作的它大致反映了主切削刃參加切削工作的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。42（3 3）切削層公稱(chēng)橫截面積切削層公稱(chēng)橫截面積A AD D 它是指在給定瞬間，切削層在切它是指在給定瞬間，切削層在切削 層削 層 尺 寸 平 面 里 的 實(shí) 際 橫 截 面 積尺 寸 平 面 里 的 實(shí) 際 橫 截 面 積(mm2) (mm2) 。它等于切削層厚度與切削層。它等于切削層厚度與切削層寬度的乘積，也等于背吃刀量與進(jìn)給寬度的乘積，也等于背吃刀量與進(jìn)給量的乘積。量的乘積。 A AD

19、 D=h=hD Db bD D=a=ap pf f43車(chē)削時(shí)的切削層尺寸車(chē)削時(shí)的切削層尺寸 44451.2. 2 切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則1.1.切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響切削用量對(duì)加工質(zhì)量的影響 實(shí)際生產(chǎn)中，粗加工時(shí)，為了提高實(shí)際生產(chǎn)中，粗加工時(shí)，為了提高生產(chǎn)率，一般采用較大的背吃刀量和生產(chǎn)率，一般采用較大的背吃刀量和進(jìn)給量，切削速度不高。精加工時(shí)，進(jìn)給量，切削速度不高。精加工時(shí)，主要考慮加工質(zhì)量，應(yīng)采用小的背吃主要考慮加工質(zhì)量，應(yīng)采用小的背吃刀量和進(jìn)給量，較高的切削速度。刀量和進(jìn)給量，較高的切削速度。462.2.切削用量對(duì)刀具耐用度的影響切削用量對(duì)刀具耐用度的影響 根據(jù)刀具耐用度

20、計(jì)算公式，可知根據(jù)刀具耐用度計(jì)算公式，可知apap 、f f、v v中任一參數(shù)增大，都會(huì)下中任一參數(shù)增大，都會(huì)下降。但其影響度不一樣，降。但其影響度不一樣，v v最大，最大，f f次次之，之， apap 最小。故從刀具耐用度出發(fā)最小。故從刀具耐用度出發(fā)選擇切削用量時(shí)，首先選擇大的選擇切削用量時(shí)，首先選擇大的apap ，其次選擇大的其次選擇大的f f，最后再根據(jù)已定的，最后再根據(jù)已定的確定合理的確定合理的v v值。值。471.2. 2 切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則1. 1. 背吃刀量背吃刀量a ap p的合理選擇的合理選擇 背吃刀量背吃刀量a ap p一般是根據(jù)加工余量確定。一般是根據(jù)加

21、工余量確定。粗加工（表面粗糙度粗加工（表面粗糙度Ra10Ra1012.1m12.1m），一次），一次走刀盡可能切除全部余量，如果余量太大或不走刀盡可能切除全部余量，如果余量太大或不均勻、工藝系統(tǒng)剛性不足、斷續(xù)切削時(shí)，可分均勻、工藝系統(tǒng)剛性不足、斷續(xù)切削時(shí)，可分幾次走刀。在中等功率機(jī)床上，幾次走刀。在中等功率機(jī)床上， a ap p 8 810mm10mm半精加工（表面粗糙度半精加工（表面粗糙度Ra6.3Ra6.33.2m3.2m）時(shí)，）時(shí)， a ap p 0.10.12mm2mm精加工（表面粗糙度精加工（表面粗糙度Ra1.6Ra1.60.8m0.8m）時(shí)，）時(shí)， a ap p 0.10.10.4

22、mm0.4mm482. 2. 進(jìn)給量進(jìn)給量 f f 的合理選擇的合理選擇粗加工時(shí)，對(duì)表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求，粗加工時(shí)，對(duì)表面質(zhì)量沒(méi)有太高的要求，而切削力往往較大，合理的而切削力往往較大，合理的f f應(yīng)是工藝系應(yīng)是工藝系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。生產(chǎn)中統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。生產(chǎn)中f f常根常根據(jù)工件材料材質(zhì)、形狀尺寸、刀桿截面尺據(jù)工件材料材質(zhì)、形狀尺寸、刀桿截面尺寸、已定的寸、已定的apap，從切削用量手冊(cè)中查得。，從切削用量手冊(cè)中查得。精加工時(shí)，進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度精加工時(shí)，進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度限制，一般取較小值。但進(jìn)給量值過(guò)小，限制，一般取較小值。但進(jìn)給量值過(guò)小，切削深度太薄，刀

23、尖處應(yīng)力集中，散熱不切削深度太薄，刀尖處應(yīng)力集中，散熱不良，使刀具磨損加快，反而使表面粗糙度良，使刀具磨損加快，反而使表面粗糙度加大。所以，進(jìn)給量也不易太小。加大。所以，進(jìn)給量也不易太小。493. 3. 切削速度切削速度v v的合理選擇的合理選擇(1)(1)粗車(chē)時(shí)，粗車(chē)時(shí)，apap、f f 均較大，故均較大，故v v較??；精車(chē)較??；精車(chē)時(shí)時(shí)apap、f f均較小，所以均較小，所以v v較大。較大。(2)(2)工件材料強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，應(yīng)選較小工件材料強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，應(yīng)選較小的的v v；反之較高。材料加工性能越差，；反之較高。材料加工性能越差，v v較較低。易切削鋼的低。易切削鋼的v v較同等

24、條件的普通碳鋼較同等條件的普通碳鋼高。加工灰鑄鐵高。加工灰鑄鐵v v較碳鋼低。加工鋁合金、較碳鋼低。加工鋁合金、銅合金的銅合金的v v較加工鋼高得多。較加工鋼高得多。(3)(3)刀具材料的性能越好，刀具材料的性能越好，v v也選得越高。也選得越高。 50此外，在選擇此外，在選擇v v時(shí)，還應(yīng)考慮：時(shí)，還應(yīng)考慮：精加工時(shí)，應(yīng)盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生精加工時(shí)，應(yīng)盡量避免積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。的區(qū)域。斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)斷續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊和熱應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)降低降低v v。在易發(fā)生振動(dòng)情況下，在易發(fā)生振動(dòng)情況下，v v應(yīng)避開(kāi)自激振動(dòng)應(yīng)避開(kāi)自激振動(dòng)的臨界速度。的臨界速度。加工大件、細(xì)長(zhǎng)

25、件、薄壁件及帶硬皮的工加工大件、細(xì)長(zhǎng)件、薄壁件及帶硬皮的工件時(shí)，應(yīng)選用較低的件時(shí)，應(yīng)選用較低的v v。 51切削用量的優(yōu)化切削用量的優(yōu)化 切削用量的優(yōu)化，即在一定的預(yù)定目切削用量的優(yōu)化，即在一定的預(yù)定目標(biāo)及約束條件下，選擇最佳的切削用標(biāo)及約束條件下，選擇最佳的切削用量。作為常用的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)有：最量。作為常用的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)有：最低加工成本；最高生產(chǎn)率；最大利潤(rùn)。低加工成本；最高生產(chǎn)率；最大利潤(rùn)。 在切削用量三要素中，背吃刀量主要在切削用量三要素中，背吃刀量主要取決于加工余量，沒(méi)有多少選擇余地，取決于加工余量，沒(méi)有多少選擇余地，一般都已事先給定，而不參與優(yōu)化。一般都已事先給定，而不參與優(yōu)化。52

26、 所以切削用量的優(yōu)化主要是指切削所以切削用量的優(yōu)化主要是指切削速度速度v v與進(jìn)給量與進(jìn)給量f f的優(yōu)化組合。生產(chǎn)中的優(yōu)化組合。生產(chǎn)中v v和和f f的數(shù)值是不能任意選定的。它們要的數(shù)值是不能任意選定的。它們要受到機(jī)床、工件、刀具及切削條件等受到機(jī)床、工件、刀具及切削條件等方面的限制，根據(jù)這些約束條件，可方面的限制，根據(jù)這些約束條件，可建立一系列約束條件不等式。對(duì)所建建立一系列約束條件不等式。對(duì)所建立的目標(biāo)函數(shù)及約束方程求解，便可立的目標(biāo)函數(shù)及約束方程求解，便可很快獲得很快獲得v v和和f f的最優(yōu)解。的最優(yōu)解。 53 金屬切削刀具是完成切削的重要工具金屬切削刀具是完成切削的重要工具, ,其作

27、用是從工件上切除多于金其作用是從工件上切除多于金屬。它是影響生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和成本的主要因素。刀具的性能決定機(jī)屬。它是影響生產(chǎn)率、加工質(zhì)量和成本的主要因素。刀具的性能決定機(jī)床性能的發(fā)揮。床性能的發(fā)揮。1-3 1-3 刀刀 具具一、刀具的類(lèi)型一、刀具的類(lèi)型（1 1）切刀類(lèi)）切刀類(lèi)根據(jù)用途和加工方法不同，刀具有以下幾類(lèi)：根據(jù)用途和加工方法不同，刀具有以下幾類(lèi)：（2 2）孔加工刀具）孔加工刀具（3 3）拉刀類(lèi)）拉刀類(lèi)（4 4）銑刀類(lèi)）銑刀類(lèi)（1 1）螺紋刀具）螺紋刀具（6 6）齒輪刀類(lèi)）齒輪刀類(lèi)（7 7）磨具類(lèi)）磨具類(lèi)（8 8）組合刀具）組合刀具（9 9）數(shù)控機(jī)床刀具）數(shù)控機(jī)床刀具（1010）特種加

28、工刀具）特種加工刀具第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工54 切削部分由切削部分由刀面、切削刃組刀面、切削刃組成，采用各種成，采用各種專(zhuān)專(zhuān)用刀具材料用刀具材料，根，根據(jù)需要制造成不據(jù)需要制造成不同形狀。其組成同形狀。其組成要素包括：要素包括：（1）前刀面）前刀面、（2）主后刀面）主后刀面、（3）副后刀面）副后刀面、（4）主切削刃、）主切削刃、（1）副切削刃、）副切削刃、（6）刀尖。）刀尖。1 1、刀刀柄柄：是是刀刀具具上的夾持部分；一般由采用上的夾持部分；一般由采用碳鋼碳鋼。2 2、切削部分、切削部分：是刀具上直接參加切削工作的部分，也稱(chēng)刀頭。：是刀具上直接參加切削工作的部分，也稱(chēng)刀頭。

29、二、刀具的結(jié)構(gòu)二、刀具的結(jié)構(gòu)刀柄刀柄+ +切削部分切削部分第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工55（1 1）前刀面）前刀面： （2 2）主后刀面：）主后刀面： （3 3）副后刀面：）副后刀面： （4 4）主切削刃：）主切削刃： （6 6）刀尖）刀尖 ：（1 1）副切削刃）副切削刃： 切屑流過(guò)的刀面。切屑流過(guò)的刀面。與工件表面相對(duì)的刀面。與工件表面相對(duì)的刀面。與工件已加工表面相對(duì)的刀面。與工件已加工表面相對(duì)的刀面。 前刀面與主后刀面相前刀面與主后刀面相交的棱邊形成。交的棱邊形成。 由前刀面與副后刀由前刀面與副后刀面相交的棱邊形成。面相交的棱邊形成。 主、副切削刃實(shí)主、副切削刃實(shí)際交點(diǎn)。際交

30、點(diǎn)。第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工56三、刀具的幾何參數(shù)三、刀具的幾何參數(shù) 為定量地表示刀具切削部分的幾何形狀，必須把刀具放在一個(gè)確為定量地表示刀具切削部分的幾何形狀，必須把刀具放在一個(gè)確定的參考系中，用一組確定的幾何參數(shù)確切表達(dá)刀具和切削刃在空定的參考系中，用一組確定的幾何參數(shù)確切表達(dá)刀具和切削刃在空間的位置，這就是間的位置，這就是刀具的幾何參數(shù)（即刀具的角度）刀具的幾何參數(shù)（即刀具的角度）。1 1、刀具的參考系、刀具的參考系第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工57（1 1）基面）基面（r r）通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度方通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速

31、度方 向的平面向的平面。車(chē)刀基面是車(chē)刀的安裝面車(chē)刀基面是車(chē)刀的安裝面。通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，與主切削刃相切，且垂直于該點(diǎn)基面的平面。通過(guò)主切削刃上選定點(diǎn)，與主切削刃相切，且垂直于該點(diǎn)基面的平面。（2 2）切削平面切削平面（s）（3 3）基面（）基面（PoPo）通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。通過(guò)切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。Pr-Ps-PoPr-Ps-Po三個(gè)面互相垂直，我們稱(chēng)之為正交平面參考系。三個(gè)面互相垂直，我們稱(chēng)之為正交平面參考系。其建立過(guò)程為第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工582 2、車(chē)刀的標(biāo)注角度、車(chē)刀的標(biāo)注角度 刀具的標(biāo)注角度是指刀具

32、設(shè)計(jì)圖樣上標(biāo)注出的角度，它是刀具刀具的標(biāo)注角度是指刀具設(shè)計(jì)圖樣上標(biāo)注出的角度，它是刀具制造、刃磨和測(cè)量的依據(jù)。制造、刃磨和測(cè)量的依據(jù)。在正交平面參考系中標(biāo)注的角度主要有：在正交平面參考系中標(biāo)注的角度主要有：前角前角（oo）后角后角（oo）刃傾角刃傾角（ss）主偏角主偏角（rr）副偏角副偏角（ r r）副后角副后角（oo ）第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工591 1、前角、前角（oo）： 前刀面與基面平行時(shí)，前刀面與基面平行時(shí)， o=0o=0；前刀面與切削平面之間的夾；前刀面與切削平面之間的夾角小于角小于9090度時(shí)，度時(shí)， o0o0；前刀面與切削平面之間的夾角大于；前刀面與切削平面之

33、間的夾角大于9090度度時(shí)，時(shí)， o0.o0o 0；前刀面與基面之間的夾角大于；前刀面與基面之間的夾角大于9090度時(shí)度時(shí)o 0.o 0.后角愈大，刀具與工件之間的磨擦愈小，但刀具強(qiáng)度也愈差。后角愈大，刀具與工件之間的磨擦愈小，但刀具強(qiáng)度也愈差。在正交平面中測(cè)量的在正交平面中測(cè)量的前刀面與基面的夾角前刀面與基面的夾角。在正交平面中測(cè)量的在正交平面中測(cè)量的主后刀面與切削平面主后刀面與切削平面的夾角。的夾角。3 3、副后角、副后角（oo）：在副正交平面中測(cè)量的在副正交平面中測(cè)量的副后刀面與副切削副后刀面與副切削平面平面的夾角的夾角。副后角影響刀面與已加工表面之間的磨擦和刀具強(qiáng)度。副后角影響刀面與已

34、加工表面之間的磨擦和刀具強(qiáng)度。第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工604 4、刃傾角、刃傾角（ss）：）：在切削平面內(nèi)度量的在切削平面內(nèi)度量的主切削刃與基面之間主切削刃與基面之間的夾角的夾角。它總是正值它總是正值，刃傾角影響切屑排出的方向和刀頭形狀。，刃傾角影響切屑排出的方向和刀頭形狀。1 1、主偏角、主偏角（rr）：）：在基面內(nèi)測(cè)量的在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃在基面上的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。的夾角。主偏角一般為正值主偏角一般為正值，它影響刀頭強(qiáng)度。，它影響刀頭強(qiáng)度。6 6、副偏角（、副偏角（ r r）：）：在基面內(nèi)測(cè)量的在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃在基面上

35、的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角。的夾角。副偏角一般為正值副偏角一般為正值，它影響刀頭強(qiáng)度和表面粗糙度。，它影響刀頭強(qiáng)度和表面粗糙度。 前角和后角確定了前刀面和后刀面的位置；主偏角和刃傾角確定前角和后角確定了前刀面和后刀面的位置；主偏角和刃傾角確定了主切削刃的空間位置；副偏角和副后角確定了副后刀面的位置；即了主切削刃的空間位置；副偏角和副后角確定了副后刀面的位置；即六個(gè)基本角度確定了車(chē)刀切削部分的幾何形狀。六個(gè)基本角度確定了車(chē)刀切削部分的幾何形狀。第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工61第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工62四、刀具材料四、刀具材

36、料1 1、刀具材料應(yīng)具備的性能、刀具材料應(yīng)具備的性能（1 1）高的硬度）高的硬度 刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度。刀具材料的常溫硬刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度。刀具材料的常溫硬度，一般要求在度，一般要求在HRC60HRC60以上。以上。（2 2）高的耐磨性）高的耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好耐磨性越好。（3 3）足夠的強(qiáng)度和韌性）足夠的強(qiáng)度和韌性以便承受切削力，沖擊和振動(dòng)，而不致于產(chǎn)生崩刃和折斷以便承受切削力，沖擊和振動(dòng)，而不致于產(chǎn)生崩刃和折斷（4 4）高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）高的耐熱性

37、（熱穩(wěn)定性） 耐熱性是指刀具材料在高溫下保持硬度，耐磨性，強(qiáng)度和韌性的能力耐熱性是指刀具材料在高溫下保持硬度，耐磨性，強(qiáng)度和韌性的能力。（1 1）良好的工藝性能）良好的工藝性能 即刀具材料應(yīng)具有良好的鍛造性能，熱處理性能，焊接性能，磨削即刀具材料應(yīng)具有良好的鍛造性能，熱處理性能，焊接性能，磨削加工性能等加工性能等。第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工632 2、幾種常見(jiàn)的刀具材料、幾種常見(jiàn)的刀具材料（2 2）硬質(zhì)合金）硬質(zhì)合金（3 3）涂層刀具）涂層刀具（4 4）陶瓷刀具）陶瓷刀具（1 1）超硬刀具材料）超硬刀具材料（1 1）高速鋼）高速鋼YTYT類(lèi)：類(lèi)：YGYG類(lèi)：類(lèi)：YWYW類(lèi)：類(lèi)：金剛石金剛石立方氮化硼立方氮化硼第十四章第十四章 金屬切削加工金屬切削加工64（1 1）高速鋼）高速鋼高速鋼是含有較多鎢、鉬、鉻、釩等元素的高合金工具鋼。與碳素工高速鋼是含有較多鎢、鉬、鉻、釩等元素的高合金工具鋼。與碳素工具鋼和合金工具鋼相比，高速鋼能提高切削速度具鋼和合金工具鋼相比，高速鋼能提高切削速度1 13 3倍（因此而得名），倍（因此而得名），提高刀具耐用度提高刀具耐用度10104040倍。它可以加工從有色金屬到高溫合金在內(nèi)的范圍倍。它可以加工