切削加工基礎(chǔ)知識(shí)詳解課件

1、問題1：以下各種零件使用什么加工方法？鑄造鍛壓焊接車削銑削刨削鉆削磨削2022/7/312機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)問題2：第一頁(yè)和第二頁(yè)有什么不同？主要不同是：前三章所學(xué)的鑄造、鍛壓、焊接沒有從工件中切除多余材料；而車、銑、刨、鉆、磨則是從工件中切除多余材料的加工方法，并且他們有個(gè)共同的名字切削加工。2022/7/313機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)第4章 切削加工基礎(chǔ)知識(shí)秦 偉2022/7/314機(jī)械制造工藝基礎(chǔ) 切削加工利用切削工具從工件上切除多余材料的加工方法。 主要分為： 鉗加工一般在鉗臺(tái)上以手工工具為主，對(duì)工件進(jìn)行的各種加工方法。含劃線、打樣沖眼、鋸削、銼削、刮研、鉆孔、攻螺紋、機(jī)械裝配、修理等14個(gè)小項(xiàng)

2、。 機(jī)械加工通過工人操作機(jī)床設(shè)備進(jìn)行的切削加工。 根據(jù)工具的不同分為：利用刀具進(jìn)行加工和利用磨料進(jìn)行加工利用刀具進(jìn)行加工分為：車削（第五章）、刨削（第六章）、鉆削（第七章）、銑削（第八章）等9種加工方法。利用磨料加工主要包括：磨削（第九章）、研磨、珩磨、超精加工等4種加工方法。2022/7/315機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)主要內(nèi)容4.1 切削運(yùn)動(dòng)及切削用量 4.2 刀具幾何形狀和材料 4.3 切削力和切削溫度 4.4 切削液 4.5 加工精度和加工表面質(zhì)量2022/7/316機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要求(1)掌握切削運(yùn)動(dòng)、加工表面、切削用量及切削層參數(shù)概念和分析方法；(2)掌握刀具、刀具角度和工作角度的概念

3、、合理選擇刀具角度，常用刀具材料的性質(zhì)與選用；(3)掌握切削過程中的物理現(xiàn)象及其對(duì)加工過程的影響；(4) 掌握切削液的作用，合理選用切削液。重點(diǎn)和難點(diǎn)：刀具角度和切削過程中的物理現(xiàn)象2022/7/317機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)4.1 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 回轉(zhuǎn)體表面：是以直線為母線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所形成的表面； 成型方法：車削、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、內(nèi)外圓磨削等。 4.1.1 零件表面的形成平面：是以直線為母線作直線運(yùn)動(dòng)形成的表面； 成型方法：銑削、刨削、平面磨削等。 曲面：是以曲線為母線作旋轉(zhuǎn)或平移所形成的表面； 成型方法：銑削、成形磨削、數(shù)控銑削、電火花加工、激光加工等。2022/7/318機(jī)械制造工藝

4、基礎(chǔ)4.1.2 切削運(yùn)動(dòng)l 分類： 1）主運(yùn)動(dòng)：切除切屑所需的基本運(yùn)動(dòng)。 3個(gè)特點(diǎn)：速度最快；消耗功率最大；唯一性。l 概念：刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以切除多余的金屬 2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使金屬層不斷投入被切削的運(yùn)動(dòng)。 3個(gè)特點(diǎn)：速度較慢；消耗功率較?。豢梢詾橐粋€(gè)或多個(gè)。3）其它運(yùn)動(dòng)：吃刀運(yùn)動(dòng) 分度運(yùn)動(dòng)2022/7/319機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)常見機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)機(jī)床名稱主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動(dòng)鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動(dòng)銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動(dòng)牛頭刨床刨刀往復(fù)工件橫向、垂直方向間隙移動(dòng)外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復(fù)或砂輪橫向移動(dòng)平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向

5、、垂直移動(dòng)鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動(dòng)、工件軸向移動(dòng)龍門刨床工件往復(fù)刨刀橫向、垂直方向間隙移動(dòng)2022/7/3110機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)正在加工的工件表面，根據(jù)其所處的狀態(tài)分為：已加工表面：已經(jīng)加工完成的表面。加工表面（過渡表面）：切削刀具正在進(jìn)行切削加工的表面。待加工表面：即將進(jìn)入切削加工的表面。4.1.3加工表面2022/7/3111機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2022/7/3112機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)4.1.4 切削要素l切削用量三要素：切削速度vc:主運(yùn)動(dòng)的線速度(mm/min) 圓周運(yùn)動(dòng)：Vc=Dnw 直線往復(fù)：Vc=2Lnr進(jìn)給量：刀具相對(duì)工件沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。 1）（周期）進(jìn)給量f(mm/r)：主運(yùn)

6、動(dòng)一個(gè)循環(huán) 2）進(jìn)給速度vf(mm/min)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi) 3）每齒進(jìn)給量af(mm/z)：刀具每個(gè)刀齒背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面與待加工表面間的距離。 補(bǔ)充定義：在垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上測(cè)量的主切削刃切入工件的深度。2022/7/3113機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)l刀具結(jié)構(gòu)及其幾何形狀4.2刀具幾何形狀和材料4.2.1 刀具切削部分的基本定義刀具分類：按工種：車刀、銑刀、刨刀、滾刀等。 按功能：車刀、切斷刀、螺紋刀、偏刀、尖刀、鏜孔刀、成形刀等。 結(jié)構(gòu)形式：整體式、焊接式、機(jī)械安裝式（壓板壓緊）前刀面Ar 主切削刃S主后面Aa 刀尖副后面Aa 副切削刃Sl 切削部分組成2022/7/31

7、14機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2022/7/3115機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2參考系 參考系定義和規(guī)定刀具角度的各基準(zhǔn)坐標(biāo)平面。 靜止參考系：用于定義刀具設(shè)計(jì)、制造、刃磨和測(cè)量時(shí)幾何參數(shù)的參考系稱刀具； 刀具工作參考系：規(guī)定刀具進(jìn)行切削加工時(shí)幾何參數(shù)的參考系稱。 2022/7/3116機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)l 刀具的靜止參考系（PrPsPo系正交平面參照系）靜止參照系的假設(shè)條件： 假定運(yùn)動(dòng)條件：進(jìn)給量f=0 假定安裝條件：刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心等高； 刀桿方向與進(jìn)給方向垂直。2022/7/3117機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)（1）基面Pr：過切削刃選定點(diǎn)的平面，垂直于假定的主運(yùn)動(dòng)方向。（2）假定工作平面Pf：通過切削刃選定點(diǎn)并垂直于

8、基面，平行于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向。（3）主切削平面Ps：通過主切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切，并垂直于基面的平面。（4）副切削平面Ps通過副切削刃選定點(diǎn)，與副切削刃相切，并垂直于基面的平面。（5）正交平面Po：通過切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面。 刀具靜止參考系的主要基準(zhǔn)坐標(biāo)平面： 1假定主運(yùn)動(dòng)方向 2假定進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向3切削刃選定點(diǎn) 2022/7/3118機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)前角的作用：前角 切屑變形切削力刃口強(qiáng)度前刀面磨損 導(dǎo)熱體積刀具前角的選用：加工塑性材料選大前角 加工脆性材料、斷續(xù)切削選小前角 加工硬材料選用負(fù)前角刀具的標(biāo)注角度是指靜止?fàn)顟B(tài)下，在工程圖上標(biāo)注的刀具角度。（下面以車刀為例

9、介紹刀具的標(biāo)注角度）1. 刀具標(biāo)注前角0：在正交平面內(nèi)測(cè)量的，前刀面與基面的夾角。前角的標(biāo)注：l刀具標(biāo)角度的定義2022/7/3119機(jī)械制造工藝基礎(chǔ) 在正交平面內(nèi)測(cè)量的，后刀面與切削面的夾角。后角的標(biāo)注：后角的作用：后角 后刀面與加工表面間的摩擦 后刀面磨損 刃口強(qiáng)度 導(dǎo)熱體積刀具后角的選用：粗加工選小后角 精加工選大后角 選大前角時(shí)選小后角以增大刃口強(qiáng)度2.刀具標(biāo)注注后角0：2022/7/3120機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)主偏角的作用：主偏角 切削刃工作長(zhǎng)度 刀尖強(qiáng)度 導(dǎo)熱體積 徑向分力刀具主偏角的選用：一般為3075 加工細(xì)長(zhǎng)工件采用9093 副偏角的作用：副偏角 副后面與工件已加工表面摩擦 刀尖

10、強(qiáng)度 表面粗糙度刀具副偏角的選用：一般為520 特殊要求可采用Kr=0 的修光刃在基面內(nèi)測(cè)量的，主切削刃與進(jìn)給方向的夾角。4. 副偏角Kr：在基面內(nèi)測(cè)量的，副切削刃與進(jìn)給反方向的夾角。主偏角和副偏角的標(biāo)注：3. 主偏角Kr：2022/7/3121機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)刀具刃傾角的選用： 精加工取S 0 粗加工取S 0 加工細(xì)長(zhǎng)工件采用S 0 刃傾角的作用：（1）影響排屑方向： S 0 排向待加工表面 ； S 0 排向已加工表面； S =0 前刀面上卷曲 在切削平面內(nèi)測(cè)量的，主切削刃與基面的夾角。刃傾角的標(biāo)注：5. 刃傾角S：（2）影響切入切出的穩(wěn)定性（3）影響背向分力大小2022/7/3122機(jī)械制

11、造工藝基礎(chǔ)1）粗加工塑性材料時(shí)，選擇大前角0，小后角0，小主偏角Kr，較小或負(fù)的刃傾角s；加工脆性材料時(shí)可適當(dāng)減小前角0；加工高硬度難加工材料時(shí)，采用負(fù)前角(00)。2）精加工時(shí)，一般選擇較大后角0，較小的前角0，非負(fù)的刃傾角（s0），加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)選擇大主偏角Kr。 l刀具角度的選擇原則：2022/7/3123機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)總的來(lái)說(shuō)，前后角選擇按照：前角大，刀鋒利，強(qiáng)度差。適于精加工。前角小，強(qiáng)度好。散熱佳，適于粗加工。后角大，刀鋒利，摩擦小。適于精加工。后角小，強(qiáng)度好。散熱佳，適于粗加工。2022/7/3124機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)例題： 下圖為外圓車削示意圖，在圖上標(biāo)注：（1）主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

12、和背吃刀量；（2 ）已加工表面、加工（過渡）表面和待加工表面；（3）基面、主剖面和切削平面；（4）刀具角度015、06、Kr55、Kr45、s10 。2022/7/3125機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2022/7/3126機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2022/7/3127機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2022/7/3128機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)4.2.2 刀具材料l刀具材料的基本性能 高硬度 高耐熱性 足夠的強(qiáng)度和韌性 高耐磨性 良好的工藝性五個(gè)基本性能相互聯(lián)系，又相互制約，應(yīng)根據(jù)具體加工條件，抓主要性能，兼顧其它。2022/7/3129機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)l 常用刀具材料的種類及應(yīng)用類型硬度強(qiáng)度韌性耐熱耐磨工藝應(yīng)用工具鋼碳素工具鋼低高高低

13、好差低高差好切削加工、熱處理、刃磨手動(dòng)工具合金工具鋼低速工具高速鋼復(fù)雜刀具硬質(zhì)合金鎢鈷類(YG)K粉末冶金燒結(jié)刃磨脆性金屬通用類(YW)M通用鎢鈦鈷(YT)P塑性金屬非金屬陶瓷燒結(jié)連續(xù)切塑性材料立方氮化硼結(jié)晶精密加工金剛石結(jié)晶精密加工2022/7/3130機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)常用的刀具切削面材料 （1）優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：T10A、T12A （2）合金工具鋼：9SiCr、CrWMn （3）高速工具鋼：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 （4）硬質(zhì)合金2022/7/3131機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：一般用來(lái)制造切削速度低、尺寸較小的手動(dòng)工具。2022/7/3132機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)合金工具鋼：常用

14、來(lái)制造形狀復(fù)雜的低速刀具。鎢鋼鉸刀絲錐板牙2022/7/3133機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)高速工具鋼：適于制造成形車刀、銑刀、鉆頭和拉刀30度車外圓車刀瑞士雕刻銑刀2022/7/3134機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)高速鋼麻花鉆頭拉刀2022/7/3135機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)硬質(zhì)合金：用途比較廣泛硬質(zhì)合金鉆頭2022/7/3136機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)43 切削力與切削溫度 一、切削力二、切削溫度2022/7/3137機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)一、切削力 總切削力刀具的一個(gè)切削部分在切削工件時(shí)所產(chǎn)生的全部切削力稱為一個(gè)切削部分總切削力。 多刃刀具（如銑刀、鉸刀、麻花鉆等）：有幾個(gè)切削部分同時(shí)進(jìn)行切削，所有參與切削的各切削部分所產(chǎn)生的總切

15、削力的合力稱為刀具總切削力。 單刃刀具（如車刀、刨刀等）：只有一個(gè)切削部分參與切削，這個(gè)切削部分總切削力就是刀具總切削力。 1總切削力的概念2022/7/3138機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)2總切削力的分解 切削力Fc 背向力Fp 進(jìn)給力Ff 3總切削抗力 總切削抗力切削加工時(shí)，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力F。 2022/7/3139機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)4影響總切削抗力的因素 （1）工件材料：工件材料的強(qiáng)度、硬度越高，韌性和塑性越好，越難切削，總切削抗力越大。 （2）切削用量：切削深度ap和進(jìn)給量f增大，總切削抗力增大。 （3）刀具角度前角增大，總切削抗力減小后角增大，總切削抗力減小主偏角對(duì)切削抗力Fc影

16、響較小，對(duì)背向抗力Fp和進(jìn)給抗力Ff的比例影響明顯 （4）切削液：合理使用可以使總切削抗力減小。 2022/7/3140機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)二、切削溫度1切削熱與切削溫度 切削熱切削過程中，由于被切削材料層的變形、分離及刀具和被切削材料間的摩擦而產(chǎn)生的熱量。 切削溫度切削過程中，切削區(qū)域的溫度。 2減少切削熱和降低切削溫度的工藝措施 合理選擇刀具材料和刀具幾何角度合理選擇切削用量適當(dāng)選擇和使用切削液2022/7/3141機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)4.4 切削液 合理地選用冷卻潤(rùn)滑液切削速度可提高5% 20%，刀具壽命明顯提高，加工表面粗糙度值減小，節(jié)能5%20%，生產(chǎn)效率提高。4.4.1 切削液的作用 冷卻

17、作用；潤(rùn)滑作用； 清洗作用； 防銹作用4.4.2 切削液的種類 水溶液冷卻為主 切削油潤(rùn)滑為主 乳化液兼顧冷卻與潤(rùn)滑2022/7/3142機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)4.4 切削液4.4.3切削液的選用主要從工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求四個(gè)方面作為選用依據(jù)。總的原則是：粗加工：主要以降低切削溫度、冷卻為主。精加工：主要是改善表面質(zhì)量，提高刀具耐用度，穩(wěn)定精度，以潤(rùn)滑為主。切削高強(qiáng)度鋼、高溫合金鋼等難加工材料，應(yīng)選用極壓切削油或極壓乳化液。切削液除了有冷卻的作用外，還可驅(qū)動(dòng)車刀運(yùn)動(dòng)？2022/7/3143機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)45 加工精度和加工表面質(zhì)量 一、加工精度二、加工表面質(zhì)量2022/7/3144機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)一、加工精度1加工精度的概念 加工精度指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合程度。 2獲得規(guī)定尺寸精度的方法 （1）試切法（2）自動(dòng)