機(jī)械設(shè)計(jì)制造

5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論5.1.2金屬切削過(guò)程及主要物理現(xiàn)象5.1.3金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)

金屬切削加工的目的是使被加工零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)與使用要求。因此，切削加工要切除工件上多余的金屬，形成已加工表面，必須具備兩個(gè)基本條件：切削運(yùn)動(dòng)和刀具。5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)1.切削運(yùn)動(dòng)與切削要素

（1）零件表面的形成外圓面和內(nèi)圓面(孔)是以某一直線或曲線為母線，以圓為軌跡，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。平面是以一直線為母線，以另一直線為軌跡，作平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。成形面是以曲線為母線，以圓、直線或曲線為軌跡，作旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的表面。5.1.1金屬切削基本理論1）主運(yùn)動(dòng):切除工件上的被切削層，使之轉(zhuǎn)變?yōu)榍行嫉闹饕\(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為主運(yùn)動(dòng)。

2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng):不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切削出整個(gè)零件表面的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論（2）切削運(yùn)動(dòng)

在切削過(guò)程中，零件上形成了3個(gè)表面：已加工表面、待加工表面和過(guò)渡表面。

5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論（3）切削要素1）切削用量

①切削速度②進(jìn)給量③背吃刀量

5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)vc

vc

5.1.1金屬切削基本理論2）切削層幾何參數(shù)

5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)①切削層公稱(chēng)厚度是工件或刀具每移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量，刀具主切削刃相鄰兩個(gè)位置之間的垂直距離。②切削層公稱(chēng)寬度是沿刀具主切削刃量得的待加工面至已加工面之間的距離，即刀具主切削刃與工件的接觸長(zhǎng)度。③切削層公稱(chēng)橫截面積是工件被切下的金屬層沿垂直于主運(yùn)動(dòng)方向所截取的截面面積。5.1.1金屬切削基本理論（1）刀具切削部分的基本定義

1）前刀面2）主后刀面3）副后刀面4）主切削刃5）副切削刃6）刀尖5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論1—夾持部分2—切削部分3—前刀面4—副切削刃5—副后刀面6—刀尖7—主后刀面8—主切削刃

2.刀具切削部分的幾何參數(shù)

（2）刀具角度參考系

5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論1—車(chē)刀2—基面(Pr)3—零件4—切削平面(Ps)5—主剖面(Po)6—底平面1）基面(Pr)2）切削平面(Ps)

3）主剖面(Po)

（3）刀具的標(biāo)注角度

1)前角（）2)后角（αo）3)主偏角（kr）4)副偏角（）5)刃傾角（）5.1切削加工基礎(chǔ)知識(shí)5.1.1金屬切削基本理論（4）刀具工工作角度度刀尖高于于零件軸軸心線時(shí)時(shí)，則工工作前角角γoe增大，工工作后角角αoe減?。?.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論1）刀尖安安裝高低低對(duì)工作作角度的的影響2）刀桿中中心線安安裝偏斜斜對(duì)工作作角度的的影響5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論刀桿中心心線與進(jìn)進(jìn)給方向向不垂直直時(shí)，工工作主偏偏角和工工作副偏偏角將發(fā)發(fā)生變化化3）進(jìn)給運(yùn)運(yùn)動(dòng)對(duì)工工作角度度的影響響5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論考慮橫向向進(jìn)給運(yùn)運(yùn)動(dòng)，刀刀尖的運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡跡為阿基基米德螺螺旋線，，這時(shí)工工作前角角γo增大，而而工作后后角αoe減小。3．刀具材材料及結(jié)結(jié)構(gòu)（1）刀具材材料1）刀具材材料應(yīng)具具備的性性能要求求①高的硬度度②高的耐耐磨性③足夠的的強(qiáng)度和和韌性④高的耐耐熱性（（熱穩(wěn)定定性）⑤良好的的熱物理理性能和和耐熱沖沖擊性能能⑥良好的的工藝性性能和經(jīng)經(jīng)濟(jì)性5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論2）常用刀刀具材料料①碳素工具具鋼②合金工工具鋼③高速鋼鋼④硬質(zhì)合合金⑤其他刀刀具材料料5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論a.涂層刀具b.陶瓷材料c.人造金剛石d.立方氮化硼3）刀具材材料的選選用5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論手工用刀刀具及低低速簡(jiǎn)單單刀具，，可以用用碳素工工具鋼或或合金工工具鋼制制造。中等切削削速度用用刀具，，其切削削溫度在在600℃℃以下，可可以用高高速鋼制制造。用于高速速切削，，要求耐耐磨性很很高的刀刀具，用用硬質(zhì)合合金制造造。（2）刀具結(jié)結(jié)構(gòu)5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論1）整體式式車(chē)刀2）焊接式式車(chē)刀3）機(jī)夾重重磨式車(chē)車(chē)刀4）機(jī)夾可可轉(zhuǎn)位式式車(chē)刀機(jī)夾重磨磨式車(chē)刀刀4）機(jī)夾可可轉(zhuǎn)位式式車(chē)刀優(yōu)點(diǎn)：①避免免了因焊焊接而引引起的缺缺陷，切切削性能能大為提提高。②在一一定條件件下，卷卷屑、斷斷屑穩(wěn)定定可靠。。③減少少了調(diào)刀刀停機(jī)時(shí)時(shí)間，提提高了生生產(chǎn)效率率。④刀片片一般不不需重磨磨，利于于涂層刀刀片的推推廣應(yīng)用用。⑤刀體體使用壽壽命長(zhǎng)，，可節(jié)約約刀體材材料及其其制造成成本。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.1金屬切削削基本理理論杠桿式可可轉(zhuǎn)位車(chē)車(chē)刀1．金屬切切削過(guò)程程第Ⅰ變形區(qū)第II變形區(qū)第III變形區(qū)5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象（1）切屑的的形成（2）切屑的的類(lèi)型1)帶狀切屑屑2)節(jié)狀切屑屑3)粒狀切屑屑4)崩碎切屑屑5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象（3）切屑的的控制5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象a)b)

c)1）磨制斷斷屑槽斷屑槽的的型式a)折線型b)直線圓弧弧型c)全圓弧型型5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象斷屑槽在在前刀面面上的位位置卷屑槽方方向a)外斜式b)平行式c)內(nèi)斜式5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象改變刀具具角度，，主要是是增大主主偏角和和減小前前角，使使切削厚厚度增大大，切屑屑容易折折斷；選擇合理理的刃傾傾角，以以控制切切屑流向向，迫使使切屑碰碰撞在刀刀具或工工件的適適當(dāng)部位位，從而而促使切切屑折斷斷，達(dá)到到斷屑效效果。改變切削削用量，，主要是是增大進(jìn)進(jìn)給量，，使切屑屑厚度增增大，卷卷曲時(shí)彎彎曲應(yīng)力力增大，，從而使使切屑易易折斷；；切削速度度增大時(shí)時(shí)，切屑屑基本變變形減小小，斷屑屑變得困困難。2）適當(dāng)調(diào)調(diào)整切削削條件5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象（4）積屑瘤瘤1）積屑瘤瘤的形成成2）積屑瘤瘤對(duì)切削削過(guò)程的的影響3）積屑瘤瘤的控制制5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象2．切削過(guò)過(guò)程中主主要物理理現(xiàn)象（1）切削力力1）切削力力的來(lái)源源與切削削分力主切削力力Fc吃刀抗力力Fp走刀抗力力Ff2）切削功功率5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象（2）切削熱熱和切削削溫度1）切削熱熱的產(chǎn)生生與傳導(dǎo)導(dǎo)2）切削溫溫度對(duì)切切削加工工的影響響①對(duì)工件件材料物物理力學(xué)學(xué)性能的的影響②對(duì)刀具具材料的的影響③對(duì)工件件尺寸精精度的影影響④利用切切削溫度度自動(dòng)控控制切削削用量3）影響切切削溫度度的因素素①切削用用量②②零件材材料③③刀具角角度④④刀具具磨損⑤⑤切削削液5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象（3）刀具磨磨損和耐耐用度1）刀具磨磨損形式式a)前刀面磨磨損b)后刀面磨磨損c)前后刀面面同時(shí)磨磨損5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切削削過(guò)程及及主要物物理現(xiàn)象象2）刀具磨磨損的階階段①初期磨損損階段（（OA段）②正常常磨損損階段段(AB段)③劇烈磨磨損階階段(BC段)5.1切削加加工基基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切切削過(guò)過(guò)程及及主要要物理理現(xiàn)象象3）影響響刀具具磨損損的因因素4）刀具具耐用用度與與壽命命增大切切削用用量時(shí)時(shí)切削削溫度度隨之之增高高，將將加速速刀具具磨損損。在在切削削用量量中，，切削削速度度對(duì)刀刀具磨磨損的的影響響最大大。刃磨后后的刀刀具自自開(kāi)始始切削削直到到磨損損量達(dá)達(dá)到磨磨鈍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為為止的的切削削時(shí)間間稱(chēng)為為刀具具耐用用度，，以T表示。。刀具從從開(kāi)始始切削削到完完全報(bào)報(bào)廢，，實(shí)際際切削削時(shí)間間的總總和稱(chēng)稱(chēng)為刀刀具壽壽命。。5.1切削加加工基基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切切削過(guò)過(guò)程及及主要要物理理現(xiàn)象象3．影響響金屬屬切削削加工工的主主要因因素1）衡量量工件件材料料切削削加工工性的的指標(biāo)標(biāo)相對(duì)加加工性性Kv2）影響響切削削加工工性的的基本本因素素①工件材材料的的硬度度②②工工件材材料的的塑性性③工件件材料料的強(qiáng)強(qiáng)度④④工件件材料料的韌韌性⑤工件件材料料的彈彈性模模量⑥⑥工工件材材料的的導(dǎo)熱熱系數(shù)數(shù)（1）工件件材料料的切切削加加工性性5.1切削加加工基基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切切削過(guò)過(guò)程及及主要要物理理現(xiàn)象象3）改善善材料料切削削加工工性的的措施施①通過(guò)熱熱處理理改善善材料料的切切削加加工性性②調(diào)整整工件件材料料的化化學(xué)成成分來(lái)來(lái)改善善其切切削加加工性性③其他他輔助助性的的加工工來(lái)改改善切切削加加工性性（2）刀具具材料料的選選擇刀具材材料應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)被加加工材材料、、加工工精度度、加加工條條件選選配，，以利利于金金屬切切削加加工，，提高高金屬屬切削削效率率。5.1切削加加工基基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.2金屬切切削過(guò)過(guò)程及及主要要物理理現(xiàn)象象（3）刀具幾何何參數(shù)的選選擇1）前角2）后角3）主偏角與與副偏角4）刃傾角①作用②選擇原則則5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.2金屬切削過(guò)過(guò)程及主要要物理現(xiàn)象象（4）切削用量量的選擇1）切削用量量選擇原則則①對(duì)加工質(zhì)量量的影響②對(duì)生產(chǎn)率率的影響進(jìn)給量對(duì)殘殘留面積的的影響5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.2金屬切削過(guò)過(guò)程及主要要物理現(xiàn)象象2）切削用量量的合理選選擇①背吃刀量ap的選擇背吃刀量要要盡可能取取得大些。。②進(jìn)給量f的選擇③切削速度vc的選擇粗加工時(shí)，，進(jìn)給量主主要受機(jī)床床、刀具和和零件所能能承受切削削力的限制制。而精加加工時(shí)，限限制進(jìn)給量量的因素主主要是零件件表面粗糙糙度。精加工時(shí)，，切削速度度主要受刀刀具耐用度度的限制。。而粗加工工時(shí)，切削削速度主要要受機(jī)床功功率的限制制。5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.2金屬切削過(guò)過(guò)程及主要要物理現(xiàn)象象（5）切削液的的選擇1）切削液的的作用①冷卻作用②潤(rùn)滑作用用③清洗和排排屑作用④防銹作用用2）切削液的的分類(lèi)①水溶液②乳化液③切削油④固體潤(rùn)滑滑劑5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.2金屬切削過(guò)過(guò)程及主要要物理現(xiàn)象象3）切削液的的選擇①?gòu)墓ぜ牧狭戏矫婵紤]慮②從刀具方方面考慮③從加工方方面考慮④從加工要要求方面考考慮4）切削液的的使用方法法一般是澆注注法。用高高速鋼成形形刀具切削削難加工材材料時(shí)，可可用高壓噴噴射冷卻法法，以改善善滲透性，，提高切削削效果。5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.3金屬切削機(jī)機(jī)床的基本本知識(shí)1．機(jī)床的分分類(lèi)和型號(hào)號(hào)編制方法法（1）機(jī)床的分分類(lèi)1）按機(jī)床的的加工性能能和結(jié)構(gòu)特特點(diǎn)分類(lèi)2）按機(jī)床的的通用程度度分類(lèi)3）按機(jī)床的的精度分類(lèi)類(lèi)4）按重量不不同分類(lèi)5）按自動(dòng)化化程度不同同分類(lèi)5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.3金屬切削機(jī)機(jī)床的基本本知識(shí)（2）機(jī)床型號(hào)號(hào)的編制方方法5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.3金屬切削機(jī)機(jī)床的基本本知識(shí)2．機(jī)床的機(jī)機(jī)械傳動(dòng)（1）傳遞旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)機(jī)構(gòu)1）帶傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，，兩傳動(dòng)件件之間距離離可任意調(diào)調(diào)節(jié)，制造造維修方便便，過(guò)載時(shí)時(shí)膠帶打滑滑可對(duì)機(jī)器器起到保護(hù)護(hù)作用。缺點(diǎn)：由于于膠帶的滑滑動(dòng)，不能能保證準(zhǔn)確確的傳動(dòng)比比，傳動(dòng)效效率低。5.1切削加工基基礎(chǔ)知識(shí)5.1.3金屬切削機(jī)機(jī)床的基本本知識(shí)2）齒輪傳動(dòng)動(dòng)n1z1=n2z2優(yōu)點(diǎn)：機(jī)機(jī)構(gòu)緊湊湊，傳動(dòng)動(dòng)比準(zhǔn)確確，可傳傳遞的功功率大，，傳動(dòng)效效率高。。缺點(diǎn)：齒齒輪的制制造較復(fù)復(fù)雜，加加工成本本高，當(dāng)當(dāng)制造精精度不夠夠高時(shí)，，傳動(dòng)不夠夠平穩(wěn)，，有噪聲聲。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.3金屬切削削機(jī)床的的基本知知識(shí)3）蝸輪蝸蝸桿傳動(dòng)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：蝸蝸桿傳動(dòng)動(dòng)可以獲獲得較大大的降速速比，且且傳動(dòng)平平穩(wěn)，噪噪聲小小及結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊。。缺點(diǎn)：傳傳動(dòng)效率率低，需需要有良良好的潤(rùn)潤(rùn)滑條件件。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.3金屬切削削機(jī)床的的基本知知識(shí)（2）把旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)的機(jī)構(gòu)構(gòu)1）齒輪齒齒條機(jī)構(gòu)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：齒齒輪齒條條傳動(dòng)的的效率較較高。缺點(diǎn)：制制造精度度不高時(shí)時(shí)傳動(dòng)的的平穩(wěn)性性和準(zhǔn)確確性較差差。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.3金屬切削削機(jī)床的的基本知知識(shí)2）螺旋傳傳動(dòng)特點(diǎn)：傳傳動(dòng)平穩(wěn)穩(wěn)，無(wú)噪噪聲，可可達(dá)到較較高的傳傳動(dòng)精度度，但傳傳動(dòng)效率率較低。。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.3金屬切削削機(jī)床的的基本知知識(shí)3．傳動(dòng)聯(lián)聯(lián)系（1）機(jī)床傳傳動(dòng)的基基本組成成1）運(yùn)動(dòng)源源2）傳動(dòng)件件3）執(zhí)行件件交流電動(dòng)動(dòng)機(jī)、直直流電動(dòng)動(dòng)機(jī)、伺伺服電動(dòng)動(dòng)機(jī)、變變頻調(diào)速速電機(jī)和和步進(jìn)電電機(jī)等。。齒輪、鏈鏈論、膠膠帶輪、、絲杠、、螺母等等。主軸、刀刀架以及及工作臺(tái)臺(tái)等。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.3金屬切削削機(jī)床的的基本知知識(shí)（2）機(jī)床的的傳動(dòng)聯(lián)聯(lián)系1）外聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈外聯(lián)系傳傳動(dòng)鏈：：聯(lián)系動(dòng)動(dòng)源（如如電動(dòng)機(jī)機(jī)）和機(jī)機(jī)床執(zhí)行行件（如如主軸、、刀架和和工作臺(tái)臺(tái)等），，使執(zhí)行行件獲得得一定速速度和方方向運(yùn)動(dòng)動(dòng)的傳動(dòng)動(dòng)鏈。2）內(nèi)聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈內(nèi)聯(lián)系傳傳動(dòng)鏈：：聯(lián)系復(fù)復(fù)合運(yùn)動(dòng)動(dòng)內(nèi)部?jī)蓛蓚€(gè)單元元運(yùn)動(dòng)執(zhí)執(zhí)行件的的傳動(dòng)鏈鏈。5.1切削加工工基礎(chǔ)知知識(shí)5.1.3金屬切削削機(jī)床的的基本知知識(shí)4．機(jī)床運(yùn)運(yùn)動(dòng)的調(diào)調(diào)整（1）機(jī)床運(yùn)運(yùn)動(dòng)的五五個(gè)參數(shù)數(shù)速度、方方向、軌軌跡、起起點(diǎn)和路路程。軌跡參數(shù)數(shù)調(diào)整：：外聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈?zhǔn)怯蓤?zhí)執(zhí)行件的的結(jié)構(gòu)所所決定；；速度參數(shù)數(shù)調(diào)整：：外聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈用換置置機(jī)構(gòu)來(lái)來(lái)調(diào)整，，內(nèi)聯(lián)系系傳動(dòng)鏈鏈用換置置機(jī)構(gòu)來(lái)來(lái)決定執(zhí)執(zhí)行件與與執(zhí)行件件