機械設計制造

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

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、表面質量達到設計與使用要求。因此，切削加工要切除工件上多余的金屬，形成已加工表面，必須具備兩個基本條件：切削運動和刀具。5.1切削加工基礎知識1.切削運動與切削要素

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

2）進給運動:不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切削出整個零件表面的運動，稱為進給運動。5.1切削加工基礎知識5.1.1金屬切削基本理論（2）切削運動

在切削過程中，零件上形成了3個表面：已加工表面、待加工表面和過渡表面。

5.1切削加工基礎知識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進給量③背吃刀量

5.1切削加工基礎知識vc

vc

5.1.1金屬切削基本理論2）切削層幾何參數(shù)

5.1切削加工基礎知識①切削層公稱厚度是工件或刀具每移動一個進給量，刀具主切削刃相鄰兩個位置之間的垂直距離。②切削層公稱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度。③切削層公稱橫截面積是工件被切下的金屬層沿垂直于主運動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切削加工基礎知識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切削加工基礎知識5.1.1金屬切削基本理論1—車刀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切削加工基礎知識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時，則工工作前角角γoe增大，工工作后角角αoe減??；5.1切削加工工基礎知知識5.1.1金屬切削削基本理理論1）刀尖安安裝高低低對工作作角度的的影響2）刀桿中中心線安安裝偏斜斜對工作作角度的的影響5.1切削加工工基礎知知識5.1.1金屬切削削基本理理論刀桿中心心線與進進給方向向不垂直直時，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）進給運運動對工工作角度度的影響響5.1切削加工工基礎知知識5.1.1金屬切削削基本理理論考慮橫向向進給運運動，刀刀尖的運運動軌跡跡為阿基基米德螺螺旋線，，這時工工作前角角γo增大，而而工作后后角αoe減小。3．刀具材材料及結結構（1）刀具材材料1）刀具材材料應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)濟性5.1切削加工工基礎知知識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硬質合合金⑤其他刀刀具材料料5.1切削加工工基礎知知識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切削加工工基礎知知識5.1.1金屬切削削基本理理論手工用刀刀具及低低速簡單單刀具，，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，用用硬質合合金制造造。（2）刀具結結構5.1切削加工工基礎知知識5.1.1金屬切削削基本理理論1）整體式式車刀2）焊接式式車刀3）機夾重重磨式車車刀4）機夾可可轉位式式車刀機夾重磨磨式車刀刀4）機夾可可轉位式式車刀優(yōu)點：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減少少了調刀刀停機時時間，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用用。⑤刀體體使用壽壽命長，，可節(jié)約約刀體材材料及其其制造成成本。5.1切削加工工基礎知知識5.1.1金屬切削削基本理理論杠桿式可可轉位車車刀1．金屬切切削過程程第Ⅰ變形區(qū)第II變形區(qū)第III變形區(qū)5.1切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過程及及主要物物理現(xiàn)象象（3）切屑的的控制5.1切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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)內斜式5.1切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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部位位，從而而促使切切屑折斷斷，達到到斷屑效效果。改變切削削用量，，主要是是增大進進給量，，使切屑屑厚度增增大，卷卷曲時彎彎曲應力力增大，，從而使使切屑易易折斷；；切削速度度增大時時，切屑屑基本變變形減小小，斷屑屑變得困困難。2）適當調調整切削削條件5.1切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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）積屑瘤瘤對切削削過程的的影響3）積屑瘤瘤的控制制5.1切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過程及及主要物物理現(xiàn)象象2．切削過過程中主主要物理理現(xiàn)象（1）切削力力1）切削力力的來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切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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)生生與傳導導2）切削溫溫度對切切削加工工的影響響①對工件件材料物物理力學學性能的的影響②對刀具具材料的的影響③對工件件尺寸精精度的影影響④利用切切削溫度度自動控控制切削削用量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切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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)前后刀面面同時磨磨損5.1切削加工工基礎知知識5.1.2金屬切削削過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切削加加工基基礎知知識5.1.2金屬切切削過過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時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始始切削削直到到磨損損量達達到磨磨鈍標標準為為止的的切削削時間間稱為為刀具具耐用用度，，以T表示。。刀具從從開始始切削削到完完全報報廢，，實際際切削削時間間的總總和稱稱為刀刀具壽壽命。。5.1切削加加工基基礎知知識5.1.2金屬切切削過過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標相對加加工性性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工件件材料料的強強度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切削加加工基基礎知知識5.1.2金屬切切削過過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通過熱熱處理理改善善材料料的切切削加加工性性②調整整工件件材料料的化化學成成分來來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應根據(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切削加加工基基礎知知識5.1.2金屬切切削過過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切削加工基基礎知識5.1.2金屬切削過過程及主要要物理現(xiàn)象象（4）切削用量量的選擇1）切削用量量選擇原則則①對加工質量量的影響②對生產(chǎn)率率的影響進給量對殘殘留面積的的影響5.1切削加工基基礎知識5.1.2金屬切削過過程及主要要物理現(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進給量f的選擇③切削速度vc的選擇粗加工時，，進給量主主要受機床床、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，限限制進給量量的因素主主要是零件件表面粗糙糙度。精加工時，，切削速度度主要受刀刀具耐用度度的限制。。而粗加工工時，切削削速度主要要受機床功功率的限制制。5.1切削加工基基礎知識5.1.2金屬切削過過程及主要要物理現(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①水溶液②乳化液③切削油④固體潤滑滑劑5.1切削加工基基礎知識5.1.2金屬切削過過程及主要要物理現(xiàn)象象3）切削液的的選擇①從工件材料料方面考慮慮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，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切削加工基基礎知識5.1.3金屬切削機機床的基本本知識1．機床的分分類和型號號編制方法法（1）機床的分分類1）按機床的的加工性能能和結構特特點分類2）按機床的的通用程度度分類3）按機床的的精度分類類4）按重量不不同分類5）按自動化化程度不同同分類5.1切削加工基基礎知識5.1.3金屬切削機機床的基本本知識（2）機床型號號的編制方方法5.1切削加工基基礎知識5.1.3金屬切削機機床的基本本知識2．機床的機機械傳動（1）傳遞旋轉轉運動的機機構1）帶傳動優(yōu)點：傳動動平穩(wěn)，結結構簡單，，兩傳動件件之間距離離可任意調調節(jié)，制造造維修方便便，過載時時膠帶打滑滑可對機器器起到保護護作用。缺點：由于于膠帶的滑滑動，不能能保證準確確的傳動比比，傳動效效率低。5.1切削加工基基礎知識5.1.3金屬切削機機床的基本本知識2）齒輪傳動動n1z1=n2z2優(yōu)點：機機構緊湊湊，傳動動比準確確，可傳傳遞的功功率大，，傳動效效率高。。缺點：齒齒輪的制制造較復復雜，加加工成本本高，當當制造精精度不夠夠高時，，傳動不夠夠平穩(wěn)，，有噪聲聲。5.1切削加工工基礎知知識5.1.3金屬切削削機床的的基本知知識3）蝸輪蝸蝸桿傳動動優(yōu)點：蝸蝸桿傳動動可以獲獲得較大大的降速速比，且且傳動平平穩(wěn)，噪噪聲小小及結構構緊湊。。缺點：傳傳動效率率低，需需要有良良好的潤潤滑條件件。5.1切削加工工基礎知知識5.1.3金屬切削削機床的的基本知知識（2）把旋轉轉運動轉轉換為直直線運動動的機構構1）齒輪齒齒條機構構優(yōu)點：齒齒輪齒條條傳動的的效率較較高。缺點：制制造精度度不高時時傳動的的平穩(wěn)性性和準確確性較差差。5.1切削加工工基礎知知識5.1.3金屬切削削機床的的基本知知識2）螺旋傳傳動特點：傳傳動平穩(wěn)穩(wěn)，無噪噪聲，可可達到較較高的傳傳動精度度，但傳傳動效率率較低。。5.1切削加工工基礎知知識5.1.3金屬切削削機床的的基本知知識3．傳動聯(lián)聯(lián)系（1）機床傳傳動的基基本組成成1）運動源源2）傳動件件3）執(zhí)行件件交流電動動機、直直流電動動機、伺伺服電動動機、變變頻調速速電機和和步進電電機等。。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臺等。5.1切削加工工基礎知知識5.1.3金屬切削削機床的的基本知知識（2）機床的的傳動聯(lián)聯(lián)系1）外聯(lián)系系傳動鏈鏈外聯(lián)系傳傳動鏈：：聯(lián)系動動源（如如電動機機）和機機床執(zhí)行行件（如如主軸、、刀架和和工作臺臺等），，使執(zhí)行行件獲得得一定速速度和方方向運動動的傳動動鏈。2）內聯(lián)系系傳動鏈鏈內聯(lián)系傳傳動鏈：：聯(lián)系復復合運動動內部兩兩個單元元運動執(zhí)執(zhí)行件的的傳動鏈鏈。5.1切削加工工基礎知知識5.1.3金屬切削削機床的的基本知知識4．機床運運動的調調整（1）機床運運動的五五個參數(shù)數(shù)速度、方方向、軌軌跡、起起點和路路程。軌跡參數(shù)數(shù)調整：：外聯(lián)系系傳動鏈鏈是由執(zhí)執(zhí)行件的的結構所所決定；；速度參數(shù)數(shù)調整：：外聯(lián)系系傳動鏈鏈用換置置機構來來調整，，內聯(lián)系系傳動鏈鏈用換置置機構來來決定執(zhí)執(zhí)行件與與執(zhí)行件件