數(shù)控加工工藝 課件全套 葛新鋒 第1-8講 數(shù)控加工概述- 叉架類零件的數(shù)控加工工藝

課程:數(shù)控加工工藝學二、期末成績評定◆熟讀測量測繪技術，金屬材料及熱處理，機械制圖等書籍；◆不得遲到，早退更不能曠課，上課須認真聽講，教材僅為參考資料；◆給定作業(yè)須在規(guī)定時間內(nèi)完成；◆本課程由我與大家共同完成，而非我完成任務；◆不能在上課期間閑聊或睡覺、耍手機（盡量關機）！一、“游戲”規(guī)則考核：待定不定時點名！考勤學習紀律及態(tài)度說話打手機吃零食睡覺其它違紀作業(yè)三、課程安排1.課程名稱：數(shù)控加工工藝學2.課程學時數(shù)：總計48學時本學期48學時［數(shù)控加工工藝基礎

、各類零件工藝設計、刀具、夾具］講授：18學時實操：30學時3.課時分配（48）四、教材及參考書參考書:(1)《機械加工工藝師手冊》楊叔子主編，機械工業(yè)出版社(2)韓鴻鸞,劉德成主編，《數(shù)控加工工藝》，北京:中國電力出版社,2008(3)《數(shù)控加工工藝與設備》周曉宏主編，機械工業(yè)出版社(4)《機械制造工藝學》鄭煥文主編，高等教育出版社教材：葛新鋒主編，

《數(shù)控加工工藝》機械工業(yè)出版社，2023年本課程是本專業(yè)的一門專業(yè)技術課，其特點是涉及面廣、實踐性強、靈活性大。由于數(shù)控加工工藝同生產(chǎn)實際緊密相連，其理論是前人長期生產(chǎn)實踐的總結。學習中必須和生產(chǎn)實際相結合，只有通過生產(chǎn)實際和實踐性教學環(huán)節(jié)的配合，才能掌握有關知識，提高解決實際問題的能力。靈活性大它不僅包括金屬切削原理、刀具、夾具和機械加工工藝等，還要運用到以前學過的《機械制圖》

、《金屬材料與熱處理》、《公差配合》、《機械設計》、《機械制造基礎》和《數(shù)控機床》等有關知識。同一個問題，加工同一個零件，不同的人、有不同的解決辦法；即使是同一個人，隨著生產(chǎn)條件的不同，解決問題的方法也不一樣。涉及面廣實踐性強五、本課程的特點和學習方法

借用：“三十字”學習方法：帶著問題學，活學活用，學用結合，急用先學，立竿見影，要在“用”字上狠下功夫。

—林彪學好數(shù)控加工工藝的關鍵

本課程的所有內(nèi)容，必須牢固掌握，熟練應用，做到熟能生巧，靈活運用。

六、本門課內(nèi)容1.1、數(shù)控加工的相關概念1.2、數(shù)控機床的組成和工作原理1.3、數(shù)控加工工藝相關概念“是什么？”“為什么學？”“學什么？”“怎樣學？”1.4、智能制造與數(shù)控加工Chapter1數(shù)控加工概述毛坯零件圖

§1概述箱體類零件復雜曲面，異形件如何加工出來？平面輪廓加工空間曲面零件加工孔系加工軸類零件加工如何加工？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？如何加工出來？認知認識數(shù)控機床及數(shù)控加工臥式數(shù)控車床立式數(shù)控車床立式數(shù)控銑床立柱電氣柜主軸箱主軸控制面板工作臺冷卻液箱床身臥式數(shù)控銑床龍門數(shù)控銑床立式加工中心臥式數(shù)控加工中心動梁式龍門數(shù)控銑床五面體龍門數(shù)控銑床工作臺回轉(zhuǎn)的立式五軸加工中心系統(tǒng)基本軸：X、Y、Z軸回轉(zhuǎn)軸：C軸（360度）A軸（30-120度）系統(tǒng)基本軸：X、Y、Z軸回轉(zhuǎn)軸：C

軸（360度）B軸（+/-90度）主軸回轉(zhuǎn)的立式五軸加工中心10100200綜合費用專用機床通用機床數(shù)控機床零件批量零件批量數(shù)零件復雜程度專用機床通用機床數(shù)控機床科學技術的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求，機械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上述目的的最主要措施之一。使用組合機床或?qū)Ｓ脵C床也不太合理，因為要經(jīng)常改裝與調(diào)整設備，其周期長、費用高，不能適應現(xiàn)代加工需要。機械產(chǎn)品的自身要求單件、多品種小批量零件約占80%以上數(shù)控機床的產(chǎn)生

1948年，二戰(zhàn)后的美國為加速飛機工業(yè)的發(fā)展（對于復雜的零件和直升飛機的葉輪等加工），空軍委托帕森斯公司（ParsonsCo）與麻省理工學院合作研究，于1952年試制成功了世界上第一臺三坐標立式數(shù)控銑床。1952年美國Parsons公司和MIT三坐標數(shù)控立銑床

美國G&L公司與MIT合作生產(chǎn)的伺服機構實驗室研制出第一臺數(shù)控銑床(1952)

日本Fanuc公司研制出由加工中心和工業(yè)機器人組成的柔性制造單元(1976)圖解１.認真整理筆記，復習鞏固本節(jié)內(nèi)容；２.預習下節(jié)課內(nèi)容“數(shù)控機床加工、工藝相關概念和智能制造與數(shù)控加工”。感謝聽講，請同學們課后：課程:數(shù)控加工工藝學§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置數(shù)控機床坐標系的作用數(shù)控機床坐標系是為了確定工件在機床中的位置，機床運動部件特殊位置及運動范圍，即描述機床運動，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的幾何坐標系。通過機床坐標系的建立，可確定機床位置關系，獲得所需的相關數(shù)據(jù)。

1、工件相對靜止刀具運動的原則

數(shù)控機床坐標系確定原則

這一原則使編程人員能在不知道是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下，就能根據(jù)零件圖樣確定機床的加工過程。當工件運動時，在坐標軸符號上加“′”表示。

2、標準坐標系（機床坐標系）的規(guī)定

標準坐標系采用右手直角笛卡兒定則?；咀鴺溯SX、Y、Z的關系及其正方向用右手直角定則判定。拇指為X軸，食指為Y軸，中指為Z軸，圍繞X、Y、Z各軸的回轉(zhuǎn)運動及其正方向+A、+B、+C分別用右手螺旋定則判定，拇指為X、Y、Z的正向，四指彎曲的方向為對應的A、B、C的正向。

§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置(1)不論機床的具體結構，一律看作是工件相對靜止，刀具運動。(3)增大工件與刀具之間距離的方向為坐標軸正方向。(2)

機床的直線坐標軸X、Y、Z的判定順序是：先Z軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。ISO標準規(guī)定§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置Z坐標軸

若機床有幾個主軸，可選擇一個垂直于工件裝夾面的主要軸為主軸，并以它確定Z坐標軸。

Z坐標軸的運動由傳遞切削力的主軸決定，與主軸平行的標準坐標軸為Z坐標軸，其正方向為增加刀具和工件之間距離的方向。若機床沒有主軸（刨床），則Z坐標軸垂直于工件裝夾面。坐標軸運動方向的確定§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置+Z+Z§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置X坐標軸

4）、對刀具和工件均不旋轉(zhuǎn)的機床（刨床），X坐標平行于主要切削方向，并以該方向為正方向。

1）、X坐標軸的運動是水平的，它平行于工件裝夾面，是刀具或工件定位平面內(nèi)運動的主要坐標。2）、對于工件旋轉(zhuǎn)的機床（車床、磨床），X坐標的方向在工件的徑向上，并且平行于橫滑座，刀具離開工件回轉(zhuǎn)中心的方向為X坐標的正方向。3）、對于刀具旋轉(zhuǎn)的機床（銑床），若Z坐標軸是水平的（臥式銑床），當由主軸向工件看時，X坐標軸的正方向指向右方；若Z坐標軸是垂直的（立式銑床），當由主軸向立柱看時，X坐標軸的正方向指向右方；對于雙立柱的龍門銑床，當由主軸向左側立柱看時，X坐標軸的正方向指向右方?！?.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置對于直線運動，通常建立的附加坐標系有：

對于直線運動，可以采用的附加坐標系有第二組U、V、W坐標和第三組P、Q、R坐標。對于回轉(zhuǎn)運動，如果還有平行或不平行于A、B、C的第二回轉(zhuǎn)運動，可指定為D、E和F。

附加坐標系§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置(1)機床坐標系機床坐標系是機床上固有的坐標系，是用來確定工件坐標系的基本坐標系，是確定刀具(刀架)或工件(工作臺)位置的參考系，并建立在機床原點上。機床坐標系與機床原點、機床參考點§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置(2)機床原點現(xiàn)代數(shù)控機床都有一個基準位置，稱為機床原點，是機床制造商設置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與控制系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始點。

機床坐標系原點是指在機床上設置的一個固定點，即機床原點。它在機床裝配、調(diào)試時就已確定下來，是數(shù)控機床進行加工運動的基準參考點。一般取在機床運動方向的最遠點。

通常車床的機床零點多在主軸法蘭盤接觸面的中心即主軸前端面的中心上。主軸即為Z軸，主軸法蘭盤接觸面的水平面則為X軸。+X軸和+Z軸的方向指向加工空間。

§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置(3)機床參考點也是機床上的一個固定點，不同于機床原點?；亓悴僮鳎ɑ貐⒖键c）后表明機床坐標系建立。機床參考點對機床原點的坐標是已知值，既可根據(jù)機床參考點在機床坐標系中的坐標值間接確定機床原點的位置?！?.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置(1)工件坐標系編程人員在編程時設定的坐標系，也稱為編程坐標系。(2)工件坐標系原點也稱為工件原點或編程原點，由編程人員根據(jù)編程計算方便性、機床調(diào)整方便性、對刀方便性、在毛坯上位置確定的方便性等具體情況定義在工件上的幾何基準點，一般為零件圖上最重要的設計基準點工件原點選擇：1.與設計基準一致2.盡量選在尺寸精度高，粗糙度低的工件表面3.最好在工件的對稱中心上4.要便于測量和檢測工件坐標系坐標軸的確定與機床坐標系坐標軸方向一致工件坐標系與工件坐標系原點§1.5

、數(shù)控機床的坐標系與原點偏置§1.6

、現(xiàn)代數(shù)控加工的補償?shù)毒唛L度補償?shù)毒唛L度補償

(a)車刀刀具長度；(b)棒銑刀刀具長度；(c)球形刀刀具長度

刀具長度補償有兩種方式。第一種方式是用刀具的實際長度作為刀長的補償值（推薦使用這種方式）。使用刀長作為補償就是使用對刀儀測量刀具的長度，然后把這個數(shù)值輸入到刀具長度補償寄存器中，作為刀長補償。另一種方式是利用刀尖在Z方向上與編程零點的距離值（有正負之分）作為補償值。這種方法適用于機床只有一個人操作而沒有足夠的時間來用對刀儀測量刀具的長度的場合。這樣做就使得當用一把刀加工另外的工件時，需要重新設置刀長補償。使用這種方法進行刀長補償時，補償值就是主軸從機床Z坐標零點移動到工件編程零點時的刀尖移動距離，因此此補償值總是負值，而且很大?！?.6

、現(xiàn)代數(shù)控加工的補償?shù)毒甙霃窖a償§1.6

、現(xiàn)代數(shù)控加工的補償圖1－21刀具半徑補償

(a)外輪廓刀補；(b)內(nèi)輪廓刀補１.認真整理筆記，復習鞏固本節(jié)內(nèi)容；２.預習下節(jié)課內(nèi)容“切削運動、切削用量與切削層參數(shù)”；感謝聽講，請同學們課后：課程:數(shù)控加工工藝學刀具刀具刀具刀具刀具刀具刀具刀具刀具刀具外圓車刀內(nèi)孔車刀螺紋車刀常用車刀刀具面銑刀方肩銑刀仿形銑刀三面刃和螺紋銑刀整體硬質(zhì)合金銑刀常用銑刀刀具鉸刀鉆頭絲錐鉆削刀具刀具粗鏜刀精鏜刀鏜削刀具刀具刀具根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：切刀類車刀、刨刀、插刀、鏜刀、成形車刀等，一般只有一條切削刃刀具類型刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：孔加工刀具麻花鉆、擴孔鉆、锪孔鉆、鉸刀、鏜刀刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：拉刀類拉出各種內(nèi)外表面刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：銑刀類

銑刀的類型及用途刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：螺紋刀具絲錐、螺紋車刀、板牙等刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：齒輪刀具滾刀、插齒刀、剃齒刀、花鍵滾刀刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：磨具類砂輪、砂帶、拋光輪刀具的類型根據(jù)用途和加工方法不同，刀具分為如下幾類：組合刀具、自動線刀具

刀具的類型各種刀具切削部分的形狀刀具切削部分的組成1、刀柄：是刀具上的夾持部分；一般由采用碳鋼2、切削部分：是刀具上直接參加切削工作的部分，也稱刀頭。刀具的結構刀柄+切削部分（刀頭）nf切削部分夾持部分刀具切削部分的組成

切削部分由刀面、切削刃組成，采用各種專用刀具材料，根據(jù)需要制造成不同形狀。其組成要素包括：前刀面主后刀面副后刀面主切削刃副切削刃刀尖刀具切削部分的組成前刀面：

直接作用于被切金屬層且切屑流過的刀面。nf前刀面刀具切削部分的組成主后刀面：

與工件過渡表面相對的刀面。nf前刀面主后面刀具切削部分的組成副后刀面：

與工件已加工表面相對的刀面。nf前刀面主后面副后面刀具切削部分的組成主切削刃：

前刀面與主后刀面相交的棱邊。nf前刀面主切削刃刀具切削部分的組成副切削刃：

前刀面與副后刀面相交的棱邊。nf前刀面主切削刃副切削刃刀具切削部分的組成刀尖：

主、副切削刃連接處的一部分切削刃nf前刀面主切削刃副切削刃刀尖刀具切削部分的組成

刀具靜止角度參考系

設計制造測量角度時的基準刀具工作角度參考系實際切削中確定角度的基準

vc刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面刀具靜止角度參考系刀具靜止參考系是在下列假定條件下建立的：假定運動條件：進給運動f=0，只考慮進給運動方向，不考慮大小假定安裝條件：刀桿中心線與進給運動方向垂直，刀尖與工件中心線等高。vc刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面刀具靜止角度參考系種類根據(jù)ISO3002/1-1997標準推薦，刀具靜止角度參考系有：正交平面參考系法平面參考系背平面和假定工作平面參考系。刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面υc基面

通過切削刃上選定點，垂直于該點切削速度方向的平面正交平面參考系刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面υc切削平面通過切削刃上選定點，與主切削刃相切，且垂直于該點基面的平面。正交平面參考系刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面υc正交平面切削平面基面正交平面通過切削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。正交平面參考系刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面正交平面參考系基面（Ｐr）

通過切削刃上選定點，垂直于該點切削速度方向的平面。切削平面（Ｐs）

通過切削刃上選定點，與主切削刃相切，且垂直于該點基面的平面。正交平面（Po）

通過切削刃上選定點，同時垂直于基面和切削平面的平面。主切削刃主后刀面前刀面正交面PoA切削平面Ps基面Pr刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面正交平面參考系正交平面參考系由：基面（Ｐr）切削平面（Ｐs）正交平面（Po）所組成。

刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面法平面參考系法平面Pn

通過切削刃選定點并垂直于切削刃的平面。法交平面參考系由：基面（Ｐr）切削平面（Ｐs）法平面（Pn）所組成。刀具切削部分的幾何角度1.刀具靜止參考系與坐標平面假定工作平面和背平面參考系假定工作平面Pf

通過切削刃上選定點，垂直于基面，且平行于假定進給運動方向的平面。背平面Pp

通過切削刃上選定點，同時垂直于基面和假定工作平面的平面。背平面和假定工作平面參考系（Pr—Pp—Pf）刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度我國主要采用的正交平面參考系。

正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度基面中定義和標注的角度主偏角：κr

基面內(nèi)度量的主切削刃在基面上的投影與假定進給運動方向之間的夾角。主偏角一般為正值，它影響刀頭強度、主切削刃的工作長度、散熱條件。主偏角κr刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義主偏角：基面中測量的主切削刃與假定進給運動方向之間的夾角。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度基面中定義和標注的角度副偏角：κ′r

基面內(nèi)度量的副切削刃與假定進給運動反方向之間的夾角。副偏角一般為正值，它影響刀頭強度和表面粗糙度。副偏角κr’刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義基面投影線主切削刃刃傾角λsυc切削平面中定義和標注的角度刃傾角：λs

切削平面內(nèi)度量的主切削刃與基面之間的夾角。刃傾角：切削平面中測量的主切削刃與過刀尖所作基面之間的夾角。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義刃傾角：λs刀尖在主切削刃上為最高點時，λs為正值；刀尖在主切削刃上為最低點時，λs為負值；主切削刃在基面內(nèi)時，λs為零。刃傾角影響切屑排出的方向和刀頭形狀及強度。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度前角γ0基面投影線前刀面投影線υc正交平面中定義和標注的角度

前角：γo

，正交平面內(nèi)度量的前刀面與基面之間的夾角。前角：正交平面中測量的前刀面與基面之間的夾角。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度前角：γo

Pr在剖視圖中處于刀具實體之外時，

γo為正值；Pr在剖視圖中處于刀具實體之內(nèi)時，

γo為負值；前刀面與基面重合時，

γo為零。前角愈大，刀具愈鋒利，但刀具強度愈差。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度前角的作用前角越大，刀越鋒利、切削輕快，強度下降、不利散熱刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義切削平面投影線主后刀面投影線后角α0υc

正交平面中定義和標注的角度

后角：αo

，正交平面內(nèi)度量的后刀面與切削平面之間的夾角。后角：正交平面中測量的后刀面與切削平面之間的夾角。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度

后角：αoPs在剖視圖中處于刀具實體之外時，αo為正值；Ps在剖視圖中處于刀具實體之內(nèi)時，

αo為負值；后刀面與切削平面重合時，αo為零。后角愈大，刀具與工件之間的磨擦愈小，但刀具強度也愈差。刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度前、后角正負的規(guī)定刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度后角的作用減小主后刀面與加工表面的摩擦刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度dwdmnf切削平面正交平面刀具切削部分的幾何角度2.刀具幾何角度的定義正交平面靜止參考系內(nèi)標注的角度dwdmnf切削平面正交平面

0

0krKr’刀具切削部分的工作角度工作基面Pre

通過切削刃上選定點與合成切削速度方向垂直的平面工作切削平面Pse

通過切削刃上選定點與切削刃相切并垂直與工作基面的平面刀具工作角度參考系刀具切削部分的工作角度刀具工作角度刀具進給運動對工作角度的影響刀具安裝位置對工作角度的影響切削過程中，由于刀具的安裝位置、刀具于工件間相對運動情況的變化，實際起作用的角度與靜止角度有所不同，我們稱這些角度為工作角度。1、在主軸只會旋轉(zhuǎn)不會進給的機床中，縱向和橫向運動是說刀架的，臥式主軸機床中刀架與主軸中心線垂直走刀為橫向，與主軸中心線平行走刀為縱向。2、立式主軸機床中，工作臺的長邊方向為縱向，寬邊為橫向金屬切削機床中，何謂縱向及橫向運動？補充內(nèi)容刀具切削部分的工作角度進給運動對刀具工作角度的影響橫向進給運動對刀具工作角度的影響刀具切削部分的工作角度橫向進給運動對工作角度的影響

γoe=γo＋ηαoe=αo－ηtanη＝f/πd①當進給量f一定時，隨d值↓—η值↑，接近中心αoe為負值。②當f↑—η值↑，橫車時f

不宜過大，并應適當加大αo進給運動對刀具工作角度的影響刀具切削部分的工作角度進給運動對刀具工作角度的影響縱向進給運動對刀具工作角度的影響刀具切削部分的工作角度縱向進給運動對工作角度的影響

γoe=γo＋ηoαoe=αo－ηotanηo＝tanηsinκr

＝fsinκr/(πdw)車右螺紋時左側刃

γfe=γf＋ηαfe=αf－ηtanη＝f/πdw對縱向外圓車削，同樣隨著進給量f值的增加和加工直徑d的減小,u值增大，工作前角增大，工作后角減小，但縱向外圓車削過程中，工件直徑基本不變，進給量又較小，一般可忽略不計，不必進行工作角度的計算。但當進給量很大時，如車螺紋時，尤其是大導程或多頭螺紋時，工作角度與標注角度相差很大，必須進行工作角度計算。在橫向進給切削或切斷工件時，隨著進給量f值的增加和加工直徑d的減小，u值不斷增大，工作后角不斷減小，刀尖接近工件中心位置時，工作后角的減小特別嚴重，很容易因后面和工件過渡表面劇烈摩擦使刀刃崩碎或工件被擠斷，切削中應引起充分重視。因此，切斷工件時不宜選用過大的進給量f，或在切斷接近結束時，應適當減小進給量或適當加大標注后角。小結：刀具切削部分的工作角度安裝位置對刀具工作角度的影響切削刃安裝高于工件中心時：切削刃安裝低于工件中心時：刀尖安裝高低對刀具工作角度的影響刀具切削部分的工作角度安裝位置對刀具工作角度的影響刀桿中心線與進給方向不垂直的影響

=+G

=-G

=-G

=+G以上討論的刀具工作角度是單獨考慮一個因素的影響，實際工作中的刀具可能既有安裝的高低或偏斜，又有進給運動的影響，這時應綜合考慮各項影響的結果，將各項疊加起來。下圖為車床上加工端面的示意圖，在圖上標注：1.刀具角度

0＝—15,

0＝6,Kr＝55,Kr＝45,

s＝102.基面、切削平面和正交平面3.已加工表面、加工表面和待加工表面。練習題1.數(shù)控機床刀具的基本特點數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。標準化系列化規(guī)格化模塊化通用化具有較高的強度、較好的剛度和抗振性能刀具有如下要求:高精度、高可靠性和較強的適應性能夠滿足高切削速度和大進給量的要求具耐磨性及刀具的使用壽命長刀片與刀柄要通用化、規(guī)格化、系列化、標準化，相對主軸要有較高位置精度，轉(zhuǎn)位、拆裝時要求重復定位精度高，安裝調(diào)整方便2刀具常用材料

刀具切削部分的材料應具備如下性能：高的硬度足夠的強度和韌性高的耐磨性高的耐熱性良好的加工工藝性刀具材料

硬質(zhì)合金高速鋼

陶瓷

聚晶金剛石(PCD)

立方氮化硼(CBN)

單晶金剛石、聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)、CVD金剛石2刀具常用材料

高速鋼刀具高速鋼HighSpeedSteels

(HSS)刀具過去曾經(jīng)是切削工具的主流，隨著數(shù)控機床等現(xiàn)代制造設備的廣泛應用，大力開發(fā)了各種涂層和不涂層的高性能、高效率的高速鋼刀具，高速鋼憑藉其在強度、韌性、熱硬性及工藝性等方面優(yōu)良的綜合性能，在切削某些難加工材料以及在復雜刀具，特別是切齒刀具、拉刀和立銑刀造中仍有較大的比重。但經(jīng)過市場探索一些高端產(chǎn)品逐步已被硬質(zhì)合金工具代替。2刀具常用材料

2刀具常用材料

硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品。

比高速鋼硬得多。允許的切削速度比高速鋼高4~10倍，切削速度可達100m/min以上。硬質(zhì)合金刀具2刀具常用材料

鎢鈷類

鎢鈦鈷類

鎢鈦鈷鉭（鈮）類

國內(nèi)代號為YG。適合加工短切屑黑色金屬（鑄鐵），有色金屬以及非金屬。

ISO標準代號是K類國內(nèi)代號為YT。適合加工長切屑黑色金屬（塑性好的材料低碳鋼），常用于加工鋼材。

ISO標準代號是P類國內(nèi)代號為YW。綜合性能好，既可加工鑄鐵又可加工鋼材及有色金屬，常用于不銹鋼。ISO標準代號是M類硬質(zhì)合金的常見類型：硬質(zhì)合金的分類和標志

根據(jù)國際標準ISO分類，把所有牌號分成用顏色標志的三大類，分別用K、P、M表示

P類藍色（包括P01~P50),系高合金化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金主要用于加工長切屑的黑色金屬M類，黃色（包括M10~M40），系中合化的硬質(zhì)合金牌號。這類合金為通用型，適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬及有色金屬M類K類紅色（包括K10~K40），系單純WC的硬質(zhì)合金牌號。主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料

3.國際標準ISO分類硬質(zhì)合金刀具普通硬質(zhì)合金新型硬質(zhì)合金超細晶粒硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金金屬陶瓷粒徑在1μm以下，這種材料具有硬度高、韌性好、切削刀可靠性高等優(yōu)異性能保持了普通硬質(zhì)合金機體的強度和韌性，又使表面有很高的硬度和耐磨性TiC(N)基硬質(zhì)合金，其性能介于陶瓷和硬質(zhì)合金之間新型硬質(zhì)合金刀具加工實例加工切削參數(shù)毛坯尺寸和材料使用刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工深度(mm)100X80X50（HRC50）Φ8，4齒（超細晶硬質(zhì)合金）1000030000.210陶瓷刀具不僅能對高硬度材料進行粗、精加工，也可進行銑削、刨削、斷續(xù)切削和毛坯拔荒粗車等沖擊力很大的加工；可加工傳統(tǒng)刀具難以加工或根本不能加工的高硬材料；刀具耐用度比傳統(tǒng)刀具高幾倍甚至幾十倍，減少了加工中的換刀次數(shù)；可進行高速切削或?qū)崿F(xiàn)“以車、銑代磨”，切削效率比傳統(tǒng)刀具高3-10倍。

超硬刀具

是指比陶瓷材料更硬的刀具材料。包括：單晶金剛石、聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和CVD金剛石等。超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石復合片(PCD)刀具及立方氮化硼復合片(PCBN)刀具占主導地位。許多切削加工概念，如綠色加工、以車代磨、以銑代磨、硬態(tài)加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的應用而起，故超硬刀具已成為切削加工中不可缺少的重要手段。

超硬刀具加工實例高速加工切削參數(shù)毛坯尺寸和材料使用刀具主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給速度(mm/min)背吃刀量(mm)加工時間(min)60X60X50（HRC60）R1X8（CBN）2000020000.0250.3切削刀具材料的硬度和韌性

1923年發(fā)明的硬質(zhì)合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年開發(fā)了CVD技術，使涂層硬質(zhì)合金快速普及。自1974年起，開發(fā)了TiC-TiN系金屬陶瓷4刀具的選用4刀具的選用刀片形狀的選擇根據(jù)加工輪廓選擇刀片形狀一般外圓車削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工常用55°、35°菱形和圓形刀片；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。4刀具的選用4刀具的選用TF4刀具的選用大負前角用于切削硬材料需切削刃強度大，以適應斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件

大正前角用于切削軟質(zhì)材料

易切削材料前角對切削力、切屑排出、刀具耐用度影響都很大前角的影響1.正前角大，切削刃鋒利。2.前角每增加1°，切削功率減少1％。3.正前角大，刀刃強度下降；負前角過大，切削力增加4刀具的選用后角的影響后角大，后刀面磨損小，但刀尖強度下降小后角用于切削硬材料需切削刃強度高

大后角用于切削軟材料切削易加工硬化的材料

4刀具的選用主偏角的影響刀具耐用度；加工細長軸時，易發(fā)生撓曲；切削厚度變薄，切削寬度增加，將使切屑難以碎斷。大主偏角用于切深小的精加工切削細而長的工件機床剛性差時小主偏角用于工件硬度高，切削溫度大時大直徑零件的粗加工機床剛性高時

余偏角等于90°減主偏角，其作用是緩和沖擊力，對進給力，背向力，切削厚度都有影響4刀具的選用副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5°～15°。副偏角的影響1.副偏角小，切削刃強度增加，但刀尖易發(fā)熱。2.副偏角小，背向力增加，切削時易產(chǎn)生振動。3.粗加工時副偏角宜小些；而精加工時副偏角宜大些。4刀具的選用刃傾角的影響1.刃傾角為負時，切屑流向工件；為正時，反向排出。2.刃傾角為負時，切削刃強度增大，但切削背向力也增加，易產(chǎn)生振動。刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，切削開始點的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時為3°～5°；銑削時10°～15°4刀具的選用刀尖圓弧半徑的影響1.刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度下降。2.刀尖圓弧半徑大，刀刃強度增加。3.刀尖圓弧半徑過大，切削力增加，易產(chǎn)生振動4.刀尖圓弧半徑大，刀具前、后面磨損減小。5.刀尖圓弧半徑過大，切屑處力性能惡化。

刀尖圓弧半徑對刀尖的強度及加工表面粗糙度影響很大，

一般適宜值選進給量的2～3倍。小刀尖圓弧用于切深削的精加工。細長軸加工。機床剛性差時。

大刀尖圓弧用于需要刀刃強度高的黑皮切削，斷續(xù)切削。大直徑工件的粗加工。機床剛性好時。

4刀具的選用切削范圍代號斷屑槽形狀特點精加工切削FH

精加工專用斷屑槽輕切削SH

適合用于小切深,大進給大的前角刃口鋒利中切削MV

適用于仿形向上切削加工正角刀棱鋒利準重切削GH

大進給粗加工斷續(xù)、黑皮切削兩面均有斷屑槽

重切削HX

不等棱邊刀刃不僅刀刃鋒利且強度也好連續(xù)或繼續(xù)加工均適合斷屑槽的參數(shù)直接影響到切屑的卷曲和折斷，目前刀片的斷屑槽形式較多，各種斷屑槽刀片的使用情況不盡相同，選用時一般參照具體的產(chǎn)品樣本MITSUBISHI推薦的適用于加工鋼材的斷屑槽形4刀具的選用可轉(zhuǎn)位銑刀的選用類型的選擇

可轉(zhuǎn)位面銑刀、立銑刀、槽銑刀、專用銑刀等可轉(zhuǎn)位銑刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角等。為滿足不同的加工需要，有多種角度組合型式。刀片牌號和斷屑槽形的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀直徑的選用主要取決于設備的規(guī)格和工件的加工尺寸。為滿足不同用戶的需要，同一直徑的可轉(zhuǎn)位銑刀一般有粗齒、中齒、密齒三種類型。

齒數(shù)的選擇角度的選擇直徑的選擇合理選擇刀片硬質(zhì)合金牌號的主要依據(jù)是被加工材料的性能和硬質(zhì)合金的性能。用于銑削的刀片槽形一般有輕型、中型和重型。4刀具的選用可轉(zhuǎn)位銑刀類型的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀的類型可轉(zhuǎn)位面銑刀：主要用于加工較大平面選擇，主要有平面粗銑刀、平面精銑刀、平面粗精復合銑刀三種?？赊D(zhuǎn)位槽銑刀：主要有三面刃銑刀、兩面刃銑刀、精切槽銑刀?？赊D(zhuǎn)位立銑刀：主要用于加工凸臺、凹槽、小平面、曲面等。主要有立銑刀、孔槽銑刀、球頭立銑刀、R立銑刀、T型槽銑刀、倒角銑刀、螺旋立銑刀、套式螺旋立銑刀等?？赊D(zhuǎn)位專用銑刀：用于加工某些特定零件，其型式和尺寸取決于所用機床和零件的加工要求。4刀具的選用可轉(zhuǎn)位銑刀齒數(shù)（齒距）的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀的齒數(shù)粗齒銑刀：大余量粗加工、軟材料、切削寬度較大、機床功率較小。

中齒銑刀：通用系列，使用范圍廣泛，具有較高的金屬切除率和切削穩(wěn)定性。密齒銑刀：用于鑄鐵、鋁合金和有色金屬的大進給速度切削加工。不等分齒距銑刀：防止工藝系統(tǒng)出現(xiàn)共振，使切削平穩(wěn)，在鑄鋼、鑄鐵件的大余量粗加工中建議優(yōu)先選用不等分齒距的銑刀。4刀具的選用可轉(zhuǎn)位銑刀角度的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀的角度主偏角：可轉(zhuǎn)位銑刀的主偏角有90°、88°、75°、70°、60°、45°等幾種。前角：銑刀的前角可分解為徑向前角和軸向前角。常用的前角組合形式如下：雙負前角、雙正前角、正負前角(軸向正前角、徑向負前角)三種。各種角度中最主要的是主偏角和前角(制造廠的產(chǎn)品樣本中對刀具的主偏角和前角一般都有明確說明)。4刀具的選用可轉(zhuǎn)位銑刀直徑的選擇立銑刀直徑選擇：主要考慮工件加工尺寸的要求，并保證刀具所需功率在機床額定功率范圍以內(nèi)。如系小直徑立銑刀，則應主要考慮機床的最高轉(zhuǎn)速能否達到刀具的最低切削速度要求。面銑刀直徑選擇：主要是根據(jù)工件寬度選擇，同時要考慮機床的功率、刀具的位置和刀齒與工件接觸形式等，也可將機床主軸直徑作為選取的依據(jù)，面銑刀直徑可按D＝1.5d（d為主軸直徑）選取。4刀具的選用刀片牌號和斷屑槽形的選擇可轉(zhuǎn)位銑刀刀片牌號和斷屑槽形一般用戶選用可轉(zhuǎn)位銑刀時，均由刀具制造廠根據(jù)用戶加工的材料及加工條件配備相應牌號的硬質(zhì)合金刀片P類合金（含金屬陶瓷）：P01

P05P10

P15

P20

P25

P30

P40

P50M類合金：M10

M20

M30

M40

K類合金：K01

K10

K20

K30

K40

斷屑槽形的選擇4刀具的選用基本刃形前角的正負基本刃形的組合4刀具的選用45°面銑刀為一般加工首選，背向力大，約等于進給力。加工薄壁零件時，工件會發(fā)生撓曲，導致加工精度下降。切削鑄鐵時，有利于防止工件邊緣產(chǎn)生崩落。4刀具的選用面銑加工視頻90°面銑刀適用于薄壁零件、裝夾較差的零件和要求準確90°成形場合，進給力等于切削力，進給抗力大，易振動，要求機床具有較大功率和剛性。4刀具的選用方肩銑加工視頻方肩銑刀銑削開放或封閉的槽、面或孔時均有上佳表現(xiàn)。4刀具的選用各種高效銑削方法4刀具的選用多功能圓刀片銑刀刀片可多次轉(zhuǎn)位，切削刃強度高；隨切深不同，其主偏角和切屑負載均會變化，切屑很薄，最適合加工耐熱合金。4刀具的選用球頭立銑刀通用性：仿形銑和曲面銑，以坡走銑或螺旋插補銑加工型腔適用于高速加工4刀具的選用各種整體硬質(zhì)合金銑刀4刀具的選用螺紋銑刀螺紋銑削的優(yōu)點：螺紋銑削免去了采用大量不同類型絲錐的必要性；加工具有相同螺距的任意螺紋直徑；加工始終產(chǎn)生的是短切屑，因此不存在切屑處置方面的問題。刀具破損的部分可以很容易地從零件中去除。不受加工材料限制，那些無法用傳統(tǒng)方法加工的材料可以用螺紋銑刀進行加工。采用螺紋銑刀，可以按所需公差要求加工，螺紋尺寸是由加工循環(huán)控制的。與傳統(tǒng)HSS(高速鋼)攻絲相比，采用硬質(zhì)合金螺紋銑削可以提高生產(chǎn)率。4刀具的選用螺紋銑刀分類圓柱螺紋銑刀：

它的螺紋切削刃與絲錐不同，刀具上無螺旋升程，加工中的螺旋升程靠機床運動實現(xiàn)；該刀具既可加工右旋螺紋，也可加工左旋螺紋；適用于鋼、鑄鐵和有色金屬材料的中小直徑螺紋銑削，切削平穩(wěn)，耐用度高。缺點是刀具制造成本較高，結構復雜，價格昂貴。機夾螺紋銑刀：

適用于較大直徑(如D>25mm)的內(nèi)、外螺紋加工；刀片易于制造，價格較低，有的螺紋刀片可雙面切削；抗沖擊性能較整體螺紋銑刀稍差。4刀具的選用絲錐的選擇：工件材料的可加工性是攻螺紋難易的關鍵，對于高強度的工件材料，絲錐的前角和下凹量（前面的下凹程度）通常較小，以增加切削刃強度。下凹量較大的絲錐則用在切削扭矩較大的場合，長屑材料需較大的前角和下凹量，以便卷屑和斷屑；加工較硬的工件材料需要較大的后角，以減小磨擦和便于冷卻液到達切削刃，加工軟材料時，太大的后角會導致螺孔擴大；螺旋槽絲錐主要用于盲孔的螺紋加工。加工硬度、強度高的工件材料，所用的螺旋槽絲錐螺旋角較小，這可改善其結構強度。

絲錐攻螺紋是在數(shù)控銑床和加工中心上加工小螺紋孔最常用的方法。

4刀具的選用數(shù)控車床工具系統(tǒng)鏜銑類整體式工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)是針對數(shù)控機床要求與之配套的刀具必須可快換和高效切削而發(fā)展起來的，是刀具與機床的接口。工具系統(tǒng)分類鏜式銑工類具模系塊統(tǒng)模塊式刀柄通過將基本刀柄、接桿和加長桿（如需要）進行組合，可以用很少的組件組裝成非常多種類的刀柄。整體式刀柄用于刀具裝配中裝夾不改變，或不宜使用模塊式刀柄的場合。5數(shù)控加工工具鏜銑類模塊式工具系統(tǒng)組成5數(shù)控加工工具鏜銑類整體式工具系統(tǒng)組成5數(shù)控加工工具整體式p134JT(BT)40-XS16-75123工具系統(tǒng)型號表示方法1.柄部型式及尺寸JT：表示采用國際標準ISO7388號加工中心機床用錐柄柄部；BT：表示采用日本標準MAS403號加工中心機床用錐柄柄部；其后數(shù)字為相應的ISO錐度號：如

50和40分別代表大端直徑69.85和44.45的7:24錐度。2.刀柄用途及主參數(shù)XD–裝三面銑刀刀柄

MW--無扁尾氏錐柄刀柄XS–裝三面刃銑刀刀柄M–

有扁尾氏錐柄刀柄Z（J）--裝鉆夾頭刀柄（賈式錐度加J）XP–

裝削平柄銑刀刀柄用途后的數(shù)字表示工具的工作特性，其含義隨工具不同而異。

3.工作長度5數(shù)控加工工具常用刀柄面銑刀刀柄整體鉆夾頭刀柄5數(shù)控加工工具常用刀柄鏜刀柄5數(shù)控加工工具常用刀柄莫式錐度刀柄快換式絲錐刀柄鉆夾頭刀柄5數(shù)控加工工具常用刀柄ER彈簧夾頭刀柄ER彈簧夾頭側壓式立銑刀柄5數(shù)控加工工具ISO7388及DIN69871

的A型拉釘

ISO7388及DIN69871

的B型拉釘

MASBT的拉釘拉釘是帶螺紋的零件，常固定在各種工具柄的尾端。機床主軸內(nèi)的拉緊機構借助它把刀柄拉緊在主軸中。數(shù)控機床刀柄有不同的標準，機床刀柄拉緊機構也不統(tǒng)一，故拉釘有多種型號和規(guī)格。拉釘?shù)倪x擇：根據(jù)數(shù)控機床說明書選擇；對機床自帶的拉釘進行測量后來確定。

注意：如果拉釘選擇不當，裝在刀柄上使用可能會造成事故。拉釘?shù)姆N類及選擇5數(shù)控加工工具6數(shù)控加工自動換刀系統(tǒng)

(1)刀具換刀時間短且換刀可靠；

(2)刀具重復定位精度高；

(3)足夠的刀具儲存量；

(4)刀庫占地面積小。為完成對工件的多工序加工而設置的存儲及更換刀具的裝置稱為自動換刀裝置(Automatictoolchanger--ATC),自動換刀裝置應當滿足的基本要求為：根據(jù)其組成結構可分為排式刀架回轉(zhuǎn)刀架式轉(zhuǎn)塔式帶刀庫式1、自動換刀裝置的形式排式刀架12工位臥式回轉(zhuǎn)刀架4方、6角立式回轉(zhuǎn)刀架電動（或液壓）回轉(zhuǎn)刀架8軸立式轉(zhuǎn)塔頭10工位車削中心轉(zhuǎn)塔頭－－機械手交換刀具；－－無機械手交換刀具，由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換。實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種：

2、刀具交換裝置3、刀庫及刀具選擇方式1)刀庫的類型按刀庫的結構形式可分為：

圓盤式刀庫；* 鏈式刀庫；* 箱型式刀庫---箱型和線型；盤式刀庫鏈式刀庫2)刀庫的存儲容量10把車刀可完成工件90％左右的車削工藝4把銑刀可完成工件90％左右的銑削工藝20把孔加工刀具可完成90％的鉆削工藝

配有14—40把刀具的刀庫就能夠滿足70％-95％工件的加工需要。加工中心刀庫使用的選刀方式：順序選刀任意選刀3)刀庫的選刀方式

順序選刀是在加工之前，將加工零件所需刀具按照工藝要求依次插入刀庫的刀套中，順序不能有差錯。加工時按順序調(diào)刀。適合加工批量較大、工件品種數(shù)量較少的中、小型自動換刀裝置。刀柄編碼*；刀座編碼*，它又分兩種：永久性編碼－－刀座編碼不變；臨時性編碼－－即鑰匙編碼，鑰匙拔出時相應刀座編碼消失。任選刀具的換刀方式有：刀柄編碼或刀座編碼都需要在刀具或刀座上安裝用于識別的編碼條。識別傳感器識別碼塊刀柄編碼刀座編碼刀座編碼１.認真整理筆記，復習鞏固本節(jié)內(nèi)容；２.預習下節(jié)課內(nèi)容“切削運動、切削用量與切削層參數(shù)”；感謝聽講，請同學們課后：課程:數(shù)控加工工藝學Chapter2、數(shù)控加工的切削基礎金屬切削加工：利用刀具與工件的相對運動（切削運動），使毛坯上多余的金屬（通常稱為加工余量）變成切屑的一種加工，目的是制成一定的形狀、尺寸精度和相互位置精度以及表面質(zhì)量都合乎技術要求的零件或半成品。Chapter2、數(shù)控加工的切削基礎

在金屬切削加工中，為了切除毛坯上多余的金屬，獲得合乎技術要求的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的工作表面，刀具與工件之間必須具有一定的相對運動，這種相對運動稱為切削運動。切削運動主運動進給運動主運動加上進給運動，即可不斷地或連續(xù)地切除材料，并得到具有所需幾何特征的表面。

合成運動（1）主運動

——

是由機床或人力提供的刀具和工件之間的主要相對運動。它使刀具切削刃及其鄰近的刀具表面切入工件材料，導致切削層轉(zhuǎn)變?yōu)榍行肌?/p>

指直接切除工件上的余量形成加工表面的運動。主運動的速度即切削速度，用ν（m/s）表示。切削速度最高，消耗功率最大，只有一個。

主運動可以由工件、也可以由刀具完成，主運動和進給運動是實現(xiàn)切削加工的基本運動，可以由刀具來完成，也可以由工件來完成.（2）進給運動——是由機床或人力提供的刀具和工件之間附加的相對運動，配合主運動，不斷地將多余金屬投入切削，以保持切削連續(xù)或反復地進行的運動。

指為不斷把余量投入切削的運動。進給運動的速度用進給量（?—mm/r）或進給速度（ν?

—mm/min）表示。速度較低，消耗功率較小，可有一個或多個，也可不存在。可以是連續(xù)的，也可以是間歇運動。在確定進給運動方向時，一般指連續(xù)進給方向或間歇運動中的主要一個。

主運動vｃ和進給運動vｆ可以由刀具或工件分別完成，或由刀具單獨完成。

主運動和進給運動可以同時進行（車削、銑削等），也可交替進行（刨削等）。

當主運動與進給運動同時進行時，刀具切削刃上某一點相對工件的運動稱為合成切削運動。

合成速度向量等于主運動速度與進給運動速度的向量和：

vｅ=vｃ+vｆ

（3）合成運動與合成切削速度vｅ常見機床的切削運動機床名稱主運動進給運動臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動牛頭刨床刨刀往復工件橫向、垂直方向間隙移動外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復或砂輪橫向移動平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復移動，砂輪橫向、垂直移動鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動、工件軸向移動龍門刨床工件往復刨刀橫向、垂直方向間隙移動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）：切削刀具正在進行切削加工的表面。

待加工表面：即將進入切削加工的表面。

加工表面切削要素切削用量三要素：切削速度vc:主運動的線速度(mm/min)進給量：刀具相對工件沿進給方向移動的距離。1）（周期）進給量f(mm/r)：主運動一個循環(huán)2）進給速度vf(mm/min)：單位時間內(nèi)3）每齒進給量af(mm/z)：刀具每個刀齒背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面與待加工表面間的距離。補充定義：在垂直于進給運動方向上測量的主切削刃切入工件的深度。切削刃選定點相對于工件的主運動的瞬時速度稱為切削速度，以最大切削速度為準，車削外圓時：1、切削速度vc式中n

——

主運動轉(zhuǎn)速（r/s）；

D——

刀具或工件的最大直徑（mm）。若主運動為往復運動時，其平均速度為：式中nr——

主運動每秒鐘往復次數(shù)（str/s）；l——

往復運動行程長度（mm）。2、進給量?(v?)

工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(或主運動一循環(huán)時)，兩者沿進給方向上相對移動的距離，單位為mm/r。對于多齒刀具還可用每齒進給量?z表示,單位為mm／min。若刀具齒數(shù)z為，則進給量與進給運動速度、每齒進給量的關系為：

v?=?n

主刀刃與工件切削表面接觸長度在主運動方向及進給運動方向所組成的平面的法線方向上測量的值。單位為mm。工件上待加工表面與已加工表面間的垂直距離。3、背吃刀量ap式中：dw——工件待加工表面的直徑；

dm——工件已加工表面的直徑。車削外圓時：切削層參數(shù)切削層是指切削過程中，由切削部分的一個單一動作所切除的工件材料層。(1)切削層公稱寬度（bD)。是在給定瞬間，作用主切削刃截形上兩個極限點間的距離，單位mm。(2)切削層公稱橫截面積(AD)。是在給定瞬間，切削層的實際橫截面積，單位mm2。(3)切削層公稱厚度（hD)。在同一瞬間的切削層公稱橫截面積與其公稱切削層寬度之比，單位mm。殘留面積ΔAD

殘留面積高度：H=f/(ctgKr+ctgKr’)切削用量的合理選擇

切削用量的選擇直接影響工件加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和刀具的使用壽命(耐用度)。切削用量(主要指背吃刀量和進給量)的增大，都會使切削力增大、使工件變形的可能增大，并有可能引起振動，還會使殘留面積的高度顯著增大，降低加工精度和增大表面粗糙度(見動畫4)。由圖可知，截面ABE為未被切除的殘留面積。切削液切削液的作用冷卻作用潤滑作用防銹作用清洗作用降溫冷卻作用，進提高刀具耐用度和加工質(zhì)量由于潤滑劑的滲透性和吸附性極強，部分接觸面間存在著流體潤滑吸附膜，起到減小摩擦系數(shù)的作用。在金屬切削過程中，為了防止碎屑（如鑄鐵屑）或磨料微粒粘附在工件、刀具或機床上，影響已加工表面質(zhì)量、刀具耐用度和機床精度，要求切削液具有良好的清洗作用為了使工件、機床和刀具不受周圍介質(zhì)的腐蝕，以及工件在工序間運行不生銹，要求切削液具有良好的防銹作用。切削液的分類水溶液冷卻為主的冷卻潤滑液。切削油主要成分是礦物油，少數(shù)情況采用植物油或復合油。乳化液兼顧冷卻與潤滑的切削液。切削液的選用粗加工時加工余量和切削量較大，產(chǎn)生的切削熱量多，刀具易磨損。這時需盡量降低切削溫度，應選用以冷卻作用為主的水溶液或乳化液。精加工時采用切削液主要是改善加工表面質(zhì)量和提高刀具耐用度，穩(wěn)定尺寸精度。切削高強度鋼、高溫合金鋼等難加工材料時由于含硬質(zhì)點多，機械擦傷作用大，導熱性低等原因，對切削液的冷卻與潤滑方面都有較高的要求。難加工材料的切削均處于極壓潤滑摩擦狀態(tài)下，因此應選用極壓切削油或極壓乳化液。切屑的形成金屬切削過程實質(zhì)上是一種擠壓過程，根據(jù)實驗結果，切削塑性金屬過程中，金屬在受到刀具前面的擠壓后，將發(fā)生塑性剪切滑移變形，然后被切離工件形成切屑。實際上，塑性變形—滑移—切離三個過程，會根據(jù)加工材料等條件不同，不完全地顯示出來。金屬的切削過程切屑變形區(qū)的劃分第I變形區(qū)（剪切區(qū)、塑性變形區(qū)）：從開始發(fā)生塑性變形到晶粒剪切滑移基本完成。切屑收縮現(xiàn)象：變形系數(shù)

越大，切削變形越大，切削力越大，消耗功率越大，切削溫度越高，加工表面質(zhì)量越差。第II變形區(qū)（摩擦區(qū)）形成條件：中低速切削塑性金屬特性：無→有→小→大→脫落周期性對切削過程的影響：保護刀刃；使工作前角增大，切削力減??；切削平穩(wěn)性差；影響加工精度和表面粗糙度。變形強化（加工硬化）成因：1）擠壓塑性變形2）表面相變對加工過程的影響：影響后續(xù)加工影響加工表面質(zhì)量產(chǎn)生殘余應力消除變形強化的措施：通過熱處理降低材料塑性；采用切削液；加工后通過熱處理消除變形強化。（3）第III變形區(qū)（擠壓區(qū)）例如，加工鑄鐵等脆性材料時，被切層在彈性變形后很快形成切屑離開母材。而加工塑性很好的鋼材時，滑移階段特別明顯。由于切屑形成過程不同，切屑的形狀也不同。一般可以分成四類切屑的種類積屑瘤

切削鋼和鋁合金等塑性金屬時，在切削速度不高且形成帶狀切屑的情況下，常有一些來自切屑和工件的金屬粘接層堆積在刀具的前面上，形成硬度很高(約為工件材料硬度的2～3.5倍)的楔塊，稱為積屑瘤，積屑瘤形成過程見動畫和視頻。積屑瘤的形成主要取決于切削溫度，如在300～380℃切削碳鋼時易產(chǎn)生積屑瘤。此外，接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結強度等因素都與形成積屑瘤的條件有關形成積屑瘤的條件(1)實際前角增大。積屑瘤對切削過程的影響(2)使加工表面粗糙度增大。(3)對刀具壽命的影響。防止積屑瘤的主要方法

(1）降低切削速度，使溫度較低，粘結現(xiàn)象不易發(fā)生；

(2）采用高速切削，使切削溫度高于積屑瘤消失的相應溫度；

(3）采用潤滑性能好的切削液，減小摩擦；

(4）增加刀具前角，以減小切屑與前刀面接觸區(qū)的壓力；

(5）適當提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。切削力的構成與分解切削力Fc（切向力）－占功率90%；進給力Ff（軸向力）

---占功率1-5%；背向力Fp（徑向力）

--不消耗功率但使工件變形。切削力和切削功率2.切削功率切削過程所需功率Pm可按下式計算：式中：Fc──切削力（N）；

vc

──切削速度(m/s)；

Ff──進給力（N）；

vf

──進給速度(mm/s)。切削力的變化規(guī)律1)切削深度ap和進給量f對切削力的影響2)前角對切削力的影響3)切削速度對切削力的影響工件材料強度越高，所需切削力越大，可以認為這是切削力第三規(guī)律。

4)工件材料強度對切削力的影響5)主偏角Kr對切削力的影響6）影響切削力的其它因素(1)刀具棱面(2)刀具圓弧半徑(3)刀具磨損(4)前角(5)刃傾角切削力的測定

1)測定機床功率，計算切削力2)用測力儀測量切削力3)切削力的經(jīng)驗公式和切削力估算切削熱和切削溫度

1.切削熱的產(chǎn)生和傳導2.切削溫度的計算與測量3.影響切削溫度的主要因素1)切削用量的影響2)刀具幾何參數(shù)的影響4)刀具磨損的影響3)工件材料的影響5)切削液的影響4.切削溫度對工件、刀具和切削過程的影響(1)切削時的溫度雖然很高，但是切削溫度對工件材料硬度及強度的影響并不大，剪切區(qū)域的應力影響也不太明顯。

(2)適當?shù)靥岣咔邢鳒囟?，對提高硬質(zhì)合金的韌性是有利的。

(3)切削溫度對工件尺寸精度有影響。

(4)利用切削溫度可自動控制切削速度或進給量。

(5)利用切削溫度與切削力，可控制刀具磨損。2.2常用工件材料性能基礎2.2.1金屬材料的加工特性

1.金屬材料可加工性的概念

2.可加工性的衡量指標

加工性等級名稱及種類相對加工性Kr1很易切削材料一般有色金屬〉3.02容易切削材料易切鋼2.5~3.03較易切削鋼1.6~2.54普通材料一般鋼與鑄鐵1.0~1.65稍難切削材料0.65~1.06難切削材料較難切削材料0.5~0.657難切削材料0.15~0.58很難切削材料<0.152.2.2非金屬材料的加工特性影響因素材料硬度；材料塑性和韌性；材料強度；彈性模量E；導熱系數(shù)；其它因素。改善措施（1）選用切削性好材料及表面狀態(tài)好的材料（2）熱處理改善切削加工性，中、低碳鋼正火處理；高碳鋼球化退火；（中碳及中碳合金鋼）調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)處理。（3）選用合理的刀具材料及刀具角度（4）特種切削加工：振動切削；加熱切削；低溫切削。影響切削加工性的因素及其改善措施刀具的磨損與耐用度

1、刀具磨損過程2.刀具的磨損的形式（a）前刀面磨損（b）后刀面磨損（c）前刀面、后刀面同時磨損圖1-13刀具的磨損情況前刀面磨損后刀面磨損前刀面、主后刀面同時磨損刀具破損崩刃剝落

裂紋

塑性破損3、刀具磨損的原因硬質(zhì)點磨損粘結磨損擴散磨損氧化磨損相變磨損4.刀具耐用度5、刀具耐用度的確定影響刀具耐用度的因素影響刀具耐用度的因素很多，主要有：工件材料刀具材料刀具幾何角度切削用量，在切削用量中，其中切削速度對耐用度影響最大。切削液等１.認真整理筆記，復習鞏固本節(jié)內(nèi)容；２.預習下節(jié)課內(nèi)容“切削運動、切削用量與切削層參數(shù)”；感謝聽講，請同學們課后：課程:數(shù)控加工工藝學Chapter3、數(shù)控加工工藝設計3.1、數(shù)控加工的基本概念3.2、數(shù)控加工工藝概述3.3、數(shù)控加工工藝性分析3.4、加工內(nèi)容和機床的選用3.5、數(shù)控加工工藝路線設計3.6、數(shù)控加工工序設計3.7、對刀點與換刀點的確定3.8、測量方法的確定3.9、數(shù)控加工工藝文件3.10、數(shù)控加工工藝守則3.1、數(shù)控加工的基本概念3.1.1、機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程3.1.2、機械加工工藝過程3.1.3、生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領3.1.4、工件的定位原理3.1、數(shù)控加工的基本概念3.1.5、機械加工工藝規(guī)程機械加工工藝規(guī)程簡稱為工藝規(guī)程，是規(guī)定零件機械加工工藝過程和方法等的工藝文件。它是在具體的生產(chǎn)條件下，將最合理或較合理的工藝過程，用圖表（或文字）的形式制成文本，用來指導生產(chǎn)、管理生產(chǎn)的文件

一.工藝規(guī)程的內(nèi)容零件的加工工藝路線、各工序基本加工內(nèi)容、切削用量、工時定額及采用的機床和工藝裝備（刀具、夾具、量具、模具）公差和技術要求等。二.工藝規(guī)程的作用工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件。2.工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織管理工作、計劃工作的依據(jù)。3.工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的基本資料。保證加工質(zhì)量保證生產(chǎn)效率降低制造成本良好勞動條件符合生產(chǎn)實際不斷修訂完善三.制訂工藝規(guī)程的原則產(chǎn)品整套裝配圖、零件圖產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型產(chǎn)品驗收的質(zhì)量標準本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件：機床設備、工藝裝備、工人技術水平、毛坯生產(chǎn)能力先進技術、工藝有關手冊、圖冊

四.制訂工藝規(guī)程設計所需原始資料五.制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟分析研究產(chǎn)品圖紙工藝審查選擇毛坯擬訂工藝路線選擇設備、工裝及檢驗方法確定工序余量、工序尺寸確定切削用量、工時定額技術經(jīng)濟分析填寫工藝文件六.常用工藝文件的種類（1）機械加工工藝過程卡片（2）機械加工工藝卡（3）機械加工工序卡3.2、數(shù)控加工工藝概述

數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和。毛坯零件圖數(shù)控加工特點數(shù)控加工零件的生產(chǎn)過程(1)選擇并確定進行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；(2)對零件圖紙進行數(shù)控加工的工藝分析，明確加工內(nèi)容及技術要求；(3)設計數(shù)控加工的工藝路線；（如劃分工序、安排加工工序、處理數(shù)控工序與普通工序的銜接等）(4)設計數(shù)控加工工序；（如工步的劃分、工件的安裝與夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的選擇等）(5)處理特殊工藝問題（如對刀點、換刀點的選擇等）；(6)數(shù)控加工工藝文件的編制與歸檔。

數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容數(shù)控加工的工藝特點1．內(nèi)容十分明確而具體2．工藝要求相當準確而嚴密⒊制定數(shù)控加工工藝要進行零件圖形的數(shù)學處理和編程尺寸設定值的計算4．工序集中、工序內(nèi)容復雜5.數(shù)控加工程序的編寫、校驗與修改是數(shù)控加工工藝的一項特殊內(nèi)容。數(shù)控加工的發(fā)展前景3.3、數(shù)控加工工藝性分析包括內(nèi)容：產(chǎn)品的零件圖樣分析和結構工藝性分析兩部分①零件圖上尺寸標注方法應適應數(shù)控加工的特點。即以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。圖

②構成零件輪廓的幾何元素(點、線、面)的條件(如相切、相交、垂直和平行等)要完整、準確，是數(shù)控編程的重要依據(jù)。③定位基準可靠。圖零件圖樣分析

(a)同基準標注(b)分散標注零件尺寸標注分析（a）（b）圖4－8結構工藝性示例①零件的內(nèi)腔與外形應盡量采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度結構工藝性分析②內(nèi)槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，所以內(nèi)槽圓角半徑不應太小

圖4－6內(nèi)槽結構工藝性對比（a）（b）通常當R＜0.2H(H為被加工工件輪廓面的最大高度)時，可以判定零件的該部位工藝性不好。

銑槽底平面時，槽底圓角半徑大小要力求合理，半徑尺寸盡可能一致如圖d=D-2r銑刀端刃銑削平面的面積越大，則加工平面的能力越強，因而，銑削工藝性越好。零件結構工藝性分析示例a）b）c）d）零件結構工藝性分析示例（續(xù)）e）f）g）h）i）j）零件結構工藝性分析示例（續(xù)）k）l）m）n）o）p）q）r）s）t）u）v）零件結構工藝性分析示例（續(xù)）零件結構工藝性分析示例（續(xù)）w）x）y）z）3.4數(shù)控加工內(nèi)容的選擇機床的選用數(shù)控加工零件的選擇最適應類1）形狀復雜，加工要求精度高，用普通機床無法加工或很難保證質(zhì)量的零件。2）具有復雜曲面或曲線輪廓的零件。3）具有難測量、難控制進給、難控制尺寸的內(nèi)腔型殼體類零件或盒形零件。4）必須在一次裝夾中完成銑、鏜、锪、鉸或攻螺紋等多道工序的零件各類機床適應的加工范圍專用機床數(shù)控機床