金属切削加工基础知识5

1、 滨 州 职 业 学 院 BinZhou Vocational College 机 械 制 造 基 础 金属切削基础知识金属切削基础知识 Microsoft Office PowerPoint 演示文稿 与市场共舞、助群雁起飞与市场共舞、助群雁起飞 机械工程学院 郭强机械制造基础教学课件 1、：了解金属切削机床的分类和型号了解金属切削机床的分类和型号 表达方法；熟悉切削运动和切削要素；了解刀表达方法；熟悉切削运动和切削要素；了解刀 具的组成、常用材料；熟悉金属切削过程具的组成、常用材料；熟悉金属切削过程 2、：能合理选择切削用量能合理选择切削用量 ；能合理；能合理 选刀具角度选刀具角度 3、：

2、从金属切削分析中感受金属切削从金属切削分析中感受金属切削 的重要性，激发学生自我学习的能力和热情，的重要性，激发学生自我学习的能力和热情， 让学生在合作学习中学会交流、相互评价，提让学生在合作学习中学会交流、相互评价，提 高学生的合作意识与能力。高学生的合作意识与能力。 切削运动和切削要素，车刀主要角度及各种常切削运动和切削要素，车刀主要角度及各种常 用刀具特点与选用用刀具特点与选用 切削运动和切削要素，车刀主要角度及各种常切削运动和切削要素，车刀主要角度及各种常 用刀具特点与选用用刀具特点与选用 通过对生活中或电影等录像中金属切削现象的通过对生活中或电影等录像中金属切削现象的 观察，结合检索

3、分析，查阅参考文献等，确保观察，结合检索分析，查阅参考文献等，确保 本部分内容的具体实施。本部分内容的具体实施。 切削过程切削过程 切削经济性分析切削经济性分析 机床的分类及型号机床的分类及型号 切削运动与切削要素切削运动与切削要素 金属切削刀具金属切削刀具 子任务一：切削基本理论 如图示，车床进给箱，材料为HT200，中批量生产 如图示，阶梯轴，材料为45钢，小批量生产 如图示，双联齿轮，材料为45Cr，大批量生产 是指用切削刀具从坯料或工件上切除多余材料，以 获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量之零 件的加工方法 金属切削金属切削 加工：加工： 坯料或工件坯料或工件零件零件 外力外力

4、变形并断裂变形并断裂 1. 金属切削机床的分类金属切削机床的分类 按加工方式分：按加工方式分： 12大类大类 按通用程度分：按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床通用机床、专门化机床、专用机床 按加工精度分：按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度普通精度、精密精度、高精度 按自动化程度：按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床手动、机动、半自动、自动机床 按机床质量分：按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床仪表机床、中型、大型、重型机床 车车 床床 钻钻 床床 镗镗 床床 磨磨 床床 齿轮加齿轮加 工机床工机床 螺纹加螺纹加 工机床工机床 铣铣 床床 刨刨 床床 拉拉 床床 电

5、加工电加工 机床机床 切断切断 机床机床 其它其它 机床机床 2. 金属切削机床型号的编制金属切削机床型号的编制 按按GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法金属切削机床型号编制方法规定规定 （一）通用机床型号（一）通用机床型号 类类 别别 车车 床床 钻钻 床床 镗镗 床床 磨床磨床 齿轮加齿轮加 工机床工机床 螺纹加螺纹加 工机床工机床 铣铣 床床 刨刨 床床 拉拉 床床 电加工电加工 机床机床 切断切断 机床机床 其它其它 机床机床 代代 号号 CZTM2M3MYSXBLDGQ 读读 音音 车车 钻钻 镗镗磨磨2磨磨3磨磨牙牙丝丝铣铣刨刨拉拉电电割割其其 1.1.机床的类别代号机

6、床的类别代号 例：例： C A 6 1 4 0 机床类别代号（车床类）机床类别代号（车床类） 机床特性代号（结构特性）机床特性代号（结构特性） 机床组别代号（落地及卧式车床组）机床组别代号（落地及卧式车床组） 机床系别代号（卧式车床系）机床系别代号（卧式车床系） 机床主参数代号（最大车削直径机床主参数代号（最大车削直径400mm） 2. 2. 机床的特性代号机床的特性代号 （1）通用特性代号）通用特性代号 通用特性通用特性代号代号通用特性通用特性代号代号 高高精度精度G自动自动换换刀刀H 精精 密密M仿仿 形形F 自自 动动Z万万 能能W 半半自动自动B轻轻 型型Q 数字程序数字程序控控制制K

7、简简 式式J （2）结构特性代号）结构特性代号 区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语 拼音区分。拼音区分。通用特性代号已用的字母及字母通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O” 不能用。例：不能用。例：CA6140型普通车床型普通车床 3. 3.机床的组别和系别代号机床的组别和系别代号 每类机床分每类机床分1010组（从组（从0 09 9组），每组又分组），每组又分1010系（从系（从0 09 9型）型） 4.4.主要参数代号主要参数代号 代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用

8、 主参数的折算值（主参数的折算值（1/101/10或或1/1001/100或或1/11/1）来表示。）来表示。 5.5.机床重大改进序号机床重大改进序号 用字母用字母“A A、B B、C C ” ”表示，附机床型号末尾，以示区别。表示，附机床型号末尾，以示区别。 （二）专用机床型号（二）专用机床型号 型号表示方法：型号表示方法： （三）组合机床及自动线型号（三）组合机床及自动线型号 例例 ： B13 100 北京第一机床厂北京第一机床厂 第三组第三组 第第100100种专用机床（专用铣床）种专用机床（专用铣床） 组合机床及自动线分类代号组合机床及自动线分类代号 分分 类类代代 号号 大型组合机

9、床大型组合机床U 小型组合机床小型组合机床H 自换刀数控组合机床自换刀数控组合机床K 大型组合机床自动线大型组合机床自动线UX 小型组合机床自动线小型组合机床自动线HX 自换刀数控自动线自换刀数控自动线KX 滨 州 职 业 学 院 BinZhou Vocational College THANKS 电话Q：1187288932 机 械 制 造 基 础 滨 州 职 业 学 院 BinZhou Vocational College THANKS 电话Q：1187288932 机 械 制 造 基 础 刀具的各组成部分统称为刀具的要素。刀具的种类很刀

10、具的各组成部分统称为刀具的要素。刀具的种类很 多，但以单个刀齿都可看作是由外圆车刀的切削部分演变多，但以单个刀齿都可看作是由外圆车刀的切削部分演变 而来的。而来的。 车刀的组成： 切削部分切削部分 夹持部分夹持部分 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖 n f 前刀面前刀面 n f 前刀面前刀面 主后面主后面 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖 n f 前刀面前刀面 主后面主后面 副后面副后面 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、

11、两个刀刃、一个尖 n f 前刀面前刀面 主切削刃主切削刃 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖 n f 前刀面前刀面 主切削刃主切削刃 副切削刃副切削刃 1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成 三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖 n f 前刀面前刀面 主切削刃主切削刃 副切削刃副切削刃 刀尖刀尖 (1)(1)刀具的静止参考系刀具的静止参考系。刀具要从工件上 切除余量，就必须使它具有一定的几何角度。 为了适应刀具在设计

12、、制造、刃磨和测量时的 需要，选取一组几何参数作为参考系(称为静止 参考系)。选择刀具的静止参考系有两点假设： 运动假设运动假设：假设刀具的进给运动速度为 零。 安装假设安装假设：假设刀具安装时刀尖与工件 的轴线等高；刀杆与工件的轴线垂直。 (1).辅助平面 基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf n f (1).辅助平面 基面基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面 pf (1).辅助平面 基面pr 主切削平面主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面po 假定工作平面 pf (1).辅助平面 基面pr 主切削平面ps 副切削平面p

13、s 正交平面正交平面po 假定工作平面pf (1).辅助平面 基面pr 主切削平面ps 副切削平面ps 正交平面正交平面po 假定工作平面pf (2).标注角度 在基面pr内标注的角度 .主偏角主偏角k kr r:主切削平面与假 定工作平面间夹角，即主切削刃在 基面上的投影与进给方向间夹角 （4090）。 .副偏角副偏角k kr r : :副切削平面与 假定工作平面间夹角，即副切削刃 在基面上的投影与进给运动反方向 间夹角。 (2).标注角度 主偏角kr、副偏角kr 越大，残留面积越大 (2).标注角度主偏角kr、越大，进给抗力越 大，切深抗力越小 (2).标注角度 在正交平面po标注的角度

14、.前角前角o o:前刀面与 基面间夹角（015）。 .后角后角o :主后刀面 与主切削平面间夹角 （612） 前角越大，刀越锋利、切削轻快， 强度下降、不利散热 减小主后刀面与加工表面的 摩擦 在主切削平面ps标注的角度 刃倾角刃倾角s s:主切削刃与 基面间夹角（-5+5）。 刃倾角对切屑排出方向的影响 (3).工作角度工作角度 刀具装夹位置的影响 刀具装夹位置的影响 刀具装夹位置的影响 刀具的材料性能的优劣直接影响加工表面质量、切削 效率、刀具寿命等基本要素，因此正确选择刀具材料是设 计和选用刀具的重要内容之一。 （1）较高硬度，常温下60HRC以上 （2）足够的强度和韧性 （3）良好的耐

15、磨性 （4）良好耐热性 （5）良好工艺性 1）对刀具材料的要求）对刀具材料的要求 铣刀、齿轮刀 具 铰刀、拉 刀 手工工具用途 小小大热处理变形 0.51.08 （1） 20%碳素工 具钢 （0.50.6） 0.13 （0.20.4） 许用切削速度 m/s （速比） 600300400200250耐热性 OC HRC6265HRC6165HRC6165硬度 W18Cr4VCrWMn、 9SiCr T10、T10A T12 例 高速钢合金工具钢碳素工具钢 2、常用刀具材料的性能及用途 硬质合金陶瓷材料人造金刚石 例 钨钴类 （YG） 钨钛钴类 （YT） YG3、 YG6 YT5、 YT15 硬度

16、 HRA8991 （HRC7478） HRA8696HV10000 (硬质合金为 HV13001800) 耐热性 OC85010001200700800 许用切削速度 m/s （速比） 1.75 （6） （1214） 热处理变形不需要 用途各种刀片高硬度钢材 精加工 不宜加工钢铁材 料 碳素钢刀具 高速钢刀具 硬质合金刀块 滨 州 职 业 学 院 BinZhou Vocational College THANKS 电话Q：1187288932 机 械 制 造 基 础 1.被切削材料塑形越大，前角（ ） 2.粗加工前角应取 （ ）精加工是前角应取（ ） 3.在粗加工时以

17、确保刀具强度为主 ，后角应选择（ ）在 精加工是以确保加工表面质量为主，后角应选择（ ） 4.粗加工时主偏角应选（ ）精加工时主偏角应选（ ） (2).标注角度 在基面pr内标注的角度 .主偏角主偏角k kr r:主切削平面与假 定工作平面间夹角，即主切削刃在 基面上的投影与进给方向间夹角 （4090）。 .副偏角副偏角k kr r : :副切削平面与 假定工作平面间夹角，即副切削刃 在基面上的投影与进给运动反方向 间夹角。 (2).标注角度 主偏角kr、副偏角kr 越大，残留面积越大 (2).标注角度主偏角kr、越大，进给抗力越 大，切深抗力越小 (2).标注角度 在正交平面po标注的角度

18、.前角前角o o:前刀面与 基面间夹角（015）。 .后角后角o :主后刀面 与主切削平面间夹角 （612） 前角越大，刀越锋利、切削轻快， 强度下降、不利散热 弹性变形 塑性变形 挤裂 切离 切屑 4.1 切屑的形成 屑的形成过程，其实质是一种挤压过程。 4.2 切屑的种类 1）带状切屑 外形连绵不断，与前刀面接触的 面很光滑，背面呈毛茸状。用较大前 角、较高的切削速度和较小的进给量 切削塑性材料时，容易得到带状切屑。 屑的形成过程，其实质是一种挤压过程。 4.2 切屑的种类 2）节状切屑 切屑的背面呈锯齿形，底面有时 出现裂纹。采用较低的切削速度和较 大的进给量切削中等硬度的钢件时， 容易

19、得到节状切屑。 屑的形成过程，其实质是一种挤压过程。 4.2 切屑的种类 3）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料时，切削 层产生弹性变形后，一般不经过塑性 变形就突然崩碎，形成不规则的碎块 状屑片，称为崩碎切屑。 屑的形成过程，其实质是一种挤压过程。 4.2 切屑的种类 3）崩碎切屑 切削铸铁等脆性材料时，切削 层产生弹性变形后，一般不经过塑性 变形就突然崩碎，形成不规则的碎块 状屑片，称为崩碎切屑。 切屑形状随着切削条件不同而变化。例如，加 大前角、提高切削速度或减小进给量可将节状切屑 变成带状切屑。因此，生产上常根据具体情况采取 不同措施得到所需的切屑，以保证切削顺利进行。 4.2 切屑的种类

20、4.3 积屑瘤 积屑瘤形成动画 切削塑性材料时，由于切屑底面 与前刀面的挤压和剧烈摩擦，使切屑 底层的流动速度低于上层的流动速度， 形成滞流层。当滞流层金属与前刀面 之间的摩擦力超过切屑本身分子间结 合力时，滞流层的部分新鲜金属就会 粘附在刀刃附近，形成楔形的积屑瘤 4.3 积屑瘤 1 1）积屑瘤影响：保护刀具，提高刀具的寿命；加工表）积屑瘤影响：保护刀具，提高刀具的寿命；加工表 面质量下降面质量下降 2 2）控制积屑瘤措施：控制高或低的切削速度；减小）控制积屑瘤措施：控制高或低的切削速度；减小 进给量、背吃刀量；使用高效切削液研磨刀具前面；进给量、背吃刀量；使用高效切削液研磨刀具前面； 增大

21、刀具前角；加工前对工件采取适当热处理增大刀具前角；加工前对工件采取适当热处理 4.4 切削力 变形 摩擦 4.4 切削力 （2）切削力的分解 三个分力： 切削力 Fc 进给力Ff 背向力Fp 总切削力：F 222 pfc FFFF 4.4 切削力 背向力对加工的影响背向力对加工的影响 4.4 切削力 在切削过程中，切削力能使工件、机床、刀具与夹具变 形，影响加工精度。为提高加工精度，应减小切削力，增大 工艺系统刚度。 1）刀具前角增大、刃口锋利，可使切削力减小； 2）减小切削用量，可使切削力减小 ； 3）增大工件的刚度，可提高表面精度。 4.4切削力 3）增大工件的刚度，可提高表面精度。 4.

22、5 切削热、切削温度 在切削过程中所消耗的功，绝大部分转变为热，即切削热。 切削热的主要来源是被切削层金属的变形、切屑与前刀面的摩 擦和工件与刀具后面的摩擦。切削热的产生和传散，影响切削 区域的温度。切削区域的平均温度称为切削温度。 （1）产生及传散 4.5 切削热、切削温度 加快刀具的磨损，缩短刀具的寿命；使加工表面质量下降 （2）对加工的影响 4.5 切削热、切削温度 1）前角增大会使切削温度降低，主偏角减小也使切削温度 降低； 2）优先采用大的背吃刀量和进给量，再确定合理的切削速 度。 3）使用切削液。 （3）减小措施 4.6 刀具磨损及耐用度 在切削过程中，刀具在高压、高温和强烈摩擦条

23、件下工在切削过程中，刀具在高压、高温和强烈摩擦条件下工 作，切削刃必然会由锋利逐渐变钝以至失去正常切削能力。作，切削刃必然会由锋利逐渐变钝以至失去正常切削能力。 （a）后刀面磨损 （b）后刀面磨损 （c）前后刀面同时磨损 4.6 刀具磨损及耐用度 2）刀具磨损过程 （1）初期磨损阶段 （2）正常磨损阶段 （3）急剧磨损阶段 4.6 刀具磨损及耐用度 刀具两次刃磨之间实际切削的时间，称为刀具的耐用度刀具两次刃磨之间实际切削的时间，称为刀具的耐用度 刀具磨损到一定程度时就不应该再使用，而应该进行刃磨。 在实际生产中，不可能经常测量刀具的磨损程度，而是规定刀 具的使用时间。 4.6 刀具磨损及耐用度 刀具的耐用度怎么选择？刀具的耐用度怎么选择？ 1.积屑瘤使刀具的实际