机械制造技术基础课件(第2章)

1、12本章内容夹具机床刀具3【本章内容【本章内容】1.切削刀具的材料、组成和角度，刀具的磨损及常用刀具切削刀具的材料、组成和角度，刀具的磨损及常用刀具（含磨具）；（含磨具）；2.金属切削机床的分类、型号和基本结构，机床的传动，数金属切削机床的分类、型号和基本结构，机床的传动，数控机床的发展；控机床的发展；3.工件的安装，夹具的分类和组成，工件在夹具中的定位、工件的安装，夹具的分类和组成，工件在夹具中的定位、夹紧以及典型夹具。夹紧以及典型夹具。【本章要求【本章要求】1熟悉刀具的组成，能够对简单刀具的熟悉刀具的组成，能够对简单刀具的几何角度几何角度进行标注、进行标注、 分析及定性选择；分析及定性选择

2、；2熟悉熟悉常用的刀具和磨具常用的刀具和磨具；3了解机械传动在机床中的作用，能分析简单的传动系统；了解机械传动在机床中的作用，能分析简单的传动系统；4能熟练运用工件定位的能熟练运用工件定位的六点定位原理六点定位原理，能对常见加工中，能对常见加工中的工件进行机床夹具的设计。的工件进行机床夹具的设计。4 第一节第一节 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识 第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮 第三节第三节 金属金属切削机床的基本知识切削机床的基本知识 第四节第四节 车床车床 第五节第五节 齿轮加工机床齿轮加工机床 第六节第六节 磨床磨床 第七节第七节 组合机床组合机床

3、 第八节第八节 数字控制机床简介数字控制机床简介 第九节第九节 机床夹具机床夹具5第一节第一节 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识6刀具与工件之间附加的相对运动, 它配合主运动依次地或连续不断地切除切屑, 从而形成具有所需几何特性的已加工表面。进给运动可由刀具完成(如车削)，也可由工件完成(如铣削)，可以是间歇的（如刨削）, 也可以是连续的（如车削）。 （2） 进给运动进给运动主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。（3）合成切削运动）合成切削运动第一节第一节 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识 （1） 主运动主运动由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动, 它使

4、刀具切削刃及其邻近的刀具表面切入工件材料，使被切削层转变为切屑, 从而形成工件的新表面。在在切削运动中，主运动速度最高、切削运动中，主运动速度最高、耗功最大，是切下切屑所必须的耗功最大，是切下切屑所必须的基本运动。基本运动。各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动第一节第一节 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识8切削速度切削速度v vc c、进给量、进给量f f、背吃刀量、背吃刀量a ap p 构成了普通构成了普通外圆车削的外圆车削的切削用量三要素切削用量三要素。第一节第一节 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识9图图23 车削时的车削时的切削层参数切削层参数第一节第一节

5、 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识10切削层公称横截面积：切削层公称横截面积：A AD Dh hD Db bD D=a=ap pf f上述公式中可看出上述公式中可看出 h hD D、b bD D均与主偏角有均与主偏角有关，但切削层公称横截面积关，但切削层公称横截面积A AD D只与只与h hD D、b bD D或或f f、a ap p有关。有关。第一节第一节 金属切削刀具的基本知识金属切削刀具的基本知识切削层公称厚度：切削层公称厚度：hDfsinKr切削层公称宽度：切削层公称宽度：bDapsinKr11二、刀具角度二、刀具角度 由工作部分和非工作部分构成。由工作部分和非工作部分构成

6、。 车刀的工作部分比较简单，只由切削部分构成，非工作部分就是车刀的柄部(或刀杆)。不论刀具结构如何复杂，就其单刀齿切削部分，都可以看成由外圆车刀的切削部分演变而来，本节以外圆车刀为例来介绍其几何参数。12（1)1)前刀面前刀面A A 切屑流过的刀面。切屑流过的刀面。 1. 1.刀刀 面面（2)2)主后刀面主后刀面A A 与工件正在被切削加工的表面与工件正在被切削加工的表面 （过渡表面）相对的刀面。（过渡表面）相对的刀面。 （3)3)副后刀面副后刀面A A 与工件已切削加工的表面相对与工件已切削加工的表面相对 的刀面。的刀面。图图24车刀的构成车刀的构成13 2. 2.刀刃刀刃（1 1）主切削刃

7、）主切削刃S S 前刀面与主后刀面在空间的交线。前刀面与主后刀面在空间的交线。（2 2）副切削刃）副切削刃S S 前刀面与副后刀面在空间的交线。前刀面与副后刀面在空间的交线。 3 3刀尖刀尖 三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。二条刀刃汇交的一小段切削刃。 在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。14 刀具角度刀具角度是为刀具设计、制造、刃磨和测量时所是为刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，

8、它们是确定刀具切削部分几何形使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状（各表面空间位置）的重要参数。状（各表面空间位置）的重要参数。 用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面称为参考系考系; 参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系参考系可分为刀具静止参考系和刀具工作参考系两类。两类。 （二）定义刀具角度的参考系（二）定义刀具角度的参考系15在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。参数的参考系称为刀具静止参考系或标注角度参考系。1 1刀具静止参考系刀具静止

9、参考系在该参考系中定义的角度称为在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度刀具的标注角度。静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是静止参考系中最常用的刀具标注角度参考系是正交平正交平面参考系面参考系, ,其它参考系有法平面参考系、假定工作平其它参考系有法平面参考系、假定工作平面参考系等。面参考系等。 16图2-6 正交平面参考系17(1)基面基面p pr r通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装面（底面）。(2)切削平面切削平面p ps s 通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。(3)正交平面正交平面p po o 通过切削刃上选定点，同时与基面和切

10、削平面垂直的平面。18 图图27 车刀的主要角度车刀的主要角度19（1 1）基面中测量的刀具角度）基面中测量的刀具角度1）主偏角主偏角r 主切削刃在基面上的投影与进给主切削刃在基面上的投影与进给运动速度运动速度vf 方向之间的夹角。方向之间的夹角。2）副偏角副偏角r 副切削刃在基面上的投影与进给副切削刃在基面上的投影与进给运动速度运动速度vf反方向之间的夹角。反方向之间的夹角。3）刀尖角刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之主、副切削刃在基面上的投影之间的夹角，它是派生角度。间的夹角，它是派生角度。r=180-(r r)r是标注角度是否正确的验证公式之一。是标注角度是否正确的验证公式之一。4）

11、主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖）主切削刃和副切削刃之间的过渡刃参数将改变刀尖的几何形状的几何形状,用刀尖圆弧半径用刀尖圆弧半径r描述，当描述，当r=0时为时为尖角过渡，尖角过渡，r0时为圆角过渡，直线过渡时用时为圆角过渡，直线过渡时用 和和 b参数描述参数描述(图图1-6)p10。20（2）切削平面中测量的刀具角度）切削平面中测量的刀具角度1）刃倾角刃倾角s 主切削刃与基面之间的夹角主切削刃与基面之间的夹角。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。它在切削平面内标注或测量，但有正负之分。当主切削刃与基面平行时当主切削刃与基面平行时s=0；当刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时当

12、刀尖点相对基面处于主切削刃上的最高点时s 0；反之反之s 0。 21（3 3）正交平面中测量的刀具角度）正交平面中测量的刀具角度1)1)前角前角O O 前刀面与基面之间的夹角。前刀面与基面之间的夹角。2)2)后角后角o o 后刀面与切削平面之间的夹角。后刀面与切削平面之间的夹角。3)3)楔角楔角o o 前刀面与后刀面之间的夹角，它是个派生角前刀面与后刀面之间的夹角，它是个派生角。它与前角、后角有如下的关系：。它与前角、后角有如下的关系：o o9090(O Oo o) ) 也是判断标注是否正确的验证式之一。也是判断标注是否正确的验证式之一。说明：以上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀说明：以

13、上标注角度是在刀尖与工件回转轴线等高、刀杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影杆纵向轴线垂直于进给方向，以及不考虑进给运动的影响等条件下确定的。响等条件下确定的。221.1.前角前角O O （1 1）功用）功用O 刀刃锋利刀刃锋利，切屑变形，切屑变形切削力和切削功率切削力和切削功率刀刃和刀尖强度刀刃和刀尖强度，散热体积，散热体积刀具寿命刀具寿命232.2.后角后角o o （1 1）功用）功用后刀面与工件的摩擦后刀面与工件的摩擦后刀面的磨损率后刀面的磨损率24o1Pro2253.3.主偏角主偏角r 和副偏角和副偏角r （1 1）功用）功用r 和和r 刀刃强度刀刃强度表面粗糙度表面粗糙度

14、背向力背向力Fp残留面积高度残留面积高度，散热条件，散热条件刀具寿命刀具寿命，进给力，进给力Ff26kr1Krkr2FpFf274.4.刃倾角刃倾角s （1 1）功用）功用 主要影响刀头的强度和切主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。屑的流动方向。28刀具在工作参考系中确定的角刀具在工作参考系中确定的角度称为刀具工作角度。度称为刀具工作角度。 研究刀具工作角度的变化研究刀具工作角度的变化趋势，对刀具的设计、改进、趋势，对刀具的设计、改进、革新有重要的指导意义。革新有重要的指导意义。1 1刀具工作参刀具工作参考系的建立考系的建立 与静态系统中正交平面参考系建立的定义和与静态系统中正交平面参考系建立

15、的定义和程序相似，不同点就在于它以合成切削运动程序相似，不同点就在于它以合成切削运动e e或或刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面刀具安装位置条件来确定工作参考系的基面p prere。 由于工作基面的变化，将带来工作切削平面由于工作基面的变化，将带来工作切削平面p psese的变化，从而导致工作前角的变化，从而导致工作前角oeoe、工作后角、工作后角oeoe 的变化。的变化。29刀具工作参考系刀具工作参考系(1)工作基面pre 通过切削刃上的选通过切削刃上的选定点，垂直于合成定点，垂直于合成切削运动速度方向切削运动速度方向的平面。的平面。(2)工作切削平面pse通过切削刃上的选通过切削刃上的

16、选定点，与切削刃相定点，与切削刃相切且垂直于工作基切且垂直于工作基面的平面。面的平面。(3)工作正交平面poe通过切削刃上的选定点，同时垂通过切削刃上的选定点，同时垂直于工作基面、工作切削平面的直于工作基面、工作切削平面的平面。平面。302 2刀具工作角度的分析刀具工作角度的分析 在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度在工作正交平面参考系中，一般考核刀具工作角度(oe 、oe 、re、re、oe 、se)的变化，对刀具的变化，对刀具角度设计补偿量以及对切削加工过程的影响情况。角度设计补偿量以及对切削加工过程的影响情况。 在车削在车削(切断、车螺纹、车丝杠切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、镗孔

17、、铣削等加工中，、铣削等加工中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质量或切削性能造成不利影响。311 1）横向进给运动（如切断）横向进给运动（如切断）322 2）轴向进给运动（如切削螺纹）轴向进给运动（如切削螺纹） 轴向进给车外圆时，合成切削运动产生的加工轨迹是阿基米德螺旋线，从而使工作前角oe增大、工作后角oe 减小(图2-10) 。33 图210 轴向进给运动对工作角度的影响34v用刃倾角s=0车刀车削外圆时，由于车刀的刀尖高于工件中心，使其基面和切削平面的位置发生变化，工作前角oe增大，而工作后角oe减小。v若切削刃低于工件中心，则工作角度的变化情况正好相反。v加工内表面时，情况

18、与加工外表面相反。如图2-11所示。（3 3）刀具安装位置对刀具工作角度的影响）刀具安装位置对刀具工作角度的影响1)1)刀尖安装高低对工作前、后角的影响刀尖安装高低对工作前、后角的影响图图21135图图211 刀尖安装高低对工作角度的影响刀尖安装高低对工作角度的影响36v当刀杆中心线与进给运动方向不垂直且逆时针转动G角时，工作主偏角将增大，工作副偏角将减小。如图1-12所示。2 2）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响）刀杆安装偏斜对工作主、副偏角的影响37图212车刀安装偏斜对工作主偏角、副偏角的影响381.1.前角前角O O （1 1）功用）功用O 刀刃锋利刀刃锋利，切屑变形，切屑变形切削力

19、和切削功率切削力和切削功率刀刃和刀尖强度刀刃和刀尖强度，散热体积，散热体积刀具寿命刀具寿命39o1Pro240（2 2）选择）选择前角大小取决于：工件材料、刀前角大小取决于：工件材料、刀具材料及加工要求。具材料及加工要求。工件材料强度、硬度工件材料强度、硬度较低时，应取较较低时，应取较大大前角，反前角，反之应取较小的前角。之应取较小的前角。加工加工塑性材料塑性材料时，应取较时，应取较大大前角，加工脆性材料前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。时，应取较小的前角。刀具材料刀具材料韧性好韧性好（高速钢），取较（高速钢），取较大大前角，反之前角，反之（硬质合金）取较小前角。（硬质合金）取较小前角。粗

20、加工时，取较小前角，粗加工时，取较小前角，精加工精加工时，取较时，取较大大前角。前角。 412.2.后角后角o o （1 1）功用）功用o 后刀面与工件的摩擦后刀面与工件的摩擦后刀面的磨损率后刀面的磨损率（2 2）选择）选择后角大小取决于：切削厚度、后角大小取决于：切削厚度、工件材料及工艺系统刚度。工件材料及工艺系统刚度。切削切削厚厚度越大，后角越度越大，后角越小小；工件材料越工件材料越软软、塑性越大塑性越大，后角越，后角越大大；工艺系统工艺系统刚度较差刚度较差时，适当时，适当减小减小后角；后角； 423.3.主偏角主偏角r 和副偏角和副偏角r （1 1）功用）功用r 和和r 刀刃强度刀刃强度

21、表面粗糙度表面粗糙度背向力背向力Fp残留面积高度残留面积高度，散热条件，散热条件刀具寿命刀具寿命，进给力，进给力Ff（2 2）选择）选择工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反之取较大值。工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反之取较大值。副偏角大小取决于表面粗糙度（副偏角大小取决于表面粗糙度（5 51515) )，粗加工时，粗加工时取大值，精加工取小值。取大值，精加工取小值。43kr1Krkr2FpFf444.4.刃倾角刃倾角s （1 1）功用）功用（2 2）选择）选择 主要影响刀头的强度和切主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。屑的流动方向。加工一般钢料和铸铁，无冲击时：加工一般钢料和铸铁，无冲

22、击时： 粗车粗车s 0 05 5，精车，精车s 0 0+5+5； 有冲击时：有冲击时：s 5 51515； 特别大时：特别大时：s 30304545。切削加工高强度钢、冷硬钢时：切削加工高强度钢、冷硬钢时： s 30304545。45 金属切削过程中的加工质量、加工效率、加工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。1）高的硬度和耐磨性2）足够的强度和韧性3）较好的热硬性4）良好的工艺性5）经济性46刀具材料的发展与切削加工高速化的关系切削速度（m/min）200010005002001005020101800 1850 1900 1

23、950 2000 年代碳素工具钢合金工具钢WC系硬质合金高速钢WC-TiC系硬质合金涂层硬质合金TiAlN涂层硬质合金DLC涂层硬质合金TiC-TiN金属陶瓷聚晶立方氮化硼 （PCBN）陶瓷聚晶金刚石（PCD）刀具材料的发展刀具材料的发展47天然金刚石PCBNPCD氧化物陶瓷氮化物陶瓷硬质合金涂层WC硬质合金涂层超细粒状硬金属涂层高速钢TiN涂层高速钢断裂韧性耐磨性刀具材料的耐磨性与断裂韧性48刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。49常用高速钢牌号

24、及其应用范围类别牌 号主 要 用 途普通高速钢W18Cr4V广泛用于制造钻头、绞刀、铣刀、拉刀、丝锥、齿轮刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具，如轧制钻头等W14Cr4VmnRe用于制造要求热塑性好和受较大冲击载荷的刀具，如轧制钻头等高性能高速钢高碳95W18 Cr4V用于制造对韧性要求不高，但对耐磨性要求较高的刀具高矾W12Cr4V4 Mo用于制造形状简单，对耐磨性要求较高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造复杂刀具和难加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高强度耐热钢的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形状简单的刀具

25、，如加工铁基高温合金的钻头W12Cr4V3 Mo3Co5Si耐磨性、耐热性好，用于制造加工高强度钢的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作难加工材料的刀具，因其磨削性好可作复杂刀具，价格昂贵5051各种硬质合金的应用范围牌 号应 用 范 围YG3X铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工，不能承受冲击载荷YG3铸铁、有色金属及其合金精加工、半精加工，不能承受冲击载荷YG6X普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工、半精加工YG6铸铁、有色金属及其合金的半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属及合金、非金属材料粗加工，也可用于断续切削YG6A冷硬铸铁、有色金属及其合金的半精加工，亦可用于高锰钢、淬硬钢

26、的半精加工和精加工YT30碳素钢、合金钢的精加工YT15碳素钢、合金钢在连续切削时的粗加工、半精加工，亦可用于断续切削时的精加工YT14同YT15YT5碳素钢、合金钢的粗加工，也可以用于断续切削YW1高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、有色金属及其合金的半精加工和精加工YW2高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢料、铸铁、有色金属及其合金的粗加工和半精加工抗弯强度、韧性、进给量 硬度、耐磨性、切削速度抗弯强度、韧性、进给量 硬度、耐磨性、切削速度抗弯强度、韧性、进给量 硬度、耐磨性、切削速度5253天然金刚石是自然界最硬的材料，耐磨性极好，刃口锋利，切削刃的钝圆半径可达

27、0.01m，刀具寿命可达数百小时。因价格昂贵，主要用于高速、精密加工。聚晶金刚石由金刚石微粉在高温高压下聚合而成，硬度比天然金刚石略低（HK65008000），价格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成为金刚石刀具主要材料。金刚石刀具不适于加工钢及铸铁。聚晶立方氮化硼（CBN）由单晶立方氮化硼微粉在高温高压下聚合而成。硬度为HV 30004500，耐热性达1200，化学惰性很好，在1000的温度下不与铁、镍和钴等金属发生化学反应。主要用于加工淬硬工具钢、冷硬铸铁、耐热合金及喷焊材料等。用于高精度铣削时可以代替磨削加工。54刀具材料种类 合金 高速钢 硬质合金 陶瓷 天然 聚晶金刚石 聚晶立方氮工具钢

28、 W18Cr4V YG6 Si3N4 金刚石 PCD 化硼 PCBN材料性能 硬度 HRC65 HRC66 HRA90 HRA93 HV10000 HV7500 HV4000抗弯强度 2.4GPa 3.2GPa 1.45GPa 0.8GPa 0.3GPa 2.8GPa 1.5GPa导热系数 40-50 20-30 70-100 30-40 146.5 100-120 40-100热稳定性 350 620 1000 1400 800 600-800 1000 化学惰性 低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大 耐磨性 低 低 较高 高 最高 最高 很高 一般精度 Ra0.8 高精度 Ra=0.4-0.

29、2加工质量 Ra0.8 IT7-8 Ra=0.1-0.05 IT5-6 IT7-8 IT5-6 可替代磨削加工对象低速加工一般钢材、铸铁一般钢材、铸铁粗、精加工一般钢材、铸铁粗、精加工高硬度钢材精加工硬质合金、铜、铝有色金属及其合金、陶瓷等高硬度材料淬火钢、冷硬铸铁、高温合金等难加工材料普通刀具材料与超硬刀具材料性能与用途对比55 应当指出，加工一般材料大量使用的仍是应当指出，加工一般材料大量使用的仍是普通高速钢普通高速钢及硬质合金及硬质合金，只有在加工难加工材料时，才考虑选用新牌，只有在加工难加工材料时，才考虑选用新牌号合金或高性能高速钢，在加工高硬度材料或精密加工时，号合金或高性能高速钢，

30、在加工高硬度材料或精密加工时，才考虑选用超硬材料。才考虑选用超硬材料。 56第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮一、车刀一、车刀 车刀是金属切削加工中使用最广泛的刀具，它可以在车刀是金属切削加工中使用最广泛的刀具，它可以在普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上，普通车床、转塔车床、立式车床、自动与半自动车床上，完成工件的外圆、端面、切槽或切断等不同的加工工序。完成工件的外圆、端面、切槽或切断等不同的加工工序。 （图213）57图图2-13 几种常用的车刀几种常用的车刀145弯头车刀；弯头车刀；290外圆车刀；外圆车刀；3外螺纹车刀；外螺纹车刀；475外圆车刀；外

31、圆车刀；5成形车刀；成形车刀；690外圆车刀；外圆车刀；7切断刀；切断刀；8内圆切槽刀；内圆切槽刀；9内螺纹内螺纹车刀；车刀；10盲孔镗刀；盲孔镗刀；11通孔镗刀通孔镗刀第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮58a）焊接式车刀b）整体式车刀c）机夹式车刀车刀的结构第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮59 2. 硬质合金机夹重磨式车刀硬质合金机夹重磨式车刀 避免焊接引起的缺陷，提高避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀完全避免由于

32、刃磨而可能引起刀片的裂纹。片的裂纹。 3.机夹可转位式车刀机夹可转位式车刀 1.不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削不需刃磨，刀片材料能较好地保持原有力学性能、切削性能、硬度和抗弯强度。性能、硬度和抗弯强度。 2.减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产减少了刃磨、换刀、调刀所需的辅助时间，提高了生产效率。效率。 3.可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。可使用涂层刀片，提高刀具耐用度。第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮 1. 硬质合金焊接式车刀硬质合金焊接式车刀 结构简单、紧凑，抗振性结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便使用灵活。但能好，制造方便使用灵活

33、。但刀片易产生应力和裂纹。刀片易产生应力和裂纹。60刨刀、铣刀、钻头等其他刀具可视为车刀的演变或组合各种刀具切削部分的形状61 1. 麻花钻麻花钻 主要用于孔的粗加工，主要用于孔的粗加工，IT11级以下；表面粗糙度级以下；表面粗糙度Ra25m 6. 3 m 。第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮二、孔加工刀具二、孔加工刀具62图图218 麻花钻的组成和切削部分麻花钻的组成和切削部分63图图219 麻花钻的几何角度麻花钻的几何角度64 螺旋角对切削过程的影响螺旋角对切削过程的影响 f轴向力和扭矩轴向力和扭矩切削轻快切削轻快切削刃强度和散热条件切削刃强度和散热条件刀具寿命刀具

34、寿命影响排屑情况，影响排屑情况，它就是钻头的轴向前角它就是钻头的轴向前角。 标准麻花钻的螺旋角标准麻花钻的螺旋角=18 30。 黄铜、软青铜： =10 17 轻合金、紫铜： =35 40 高强度钢、铸铁:=10 15（1 1）螺旋角）螺旋角 指钻头最外缘处螺旋线的切线指钻头最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线的夹角与钻头轴线的夹角 。65（2 2）顶角）顶角22 指两主切削刃在与它们指两主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角平行的平面上投影的夹角 。（图图218b） 顶角对切削过程的影响顶角对切削过程的影响2 主切削刃长度主切削刃长度单位切削刃上的负荷及轴向力单位切削刃上的负荷及轴向力钻尖强度钻尖强

35、度有利于散热，提高钻头耐用度有利于散热，提高钻头耐用度而扭矩而扭矩66（3 3）前角）前角o o 是在正交平面内测量的是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角 。（图图219） 由于钻头的前刀面是螺旋面，且各点处的基面和正交由于钻头的前刀面是螺旋面，且各点处的基面和正交平面位置亦不相同，故主切削刃上各处的前角也是不相同平面位置亦不相同，故主切削刃上各处的前角也是不相同的，由外缘向中心逐渐减小。在图样上，钻头的前角不予的，由外缘向中心逐渐减小。在图样上，钻头的前角不予标注，而用螺旋角表示。标注，而用螺旋角表示。67（4 4）后角）后角f 是在假定工作平面内测量是在假定工作平面

36、内测量的切削平面与主后刀面之间的的切削平面与主后刀面之间的夹角夹角 。（。（图图219） 为改善切削条件，并能与切削刃上变化的前角相适应，为改善切削条件，并能与切削刃上变化的前角相适应，而使各点的楔角大致相等，麻花钻的后角刃磨时应由外缘而使各点的楔角大致相等，麻花钻的后角刃磨时应由外缘向中心逐渐增大。向中心逐渐增大。68（5 5）横刃角度）横刃角度 横刃角度包括横刃斜角横刃角度包括横刃斜角、横刃前角横刃前角o、和横刃后角和横刃后角 o。（。（图图220） 由于横刃前角为负值，因此横刃的切削条件很差，切由于横刃前角为负值，因此横刃的切削条件很差，切削时因产生强烈的挤压而产生很大的轴向力。削时因产

37、生强烈的挤压而产生很大的轴向力。 对于直径较大的麻花钻，一般都需要修磨横刃。对于直径较大的麻花钻，一般都需要修磨横刃。69图图220 横刃切削角度横刃切削角度70 2. 扩孔钻扩孔钻 用于对已钻孔的进一步加用于对已钻孔的进一步加工，工，IT10 IT11级；表面粗糙级；表面粗糙度度6. 3 3.2m 。（1 1）扩孔钻的类型扩孔钻的类型 （2 2）扩孔钻与麻花钻的比较扩孔钻与麻花钻的比较 图图221 1）刀齿数多（）刀齿数多（34个），故导向性好，切削平稳；个），故导向性好，切削平稳； 2）刀体强度和刚性较好；）刀体强度和刚性较好； 3）没有横刃，改善了切削条件。）没有横刃，改善了切削条件。

38、因此，大大提高了切削效率和加工质量。因此，大大提高了切削效率和加工质量。第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮71第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮72 3. 铰铰 刀刀 用于中、小尺寸孔的半精用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，加工和精加工，IT6 IT8级；级；表面粗糙度表面粗糙度1.6 0.4m 。（1 1）铰刀的类型铰刀的类型 （2 2）铰刀）铰刀与扩孔钻的比较与扩孔钻的比较 图图222图图2-23 1）刀齿数多（）刀齿数多（612个），故导向性好，切削平稳；个），故导向性好，切削平稳； 2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；）刀体

39、强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）； 因此，铰孔的加工质量更好。因此，铰孔的加工质量更好。第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮73 图图222 铰刀的类型铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（）套式机用铰刀（g）直柄）直柄 莫式圆锥铰刀（莫式圆锥铰刀（h）手用）手用1:50锥度铰刀锥度铰刀第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮74图图223 铰刀的结构铰刀的结构第二节第二节 常用金属

40、切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮75 1. 铣刀的几何角度铣刀的几何角度 主要用于平面、台阶、沟槽主要用于平面、台阶、沟槽和各种成形面的加工和各种成形面的加工 。（。（图图）1 1）圆柱铣刀）圆柱铣刀的几何角度的几何角度 图图224 前前 角角 为了便于制造，规定圆柱铣刀的为了便于制造，规定圆柱铣刀的前角用法平面前角前角用法平面前角n表示。表示。cosontgtg铣削钢件：铣削钢件： o=10 20铣削铸铁件：铣削铸铁件： o=5 15第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮三、铣三、铣 刀刀76图图 铣刀种类铣刀种类第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与

41、砂轮77图图224 圆柱铣刀的几何角度圆柱铣刀的几何角度第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮78 后后 角角 圆柱铣刀的后角是用正交圆柱铣刀的后角是用正交平面后角平面后角o表示。（表示。（图图）粗加工：粗加工： o 12精加工：精加工： o 16 螺旋角螺旋角 圆柱铣刀的螺旋角圆柱铣刀的螺旋角就是其就是其刃倾角刃倾角它能使切削刃逐渐切入它能使切削刃逐渐切入和切离工件，而且同时工作齿和切离工件，而且同时工作齿数较多，故能提高铣削过程的数较多，故能提高铣削过程的平稳性。平稳性。粗齿铣刀：粗齿铣刀： 40 60细齿铣刀：细齿铣刀： 30 35第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮

42、常用金属切削刀具与砂轮792 2）端铣刀）端铣刀的几何角度的几何角度 端铣刀的每个刀齿类似车刀，有主、端铣刀的每个刀齿类似车刀，有主、副切削刃和过渡刃。在正交平面系内端副切削刃和过渡刃。在正交平面系内端铣刀的标注角度有：铣刀的标注角度有：o、o、kr、kr和和s。图图225 2. 硬质合金端铣刀硬质合金端铣刀第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮80图图225 端铣刀的几何角度端铣刀的几何角度第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮81 3. 铣削方式及合理选用铣削方式及合理选用 铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关铣削方式是指铣削时铣刀相对于工

43、件的运动和位置关系。不同的铣削方式对刀具的耐用度、工件的加工表面粗系。不同的铣削方式对刀具的耐用度、工件的加工表面粗糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率等都有很大糙度、铣削过程的平稳性及切削加工的生产率等都有很大的影响。的影响。（1 1）圆周铣削法（周铣法）圆周铣削法（周铣法） 周铣法有两种铣削方式：逆周铣法有两种铣削方式：逆铣法和顺铣法。铣法和顺铣法。第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮821） 逆逆 铣铣 逆铣时，刀齿的切削厚度从逆铣时，刀齿的切削厚度从ac=0至至acmax。当。当ac=0时，刀齿时，刀齿在工件表面上挤压和摩擦，刀齿较易磨损。同时，工件表面受在工

44、件表面上挤压和摩擦，刀齿较易磨损。同时，工件表面受到较大的挤压应力，冷硬现象严重，更加剧刀齿磨损，并影响到较大的挤压应力，冷硬现象严重，更加剧刀齿磨损，并影响已加工表面质量。此外，逆铣时刀齿作用于工件上的垂直进给已加工表面质量。此外，逆铣时刀齿作用于工件上的垂直进给力力FfN朝上有挑起工件的趋势，这就要求工件装夹紧固。但是朝上有挑起工件的趋势，这就要求工件装夹紧固。但是逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，逆铣时刀齿是从切削层内部开始工作的，当工件表面有硬皮时，对刀齿没有直接影响；同时作用于工件上的进给力对刀齿没有直接影响；同时作用于工件上的进给力Ff与其进给与其进给方向相反

45、，使铣床工作台进给机构中的丝杠螺母始终保持良好方向相反，使铣床工作台进给机构中的丝杠螺母始终保持良好的右侧面接触，因此进给速度比较平稳。的右侧面接触，因此进给速度比较平稳。 （图图） 铣刀旋转切入工件的方向与铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。工件的进给方向相反。 （图图228）第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮83图图228 逆铣与顺铣逆铣与顺铣 （a）逆铣）逆铣 （b）顺铣）顺铣第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮84第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮852） 顺顺 铣铣p顺铣时，刀齿的切削厚度从顺铣时，刀齿的切

46、削厚度从acmax 到到ac=0 。容易切下切削层，。容易切下切削层，刀齿磨损较刀齿磨损较少，已加工表面质量较高少，已加工表面质量较高。顺铣法可提高刀具耐用度。顺铣法可提高刀具耐用度23倍。倍。p但在顺铣过程中，作用于工件上的进给力但在顺铣过程中，作用于工件上的进给力Ff与其进给方向相同，此时如与其进给方向相同，此时如果铣床工作台下面的传动丝杠与螺母之间的间隙较大，则力果铣床工作台下面的传动丝杠与螺母之间的间隙较大，则力Ff有可能使工有可能使工作台连同丝杠一起沿进给方向移动，导致丝杠与螺母之间的间隙转移到另作台连同丝杠一起沿进给方向移动，导致丝杠与螺母之间的间隙转移到另一侧面上去，引起进给速度

47、时快时慢，影响一侧面上去，引起进给速度时快时慢，影响工件表面粗糙度工件表面粗糙度，有时甚至会，有时甚至会因进给量突然增加很多而因进给量突然增加很多而损坏损坏铣刀刀齿。铣刀刀齿。p采用顺铣法加工时采用顺铣法加工时要求要求：铣床的进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置；：铣床的进给机构具有消除丝杠螺母间隙的装置；工件表面没有硬皮，否则铣刀很易磨损。工件表面没有硬皮，否则铣刀很易磨损。 （图图） 铣刀旋转切入工件的方向与铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。（工件的进给方向相同。（图图）第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮86（2 2）端面铣削法（端铣法）端面铣削法（端铣法）

48、 1）对称铣削）对称铣削 刀齿切入工件与切出工件的刀齿切入工件与切出工件的切削厚度切削厚度ac相同者称为对称铣削。相同者称为对称铣削。（图图229 a）2）不对称铣削）不对称铣削 刀齿切入时的切削厚度小于刀齿切入时的切削厚度小于或大于切出时的切削厚度者称为或大于切出时的切削厚度者称为不对称铣削。（不对称铣削。（图图229 b c）第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮87图图229 端面铣削方式端面铣削方式第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮88 1. 拉刀的类拉刀的类型型 拉削加工质量好，生产率高。拉削加工质量好，生产率高。拉刀寿命长，并且拉床结构简

49、单。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。但拉刀结构复杂，制造比较麻烦，但拉刀结构复杂，制造比较麻烦，价格较高，因而多用于大量和批量价格较高，因而多用于大量和批量生产的精加工。生产的精加工。第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮四、拉四、拉 刀刀89图图 拉刀的类型拉刀的类型第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮90图 拉削的各种表面91 图图230 圆孔拉刀的结构圆孔拉刀的结构1头部；头部；2颈部；颈部；3过渡圆锥；过渡圆锥；4前导部前导部5切削部；切削部；6校准部；校准部；7后导部；后导部；8尾部尾部第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮

50、92图图231 拉刀切削部分的主要几何参数拉刀切削部分的主要几何参数第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮1 1）齿升量）齿升量a af f 2 2）齿距）齿距p p 3 3）前角）前角o o 4 4）后角）后角o o 5 5）刃带宽度）刃带宽度b ba1a1 93 1）分层式拉削）分层式拉削 2）分块式拉削）分块式拉削 可获得较高的表面质量，可获得较高的表面质量，但拉刀长度较长，生产率较但拉刀长度较长，生产率较低。（低。（图图） 拉刀长度短，生产率高，拉刀长度短，生产率高，但拉刀结构复杂，制造困难，但拉刀结构复杂，制造困难，拉削后的工件表面比较粗糙。拉削后的工件表面比较粗

51、糙。（图图） 3）综合式拉削）综合式拉削 综合了上述两种拉削方综合了上述两种拉削方式的优点，拉刀短，生产率式的优点，拉刀短，生产率高，加工表面也较光洁。高，加工表面也较光洁。（图图）第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮94分层式拉削分层式拉削第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮95分块式拉削分块式拉削第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮96综合式拉削综合式拉削第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮971. 齿轮刀具的类型齿轮刀具的类型（1） 成形法齿轮刀具成形法齿轮刀具 （2） 展成法齿轮刀具展成法齿轮刀具图

52、图232 利用齿轮的啮合原理利用齿轮的啮合原理加工齿轮。常用的展成法加工齿轮。常用的展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等刀、剃齿刀等第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮齿轮刀具齿轮刀具98图图232 成形齿轮铣刀成形齿轮铣刀第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮992. 插齿刀插齿刀（1 1）插齿刀的基本工作原理）插齿刀的基本工作原理 图图233（2 2）插齿刀的结构特点）插齿刀的结构特点 （3 3）插齿刀的选用）插齿刀的选用 图图第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮100图图233 插齿刀的基本工作原理

53、插齿刀的基本工作原理第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮101第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮102第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮1032. 齿轮滚刀齿轮滚刀（1 1）齿轮滚刀的工作原理）齿轮滚刀的工作原理 （2 2）齿轮滚刀的基本蜗杆）齿轮滚刀的基本蜗杆 （3 3）齿轮滚刀的选用）齿轮滚刀的选用 图图235图图236第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮104图图235 齿轮滚刀的工作原理齿轮滚刀的工作原理第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮105图图236 齿轮滚刀的基本蜗

54、杆与刀刃位置齿轮滚刀的基本蜗杆与刀刃位置第二节第二节 常用金属切削刀具与砂轮常用金属切削刀具与砂轮106思考题 思考题：根据逆铣和顺铣的定义，分析哪个是不对称逆铣，哪个是不对称顺铣？适合哪种切削情况？107表2-5 砂轮特性、代号和适用范围108即砂粒，是构成砂轮的主要成分分为：磨料氧化物系碳化物系超硬材料棕刚玉白刚玉钢高速钢黑碳化硅绿碳化硅铸铁硬质合金人造金刚石立方氮化硼高硬材料难加工材料硬质磨料中加入结合剂，经压坯、干燥、焙烧而制成109即磨料颗粒的大小分为：粒度磨粒微粉每英寸筛网长度上的筛孔数表示30#46# 一般磨削54#100# 半精磨、精磨120#240# 精密磨、超精磨以颗粒最大

55、尺寸的微米数表示W60W28 精密磨、超精磨W20W0.5 超精磨、镜面磨110起粘结磨粒的作用分为：结合剂 陶瓷结合剂树脂结合剂橡胶结合剂金属结合剂耐酸碱、强度较高、较脆 各种砂轮不耐酸碱、强度高、有弹性 切断砂轮、高速砂轮等不耐酸碱、强度高、弹性好 薄片砂轮、抛光砂轮等金刚石砂轮111磨粒从砂轮表面脱落的难易程度取决于磨粒与粘合剂的粘结强度硬度砂轮硬度高，磨粒不易脱落 硬度低，磨粒易脱落磨未淬硬钢 LN 磨淬硬钢 HK磨硬质合金 HJ 精密磨 KL超软软中软中中硬硬超硬DEFGHJKLMNP QRS TY112磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系磨料所占比例越大，组织越紧密，气孔少 反之，

56、组织疏松，气孔多组织 组织号：014组织号大，磨料所占体积小，砂轮疏松常用：47113表表2-6 2-6 常用砂轮的形状及用途常用砂轮的形状及用途114PSA400100127A60L5B35PSA砂轮形状：双面凹砂轮砂轮特性代号实例：400尺寸外径：400mm100厚度：100mm127内径：127mmA磨料：棕刚玉60粒度：60#L硬度：中软5组织号：5号（中等）B结合剂：树脂（B）35最高线速度：35m/s115谢谢116一、机床的分类及型号一、机床的分类及型号第三节第三节 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识117钻钻 床床按加工性质、所用按加工性质、所用刀具和机床用途分刀具和

57、机床用途分齿轮加工机床齿轮加工机床螺纹加工机床螺纹加工机床铣铣 床床刨刨 插插 床床镗镗 床床磨磨 床床拉拉 床床特种加工机床特种加工机床锯锯 床床车车 床床其它机床其它机床第三节第三节 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识118第三节第三节 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识按机床的通按机床的通用性程度分用性程度分通用机床通用机床专门化机床专门化机床专用机床专用机床按机床工按机床工作精度分作精度分普通机床普通机床精密机床精密机床高精度机床高精度机床1192. 机床的技术参数与尺寸系列机床的技术参数与尺寸系列 机床的技术参数是表示机床的尺寸大小和加工能力的各种数据，一般包括：

58、主参数，第二主参数，主要工作部件的结构尺寸，主要工作部件的移动行程范围，各种运动的速度范围和级数，各电机的功率，机床轮廓尺寸等。3. 机床的型号编制机床的型号编制第三节第三节 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识120 注：1）有“”符号者，为大写的汉语拼音字母； 2）有“”符号者，为阿拉伯数字； 3）有“（ ）”的代号或数字，当无内容时则不表示，有内容时应去掉括号分类代号类别代号通用特性和结构特性代号组别代号型别代号主参数或设计顺序号主轴数（用“ ”分开）重大改进序号同一型号机床的变型代号(用“”分开)最大跨距、最大工件长度、工作台长度等第二参数(用“”分开)() () () ()

59、() ()121 C A 6 1 40类别代号（车床类）类别代号（车床类）结构特性代号（结构不同）结构特性代号（结构不同）组别代号（落地及卧式车床组）组别代号（落地及卧式车床组）系别代号（卧式车床系）系别代号（卧式车床系）主参数代号（最大工件回转直径主参数代号（最大工件回转直径400mm）举例：举例：第三节第三节 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识122类别 车床 钻床 镗床 磨 床 齿轮加工机床 螺纹加工机床 铣床 刨插床 拉床 特种加工机床 锯床 其它机床 代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻 镗 磨 2磨 3磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其 （1）机床的类别代号123

60、（2）机床的特性代号通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速通用特性代号124表表 金属切削机床的类、组划分表金属切削机床的类、组划分表125表表 金属切削机床的类、组划分表金属切削机床的类、组划分表126机 床主 参 数 名 称折 算 系 数 卧式车床立式车床摇臂钻床卧式镗床外圆磨床内圆磨床矩台平面磨床齿轮加工机床升降台铣床插床及牛头刨床拉床 床身上最大回转直径最大车削直径最大钻孔直径镗轴直径最大磨削直径最大磨削孔径工作台面宽度最大工件直径工作台面宽度最大插削及刨削长度额定拉力（t） 1