金属工艺学课件—讲课课件12

1、金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工第五章第五章 切削加工的基础知识切削加工的基础知识1 1. . 切削加工定义：切削加工定义：用刀具从毛坯上切去多余的金属层使获得的零件的尺寸、用刀具从毛坯上切去多余的金属层使获得的零件的尺寸、形状和表面质形状和表面质 量都符合规定要求的加工方法。量都符合规定要求的加工方法。2. 2. 切削加工分类切削加工分类1) 1) 钳工：工人手持工具完成的切削加工钳工：工人手持工具完成的切削加工 如：锯、锉、刮、錾削、划线等。如：锯、锉、刮、錾削、划线等。特点：劳动强度高、生产率低。特点：劳动强度高、生产率低。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工用途：装配、修理以及在新

2、产品研制中广泛应用。用途：装配、修理以及在新产品研制中广泛应用。 2 2） 机械加工（机加工：工人操作机床完成的切削加工）机械加工（机加工：工人操作机床完成的切削加工）特点：劳动强度低，生产率高。特点：劳动强度低，生产率高。用途：加工零件。用途：加工零件。第一节第一节 切削运动及切削用量切削运动及切削用量 一、切削运动一、切削运动切削运动：切削运动：主要方法有：车削、钻削、刨削、铣削和磨削等。主要方法有：车削、钻削、刨削、铣削和磨削等。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1. 主运动主运动 主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具前刀面接近工件而主运动是使刀具和工件之间产生相对运动，促

3、使刀具前刀面接近工件而实现切削的运动，也是切削运动中速度最高，消耗功率最多的运动。实现切削的运动，也是切削运动中速度最高，消耗功率最多的运动。 2. 2. 进给运动进给运动进给运动是使刀具与工件之间产生附加的相对运动，与主运动配合，即可连进给运动是使刀具与工件之间产生附加的相对运动，与主运动配合，即可连续地切除切屑，获得具有所需几何特性的已加工表面。续地切除切屑，获得具有所需几何特性的已加工表面。 特点：特点：1.1.切削速度最高切削速度最高 2. 2.消耗机床功率最多消耗机床功率最多 3. 3.只有一个只有一个特点：特点：1.1.切削速度低切削速度低 2. 2.消耗机床功率的一小部分消耗机床

4、功率的一小部分 3. 3.可能有一个，也可能有多个。可能有一个，也可能有多个。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工二、二、 切削用量切削用量 已加工表面已加工表面 工件上的三表面工件上的三表面待加工表面待加工表面 过渡表面（加工表面）过渡表面（加工表面）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1. 切削速度切削速度vcvc1）若主运动为旋转运动，切削速度一般为其最大线速度，若主运动为旋转运动，切削速度一般为其最大线速度， vcvc可按下式计算：可按下式计算： 1000dnvc m / s m / s 或或m / minm / min 2 2） 若主运动为往复直线

5、运动（如刨削、插削等），则若主运动为往复直线运动（如刨削、插削等），则 常以其平均速度为切削速度。常以其平均速度为切削速度。vcvc按下式计算按下式计算 10002rcLnv m / s m / s 或或 m / minm / min金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2. 2. 进给量进给量用单刃刀具（如车刀、刨刀）加工时，进给量可用刀具或工件每转或每往复行程的用单刃刀具（如车刀、刨刀）加工时，进给量可用刀具或工件每转或每往复行程的位移量来表述和度量。单位为位移量来表述和度量。单位为mm/rmm/r（如车削时）或（如车削时）或mm/stmm/st（如刨削时）。（如刨削时）。用多刃刀具（铣刀）

6、加工时，用多刃刀具（铣刀）加工时， fz - fz - 每齿进给量每齿进给量mm/zmm/z vf - vf - 进给速度进给速度mm/s(mm/min)mm/s(mm/min) f - f - 每转进给量每转进给量mm/rmm/r三者之间关系可用下式表示：三者之间关系可用下式表示：v vf f = fn / 60 = f= fn / 60 = fz z z n / 60(mm/s) z n / 60(mm/s)金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工3. 3. 背吃刀量背吃刀量a ap p2mwpdda 钻孔：钻孔：ap=D/2 ap=D/2 VcVc、 f f 、apap统称为切削用量三要素统

7、称为切削用量三要素在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量，以动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量，以apap表示，单位为表示，单位为mmmm。车外圆时，可用下式计算：车外圆时，可用下式计算： 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工第二节第二节 刀具的几何形状及刀具材料刀具的几何形状及刀具材料1. 1. 车刀切削部分的组成车刀切削部分的组成一、刀具的几何形状一、刀具的几何形状(1)(1)前刀面前刀面 刀具上切刀具上切 屑流过的表面。屑流过的表面。(2)(

8、2)主后刀面主后刀面 刀具上刀具上 同前刀面相交形成同前刀面相交形成 主切削刃的后刀面。主切削刃的后刀面。 (3)(3)副后刀面副后刀面 刀具上同前刀面刀具上同前刀面 相交形成副切削刃的后刀面。相交形成副切削刃的后刀面。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工(4)(4)主切削刃主切削刃 主要用于切削金属的切削刃。主要用于切削金属的切削刃。(5)(5)副切削刃副切削刃 切削刃上除主切削刃以外的刃，它向背离切削刃上除主切削刃以外的刃，它向背离 主切削刃的方向延伸。主切削刃的方向延伸。 (6)(6)刀尖刀尖 主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切 削刃。

9、削刃。 2. 2. 车刀的几何角度车刀的几何角度三个辅助平面三个辅助平面(1)(1)基面基面 过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的 平面。平面。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工(2)(2)切削平面切削平面 过切削刃选定点，与切削刃相切，与切削速过切削刃选定点，与切削刃相切，与切削速 度平行，并垂直于基面的平面。度平行，并垂直于基面的平面。 (3)(3)正交平面正交平面 过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削 的面。的面。 3. 3. 车刀切削部分的主要角度车刀切削部分

10、的主要角度 刀具的角度：影响切削力的大小、切屑的形状、刀具耐刀具的角度：影响切削力的大小、切屑的形状、刀具耐 用度的大小，同时也是刀具刃磨的理论用度的大小，同时也是刀具刃磨的理论依据。依据。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工 车刀的主要角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角，见图车刀的主要角度有前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角，见图5-1-55-1-5(1)(1)前角前角oo基面与前刀面间的夹角（顺时针为正）基面与前刀面间的夹角（顺时针为正）它反映了前刀面的倾斜程度（正交平面内测量）它反映了前刀面的倾斜程度（正交平面内测量）作用：影响刀头的锋利度和强度。作用：影响刀头的锋利度和强度。o

11、o 切削刃越锋利切削刃越锋利切削越轻快切削越轻快 但会削弱刀头的强度但会削弱刀头的强度 崩刃。崩刃。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工选择：选择：范围：通常范围：通常o=-5o=-5+25+25 (2)(2)后角后角oo主后刀面与切削平面间的夹主后刀面与切削平面间的夹 角角( (逆时针为正）逆时针为正）作用：作用：工件材料的工件材料的bb、HRCo,HRCo,反之取大值。反之取大值。刀具材料：高速钢刀具材料：高速钢o o ； 硬质合金硬质合金oo。粗加工：粗加工： o o 精加工：精加工： o ooo摩擦越小摩擦越小切削刃越锋利；切削刃越锋利；oo会削弱刀

12、头的强度，散热条件变差，容易崩刃。会削弱刀头的强度，散热条件变差，容易崩刃。1.1.影响刀头的强度和锋利度影响刀头的强度和锋利度2.2.减少刀具主后刀面和工件过渡表面之间的摩擦。减少刀具主后刀面和工件过渡表面之间的摩擦。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工范围：范围：(3)(3)主偏角主偏角rr主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角 (4)(4)副偏角副偏角rr副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间 的夹角的夹角 选择：主副偏角应根据工件的刚度及加工要求选取合理的数值。选择：主副偏角应根据工件的刚度及加工要求选

13、取合理的数值。 范围：一般车刀常用的主偏角有范围：一般车刀常用的主偏角有4545、7575、9090等几种，等几种， 车削细长轴时取主偏角等于车削细长轴时取主偏角等于75759090的车刀；的车刀； 副偏角为副偏角为5 51515。o=6o=61212。精加工时选得大些，粗加工选小些。精加工时选得大些，粗加工选小些。 作用：主偏角主要影响切削层截面的形状和参数，影响切削分力的分配，并和副偏角作用：主偏角主要影响切削层截面的形状和参数，影响切削分力的分配，并和副偏角一起影响已加工表面的粗糙度；副偏角还有减小副后刀面与已加工表面间摩擦的作用。一起影响已加工表面的粗糙度；副偏角还有减小副后刀面与已加

14、工表面间摩擦的作用。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工KrKrFxyFxyFyFyFxFxFx=FxycosKrFy=FxysinKr金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1)1)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 刀尖与工件回转中心等高刀尖与工件回转中心等高 0e = 0 0e = 00e = 0 0e = 0刀尖高于工件回转中心刀尖高于工件回转中心 0e0e0 0 0e0e0 0刀尖低于工件回转中心刀尖低于工件回转中心 0e0e0 0 0e0e0 04. 4. 刀具的工作角度刀具的工作角度金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2)2)刀杆中心线安装偏斜对工作角度的影响刀

15、杆中心线安装偏斜对工作角度的影响 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工二、刀具材料二、刀具材料（一）对刀具材料的基本要求（一）对刀具材料的基本要求1.1.较高的硬度较高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在HRC60HRC60以上。以上。2.2.足够的强度和韧性足够的强度和韧性 3.3.较好的耐磨性较好的耐磨性 4.4.较高的耐热性较高的耐热性 5.5.良好的工艺性：良好的工艺性：刀具接受加工的难易程度刀具接受加工的难易程度 （二）常用刀具材料（二）常用刀具材料硬度越高的材料耐磨性越好硬度越高的材料耐磨性越好耐热性越高的

16、材料允许的切削速度越高耐热性越高的材料允许的切削速度越高刀具的工作环境：高压、强烈冲击、强烈摩擦、高温刀具的工作环境：高压、强烈冲击、强烈摩擦、高温金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1. 1. 碳素工具钢碳素工具钢（含碳量在（含碳量在0.7%0.7%1.3%1.3%） 特点：特点： 1 1）刃磨性好）刃磨性好2 2）淬火后硬度为）淬火后硬度为HRC61HRC6164643 3）价格便宜）价格便宜 4 4）耐热性低）耐热性低 200 200C C丧失原来的硬度，丧失原来的硬度，V V切切5 5）热处理性能差：热处理时易变形，产生裂纹。）热处理性能差：热处理时易变形，产生裂纹。 用途：用途： 制

17、造形状简单的低速手动工具。如：锉刀、钢锯条、手用丝锥等。制造形状简单的低速手动工具。如：锉刀、钢锯条、手用丝锥等。 牌号：牌号：T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、 T13 T13、T13AT13A（角标的数字为含（角标的数字为含C C的千分比，字母的千分比，字母A A为高级优质）为高级优质）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2. 2. 合金工具钢合金工具钢（在碳素工具钢中加入少量（在碳素工具钢中加入少量W W、 Cr Cr、MnMn等合金元素）等合金元素）特点：与特点：与“T” “T” 相比相比1 1）耐磨性好）耐磨性好2 2）耐热性仍不太高）耐热性仍不太高 250 25030

18、0300C C， V V切切3 3）热处理性好，淬火不易变形）热处理性好，淬火不易变形用途：用途： 制造形状复杂的低速切削的刀具。如：铰刀、丝锥、板牙等。制造形状复杂的低速切削的刀具。如：铰刀、丝锥、板牙等。 牌号：牌号：9Crsi9Crsi、CrWMn CrWMn 3. 3. 高速钢高速钢（合金元素含量较高的一种高合金工具钢）（合金元素含量较高的一种高合金工具钢） W W（9 920%20%）、）、CrCr（3 35%5%）、）、V V（1 13%3%）牌号前边的数字为含牌号前边的数字为含C C的千分比，的千分比，1%1%时不标出时不标出金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工特点：特点： 1

19、1）HRC65HRC652 2）耐热性）耐热性540540650650 3 3）抗弯强度高）抗弯强度高 4 4）热处理性好（在空气中能淬硬，所以又叫）热处理性好（在空气中能淬硬，所以又叫“风钢风钢”）5 5）刃磨性好。也叫）刃磨性好。也叫“锋刚锋刚” ” ，颜色是白的又叫白条钢。，颜色是白的又叫白条钢。 用途：用途： 制造形状复杂、中速切削的各种刀具。如：车刀、刨刀、铣刀、拉刀、制造形状复杂、中速切削的各种刀具。如：车刀、刨刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等。齿轮刀具等。常用牌号：常用牌号：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2牌号中的数字为前边元素含量的百分比，小于牌

20、号中的数字为前边元素含量的百分比，小于1.5%1.5%时不标出时不标出金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工4. 4. 硬质合金硬质合金 WCWC、TICTIC和和CoCo用粉末冶金的方法制成的一种合金用粉末冶金的方法制成的一种合金1)1)钨钴类钨钴类(YG) (YG) 由由WC + CoWC + Co组成，组成，CoCo起粘结剂的作用起粘结剂的作用特点：特点： 1)HRC701)HRC702)b2)b（相对（相对YTYT类而言）类而言） 3)3)耐热性耐热性800800900900C C牌号：牌号：YG3YG3、YG6YG6、YG8 YG8 （数字表示含（数字表示含CoCo量的百分比其量的百分

21、比其 余为余为 WC WC的含量的含量 ）用途：加工铸铁、青铜等脆性材料。用途：加工铸铁、青铜等脆性材料。选用：粗加工：选选用：粗加工：选YG8YG8（切削力大，冲击大，要求韧性好）（切削力大，冲击大，要求韧性好） 精加工：选精加工：选YG3YG3（切削力小，冲击小，要求耐热性好）（切削力小，冲击小，要求耐热性好）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工特点：特点： 1)HRC751)HRC752)b2)b韧性差（相对于韧性差（相对于YGYG类）类） 3)3)耐热性高（耐热性高（90090010001000C C） 牌号：牌号：YT5YT5、YT15YT15、YT30YT30用途：加工钢等塑性材料

22、。用途：加工钢等塑性材料。 粗加工：选粗加工：选YT5 YT5 （切削力大，冲击大，要求韧性好）（切削力大，冲击大，要求韧性好） 精加工：选精加工：选YT30 YT30 （切削力小，冲击小，要求耐热性好）（切削力小，冲击小，要求耐热性好） 2) 2) 钨钛钴类钨钛钴类 （YTYT） W C + Ti C+ CoW C + Ti C+ Co角标数字表示其前边元素含角标数字表示其前边元素含TiCTiC的百分数。含的百分数。含TiCTiC的量越大，耐磨性、耐热性越好，的量越大，耐磨性、耐热性越好，但韧性和强度越低。但韧性和强度越低。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工小结：刀具材料的耐热性由差到好的

23、顺序是：小结：刀具材料的耐热性由差到好的顺序是： 碳素工具钢碳素工具钢合金工具钢合金工具钢高速钢高速钢硬质合金硬质合金金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工第三节第三节 金属切削过程金属切削过程一、切屑形成过程及切屑种类一、切屑形成过程及切屑种类1. 1. 切屑形成过程切屑形成过程 切屑的形成过程为：切屑的形成过程为：切屑是加工过程各切屑是加工过程各种物理量的综合反映种物理量的综合反映金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2. 2. 切屑的种类切屑的种类 1) 1) 带状切屑带状切屑 象一条皮带一样象一条皮带一样, ,见图见图121 a)121 a)金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工条件：材料条

24、件：材料（塑性大）硬度（塑性大）硬度HRC V fHRC V f解释解释: : 材料材料 刀具前刀面金属微熔状态起刀具前刀面金属微熔状态起 润滑作用润滑作用 f f切屑厚度小，金属层不易断裂切屑厚度小，金属层不易断裂 切屑变形小，金属层不易断裂切屑变形小，金属层不易断裂优点：切削力较平稳（不易振动）加工表面光滑（优点：切削力较平稳（不易振动）加工表面光滑（RaRa）缺点缺点: : 断屑困难，易缠绕工件和刀具，损坏刀具刮伤工件。断屑困难，易缠绕工件和刀具，损坏刀具刮伤工件。注意：需要有断屑措施。注意：需要有断屑措施。VVCC金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2) 2) 节状切屑节状切屑 3)

25、3) 崩碎切屑崩碎切屑 切屑为一节一节的，长度较带状短。切屑为一节一节的，长度较带状短。 加工铸铁、青铜等脆性材料加工铸铁、青铜等脆性材料条条件：件：材料的材料的中等，中等，HRCHRC中等中等 V f o V f o特点：切削力不够平稳，易引起轻度振动（特点：切削力不够平稳，易引起轻度振动（F F切切 削力波动大）削力波动大）RaRa较大。较大。条件：加工脆性材料条件：加工脆性材料 HRC HRC 如如: :铸铁铸铁 青铜等。青铜等。特点：切削力波动大易振动特点：切削力波动大易振动RaRa；（切削热集中在刀刃；（切削热集中在刀刃 附近散热困难，刀具寿命下降；切屑可沿不同方附近散热困难，刀具寿

26、命下降；切屑可沿不同方 向飞出，易伤人。可以通过改变主刃的形状来改向飞出，易伤人。可以通过改变主刃的形状来改 变切削的飞出方向，避免伤人）变切削的飞出方向，避免伤人）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工金属在冷压加工后，随着变形度的增加，金属在冷压加工后，随着变形度的增加， 硬度和强度升高塑性下降，这种因硬度和强度升高塑性下降，这种因为冷变形而引起的金属强化现象称为为冷变形而引起的金属强化现象称为“加工硬化加工硬化”加工硬化引起的后果：引起材料的机械性能的改变，引起后续工序加工困难。加工硬化引起的后果：引起材料的机械性能的改变，引起后续工序加工困难。 二、加工硬化的概念二、加工硬化的概念金工实

27、习理论金工实习理论冷加工冷加工三、切削力和切削功率三、切削力和切削功率定义定义：2. 2. 分解：切削力分解：切削力F F分解成三个方向的分力分解成三个方向的分力 主切削力主切削力F Fc c 试验表明试验表明 Fc Fc （0.850.900.850.90）F F他是选择机床动力，计算车刀强度，设计他是选择机床动力，计算车刀强度，设计主轴系统的主要依据。主轴系统的主要依据。刀具切削时必须克服的力：刀具切削时必须克服的力： 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工这三个切削分力与总切削力有如下关系：这三个切削分力与总切削力有如下关系： (3) (3) 背向力背向力FpFp吃刀抗力，实验测定吃刀抗力

28、，实验测定 FP FP( (0.1 0.70.1 0.7) )FcFc 该力易顶弯工件，易振动，使加工表面粗糙该力易顶弯工件，易振动，使加工表面粗糙RaRa增大增大 Kr, FP Kr, FP。加工细长轴时，。加工细长轴时，Kr 75Kr 75o o 90 90其目的其目的 是使是使FPFP（工件变形（工件变形）。）。(2) (2) 进给力进给力F Ff f走刀抗力，实验测定走刀抗力，实验测定Ff Ff （0.10.6 0.10.6 ）FcFc （主要受（主要受KrKr的影响）且的影响）且Kr, FfKr, Ff 他是设计机床进给机构的依据。他是设计机床进给机构的依据。金工实习理论金工实习理论

29、冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工3. 3. 切削功率切削功率Pm Pm KWvFPccm601000四、切削热和切削液四、切削热和切削液( (一一) ) 切削热的产生、传出及对加工的影响切削热的产生、传出及对加工的影响 1 1. .切削热的主要来源切削热的主要来源 切削层的弹塑性变形（是热切削层的弹塑性变形（是热 量的主要来源）；量的主要来源）； 刀具与工件之间的摩擦；刀具与工件之间的摩擦； 刀具与切屑之间的摩擦。刀具与切屑之间的摩擦。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工切削热切削热75%75%切屑切屑 改变切屑的颜色，银白色或淡黄色改变切屑的颜色，银白色或淡黄色 温度不高温

30、度不高/ /紫色或紫黑色温度较高；紫色或紫黑色温度较高；20%20%工件工件 受热膨胀或变形，影响精度受热膨胀或变形，影响精度 磨削时易退火；磨削时易退火；4% 4% 刀具刀具 HRC HRC 耐磨性耐磨性 刀具寿命刀具寿命1% 1% 空气空气2 2. .切削热产生的三个区域切削热产生的三个区域剪切面：弹塑性变形；剪切面：弹塑性变形；刀具前刀面与切屑接触区；刀具前刀面与切屑接触区；主后刀面与工件接触区主后刀面与工件接触区。3 3. .切削热的传出途径及对切削加工的影响切削热的传出途径及对切削加工的影响金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工( (二二) ) 切削液的作用和种类切削液的作用和种类1

31、1. .作用：冷却和润滑作用：冷却和润滑2 2. .种类种类 a. a.水基切削液：以水为主加防锈剂。水基切削液：以水为主加防锈剂。 作用：冷却。作用：冷却。 应用：磨削（冷却）应用：磨削（冷却） b.b.油基切削液（主要为矿物油，少数有植物油或混合油）油基切削液（主要为矿物油，少数有植物油或混合油） 作用：润滑（主要）；冷却（次要）。作用：润滑（主要）；冷却（次要）。 应用：精车或成形面加工，（减小摩擦应用：精车或成形面加工，（减小摩擦 Ra Ra 振动振动 切削力切削力）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工c.c.乳化类乳化类作用：冷却（主要），润滑（作用小）作用：冷却（主要），润滑（作用

32、小） 粗车粗车磨削磨削精铣精铣作用：润滑（主要），冷却（作用小）作用：润滑（主要），冷却（作用小）精车精车钻孔钻孔低浓度乳化液低浓度乳化液高浓度乳化液高浓度乳化液金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工五、刀具磨损和刀具耐用度（刀具寿命）五、刀具磨损和刀具耐用度（刀具寿命）1.1.刀具磨损的形式与过程刀具磨损的形式与过程 磨损形式磨损形式主后刀面磨损（脆性材料）主后刀面磨损（脆性材料） 前刀面磨损（塑性材料）前刀面磨损（塑性材料） 前后刀面同时磨损前后刀面同时磨损 前刀面磨损形成月牙状的原因：前刀面磨损形成月牙状的原因： a. a.刀尖处有积屑瘤刀尖处有积屑瘤HRCHRC（加工硬化）保护（加工硬化

33、）保护 刀刃；刀刃； b. b.在距刀刃在距刀刃l l处处C C最高，最高，HRCHRC不耐磨。不耐磨。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工初期磨损阶段初期磨损阶段 OA OA过程：过程：正常磨损阶段正常磨损阶段AB AB 急剧磨损阶段急剧磨损阶段 BC BC金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2. 2. 刀具的耐用度刀具的耐用度 （刀具寿命）（刀具寿命）粗加工，两次刃磨期间实际进行切削的时间（粗加工，两次刃磨期间实际进行切削的时间（minmin）；）；精加工，按走刀次数或按加工零件的个数。精加工，按走刀次数或按加工零件的个数。 影响刀具耐用度的因素：影响刀具耐用度的因素： （切削用量）（切

34、削用量）V f ap V f ap 所以所以CC 工件材料工件材料 HRC Fc HRC Fc C C 刀具角度刀具角度 Kr Kr散热面积散热面积C FzC Fz切削用量三要素对切削用量三要素对C C的影响为：的影响为：V V最大，最大，f f次之，次之，apap最小。最小。切削用量三要素对刀具耐用度的影响为：切削用量三要素对刀具耐用度的影响为： v v最大，最大，f f次之，次之，apap最小。最小。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1.1.加工精度加工精度 尺寸精度：尺寸精度： 形状精度形状精度 ：公差划分为公差划分为2020个等级个等级 用用用用ITIT加角标表示加角标表示IT01

35、IT01、IT0IT0和和IT1IT1IT18IT18数字越大，精度等级越低数字越大，精度等级越低 圆柱面的圆柱度、圆度，平面的平面度等圆柱面的圆柱度、圆度，平面的平面度等位置精度位置精度 ：第四节第四节 零件加工质量和生产率的概念零件加工质量和生产率的概念一、零件的加工质量一、零件的加工质量 平行度平行度 垂直度垂直度 倾斜度倾斜度 同轴度同轴度 对称度对称度 位置度位置度 圆跳动度圆跳动度 全跳动度全跳动度 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工两圆柱面之间的同轴度，二平面之间的平行度或垂直度两圆柱面之间的同轴度，二平面之间的平行度或垂直度2.2.表面质量表面质量 表面粗糙度的大小表面粗糙度

36、的大小xRal dxdyyxZARa),(1金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工二、生产率和提高生产率的途径二、生产率和提高生产率的途径 1.1.生产生产 率率表面粗糙度表面粗糙度 用轮廓的平均算术偏差用轮廓的平均算术偏差RaRa来表示，表面粗糙度有来表示，表面粗糙度有1414个等级，分别以符号个等级，分别以符号50 50 、25 25 、 0.008 0.008 等表示。其中等表示。其中50 50 最大，即表面最粗糙；最大，即表面最粗糙；0.008 0.008 最低，即表面最低，即表面最光洁。最光洁。已加工表面的加工硬化已加工表面的加工硬化 残余应力残余应力 金工实习理论金工实习理论冷加工冷

37、加工 单位时间内生产的零件数，用单位时间内生产的零件数，用“R0”“R0”表示，若生产一个零件所需要的总时间表示，若生产一个零件所需要的总时间tw,tw,则则R0 = 1 / tw R0 = 1 / tw twtw由三部分组成：由三部分组成：tw = tm + tc + t0 tw = tm + tc + t0 tm tm 机加工时间，即一个零件的总切削时间；机加工时间，即一个零件的总切削时间； tc tc辅助时间：加工准备时间。包括刀具刃磨，辅助时间：加工准备时间。包括刀具刃磨， 装卸刀具，装卸工件，对刀，调整机床，装卸刀具，装卸工件，对刀，调整机床， 空移刀具，工件测量等；空移刀具，工件测

38、量等； t0 t0其他时间：包括擦拭机床，清扫切屑，工其他时间：包括擦拭机床，清扫切屑，工 间休息。间休息。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2.2.提高生产率的途径提高生产率的途径减少：零件加工的基本工艺时间减少：零件加工的基本工艺时间tm tm 辅助时间辅助时间tctc 其他时间其他时间t0t0 。可提高劳动生产率可提高劳动生产率金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工pcwpmfavlhdnfalht1000 1000ndvwc 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（1 1）采用先进的毛坯制造方法，减少余量；）采用先进的毛坯制造方法，减少余量；（2 2）选择尽量大的切削用量）选择尽量大的

39、切削用量 （粗加工：（粗加工：f apf ap；精加工；精加工VV）；）； （3 3）采用先进的自动化程度高的工夹量具；）采用先进的自动化程度高的工夹量具； （4 4）采用先进的自动化加工机床）采用先进的自动化加工机床( (如加工中心如加工中心等等) )；（5 5） 采用提高刀具耐用度的措施减少刃磨，换刀等时间。采用提高刀具耐用度的措施减少刃磨，换刀等时间。 由上式可知，基本工艺时间越短，生产率越高。降低基本工艺时间的办法就是提高切削用量由上式可知，基本工艺时间越短，生产率越高。降低基本工艺时间的办法就是提高切削用量，而且提高其中的任何一个参数，都有同样的效果。，而且提高其中的任何一个参数，都

40、有同样的效果。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工三、切削用量的选择三、切削用量的选择 75.025.25pTafvCT 1.1.受机床刚度的限制：受机床刚度的限制：F F（f apf ap）不能太大，否则机床）不能太大，否则机床 有较大的变形；有较大的变形； 2.2.受机床功率的制约：受机床功率的制约：N N（V FV F）= N= N（V f apV f ap）切削用）切削用 量不能无限制增大，切削用量的选择不能超过机床量不能无限制增大，切削用量的选择不能超过机床 的电机功率；的电机功率； 3.3.从提高刀具寿命的角度选择切削用量：从提高刀具寿命的角度选择切削用量： TT刀具耐用度刀具耐用

41、度金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工对刀具寿命的影响对刀具寿命的影响: V: V最大，其次最大，其次f f，apap最小。最小。 在满足机床刚度要求和功率要求的前提下，为提高刀具耐用度，应首先选择在满足机床刚度要求和功率要求的前提下，为提高刀具耐用度，应首先选择较大的较大的apap再选择较大的再选择较大的f f，最后根据机床功率确定，最后根据机床功率确定V,V,即：即： 按按apfvc的顺序选取的顺序选取 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1.1.概念：概念： 工件材料的切削性能工件材料的切削性能工件材料被加工的难易程度。工件材料被加工的难易程度。2.2.衡量指标：衡量指标： 粗加工：生产

42、率的高低，刀具寿命的长短；粗加工：生产率的高低，刀具寿命的长短； 生产率高，刀具寿命长，材料的切削加工性好。生产率高，刀具寿命长，材料的切削加工性好。 精加工：精度和表面粗糙度容易保证，则材料切削加精加工：精度和表面粗糙度容易保证，则材料切削加 工性好。工性好。第五节第五节 工件材料的切削性能工件材料的切削性能 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工3.3.影响材料可切削性的因素；影响材料可切削性的因素； b HRCb HRC： b HRC Fc b HRC FcCC刀具耐用度下降。刀具耐用度下降。： 切屑变形大，切屑与刀具摩擦切屑变形大，切屑与刀具摩擦 严重，刀具耐磨性严重，刀具耐磨性，断屑困

43、难，综合，断屑困难，综合 可切削性差。可切削性差。 导热性：导热性好，导热性：导热性好， C C 刀具耐磨性刀具耐磨性 可切削性好。可切削性好。金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工化学成分：在钢中加入化学成分：在钢中加入S S，PbPb等成为易切削等成为易切削 钢，可切削性好。钢，可切削性好。 热处理热处理: : 高碳钢高碳钢球化退火球化退火加工性加工性 低碳钢低碳钢正火正火加工性加工性 白口铸铁白口铸铁退火退火灰口铸铁灰口铸铁加工性加工性 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工铸铁：（铸铁：（QT KT HTQT KT HT）b HRCb HRC不高，石墨润滑，不高，石墨润滑， 可切削性好。可

44、切削性好。 钢：高碳钢钢：高碳钢 b b ，HRC HRC ， 可切削性差可切削性差 低碳钢低碳钢 断屑困难，可切削性差断屑困难，可切削性差 中碳钢中碳钢 b b 、HRCHRC中等，可切削性好中等，可切削性好 4.4.常用材料的可切削性常用材料的可切削性 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工第一节第一节 车削车削 第六章第六章 各种加工方法简介各种加工方法简介 主运动：工件的旋转主运动：工件的旋转1.1.运动运动 进给运动：刀具的纵向、横向进给进给运动：刀具的纵向、横向进给 2.2.车床的加工范围车床的加工范围 （见下页）（见下页）一、概述一、概述3.3.车削加工及所达到的精度等级车削加工及

45、所达到的精度等级 粗车粗车车削加工车削加工 半精车半精车 精车和精细车精车和精细车 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工普通车削加工精度一般为普通车削加工精度一般为IT8-7IT8-7、Ra6.3-1.6Ra6.3-1.6精车时精车时IT6-5IT6-5、Ra0.4-0.1Ra0.4-0.1）切削过程平稳，生产率高。）切削过程平稳，生产率高。 ）刀具简单，制造刃磨和安装都比较方便，）刀具简单，制造刃磨和安装都比较方便， 故车刀费用低。故车刀费用低。 二、车削基本工艺二、车削基本工艺 ）易于保证轴、套、盘类另件相互位置精度）易于保证轴、套、盘类另件相互位置精度

46、 ）适合于有色金属另件的精加工。）适合于有色金属另件的精加工。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（一）外圆柱面的加工（一）外圆柱面的加工工件装夹方法：根据工件装夹方法：根据L/DL/D 1. L/D1. L/D4 4时时 （1 1）用三爪卡盘装见图（下页）用三爪卡盘装见图（下页） 光滑圆柱面光滑圆柱面 自动定心自动定心 传递扭矩小传递扭矩小 定位精度受卡盘的制造精度影响定位精度受卡盘的制造精度影响 省时方便省时方便金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工用三爪自定心卡盘安装工件用三爪自定心卡盘安装工件 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（2 2）用四爪卡盘装）用四爪卡盘装 尺寸大或粗糙的外圆

47、面尺寸大或粗糙的外圆面不能自动定心不能自动定心传递扭矩大传递扭矩大定位精度受工人技术水平的限制定位精度受工人技术水平的限制费时不方便费时不方便 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工四爪单动卡盘装夹工件四爪单动卡盘装夹工件 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2. 4L/D2. 4L/D1010时时（1 1）两顶尖：要求精度高，多次装夹安装精度高）两顶尖：要求精度高，多次装夹安装精度高 用两顶尖安装工件用两顶尖安装工件 （见下图）（见下图）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（2 2）一端三爪卡盘另一端顶尖：（夹持面不能过长）一端三爪卡盘另一端顶尖：（夹持面不能过长） 3. L/D3. L/D1

48、010时时 除用除用2 2裝夹外（由于细长）裝夹外（由于细长）FcFc主切削力、主切削力、FpFp背向力（吃刀抗力）易把工件顶背向力（吃刀抗力）易把工件顶弯而降低加工精度（出现两端细中间粗的现象）。还要用：跟刀架或中心架见图弯而降低加工精度（出现两端细中间粗的现象）。还要用：跟刀架或中心架见图5-2-5-2-15 15 图图5-2-165-2-16。等于在在刀具处加支撑或中间某个部位加支撑。等于在在刀具处加支撑或中间某个部位加支撑。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工中心架的使用中心架的使用金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工跟刀架的使用跟刀架的使用 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工4.

49、4.盘套类零件：用心轴定位盘套类零件：用心轴定位 锥度心轴见图锥度心轴见图5-2-175-2-17 特点：对中准确，装卸方便，靠摩擦力传递扭矩，不能传递较大的扭特点：对中准确，装卸方便，靠摩擦力传递扭矩，不能传递较大的扭矩，多用于精加工。矩，多用于精加工。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工圆柱体心轴见图圆柱体心轴见图5-185-18金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工可胀心轴见图可胀心轴见图5-195-19特点：装卸方便，自动对中，摩擦力大，能承受特点：装卸方便，自动对中，摩擦力大，能承受 较大的切削力较大的切削力FcFc，但可胀锥套加工困难。，但可胀锥套加工困难。 金工实习理论金工实习理

50、论冷加工冷加工（二）外圆锥面的加工（二）外圆锥面的加工（四种方法）（四种方法） 1.1.转动小溜板转动小溜板（小刀架转位法）见图（小刀架转位法）见图5-20a5-20a） b b） 优点：优点：可调且方便，操作简单；可调且方便，操作简单； 缺点：无自动进给，不能加工长锥面（小溜板行缺点：无自动进给，不能加工长锥面（小溜板行 程短）。程短）。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工转动小溜板的方法转动小溜板的方法 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工2.2.偏移尾架法偏移尾架法见图见图5-215-21 优点：有自动加工，能加工长锥面。优点：有自动加工，能加工长锥面。 缺点：锥角小（缺点：锥角小（8

51、 8）不能加工锥孔。）不能加工锥孔。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工3.3.靠模尺法靠模尺法 特点：有自动进给，特点：有自动进给，IT Ra IT Ra 适合于加工长锥面，锥角小（适合于加工长锥面，锥角小（1212），批），批量大的内外圆锥面。量大的内外圆锥面。 4.4.宽刀法宽刀法（样板刀法）见图（样板刀法）见图5-22 5-22 刀刃大于锥面长度。刀刃大于锥面长度。 特点：要求加工短内外圆锥时使用，机床和工件刚性要好。特点：要求加工短内外圆锥时使用，机床和工件刚性要好。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工第二节第二节 钻削和镗削加工钻削和镗削加工

52、 主运动主运动工件旋转工件旋转车床上钻孔车床上钻孔 进给运动进给运动钻头沿本身轴线移动钻头沿本身轴线移动 主运动主运动钻头旋转钻头旋转钻床上钻孔钻床上钻孔 进给运动进给运动钻头沿本身轴线移动钻头沿本身轴线移动一、钻削加工一、钻削加工（一）加工范围（一）加工范围：钻孔，扩孔，铰孔，攻丝，钻锥孔钻孔，扩孔，铰孔，攻丝，钻锥孔 及修刮端面。及修刮端面。 （二）运动特点（二）运动特点： 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工1. 1. 麻花钻的组成麻花钻的组成（图（图5-23）（三）钻头及钻削特点（三）钻头及钻削特点金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（1 1）柄部：被夹持并传递扭矩）柄部：被夹持并传递

53、扭矩 d12mm d=12mm d=12mm 锥柄（靠轴向力，传递扭矩大）锥柄（靠轴向力，传递扭矩大） （2 2）颈部：（工作部分与柄部的连接部分）是磨）颈部：（工作部分与柄部的连接部分）是磨 削柄部时的越程槽，钻头的规格及厂标削柄部时的越程槽，钻头的规格及厂标 均刻于此。均刻于此。（3 3）工作部分）工作部分导向部分：作用：引导并保持钻削方向。导向部分：作用：引导并保持钻削方向。 它有两条螺旋槽（排屑，输送切削液）它有两条螺旋槽（排屑，输送切削液）金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工两主切削刃两主切削刃 两副切削刃两副切削刃 两前刀面两前刀面 两主后面两主后面 切削部分切削部分刀尖刀尖 金工

54、实习理论金工实习理论冷加工冷加工2.2.钻削特点钻削特点 （1 1）孔径扩大或孔的轴线歪斜等）孔径扩大或孔的轴线歪斜等原因：原因： 两主刃不对称或刃长不等，使垂直于轴两主刃不对称或刃长不等，使垂直于轴 向的力不平衡；向的力不平衡； （有横刃）定心能力差（开始时横刃不定心）（有横刃）定心能力差（开始时横刃不定心） （有横刃）轴向力大（横刃处前角小），钻头（有横刃）轴向力大（横刃处前角小），钻头 刚性差（有两个螺旋槽，受孔径限制，刚性差（有两个螺旋槽，受孔径限制，d0d0小），小）， 钻孔时轴线易偏斜；钻孔时轴线易偏斜； 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工导向能力差（只有两窄棱带与孔壁接触）。导

55、向能力差（只有两窄棱带与孔壁接触）。 （2 2）冷却排屑困难。原因：半封闭下切削，排屑槽（螺）冷却排屑困难。原因：半封闭下切削，排屑槽（螺 旋槽）不能过大，否则影响钻头强度。旋槽）不能过大，否则影响钻头强度。 （3 3）钻孔精度）钻孔精度 单件小批单件小批IT11IT11IT12IT12Ra50Ra50Ra12.5Ra12.5（mm）成批大量（用钻模）成批大量（用钻模）IT10IT10Ra12.5Ra12.5Ra6.3Ra6.3金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（四）扩孔钻及扩孔特点（四）扩孔钻及扩孔特点 1.1.扩孔钻：扩孔钻：刀刃刀刃3-43-4个（切削刃不延续到中心）所以个（切削刃不延

56、续到中心）所以 钻芯粗大钻芯粗大, ,钻头不易变形见图钻头不易变形见图5-245-24。 导向性好（螺旋棱带导向性好（螺旋棱带3-43-4个）个） 2.2.扩孔特点扩孔特点扩孔轴线不易倾斜，且可校正原孔轴线的倾斜。原因：扩孔轴线不易倾斜，且可校正原孔轴线的倾斜。原因： 刚性好（钻芯粗大，刀刃不延续到钻芯，刚性好（钻芯粗大，刀刃不延续到钻芯， 螺旋槽浅）；螺旋槽浅）； 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工轴向力小（无横刃及其影响）轴向力小（无横刃及其影响） 扩孔精度扩孔精度ITIT级级Ra6.3Ra6.33.23.2 扩孔可作为铰孔的预加工，也可以作为上述精度范围内的最终加工。扩孔可作为铰孔的预

57、加工，也可以作为上述精度范围内的最终加工。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（五）铰刀及铰孔特点（五）铰刀及铰孔特点 1.1.铰刀铰刀切削刃切削刃6-126-12个，成偶对称，直槽个，成偶对称，直槽 见图见图5-255-25。 工作部分：包括切削部分和校准部分工作部分：包括切削部分和校准部分 （作用是导向校准孔径，修光孔壁）（作用是导向校准孔径，修光孔壁） 2.2.铰削的特点：铰削的特点： 铰削不能校正原孔轴线的偏斜和位置偏差。铰削不能校正原孔轴线的偏斜和位置偏差。 原因：浮动连接，绞刀安装在套筒内，套筒在任原因：浮动连接，绞刀安装在套筒内，套筒在任 何方向都可浮动。何方向都可浮动。 金工

58、实习理论金工实习理论冷加工冷加工金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工铰削精度铰削精度 机铰：机铰：ITIT级级Ra1.6Ra1.60.80.8手铰：手铰：ITIT级级Ra0.4Ra0.40.20.2原因：原因： 低，不易形成积屑瘤（不能高，因为低，不易形成积屑瘤（不能高，因为 高速钢耐热性差）；高速钢耐热性差）； apap小，平稳（余量小）；小，平稳（余量小）； 绞刀刚性好，加之修光部分的修光作用。绞刀刚性好，加之修光部分的修光作用。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工二、镗孔二、镗孔 孔径较大的壳体件或箱体件上有相互位置精度要求的孔或孔系的加工见图孔径较大的壳体件或箱体件上有相互位置精度要

59、求的孔或孔系的加工见图5-265-26和图和图5-5-2727。 一般一般IT9-7IT9-7、Ra 6.3-0.8Ra 6.3-0.8。 金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工第三节第三节 刨、拉削加工刨、拉削加工一、刨削一、刨削 1.1.牛头刨牛头刨 主运动主运动- -刨刀往复直线运动刨刀往复直线运动 进给运动进给运动- -工件间歇移动工件间歇移动 应用：应用： 适合于单件小批生产中加工中小型工件。适合于单件小批生产中加工中小型工件。 2.2.龙门刨龙门刨 主运动主运动工作台带动工件往复运动工作台带动工件往复运动 进给运动进给运动刀具间歇移动刀具间歇移动应用：应用： 适合于成批生产大件或中、

60、小件多件加工。适合于成批生产大件或中、小件多件加工。 （一）刨（一）刨 床床金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工刨削加工范围：见图刨削加工范围：见图5-285-28金工实习理论金工实习理论冷加工冷加工（二）刨削加工特点（二）刨削加工特点：（平面加工的主要方法之一）（平面加工的主要方法之一） 1.1.运动特点：运动特点：主运动主运动刨刀的往复直线运动；刨刀的往复直线运动； 进给运动进给运动工件间歇进给。工件间歇进给。 2.2.生产效率低：生产效率低： 原因：原因：有空行程；有空行程； 刀具工作行程大于工件长度；刀具工作行程大于工件长度； 刨削进入切削时冲击大，所以速度不能高。刨削进入切削时冲击大