金属工艺学—5切削加工

1、金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-241第五篇第五篇 切削加工切削加工金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-242 金属切削加工金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的多余材料切是用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加工方法。工方法。金属切削加工金属切削加工钳工钳工机械加工机械加工加工方法有划线、錾、锯、刮、加工方法有划线、錾、锯、刮、研、攻螺丝、套螺丝等研、攻螺丝、套螺丝等通过操作机床来完成切削加通过操作机床来完成切削加工的，如车、钻、刨、磨、工的，如车、

2、钻、刨、磨、齿轮加工等齿轮加工等 切削加工的主要特点：工件精度高、生产率高及适应性好。切削加工的主要特点：工件精度高、生产率高及适应性好。凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。采用切削加工方法来制造。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-243本章学习目的和要求：本章学习目的和要求： 1、掌握切削加工的运动和切削要素、掌握切削加工的运动和切削要素2、了解常用刀具材料、了解常用刀具材料3、掌握刀具几何角度、掌握刀具几何角度4、了解切削过程的切削热、变形、刀具的耐用度、了解切削过程的切削热

3、、变形、刀具的耐用度5、了解材料的切削加工性、了解材料的切削加工性 重点内容：重点内容：1、掌握切削加工的运动和切削三要素、掌握切削加工的运动和切削三要素2、掌握刀具几何角度、掌握刀具几何角度 本章难点：本章难点：车刀几何角度车刀几何角度第第1717章章 金属切削的基础知识金属切削的基础知识金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-244第一节第一节 切削加工的运动分析及切削要素切削加工的运动分析及切削要素 一、零件表面的形成一、零件表面的形成金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-245 主运动主运动切下切屑所需要的切下切屑所需要的最基本的运动，最基本的运动，对对切

4、削起主要作用，切削起主要作用，速度最高、消耗机速度最高、消耗机床的功率床的功率95%以以上上。机床主运动只机床主运动只有有1个个。主运动主运动 切削运动切削运动 进给运动进给运动使工件不断投入切使工件不断投入切削，从而加工出完削，从而加工出完整表面所需的运动整表面所需的运动。速度低，消耗机床速度低，消耗机床的功率的功率5%以下以下。机床的进给运动可机床的进给运动可以有一个或几个。以有一个或几个。进给运动进给运动 切削运动切削运动刀具和工件之间的相对运动刀具和工件之间的相对运动，该相对运动由，该相对运动由主主运动运动和和进给运动进给运动组成。组成。二、切削运动二、切削运动金属工艺学第五篇第五篇

5、切削加工切削加工2022-5-246金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-247三、切削运动中的三个表面三、切削运动中的三个表面（1 1）待加工表面：）待加工表面：指加工时工件上指加工时工件上有待切除的表面有待切除的表面；（2 2）已加工表面：）已加工表面：指工件上经刀具指工件上经刀具切削后产生的表面切削后产生的表面；（3 3）加工表面（过渡表面）加工表面（过渡表面）：指工件上由刀具指工件上由刀具切削刃形成切削刃形成的表面的表面。 金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-248四、切削用量三要素四、切削用量三要素切削速度切削速度在主运动的一个循环（或单位时在主运动

6、的一个循环（或单位时间）内，工件与刀具间沿进刀方间）内，工件与刀具间沿进刀方向相对运动的距离。向相对运动的距离。在单位时间内，工件和刀具沿主在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离。运动方向相对移动的距离。待加工表面和已加工表面的待加工表面和已加工表面的垂直距离。垂直距离。进给量进给量背吃刀量背吃刀量金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-249（1）切削速度）切削速度 （V， m/s ） 在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离。在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离。 当主运动为旋转运动时当主运动为旋转运动时，切削速度为：切削速度为：式中：式中

7、： dW待加工表面直径（待加工表面直径（mm） n工件或刀具的转速工件或刀具的转速(r/min) 当主运动为往复直线运动当主运动为往复直线运动（如刨削）时，切削速度为：（如刨削）时，切削速度为：(m/s)(m/s)式中：式中： nr 主运动每分钟往复次数（次主运动每分钟往复次数（次/min）；）； L 往复直线运动行程长度（往复直线运动行程长度（mm）。）。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2410（2）进给量）进给量（f，mm） 在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进给运动方向的相对位移。给运动方向的相对位移。

8、 如如在车削、镗削、钻削时，在车削、镗削、钻削时，进给量表示工件或刀具每转一进给量表示工件或刀具每转一转，刀具或工件移动的距离，单位是转，刀具或工件移动的距离，单位是mm/r。 在在牛头刨床（龙门刨）刨削时牛头刨床（龙门刨）刨削时，刀具（工件）每往复一次，刀具（工件）每往复一次，工件（刀具）移动的距离。工件（刀具）移动的距离。 单位时间的进给量单位时间的进给量 进给速度进给速度（vf）nfvf（mm/s）金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2411（3）背吃刀量（切削深度，）背吃刀量（切削深度，ap，mm） 待加工表面和已加工表面的垂直距离。待加工表面和已加工表面的垂直距离。

9、 在车削外圆时：在车削外圆时： ap=（dw-dm）/2 （mm） 其中：其中： dw 工件待加工表面的直径；工件待加工表面的直径； dm工件已加工表面的直径。工件已加工表面的直径。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2412 由切削刃正在切削的这一层金属叫作由切削刃正在切削的这一层金属叫作切削层切削层。切削层。切削层的截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的的截面尺寸称为切削层参数。它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在垂直于切削速度的平面内度量，负荷和切屑尺寸的大小，通常在垂直于切削速度的平面内度量，包括包括切削厚度切削厚度a ac c 、切

10、削宽度、切削宽度a aw w和切削面积和切削面积A AC C 。五、五、 切削层几何参数切削层几何参数金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24131)1)切削厚度（切削厚度（a ac c） （mmmm）两相邻加工表面之间的垂直距离。两相邻加工表面之间的垂直距离。rckfasin（mm）2)2)切削宽度（切削宽度（a aw w） （mmmm）沿主刀刃度量的切削层的长度。沿主刀刃度量的切削层的长度。rpwkaasin（mm）3)3)切削面积（切削面积（A AC C） （mmmm2 2）wcpCaaafA（mm2）金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2414刀具上

11、与工件的加工表面相对的表面。刀具上与工件的加工表面相对的表面。第二节第二节 刀具材料及刀具构造刀具材料及刀具构造一、刀具的组成一、刀具的组成切削部分切削部分（刀头）（刀头）夹持部分（刀体）夹持部分（刀体）前刀面：前刀面：主后刀面：主后刀面：副后刀面：副后刀面：主刀刃主刀刃副刀刃副刀刃刀尖刀尖切屑流出所经过的表面。切屑流出所经过的表面。刀具上与工件的已加工表面相对的表面。刀具上与工件的已加工表面相对的表面。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2415夹持部分夹持部分（刀体）（刀体）切削部分切削部分（刀头）（刀头）前刀面前刀面主后刀面主后刀面副后刀面副后刀面主刀刃主刀刃副刀刃副刀

12、刃刀尖刀尖金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2416二、刀具材料二、刀具材料1.对刀具材料有如下要求：对刀具材料有如下要求： (1) (1) 高的硬度和耐磨性。高的硬度和耐磨性。 (2) (2) 足够的强度和韧性。足够的强度和韧性。 (3) (3) 高的耐热性与化学稳定性。高的耐热性与化学稳定性。 (4) (4) 良好的工艺性和经济性。良好的工艺性和经济性。 2. 常用刀具材料常用刀具材料 碳素工具钢碳素工具钢 C= 0.71.4%；T8、T10、T10A、T12等等 HRC6165金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2417特点特点a. a. 淬火后硬度

13、高；淬火后硬度高； HRC6165HRC6165b. b. 价格低；价格低；. .耐热温度低；耐热温度低；. .淬火后应力、变形大。淬火后应力、变形大。250300250300应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。 合金工具钢合金工具钢Me5% Me5% ； 9SiCr9SiCr、CrWMnCrWMn等。等。HRC6168HRC6168耐热温度耐热温度 350400 350400应用：速度低、形状复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。应用：速度低、形状复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5

14、-2418 高速钢高速钢高合金钢。高合金钢。W=620%W=620%；Cr=3.84.4%Cr=3.84.4%；V=1.04%V=1.04%HRC6269HRC6269 耐热温度耐热温度 600 600 V=2030V=2030（m/minm/min）应用：各种形状复杂的刀具。应用：各种形状复杂的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。 硬质合金硬质合金碳化物碳化物+ +粘结剂粘结剂粉末冶金粉末冶金碳化物：碳化物：WCWC、TiCTiC、TaCTaC、NbCNbC粘结剂：粘结剂：CoCoHRC7684HRC7684耐热温度耐热温度 100

15、01000允许的切削速度是高速钢的允许的切削速度是高速钢的410410倍。倍。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2419 钨钴类（钨钴类（YGYG）：）：WC+CoWC+Co韧性好、硬度低，切削韧性材料时耐磨性较差。韧性好、硬度低，切削韧性材料时耐磨性较差。适于加工铸铁、青铜等脆性材料和粗加工。适于加工铸铁、青铜等脆性材料和粗加工。 钨钴钛类（钨钴钛类（YTYT）：）：WC+TiC+CoWC+TiC+Co硬度高、耐磨性好、耐热性好，但韧性较差硬度高、耐磨性好、耐热性好，但韧性较差 。适于加工韧性材料和精加工。适于加工韧性材料和精加工。 陶瓷材料陶瓷材料主要成分是主要成分是A

16、lAl2 2O O3 3HRC9394HRC9394耐热温度耐热温度 12001450 12001450主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。强度钢及冷硬铸铁等材料。人造金刚石、立方氮化硼等刀具材料人造金刚石、立方氮化硼等刀具材料金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2420三、刀具几何形状三、刀具几何形状1.1.辅助平面辅助平面 为确定刀具的几何角为确定刀具的几何角度而引入的辅助平面包度而引入的辅助平面包括切削平面、基面和正括切削平面、基面和正交平面。交平面。基面：基面：过切削刃选定点与过切削刃选定点与主运动方向垂

17、直的平面。主运动方向垂直的平面。切削平面：切削平面：过切削刃选定过切削刃选定点与主切削刃相切且垂点与主切削刃相切且垂直于基面的平面。直于基面的平面。正交平面（正交平面（主剖面主剖面）：）：通通过切削刃选定点，并同过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平时垂直于基面和切削平面的平面。面的平面。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2421金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24222.2.车刀的主要角度车刀的主要角度 车刀的主要角车刀的主要角度包括前角度包括前角0 0 、后角后角0 0 、主偏角、主偏角r r 、负偏角、负偏角r r 和刃倾角和刃倾角s s 。金

18、属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2423（a a）前角前角0 0：正交平面中，前刀面正交平面中，前刀面与基面之间的夹角与基面之间的夹角。 前角大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，前角大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，切削轻快。但易产生崩刃。切削轻快。但易产生崩刃。应根据刀具和工程应根据刀具和工程材料及加工性质选择。加工塑性材料，取较大材料及加工性质选择。加工塑性材料，取较大的前角，的前角，10 2010 20。粗加工或灰铸铁取较小。粗加工或灰铸铁取较小的前角，的前角，515515。（b b）后角后角0 0：正交平面中，主后刀正交平面中，主后刀面与切削平面之间的夹角面与切削平面

19、之间的夹角。 增大后角可减少主后刀面与工件间的摩擦，增大后角可减少主后刀面与工件间的摩擦，提高工件加工质量和刀具耐用度，并使切削刃提高工件加工质量和刀具耐用度，并使切削刃锋利。锋利。在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，一般粗加工、强力车削，材料较硬时取小一般粗加工、强力车削，材料较硬时取小值值,68,68。反之取。反之取812812金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2424（a a）主偏角主偏角r r：主刀刃在基面主刀刃在基面上投影与进给方向的夹角。上投影与进给方向的夹角。影响切削层的形状，切削刃的工作长度影响切削层的形状，切削刃的工作长

20、度和单位切削刃上的负荷。和单位切削刃上的负荷。减少减少rr，主，主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，寿命提高。损小，寿命提高。4545、6060、7575、9090。（b b）副偏角副偏角r r ：副刀刃在基面副刀刃在基面上投影与进给反方向的夹角。上投影与进给反方向的夹角。影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，减少减少rr ，减少表面的粗糙度的数值，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。还可提高刀具强度。过小，会使副切削过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量。降低

21、表面质量。515515。粗加工取较。粗加工取较大值。大值。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2425注意：注意：车外圆与车端面弯头车刀主、副偏角的变化车外圆与车端面弯头车刀主、副偏角的变化主切主切削刃削刃副切副切削刃削刃刀尖刀尖前角前角0 0后角后角0 0主偏主偏角角r r副偏副偏角角r r车外车外圆圆C CA AB B1 12 24 43 3车端车端面面C CE ED D1 12 25 56 6金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2426刃倾角刃倾角s s：主刀刃与基面间的夹角。：主刀刃与基面间的夹角。影响切屑流出方向，刀尖强度、切入切出平稳性、切削分力

22、和切削的工影响切屑流出方向，刀尖强度、切入切出平稳性、切削分力和切削的工作长度；作长度；-5+5-5+5度。保证加工质量的前提下。尽量取较大的负值（小度。保证加工质量的前提下。尽量取较大的负值（小值），提高刀具耐冲击力。值），提高刀具耐冲击力。刃倾角正负的规定：刃倾角正负的规定：刀刀尖处于切削刃最高点时，尖处于切削刃最高点时，刃倾角为正刃倾角为正；刀尖处于切；刀尖处于切削刃最低点时，刃倾角为削刃最低点时，刃倾角为负；切削刃平行于底面时，负；切削刃平行于底面时，刃倾角为零。刃倾角为零。刃倾角及其对切屑排出方向的影响粗加工取负值粗加工取负值精加工精加工取正值取正值金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切

23、削加工2022-5-2427请将下图中所标注的刀具基本角度填写在横线上请将下图中所标注的刀具基本角度填写在横线上 前角为前角为 ；后角为后角为 ；主偏角为主偏角为 ；副偏角为副偏角为 ；刃倾角为刃倾角为 。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2428请将下图中所标注的刀具基本角度填写在横线上请将下图中所标注的刀具基本角度填写在横线上 前角为前角为 6 6 0 0 ；后角为后角为 18 18 0 0 ； 主偏角为主偏角为 45 45 0 0 ；副偏角为副偏角为 35 35 0 0 ； 刃倾角为刃倾角为 8 8 0 0 。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工刀具的刀具的结构形

24、式结构形式整体式整体式焊接式焊接式机夹可机夹可转位式转位式多为高速钢车刀，其多为高速钢车刀，其结构简单，制造、使结构简单，制造、使用都方便用都方便不需焊接和刃磨，避免不需焊接和刃磨，避免了焊接和刃磨引起的缺了焊接和刃磨引起的缺陷，保持了硬质合金的陷，保持了硬质合金的原有性能，提高了刀具原有性能，提高了刀具的耐用度的耐用度结构简单、紧凑、刚性结构简单、紧凑、刚性好，可磨出各种所需角好，可磨出各种所需角度，应用广泛度，应用广泛2022-5-2429金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2430第三节第三节 金属切削过程金属切削过程金属材料在刀具的作用下金属材料在刀具的作用下变形、分

25、离变形、分离的过程。的过程。1. 切屑形成过程切屑形成过程切削层切削层的金属的金属弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形挤裂挤裂切离切离切切屑屑切削层的金属受到切削层的金属受到刀具前刀面的推挤刀具前刀面的推挤后产生弹性变形后产生弹性变形随着切应力、切应变逐渐增大，达到随着切应力、切应变逐渐增大，达到其其屈服强度屈服强度时，产生塑性变形而滑移时，产生塑性变形而滑移刀具继续切入时，材料内部刀具继续切入时，材料内部的应力、应变继续增大，当的应力、应变继续增大，当切应力达到其切应力达到其断裂强度断裂强度时，时，金属材料被挤裂金属材料被挤裂沿刀具沿刀具前刀面前刀面流出流出 一、切屑的形成过程及切屑种类一、切屑

26、的形成过程及切屑种类金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工a)带状切屑带状切屑b)节状切屑节状切屑c)崩碎切屑崩碎切屑用大前角的刀具，较高的切削速用大前角的刀具，较高的切削速度和小的进给量切削度和小的进给量切削塑性材料塑性材料时，时，易得到带状切屑易得到带状切屑带状切屑带状切屑切削过程平稳，切削力变化小，工切削过程平稳，切削力变化小，工件表面光洁件表面光洁; 必须采取断屑措施必须采取断屑措施节状切屑节状切屑低的切削速度和较大的进给量加工低的切削速度和较大的进给量加工中等硬度中等硬度的钢材时产生的钢材时产生切削力波动较大，工件表面粗糙切削力波动较大，工件表面粗糙崩碎切屑崩碎切屑切削层金属发生弹

27、性变形后，一般切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩裂。工件不经过塑性变形就突然崩裂。工件材料材料脆性越大脆性越大，刀具前角越小，切，刀具前角越小，切削深度和进给量越大，越易产生此削深度和进给量越大，越易产生此类切屑类切屑刀尖容易磨损，容易产生振动，影响刀尖容易磨损，容易产生振动，影响表面质量表面质量2 2、切屑的种类、切屑的种类 2022-5-2431金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工(1)(1)切屑的形态可随切削条件不同而改变切屑的形态可随切削条件不同而改变(2)(2)可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削加工的可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产

28、的方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工质量顺利进行和工件的加工质量增大前角增大前角提高切削速度提高切削速度减小进给量减小进给量有利于有利于使粒状切屑、使粒状切屑、节状切节状切屑向带状切屑转化屑向带状切屑转化使切削过程平稳使切削过程平稳降低加工表面粗造度数值降低加工表面粗造度数值结论：结论：2022-5-2432金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2433 1 1、积屑瘤的形成、积屑瘤的形成 在一定的切削速度下切削塑性材料时，常发现在刀具的前在一定的切削速度下切削塑性材料时，常发现在刀具的前刀面上靠近刀尖的部位粘附着一小块很硬的金属，称为积屑瘤。刀面上靠近刀尖的部位粘附

29、着一小块很硬的金属，称为积屑瘤。形成原因：形成原因：由于切屑底面与前刀面的由于切屑底面与前刀面的挤压和剧烈摩擦挤压和剧烈摩擦，使切屑底层的流动，使切屑底层的流动速度低于上层的流动速度，形成速度低于上层的流动速度，形成滞流滞流层层。当滞流层金属与前刀面之间的摩。当滞流层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑材料内部的结合力时，擦力超过切屑材料内部的结合力时，滞流层的金属与切屑分离而粘附在刀滞流层的金属与切屑分离而粘附在刀刃附近，形成楔形的积屑瘤。刃附近，形成楔形的积屑瘤。积屑瘤形成动画 金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2434有利方面有利方面（粗加工）（粗加工）保护刀具保护刀具增

30、加工增加工作前角作前角积屑瘤硬积屑瘤硬度很高度很高可代替切削刃可代替切削刃进行切屑，减进行切屑，减少刀具的磨损少刀具的磨损积屑瘤的存在，积屑瘤的存在，使刀具的实际工使刀具的实际工作前角增大作前角增大可减小切削变可减小切削变形和切削力，形和切削力，使切削轻快使切削轻快2 2、积屑瘤对加工过程的影响、积屑瘤对加工过程的影响金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2435不利方面不利方面（精加工）（精加工）影响工件尺影响工件尺寸精度寸精度影响工件表影响工件表面粗造度面粗造度积屑瘤破裂后会划伤表面，加积屑瘤破裂后会划伤表面，加快快刀具磨损刀具磨损会形成硬点和毛刺，使工件会形成硬点和毛刺，

31、使工件表面粗表面粗造度造度值增大值增大时大时小，时有时无，使切削时大时小，时有时无，使切削力产生波动而力产生波动而引起振动引起振动积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的使实际的切削深度切削深度不断变化不断变化金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2436 3. 积屑瘤的控制积屑瘤的控制影响积屑瘤影响积屑瘤的因素的因素工件材料工件材料切削用量切削用量刀具角度刀具角度切削液等切削液等控制措施控制措施要避免在中温、中速加工塑性材料，对材要避免在中温、中速加工塑性材料，对材料进行正火或调质处理料进行正火或调质处理增大前角可减小切削变形，降低切削增大前角可减

32、小切削变形，降低切削温度，减小积屑瘤的高度温度，减小积屑瘤的高度采用润滑性能优良的切削液可减少采用润滑性能优良的切削液可减少甚至消除积屑瘤甚至消除积屑瘤粗加工时对已加工表面质量要求粗加工时对已加工表面质量要求不高，可利用积屑瘤减小切削力，不高，可利用积屑瘤减小切削力，保户刀具；保户刀具；而精加工时，要保证工件加工质而精加工时，要保证工件加工质量，必须避免产生积屑瘤。量，必须避免产生积屑瘤。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24371 1、切削力、切削力 切削力是指切削时刀具切入工件，使被加工材料发生变切削力是指切削时刀具切入工件，使被加工材料发生变形成为切屑所需的力。形成为

33、切屑所需的力。三、切削力和切削功率三、切削力和切削功率（1 1）切削力的来源）切削力的来源 （a a）前刀面受到切屑的压力和摩擦力；）前刀面受到切屑的压力和摩擦力； （b b）后刀面受到工件表面的压力和摩擦力；）后刀面受到工件表面的压力和摩擦力； （c c）切屑的变形抗力。）切屑的变形抗力。（2 2）总切削力的分解）总切削力的分解 将总切削力沿速度方向、轴向和径向分解为三个相互垂直将总切削力沿速度方向、轴向和径向分解为三个相互垂直的分力的分力,即切削力即切削力 Fc、进给力、进给力Ff 、背向力、背向力Fp 。 总切削力：总切削力：金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2438

34、主切削力主切削力:（切向力（切向力Fc ）切削合力在切削速度方向上的切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小约分力，垂直于基面，其大小约占总的切削合力的占总的切削合力的。是计算机床动力及主要是计算机床动力及主要传动零件强度和刚度的依据。传动零件强度和刚度的依据。背向力背向力:（径向力（径向力Fp）切削合力在切削深度方向切削合力在切削深度方向上的分力上的分力;它在基面内，与它在基面内，与切深方向相反。切深方向相反。进给力：进给力：（轴向力（轴向力Ff ） 切削合力在进给方向上的分切削合力在进给方向上的分力力;它在基面内，与进给方向它在基面内，与进给方向平行，但方向相反。平行，但方向相反

35、。是设计是设计和计算进给机构零件强度和和计算进给机构零件强度和刚度的依据。刚度的依据。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2439（3 3）影响切削力的主要因素）影响切削力的主要因素工件材料：工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性韧性越好，切削力材料的强度、硬度越高，塑性韧性越好，切削力 越大。越大。切削用量：切削用量：减小切削用量，可使切削力减小减小切削用量，可使切削力减小 ；刀具角度：刀具角度：前角增大，刃口锋利，切削力减小；前角增大，刃口锋利，切削力减小；冷却条件：冷却条件：加切削液，切削力减小。加切削液，切削力减小。（4 4） 切削力的估算切削力的估算生产中常用单位切削

36、力生产中常用单位切削力p p 估算切削力的大小。估算切削力的大小。单位切削力单位切削力切削单位面积所需要的切削力。切削单位面积所需要的切削力。单位：单位：N/MMN/MM2 2pafpAcpFz（N N）金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24402 2、切削功率、切削功率在切削加工过程中，所需的切削功率在切削加工过程中，所需的切削功率PcPc可以按下式计算：可以按下式计算：式中式中 F Fc c 主切削力（主切削力（N N）；）； v vc c 主运动速度（主运动速度（m/sm/s）根据上式求出切削功率，可按下式计算机床电动机功率根据上式求出切削功率，可按下式计算机床电动机

37、功率P PE E：)(103KwvFPccccEPPc c机床传动效率，一般取机床传动效率，一般取c c=0.75=0.750.850.85金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24411 1、切削热、切削热来源：来源：（1 1）被加工件材料的弹性变形和塑性变形；）被加工件材料的弹性变形和塑性变形；（2 2）切屑与前刀面的摩擦；）切屑与前刀面的摩擦；（3 3）后刀面与已加工表面之间的摩擦。）后刀面与已加工表面之间的摩擦。传散：传散：（1 1）切屑，）切屑，50-86%50-86%；（2 2）工件，）工件，40-10%40-10%；（3 3）车刀，）车刀，9-3%9-3%；（4

38、4）空气，）空气，1%1%。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2442 2 2、切削温度及影响因素、切削温度及影响因素 切削温度切削温度 一般指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。一般指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。 决定因素：决定因素：工件材料、切削用量和刀具角度。工件材料、切削用量和刀具角度。 （1 1）工件材料的影响）工件材料的影响 （a a）工件材料的强度、硬度越高，切削中消耗的）工件材料的强度、硬度越高，切削中消耗的功越大，所产生的切削热越多，切削温度就越高。功越大，所产生的切削热越多，切削温度就越高。 （b b）工件材料的导热性好，温度低。脆性材料，）

39、工件材料的导热性好，温度低。脆性材料，温度低。温度低。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2443（2 2）切削用量的影响）切削用量的影响 （a a）切削速度增加，温度升高。当速度升高一倍时，）切削速度增加，温度升高。当速度升高一倍时，温度升高温度升高20-30%20-30%； （b b）进给量）进给量 f f 增加，温度升高。当增加，温度升高。当 f f 增加一倍时，增加一倍时，温度升高温度升高10%10%； （c c）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）a ap p增加，温度升高不多。增加，温度升高不多。如如a ap p增加一倍时，温度只升高增加一倍时，温度只升高3%

40、3%。 （3 3）刀具角度的影响）刀具角度的影响 （a a）前角增大，温度降低；）前角增大，温度降低； （b b）主偏角，在进给量一定时，主偏角增大，温度上）主偏角，在进给量一定时，主偏角增大，温度上升。升。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24443. 3. 切削液切削液1) 1) 切削液的作用切削液的作用a . a . 冷却作用：冷却作用：b . b . 润滑作用：润滑作用：c . c . 洗涤与排屑作用：洗涤与排屑作用：d . d . 防锈作用：防锈作用：2) 2) 切削液的种类切削液的种类 乳化液：乳化油乳化液：乳化油+ +水；呈乳白色。应用最广泛。水；呈乳白色。应

41、用最广泛。 切削油：矿物油；润滑作用。切削油：矿物油；润滑作用。 水溶液：水水溶液：水+ +防锈剂等；呈透明状。防锈剂等；呈透明状。3) 3) 切削液的选用切削液的选用粗加工：粗加工：以冷却为主。以冷却为主。如水溶液、低浓度的乳化液等。如水溶液、低浓度的乳化液等。精加工：精加工：以润滑为主。以润滑为主。高浓度的乳化液、切削油等。高浓度的乳化液、切削油等。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2445五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度（a）后刀面磨损（b）前刀面磨损（c）前后刀面同时磨损金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24462 2、刀具磨损过

42、程、刀具磨损过程（1 1）初磨阶段）初磨阶段（2 2）正常磨损阶段）正常磨损阶段（3 3）急剧磨损阶段）急剧磨损阶段 应在刀具正常磨损阶应在刀具正常磨损阶段后期，急剧磨损阶段段后期，急剧磨损阶段之前刃磨刀具。之前刃磨刀具。3.3.刀具耐用度刀具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。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。刀具的使用时间。 金属工

43、艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2447第四节第四节 材料的切削加工性材料的切削加工性60vTvTv一、衡量材料切削加工性的指标一、衡量材料切削加工性的指标2. 2.相对加工性相对加工性 kr1. 1.一定一定刀具耐用度下的切削速度刀具耐用度下的切削速度当刀具的耐用度为当刀具的耐用度为T T时，切削某种材料所允许的切削速度。时，切削某种材料所允许的切削速度。材料的切削加工性越好。材料的切削加工性越好。Tv若若T = 60minT = 60min，则，则 材料被切削加工的难易程度通常称为材料的切削加工性。材料被切削加工的难易程度通常称为材料的切削加工性。 主要包括：刀具耐用度高、

44、允许的切削速度高、切削力小、主要包括：刀具耐用度高、允许的切削速度高、切削力小、加工质量易于保证；断屑问题易于解决。加工质量易于保证；断屑问题易于解决。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2448若把若把4545钢的钢的 作为基准，写为作为基准，写为60v60v各种材料各种材料与与4545钢（正火态）钢（正火态）之比值。之比值。60vjv )(60jrvvk)(60601rk1rk材料具有良好的切削加工性。材料具有良好的切削加工性。材料的切削加工性较差。材料的切削加工性较差。常用材料的切削加工性分为八级常用材料的切削加工性分为八级金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工202

45、2-5-24493. 3.已加工表面质量已加工表面质量5.切削力切削力4.切屑的控制或断屑的难易切屑的控制或断屑的难易凡较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好；凡较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好；反之则较差。精加工时，常以此为衡量指标。反之则较差。精加工时，常以此为衡量指标。凡切屑较容易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好；凡切屑较容易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好；反之则较差。在自动机床或自动线上加工时，常以此为衡反之则较差。在自动机床或自动线上加工时，常以此为衡量指标。量指标。在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，其切削在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，

46、其切削加工性较好；反之则较差。在粗加工中，当机床刚加工性较好；反之则较差。在粗加工中，当机床刚性或动力不足时，常以此为衡量指标。性或动力不足时，常以此为衡量指标。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2450二、影响材料切削加工性的因素二、影响材料切削加工性的因素1. 1.物理性能物理性能2.材料的力学性能材料的力学性能材料的材料的导热性愈好导热性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈、一定刀具耐用度下的切削速度愈高，材料的切削加工性愈好。高，材料的切削加工性愈好。（1 1）材料的）材料的强度、硬度愈高强度、硬度愈高，切削力愈大，切削温度，切削力愈大，切削温度愈高，刀具磨损加剧，愈

47、高，刀具磨损加剧， 切削加工性愈差。切削加工性愈差。（2 2）材料的）材料的塑性、韧性愈高塑性、韧性愈高，切削时切屑的变形加大，切削时切屑的变形加大，摩擦力提高，切削力愈大，切削温度愈高，刀具磨损加摩擦力提高，切削力愈大，切削温度愈高，刀具磨损加剧，剧， 切削加工性愈差。切削加工性愈差。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2451三、改善材料切削加工性的途径三、改善材料切削加工性的途径1. 1.调整材料的化学成分调整材料的化学成分2.热处理热处理在钢中加入在钢中加入 S S、Pb Pb 等元素，可有效的改善材料的切削等元素，可有效的改善材料的切削加工性。加工性。“易切削钢易切

48、削钢”。高碳钢高碳钢 退火退火低碳钢低碳钢 正火正火金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24521、切削用量对、切削用量对加工质量的加工质量的影响影响当当切削速度切削速度增大时，增大时，切削力减小，切削力减小，可减小或避免积可减小或避免积屑瘤，有利于提屑瘤，有利于提高加工质量高加工质量进给量进给量增大使工增大使工件残留面积的高件残留面积的高度显著增大度显著增大表面更粗糙表面更粗糙切削深度切削深度增大，增大，时切削力和工件时切削力和工件变形增大变形增大可能引起振动，可能引起振动，使零件的加工使零件的加工精度和表面质精度和表面质量下降量下降四、提高生产率的途径四、提高生产率的途径

49、金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24532、切削用量对刀具耐用度的影响、切削用量对刀具耐用度的影响在切削用量中，切削速度对刀具耐用度的影响在切削用量中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，进给量次之，切削深度影响最小最大，进给量次之，切削深度影响最小3、选择切削用量的原则、选择切削用量的原则粗加工粗加工较大的切削深度和进给量，取尽可能大的切较大的切削深度和进给量，取尽可能大的切削速度削速度精加工精加工一般取较大的切削速度，较小的切削深度和一般取较大的切削速度，较小的切削深度和进给量以保证加工质量进给量以保证加工质量金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2454

50、4、 切削用量的选定切削用量的选定切削深度的选择切削深度的选择进给量的选择进给量的选择切削速度的选择切削速度的选择粗加工时尽可能一次去除加工粗加工时尽可能一次去除加工余量；精加工时应一次切除精余量；精加工时应一次切除精加工工序余量加工工序余量粗加工时的进给量应粗加工时的进给量应根据机床系统的强度根据机床系统的强度和刀具强度选择和刀具强度选择精加工时，一般切削深精加工时，一般切削深度不大，切削力较小度不大，切削力较小粗加工时切削速度受机床粗加工时切削速度受机床功率限制；而精加工时，功率限制；而精加工时，主要受刀具耐用度的限制主要受刀具耐用度的限制金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-

51、5-2455第第18章章 常用切削加工方法综述常用切削加工方法综述主要内容主要内容18.1 18.1 车削加工车削加工18.2 18.2 钻削和镗削加工钻削和镗削加工 18.3 18.3 刨削和拉削加工刨削和拉削加工18.4 18.4 铣削加工铣削加工重点内容重点内容外圆车削、磨削及平面车削、外圆车削、磨削及平面车削、刨削、磨削及孔的成形基本方刨削、磨削及孔的成形基本方法和工艺特点法和工艺特点18.5 18.5 磨削的工艺特点及其应用磨削的工艺特点及其应用要求：要求： 了解各种不同类型的加工方法了解各种不同类型的加工方法及相应机床的工艺特点及适用范围，从及相应机床的工艺特点及适用范围，从而能根

52、据不同零件的特点，正确选择加而能根据不同零件的特点，正确选择加工方法及机床，制订最佳加工方案工方法及机床，制订最佳加工方案金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2456第一节第一节 车削的工艺特点及其应用车削的工艺特点及其应用车削车削 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。用车刀在车床上加工工件的工艺过程。加工精度：加工精度：IT8IT8IT7IT7，表面粗糙度：，表面粗糙度：Ra=1.6Ra=1.60.8um0.8um主运动主运动 工件的旋转运动。工件的旋转运动。进给运动进给运动 刀具的直线运动。刀具的直线运动。所以：车削加工适宜各种回转体表面的加工。所以：车削加工适宜各种回转体

53、表面的加工。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2457普通车床普通车床 适于各种中、小适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、型轴、盘、套类零件的单件、小批量生产。小批量生产。转塔式六角车床转塔式六角车床 适于加工适于加工零件尺寸较小、形状较复杂的零件尺寸较小、形状较复杂的中、小型轴、盘、套类零件。中、小型轴、盘、套类零件。立式车床立式车床 适于直径较大、适于直径较大、长度较短的重型零件。长度较短的重型零件。（L/D=0.30.8L/D=0.30.8）数控车床数控车床 适于多品种、适于多品种、小批量生产复杂形状的零件。小批量生产复杂形状的零件。金属工艺学第五篇第五篇 切削加

54、工切削加工2022-5-2458钢铁：粗车钢铁：粗车 半精车半精车 精车精车 磨削磨削有色金属：粗车有色金属：粗车 半精车半精车 精车精车 精细车精细车4. 4. 刀具简单。刀具简单。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2459pafv1. 1.车车外圆面外圆面2. 2.车内圆面车内圆面（车床上镗孔）（车床上镗孔）3. 3.车端面、切槽、切断车端面、切槽、切断粗车：粗车：精车：精车：vfpa 实体零件：实体零件：钻孔钻孔 车（镗）车（镗）扩、铰扩、铰 已铸出、锻出孔：已铸出、锻出孔： 镗孔镗孔4. 4.车锥面车锥面5.5.车成形面车成形面金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加

55、工2022-5-2460车削的主要用途车削的主要用途金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2461三、工件装夹的方法三、工件装夹的方法1. 1.卡盘装夹卡盘装夹适用于适用于L/D L/D 4 4的工件。的工件。2.顶尖装夹顶尖装夹适用于适用于L/D L/D = 410= 410的工件。的工件。3.心轴装夹心轴装夹适用于盘、套类零件的精加工适用于盘、套类零件的精加工。4.其它附件其它附件跟刀架、中心架、花盘等。跟刀架、中心架、花盘等。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2462第二节第二节 钻、扩、铰、镗削加工钻、扩、铰、镗削加工一、钻削加工一、钻削加工钻床钻床

56、台式钻床：台式钻床：加工加工D13mm的孔的孔立式钻床：立式钻床：加工加工D50mm的孔，的孔， 中小型工件钻孔中小型工件钻孔摇臂钻床：摇臂钻床：加工大型多孔件加工大型多孔件钻削加工钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法。用钻头在实体零件上加工孔的方法。加工精度：加工精度：IT13IT11，表面粗糙度：，表面粗糙度：Ra=2512.5um刀具刀具 钻头；设备钻头；设备 钻床（车床、镗床、铣床）钻床（车床、镗床、铣床）在钻床上钻孔时，工件固定不动，钻头既旋转作主运动，又在钻床上钻孔时，工件固定不动，钻头既旋转作主运动，又同时向下作轴向移动完成进给运动同时向下作轴向移动完成进给运动金属工艺学第五

57、篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2463柄部（尾部）柄部（尾部） 夹持夹持颈部颈部 连接（过渡）作用连接（过渡）作用导向部分导向部分 导向作用（螺旋槽、刃带）导向作用（螺旋槽、刃带）切削部分切削部分 担负主要的切削工作担负主要的切削工作两条主切削刃两条主切削刃两条副切削刃两条副切削刃一条横刃一条横刃1.1.钻头（麻花钻）钻头（麻花钻）工作部分工作部分金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2464 轴线引偏轴线引偏 刀具旋转刀具旋转 钻床上钻孔钻床上钻孔 孔径扩大、孔不圆孔径扩大、孔不圆 工件旋转工件旋转 车床上钻孔车床上钻孔1) 1) 钻孔时钻头易产生钻孔时钻头易产生“

58、引偏引偏”“引偏引偏”方式方式金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2465 金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2466 使工件表面质量降低；使工件表面质量降低； 卡死、甚至折断钻头。卡死、甚至折断钻头。 钻削产生的热量大部分集钻削产生的热量大部分集中在工件和钻头中，而且不易中在工件和钻头中，而且不易传散出去。使刀具磨损加剧。传散出去。使刀具磨损加剧。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-24673. 3. 钻削的应用钻削的应用 钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。（1 1）单件

59、、小批生产中、小型工件上的）单件、小批生产中、小型工件上的小孔（小孔（D13mmD13mm），），常用台式钻床加工。常用台式钻床加工。（2 2）中、小型工件上）中、小型工件上较大的孔（较大的孔（D50mmD50mm），），常用立式钻床常用立式钻床加工。加工。（3 3）大型工件上的孔）大型工件上的孔，则采用摇臂钻床加工。，则采用摇臂钻床加工。（4 4）回转体工件上的孔）回转体工件上的孔，多在车床上加工。，多在车床上加工。（5 5）大批量生产中，为了保证加工精度、提高生产效率和）大批量生产中，为了保证加工精度、提高生产效率和降低成本，广泛采用钻模、多轴钻和组合机床进行加工。降低成本，广泛采用钻模、

60、多轴钻和组合机床进行加工。（6 6）精度高、粗糙度小的中、小直径孔（）精度高、粗糙度小的中、小直径孔（D50mmD50mm），钻削），钻削之后采用扩孔或铰孔进行半精加工或精加工。之后采用扩孔或铰孔进行半精加工或精加工。金属工艺学第五篇第五篇 切削加工切削加工2022-5-2468二、扩孔和铰孔二、扩孔和铰孔1. 1. 扩孔扩孔2. 2. 铰孔铰孔用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工。用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工。加工精度：加工精度：IT10IT9IT10IT9，表面粗糙度：，表面粗糙度：Ra=3.21.6umRa=3.21.6um用绞刀对工件上已有的孔进行精加工。用绞刀对工件上已有的孔