机械制造技术第04次课

1、本章内容本章内容第四章 切削加工工艺基础切削加工概念与种类切削加工概念与种类第一节第一节 切削加工概述切削加工概述一、金属切削加工的特点和方向一、金属切削加工的特点和方向二、切削运动与切削要素二、切削运动与切削要素 第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具刀具材料刀具材料 / / 刀具几何参数刀具几何参数第三节第三节 金属切削过程中金属切削过程中 的物理现象的物理现象 切屑切屑/ / 积屑瘤积屑瘤/ / 切削力切削力/ / 切削热切削热刀具磨损和刀具耐用度刀具磨损和刀具耐用度第四节第四节 普通刀具切削普通刀具切削 加工方法综述加工方法综述车削车削/ / 钻削钻削/ / 镗削镗削/ / 铣削铣削/

2、 / 刨削刨削插削插削/ / 拉削加工拉削加工第五节第五节 磨削加工方法综述磨削加工方法综述磨削过程磨削过程/ / 工艺特点工艺特点/ / 应用应用第六节第六节 精密加工方法综述精密加工方法综述研磨研磨/ / 珩磨珩磨/ / 小粗糙度磨削小粗糙度磨削超精加工超精加工/ / 抛光抛光第七节第七节 加工精度和表面质量加工精度和表面质量 机械加工精度机械加工精度/ /表面质量表面质量01/60第四章第四章 切削加工工艺基础切削加工工艺基础v种类：种类：机加工机加工(machining) ：通过工通过工人操纵机床来完成切削加工。人操纵机床来完成切削加工。车、铣、刨、磨、齿轮加工等车、铣、刨、磨、齿轮加

3、工等钳加工钳加工(bench work) ：通过工通过工人手持工具进行切削加工。划人手持工具进行切削加工。划线、錾切、锯、锉、刮、研、线、錾切、锯、锉、刮、研、钻孔和绞孔、攻丝、套扣等钻孔和绞孔、攻丝、套扣等v切削加工切削加工(cutting)是用刀具从毛坯是用刀具从毛坯( (或型材或型材) )上切除多余的材料，以便上切除多余的材料，以便获得形状、尺寸、精度和表面质量获得形状、尺寸、精度和表面质量等都符合要求的零件的加工方法。等都符合要求的零件的加工方法。barcastingforgingpartcutting tooldrawing02/601 1、切削加工的特点、切削加工的特点v 可加工各

4、种形状的型面可加工各种形状的型面v 尺寸公差等级范围：尺寸公差等级范围：IT12IT12IT3IT3v RaRa值范围：值范围：25250.0080.008m m一、金属切削加工的特点和发展方向一、金属切削加工的特点和发展方向2 2、切削加工的发展方向、切削加工的发展方向v 刀具材料朝着超硬材料方向发展，每分钟数千米速度刀具材料朝着超硬材料方向发展，每分钟数千米速度v 数控机床、精密和超精密机床，加工精度达到纳米数控机床、精密和超精密机床，加工精度达到纳米v 高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化03/6004/601)1) 主运动主运动 (primary

5、 motion) v直接切除工件上的切削层，以形成工件直接切除工件上的切削层，以形成工件新表面的基本运动称为主运动。新表面的基本运动称为主运动。v速度最高、消耗功率最大。速度最高、消耗功率最大。v在切削运动中主运动只有一个。在切削运动中主运动只有一个。2)2) 进给运动进给运动 (feed motion) v配合主运动不断把切削层投入切削以保配合主运动不断把切削层投入切削以保持切削连续的运动称为进给运动。持切削连续的运动称为进给运动。v速度较低，消耗功率较少速度较低，消耗功率较少v可能是连续性的，也可能是间歇性的可能是连续性的，也可能是间歇性的v有时仅一个，有时有几个有时仅一个，有时有几个3)

6、3) 合成切削运动合成切削运动(resultant cutting motion) 二、切削运动与切削要素二、切削运动与切削要素1 1、切削运动、切削运动图图4 41 1 车削运动和工件上的表面车削运动和工件上的表面图图4 42 2 刨削刨削图图4 43 3 各种加工的切削运动各种加工的切削运动 拉削加工的进给运动？1)1) 切削速度切削速度 (cutting speed) vcv 单位时间内工件和刀具沿主运动单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移。方向的相对位移。m/sm/s， m/minm/min2)2) 进给量进给量 (feed) f fv 在主运动一个循环内，刀具与工在主运动一个循

7、环内，刀具与工件之间沿进给方向上的位移量。件之间沿进给方向上的位移量。mm/rmm/r，mm/minmm/min 进给速度进给速度v vf f=fn=fn3)3) 切削深度切削深度(depth of cut) a ap pv 已加工表面与待加工表面之间的已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。垂直距离。mmmm第一节第一节 切削加工概述切削加工概述2 2、切削三要素、切削三要素二、切削运动与切削要素二、切削运动与切削要素dmdwapfvc05/60第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）一、刀具材料一、刀具材料1 1、普通刀具材料、普通刀具材料v 刀具：刀具：工作部分工

8、作部分+ +夹持部分夹持部分v 刀具材料刀具材料指工作部分的材料指工作部分的材料v 碳素工具钢碳素工具钢和和低合金刃具钢低合金刃具钢耐热性较差耐热性较差(200(200250250o oC),C),常制常制作锉刀、刮刀、手锯条等作锉刀、刮刀、手锯条等1)1) 高速钢高速钢在复杂刀具中仍占统治地位的刀具材料在复杂刀具中仍占统治地位的刀具材料 v 定义：定义：含有钨、钼、铬、钒等元素较多的高合金工具钢含有钨、钼、铬、钒等元素较多的高合金工具钢v 性能：性能：很高的强度和韧性，较好的工艺性；很高的强度和韧性，较好的工艺性； 硬度为硬度为636370HRC70HRC，红硬温度为，红硬温度为500500

9、650650o oC Cv 常见牌号：常见牌号：W18Cr4VW18Cr4Vv 用途：用途：制造形状较为复杂的刀具，如麻花钻、拉刀等。制造形状较为复杂的刀具，如麻花钻、拉刀等。06/6007/60第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）2)2) 硬质合金硬质合金v 定义：定义：用CO作粘结剂，将硬质碳化钨等颗粒粘结在一起的粉末冶金。v 性能：性能：7482HRC,红硬温度8001000oC较脆，抗弯强度低，韧性很低v 常见牌号：YG8、YT15 （ CO和TiC 含量的%）v 用途：用途：常制成刀片，焊接或夹固在车刀、刨刀、端铣刀等的刀杆上 一、刀具材料一、刀具材料1

10、 1、普通刀具材料、普通刀具材料v 硬质合金硬质合金仍在扩大使用仍在扩大使用范围的刀具材料范围的刀具材料一、刀具材料一、刀具材料1 1、普通刀具材料、普通刀具材料3)3) 涂层刀具材料涂层刀具材料 v 定义：定义：在硬质合金或高速钢基体上涂以高硬度、高耐磨性 的（TiC、TiN、Al2O3等）而构成的材料。v 涂层厚度：涂层厚度：212mv 涂层方法：涂层方法： CVD（Chemical Vapor deposition） PVD（Physical Vapor deposition）v 性能：性能：是硬质合金、高速钢耐用度的（24）、（321）倍v 常见牌号：常见牌号：CN、CA、YB等 v

11、涂层刀具材料涂层刀具材料正以惊人正以惊人速度开发应用的刀具材料速度开发应用的刀具材料第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）08/601)1) 陶瓷陶瓷 v 定义：定义：主要是以氧化铝（主要是以氧化铝（AlAl2 2O O3 3）或以氮化硅（）或以氮化硅（SiSi3 3N N4 4 ）为）为基体，再添加少量金属化合物（基体，再添加少量金属化合物（ZrOZrO2 2、TiCTiC等），采用热等），采用热压成形和烧结的方法获得的材料。压成形和烧结的方法获得的材料。v 性能：性能：919195HRA95HRA，耐磨性很好，耐磨性很好，耐热性很高，在耐热性很高，在120012

12、00o oC C下硬度为下硬度为80HRA80HRA，化学性稳定，化学性稳定抗弯强度低，冲击韧性差。抗弯强度低，冲击韧性差。v 常见牌号：常见牌号：AMAM、AMFAMF、AMTAMT、AMMCAMMCv 用途：用途：可做成各种刀片，主要用于高速下精加工硬材料可做成各种刀片，主要用于高速下精加工硬材料2 2、超硬刀具材料、超硬刀具材料 v 陶瓷陶瓷19801980年代取得突破年代取得突破性进展的刀具材料性进展的刀具材料第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）一、刀具材料一、刀具材料09/6010/60第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）2

13、)2) 人造聚晶金刚石（人造聚晶金刚石（PCDPCD） v 定义：定义：在高温高压下将金刚石微粉聚合而成的多晶体材料。在高温高压下将金刚石微粉聚合而成的多晶体材料。v 性能：性能：硬度极高（硬度极高（10000HV10000HV，硬质合金仅为，硬质合金仅为10001000 2000HV2000HV）耐磨性极好，耐用度比硬质合金高几十倍至三百倍耐磨性极好，耐用度比硬质合金高几十倍至三百倍韧性和抗弯强度很差，热稳定性也很差，韧性和抗弯强度很差，热稳定性也很差，700700800800o oC C对振动比较敏感对振动比较敏感v 用途：用途：与铁有很强的亲和力，与铁有很强的亲和力，不宜加工黑色金属不宜

14、加工黑色金属，主要用，主要用于加工铝、铜合金、陶瓷、合成纤维、强化塑料等于加工铝、铜合金、陶瓷、合成纤维、强化塑料等2 2、超硬刀具材料、超硬刀具材料 一、刀具材料一、刀具材料v 金刚石金刚石在超精加工和硬在超精加工和硬材料加工中有特殊功能的刀材料加工中有特殊功能的刀具材料具材料11/60第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）3)3) 立方氮化硼（立方氮化硼（CBNCBN） v 定义：定义：由立方氮化硼（白石墨）在高温、高压下制成的一由立方氮化硼（白石墨）在高温、高压下制成的一种新型超硬刀具材料。种新型超硬刀具材料。v 性能：性能： 硬度仅次于金刚石，达硬度仅次于金

15、刚石，达700070008000HV8000HV，耐磨性很好，耐磨性很好 耐热温度可达耐热温度可达14001400o oC C，有很高的化学稳定性，有很高的化学稳定性 抗弯强度和韧性略低于硬质合金抗弯强度和韧性略低于硬质合金v 用途：用途：主要用于高硬度、难加工材料的半精加工和精加工主要用于高硬度、难加工材料的半精加工和精加工2 2、超硬刀具材料、超硬刀具材料 一、刀具材料一、刀具材料v 立方氮化硼立方氮化硼在超精加工在超精加工和硬材料加工中有特殊功能和硬材料加工中有特殊功能的刀具材料的刀具材料第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）二、刀具切削部分的几何参数二、刀具

16、切削部分的几何参数1 1、刀具切削部分的组成、刀具切削部分的组成1)1) 前刀面前刀面 (face) 刀具上切屑流过的表面。刀具上切屑流过的表面。2)2) 主后刀面主后刀面(major flank) 与工件过渡表面相对的表面与工件过渡表面相对的表面3)3) 副后刀面副后刀面(minor flank) 与工件已加工表面相对与工件已加工表面相对的表面。的表面。4)4) 主切削刃主切削刃(tool major cutting edge) 前刀面与主前刀面与主后刀面的交线，承担主要的金属切除工作。后刀面的交线，承担主要的金属切除工作。5)5) 副切削刃副切削刃(tool minor cutting e

17、dge) 前刀面与副前刀面与副后刀面的交线，参加少量的切削工作。后刀面的交线，参加少量的切削工作。6)6) 刀尖刀尖(corner) 主、副切削刃汇交的一小段切削刃。主、副切削刃汇交的一小段切削刃。v 三面两刃一尖三面两刃一尖 12/602 2、静止参考系、静止参考系(tool-in-hand system)1)1) 基面基面(tool reference plane)P Pr r 过切削刃选定点的平面，过切削刃选定点的平面，一般来说其方位要垂直于一般来说其方位要垂直于假定的主运动方向。假定的主运动方向。2)2) 切削平面切削平面(tool cutting edge plane) P Ps s

18、 过切削刃选定点与切削刃过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。相切并垂直于基面的平面。3)3) 正交平面正交平面(tool orthogonal plane) P Po o 过切削刃选定点并同时垂过切削刃选定点并同时垂直于切削平面与基面的直于切削平面与基面的。2006年11月23日星期四西安科技大学机械制造工程学院241.1.2.3刀具标注角度的参考系主剖面主剖面第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）二、刀具切削部分的几何参数二、刀具切削部分的几何参数13/603 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度1)1) 前角前角(tool orthogonal rake

19、) 0 0 v 在正交平面中测量的前刀面在正交平面中测量的前刀面与基面间的夹角。与基面间的夹角。v 影响刃口锋利及切削刃的强影响刃口锋利及切削刃的强度。常取度。常取=-5=-5o o 2525o o2)2) 后角后角(tool orthogonal clearance) 0 0v 在正交平面内测量的在正交平面内测量的主主后刀后刀面与切削平面间的夹角。面与切削平面间的夹角。v 减少刀具与工件之间的摩擦减少刀具与工件之间的摩擦和磨损。常取和磨损。常取0 0=4=4o o1212o o图图4-94-9前角正、负的规定前角正、负的规定 第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）

20、二、刀具切削部分的几何参数二、刀具切削部分的几何参数14/603)3) 主偏角主偏角(tool cutting edge angle) KrKr v 在基面内测量的主切削刃的在基面内测量的主切削刃的投影与进给方向间的夹角。投影与进给方向间的夹角。v 影响背向力影响背向力F Fp p( (径向力径向力F Fy y) )与与进给力进给力F Ff f（轴向力（轴向力F Fx x）的比）的比例以及刀尖强度和散热条件例以及刀尖强度和散热条件v 外圆车刀的主偏角通常有外圆车刀的主偏角通常有9090 、7575 、6060 和和4545 等。等。3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度第二节第二节 金属切削刀

21、具金属切削刀具（cutting tool）二、刀具切削部分的几何参数二、刀具切削部分的几何参数15/604)4) 副偏角副偏角(tool minor cutting edge angle) KrKr v 在基面内测量的副切削刃的在基面内测量的副切削刃的投影与进给反方向间的夹角投影与进给反方向间的夹角v 减少副切削刃与工件已加工减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦，减少切削振动；表面的摩擦，减少切削振动；影响工件表面残留面积的大影响工件表面残留面积的大小，进而影响已加工表面的小，进而影响已加工表面的粗糙度粗糙度R Ra a值。值。v 5 5 o o1515 o o，粗加工取较大值，粗加工取较大值，

22、精加工取较小值。精加工取较小值。 ，副偏角对表面的粗糙度Ra的影响 ，3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）二、刀具切削部分的几何参数二、刀具切削部分的几何参数16/60图4-12 刃倾角对切屑流向的影响 5)5) 刃倾角刃倾角(tool cutting edge inclination angle) s s v 在切削平面内测量的主切削刃在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。与基面间的夹角。v 控制切屑的流向，影响刀尖强控制切屑的流向，影响刀尖强度。刃倾角有正负之分。度。刃倾角有正负之分。v 当当s s0 0o o 时，切

23、屑流向工件已时，切屑流向工件已加工表面，刀尖强度较好，适加工表面，刀尖强度较好，适宜粗加工；宜粗加工；v 当当s s0 0o o 时，切屑流向工件待时，切屑流向工件待加工表面，此时刀尖强度较差，加工表面，此时刀尖强度较差，适宜于精加工。适宜于精加工。 3 3、刀具的标注角度、刀具的标注角度第二节第二节 金属切削刀具金属切削刀具（cutting tool）二、刀具切削部分的几何参数二、刀具切削部分的几何参数17/60v 第第变形区变形区v 第第变形区变形区v 第第变形区变形区图图4 414 14 切削变形切削变形 primary shear zone在该区域内金属发生塑性变形，是产生剪切滑移和大

24、量塑性变形的区域，切削过程中的切削力、切削热主要来自这个区域。第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象v 金属的切削过程实际上是一种挤金属的切削过程实际上是一种挤压变形过程。压变形过程。一、切屑形成过程及切屑种类一、切屑形成过程及切屑种类图图 4-13 4-13 用挤压比喻变形用挤压比喻变形剪应力数值最大方向secondary shear zone切屑受到前刀面的挤压，进一步产生塑性变形，形成前刀面摩擦变形区。该区域的状况对积屑瘤的形成和前刀面磨损有影响third shear zone由于刀口的挤压、基本变形区的影响和主后面与已加工表面的摩擦等原因形成。该区对工件表面的加工硬化和

25、残余应力以及刀具后刀面的磨损有很大影响。1 1、切屑形成与切削变形、切屑形成与切削变形18/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象v 按照切屑变形程度的按照切屑变形程度的不同，切屑分为四类不同，切屑分为四类形态形态一、切屑形成过程及切屑种类一、切屑形成过程及切屑种类2 2、切屑、切屑（chip）的种类的种类形状形状/条件条件/影响影响带状切屑带状切屑挤裂挤裂(节状节状)切屑切屑单元单元(粒状粒状)切屑切屑崩碎切屑崩碎切屑形状形状零件材料零件材料塑性材料塑性高塑性材料塑性高塑性材料塑性中塑性材料塑性中塑性材料塑性低塑性材料塑性低脆性材料脆性材料刀具前角刀具前角大大小小更小更小

26、切削速度切削速度高高低低更低更低进给量进给量小小大大更大更大切削力波动切削力波动小小中中大大大大表面粗糙度表面粗糙度好好中中差差差差底层光滑底层光滑外表面毛茸状外表面毛茸状有裂纹有裂纹锯齿状锯齿状梯形状梯形状颗粒状颗粒状19/6020/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象二、积屑瘤二、积屑瘤(built up edge)1 1、积屑瘤的形成、积屑瘤的形成图图4 416 16 车刀上的积屑瘤车刀上的积屑瘤 v 以以中等切削速度中等切削速度（v vc c= =（5 56060）m mminmin）切）切削削塑韧性金属材料塑韧性金属材料时，时，由于切屑底面与前刀面由于切屑底面与

27、前刀面的挤压和剧烈摩擦，使的挤压和剧烈摩擦，使切屑底层的流动速度低切屑底层的流动速度低于其上层的流动速度，于其上层的流动速度， 当此层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑本身分子间的结当此层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑本身分子间的结合力时，切屑底层的一部分新鲜金属就会粘结在刀刃附近，合力时，切屑底层的一部分新鲜金属就会粘结在刀刃附近，形成一个硬块，称为积屑瘤形成一个硬块，称为积屑瘤v 积屑瘤的形成是一个积屑瘤的形成是一个时生时灭周而复始的动态时生时灭周而复始的动态过程。过程。 第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象二、积屑瘤二、积屑瘤(built up edge)2 2、积屑瘤

28、的影响和作用、积屑瘤的影响和作用v 保护刀刃及代替刀刃切削的作用保护刀刃及代替刀刃切削的作用v 积屑瘤增大了刀具的实际工作前角，使切削力减小积屑瘤增大了刀具的实际工作前角，使切削力减小v 破裂会影响加工的稳定性，影响表面质量。破裂会影响加工的稳定性，影响表面质量。v 粗加工时可利用，精加工时应避免。粗加工时可利用，精加工时应避免。3 3、积屑瘤的控制、积屑瘤的控制v 高速（高速（v vc c100m100mminmin）或低速（）或低速（v vc c5m/min5m/min）切削）切削v 良好的冷却润滑条件良好的冷却润滑条件v 提高被加工件硬度和强度，降低塑性提高被加工件硬度和强度，降低塑性

29、21/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象三、切削力三、切削力1 1、主切削力、主切削力F Fc c 2 2、进给力、进给力F Ff f v feed force: F F在进给运动方向上的正投在进给运动方向上的正投影。一般消耗机床功率的影。一般消耗机床功率的1%1%5%5%，设，设计进给运动传动系统零件的主要依据计进给运动传动系统零件的主要依据v 在切削加工时，刀具对在切削加工时，刀具对工件的作用力称为总切工件的作用力称为总切削力，用符号削力，用符号F F表示。表示。v F F的来源：一是克服切削的来源：一是克服切削层金属弹、塑性变形抗层金属弹、塑性变形抗力所需要的力；

30、二是克力所需要的力；二是克服摩擦阻力所需要的力服摩擦阻力所需要的力 v cutting force: F在主运动在主运动方向上的正投影。消耗机方向上的正投影。消耗机床功率的床功率的95%95%以上，计算以上，计算机床功率和设计主运动传机床功率和设计主运动传动系统零件的主要依据。动系统零件的主要依据。 3 3、背向力、背向力F Fp p v back force: F F在垂直进给运动方向上的正投影。不作功，但在垂直进给运动方向上的正投影。不作功，但使工件弹性弯曲，引起振动，影响加工精度和表面粗糙度使工件弹性弯曲，引起振动，影响加工精度和表面粗糙度图图4 417 17 总切削力的分解总切削力的分

31、解 22/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象四、切削热四、切削热 (cutting heat)1 1、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2 2、切削热的控制、切削热的控制v 因变形和摩擦而产生，主要来源于因变形和摩擦而产生，主要来源于，变形区变形区v 切削热将传递给切屑、刀具、工件和周围介质。切削热将传递给切屑、刀具、工件和周围介质。v 传入工件，产生热变形，影响加工精度；传入刀具会传入工件，产生热变形，影响加工精度；传入刀具会使刀具温度升高，加剧刀具磨损，影响工件尺寸。使刀具温度升高，加剧刀具磨损，影响工件尺寸。v 合理选择切削用量（切

32、削速度，进给量，背吃刀量）合理选择切削用量（切削速度，进给量，背吃刀量）v 合理选择刀具角度合理选择刀具角度v 合理施加切削液等合理施加切削液等23/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度v 刀具在高温和高压条件下，刀具在高温和高压条件下，受到工件、切屑的剧烈摩受到工件、切屑的剧烈摩擦，使刀具的前刀面和后擦，使刀具的前刀面和后刀面都会产生磨损，随着刀面都会产生磨损，随着切削加工的延续，磨损逐切削加工的延续，磨损逐渐扩大，这种现象称为刀渐扩大，这种现象称为刀具磨损具磨损初期磨损正常磨损急剧磨损刀具磨损的过程刀具磨损的过程磨损量时

33、间切削切削变钝变钝刃磨刃磨切削切削变钝变钝报废报废v 刀具寿命刀具寿命v 刀具的耐用度刀具的耐用度v 刀具由开始切削到变钝为止的切削总时间，称为刀具由开始切削到变钝为止的切削总时间，称为 。v 通常以通常以后刀面磨损程度后刀面磨损程度为标准，常用为标准，常用切削时间切削时间来判断来判断24/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度v刀具正常磨损时，按其发生的刀具正常磨损时，按其发生的部位可分为三种形式，即后刀部位可分为三种形式，即后刀面、前刀面、前后刀面磨损。面、前刀面、前后刀面磨损。 1 1、后刀面磨损、后刀面磨损 v以平均磨

34、损高度以平均磨损高度VBVB表示。切削刃各点处磨损不均匀，刀尖部分和近表示。切削刃各点处磨损不均匀，刀尖部分和近工件外表面处磨损较大，中间处磨损较均匀。工件外表面处磨损较大，中间处磨损较均匀。v加工脆性材料或用低速和较小背吃刀量切削塑性金属时常见加工脆性材料或用低速和较小背吃刀量切削塑性金属时常见。图图4-18 4-18 刀具正常磨损形式刀具正常磨损形式 25/60第三节第三节 切削过程中的物理现象切削过程中的物理现象五、刀具磨损和刀具耐用度五、刀具磨损和刀具耐用度图图4-18 4-18 刀具正常磨损形式刀具正常磨损形式 v以月牙洼的深度以月牙洼的深度KTKT表示，用表示，用较高的切削速度和较

35、大的背较高的切削速度和较大的背吃刀量切削塑性金属时常见吃刀量切削塑性金属时常见这种磨损。这种磨损。v中等切削用量切削塑性金属中等切削用量切削塑性金属时易产生。时易产生。2 2、前刀面磨损、前刀面磨损3 3、前后面同时磨损、前后面同时磨损 26/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述1 1、车削的工艺特点、车削的工艺特点v 切削平稳，精度较高切削平稳，精度较高v 生产率高，应用广泛生产率高，应用广泛v 刀具简单、成本较低刀具简单、成本较低v 有色金属的精加工有色金属的精加工一、车削加工一、车削加工( (Turning) )2 2、车削的应用、车削的应用1)1) 加工各

36、种回转表面加工各种回转表面2)2) 车削加工的精度车削加工的精度3)3) 车床的种类车床的种类v 工件回转作主运动，车刀作工件回转作主运动，车刀作进给运动的切削加工方法。进给运动的切削加工方法。ITITR Ra a粗车粗车IT12IT12IT11IT11252512.5m12.5m半精车半精车IT10IT10IT9IT96.36.33.2m3.2m精车精车IT8IT8IT7IT71.61.60.8m0.8m金刚石车金刚石车IT6IT6IT5IT50.80.80.2m0.2m卧式车床卧式车床general purpose parallel lathes立式车床立式车床 vertical lath

37、es转塔车床转塔车床 turret lathes单件小批生产各种轴、盘、套单件小批生产各种轴、盘、套等类零件等类零件长径比为长径比为0.30.30.80.8的重型零件的重型零件成批生产外形较复杂，且具有内孔及螺纹的中小型轴、套类零件大批、大量生产形状不太复杂的小大批、大量生产形状不太复杂的小型零件型零件自动车床原理图自动车床原理图1 1空心主轴，空心主轴，2 2 传动带，传动带，3 3 弹簧卡头，弹簧卡头，4 4棒料，棒料，5 5、6 6刀架，刀架，7 7分配轴，分配轴，8 8、9 9鼓轮，鼓轮，1010、1111、1212、1313模板，模板，1414盘形凸轮，盘形凸轮，1515、1616、

38、1717拨杆，拨杆，1818杠杆杠杆 图图4-19 4-19 卧式车床所能完成的典型加工卧式车床所能完成的典型加工 27/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述二、钻削加工二、钻削加工(drilling)1 1、钻孔、钻孔 hole drillingv 钻孔是指用钻头在钻孔是指用钻头在实体实体材料上材料上加工孔的一种加工方法。加工孔的一种加工方法。v 浅浅 孔：孔：L/D L/D 4 4 麻花钻头麻花钻头 + + 钻、车、铣、镗床钻、车、铣、镗床v 普通深孔：普通深孔：L/D =5L/D =520 20 接长麻花钻头接长麻花钻头 + + 钻、车、镗床钻、车、镗床v

39、特殊深孔：特殊深孔：L/D =20L/D =20100 100 深孔钻头深孔钻头 + + 深孔专用机床深孔专用机床1 1）浅孔钻）浅孔钻v 刀具：麻花钻刀具：麻花钻v 加工精度加工精度:IT12-11:IT12-11 Ra25-12.5 Ra25-12.5 v 切削部分结构切削部分结构v 浅孔钻的工艺特点浅孔钻的工艺特点 容易容易“引偏引偏” 排屑困难排屑困难 散热不易散热不易尺寸精度尺寸精度R Ra a高速钢麻花钻高速钢麻花钻IT12IT12IT11IT11252512.5m12.5m硬质合金麻花钻硬质合金麻花钻IT11IT11IT10IT1012.512.53.2m3.2m28/60第四节

40、第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述二、钻削加工二、钻削加工(drilling)1 1、钻孔、钻孔 hole drilling2 2）深孔钻）深孔钻v 特殊深孔钻：特殊深孔钻： 错齿内排屑深孔钻错齿内排屑深孔钻 外排屑深孔钻外排屑深孔钻 喷吸钻喷吸钻v特点：特点： 内排屑需要受油器内排屑需要受油器 工件采用工件采用“一夹一托一夹一托” 比浅孔加工更困难比浅孔加工更困难图图425 内排屑深孔钻内排屑深孔钻1工件工件 2钻头钻头 3钻杆钻杆 硬质合金条硬质合金条起导向作用起导向作用适于较大直径深孔适于较大直径深孔刀齿交错，实刀齿交错，实现碎屑现碎屑图图4-26 4-26 枪钻工

41、作原理图枪钻工作原理图1 1工件工件 2 2切削部分切削部分 3 3钻杆钻杆 高压切削液将高压切削液将切屑从钻杆外切屑从钻杆外V V形槽冲出形槽冲出 适于小直径深孔适于小直径深孔图4-27 喷吸钻工作原理图1-钻头 2-工件 3-钻套 4-外钻杆 5-喷嘴 6-内钻杆 钻头与外钻钻头与外钻杆螺纹连接杆螺纹连接钻头与内钻杆钻头与内钻杆紧贴在一起紧贴在一起喷喷吸吸适于中等直径深孔适于中等直径深孔1-1-工件；工件； 2-2-深孔钻；深孔钻； 3-3-切削液切削液 图图4-24 4-24 深孔加工示意图深孔加工示意图 29/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述二、钻削加

42、工二、钻削加工(drilling)2 2、扩孔、扩孔counterboringv 特点：扩孔钻无横刃、刀齿多、刚度大、排屑易特点：扩孔钻无横刃、刀齿多、刚度大、排屑易v 孔的半精加工：孔的半精加工：IT10IT9，Ra6.33.2m。v 扩孔是用扩孔钻扩大工件扩孔是用扩孔钻扩大工件孔径的一种加工方法。孔径的一种加工方法。 3 3、铰孔、铰孔 reamingv 铰孔加工特点：铰孔加工特点：铰刀为标准刀具，只能加工一定尺寸和公差等级的长、连续、通孔铰刀为标准刀具，只能加工一定尺寸和公差等级的长、连续、通孔只能保证孔本身的精度，而不能保证孔的位置精度只能保证孔本身的精度，而不能保证孔的位置精度生产率

43、高，尺寸一致性好，适于成批和大量生产。生产率高，尺寸一致性好，适于成批和大量生产。v 加工精度：加工精度：IT8IT6，Ra1.60.4mv铰孔是指用铰刀在未淬硬工件孔壁上切除微铰孔是指用铰刀在未淬硬工件孔壁上切除微量金属层，以提高工件尺寸精度和减小表面量金属层，以提高工件尺寸精度和减小表面粗糙度的加工方法。粗糙度的加工方法。30/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述二、钻削加工二、钻削加工(drilling)4 4、锪孔、锪孔 countersinkingv 锪孔：锪孔：用锪钻或刀板钻削用锪钻或刀板钻削沉孔的加工方法。沉孔的加工方法。31/60工业齿轮减速箱工业

44、齿轮减速箱第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述三、镗削加工三、镗削加工 (boring)v 定义：定义：镗削是指镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给镗削是指镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给 运动的切削加工方法。运动的切削加工方法。v 应用：应用：主要加工较大孔径的孔、箱体类零件上的孔以及主要加工较大孔径的孔、箱体类零件上的孔以及 要求相互平行或垂直的孔系。要求相互平行或垂直的孔系。v 加工精度：加工精度：与车削相近与车削相近v 镗刀结构形式：镗刀结构形式：单刃镗刀，浮动镗刀单刃镗刀，浮动镗刀尺寸精度尺寸精度R Ra a粗镗粗镗IT12IT12IT11IT1125251

45、2.5m12.5m精镗精镗IT8IT8IT7IT71.61.60.8m0.8m精细镗精细镗IT7IT7IT6IT60.80.80.2m0.2m32/6033/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述三、镗削加工三、镗削加工 (boring)1 1、单刃镗刀、单刃镗刀v 特点：特点：适应性广，加工精度与直径范围宽。适应性广，加工精度与直径范围宽。可校正原有孔轴线歪斜和位置偏差。可校正原有孔轴线歪斜和位置偏差。调节费时，精度不易控制，生产率低。调节费时，精度不易控制，生产率低。2 2、浮动镗刀、浮动镗刀v 结构：结构：镗刀杆、可调浮动镗刀块。镗刀杆、可调浮动镗刀块。v 特

46、点：特点：加工质量较高、生产效率较高。加工质量较高、生产效率较高。刀具成本较高。刀具成本较高。不能校正孔的轴线歪斜或位置偏差。不能校正孔的轴线歪斜或位置偏差。53538 81 1、刀块；、刀块；2-2-刀片；刀片；3 3、调节螺钉；、调节螺钉；4 4、斜板；、斜板；5 5、紧固螺钉、紧固螺钉第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述四、铣削加工四、铣削加工 (milling)v 特点：特点：生产率高生产率高。容易产生振动容易产生振动。刀齿散热条件好刀齿散热条件好。1 1、铣削的切削参数及其选择、铣削的切削参数及其选择1 1）每齿进给量）每齿进给量a af f：0.10.10

47、.4mm0.4mm。2 2）平均切削厚度）平均切削厚度a ac c：不应低于不应低于0.07mm0.07mm。3 3）铣刀刀齿数：）铣刀刀齿数：v 疏齿铣刀（疏齿铣刀（L L）：直径为）：直径为80mm80mm的面铣刀有的面铣刀有4 4个刀片个刀片v 密齿铣刀（密齿铣刀（M M）：直径为）：直径为80mm80mm的面铣刀有的面铣刀有6 6个刀片个刀片v 特密齿铣刀（特密齿铣刀（H H）：直径为）：直径为80mm80mm的面铣刀有的面铣刀有8 8个刀片个刀片v 铣削是指铣刀旋转作铣削是指铣刀旋转作主运动，工件作进给主运动，工件作进给运动的加工方法。运动的加工方法。密齿铣刀最常用；特密密齿铣刀最常

48、用；特密齿铣刀在加工稳定性好齿铣刀在加工稳定性好且大进给量时使用；疏且大进给量时使用；疏齿铣刀反之。齿铣刀反之。34/60周铣周铣端铣端铣第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述四、铣削加工四、铣削加工(milling)1 1、铣削的切削参数及其选择、铣削的切削参数及其选择4 4）铣削方向）铣削方向( (周铣时周铣时) )：v 逆铣逆铣(conventional milling) ，在铣刀与工件的切点处，在铣刀与工件的切点处，工件的进给方向与铣刀的运动方向相反。工件的进给方向与铣刀的运动方向相反。v 顺铣顺铣(climb milling) ，进给方向与铣刀的运动方向相同。

49、，进给方向与铣刀的运动方向相同。v 顺铣与逆铣的比较：顺铣与逆铣的比较：v 逆铣时，切屑厚度从零增到最大值，初期摩擦大，逆铣时，切屑厚度从零增到最大值，初期摩擦大，加剧刀具磨损，工件表面质量下降。加剧刀具磨损，工件表面质量下降。v 顺铣时切削力使工件下压向，减少了工件的振动。顺铣时切削力使工件下压向，减少了工件的振动。v 顺铣时，水平切削分力会引起工件窜动，造成进给顺铣时，水平切削分力会引起工件窜动，造成进给量突然增大，甚至打刀。量突然增大，甚至打刀。v 顺铣时，工件表面的黑皮将加剧刀具的磨损。顺铣时，工件表面的黑皮将加剧刀具的磨损。顺铣顺铣逆铣逆铣35/60顺铣与逆铣哪个常用顺铣与逆铣哪个常

50、用? ?第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述四、铣削加工四、铣削加工 (milling)1 1、铣削的切削参数及其选择、铣削的切削参数及其选择5 5）周铣）周铣(peripheral milling)和端铣和端铣(face milling)的比较：的比较：v 端铣比周铣平稳，有利于提高加工质量。端铣比周铣平稳，有利于提高加工质量。v 端铣切削厚度始终大于零，有利于降低表面粗糙度。端铣切削厚度始终大于零，有利于降低表面粗糙度。v 端铣刀具系统的刚性好，可采用硬质合金刀片，速度高端铣刀具系统的刚性好，可采用硬质合金刀片，速度高v 端铣一般用于加工平面，周铣加工各种型面。端

51、铣一般用于加工平面，周铣加工各种型面。2 2、铣削的应用、铣削的应用 v 铣床种类：卧式、立式、龙门、工具、专用铣床铣床种类：卧式、立式、龙门、工具、专用铣床 v 加工表面：平面、台阶面、各种槽、型腔以及成形面等。加工表面：平面、台阶面、各种槽、型腔以及成形面等。v 加工精度：加工精度：尺寸精度尺寸精度R Ra a粗铣粗铣IT12IT12IT11IT11252512.5m12.5m半精铣半精铣IT10IT10IT9IT96.36.33.2m3.2m精铣精铣IT8IT8IT7IT73.23.21.6m1.6m36/60五、刨削加工五、刨削加工 (planing) 第四节第四节 普通刀具切削加工方

52、法综述普通刀具切削加工方法综述1 1、刨削和铣削的比较、刨削和铣削的比较v 加工质量同级，经粗、精加工之后可达到中等精度。加工质量同级，经粗、精加工之后可达到中等精度。v 刨削的生产率只有在加工狭长表面时才能体现。刨削的生产率只有在加工狭长表面时才能体现。v 铣削的加工范围广，刨削仅适用于单件小批生产及修铣削的加工范围广，刨削仅适用于单件小批生产及修 配工作中。配工作中。2 2、刨削的应用、刨削的应用 v 刨床种类：刨床种类： 牛头刨床、龙门刨床牛头刨床、龙门刨床v 加工表面：加工表面： 平面（水平面、垂直面和斜面等）平面（水平面、垂直面和斜面等） 沟槽（直角槽、燕尾槽和沟槽（直角槽、燕尾槽和

53、T T形槽等）形槽等）v 加工精度：加工精度：v 刨刀对工件作水平相对直线刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法。往复运动的切削加工方法。尺寸精度尺寸精度R Ra a粗刨粗刨IT12IT12IT11IT11252512.5m12.5m半精刨半精刨IT10IT10IT9IT96.36.33.2m3.2m精刨精刨IT8IT8IT7IT73.23.21.6m1.6mdouble column planing machinesShaping machines37/6038/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述六、插削加工六、插削加工 (slotting)v 用插刀

54、对工件作垂直（立用插刀对工件作垂直（立刨）相对直线往复运动的刨）相对直线往复运动的加工方法加工方法。v 加工表面：加工表面：内表面，如键槽、花键、多边形孔等内表面，如键槽、花键、多边形孔等v 特点与应用：特点与应用：生产率低，只用于单件小批生产，成批生生产率低，只用于单件小批生产，成批生产被拉削代替。产被拉削代替。39/60l1柄部； l2颈部； l3过渡锥；l4前导部分； l5切削部分；l6校准部分；l7后导部分第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述七、拉削加工七、拉削加工 (broaching)v 在拉力作用下，通过拉刀与在拉力作用下，通过拉刀与工件的相对直线运动，

55、切削工件的相对直线运动，切削工件内、外表面的方法。工件内、外表面的方法。v 拉削的运动：拉削的运动： 主运动主运动 进给运动进给运动v 球面浮动支承的作用球面浮动支承的作用使工件上使工件上的孔自动的孔自动地调整到地调整到与拉刀轴与拉刀轴线一致的线一致的方向。方向。 40/60第四节第四节 普通刀具切削加工方法综述普通刀具切削加工方法综述七、拉削加工七、拉削加工 (broaching)v 主要特点主要特点 生产率高生产率高 加工质量好加工质量好 拉刀耐用度高拉刀耐用度高 加工形状较复杂的内、外表面，尤其加工内表面加工形状较复杂的内、外表面，尤其加工内表面 拉床只有直线运动，结构简单，工作平稳，操

56、作方便拉床只有直线运动，结构简单，工作平稳，操作方便v 加工精度加工精度v 应用：形状较复杂的内、外表面的大批量加工。应用：形状较复杂的内、外表面的大批量加工。尺寸精度尺寸精度R Ra a粗拉粗拉IT8IT8IT7IT71.61.60.8m0.8m精拉精拉IT7IT7IT6IT60.80.80.4m0.4m第五节第五节 磨削加工方法综述磨削加工方法综述一、磨削一、磨削(grinding)过程过程 1)1)磨削过程的本质：磨削过程的本质：磨削磨削是一种切削加工过程。是一种切削加工过程。砂轮表面上分布的每个砂轮表面上分布的每个磨粒相当于多刃铣刀的磨粒相当于多刃铣刀的一个刀齿，磨削可以看一个刀齿，磨

57、削可以看作是具有极多微小刀齿作是具有极多微小刀齿铣刀的一种超高速铣削铣刀的一种超高速铣削2)2)负前角的大小及其危害负前角的大小及其危害 刚修整后的刚玉砂轮，刚修整后的刚玉砂轮，前角平均为前角平均为-65-65o o-80-80o o，磨削一段时间后增大到磨削一段时间后增大到 -85 -85o o。 有何危害？有何危害？v 用磨具以较高的线速度对用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。工件表面进行加工的方法。v 磨具：由结合剂或粘接剂磨具：由结合剂或粘接剂将许多细微、坚硬而形状将许多细微、坚硬而形状不规则的磨料磨粒按一定不规则的磨料磨粒按一定要求粘接而成的工具。要求粘接而成的工具。v 磨

58、具有砂轮、砂带等。磨具有砂轮、砂带等。图图 4 - 4 2 4 - 4 2 砂 轮 结 构 示 意 图砂 轮 结 构 示 意 图 砂 轮 硬 度 ？砂 轮 硬 度 ？41/60粒 度 号 颗 粒 尺 寸 （ um ） 14 # 16001250 120 # 125100 280 # 5040 W40 4028 W5 53.5 图图4-43 4-43 砂轮磨粒切削时的前、后角砂轮磨粒切削时的前、后角 面面第五节第五节 磨削加工方法综述磨削加工方法综述一、磨削一、磨削(grinding)过程过程 3)3) 磨粒的切削过程磨粒的切削过程比较凸起且锋利的磨粒，起比较凸起且锋利的磨粒，起切削作用切削作用

59、，材料被切削，材料被切削不太凸起或较钝的磨粒，起不太凸起或较钝的磨粒，起刻划作用刻划作用，材料塑性变形，材料塑性变形比较凹下的磨粒，起比较凹下的磨粒，起摩擦抛光作用摩擦抛光作用，材料弹性变形，材料弹性变形图图4-44 4-44 磨粒的磨削过程磨粒的磨削过程 42/60第五节第五节 磨削加工方法综述磨削加工方法综述二、磨削的工艺特点二、磨削的工艺特点1 1、加工精度高，、加工精度高，RaRa小小v 刃口圆弧半径小，切削厚度数微米刃口圆弧半径小，切削厚度数微米v 切削速度很高，磨粒多，每个磨刃切削速度很高，磨粒多，每个磨刃切削下来的金属少，表面光洁切削下来的金属少，表面光洁v 磨床比一般机床的精度

60、高，刚性及磨床比一般机床的精度高，刚性及稳定性更好稳定性更好尺寸精度尺寸精度R Ra a粗磨粗磨IT8IT8IT7IT71.61.60.4m0.4m精磨精磨IT6IT6IT5IT50.40.40.2m0.2m主 剖 面主后刀面前 刀 面 刃 口 圆 弧 半 径612m2 2、砂轮具有自锐性、砂轮具有自锐性v 砂轮磨损变钝后，磨粒破碎，产生新的较锋利的棱角砂轮磨损变钝后，磨粒破碎，产生新的较锋利的棱角v 圆钝的磨粒从砂轮表面脱落，露出新鲜锋利的磨粒圆钝的磨粒从砂轮表面脱落，露出新鲜锋利的磨粒43/6044/60第五节第五节 磨削加工方法综述磨削加工方法综述v 磨削力磨削力F Fc c较小，进给力