机械设计制造

5.1切削加工基础知识5.1.1金属切削基本理论5.1.2金属切削过程及主要物理现象5.1.3金属切削机床的基本知识5.1.1金属切削基本理论5.1切削加工基础知识

金属切削加工的目的是使被加工零件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量达到设计与使用要求。因此，切削加工要切除工件上多余的金属，形成已加工表面，必须具备两个基本条件：切削运动和刀具。5.1切削加工基础知识1.切削运动与切削要素

（1）零件表面的形成外圆面和内圆面(孔)是以某一直线或曲线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成的表面。成形面是以曲线为母线，以圆、直线或曲线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。5.1.1金属切削基本理论1）主运动:切除工件上的被切削层，使之转变为切屑的主要运动，称为主运动。

2）进给运动:不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个零件表面的运动，称为进给运动。5.1切削加工基础知识5.1.1金属切削基本理论（2）切削运动

在切削过程中，零件上形成了3个表面：已加工表面、待加工表面和过渡表面。

5.1切削加工基础知识5.1.1金属切削基本理论（3）切削要素1）切削用量

①切削速度②进给量③背吃刀量

5.1切削加工基础知识vc

vc

5.1.1金属切削基本理论2）切削层几何参数

5.1切削加工基础知识①切削层公称厚度是工件或刀具每移动一个进给量，刀具主切削刃相邻两个位置之间的垂直距离。②切削层公称宽度是沿刀具主切削刃量得的待加工面至已加工面之间的距离，即刀具主切削刃与工件的接触长度。③切削层公称横截面积是工件被切下的金属层沿垂直于主运动方向所截取的截面面积。5.1.1金属切削基本理论（1）刀具切削部分的基本定义

1）前刀面2）主后刀面3）副后刀面4）主切削刃5）副切削刃6）刀尖5.1切削加工基础知识5.1.1金属切削基本理论1—夹持部分2—切削部分3—前刀面4—副切削刃5—副后刀面6—刀尖7—主后刀面8—主切削刃

2.刀具切削部分的几何参数

（2）刀具角度参考系

5.1切削加工基础知识5.1.1金属切削基本理论1—车刀2—基面(Pr)3—零件4—切削平面(Ps)5—主剖面(Po)6—底平面1）基面(Pr)2）切削平面(Ps)

3）主剖面(Po)

（3）刀具的标注角度

1)前角（）2)后角（αo）3)主偏角（kr）4)副偏角（）5)刃倾角（）5.1切削加工基础知识5.1.1金属切削基本理论（4）刀具工工作角度度刀尖高于于零件轴轴心线时时，则工工作前角角γoe增大，工工作后角角αoe减小；5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论1）刀尖安安装高低低对工作作角度的的影响2）刀杆中中心线安安装偏斜斜对工作作角度的的影响5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论刀杆中心心线与进进给方向向不垂直直时，工工作主偏偏角和工工作副偏偏角将发发生变化化3）进给运运动对工工作角度度的影响响5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论考虑横向向进给运运动，刀刀尖的运运动轨迹迹为阿基基米德螺螺旋线，，这时工工作前角角γo增大，而而工作后后角αoe减小。3．刀具材材料及结结构（1）刀具材材料1）刀具材材料应具具备的性性能要求求①高的硬度度②高的耐耐磨性③足够的的强度和和韧性④高的耐耐热性（（热稳定定性）⑤良好的的热物理理性能和和耐热冲冲击性能能⑥良好的的工艺性性能和经经济性5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论2）常用刀刀具材料料①碳素工具具钢②合金工工具钢③高速钢钢④硬质合合金⑤其他刀刀具材料料5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论a.涂层刀具b.陶瓷材料c.人造金刚石d.立方氮化硼3）刀具材材料的选选用5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论手工用刀刀具及低低速简单单刀具，，可以用用碳素工工具钢或或合金工工具钢制制造。中等切削削速度用用刀具，，其切削削温度在在600℃℃以下，可可以用高高速钢制制造。用于高速速切削，，要求耐耐磨性很很高的刀刀具，用用硬质合合金制造造。（2）刀具结结构5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论1）整体式式车刀2）焊接式式车刀3）机夹重重磨式车车刀4）机夹可可转位式式车刀机夹重磨磨式车刀刀4）机夹可可转位式式车刀优点：①避免免了因焊焊接而引引起的缺缺陷，切切削性能能大为提提高。②在一一定条件件下，卷卷屑、断断屑稳定定可靠。。③减少少了调刀刀停机时时间，提提高了生生产效率率。④刀片片一般不不需重磨磨，利于于涂层刀刀片的推推广应用用。⑤刀体体使用寿寿命长，，可节约约刀体材材料及其其制造成成本。5.1切削加工工基础知知识5.1.1金属切削削基本理理论杠杆式可可转位车车刀1．金属切切削过程程第Ⅰ变形区第II变形区第III变形区5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象（1）切屑的的形成（2）切屑的的类型1)带状切屑屑2)节状切屑屑3)粒状切屑屑4)崩碎切屑屑5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象（3）切屑的的控制5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象a)b)

c)1）磨制断断屑槽断屑槽的的型式a)折线型b)直线圆弧弧型c)全圆弧型型5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象断屑槽在在前刀面面上的位位置卷屑槽方方向a)外斜式b)平行式c)内斜式5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象改变刀具具角度，，主要是是增大主主偏角和和减小前前角，使使切削厚厚度增大大，切屑屑容易折折断；选择合理理的刃倾倾角，以以控制切切屑流向向，迫使使切屑碰碰撞在刀刀具或工工件的适适当部位位，从而而促使切切屑折断断，达到到断屑效效果。改变切削削用量，，主要是是增大进进给量，，使切屑屑厚度增增大，卷卷曲时弯弯曲应力力增大，，从而使使切屑易易折断；；切削速度度增大时时，切屑屑基本变变形减小小，断屑屑变得困困难。2）适当调调整切削削条件5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象（4）积屑瘤瘤1）积屑瘤瘤的形成成2）积屑瘤瘤对切削削过程的的影响3）积屑瘤瘤的控制制5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象2．切削过过程中主主要物理理现象（1）切削力力1）切削力力的来源源与切削削分力主切削力力Fc吃刀抗力力Fp走刀抗力力Ff2）切削功功率5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象（2）切削热热和切削削温度1）切削热热的产生生与传导导2）切削温温度对切切削加工工的影响响①对工件件材料物物理力学学性能的的影响②对刀具具材料的的影响③对工件件尺寸精精度的影影响④利用切切削温度度自动控控制切削削用量3）影响切切削温度度的因素素①切削用用量②②零件材材料③③刀具角角度④④刀具具磨损⑤⑤切削削液5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象（3）刀具磨磨损和耐耐用度1）刀具磨磨损形式式a)前刀面磨磨损b)后刀面磨磨损c)前后刀面面同时磨磨损5.1切削加工工基础知知识5.1.2金属切削削过程及及主要物物理现象象2）刀具磨磨损的阶阶段①初期磨损损阶段（（OA段）②正常常磨损损阶段段(AB段)③剧烈磨磨损阶阶段(BC段)5.1切削加加工基基础知知识5.1.2金属切切削过过程及及主要要物理理现象象3）影响响刀具具磨损损的因因素4）刀具具耐用用度与与寿命命增大切切削用用量时时切削削温度度随之之增高高，将将加速速刀具具磨损损。在在切削削用量量中，，切削削速度度对刀刀具磨磨损的的影响响最大大。刃磨后后的刀刀具自自开始始切削削直到到磨损损量达达到磨磨钝标标准为为止的的切削削时间间称为为刀具具耐用用度，，以T表示。。刀具从从开始始切削削到完完全报报废，，实际际切削削时间间的总总和称称为刀刀具寿寿命。。5.1切削加加工基基础知知识5.1.2金属切切削过过程及及主要要物理理现象象3．影响响金属属切削削加工工的主主要因因素1）衡量量工件件材料料切削削加工工性的的指标标相对加加工性性Kv2）影响响切削削加工工性的的基本本因素素①工件材材料的的硬度度②②工工件材材料的的塑性性③工件件材料料的强强度④④工件件材料料的韧韧性⑤工件件材料料的弹弹性模模量⑥⑥工工件材材料的的导热热系数数（1）工件件材料料的切切削加加工性性5.1切削加加工基基础知知识5.1.2金属切切削过过程及及主要要物理理现象象3）改善善材料料切削削加工工性的的措施施①通过热热处理理改善善材料料的切切削加加工性性②调整整工件件材料料的化化学成成分来来改善善其切切削加加工性性③其他他辅助助性的的加工工来改改善切切削加加工性性（2）刀具具材料料的选选择刀具材材料应应根据据被加加工材材料、、加工工精度度、加加工条条件选选配，，以利利于金金属切切削加加工，，提高高金属属切削削效率率。5.1切削加加工基基础知知识5.1.2金属切切削过过程及及主要要物理理现象象（3）刀具几何何参数的选选择1）前角2）后角3）主偏角与与副偏角4）刃倾角①作用②选择原则则5.1切削加工基基础知识5.1.2金属切削过过程及主要要物理现象象（4）切削用量量的选择1）切削用量量选择原则则①对加工质量量的影响②对生产率率的影响进给量对残残留面积的的影响5.1切削加工基基础知识5.1.2金属切削过过程及主要要物理现象象2）切削用量量的合理选选择①背吃刀量ap的选择背吃刀量要要尽可能取取得大些。。②进给量f的选择③切削速度vc的选择粗加工时，，进给量主主要受机床床、刀具和和零件所能能承受切削削力的限制制。而精加加工时，限限制进给量量的因素主主要是零件件表面粗糙糙度。精加工时，，切削速度度主要受刀刀具耐用度度的限制。。而粗加工工时，切削削速度主要要受机床功功率的限制制。5.1切削加工基基础知识5.1.2金属切削过过程及主要要物理现象象（5）切削液的的选择1）切削液的的作用①冷却作用②润滑作用用③清洗和排排屑作用④防锈作用用2）切削液的的分类①水溶液②乳化液③切削油④固体润滑滑剂5.1切削加工基基础知识5.1.2金属切削过过程及主要要物理现象象3）切削液的的选择①从工件材料料方面考虑虑②从刀具方方面考虑③从加工方方面考虑④从加工要要求方面考考虑4）切削液的的使用方法法一般是浇注注法。用高高速钢成形形刀具切削削难加工材材料时，可可用高压喷喷射冷却法法，以改善善渗透性，，提高切削削效果。5.1切削加工基基础知识5.1.3金属切削机机床的基本本知识1．机床的分分类和型号号编制方法法（1）机床的分分类1）按机床的的加工性能能和结构特特点分类2）按机床的的通用程度度分类3）按机床的的精度分类类4）按重量不不同分类5）按自动化化程度不同同分类5.1切削加工基基础知识5.1.3金属切削机机床的基本本知识（2）机床型号号的编制方方法5.1切削加工基基础知识5.1.3金属切削机机床的基本本知识2．机床的机机械传动（1）传递旋转转运动的机机构1）带传动优点：传动动平稳，结结构简单，，两传动件件之间距离离可任意调调节，制造造维修方便便，过载时时胶带打滑滑可对机器器起到保护护作用。缺点：由于于胶带的滑滑动，不能能保证准确确的传动比比，传动效效率低。5.1切削加工基基础知识5.1.3金属切削机机床的基本本知识2）齿轮传动动n1z1=n2z2优点：机机构紧凑凑，传动动比准确确，可传传递的功功率大，，传动效效率高。。缺点：齿齿轮的制制造较复复杂，加加工成本本高，当当制造精精度不够够高时，，传动不够够平稳，，有噪声声。5.1切削加工工基础知知识5.1.3金属切削削机床的的基本知知识3）蜗轮蜗蜗杆传动动优点：蜗蜗杆传动动可以获获得较大大的降速速比，且且传动平平稳，噪噪声小小及结构构紧凑。。缺点：传传动效率率低，需需要有良良好的润润滑条件件。5.1切削加工工基础知知识5.1.3金属切削削机床的的基本知知识（2）把旋转转运动转转换为直直线运动动的机构构1）齿轮齿齿条机构构优点：齿齿轮齿条条传动的的效率较较高。缺点：制制造精度度不高时时传动的的平稳性性和准确确性较差差。5.1切削加工工基础知知识5.1.3金属切削削机床的的基本知知识2）螺旋传传动特点：传传动平稳稳，无噪噪声，可可达到较较高的传传动精度度，但传传动效率率较低。。5.1切削加工工基础知知识5.1.3金属切削削机床的的基本知知识3．传动联联系（1）机床传传动的基基本组成成1）运动源源2）传动件件3）执行件件交流电动动机、直直流电动动机、伺伺服电动动机、变变频调速速电机和和步进电电机等。。齿轮、链链论、胶胶带轮、、丝杠、、螺母等等。主轴、刀刀架以及及工作台台等。5.1切削加工工基础知知识5.1.3金属切削削机床的的基本知知识（2）机床的的传动联联系1）外联系系传动链链外联系传传动链：：联系动动源（如如电动机机）和机机床执行行件（如如主轴、、刀架和和工作台台等），，使执行行件获得得一定速速度和方方向运动动的传动动链。2）内联系系传动链链内联系传传动链：：联系复复合运动动内部两两个单元元运动执执行件的的传动链链。5.1切削加工工基础知知识5.1.3金属切削削机床的的基本知知识4．机床运运动的调调整（1）机床运运动的五五个参数数速度、方方向、轨轨迹、起起点和路路程。轨迹参数数调整：：外联系系传动链链是由执执行件的的结构所所决定；；速度参数数调整：：外联系系传动链链用换置置机构来来调整，，内联系系传动链链用换置置机构来来决定执执行件与与执行件件