金属切削加工基础

第一章金属切削加工基础1.1刀具的几何形状及刀具材料一、刀具的组成

第一章金属切削加工基础1.1刀具的几何形状及刀具材料刀具的组成：切削部分夹持部分一、刀具的组成1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础nf切削部分夹持部分一、刀具的组成刀具的组成：切削部分夹持部分1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面副后面1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃刀尖1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面：二、刀具的几何形状：刀具上切屑流过的表面：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃两个刀刃：：切出过渡表面的切削刃：前刀面与副后面相交形成的切削刃：主切削刃与副切削刃的连接处(1)前刀面(2)主后刀面

(3)副后刀面(1)主切削刃(2)副切削刃一个尖：刀尖2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pfnf2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pf2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pf2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps′④正交平面po⑤假定工作平面pf2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pf2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr：通过主切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面②主切削平面ps：通过主切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面③副切削平面ps’：通过副切削刃选定点，与副切削刃相切并垂直于基面④正交平面po：通过主切削刃选定点，同时垂直于基面和主切削平面⑤假定工作平面pf：通过主切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr，②主切削平面ps，③副切削平面ps′，④正交平面po，⑤假定工作平面pfprpspo2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr，②主切削平面ps，③副切削平面ps′，④正交平面po，⑤假定工作平面pf2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①基面pr，②主切削平面ps，③副切削平面ps′，④正交平面po，⑤假定工作平面pf基面pspfps′popr2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(2).标注角度

①在基面pr内标注的角度Ⅰ.主偏角kr:主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（40⁰~90⁰）。Ⅱ.副偏角kr′:副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(2).标注角度主偏角kr、副偏角kr′越大，残留面积越大2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(2).标注角度主偏角kr、越大，进给抗力越大，切深抗力越小2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(2).标注角度②在正交平面po标注的角度Ⅰ.前角γo:前刀面与基面间夹角（0⁰~15⁰）。Ⅱ.后角αo:主后刀面与主切削平面间夹角（6⁰~12⁰）2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础前角的作用前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础后角的作用减小主后刀面与加工表面的摩擦2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(2).标注角度③在主切削平面ps标注的角度

刃倾角λs:主切削刃与基面间夹角（-5⁰~+5⁰）。2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础刃倾角的作用刃倾角对切屑排出方向的影响2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(3).工作角度①刀具装夹位置的影响2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(3).工作角度①刀具装夹位置的影响2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(3).工作角度①刀具装夹位置的影响2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(3).工作角度②进给运动的影响三、刀具材料1、对刀具材料的要求1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础2、常用刀具材料的性能及用途（1）较高硬度，常温下60HRC以上（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性三、刀具材料1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础铣刀、齿轮刀具……铰刀、拉刀……手工工具用途小小大热处理变形0.5~1.08（1）>20%碳素工具钢（0.5~0.6）0.13（0.2~0.4）许用切削速度m/s（速比）600300~400200~250耐热性OCHRC62~65HRC61~65HRC61~65硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）YG3、YG6YT5、YT15硬度HRA89~91（HRC74~78）HRA86~96HV10000(硬质合金为HV1300~1800)耐热性OC850~10001200700~800许用切削速度m/s（速比）

1.7~5（6）（12~14）热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础碳素钢刀具1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础高速钢刀具1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础硬质合金刀块

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象一、切削过程及切屑种类1.金属切削过程弹性变形塑性变形挤裂切离切屑

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象一、切削过程及切屑种类三个变形区（1）第一变形区：（2）第二变形区：（3）第三变形区：

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类带状切屑粒状切屑

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类崩碎切屑

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类(4)崩碎切屑(1)带状切屑(2)节状切屑(3)粒状切屑第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类粗糙较粗糙较光洁表面质量Ra波动大、振动波动更大有波动平稳波动小切削力弹性变形—崩碎典型切削过程脆性材料铸铁、黄铜同中等硬度(中碳钢)塑性好工件材料再大较大小f、ap再减小小大γo再降低较低高Vc崩碎切屑粒状切屑节状切屑带状切屑第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力（1）切削力的产生变形摩擦第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力（2）切削力的分解三个分力：

①切削力Fc

②进给力Ff

③背向力Fp总切削力：F第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力(3)背向力对加工的影响

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力

解决背向力不利影响办法

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力解决背向力不利影响办法

第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率2.切削力的估算（1）经验公式计算例：用γo=15o、Kr=75o的硬质合金刀切削热轧结构钢外圆，计算公式为NN可见对切削力的影响：工件、刀具材料影响最大；背吃刀量影响>进给量第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率2.切削力的估算3.切削功率（2）单位切削力估算pAcc=Fc=fpapNKWAc单位切削面积，单位mm2,P单位切削力,单位为N/mm2Fc单位为N,vc单位未m/s第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象三、积屑瘤1.积屑瘤的形成2.对加工的影响第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象三、积屑瘤3.影响积屑瘤的因素及控制方法主要的影响因素切削速度（切中碳钢）<5m/min不产生5~50m/min形成>100m/min不形成冷却润滑条件300~500oC最易产生>500oC趋于消失降低塑性低速或高速选用切削液控制措施工件材料塑性越大，越易产生第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象四、切削热1.切削热的产生、传散及其对加工方法的影响（1）产生及传散（2）对加工的影响产生：三个变形区传散：工件刀具介质第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象四、切削热2.切削温度、影响切削温度的因素（1）切削温度θ:刀具表面上与切屑和工件接触处的平均温度（2）影响因素例：车削钢材时θ---切削温度Cθ---常数第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象四、切削热3.切削液（1）种类（2）作用（3）使用方法①冷却②润滑①水基切削液②油基切削液第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象五、加工硬化与残余应力1.加工硬化的产生及其影响加工硬化：切削塑性材料时，由于刀具的挤压和摩擦作用，使得工件已加工表面的硬度比加工前有明显提高，塑性下降2.残余应力的产生及其影响第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度1.磨损形式（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）前后刀面同时磨损(通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度)第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度2.刀具磨损过程（1）初期磨损阶段（2）正常磨损阶段（3）急剧磨损阶段第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度3.刀具耐用度粗车：VB=0.4~1.2mm精车：VB=0.1~0.3mm第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度3.刀具耐用度（1）刀具耐用度T、刀具寿命（2）影响刀具耐用度的因素例：硬质合金车削σb=735MPa碳素结构钢刀具耐用度：刃磨锋利以后，自开始切削到磨钝为止，实际切削工作时间刀具寿命：新刀从第一次切削开始，经多次刃磨切削到不能再刃磨使用，实际切削工作时间总和第一章金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度3.刀具耐用度（2）影响刀具耐用度的因素例：硬质合金车销σb=735MPa碳素结构钢切削用量对刀具耐用度的影响：vc>f>apCT---与工件材料和刀具材料有关的常数

第一章金属切削加工基础1.3加工质量及生产率一、加工质量1.加工精度尺寸精度形状精度位置精度2.表面质量表面粗糙度加工硬化残余应力加工质量

第一章金属切削加工基础1.3加工质量及生产率一、生产率及提高生产率的途径1.生产率生产率Ro工时定额Tp工时定额(min)生产1个零件所需的总时间min基本工艺时间辅助时间其它时间单位时间内生产合格零件的数量Ro

第一章金属切削加工基础1.3加工质量及生产率一、生产率及提高生产率的途径1.生产率基本工艺时间的计算pnfalhpcfavDlh1000p=mT=

第一章金属切削加工基础1.3加工质量及生产率一、生产率及提高生产率的途径2.提高生产率途径在切削用量中vc、f、ap对生产率的影响是等效的

第一章金属切削加工基础1.4切削加工用量的合理选择切削用量对切削过程的影响（1）对加工质量的影响（2）对生产率的影响的影响影响生产率影响刀具耐用度切削速度---积屑瘤进给量---残留面积被吃刀量---系统刚度

第一章金属切削加工基础1.4切削加工用量的合理选择被吃刀量ap进给量f切削速度vc粗加工精加工选择顺序尽可能大的背吃刀量ap尽可能大的进给量f切削速度vc选择原则在机床功率、系统刚度允许情况下尽可能大，最好一次走刀切去全部余量，如需多次走刀，第一次也要大些（80%左右）机床进给系统功率和刚度、刀具和工件所能承受的切削力的限制、表面粗糙度考虑机床功率主要考虑工件表面粗糙度考虑刀具耐用度,积屑瘤

第一章金属切削加工基础1.5工件材料的切削加工性一、切削加工性的概念二、衡量指标(1)vT:一定刀具耐用度下的切削速度（例：v60）

(2)Kr:相对加工性三、改善切削加工性的途径指某种材料被切削加工的难易程度Kr=v60/(v60)j(v60)j----切削正火状态的45钢的v60(1)热处理(2)调整化学成分

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理加工余量：切削加工时需从毛坯上切除的那层材料。加工总余量：毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。工序余量：相邻两工序的尺寸之差。工序：一个工人或一组工人在一台机床或一个工作场地，对一个（或同时几个）工件进行连续加工所完成的那一部分工艺过程。可能经过几次安装。安装：指工件经一次装夹后所完成的那部分工序基准：就是依据（1）设计基准（2）工艺基准

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理物体的六个自由度xyzxzy

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理一、六点定位原理A面上三个点限制三个自由度xyzzxyB面上两个点限制两个自由度C面上一个点限制一个自由度

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理二、完全定位为保证尺寸B、W、H、L，必须限定的自由度有：xyzxzyxyy

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理三、不完全定位为保证尺寸B、W、H，必须限定的自由度有：xzxzyxxyy

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理三爪自定心卡盘定位限定的自由度用较长的卡抓定位时可限定的自由度：用短长的卡抓定位：xzxzxzxy

第一章金属切削加工基础前后顶尖定位限定的自由度xzxzy

第一章金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理前后顶尖定位限定的自由度xzxzy用短长的卡抓定位：xz超定位xy

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号二、车床主运动传动系统三、车床进给运动传动系统

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号空套连接普通平键连接导向平键连接花键连接

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号常用传动副的传动关系传动比i：Z1/Z2i==n2/n1n2=n1×Z1/Z2

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析主动轮从动轮一、车床常用传动件的简图符号

第一章金属切削加工基础1.7卧式车床传动系统分析常用传动副的传动关系K/Zi=传动比i：K－蜗杆的线数Z－蜗轮的齿数常用传动副的传动关系

第一章金属切削加工基础涡轮蜗杆传动

第一章金属切削加工基础齿条移动速度：nv---与齿条啮合的齿轮的转速,r/min;m---齿条、齿轮模数，mm;z---齿轮齿数p---齿条齿距,mm。(mm/s)常用传动副的传动关系

第一章金属切削加工基础螺母移动速度：nv---丝杠转速,r/min;p---单头螺杆螺距,mm。(mm/s)常用传动副的传动关系丝杠螺母传动´i1=Z1/Z1i2i3==Z2/Z2Z3/Z3´´机床常用变速机构

第一章金属切削加工基础

第一章金属切削加工基础二、主运动传动系统1.7卧式车床传动系统分析

第一章金属切削加工基础二、主运动传动系统1.7卧式车床传动系统分析二、机床主运动传动系统主运动传动路线表达式：=电动机—Ⅰ—33/2219/34—Ⅱ—34/3222/4528/39—Ⅲ—Φ176/Φ200—Ⅳ

—M1右移M1左移27/2727/63—Ⅴ

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