第一章 金属切削的基础知识

主讲教师：李琼砚

1切削加工

切削加工2教学内容及课时安排金属切削的基础知识（6学时）金属切削机床的基本知识（4学时）常用加工方法综述（6学时）精密加工和特种加工简介（4学时）典型表面加工分析（6学时）工艺过程的基本知识（6学时）零件结构的工艺性（4学时）讨论课：先进制造技术相关论题的探讨（4学时）3参考教材：41.《金属工艺学》（邓文英）高等教育出版社2.

《机械制造技术基础》，张世昌主编，高等教育出版社，2001年8月

3.《机械制造技术基础》，周宏甫主编，高等教育出版社，2004年3月

考核方法期末成绩（70%）平时成绩（30%）5第一章金属切削的基础知识切削运动及切削要素刀具材料及刀具构造金属切削过程切削加工技术简析6§1切削运动及切削要素零件表面的形成及切削要素机械零件表面由若干表面元素组成，如平面、圆柱面、锥面及球面等。表面形成的几何原理：任何表面都可以看作是一条线（母线）沿着另一条线（导线）运动的轨迹。7母线导线8导线母线柱面的形成910机床灭的表蔽面成羽形运妻动机床佣的表庄面成朱形运傲动就角是基港于“政表面持形成皱”原批理而介设计工的。勤只是逼机床胜的运污动多视数是油复合扯运动取的分灾运动胜，因骂此，惕多数货是简墓单运果动如业：旋愉转运润动（绵圆）会、直夜线运争动。1112切削底运动--绍-形成码加工因表面矮的运淋动。铅按其写在切批削中宴的作萄用，谈分为么主运指动和握进给否运动角。两氏个运滔动向锈量的攻和为炼切削旨运动占。13主运滥动--毛-切下栏切屑线最基肿本的谁运动望。或：亡消耗渣功率旱最多珍的运撇动。进给劈燕运动--塘-使金表属层芒不断恩投入坟切削警，从而隆加工晴出完惨整表驱面所喊需的缸运动街。14主运洪动Ⅰ进给括运动切削彻运动15二.切削视用量切削败三要耗素--叫-切削急速度张、进励给量耕和切扫削深秒度。1.切削川速度Vc--切-在单宝位时晋间内气，工盐件和率刀具左沿主妹运动桐方向搞的位话移。包（m/饮mi杠n）对于正旋转哗主运润动--直线杨主运饺动--随-162薯.进给榴量f-户--工件亦或刀熊具运咬动在遮一个蓬工作序循环昂（或捧单位氏时间货）内宗，刀塑具与陪工件羽之间峰沿进系给运走动方滩向的抗相对毅位移竞。173摇.背吃年刀量泪（切剂削深姥度）αp--合-待加译工表卧面与刻已加吓工表阀面间弊的垂忆直距偶离。粮（mm）18dwdmap三.切削泰层几躬何参瓣数切削改层--晃-指工矿件上类正被辰切削隆刃切党削的帆一层香材料界，即拜两个断相邻辽加工催表面密之间杏的那货层材键料。19已加待fapacaw1.切削缴厚度ac20fapacaw3.切削尿面积Ac2.切削陵宽度awkr21例题1、车菊外圆响时，余已知悲工件窜转速n=确32纪0r目/m袍in，车膜刀移留动速许度υf辩=6枯4m丹m/捐mi辈n其他驼条件佛如图持所示采，试页求切柜削速礼度Vc、进猪给量f、背仿吃刀召量ap、切逗削厚丛度ac、切蜂削宽忆度aw、切誉削面孤积Ac。2223例题瓜：车外舰圆时层工件榜加工抬前直香径为62追mm，加正工后缝直径许为56mm，工卸件转国速为4r求/s，刀在具每时秒钟方沿工莫件轴五向移胸动2m阁m，工件配加工案长度找为11酒0m都m，切讨入长园度为3m存m，求v、f、ap和切削色工时t。解：v贡=π浮dn/10牵00添=π·62吸·4场/10总00=彩0.妄77丢9m/垂sf=vf/n=防2/趁4剖=召0.裂5mm剑/rap=晃(dw-dm)/割2=赤(6胳2-壳56果)/辽2=宾3mmt=(l+l1+l2)/vf=(奥11鸡0+验3+尤0)拳/2众=5蜘6.蜜5s有关涨切削侄层参屿数的笋定义24有关强切削巾层参吧数的券定义ac=hD;aw=bD25§2刀具港材料仁及刀找具构怕造刀具挎材料26刀具尼的切栽削性游能决虹定于舒刀具卷结构猫、切芽削部捞分的携材料复和几仇何参员数27制造赵刀具能的难易梦程度28刀具竞材料雪必须贡具备爹的性萝能1.高的厌硬度何和耐街磨性常温突硬度60也HR灭C以上宪，耐越磨性焦是硬挂度、仁组候织以结构海及化学性吴能等液的综膀合反鹿映。2.足够扣的强雄度和系冲击控韧性3.高耐逗热性高温耻硬度奇、强降度、筹耐磨眯性，滚抗氧耗化性挽、抗交扩散浸粘结欠性等4.良好恼的工意艺性锻造熄性能嘴、磨彼削性晨能、用热处安理性且能等5.经济勺性2啦.常用吐的刀关具材悉料29w18cr4vYG类、YT类Al2O3碳素辅工具条钢、钥合金谨工具似钢、高速烤钢、硬质假合金、陶瓷、金刚等石、持立方矮氮化时硼等礼。30耐热深性差袭，适火于切方削速桶度不公高的削手工草工具31高速蛮钢普通页高速昼钢（含碳乎量0.应7～0.律9%，62～66塌H骂RC）钨系泥高速存钢W1逝8C轿r4款V使用煎最为差普遍硬度词、耐域热性蜓、耐梢磨性甚低。抗弯园强度穴、韧都性高。工艺痕性好标。价格甚低。与硬忘质合欲金比陡：广泛升用于腰制造刑形状满较为特复杂累的各萌种刀宣具，如麻钓花钻艺、铣笼刀、坟拉刀晴、齿脉轮刀怒具和洪其它傅成形中刀具则。32332.硬质洪合金金属豪碳化债物(W不C、Ti留C等)＋金被属粘倾接剂(C悦o、Ni等)高压灶成形伏后，采高温奔烧结母而成好。硬度健、耐絮热性运、耐叶磨性达很高绳，切芝削速唤度远如高于雄高速黄钢抗弯阁强度丙低、惜脆性段大，虎抗冲倦击振挠动性哄能差分类YG(K)类YT(P)类短切巴屑黑鹿色金榆属裤加工果长切巧屑的有色份金属忌非金粉属耀黑色梨金属WC枪+快Co深W月C+素T终iC+Co34常用维硬质扎合金礼牌号星及应旅用范未围牌号应用范围YG3硬度、抗弯耐磨强度、性、韧性、切削进给速度量铸铁、有色金属、高温合金的精、半精加工，无冲击YG6铸铁、有色金属、高温合金的半精加工和粗加工YG8铸铁、有色金属、高温合金粗加工，可用于断续切削YT30硬度、抗弯耐磨强度、切削韧性、速度进给碳素钢、合金钢的精加工YT15碳钢、合金钢连续切时粗、半精加工，断续切精加工YT5碳素钢、合金钢的粗加工，可用于断续切削Co的百付分率Ti洁C的百匹分率YG全-适于车加工蕉脆性骂材料YT痒-适于笛钢件主要纯成分AL2O3硬度觉高、补耐磨岗性好宏、耐酒热性娱高，柳价格者低。脆性浮材料帐，切放削时躲易崩书刃。允许屡高速狠切削样。353榨.陶瓷街材料其它煎新型述刀具览材料36高速赠钢的栋改进超高玻速钢（增加绿碳量饱钒量界，添题加钴摊铝等66～70妖HR箩C）9W1春8C胳r4证V侦W6怀Mo架5C碧r4院V3W6隙Mo崭5C谢r4尝V2Co昼8W2Mo9Cr评4VC姿o8W6泰Mo旺5C伞r4间V2AlW10Mo4Cr洁4V3A错l主要逆用于价难加间工材桥料的改加工钞，加肺工普宏通材羞料可绝达90验m/巩mi惕n.粉末贷冶金许化，承细化忍晶粒叠，消圆除碳卵化物方的偏摘析，攀致使毯韧度惜大，债硬度蝇高、糖热处律理变少形小鸣适于乌制造臭高精贩度的饿刀具仁。表面楚处理年及涂进层等罩提高钻表面稳的耐虚磨性计。37硬质德合金盲的改京进1.调整带化学功成份侍，提铁高综裤合性馆能添加Ta牢C、Nb匆C；添顾加稀旦土元握素；Ti羡C(诵N)基，半高速须钢基沙等2.涂层硬质世合金品（可碌转位绿刀片束）Ti街C涂层拢、Ti怖N涂层山、复唐合涂慰层、新陶瓷倦涂层3.细晶哀粒和尊超细驾晶粒硬质体合金万能称硬质锅合金祝：YW(M)类（WC掌+脉Ti旋C+Ta精C+图C茧o）可加贷工钢打材、竞铸铁静等吵有窝色金姓属非纲金属38其它帅新型睡刀具假材料室简介1.复合假陶瓷疗（硬冬、脆套、价冷格低捷）复合齿氧化角铝陶坚瓷、饭复合廉氮化羊硅陶吗瓷，摊适于酸精加肉工。2.金刚例石（山最硬勤、耐押磨性肤好，俘耐热弄性较领差80进0℃加工桃陶瓷亲、硬合贪金、邪有色仔金属辫等，扣不适当于铁种系金强属加倍工。3.立方教氮化栽硼硬度万仅次忧于金袜刚石港，适于衰铁系惰金属往加工旨。化学杏稳定我性、串耐热邻性好船，加氏工淬侍火钢份等二.刀具玻角度刀具招的种狱类很垂多，歉但切虑削部脉分的央结构万要素荷和几相何角涉度，蚊都有猴一个承共同常的特厘征--刃--每个椅切削也部分对都相础当于效一把蚊刨刀罩的刀保头。3940刨削稠平面1.车刀揭切削捷部分萍的组邮成41三面两刃一尖42实际徐参与旋切削43车刀刚切削嘴部分拳的主建要角杀度刀具臭角度包的定篮义：刀具雪静止膛参考威系刀具晚工作奇参考裤系44假定越主运夏动方图向；假定协进给总运动玩方向实际丢合成甩运动子方向慕；实际必进给毒运动铅方向刀具号静止晓参考踩系45主剖石面、夕主截乏面基面--决-通过丙主切姥削刃顽上某遵一点交，与挪该点替切削叹速度锈方向喷垂直认的平集面。Pr切削蹦平面--堆-通过墓主切奸削刃殖上某蚀一点招，与堤切削秘刃相虫切且悉垂直拍于基蔑面的贯平面训。Ps正交屑平面隙（主亏剖面脑）--相-通过狠主切嫩削刃稿上某与一点紫，同感时垂脏直于就基面宝和切念削平谨面瞒的平文面。Po假定粥工作轮平面–通过核主切讲削刃岭上某闷一点赤，垂氧直基丸面且稼平行等于假克定进乱给方铜向的凡平面床。Pf46刀具途静止葵参考住系47正交桶主剖津面参四考系法剖安面参然考系进给钻、切追深剖摩面参社考系48基面切削六平面正交收平面（2）标方注角阔度49dwdm主剖面基面切削平面Kλsγ0基面α0KrK׳r基面50刃倾像角51主偏吃角κr主切券削刃沟在基预面上煎的投耀影与碍进给纪运动拴方向存的夹适角Cu赚tt渔in刚g洽ed饥ge叮a咏ng补le主偏阀角对五切削茂参数按层参犹数的到影响ap和f一定域时主偏栋角切削毙层的沫公称产宽度蓬厚用度主切沈削单食位长傅度上淹的负掉荷减违小，饱且散长热好无，提摄高刀勒具的初耐用售度52主偏由角对板残留姥面积糠的影揭响Kr小，残留避面积疏小，表面俭粗糙微度的沃值小邮，刀讯尖强仙度和统散热川条件厌较好灶，有居利于剃提高渔刀具宏耐用询度。背向逼力Fp与主登偏角撕的关鄙系Kr小，蝇背向界力增脖大，扎若加谱工刚锤度较猴差的流上件(如车泳细长辱轴)，则错容易晕引起刃工件缓变形把，并勺可能格产生凤振动主偏熔角的芝选择主偏处角应蠢根据遥工件咐的刚这度及欣加工覆要求更选取顺合理企的数恭值一般羊车刀切常用谜的主纲偏角女有45、60、75、90度等摘几种盏；55副偏休角对舟残留祝面积卷的影肃响56K׳r小，残留幼面积贿小，表面桶粗糙蝇度的有值小冒，刀告尖强咐度和愧散热肃条件朗较好仁，有思利于进提高围刀具畜耐用膨度。副偏枕角的蚊选择副偏断角应糊根据嘴工件收的刚眯度及译加工陈要求锤选取沫合理额的数自值。副偏星角为5～15度，吃粗加疤工时策取较次大值57前角γ058标注前角的基准面！前角包的作堆用较大硬的前秃角--切削伟刃锋亲利，惨切削告轻快披，即甘切削京层材蛛料变胜形小挽，切虫削力州也小清。但过绑大时斥，切醋削刃尿和刀喂头的纲强度穗、散深热条胆件和扔受力史状况筹变差薪，将户使刀酱具磨夸损加顺快，尚耐用象度降刃低，汤甚至刚崩刃仁损坏等。59前角神的作和用较小限的前瘦角--切削诊刃和指刀头毫较强警固，库散热唐条件互和受稼力状找况也吨较好招，但其切削散刃变黎饨，迷对切地削加砍工也巩不利宽。60前角饱的选凑择根据最工件轿材料适、刀边具材障料和作加工胃性质脆来选来择：当工宣件材姥料塑惠性大诸、强用度和啦硬度崖低或绸刀具功材料惰的强锣度和痒韧性励好或抗精加亮工时涨，取类大的枝前角抹；反迁之取艰较小麦的前倚角。例如杯，用端硬质亚合金拳车刀咳切削名结构执钢件悄，可世取10—20度；满切削渗灰铸泄铁件错，可仔取5～15度6162后角α0作用备：减狸少摩薯擦改变奇刀刃编的锋捷利程拘度和衫强度。α0摩擦蓄力小刀刃损锋利α0刀刃报强度伍增加烧，散狡热好惠，摩将擦加丝式剧α0刀刃棉变弱旦，散递热差哨，加谈速磨蹦损后角乎的选犁择根据笨加工眼的种塞类和源性质论来：粗加定工或叫工件萍材料凯较硬毯：后隆角取6º~8º减少抛摩擦评和表窃面粗例糙度吉值：后角脖取大桶些8º~1申5º6364刃倾雕角To谢ol匠c越ut虑ti休ng拍e挪dg何e卷in守cl控in夫at狡io套n主an批gl患e刃倾懒角主究要影否响刀炊头的骂强度达、切灵削分骗力和卵排屑夸方向强。65刃倾趁角To获ol勾c星ut芒ti我ng鬼e乌dg类e北in链cl对in便at左io建n吩an从gl企e66负的姑刃倾扣角可起瘦到增篇强刀揉头的沃作用虚，但举会使宣背向倦力增翁大，赚有可翠能引党起振颗动，喜而且烂还会始使切推屑排要向已堂加工币表面烂，可宿能划性伤和核拉毛隙已加奇工表枯面。刃倾迁角的霸选择粗加题工时均为了储增强华刀头未，常冰取负戴值；精加傅工时嫂为了伸保护苍已加逝工表孙面，向常取额正值跨或零泼度。车刀商的刃妹倾角锹一般纹在—5一十5之间剖选取崖。有配时为作提高乓刀具花耐冲毕击的擦能力展，可蔽取较纹大的牧负值艘。67刀具摄的工宝作角征度在工粒作参葬考系习中定屑义的烂刀具抬角度偏。考虑鸦因素直：合成温运动--般情救况下喇，进凯给运买动可夜忽略跌。安装农条件--高度杀、倾冈斜度68车刀食安装宰高度购对前绳角和怎后角亮的影咏响69车刀句安装岸偏斜仁对主亦偏角此和副辛偏角总的影殊响70三.刀具驾结构71车刀赚、铣横刀滚刀茶、钻铺头..箱..额..车刀弦、刨室刀车刀优点口？72硬质释合金坦刀片圈！73机夹忠可转晋位车提刀的殃优点避免侄焊接闪引起府的缺宣陷；朝切削伪性能遭提高才；卷屑鞋、断原屑稳锁定可强靠；转位杯后，颂可守保证民切肥削刃树与工挽件的烂相对税位锁置，丘减少纺停机仇调刀巧时间牧，闻提高视效率粪；不需省重磨墨，利宅于涂染层刀吴片的表推广淘；刀体白使用低寿命滋长，浅节岔约材持料及罪制造愤费用妨。7475§3金属银切削饼过程一.切屑鼠形成键过程督及切腿屑种刊类1.切屑纽奉形成拆过程76｛塑性变形弹性变形｝刀刃切削层挤压钥撕裂形成切屑从前刀面流出77切屑肝的变探形切屑竟的变狂形程跨度反扫映了游切削累力、售切削踏热的么大小另！也楼反映咳出切期削表攀面的情粗糙丙度！变形班系数ξ-取--冈-ξ↑红→｛如何阴改善穴？γo78切削蛙力↑切削凝温度嘉↑Ra↑加工印不利材料嫩塑性2.切屑造的种旨类--呀--79带状衡切屑节状切屑崩碎浅切屑平稳危、光戴洁较粗沈糙刀磨喉损、拣振动表面治质量差断屑蹄问题影响冲切屑格形成火的因怠素材料身的塑蚀性刀具熔的前唐角切削可用量80γoVcfδ带状届切屑Vcfδ节状摔切屑δ崩碎冒切屑如何狸转变煤？81二、命积屑细瘤--暂--在切夹削过州程中旱，粘保着在牌前刀尖面上该切削料刃附捉近的毫一小常块金凯属。1.积屑剑瘤的坚形成在加臣工过享程中老，由工于工饮件材在料是损被挤码裂的龟，因文此切乒屑对壁刀具智的前进面产掀生有点很大抱的压半力，动并摩量擦生响成大帽量的疗切削或热。财在这益种高斜温高靠压下认，与急刀具家前面书接触牲的那纤一部净分切般屑由搁于摩谷擦力泳的影事响，至流动墨速度两相对守减慢摆，形喇成“泄滞留圾层”专。当脑摩擦崭力一择旦大央于材欣料内归部晶幸格之台间的棋结合惜力时爱，“油滞流秩层”泛中的屠一些狗材料甩就会香粘附钳在刀短具*办近刀梦尖的尺前面萄上，葛形成浸积屑闻瘤。。82其形打成机亡理与抹摩擦饶焊相敏似，序即前气刀面振与切怒屑的帅相对报摩擦朽运动造成竹的局些部高坊温高遗压符批合焊断接条纸件，调因而处产生庄积屑皇瘤。83积屑秒瘤使异刀具除实际挨工作称前角伐增大唐！积屑旱瘤是露在不拿断的席产生—脱落灵循环芝进行这，将舞影响汗加工煤的尺炮寸精贩度和次表面爷粗糙铲度！积屑升瘤的哪作用优点季：积锯屑瘤王的硬榜度比径原材脚料的缝硬度传要高词，可勇代替零刀刃减进行户切削币，提神高了储刀刃验的耐残磨性蓝；同叉时积蒸屑瘤娱的存米在使雷得刀皇具的佣实际枪前角嚷变大绳，刀伯具变定得较集锋利皇。缺点唯：积豪屑瘤估的存士在，意在实佛际上栗是一杆个形越成、技脱落搂、再撞形成标、再单脱落争的过喷程，异（1）部乖分脱头落的惹积屑非瘤会魔粘附钉在工冷件表选面上坝，（2）而败刀具崖刀尖核的实烫际位页置也跪会随视着积银屑瘤轿的变慈化而热改变殃，（3）同机时，盾由于议积屑搜瘤很焦难形肾成较订锋利尝的刀貌刃，扛在加挂工中今会产丈生一国定的余振动打。所抬以这毅样加错工后受所得电到的知工件睡表面遇质量钞和尺宿寸精哥度都箭会受揭到影镰响。842.积屑遥瘤对偶切削格加工没的影勿响粗加恋工时世产生喘积屑专瘤使颂刀具才的实文际工盏作前砌角增虹大（想更锋锻利）探，使召切削抽轻快短，同抢时高期硬度延的积组屑瘤贞又起乞到保钻护切闸削刃树的作宅用。泛所以凉，粗悲加工兆希望掌产生突积屑铜瘤！85精加告工，找则不量希望便产生敢积屑饰瘤。因为京积屑绵瘤的睛产生—消失敏在不豪断的虚循环刮，使切祖削深墓度不革断发蜡生变圈化而和影响蜜尺寸昆精；碎并使自切削虑力不滋断的纺变化诱而引秋起振键动，颜影响瘦表面凶粗糙胆度。积屑茄瘤的亚控制材料堵的性吐质材料制的塑貌性越哗好，淡产生狱积屑队瘤的棋可能屠性越汇大。闸因此估对于悟中、码低碳党钢以元及一愁些有黄色金责属在汇精加取工前见应对男于它克们进呀行相徐应的茅热处支理，们如正钥火或根调质体等，袖以提溉高材是料的婶硬度帅、降之低材亲料的戒塑性伯。切削资速度当加墨工中盗出现豆不想盼要的涨积屑皆瘤时晚，可杀提高威或降乡丰低切蒜削速充度，悉亦可马以消耳除积嫂屑瘤订。但赞要与并刀具姨的材笨料、圣角度扛以及登工件撞的形膛状相花适应阶。冷却落润滑冷却钞液的浴加入朝一般塞可消该除积粗屑瘤宗的出骨现，游而在晒冷却描液中斤加入使润滑虏成分杜则效凳果更抢好86Vδ5---50m/min三.切削核力和姻切削虫功率1.切削宁力的忘构成海与分弟解切削喇力F-顾--在切止削过谜程中货，刀涨具对妙工件滤的作墓用力氧。包茶括：喜变形伞抗力坝、摩捧擦力店等。87主切稠削力FZ--腰-盈F在切陡削速吵度方胜向的革分力俩。它所览消耗津的功牵率约娘占总益功率州的90名%以上涝。进给撇抗力FX--袋-喉F在进骡给方誉向的污分力切。径向拣力FY--饱-备F在切饼削深豪度方鸽向的允分力88三个分力Fz叉--船--城FcFx那--挤--锦FfFy玻--密-蔑Fp892.切削若力的坡估算--迎--经验碰公式12.切削午力的肯估算--洁--经验迈公式290与工粉件的握材料忘有关聋。表1-午23.切削岩功率0.颜75～0.劲85四.切削慰热和兔切削师温度1.切削烘热的进产生骨、传恢出及喷对加怎工的拼影响产生--袜-切屑绵变形慎、切哭屑与陪前刀友面之游间的磨摩擦捎、工落件与聚后刀握面之肺间的堂摩擦愉。传出--拥--由切御屑、娘刀具赞、工喘件和邻空气候传出悔。929350课%—体—8贸0%3%蹦——忧9%40昼——书10洗%对加左工的成影响--筒-使工梯件受坟热膨侧胀，垫影响裕尺寸献精度崇；刀练具受听热后万，强挎度降艇低、狭磨损姐加剧浸。942.切削天温度补及其腐影响假因素切削该温度--甜--指切读削区晋的平玩均温炎度。温度等与切跌屑的灿颜色少：如碳帅钢：友淡黄线色-2聚00º；蓝助色--谎32恋0º切削我温度切削渐用量（Vc，f，ap）工件闷材料σB；HB刀具犬材料（导六热性连）刀具刻几何率形状绒（Kr；γo）银白淡黄暗黄绛红暗蓝蓝蓝灰灰白紫黑<260220240270290320350400>500刀具粮磨损借和刀甘具耐妈用度95刀具霞寿命庄：使用磨钝刃磨可磨剑？YN报废开始萍切削96刀具恒的磨纽奉损形刻式与庙过程97刀具黑磨损毁过程刀重乞磨影响症刀具学磨损草因素9898刀具量磨损切削效用量（Vc）工件样材料刀具芒材料（耐属热性造）刀具村几何旋形状危（γo）切削版液刀具妇的耐据用度99实际筛，刃腊磨后盗的刀歌具自乎开始浆切削壁直到眉磨损我量达跑到磨堤钝标凭准所搭经历收的实败际切泰削时扬间。粗加宗工精加店工切削高时间走刀锡次数剪或零洪件个财数理论妨上，时指刀扰具容皇