金属切削原理与工艺课件

金属切削原理与工艺本课件将介绍金属切削原理与工艺，涵盖金属切削的基本概念、工艺参数、理论、加工工艺、刀具选择、切削液应用、数控加工技术以及发展趋势。绪论引言金属切削加工是机械制造中一项重要的加工方法，广泛应用于各个行业。本课件旨在帮助学生系统学习金属切削原理和工艺，为今后的工作实践打下坚实的基础。学习目标通过本课件的学习，学生能够掌握金属切削加工的基本概念、工艺参数选择、刀具选择、切削液应用、数控加工技术以及发展趋势等知识，并能够运用所学知识解决实际问题。金属切削的基本概念与特点定义金属切削加工是指利用锋利的刀具，对金属材料进行切削，从而改变其形状、尺寸、表面粗糙度和机械性能的一种加工方法。特点金属切削加工具有精度高、表面质量好、加工范围广、适应性强等特点，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。金属切削工艺的发展历程1手工切削从古代的石器时代开始，人类就利用手工工具进行金属切削加工。2机械切削18世纪，随着蒸汽机的发明，机械切削加工开始出现，并逐渐取代手工切削，提高了生产效率。3数控切削20世纪，数控技术出现，数控切削加工成为主流，提高了加工精度和效率，并为自动化生产提供了基础。金属切削的基本工艺参数切削速度单位时间内刀具切削运动的距离，常用单位为米/分钟(m/min)。进给率刀具每转一圈或一个切削循环，沿工件的进给量，常用单位为毫米/转(mm/r)或毫米/分钟(mm/min)。切深刀具切入工件的深度，常用单位为毫米(mm)。切削力的组成及其计算切削力刀具在切削过程中受到的力，是切削过程中主要的阻力。主切削力切削力在切削方向上的分力，是切削力中最大的分力，它主要克服切削阻力和切屑塑性变形所需的能量。背切削力切削力在垂直于切削方向上的分力，它主要克服刀具与工件接触面上的摩擦力。径向切削力切削力在垂直于主切削力方向上的分力，它主要用来克服刀具与工件接触面上的摩擦力。切削热及其分布1切削热2变形热金属在切削过程中发生塑性变形而产生的热量。3摩擦热刀具与工件、切屑与刀具之间的摩擦产生的热量。4切屑热切屑与周围空气、刀具或工件的热交换产生的热量。5刀具热刀具吸收的热量，它会影响刀具的温度和磨损。刀具温度及其测量1温度影响刀具的温度会影响刀具的磨损速度、切削精度、表面质量等。2测量方法常用的刀具温度测量方法有热电偶法、红外测温法等。3温度控制为了控制刀具的温度，可以采用冷却液、降低切削速度等方法。表面粗糙度及其测量Ra算术平均偏差是表面粗糙度的常用参数，表示表面轮廓的平均偏离程度。Rz最大轮廓高度表示表面轮廓的最高点和最低点之间的距离。Ry十点平均粗糙度是按一定的规则在表面轮廓上取十个点，计算其平均粗糙度。公差与配合公差允许尺寸的变动范围，表示尺寸允许的误差范围。配合两个零件之间相互配合的尺寸关系，根据公差的分配方式可以分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。工件的变形及其控制金属切削的基本理论切削力切削力是切削加工中主要的阻力，其大小和方向会影响切削加工的稳定性和效率。切削热切削热是切削加工中产生的热量，其大小和分布会影响刀具的磨损速度、切削精度和表面质量。断屑机理断屑机理是指切屑的形成和断裂过程，它与切削速度、进给率、切深、刀具材料等因素有关。金属切削过程中的塑性变形1切削变形在切削过程中，金属材料受到刀具的切削作用而发生塑性变形，形成切屑。2变形区域金属材料在切削过程中发生塑性变形的区域称为变形区域。3变形机理金属材料的塑性变形机理主要包括滑移和孪生两种方式。金属切削过程中的热传导热源切削热是金属切削过程中的主要热源。热传导路径切削热通过刀具、工件、切屑等途径进行热传导。温度分布切削热在刀具、工件、切屑等部位的温度分布不均匀，刀具的温度最高。金属切削过程中的断屑机理1切屑形成金属材料在切削过程中发生塑性变形，形成切屑。2切屑类型切屑主要分为连续切屑、断续切屑和碎屑。3断屑机理切屑的断裂与切削速度、进给率、切深、刀具材料等因素有关。切削速度的选择影响因素切削速度的选择受材料、刀具、加工精度、表面质量等因素的影响。速度过高会导致刀具磨损加剧，切削温度升高，表面质量下降。速度过低会导致切削效率低，加工时间长，成本增加。最佳速度最佳切削速度是在满足加工精度和表面质量要求的前提下，尽可能提高切削效率，降低成本。进给率的选择1影响因素进给率的选择受材料、刀具、切削速度、加工精度、表面质量等因素的影响。2进给过大会导致刀具磨损加剧，切削温度升高，表面质量下降，甚至出现断屑。3进给过小会导致切削效率低，加工时间长，成本增加。4最佳进给率最佳进给率是在满足加工精度和表面质量要求的前提下，尽可能提高切削效率，降低成本。切深的选择影响因素切深的选择受材料、刀具、切削速度、进给率、加工精度、表面质量等因素的影响。切深过大会导致刀具磨损加剧，切削温度升高，表面质量下降，甚至出现断屑。切深过小会导致切削效率低，加工时间长，成本增加。最佳切深最佳切深是在满足加工精度和表面质量要求的前提下，尽可能提高切削效率，降低成本。刀具材料的选择硬度刀具材料的硬度要高于工件材料，才能保证刀具的耐磨性。耐热性刀具材料要具有良好的耐热性，才能在高温下保持硬度和强度。耐磨性刀具材料要具有良好的耐磨性，才能保证刀具的使用寿命。韧性刀具材料要具有良好的韧性，才能防止刀具在切削过程中发生断裂。刀具几何参数的选择刀具角度刀具角度包括主偏角、副偏角、刃倾角、刃磨角等，它们会影响切削力、切削温度、表面质量等。刀具形状刀具形状包括刀尖形状、刀刃形状、刀体形状等，它们会影响切削效率、切削稳定性、加工精度等。刀具磨损机理及其测量磨损类型刀具磨损主要包括磨粒磨损、粘着磨损、扩散磨损等。测量方法常用的刀具磨损测量方法有显微镜法、接触式探针法、光学测量法等。刀具的使用寿命1定义2磨损程度刀具在使用过程中，由于磨损而达到不能满足加工要求时的磨损程度。3影响因素刀具的使用寿命受刀具材料、切削参数、加工环境、工件材料等因素的影响。4寿命延长可以通过选择合适的刀具材料、优化切削参数、合理使用切削液等方法延长刀具的使用寿命。刀具的检查与维护1检查频率定期检查刀具的磨损情况，以确保刀具的良好状态。2检查内容检查刀具的刃口、刀体、刀柄等部位是否有磨损、裂纹、变形等现象。3维护方法对刀具进行磨损、清洁、保养等维护工作。车床加工工艺1车床种类车床主要分为普通车床、数控车床、专用车床等。2加工内容车床主要用于车削外圆、内孔、端面、螺纹、槽等加工。3工艺特点车床加工的特点是加工精度高、表面质量好、加工效率高。铣床加工工艺铣床种类铣床主要分为普通铣床、数控铣床、立式铣床、卧式铣床等。加工内容铣床主要用于铣削平面、沟槽、齿轮、模具等加工。工艺特点铣床加工的特点是加工效率高、加工范围广、加工精度高。钻床加工工艺钻床种类钻床主要分为普通钻床、数控钻床、台式钻床、立式钻床等。加工内容钻床主要用于钻孔、扩孔、铰孔等加工。工艺特点钻床加工的特点是加工效率高、加工成本低、加工精度较高。镗床加工工艺刨床加工工艺1刨床种类刨床主要分为普通刨床、数控刨床、立式刨床、卧式刨床等。2加工内容刨床主要用于加工平面、沟槽、齿轮等。3工艺特点刨床加工的特点是加工效率高、加工精度较高、加工成本低。磨床加工工艺磨床种类磨床主要分为普通磨床、数控磨床、平面磨床、圆柱磨床、内圆磨床、外圆磨床等。加工内容磨床主要用于加工平面、圆柱面、内孔、齿轮等，以及工件的精加工、修整等。工艺特点磨床加工的特点是加工精度高、表面质量好、加工效率高。其他金属切削加工工艺1拉削利用拉削刀具对工件进行切削，其特点是加工效率高、加工精度较高。2插齿利用插齿刀具对齿轮进行切削，其特点是加工效率高、加工精度高。3滚齿利用滚齿刀具对齿轮进行切削，其特点是加工效率高、加工精度高、成本低。切削液的选择与应用切削液的作用切削液主要用于降低切削温度、减少刀具磨损、改善表面质量、提高切削效率等。切削液的类型切削液主要分为水基切削液、油基切削液、乳化切削液等。切削液的选择选择合适的切削液要根据加工材料、刀具材料、切削参数等因素来确定。切削液的应用切削液的应用方法包括直接喷射、浸泡、循环冷却等。数控加工技术数控机床数控机床是利用数控系统控制刀具运动的机床，具有加工精度高、效率高、柔性好等优点。数控编程数控编程是指用数控程序控制数控机床的运