金属切削加工基础知识

金属切削加工基础知识演讲人：日期：目录CATALOGUE01金属切削概述02切削运动与切削要素03金属切削机床与夹具04刀具与工件05金属切削过程的现象与规律06金属切削的质量控制与优化01金属切削概述CHAPTER金属切削是金属成形工艺中的材料去除加成形方法，通过刀具与工件的相对运动，切除多余金属，达到设计要求的几何精度、尺寸精度和表面质量。定义金属切削过程涉及力学、热学、摩擦学等多学科，具有高效率、高精度、高表面质量等特点。特点定义与特点提高生产效率金属切削可通过优化切削参数和刀具结构，提高生产效率，降低制造成本。加工范围广金属切削可加工各种金属材料，包括钢铁、有色金属等，是机械制造中不可或缺的加工方法。保证加工精度金属切削可实现较高的加工精度和表面质量，满足机械制造中的高精度要求。金属切削在机械制造中的重要性金属切削的历史与发展早期研究金属切削原理的研究始于19世纪中叶，早期研究主要集中在刀具几何参数对切削力的影响以及切屑的形成过程。发展历程现代应用随着科学技术的进步和工业的发展，金属切削技术不断发展，出现了各种新型刀具材料、刀具结构和切削工艺。现代金属切削技术已广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域，成为推动工业发展的重要技术之一。02切削运动与切削要素CHAPTER切削运动的基本概念主运动刀具切削刃相对于工件进行的切削运动，是切削加工中最基本、最主要的运动。进给运动刀具沿着工件切削方向相对于工件的移动，是切削运动中不可或缺的一部分。切削速度主运动的速度，是切削加工中最重要的参数之一，对切削效率、切削力、切削温度等产生显著影响。切削深度刀具切削刃切入工件内部的深度，它决定了切削层的厚度和切削力的大小。切削用量包括切削速度、切削深度以及进给量，是切削加工中可控的参数，对切削效率、切削力、切削温度、刀具磨损等产生直接影响。切削要素及其影响01切削层参数包括切削层厚度、切削层宽度等，与切削用量密切相关，直接影响切削效果和切削力。02刀具几何参数包括前角、后角、主偏角、副偏角等，对切削力、切削温度、刀具磨损等产生重要影响。03工件材料工件材料的硬度、强度、韧性等机械性能，对切削力、切削温度、刀具磨损等产生显著影响。04切削用量的选择与优化根据工件材料、刀具材料、刀具几何参数以及加工要求等，合理选择切削用量，以达到最佳的切削效果和经济效益。切削用量选择原则通过试验或优化算法，确定最优的切削用量组合，使切削力、切削温度、刀具磨损等达到最佳状态，提高加工效率和质量。切削用量的选择直接影响加工表面的粗糙度、尺寸精度和形状精度，应根据加工要求合理选择。切削用量优化方法切削用量的合理选择可以延长刀具寿命，降低加工成本，提高生产效率。切削用量与刀具寿命关系01020403切削用量与加工质量关系03金属切削机床与夹具CHAPTER按加工方式分类金属切削机床可分为车床、铣床、刨床、磨床、钻床等。每种机床都有其独特的加工方式和适用范围。按自动化程度分类金属切削机床可分为手动、机动、半自动和自动机床。自动化程度越高，生产效率越高，但价格也相对更高。金属切削机床的特点金属切削机床具有高刚度、高精度和高效率等特点，能够满足各种金属切削加工的需求。按加工精度分类金属切削机床可分为普通机床、精密机床和高精度机床。高精度机床具有更高的加工精度和表面质量。金属切削机床的分类与特点01020304夹具的选用原则夹具的选用应根据工件的形状、尺寸、加工精度和生产效率等因素进行综合考虑。同时，夹具的刚性和稳定性也是重要的考虑因素。机床夹具的作用机床夹具能够定位和夹紧工件，保证工件在加工过程中的位置和稳定性，从而提高加工精度和效率。机床夹具的种类常见的机床夹具包括通用夹具、专用夹具、可调夹具和组合夹具等。不同类型的夹具适用于不同的加工场景和工件形状。机床夹具的作用与种类机床与夹具的选用原则加工精度要求01机床和夹具的精度应满足加工精度的要求，以保证工件的加工质量和生产效率。工件形状和尺寸02机床和夹具的选用应考虑工件的形状和尺寸，以确保工件能够方便地定位和夹紧，同时避免加工过程中的干涉和碰撞。加工效率03机床和夹具的选用应考虑加工效率，以提高生产效率和降低成本。对于大批量生产，应选用自动化程度较高的机床和夹具。机床与夹具的协调性04机床和夹具之间应具有良好的协调性，以确保加工过程中的稳定性和可靠性。同时，夹具的更换和调整应方便快捷，以减少生产辅助时间。04刀具与工件CHAPTER车刀、铣刀、钻头、铰刀、锯片、齿轮刀具等。刀具按用途分类刀体、刀柄、刀片等。刀具的结构组成01020304整体式、镶嵌式、机夹式、焊接式等。刀具按结构分类前刀面、主后刀面、副后刀面、切削刃等。刀具的切削部分刀具的种类与结构工件的材料与特性工件材料的种类碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属等。工件材料的物理性能硬度、强度、韧性、塑性等。工件材料的化学性能对刀具的耐磨性、耐热性、耐腐蚀性影响。工件材料的加工特性切削难易程度、加工硬化程度、切削温度等。刀具与工件的匹配与优化刀具材料与工件材料的匹配01选择合适的刀具材料以匹配工件材料的特性。刀具几何参数与工件材料的匹配02根据工件材料的特性选择刀具的前角、后角、刃倾角等几何参数。切削参数的选择与优化03合理选择切削速度、进给量、切削深度等切削参数，以提高加工效率和刀具寿命。切削液的合理选择04根据加工情况选用合适的切削液，以降低切削温度、减少摩擦和刀具磨损。05金属切削过程的现象与规律CHAPTER切屑的形成原因由于切削工具与工件材料的相互作用，使工件材料发生变形而成为切屑。切屑的分类根据切屑形态，可分为带状切屑、挤裂切屑、单元切屑和崩碎切屑等；根据工件材料，可分为塑性材料切屑和脆性材料切屑。切屑的控制通过选择合适的刀具、切削参数和切削液，可以控制切屑的形状、大小和排出方向，从而提高加工效率和表面质量。切屑的形成与分类切削过程中，工件材料在刀具的作用下发生弹性变形和塑性变形，使切屑形成并产生加工硬化。切削变形切削过程中，由于摩擦和材料变形会产生大量热量，使切削区温度升高，导致工件材料性能变化和刀具磨损。切削热与温度切削液可以冷却、润滑切削区，减小切削力和切削温度，提高刀具耐用度和加工质量。切削液的作用切削过程中的物理现象切削过程中的力学规律切削力切削时，刀具对工件施加的压力和摩擦力称为切削力，它是影响切削效率、刀具耐用度和加工质量的重要因素。切削力的来源切削力的影响因素切削力主要来源于工件材料的弹性变形、塑性变形以及刀具与工件之间的摩擦。切削力的大小与工件材料的性质、刀具材料、切削参数（如切削速度、进给量、切削深度）以及切削液的使用情况有关。06金属切削的质量控制与优化CHAPTER描述加工后零件几何形状与理想形状的偏差。几何精度切削质量的评价指标描述加工后零件的尺寸与预期尺寸之间的偏差。尺寸精度反映零件表面微观几何形状误差，影响零件的使用性能和美观。表面粗糙度零件加工后内部产生的应力，可能导致零件变形或开裂。残余应力切削参数切削速度、进给量、切削深度等直接影响切削质量和效率。刀具材料刀具的硬度、耐磨性、耐热性等直接影响切削质量和刀具寿命。刀具几何参数前角、后角、刃倾角等刀具几何角度影响切削过程的切削力和切削温度。工件材料工件材料的硬度、塑性、导热性等影响切削过程中的切削力和切削温度。影响切削质量的因素切削质量的优化方法合理选择切削参数01根据工件材料、刀具材料等因