金属切削加工的基础知识

演讲人：日期：金属切削加工的基础知识目录CONTENTS金属切削概述切削运动与切削要素金属切削机床与夹具刀具材料与结构金属切削过程与优化工件质量与表面质量金属切削加工的安全与环保01金属切削概述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。定义金属切削具有高精度、高效率、高表面质量等特点，是机械制造中不可或缺的重要工艺。特点定义与特点金属切削能实现高效率的材料去除，大幅提高机械制造的生产效率。提高生产效率金属切削能精确控制工件的尺寸和形状，保证加工精度和稳定性。保证加工精度金属切削能获得良好的表面质量，提高工件的耐腐蚀性和使用寿命。改善表面质量金属切削在机械制造中的重要性010203金属切削的历史与发展早期研究19世纪中叶开始研究金属切削原理，最早测量钻头切削铸铁等材料时的扭矩。刀具几何参数研究若塞耳研究了刀具几何参数对切削力的影响，为刀具设计提供了理论基础。切屑形成过程研究季梅解释了切屑的形成过程，提出金属材料在刀具前方受挤压和剪切的观点。现代发展金属切削技术不断发展，涌现出各种新型刀具材料和切削工艺，为机械制造提供了更多选择。02切削运动与切削要素切削运动的定义切削运动是表面成形切削工的动作，是一种表面成形运动，可分解为主运动和进给运动。切削运动-刀具切削刃毛刺分类体系切削运动的意义切削运动的基本概念该体系以金属切削加工中最基本的运动——主运动和进给运动为基础，以刀具切削刃及其与工件的相对位置为参考，包含了金属切削加工的基本要素。切削运动完全体现出各种切削加工形式的普遍特点，为深入开展毛刺生成机理研究确立出了系统、完整的科学体系。切削要素及其影响切削要素的定义切削要素是指在切削过程中，对切削过程及结果具有影响的因素，如切削速度、进给量、切削深度等。切削要素对切削过程的影响切削要素的改变会直接影响切削力、切削温度、刀具磨损和加工表面质量等。切削要素的优化通过优化切削要素，可以提高切削效率、降低切削成本，并获得更好的加工表面质量。切削时，刀具与工件之间会产生切削力，根据力的作用方向不同，可分为主切削力、进给力和背向力。切削力的产生与分类切削过程中产生的热量会导致刀具和工件的温度升高，影响切削效率、刀具磨损和加工表面质量。切削温度的分布与影响切削过程中，工件会发生弹塑性变形，产生切屑。切屑的形态和大小对切削力、切削温度和刀具磨损都有影响。切削区的变形与断屑切削过程中的物理现象03金属切削机床与夹具按加工方式分类按机床精度分类车床、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。普通机床、精密机床、高精度机床，精度依次递增，加工精度和表面质量也相应提高。金属切削机床的分类与特点按自动化程度分类手动操作机床、半自动机床、全自动机床，自动化程度越高，生产效率越高，对操作人员技能要求越低。机床特点高精度、高效率、高刚性、高速度、高自动化等，能够满足不同加工需求。夹具的选用原则根据工件的形状、尺寸、加工精度和加工工序等因素，选择适合的夹具，保证加工质量和效率。夹具的作用快速、准确地定位和夹紧工件，保证工件在加工过程中的位置和尺寸精度，提高加工效率和质量。夹具的种类通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具等，每种夹具都有其独特的适用场合和优缺点。夹具的作用及种类加工要求根据工件的加工要求，选择适合的机床和夹具，保证加工精度和表面质量。经济效益在满足加工要求和生产工艺的前提下，选择价格合理、维护方便的机床和夹具，降低生产成本，提高经济效益。操作便捷性机床和夹具的操作应简便、灵活，易于工人掌握和使用，提高生产效率和安全性。生产工艺结合生产工艺和工序安排，选择机床和夹具的类型、规格和精度等级，使生产流程更加顺畅。机床与夹具的选用原则0102030404刀具材料与结构刀具材料的性能要求硬度刀具材料必须具有高硬度，以确保在切削过程中能够抵抗被切削材料的压力而不变形或磨损。耐磨性刀具在切削过程中需要经常与金属摩擦，因此必须具有良好的耐磨性，以延长使用寿命。韧性刀具材料需要具有一定的韧性，以防止在切削过程中突然断裂或崩刃。耐热性切削过程中会产生大量的热能，刀具材料需要能够承受高温而不失去其性能。高速钢：高速钢是一种高硬度、高耐磨性的钢材，适用于制造切削速度较低的刀具，如钻头、丝锥等。硬质合金：硬质合金是用粉末冶金方法将硬质化合物和金属粘结剂压制而成的，具有高硬度、高耐磨性和高韧性，适用于制造切削速度较高的刀具，如铣刀、车刀等。立方氮化硼（CBN）：CBN刀具具有很高的硬度和耐磨性，适用于切削加工高硬度、高韧性的难加工材料，如高温合金、硬质铸铁等。陶瓷：陶瓷刀具具有高硬度、高耐磨性和化学稳定性，适用于切削加工高硬度、高耐磨性的金属材料，如铸铁、冷硬铸铁等。常见刀具材料及其特点切削刃设计排屑设计切削刃的几何形状和参数对切削性能有直接影响，合理的切削刃设计可以提高切削效率、降低切削力和温度。排屑槽的设计有助于在切削过程中及时排除切屑，避免切屑堵塞和划伤工件表面。刀具结构设计与优化冷却与润滑合理的冷却和润滑系统可以有效地降低切削温度、减少刀具磨损和提高加工质量。刀具材料选择与热处理根据被切削材料的性质和要求，选择合适的刀具材料，并进行适当的热处理，以提高刀具的硬度和耐磨性。05金属切削过程与优化切削力的来源与分类切削时，刀具对工件产生的作用力，包括主切削力、进给力和背向力等。切削力的影响因素工件材料、刀具材料、切削参数（如切削速度、进给量、背吃刀量）以及切削条件（如切削液、刀具磨损）等。切削力的计算与测量通过实验、理论计算或数值模拟等方法，获取切削力的大小和分布，为切削过程优化提供依据。切削过程中的力学分析切削过程中，由于摩擦和塑性变形等因素，会产生大量热量，这些热量主要通过刀具、工件和切屑传导。切削热的产生与传导切削温度过高会导致刀具磨损加剧、工件变形和表面质量降低等问题。切削温度对加工的影响通过合理选择切削参数、使用切削液、优化刀具材料等方法，有效控制切削温度。切削温度的控制方法切削热与切削温度的影响切削参数的优化根据工件材料、刀具材料和加工要求，选择最佳的切削速度、进给量和背吃刀量等参数。刀具的选择与合理使用根据加工条件和切削参数，选用合适的刀具材料、刀具结构和几何参数，提高刀具耐用度和加工效率。切削液的选用与效果根据切削加工的要求和切削温度的控制，选择合适的切削液种类、浓度和供给方式，以达到最佳的切削效果。切削过程的优化策略06工件质量与表面质量包括工件的形状、尺寸和位置精度，是工件质量的重要指标。几何精度表面粗糙度金属组织反映工件表面微观几何形状误差，影响工件的使用寿命和美观。切削加工会对金属组织产生影响，影响工件的性能和使用寿命。工件质量的评价指标表面质量的影响因素及改善措施刀具因素刀具的材料、几何参数和磨损情况直接影响表面质量。切削参数切削速度、进给量、切削深度等参数对表面质量有直接影响。切削液合理使用切削液可以降低切削温度，减少刀具磨损，提高表面质量。工件材料工件材料的硬度、韧性、导热性等性质也会影响表面质量。提高工件质量与表面质量的方法精细加工采用精密机床和刀具，严格控制切削参数，提高加工精度。表面强化处理通过喷丸、滚压等表面处理技术提高工件表面硬度和耐磨性。合理选择切削液根据工件材料和切削条件选择合适的切削液，以降低表面粗糙度。优化刀具角度合理选择刀具的几何角度，可改善切屑的排出和减少刀具的磨损，从而提高工件质量和表面质量。07金属切削加工的安全与环保金属切削加工中的安全问题及预防措施切削过程中的危险因素包括机床运动、刀具刃口、工件形状等，易造成人身伤害和设备损坏。02040301切削参数的合理选择合理选择切削速度、进给量和切削深度，避免超负荷运转和刀具磨损。安全操作规程制定并严格执行安全操作规程，确保切削过程中人员和设备的安全。安全防护装置和设施配备必要的防护罩、防护栏、限位器等安全防护装置，确保操作人员安全。切削液的作用切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈等作用，有助于提高切削效率和工件质量。切削液的选用根据加工材料、刀具和切削参数等因素，选用合适的切削液种类和浓度。切削液的合理使用与维护定期更换切削液，避免切削液变质和污染，同时做好切削液的过滤和净化工作。环保要求选用环保型切削液，减少对环境的污染和对