金属切削加工基础知识..ppt

1、,第一章 金属切削加工基础知识,教学目标,教学目标,教学重点与难点,教学重点与难点,教学重点： 切削运动和切削要素，车刀主要角度及各种常用刀具特点与选用 教学难点： 切削运动和切削要素，车刀主要角度及各种常用刀具特点与选用,教学关键： 通过对生活中或电影等录像中金属切削现象的观察，结合检索分析，查阅参考文献等，确保本部分内容的具体实施。,第一节 切削加工的基本概念,机械零件的制造,-毛坯成形 -切削加工,一、金属切削加工概述,1、切削加工的分类,切削加工使用切削刀具从工件上切除多余（或预留）的材料，从而获得满足尺寸、几何公差、表面粗糙度等精度要求的加工方法。,2、切削加工的特点及应用 切削加工

2、的主要特点是：工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。,是指用切削刀具从坯料或工件上切除多余材料，以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量之零件的加工方法,金属切削 加工：,金属切削加 工的实质,坯料或工件,零件,外力,变形并断裂,什么样设备施加的外力,二、切削运动,机械零件的形状很多，它们的表面都是由圆柱面、圆锥面、平面和各种成形面组成。各种形状的表面是以直线（或曲线）为母线，以曲线（或直线）为运动轨迹所形成的面（见下图）。,圆柱面,圆锥面,平面,成形面1,成形面2,二、切削运动,在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运

3、动称为切削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类： 主运动 切下切屑所必需的基本运动称为主运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。 进给运动 使被切削的金属层不断投入切削的运动称为进给运动。 由于金属切削加工方式的不同，这两种运动的表现形式也不相同。如下图所示为几种主要切削加工的运动形式。,二、切削运动,切削运动实例,二、切削运动,几点说明： 1）主运动通常只有一个，进给运动可以是多个； 2）主运动和进给运动可由刀具单独实现，但工件单独实现很困难； 3）切削运动一般都是简单的运动； 4）主运动和进给运动可同时也可交替进行； 5）一般主运动速度比较高，大部分切削功率消耗于主运动。

4、,三、工件表面的形成,常见的几种切削加工 方法的切削运动,1、待加工表面,2、已加工表面,3、过渡表面,车外圆,铣平面,刨平面,磨外圆,钻孔,1主运动 2进给运动 3待加工表面 4过渡表面 5已加工表面,四、切削用量,1切削用量的概念,切削用量在切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。,（1）切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。单位是m/min或m/s。,vc=,vc切削速度，m/min。 d工件的直径，mm。 n工件转速，r/min。,（2）进给量f 刀具在进给运动方向上相对工件的位移量称为进给量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。 （3）背吃刀量

5、ap 一般指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离。其单位为mm。,2切削用量的选择原则,选择切削用量的原则是在保证加工质量、降低加工成本和提高生产率的前提下，使背吃刀量、进给量和切削速度的乘积最大。,切削用量的选择原则,3. 切削要素,切削层参数,刀具的各组成部分统称为刀具的要素。刀具的种类很多，但以单个刀齿都可看作是由外圆车刀的切削部分演变而来的。,六、刀具的结构,车刀的组成：,切削部分,夹持部分,1. 刀具的结构,1）刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,1）刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,1）刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,1）刀具切削部分的组

6、成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,1）刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,1）刀具切削部分的组成,三个刀面、两个刀刃、一个尖,2、刀具的几何形状,（1）前面A刀具上切屑流过的表面。 （2）主后面A刀具上同前面相交形成主切削刃的后面。 （3）副后面A刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。 （4）主切削刃S前面与主后面的交线，切削时起主要切削作用。 （5）副切削刃S前面与副后面的交线，切削时起辅助切削作用。 （6）刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。,切削刃的交点,修圆刀尖,倒角刀尖,刀尖,七、测量刀具角度的三个基准坐标平面,1基面pr 基面指通过切削刃上某选定点，垂直于

7、该点主运动方向的平面。,2切削平面ps 切削平面通过切削刃上某选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面。,3正交平面po 正交平面通过切削刃上的某选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面。,基面pr ：,（1）主偏角r （2）副偏角r （3）刀尖角r,主正交平面po ：,（1）前角o （2）主后角o （3）楔角o,副正交平面po ：,副后角o,主切削平面ps：,刃倾角s,八、车刀主要几何角度及选用原则,1应首先考虑工件的形状。加工工件的台阶，必须选择r90；加工中间切入的工件表面时，一般选择r=4560。,2要根据工件的刚度和工件材料选择。工件的刚度好或工件的材料较硬，应选较小的主偏角；反之，应

8、选较大的主偏角 。,初步选择：,初步选择：,1副偏角一般采用r= 68 2精车时，如果在副切削刃上刃磨修光刃，则取 r= 0 3加工中间切入的工件表面时，副偏角应取 r= 4560,初步选择：,r =180（r+ r）,初步选择：,1车削塑性材料或工件材料较软时，可选择较大的前角；车削脆性材料或工件材料较硬时，可选择较小的前角。 2粗加工，尤其是车削有硬皮的铸锻件时，应选取较小的前角；精加工时，应选取较大的前角。 3车刀材料的强度和韧性较差时，前角应取小值；反之，可取较大值。,初步选择：,1粗加工时，应取较小的后角；精加工时，应取较大的后角。 2工件材料较硬时，后角宜取小值；工件材料较软时，则

9、后角宜取大值。,初步选择：,o =90（oo）,初步选择：,1副后角o一般磨成与后角o相等。 2切断刀等特殊情况，为了保证刀具的强度，副后角应取较小的数值： o=12,初步选择：,1粗加工时，以及在断续、冲击性切削时，为增大刀尖强度，刃倾角应取负值。 2精加工时，为保证已加工表面质量，使切屑流向待加工表面，刃倾角应取正值。 3刃倾角为0时，切屑垂直于主切削刃方向流出 。,九、刀具材料,1对刀具切削部分材料的基本要求,（1）高的硬度。 （2）良好的耐磨性。 （3）足够的强度和韧性。 （4）高的热硬性。 （5）良好的工艺性。,2常用的刀具材料,常用刀具材料的性能和应用场合,3常用刀具的选用,（1）

10、根据工件材料的切削性能选用刀具。 （2）根据工件的加工阶段选用刀具。 （3）根据工件加工区域的结构特点选择刀具切削部分结构。,一、切削力,切削力切削过程中，材料产生变形到变成切屑所产生的抗力和切屑与前面之间及副后面与已加工表面之间发生的摩擦，共同作用于刀具上的合力。,1总切削力,第二节 切削力和切削温度,总切削力刀具的一个切削部分在切削工件时所产生的全部切削力。,2总切削力的分力,切削力Fc 背向力Fp 进给力Ff,3总切削抗力,切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力F。,4影响总切削抗力大小的因素,（1）工件材料 （2）切削用量 （3）刀具角度,（4）切削液,二、切削温度,1切削热与切

11、削温度,切削热切削过程中，由于被切削材料层的变形、分离及刀具与被切削材料间的摩擦而产生的热量。,切削温度切削过程中，切削区域的温度。,（1）合理选择刀具材料和刀具几何角度。 （2）合理选择切削用量。 （3）适当选择和使用切削液。,2减少切削热和降低切削温度的工艺措施,一、切削液的作用,冷却作用 润滑作用 清洗和排屑作用,二、切削液的种类,第三节 切削液,切削液的种类,三、切削液的选用,切削液的选用,一、加工精度,1加工精度的概念,加工精度工件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。,2获得规定尺寸精度的方法,（1）试切法 （2）自动获得尺寸精度的方法,用定尺寸刀具加工

12、。 调整法。 自动控制法。,第四节 加工精度和加工表面质量,二、加工表面质量,1加工表面质量的概念,工件表面微观几何形状 工件表面层材料的物理、力学性能,2表面粗糙度,加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。,3表面层材料的物理、力学性能,因塑性变形引起的冷作硬化。 因切削热的影响引起金相组织的变化。 因切削时的塑性变形、热塑性变形、金相组织变化引起的残余应力。,一、金属切削机床的分类,第六节 金属切削机床的型号,二、金属切削机床的型号,1机床型号的表示方法,a）车床铭牌 b）铣床铭牌,c）磨床铭牌 d）数控车床铭牌,2机床的分类及代号,3机床的通用特性代号和结构特性代号,通用特性代号 结构特性代号,4机床的组、系代号,在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的 机床，即为同一组。 在同一组机床中，主参数、主要结构及布局形式相 同的机床，即为同一系。,5主参数和设计顺序号 （1）主参数 （2）设计顺序号 6主轴数和第二主参数 （1）主轴数 （2）第二主参数,7重大改进