金属切削加工原理及设备

金属切削加工原理及设备,本教学课件是与孙庆群、周宗明主编，科学出版社出版的金属切削加工原理及设备教材配套的教学课件。本课件由孙庆群制作，以同名教材的内容作为参考，欢迎各高职院校相关专业选做教学之用，也恳请各位同行多提宝贵意见。,参考教材,孙庆群周宗明主编,目录第1章绪论第2章金属切削加工的基本知识第3章金属切削加工过程的基本规律第4章金属切削加工理论的应用第5章金属切削机床基本知识第6章车床及车刀第7章铣床及铣刀第8章齿轮加工机床及切齿刀具第9章磨床及砂轮第10章其他类型通用机床及刀具第11章先进加工设备简介,第1章绪论,1.1我国切削加工技术发展概况金属切削加工是指利用金属切削机床在工件表面上切除多余的材料，使之达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的一种加工方法。金属切削加工技术早在我国古代（公元前2000多年的青铜器时代）就已出现萌芽。春秋中晚期的著作考工记对木工、金工有记载：“材美工巧”是制成良器的必要条件（材美就是采用优良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工艺和方法）。据大量出土文物考证，公元8世纪（唐代）就有了最原始的车床。,下图是公元1668年（明代）加工天文仪器上铜环的方法和设备,图1.11668年的畜力铣磨机,图1.21668年的人力脚踏刃磨机,因我国长期的封建历史，到1915年上海荣昌泰机械厂才生产了第一台国产车床。1947年我国民营机械工业仅有3千多家，机床2万多台。当时的刀具材料是碳素钢，最高切削速度是16m/min。建国后，我国的金属切削技术发展迅速。机床年产量已达13万台，品种达1千多种。切削速度大大提高，1950年首创切削速度达550m/min。同时兴起刀具改革热潮，研制出了大批先进刀具。改革开放以来，注意引进国外先进技术，进行国际学术与技术交流，使我国金属切削加工设备及技术水平进一步提高，逐步缩小与先进国家的差距。,1.2金属切削加工在我国国民经济中的地位1.2.1机械制造业在我国国民经济中的地位在国民经济各部门和人们的日常生活中，使用着各种各样的机器设备、仪器工具，这些机器、机械、仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，即称为机械制造业。机械制造业为人类的生存、生产、生活提供各种设备，是国民经济中及其重要的基础产业。,1.2.2金属切削加工技术在国民经济中的地位和作用在机械零件的加工制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度的零件。对于精度要求较高、表面粗糙度值较小的零件，主要依靠切削加工的方法来实现。机械工业的发展和进步，在很大程度上取决于切削加工技术的发展。如1769年瓦特发明了蒸汽机，但因加工技术还很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推广应用。1775年，威尔逊成功地改造了一台汽缸镗床，解决了一大难题。就在第二年（1776年）蒸汽机便得到了实际应用，迎来了第一次产业革命。,1.2.3金属切削机床在国民经济中的地位和作用事实证明，切削加工技术的发展水平直接影响着机械制造工业的发达程度，更是表征综合国力的标志。机械制造业当中的切削加工离不开金属切削机床，机床是装备制造业的“工作母机”或“工具机”。金属切削机床是用切削的方法切除金属毛坯（或半成品）的多余金属，将其加工成为符合零件图样要求的形状、尺寸精度和表面质量的机器零件的机器，也可以说机床是制造机器的机器。,1.2.4机床的发展概况和我国机床工业的现状机床是人类在长期生产实践中,不断改进生产工具的基础上产生的，并随着生产发展和科技进步而渐趋完善。从最原始的木制机床，人力或畜力驱动，主要加工木料、石料等，逐步发展成加工金属零件的机床。现代意义上的加工金属机械零件的机床是从18世纪中叶才开始发展起来。18世纪末刀具运动才有了用机械代替人手，精度和效率发生了飞跃。到19世纪末，车、钻、镗、刨、拉、铣、磨、齿轮加工等类型的机床已先后形成。20世纪初，高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，切削性能和机床主轴转速提高。20世纪50年代才有了数控机床，使机床自动化进入崭新时代。,切削加工技术的发展方向：加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向发展。刀具材料朝超硬刀具材料方向发展。生产规模由小批量和单品种大批量向多品种、变批量的方向发展。生产方式由手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能自动化方向发展。,近年来的先进制造技术：计算机辅助设计（CAD）；计算机辅助制造（CAM）；计算机辅助工艺设计（CAPP）；计算机辅助工程（CAE）；计算机辅助质量管理（CAQ）；企业资源计划（ERP）；物料搬运等单元技术。,我国机床产量及世界排名2001年，机床产量19.21万台，产值115.1亿元，世界排名第五。2002年产量23.19万台，产值148.2亿元，世界第五。2003年产量30.68万台，产值189.6亿元。2004年，产量达38.92万台（其中数控机床产量为17.521台），位居世界第四。2005年，产量达45.07万台，产值322.8亿元。2007年中国数控金属切削机床产量已达到12.33万台。20042008年的机床产量见下页图,20042008年中国金属切削机床产量,20002005年我国数控机床产量及数控化率,1.3本课程的性质、内容、学习要求和方法1.3.1性质金属切削加工原理及设备是机类和近机类专业的主干专业课。1.3.2内容金属切削加工原理及设备是传统的：金属切削原理及刀具和金属切削机床的有机整合。,本课程所包含的内容：1）金属切削加工的基本概念。2）金属切削加工过程的基本规律及其应用。3）如何应用金属切削理论来控制工件加工质量以及设备和工具的寿命。4）常用切削加工刀具材料的性能和应用范围。5）各种常用刀具的构造特点、几何参数及合理选用。6）典型的金属切削加工方法及其刀具。7）常用金属切削机床的工作原理、结构与工艺范围。8）机床运动与传动路线的分析方法。,1.3.3本课程的学习要求1）掌握金属切削加工的基本知识，了解刀具几何参数的作用，会合理选用刀具材料。2）掌握金属切削加工过程中常见的物理现象（切削变形、切削力、切削热、刀具磨损及寿命）以及对加工过程的影响。3）掌握金属切削理论，学会合理选择刀具的几何参数、切削用量和切削液等，懂得如何保证加工表面质量和延长设备及刀具寿命。4）了解各种常用刀具的结构、工作原理及基本设计方法。5）掌握常用机床的构造、工作原理及工艺范围等基本知识，学会合理选用机床。6）熟悉机床的运动，掌握机床传动路线的分析方法。,1.3.4本课程的学习方法金属切削加工原理及设备是一门综合性和实践性很强的学科。它的基