J绪论金属切削加工基本概念

1、课程介绍课程介绍 1.本课程的性质和要求本课程的性质和要求 本课程是机械学科的一门专业基础课（考试课）。课时38。其中课堂教学34学时，实验4学时。 通过本课程的学习，了解机械制造技术的发展情况，掌握金属切削加工的基本知识、基本理论和切削条件的合理选择，了解常用刀具、磨削、机床的种类和用途，学会分析和认识机床的方法（表面-运动-传动-机构-结构），掌握典型机床的加工表面、机床运动、机床的传动、典型机构和结构，为解决机械制造领域中有关问题和后续课学习奠定基础。 2.本课程主要内容及其关系（本课程主要内容及其关系（如图0-1所示 ） l 工件上的典型表面：平面、外圆、孔、螺纹、齿轮（花键）表面、沟

2、槽台阶等。l 刀具与工件的相互运动和相互作用形成工件表面的过程中表现的现象及其在不同条件下的变化规律。即金属切削原理及切削条件的选择。l 加工的表面的类型，需要刀具类型，及其需要的运动。l 机床的运动的传动，实现运动的机构和结构，及其传动链调整。l 工件、刀具的装夹及其与机床的连接。工件1刀具2夹具辅具机 床工件表面运动动力运动动力图0-1 机床的系统组成2022-2-5绪论3 绪论绪论0.1 机械制造工业的作用和发展概况机械制造工业的作用和发展概况 （1）制造）制造 制造是人类按照所需目的、运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的方法，将原材料转化为最终物质产

3、品，并投放市场的全过程。因此，制造不是指单独的加工过程，而是包括市场调研和预测、产品设计、选材选择和工艺设计、生产加工、质量保证、生产过程管理、营销、售后服务等一系列相互联系的活动。制造属于生产的范畴。 2022-2-5绪论4 （2）机械制造 机械制造是各种动力机械、起重运输机械、农业机械、化工机械、纺织机械、轻工机械、机床、工具、仪器、仪表、医疗器械及其他机械等的设计制造过程的总称。 （3）制造技术 制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。制造技术可以看成是由两方面组成：一方面是物质形态的硬件，如设备、工装等；另一方面是知识形态的软件，如各种技术资料，包括技术构思、设计文件、工艺文件、技

4、术情报（技术政策和法规）、资料库、数据库、操作技术规范、机器使用方法、技术服务和管理等。制造技术是支持制造业健康发展的后盾。随着社会生产力的发展，知识形态的生产力将显得越来越重要。2022-2-5绪论5 （4）机械制造工业）机械制造工业 的作用的作用 机械制造工业是国民经济的支柱产业。它一方面创造价值，生产物质财富；另一方面为国民经济各个部门（包括国防和科学技术）的进步与发展提供先进的技术装备，应优先发展，其发展水平是一个国家生产能力和技术发展水平的的主要标志。经济的竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争，机械制造业是国民经济发展的基础和先导，是立国之本。2022-2-5绪论6 （5）机械制造

5、的发展情况）机械制造的发展情况 公元前制造业就已经萌芽，从加工木材向加工金属过渡。15 世纪出现蓄力驱动的铣床，用来加工天文仪器的铜盘。18、19世纪出现了蒸汽机驱动和电机驱动的机械动力机床。20世纪40年代前机床类型基本定形式，1946 年后出现了数控机床(NC)，此后，计算机数控机床(CNC)、加工中心(MC)、柔性制造单元(FMU)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)，同时，刀具材料、机床工具和加工方法等进入划时代的发展阶段。 其他加工工艺方法和特种加工工艺也得到长足的发展。2022-2-5绪论7 （6）机械制造业的发展方向）机械制造业的发展方向 机械制造业（冷加工技

6、术）主要沿着三个方向发展： 机械制造工艺方法进一步完善与开拓，传统的切削技术和磨削技术扔不断发展，各种特种加工方法不断开拓新工艺新方法新技术，如激光加工、电加工和射流加工等。 加工技术向高精度发展，如精密加工、精细加工和纳米技术。 加工技术向高度自动化方向发展，数控技术、柔性制造系统、计算机集成制造系统、敏捷制造等先进制造技术都得到应用并向前发展。 0.2 机械产品的制造过程与机械制造工艺系机械产品的制造过程与机械制造工艺系统统 （1）机械产品生产过程与制造过程）机械产品生产过程与制造过程 产品的生产过程是一个大的系统工程，根据内容的不同，该过程可分为三个阶段：第一阶段是产品的决策阶段；第二阶

7、段是产品的设计研究阶段；第三阶段是产品的制造阶段。如图1-1所示。 图图1-1 机械产品生产过程机械产品生产过程 图1-2 机械加工工艺系统的组成图 （2）机械加工工艺系统）机械加工工艺系统图1-3 机械制造系统的组成 0.3 零件的表面要求零件的表面要求材料性能要求。零件的轮廓形状要素要求。点：如圆锥顶点、圆心、球心。线：如轴心线、直母线，曲线。面：平面、曲面、圆柱面、圆锥面的形状要求。结构尺寸精度要求。要素间的位置精度要求。表面质量要求。 （1）机械零件的材料要求）机械零件的材料要求机械性能：物理性能：化学性能：外观特性：货源、交货期和价格；原材料；材料的加工性、与加工方法的匹配性、材料的

8、可处理性、可回收性、可替换性； 新材料的应用等。（2）零件上的表面要求）零件上的表面要求 零件上的表面要求主要有表面成形、尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量要求。 0.4 零件成型的工艺方法零件成型的工艺方法工艺 technology 使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。选择零件成型工艺方法主要考虑零件的要素和生产类型等因素。按零件成型原理，常用的工艺方法有：成型工艺：铸造、粉末冶金、非金属材料成型；变形工艺：锻造、冲压、轧制、挤压、拉拔；切削工艺：包括切削和磨削。切削包括车削、铣削、钻削、镗削、刨削、拉削、插削等，磨削包括砂轮磨削、砂带磨削、珩磨、研磨等；连接工艺：粘接、焊接、机械

9、联结如螺栓联接、铆接、压力联接；改变材料性能的工艺：热处理、化学处理、喷丸、滚压等；表面处理工艺：电镀、化学度层、真空锻膜、着色、喷涂、清洗等；特种加工工艺：激光、电子束、电化学、电火花、线切割、水喷射等。 第第1章章 金属切削原理金属切削原理 1.1 金属切削加工的基本概念金属切削加工的基本概念 1.1.1 切削运动切削运动 1.1.2 切削用量三要素 1.1.3 刀具切削部分基本定义（刀具切削部分基本定义（1） 第第1章章 金属切削原理金属切削原理 1.1 金属切削加工的基本概念金属切削加工的基本概念 切削加工切削加工 cutting 是利用金属切削刀具从工件上是利用金属切削刀具从工件上切

10、除多余材料的加工方法。切除多余材料的加工方法。 1.1.1 切削运动切削运动 如图如图1.1所示。车外圆的车削运动包括工件的回所示。车外圆的车削运动包括工件的回转运动（其作用是切除工件上多余金属，形成新转运动（其作用是切除工件上多余金属，形成新面）和刀具的纵向进给运动（保证切削工作连续面）和刀具的纵向进给运动（保证切削工作连续进行）进行）2个运动。个运动。图1.1 车外圆的运动及加工表面 切削运动分为切削运动分为：成形运动成形运动（主运动、进给运动）；辅助运动辅助运动除成形运动外所有的运动（对刀、调整运动、快进、快退等）。 主运动：主运动： 进给运动：进给运动： 合成运动：合成运动： 如图1.

11、1所示。 图1.1 主运动进给运动与合成运动 1.1.2切削用量三要素 1 切削速度切削速度vc 切削刃的选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，单位为m/s或m/min。一般计算最大的切削速度。车削外圆的计算公式如下： vc=dwn1000 2 进给量进给量 f 工件或刀具每转一转时，刀具相对于工件沿进给方向的位移称为进给量，单位为mm/r；进给速度是单位时间的进给量，单位为mm/s或mm/min。 vf=fn 对多刃切削刀具的进给量fzmm/z（毫米/齿） f=fzZ 3 吃刀深度吃刀深度 ap（背吃刀量背吃刀量为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离。 ap=（dw-dm）/2例例1 分析刨

12、削平面的切削运动、加工表面和切削用量分析刨削平面的切削运动、加工表面和切削用量例例2 2 分析铣削的铣削运动、加工表面 和切削用量。 1.1.3 刀具切削部分基本定义刀具切削部分基本定义 （1）刀具切削部分结构要素（刀面、刀刃、刀尖）刀具切削部分结构要素（刀面、刀刃、刀尖）如图如图1.3所示。所示。 图1.3 车刀切削部分的结构要素 （2） 切削刃切削刃S 图1.4 切削刃 刀尖刀尖 图1.5 刀尖形状 （2）刀具角度的参考系）刀具角度的参考系 用来确定刀具上刀面和刀刃的位置及方位角度的用来确定刀具上刀面和刀刃的位置及方位角度的参考系。由基平面、切削平面、主剖面构成主剖系；参考系。由基平面、切

13、削平面、主剖面构成主剖系；基平面、切削平面、法剖面构成法剖系；由基平面、基平面、切削平面、法剖面构成法剖系；由基平面、 、进给和切深剖面构成进给和切深剖面系。进给和切深剖面构成进给和切深剖面系。 基平面基平面Pr通过切削刃上选定点，通过切削刃上选定点，垂直于主运动方向的平垂直于主运动方向的平面。通常，基面应平行面。通常，基面应平行于刀具上制造、刃磨和于刀具上制造、刃磨和测量的某一安装定位平测量的某一安装定位平面或轴线，如图面或轴线，如图1.6所示所示。图1.6 车刀的基面 切削平面Ps 通过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面Pr的平面，也就是切削刃与切削速度方向构成的平面，如图1.7所示。 主剖面主剖面Po 主剖面主剖面Po是通过切削是通过切削刃上选定点，同时垂刃上选定点，同时垂直于基面直于基面Pr和切削平面和切削平面的平面，即主剖面垂的平面，即主剖面垂直于主切削刃在基面直于主切削刃在基面上的投影。上的投影。 切削刃法剖面切削刃法剖面Pn 法剖面法剖面Pn是通过切是通过切削