机械制造技术(串讲辅导)

1、 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院机械制造技术辅导答疑课件授课人：孟令启教授单 位：郑州大学机械工程学院HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第一章第一章 金属切削过程的基本知识金属切削过程的基本知识HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院n明确金属切削过程中的基本运动，掌握切削用量的三要素的定义以及计算方法。n了解工件的加工表面各部分的划分，明确工件切削层的各个参数。n掌握刀具切削部分的构造，明确刀具标注角度和参考平面系的基本定义，了解不同参考系内的标注角度

2、之间的换算关系。n理解掌握刀具材料的性能要求，了解常用的刀具材料的性能以及主要的应用场合。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院一一. . 金属切削过程中的基本概念金属切削过程中的基本概念二二. . 刀具的材料刀具的材料HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院一一. . 金属切削过程中的基本概念金属切削过程中的基本概念1 1、切削运动方面、切削运动方面 1）金属切削过程中的基本运动。l主运动：主运动：使刀具和工件产生主要相对运 动以进行切削的运动。 l进给运动：进给运动：使切削能持续进行以形成所需工件表面的运

3、动。 l合成运动：合成运动：主运动和进给运动合成后的运动。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2）切削用量三要素切削用量三要素l切削速度切削速度 （ms或mmin） ：切削刃相对于工件的主运动速度。 l进给量进给量f f (mm)：工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量。l背吃刀量背吃刀量 (mm): 刀具切削刃与工件的接触长度在同时垂直于主运动和进给运动的方向上的投影值。1000dnvc式中 d工件（或刀具）的最大直径（mm）； n工件（或刀具）的转速（rs或rmin）。cv式中 dw工件上待加工表面直径（mm）；

4、dm工件上已加工表面直径（mm）。2mwpddapaHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1）工件的三个加工表面工件的三个加工表面l待加工表面待加工表面：工件上即将被切除的 表面。 l已加工表面：已加工表面：切去材料后形成的新 的工件表面。 l过渡表面（加工表面）：过渡表面（加工表面）：加工时主切削刃正在切削的表面， 它处于已加工表面和待加工表面之间。2 2、工件方面、工件方面 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2）工件的切削层参数工件的切削层参数 l切削层公称厚度l切削层公称宽度l切削层公称横截面积D

5、hDbDApDDDfabhAHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1 1）刀具切削部分的构造）刀具切削部分的构造(以外圆车刀为例)-1l前刀面 切屑沿其流出的刀具表面。 l主后刀面 与工件上过渡表面相对的刀具表面。AA3 3、刀具切削部分的基本定义、刀具切削部分的基本定义 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l副后刀面 与工件上已加工表面相对的刀具表面。 l主切削刃 S 前刀面与主后刀面的交线，它承担主要切削工作，也称为主刀刃。 A3 3、刀具切削部分的基本定义、刀具切削部分的基本定义 1 1）刀具切削部

6、分的构造）刀具切削部分的构造(以外圆车刀为例)-2HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l副切削刃 前刀面与副后刀面的交线，它协同主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面，也称为副刀刃。 l刀尖 连接主切削刃和副切削刀的一段刀刃，它可以是一段小的圆弧，也可以是一段直线。S3 3、刀具切削部分的基本定义、刀具切削部分的基本定义 1 1）刀具切削部分的构造）刀具切削部分的构造(以外圆车刀为例)-3HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院刀具标注角度的参考系 组成刀具标注角度参考系的各参考平面定义如下：（l）基面

7、 ：通过主切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。（2）切削平面 ：通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直于该点基面的平面。（3）正交平面 ：通过主切削刃上某一指定点，同时垂直于该点基面和切削平面的平面。正交平面参考系 rPsPoPHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院刀具标注角度的参考系 根据定义可知，正交平面参考系三个参考平面是互相垂直的，由它们组成的刀具标注角度参考系称为正交平面参考系。 除正交平面参考系外，常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面和假定工作平面参考系。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑

8、州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l标注角度标注角度： 前角 ； 后角 ； 副后角 ； 主偏角 ； 副偏角 ； 刃倾角 。oorrSoHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院3）刀具的工作角度 外圆车刀的标注角度是在忽略进给运动的影响并假定刀杆轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削刃上选定点与工件中心等高的条件下确定的。如果考虑进给运动和刀具实际安装情况的影响，参考平面的位置应按合成切削运动方向来确定，这时的参考系称为刀具工作角度参考系。 在工作角度参考系中确定的刀具角度称为刀具的工作角度。工作角度反映了刀具的实际工作状态。HTTP:/DLS.ZZU.

9、EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院3）刀具的工作角度进给运动对工作角度的影响 当刀具对工件作切断或切槽工作时，刀具进给运动是沿横向进行的。右图所示为切断刀工作时的情况，当不考虑进给运动的影响时，按切削速度的方向确定的基面和切削平面分别为Pr和Ps。横向进给运动对工作角度的影响HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院进给运动对工作角度的影响 考虑进给运动的影响后，刀具在工件上的运动轨迹为阿基米德螺旋线，按合成切削速度Ve的方向确定的工作基面和工作切削平面分别为Pre和Pse。工作前角和工作后角为：横向进给运动对工作角度的影响oeooe

10、oarctan/arctan/fcvvfd切3）刀具的工作角度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院 进给运动对工作角度的影响 刀具沿纵向进给量的取值较大时（例如车螺纹），进给运动对工作角度的影响也不可忽视。横向进给运动对工作角度的影响3）刀具的工作角度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l 刀具安装位置对工作角度的影响 安装刀具时，如刀尖高于或低于工件中心，会引起刀具工作角度的变化。以右图所示车刀车槽为例，若不考虑车刀横向进给运动的影响，如果刀尖安装得高于工件中心，基面由Pr变为Pre，切削平面由Ps变

11、为Pse，实际工作前角oe将大于标注前角o，工作后角将小于标注后角。刀具安装高低对工作角度的影响 oeooeoarctan2 /h d3）刀具的工作角度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l 刀具安装位置对工作角度的影响 如果刀尖安装低于工件中心，则工作角度的变化情况恰好相反。 当车刀刀杆中心线与进给方向不垂直时，会引起工作主偏角和工作副偏角的改变。3）刀具的工作角度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院二二. . 刀具的材料刀具的材料1 1、刀具材料的性能、刀具材料的性能l较高的硬度和耐磨性l足够的强度

12、和韧性l较高的耐热性l良好的导热性和耐热冲击性能 l良好的工艺性 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1）高速钢 高速钢是加入了较多的钨（W ）、铝（ Al）、铬（Cr）、钒（V ）等合金元素的高合金工具钢。 特点：具有较好的综合性能（较高的硬度（6267HRC）和耐热性、制造工艺性好），热处理变形小，适宜制造复杂刀具。 2）硬质合金 硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC 等）和金属粘结剂（Co，Ni 等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。 特点：硬度高，但抗冲击能力差，适用于高速切削。2 2、常用的刀具材料、常用的刀具材料HTTP

13、:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院3 3、其他刀具材料、其他刀具材料l陶瓷 用于制作刀具的陶瓷材料主要有两类：氧化铝基陶瓷 和氮化硅基陶瓷。l立方氮化硼 立方氮化硼是由六方氮化硼经高温高压处理转化而成，其硬度仅次于金刚石。l人造金刚石 人造金刚石是借助某些合金的触媒作用，在高温高压条件下由石墨转化而成 。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院第二章第二章 金属切削过程的基本规律及金属切削过程的基本规律及其应用其应用HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院基本要求基本要

14、求1.掌握切削变形区的划分方法；了解切屑的形成过程，对切屑的类型以及控制方法要有一定的认识；明确切削变形程度的度量方法及前刀面上的摩擦区；掌握积屑瘤的成因及预防措施；理解切削变形的变化规律。2.明确切削力的来源，及其合力和分解；会计算单位切削力、切削功率和单位切削功率；理解不同条件下，切削力的变化规律。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院3.明确切削热的来源及其传导途径；理解各因素对切削热的影响规律；对切削热的测量和计算有一定的了解。4.明确刀具的磨损形式及磨损的原因；掌握刀具的磨钝标准和刀具的耐用度的定义；理解各因素对刀具耐用度的影响规律。5.理

15、解掌握刀具几何参数和切削用量的选择原则。6.了解磨削磨削过程和砂轮的特性与选择，对比了解磨削力也磨削温度及其影响因素。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院内容提要内容提要 本章主要讨论了金属切削过程的四大规律及在生产上五个方面的应用。一一.金属切削过程的基本规律金属切削过程的基本规律 三三.磨削原理磨削原理二二.金属切削过程规律的应用金属切削过程规律的应用 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1、切削的变形规律、切削的变形规律 3 、切削热与切削温度变化规律、切削热与切削温度变化规律 4 、刀具磨损与耐

16、用度变化规律、刀具磨损与耐用度变化规律 2 、切削力的变化规律、切削力的变化规律 一一.金属切削过程的基本规律金属切削过程的基本规律 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1、切削的变形规律、切削的变形规律 (1) 切屑的形成过程 l切削变形区的划分第一变形区:近切削刃处切削层内产生的塑性变形区特点：剪切滑移剪切滑移 与前刀面接触的切屑层内产生的变形区 . 特点：挤压摩擦挤压摩擦近切削刃处已加工表层内产生的变形区 特点：挤压摩擦挤压摩擦图2.1 三个变形区HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l切屑的形成

17、切削层受到刀具前刀面与切削刃的挤压作用下，使得近切削刃处的金属先产生弹性变形，继而塑性变形，同时金属晶格产生滑移，最终形成切屑。l切屑的类型及控制方法(1)带状切屑：外形呈带状(2)节状切屑（挤裂切屑）：切屑上与前刀面接触的一面较光洁，其背面局部开裂成节状。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l切屑的类型及控制方法(3) 粒状切屑（单元切屑）：切屑沿厚度断裂成均匀的颗粒状。 (4)崩碎切屑:切削层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂，切屑呈不规则的细粒状HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院u切屑的控制方法

18、(1)采用断屑槽 ： 通过设置断屑槽对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。(2)改变刀具角度：比如增大刀具主偏角，切削厚度变大，有利于断屑。(3)调整切削用量：适当地提高进给量f、降低切削速度均有利于断屑。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(2) 切削变形程度的度量方法 u相对滑移 MKKPNKMKNPyS)tan(cotoysMO滑移至PH的距离为：滑移量为： 则有：剪切角HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院u变形系数hchhDhchlcl切屑厚度：工件切削层厚度：切屑长

19、度:切削层长度: 根据体积不变原理：公式表明，剪切角剪切角与前角与前角0是影响切削变形的两个主要因素是影响切削变形的两个主要因素sin)cos(sin)90sin(00OMOMhhllDchchchlHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院工件材料 （强度越高，变形系数越小）刀具前角 （前角增大，变形系数减小）切削速度 （速度增大，变形系数减小） 切削层公称厚度 （厚度越大，变形系数越小）(3)影响切屑变形的因素HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(4) 前刀面上的挤压摩擦与积屑瘤 l前刀面上的摩擦 切屑与

20、前刀面接触部分划分为两个摩擦区域，如图所示有粘结区和滑动区。 在靠近切削刃的lf1 区，由于正应力值较大，切屑在前刀面上形成粘结接触，各点的切应力基本相同在lf2区，由于正应力减小，切屑在前刀面上形成滑动接触，各点的摩擦系数相同。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l 积屑瘤的形成及影响、抑制措施积屑瘤的形成及影响、抑制措施 （p13） 在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面上近切削刃处粘着一块剖面呈三角状的硬块（如图），它的硬度很高，通常是工件材料硬度的23倍。积屑积屑瘤瘤注：形成积屑瘤的条件主要决

21、定于切削温度。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院u积屑瘤对切削过程的影响积屑瘤对切削过程的影响(1)使刀具前角变大 (2)使切削厚度变化(3)使加工表面粗糙度增大(4)对刀具寿命的影响u积屑瘤的抑制措施积屑瘤的抑制措施 (1)正确选择切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域 (2)使用润滑性能好的切削液，以减小切屑底层材料与刀具 前刀面间的摩擦。(3)增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。(4)适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2、切削力的变化规律、

22、切削力的变化规律 (1) 切削力的来源、合力及其分力 (3)单位切削力、切削功率和单位切削功率 (4)影响切削力的因素 (2)切削力的测量及切削力经验公式 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院变形区内产生的弹性变形抗力和塑性变形抗力(1) 切削力的来源、合力及其分力切削力的来源、合力及其分力 u切削力的来源切削力的来源:切屑、工件与刀具间的摩擦力 u切削合力及分解切削合力及分解 主切削力 切深抗力 进给抗力 cFpFfF22222fpcNcFFFFFFHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(2)切削力的测

23、量及切削力经验公式切削力的测量及切削力经验公式 目前常用的测力仪有电阻式测力仪和压电式测力仪 u切削力的测量切削力的测量u切削力经验公式切削力经验公式生产实际中应用比较广泛的切削力经验公式为： xyncFcpFcFcc FcFcxynpFppFpFpc FpFpxynfFfpFfFfc FfFfFC afvKFC afvKFC afvK cpfFFF切削力；背向力；进给力FcFpFfCCC、决定于被加工金属和切削条件的系数FcFpFfKKK、修正系数其中：HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(3)单位切削力和切削功率单位切削力和切削功率u单位切削力

24、：单位切削力：单位切削层面积上的主切削力。cccDpDDFFFpAa fh bu切削功率：切削功率：车削时在切削区域内消耗的功率。60103ccmvFPkWcF式中： 主切削力（N） 主运动切削速度（m/min）cvHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(4)(4)影响切削力的因素影响切削力的因素n工件材料的影响工件材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，切削力越大。切削脆性材料时，被切材料的塑性变形及它与前刀面的摩擦都比较小，故其切削力相对较小。n切削用量的影响切削用量的影响1 1）背吃刀量背吃刀量 和进给量和进给量 和 增大，都会使切削力增大，但两

25、者的影响程度不同。 增大时，变形系数不变，切削力成正比增大； 增大时，变形系数有所下降，故切削力不成正比增大。papapafffHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2 2）切削速度）切削速度 切削塑性材料时，在无积屑瘤产生的切削速度范围内，随着 的增大，切削力减小；这是因为 增大时，切削温度升高，摩擦系数减小，从而使变形系数减小，切削力下降。在产生积屑瘤的情况下，刀具的实际前角是随积屑瘤的成长与脱落变化的。在积屑瘤增长期，切削速度增大，积屑瘤高度增大，实际前角增大，变形系数减小，切削力下降；在积屑瘤消退期，切削速度增大，积屑瘤减小，实际前角变小，变

26、形系数增大，切削力上升。 切削铸铁等脆性材料时，被切材料的塑性变形及它与前刀面的摩擦均比较小。切削速度对切削力没有显著影响。cvcvcvHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院切削速度对切削力的影响HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院n刀具几何参数的影响刀具几何参数的影响（1 1）前角）前角 增大，变形系数减小，切削力下降。切削塑性材料时， 对切削力的影响较大；切削脆性材料时，由于切削变形很小， 对切削力的影响不显著。（2 2）主偏角）主偏角 主偏角增大，背向力 减小，进给力 增大。（3 3）刃倾角）刃倾角

27、 改变刃倾角将影响切屑在前刀面上的流动方向，从而使切削合力的方向发生变化。增大刃倾角 ， 减小， 增大。刃倾角在-4510范围内变化时， 基本不变。oooorpFfFSpFfFcFHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（4）负倒棱 为了提高刀尖部位强度、改善散热条件，常在主切削刃上磨出一个带有负前角 的棱台，其宽度为 。1bo1bo负倒棱车刀 负倒棱对切削力的影响与负倒棱面在切屑形成过程中所起作用的大小有关。当负倒棱宽度小于切屑与前刀面接触长时，切屑除与倒棱接触外，主要还与前刀面接触，切削力虽有所增大，但增大的幅度不大。当负倒棱宽度大于切屑与前刀面接

28、触长时，切屑只与负倒棱面接触，相当于用负前角为 的车刀进行切削，与不设负倒棱相比，切削力将显著增大。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院n刀具磨损刀具磨损 后刀面磨损增大时，后刀面上的法向力和摩擦力都增大，故切削力增大。n切削液切削液 使用以冷却作用为主的切削液（如水溶液）对切削力影响不大，使用润滑作用强的切削液（如切削油）可使切削力减小。n刀具材料刀具材料 刀具材料与工件材料间的摩擦系数影响摩擦力的大小，导致切削力变化。在其他切削条件完全相同的条件下，用陶瓷刀切削比用硬质合金刀具切削的切削力小，用高速钢刀具进行切削的切削力大于前两者。HTTP:/

29、DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(1)切削热的来源与传导 (3)影响切削温度的主要因素 (2)切削温度的测量及计算 3、切削热与切削温度变化规律、切削热与切削温度变化规律 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(1)切削热的来源与传导切削热的来源与传导 切削层金属发生弹性和塑性变形所消耗的能量 切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的摩擦热 切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质（空气，切削液）向外传导。其影响因素主要有：u切削热的来源切削热的来源u切削热的传导以及影响散热的主要因素切削热的传导以及影响散热的主要因素:工

30、件和刀具材料的导热系数 导热系数高切削热传导就快，这样可以降低切削区的温度 。周围介质 采用冷却性能好的切削液能有效地降低切削区的温度 。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(2)切削温度的测量切削温度的测量l自然热电偶法：自然热电偶法：利用工件材料和刀具材料化学成分不同组成热电偶的两极。切削区温度升高后，形成热电偶的热端；刀具尾端及工件引出端保持室温，形成热电偶的冷端。热端和冷端之间有热电势产生，热电势的大小与切削温度高低有关，因此可通过测量热电势来测量切削温度。l人工热电偶法：人工热电偶法：用两种预先经过标定的金属丝组成热电偶，它的热端焊接在测

31、温点上，冷端接在毫伏表上。用这种方法测得的是某一点的温度。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(3)影响切削温度的主要因素影响切削温度的主要因素u切削用量对切削温度的影响 u刀具几何参数对切削温度的影响 切削用量是影响切削温度的主要因素。影响规律：切削用量 、 和 增大，切削温度增加，其中切削速度 的影响最大，进给量 次之，切削深度 影响最小cvfpacvfpa前角 前角o增大，切削变形和摩擦减小，切削温度下降，但前角o增大至18o左右时，由于刀具楔角（前、后刀面的夹角）减小，散热条件变差，切削温度反而上升。主偏角 主偏角 减小，切削刃工作长度和刀

32、尖角增大，散热条件改善，切削温度下降。rHTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院u工件材料对切削温度的影响 刀具产生磨损：切削刃变钝，会引起切削温度的增加。切削液影响：干切削时也会引起切削温度的增加， 切削液是降低切削温度的一个有效措施 。工件材料的强度和硬度高，产生的切削热多，切削温度就高。工件材料的导热系数小时，切削热不易散出，切削温度相对较高。切削灰铸铁等脆性材料时，切削变形小、摩擦小，切削温度一般较切削钢时低。u其他因素的影响 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(1)刀具磨损的形式 (3)刀具的耐

33、用度 (2)刀具磨损过程及磨钝标准 4、刀具磨损与耐用度变化规律、刀具磨损与耐用度变化规律 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(1)刀具磨损的形式刀具磨损的形式u前刀面磨损（月牙洼磨损）前刀面磨损（月牙洼磨损） u后刀面磨损后刀面磨损 u边界磨损边界磨损 主要是由于前刀面上摩擦高温和高压的作用由于后刀面和加工表面间的强烈摩擦，后刀面靠近切削刃部位会逐渐地被磨成后角为零的小棱面。切削铸铁和以较小的切削厚度、较低的切削速度切削塑性材料时，后刀面磨损是主要形态。磨损主要在主切削刃与工件待加工表面、副切削刃与已加工表面接触的部位。 HTTP:/DLS.Z

34、ZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l刀具磨损的原因刀具磨损的原因硬质点划痕 冷焊粘结 扩散磨损 化学磨损 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(2)刀具磨损过程及磨钝标准刀具磨损过程及磨钝标准 初期磨损阶段 正常磨损阶段 急剧磨损阶段 注：在产生急剧磨损前，刀具必须重磨或更换新刀刃。注：在产生急剧磨损前，刀具必须重磨或更换新刀刃。l刀具的正常磨损过程刀具的正常磨损过程l刀具的非正常磨损刀具的非正常磨损破损 卷刃 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准

35、定义：在产生急剧磨损前，刀具重磨或更换新刀刃时，定义：在产生急剧磨损前，刀具重磨或更换新刀刃时， 刀具的磨损量。刀具的磨损量。u一般规定后刀面上均匀磨一般规定后刀面上均匀磨损区的高度损区的高度VB作为刀具的磨作为刀具的磨钝标准。钝标准。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院(3)刀具的寿命（刀具的耐用度）刀具的寿命（刀具的耐用度） l定义定义：刃磨后的刀具自开始切削到磨损量达到磨钝标准为止所经历的总切削时间，用T（分钟）表示。 注：刀具总寿命就是刀具寿命乘以刃磨次数。 l刀具耐用度合理数值的确定刀具耐用度合理数值的确定最小生产成本寿命 ： 保证加工成

36、本，一般情况下 选 用此标准。最高生产率寿命 ： 在生产任务紧迫或生产中出现 节拍不平衡时，可选用次标准。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（4 4）刀具的破损）刀具的破损 （p24p24） 脆性破损脆性破损 崩刃 碎断 剥落 裂纹破损 塑性破损塑性破损防止刀具破损的措施 合理选择刀具材料 合理选择刀具几何参数 保证刀具的刃磨质量 合理选择切削用量 工艺系统应该有较好的刚性HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院二二.金属切削过程规律的应用金属切削过程规律的应用 1、刀具几何参数的合理选择 2、切削用量

37、的合理选择 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1、刀具几何参数的合理选择、刀具几何参数的合理选择l前角o的选择在刀具强度许可的条件下，尽量选用大的前角，使得切削变形和摩擦减小，由此引起的切削力小、切削热少，加工表面质量高。工件材料的强度、硬度较低时，前角应取得大些，反之应取较小的前角。加工塑性材料宜取较大的前角，加工脆性材料宜取较小的前角。刀具材料韧性好时宜取较大前角，反之取较小前角。对于成形刀具（车刀、铣刀等），减小前角，以减小刀具截形误差，提高零件的加工精度。注：用硬质合金刀具加工一般钢时，取o1020；加工灰铸铁时，取o812。HTTP:/

38、DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l 后角 的选择o 后角影响切削中的摩擦和刀具强度，一般选用原则：粗加工时，以确保刀具强度为主，可在4o6o范围内选取；精加工时，以保正加工表面质量为主，取8o12o。注：在车削细长轴时，常在后刀面上磨出负后角（ -5o-10o ），起支撑作用，增加系统刚性并起到消振的作用。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l主偏角、副偏角的选择在加工强度高、硬度高的材料时，为提高刀具寿命 ，选取较小的主偏角； 在工艺系统刚性不足的情况下，为减小切削力，选取 较大的主偏角。精加工时，以及不产生

39、振动的情况下，为减小表面粗糙度，宜选取较小副偏角；工件强度、硬度较高或刀具连续切削时，宜选用较小副偏角。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l刃倾角的选择功用：改变刃倾角可以改变切屑的流向和刀具强度 。选取原则 主要时根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。譬如许多大前角刀具常配合选用负的刃倾角来增加刀具强度。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2、切削用量的合理选择、切削用量的合理选择 首先选取尽量大的背吃刀量 ，其次根据机床进给机构强度、刀杆刚度限制，选择尽可能大的进给量 f，最后根据已确定的 和 f

40、 ，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。papa切削用量的选择原则HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院三三 磨削原理磨削原理1.磨削过程2.砂轮的特性和选择3.磨削力4.磨削温度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1.磨削过程n磨削中磨粒对工件的作用过程可分为三个阶段： （1）划擦阶段 （2）耕犁阶段 （3）形成切屑HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2.砂轮的特性和选择砂轮的定义：用结合剂把磨粒黏结起来，经压坯、 干燥、焙烧及车整而形

41、成的刀具。（1）砂轮的特性取决因素： 磨料磨料：主要成分，常用有氧物系、碳化物系、超硬料系。 粒度粒度：表示磨粒颗粒的尺寸大小。 结合剂结合剂：黏结作用。 硬度硬度：磨粒脱落的难易程度 。 组织组织：磨粒、结合剂、气孔之间的比例关系 。 砂轮形状砂轮形状：砂轮端面表示砂轮的特性的标志。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院3.磨削力和磨削温度（1）磨削力磨削力： Fc 主磨削力（切向磨削力） Fp 切深力 （径向磨削力） Ff 进给力 （轴向磨削力）HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（2）磨削温度磨削温

42、度 控制磨削温度的方法： 砂轮速度Vc： 速度越大，温度越高 工件速度Vw： 速度越大，温度越高 径向进给量fr： fr增大，温度升高 工件材料： 韧性越大、强度越高、 导热性越差，磨削温度越高 砂轮特性： 砂轮硬度越高、粒度越细， 磨削温度越高HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院基本要求基本要求l掌握金属切削机床型号编制方法；了解机床的掌握金属切削机床型号编制方法；了解机床的分类及其主要的技术参数。分类及其主要的技术参数。l掌握工件表面的成形方法；了解机床的基本结掌

43、握工件表面的成形方法；了解机床的基本结构；掌握机床传动链的分类及其特点。构；掌握机床传动链的分类及其特点。l了解车床的加工方法及车床相关的基本概念；了解车床的加工方法及车床相关的基本概念；能看懂车床的传动系统图。能看懂车床的传动系统图。l了解磨削加工的加工方法；对外圆磨削加工有了解磨削加工的加工方法；对外圆磨削加工有初步的认识。初步的认识。l对孔加工机床和刀具、齿轮加工刀具、铣床和对孔加工机床和刀具、齿轮加工刀具、铣床和铣刀的结构和工作原理有一定的了解。铣刀的结构和工作原理有一定的了解。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院内容提要内容提要l金属切削

44、机床的分类、型号编制及主要金属切削机床的分类、型号编制及主要技术参数技术参数 l工件表面成形方法与机床运动分析工件表面成形方法与机床运动分析 l几种加工机床的工艺范围，特点以及所几种加工机床的工艺范围，特点以及所用的刀具用的刀具 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院一、金属切削机床的分类、型号、一、金属切削机床的分类、型号、 编制及主要技术参数编制及主要技术参数 按加工方法和所用刀具分：按加工方法和所用刀具分： 11大类按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床; ;按加工精度分：普通精度、精密精度、高

45、精度机床。按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度机床。1.1.分类分类车车床床钻钻床床镗镗床床磨磨床床齿轮加齿轮加工机床工机床螺纹加螺纹加工机床工机床铣铣床床刨刨床床拉拉床床锯锯床床其它其它机床机床HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院例：例： C A 6 1 4C A 6 1 4 0 0 ( (类、特、组、系、主类、特、组、系、主) ) 机床类别代号（车床类）机床类别代号（车床类）机床结构特性代号（结构特性）机床结构特性代号（结构特性）机床组别代号（落地及卧式车床组）机床组别代号（落地及卧式车床组）机床系别代号（卧式车床系）机床系别代号（卧式车床

46、系）机床主参数代号（最大车削直径机床主参数代号（最大车削直径400mm）2.2.金属切削机床的型号编制金属切削机床的型号编制（1） 通用机床的型号编制机床名称汉语拼音的首字母，机床名称汉语拼音的首字母，注注:齿轮机床和螺纹加工机床分别用齿轮机床和螺纹加工机床分别用Y和和S表示表示HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（2） 专用机床的型号编制例例 ：-设计单位代号设计设计顺序号B1-015北京第一机床厂第15种专用机床（专用铣床）u金属切削机床的主要技术参数金属切削机床的主要技术参数主参数基本参数尺寸参数运动参数动力参数主要技术参数HTTP:/DLS

47、.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院二、工件表面成形方法与机床的运动分析二、工件表面成形方法与机床的运动分析机械零件常用的各种表面可以看成是由一根母线沿着导线运动而形成的。l母线和导线统称为发生线。1.1.成形方法成形方法1母线2导线HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院l发生线的形成方法：发生线的形成方法：轨迹法成形法相切法展成法HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2.2.机床的运动分析机床的运动分析（1）机床的运动表面成形运动辅助运动主运动进给运动机床的运动切入运动分度运动

48、操控运动HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（2 2）机床的运动联系）机床的运动联系机床的三个基本组成部分 执行件动力源传动装置传动链传动链：外联系传动链：外联系传动链：内联系传动链：内联系传动链：执行件与执行件之间的传动联系。 由动力源和执行件或执行件之间构成的传动联系联系动力源和执行件之间的传动联系。特点：不要求有严格的传动比特点：要求有严格的传动比HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1.1.车床与车刀车床与车刀 （1）加工方法： 粗车： 提高生产效率 精车： 保证加工精度和表面质量 精细车：高精度

49、、高精密 （2）车刀种类和用途 按用途分：外圆车刀、端面车刀、内孔车 刀、切断刀、切槽刀等； 按结构分：整体车刀、焊接车刀、机械夹固式车刀。 三、几种常见机床的加工工艺、三、几种常见机床的加工工艺、特点和刀具特点和刀具HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（3）CA6140卧式车床机床种类： 按机构和用途分： 卧式车床 立式车床 转塔车床 自动、半自动车床 仿形车床 专门化车床 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1 主轴箱；2刀架；3尾座；4床身；5右床腿6溜板箱；7左床腿；8进给箱 CA6140卧式车

50、床布局和主要部件HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院机床传动系统n传动原理图传动原理图注：着重掌握在车削螺纹时，车床的两条主要传动链。注：着重掌握在车削螺纹时，车床的两条主要传动链。 1-2-3-41-2-3-4：外传动链；：外传动链； 4-5-6-74-5-6-7：内传动链。：内传动链。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院 传动路线传动路线 分析方法：抓两端，连中间分析方法：抓两端，连中间130HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院 主轴转速级数 正转时

51、23( 1 + 3 )= 6 + 18 = 24 级 反转时 13( 1 + 3 )= 3 + 9 = 12 级 转速 n n1450130/23056/3839/4163/50 1400 r/min主轴箱的机构 主轴组件； 卸荷带轮； 双向多片摩擦离合器、制动器及操纵机构； 变速操纵机构。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院2.2.外圆表面磨削加工（磨床）外圆表面磨削加工（磨床）（1）加工方法： 工件有中心支撑的外圆磨削 纵向进给磨削 横向进给磨削 工件无中心支撑的外圆磨削（无心磨削） （2）尺寸控制 实际生产中常采用对工件进行主动测量的 方法来

52、控制工件尺寸。 注意磨削时的特点之一：砂轮的自锐作用.HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院 （3）外圆表面的精整、光整加工 目的：精加工后，提高加工表面尺寸和形状精度、减小表面粗糙度或强化表面。 方法：研磨和超精加工。 研磨工艺特点：设备和研具简单，成本低容保证质量。 超精加工工艺特点：设备简单，自动化程度较高，操作简便，生产效率高。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院3.3.孔加工机床与刀具孔加工机床与刀具（1）孔加工的几种方法： 钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、珩磨孔、拉孔。（2）钻孔与扩孔 （粗加工） 钻

53、孔直径一般小于80mm；扩孔常用于直径小于100mm。（3）铰孔与铰刀 （精加工） 铰孔速度通常较低，以避免产生积屑瘤。 钻、扩、铰工艺是生产中常见的加工方案。 HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（4）镗孔和镗刀 （精加工） 镗孔的三种加工方式： 工件旋转，刀具进给； 刀具旋转，工件进给； 刀具旋转并作进给运动。（5）珩磨孔 （精加工） 定义：利用带有磨条的珩磨头对孔进行精 整、光整加工的办法。 加工方法：工件固定不动，珩磨头由机床主轴带 动旋转并作往复直线运动。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（

54、6）拉孔与拉刀 （精加工） 拉床分卧式和立式拉床； 拉刀的齿升量：相邻两刀齿半径高度差。 齿数一般不少于3个，不超过6-8个。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院4.4.齿轮加工机床齿轮加工机床（1） 齿轮加工机床类型和工作原理齿轮加工机床类型和工作原理 工作原理 1.1.成形法：成形法：用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削齿轮。（盘形、指形齿轮铣刀铣齿，成形刀具刨、插齿） 特点：加工精度生产效率较低，适于单件小批生产或修配。 2.2.范成法：范成法：刀具工件模拟一对齿轮作啮合运动，刀具齿形运动轨迹逐步包络出工件齿形。（滚齿、插齿、剃齿、弧齿锥

55、齿轮铣齿机） 特点：加工精度、生产效率较高。 齿轮加工机床滚齿机、插齿机、剃齿机、磨齿机、铣齿机、拉齿机等。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（2 2） 滚齿机工作运动滚齿机工作运动内传动链为：滚刀45ux67 齿坯（工作台）（3）进给运动A2 （进给链-外传动链） 工作台78uf910刀架 工作台为间接动力源。（2）展成运动 （展成链） 滚刀旋转运动B11 齿坯旋转运动B12（1）主运动B11 （主运动链 -外传动链） 电机12uv34滚刀HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（3 3）齿轮刀具）齿轮

56、刀具 按工作原理分为：成形法刀具和展成法刀具。 成形法齿轮刀具：盘形齿轮铣刀、指状齿轮铣刀。 展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等。 齿轮滚刀齿轮滚刀 加工直齿和螺旋圆柱齿轮常用的刀具； 原理：利用螺旋齿轮啮合来加工齿轮的； 同一把齿轮滚刀可以加工模数、压力角相同而齿数不同的齿轮。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院5.5.铣床与铣刀铣床与铣刀 平面加工的方法很多，常用的有：铣、刨、车、拉、磨削等方法。其中铣平面是平面加工应用最广泛的方法。 在铣削运动中，铣刀的旋转运动是主运动。（1）铣削方式 端铣端铣周铣周铣不对称铣不对称铣对称铣对称铣顺铣：

57、顺铣：逆铣：逆铣：工件进给方向与铣刀旋转方向相同工件进给方向与铣刀旋转方向相同工件进给方向与铣刀旋转方向相反工件进给方向与铣刀旋转方向相反HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院对比角度对比角度逆铣逆铣顺铣顺铣结论结论切屑截面切屑截面形状形状逆铣时，刀齿的切削厚度由零逐逆铣时，刀齿的切削厚度由零逐渐增加，刀齿切入工件时切削厚渐增加，刀齿切入工件时切削厚度为零，由于切削刃钝圆半径的度为零，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在已加工表面上滑擦影响，刀齿在已加工表面上滑擦一段距离后才能真正切入工件，一段距离后才能真正切入工件，因而刀齿磨损快，加工表面质量因而刀齿

58、磨损快，加工表面质量较差。较差。顺铣时则无此现象，但顺顺铣时则无此现象，但顺铣不宜铣带硬皮的工件铣不宜铣带硬皮的工件顺铣时铣刀顺铣时铣刀寿命比逆铣寿命比逆铣高高2 23 3倍，倍，加工表面也加工表面也比较好比较好工件装夹工件装夹可靠性可靠性逆铣时，刀齿对工件的垂直作用逆铣时，刀齿对工件的垂直作用力力F Fv v向上，容易使工件的装夹松向上，容易使工件的装夹松动。动。顺铣时，刀齿对工件的垂顺铣时，刀齿对工件的垂直作用力直作用力F Fv v向下，使工件向下，使工件压紧在工作台上，加工比压紧在工作台上，加工比较平稳。较平稳。顺铣时工件顺铣时工件加紧比逆铣加紧比逆铣可靠可靠工作台丝工作台丝杠、螺母杠、

59、螺母间隙间隙逆铣时，工件承受的水平铣削力逆铣时，工件承受的水平铣削力F FH H与进给速度与进给速度v vf f的方向相反，铣的方向相反，铣床工作台丝杠始终与螺母接触。床工作台丝杠始终与螺母接触。 顺铣时，工件承受的水平顺铣时，工件承受的水平铣削力铣削力F FH H与进给速度相同，与进给速度相同，由于丝杠螺母间有间隙，由于丝杠螺母间有间隙，铣削进给量不均匀，容易铣削进给量不均匀，容易打刀。采用顺铣法加工时打刀。采用顺铣法加工时必须采取措施消除丝杠与必须采取措施消除丝杠与螺母之间的间隙。螺母之间的间隙。逆铣时工作逆铣时工作台有窜动，台有窜动，容易打刀。容易打刀。HTTP:/DLS.ZZU.EDU

60、.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（2）铣刀种类 按用途分为： 圆柱铣刀、面铣刀、三面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成形铣刀等类型。HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院（3）铣刀的几何角度 圆柱铣刀和面铣刀是铣刀的基本形式，下图给出了这两种刀具的几何角度。a）圆柱形铣刀 b）面铣刀铣刀的几何角度HTTP:/DLS.ZZU.EDU.CN 郑州大学远程教育学院郑州大学远程教育学院1）前角 0 及 n ：铣刀前角在正交平面P0中测量。为了便于铣刀制造和测量，圆柱形铣刀还要标注法平面Pn内的法前角。2）后角0 ： 铣刀后角在正交平面P0中