金属加工基础

1、12切削时工件表面切削时工件表面3机床的切削运动机床的切削运动 以车削加工为例，工件的转动是主运动，刀具的直线移动是进给运动。l 主运动主运动（vc) )：切削运动中，速度最高、功率消耗最大的运动。（如：车削中的工 件的转动；铣削中的铣刀转动等）。l 进给运动进给运动( (vf ) )：配合主运动，使金属得以连续切除的运动。（如：车削中的刀具 直线移动；铣削中的工件直线移动等）。l 合成切削运动：合成切削运动：刀具切削刃上某选定点相对于工件的复合运动。如：车刀刀尖相 对于工件所作的是螺旋切削运动。p备注：备注：任何切削加工方法都必须有一个主运动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给运动可以由

2、工件或刀具分别完成，也可以由刀具单独完成。4各种加工的切削运动各种加工的切削运动5l 进给量进给量 （f ）：工件或刀具的主运动每转一转或每一行程，工 件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量，单位：(mm/r 或 mm/双行程)。 进给速度 vf=n f = n fz z l 切削速度切削速度（vc）：）：切削加工时，切削刃选定点相对工件的主运动速度，单位：(m/s或m/min)。 当主运动为旋转运动 ；往复运动 vc= 2Ln/10001000wwd nvl 背吃刀背吃刀量量 （ap）：指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离， 单位：(m)。 车削外圆时: ap = (dw-dm)/2

3、钻孔时 : ap = dm/2 6 车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56 mm，工件转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移2mm，工件加工长度为110mm，切入长度为3mm，求vc、f、ap和切削工时t 。解：解： vc =dn/1000 = 624/1000 = 0.779 ( m/s) f = vf /n = 2/4 = 0.5 (mm/r) ap = (dw-dm)/2=(62-56)/2=3 (mm) t =(l+l1+l2)/ vf =(110+3+0)/2=56.5 (s)7刀具切削部分结构参数刀具切削部分结构参数8前刀面： 切屑流经的刀具表面。后刀面： 切削时，与加

4、工表面相对的刀具表面。副后刀面： 与已加工表面相对的刀具表面。主切削刃：承担主要切削工作的切削刃。副切削刃：对已加工表面起修光作用的切削刃。刀尖：主、副切削刃相交的一小段切削刃。p刀具结构构成刀具切削刃的 三面二刃一刀尖。9麻花钻刀具结构参数麻花钻刀具结构参数麻花钻刀具麻花钻刀具10 刀具标注角度参考系共有三个参考系：正交平面（主剖面）参考系、法剖面参考系和进给、切深剖面参考系。这里重点介绍正交平面（主剖面）参考系。n 正交平面（主剖面）参考系 由三个参考平面组成：基面Pr，切削平面Ps和正交平面（主剖面）P0。 建立该参考系需要提出三点假设：l 不考虑进给运动的影响，即f =0。l 安装车刀

5、时应使刀尖与工件中心等高，且车刀刀杆中心线与工件轴线 垂直。l 主切削刃上选定点与工件中心等高。11l 基面Pr的定义：通过主切削刃上某选定点，与该点的切削速度方向垂直的平面。主剖面参考系主剖面参考系l 切削平面Ps的定义：通过主切削刃上某选定点，与主削刃相切且与该点的基面垂直的平面。l 正交平面（主剖面）P0的定义：通过主切削刃上某选定点，同时垂直与基面Pr和切削平面Ps的平面。12l 前角 ：前刀面与基面的夹角，在正交平面P0内侧得；l 后角 ：后刀面与切削平面的夹角，在正交平面P0内测得；l 主偏角 ：主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角，在基面Pr内；l 副偏角 ：副切削刃在基面上的

6、投影与进给方向的夹角，在基面Pr内；l刃倾角 ：主切削刃与基面之间的夹角，在切削平面Ps中测得；l副后角 ：副后刀面与副切削平面之间的夹角。r r 0 s 0 0 刀具标注角度刀具标注角度13 刀具角度标注举例刀具角度标注举例例一：已知某外圆车刀的标注角度参数为： ， ， ， ， ， 。试用主剖面参考系标注其各角度。例二 ：某切断车刀的标注角度参数为： ， ， ， ， ， 。 试用主剖面参考系标注切断刀各角度。016 013a60r 7s 010 a010 021a90r 7 r 0s 012 a。，8r1490 9010217A0A向切断刀角度的标注图25 车刀角度的标注1613810607

7、外圆车刀角度的标注1212715 以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。 车刀安装高度对工作角度的影响车刀安装高度对工作角度的影响a)a)刀尖高于工件轴线刀尖高于工件轴线 b)b)刀尖低于工件轴线刀尖低于工件轴线16车刀安装偏斜对工作角度的影响车刀安装偏斜对工作角度的影响(为切削时刀杆纵向轴线的偏转角为切削时刀杆纵向轴线的偏转角)17纵向进给运动对工作角度的影响纵向进给运动对工作角度的影响横向进给运动对工作角度的影响横向进给运动对工作角度的影响18 切削层是指工件上正被切削刃切削的一层金属，以车削外圆为例，切削层是指工件每转一转，

8、刀具从工件上切下的那一层金属。切削层的大小反映了切削刃所受载荷的大小，直接影响到加工质量、生产率和刀具的磨损等。n 切削宽度（切削宽度（aw） 沿主切削刃方向度量的切削层尺寸（mm）。车外圆时 ：pwrrsin式中，为切削刃与工件轴线之间的夹角。切削层参数切削层参数19n 切削厚度（切削厚度（ac） 相邻加工表面间的垂直距离（mm）。车外圆时：切削层参数切削层参数crsinfn 切削面积（切削面积（Ac） 切削层垂直于切削速度截面内的面积。车外圆时：2cwcpmmAf （）20n 自由切削与非自由切削自由切削与非自由切削n 直角切削与斜角切削直角切削与斜角切削21 l 刀具材料的硬度应高于被加

9、工材料的硬度。一般应在HRC60以上。l 刀具材料应具有较强的耐磨性。刀具材料的硬度越高，刀具的耐磨性就 越好；材料中含碳化物越多，晶粒越细，则刀具越耐磨。l 刀具材料应具有足够大的强度和韧性。一般用抗弯强度和冲击值来衡量。 l 应具有高的耐热性。耐热性是指刀具材料在高温下保持材料硬度的能力，可用高温硬度表示。l 应具有良好的工艺性能。包括：焊接性能、磨削加工性能和热处理能力。22前言：前言：构 成加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。23特 性 有较高的热稳定性，较高的强度、韧性、硬度和耐磨性，且制造工艺简单，但耐热性和耐磨性比硬质合金差。用 途 制造形状复杂的刀具，如钻头、成形

10、刀具、拉刀、齿轮刀具等，也可制造一般的车刀、铣刀等。24高速钢刀具高速钢刀具25l 钨钢：典型牌号为W18Cr4V（简称W18）。含W18、Cr4%、V1。有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。但热塑性差，很难用作热成形方法制造的刀具（如热轧钻头）。 l 钨钼钢：将钨钢中的一部分钨以钼代替而得。典型牌号为W6MoCr4V2（简称M2）具有良好的机械性能，可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具；热塑性特别好，更适用于制造热轧钻头等；磨加工性也好，目前各国广为应用。26特 性 在普通高速钢材料中，加入一些合金元素，使其耐热性、 耐磨性得以提高。耐用度较通用型高速钢高1.33倍。 适合于加工高温合金、

11、钛合金、超高强度钢等难加工材料。 典型牌号高碳高速钢（如高碳高速钢（如9W18Cr4V） 高钒高速钢高钒高速钢(如如W12Cr4V4Mo)钴高速钢（钴高速钢（如如W2Mo9Cr4VCo8）铝高速钢（铝高速钢（如如W6Mo5Cr4V2Al）27构 成 是由含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的难熔金属碳化物（如WC、TiC）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金法制成。 性能特点 硬度、耐磨性和耐热性都很高；在8001000c 还能承担切削； 耐用度较高速钢高几十倍，切削速度可提高410倍。 抗弯强度较高速钢低，冲击韧性差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。28用 途 切削性能优良，被广泛用

12、作刀具材料：如大多数的车刀、端铣刀以至深孔钻、铰刀、齿轮刀具等。 它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬材料。l 钨钴类（钨钴类（YG类）类）。主要成分：WC+C0 常用牌号：YG3、YG3X、YG6、YG8。 （数字表示含钴量：如：YG3的含钴量为0.3、YG8的含钴量为0.8，含钴量越高，刀具材料的抗弯强度就越大，但硬度和耐磨性下降）。 YG3和YG3X ：含钴量相对较少，硬度较高，耐磨性好，适用于精加工； YG6和YG8 ：含钴量相对较多，抗弯强度大，耐冲击，适用于粗加工。29性能特点：性能特点：抗弯强度高，耐冲击；材料的导热性能好，有利于降低切削区的切削温度；但硬度和耐热性比YT

13、类硬质合金低。用途：常用于铸铁、不锈钢、高温合金和有色金属工件材料的切削加工。l 钨钴钛类（钨钴钛类（YT类）类）。主要成分：WC+Ti+C0 常用牌号：YT5、YT15、YT30。 （数字表示含钛量：如：YT5的含钛量为0.05、YT30的含钛量为0.3）性能特点：硬度、耐磨性和耐热性比YG类硬质合金高，但材料的抗弯强度低，不耐冲击。 用途：常用于一般钢料的工件材料的切削加工，适用于切削比较平稳的场合。 由于YT类硬质合金材料中含有钛合金元素，切削温度较高时，容易与工件材料中的钛元素发生亲和现象，造成刀具表面上的钛元素的流失而加剧刀具的磨损，故YT类硬质合金不能用来切削不锈钢材料。 30l

14、通用硬质合金（通用硬质合金（YW类）类）。主要成分： WC+TiC+TaC+C0 YW1、YW2。 在YT类中加入TaC，可提高其抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、高温硬度、强度和抗氧能力、耐磨性等。既可用于加工铸铁，也可加工钢，因而又有通用硬质合金之称。 适用于切削各种钢料、铸铁和高强度钢。 YW1适用于精加工，YW2适用于粗加工。 硬质合金刀具硬质合金刀具3132构 成 在韧性较好的硬质合金基体上，或在高速钢刀具基体上，涂抹一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。 常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。特 性 有较高的耐磨性和抗月牙洼磨能力； 摩擦系数低，可降低切削时的切削力及切削温度

15、， 可提高刀具的耐用度（提高硬质合金耐用度13倍，高速钢刀具耐用度210倍）。 但也存在着锋利性、韧性、抗剥落性、抗崩刃性及成本昂贵之弊。 33构 成 主要成分是Al2O3，加少量添加剂，高温烧结而成。特 性 耐热性、耐磨性、硬度均比硬质合金好，硬度可达HRA93，切削温度可达1200。 陶瓷材料与金属的亲和力小，切削不易粘刀，不易产生积屑瘤，但刀片性脆，抗弯强度与抗冲击韧性差，一般用于钢、铸铁以及高硬度材料的半精加工和精加工。34陶瓷刀具陶瓷刀具35特 性 很适于精密加工。但其热稳定性差，切削温度不宜超过700800； 强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削；与铁有极强的化学亲合力，不适于

16、加工黑金属。用途 主要用于磨具和磨料；对有色金属及非金属材料进行高速精细车削及镗孔； 加工铝合金、铜合金时，切削速度可达8003800m/min。 36人造金刚石刀具人造金刚石刀具37特 性 硬度与耐磨性仅次于金刚石，可达到1300高温。用途 用于不能用金刚石加工的铁基合金，如高速钢、淬火钢、冷硬铸铁等难加工材料。 38立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具39 对塑性金属进行切削时，切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程，如图a所示为低速直角自由切削工件侧面时，用显微镜观察得到的切削层金属变形的情况，由该图可绘制出图中b、c所示的滑移线和流线示意图。（c）（b）切屑的形成过程（a）金属切削层变形图像

17、(b)切削过程晶粒变形情况 (c)切削过程3个变形区（a）40 当工件受到刀具的挤压以后，如图b所示，切削层金属在始滑移面OA以左发生弹性变形，愈靠近OA面，弹性变形愈大。在OA面上，应力达到材料的屈服强度 ，则发生塑性变形，产生滑移现象。随着刀具的连续移动，原来处于始滑移面上的金属不断向刀具靠拢，应力和变形也逐渐加大。在始滑移面OE上，应力和变形达到最大值。 （c）（b）切屑的形成过程（a）金属切削层变形图像 (b)切削过程晶粒变形情况 (c)切削过程3个变形区（a）41（2）越过OE面，切削层金属将脱离工件基体，沿着前刀面流出而形成切屑，完成切离阶段。经过塑性变形的金属，其晶粒沿大致相同的

18、方向伸长。可见，金属切削过程实质是一种挤压过程，在这一过程中产生的许多物理现象，都是由切削过程中的变形和摩擦所引起的。 （c）（b）切屑的形成过程（a）金属切削层变形图像 (b)切削过程晶粒变形情况 (c)切削过程3个变形区（a）42 （3）切削塑性金属材料时，刀具与工件接触的区域可分为三个变形区，如图c所示。OA与OE之间是切削层的塑性变形区 I，称为第一变形区，或称基本变形区。基本变形区的变形量最大，常用它来说明切削过程的变形情况。切屑与前刀面磨擦的区域 II 称为第二变形区，或称摩擦变形区。工件已加工表面与后刀面接触的区域III称为第三变形区，或称加工表面变形区。（c）（b）切屑的形成过

19、程（a）金属切削层变形图像 (b)切削过程晶粒变形情况 (c)切削过程3个变形区（a）43 由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而产生的切屑种类也就多种多样，主要有：带状切屑 、挤裂切屑 、单元切屑 、崩碎切屑 。 切屑类型切屑类型a)a)带状切屑带状切屑 b)b)挤裂切屑挤裂切屑 c)c)单元切屑单元切屑 d)d)崩碎切屑崩碎切屑44 是指在切削加工中采取适当的措施来控制切屑的卷曲、流出与折断，使形成“可接受”的良好屑形。从切屑控制的角度出发，国际标准化组织（ISO）制订了切屑分类标准。衡量切屑可控性的主要标准是：不妨碍正常的加工，即不缠绕在工件、刀具上，不飞溅到机床运动部件中

20、；不影响操作者的安全；易于清理、存放和搬运。 在实际加工中，应用最广的是使用可转位刀具，并且在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。 环保、操作安全、机床零部件的安全（如高速直线导轨的防护）45l 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。如图所示。积屑瘤现象积屑瘤现象 l 积屑瘤的产生会引起刀具实际角度的变化，如可增大前角，有时可延长刀具寿命等，但是积屑瘤是不稳定的，增大到一定程度后会碎裂，

21、这样容易嵌入在已加工表面内，增大了粗糙度。积屑瘤在加工过程中是不可控的，只能通过改变切削条件防止其产生。46 金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。由前面对切削变形的分析知，切削力来源于三个方面：l 克服被加工材料弹性变形的抗力；l 克服被加工材料塑性变形的抗力；l 克服切屑与前刀面的摩擦力和刀具后刀面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦力。 4722222rznzxyFFFFFF式中，z主切削力或切向力。它的方向与过渡表面相切并与基面垂直。Fz是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率所必需的。x进给力、轴向力。它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向

22、相反的力。Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。y切深抗力、径向力 、吃刀力。它是处于基面内并与工件轴线垂直的力。Fy是计算工件挠度、机床零件和车刀强度的依据。 切削合力和分力切削合力和分力 48消耗在切削过程中的功率称为切削功率Pm ：3() 101000 xwmzcF n fPF v车削力计算机辅助测量系统框图车削力计算机辅助测量系统框图 作用在测力仪的弹性元件上所产生的变形，或作用在压电晶体上产生的电荷经过转换处理后，读出Fc、Ff和Fp的值。49FFFzzzzzxynzFpFFC afvKFFFyyyyyxynyFpFFC afvKFFFxxxxxxynxFpFFC afvK1

23、,0.75,0zzzFFFxyn50切削热的产生与传导切削热的产生与传导l 被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。即：切屑变形功。51对于磨损量较小的刀具，其切削功率：0.750.150.750.85zzzzmzFpFFpFPF vC a fvK vC a fvK 由上式可知，切削用量中，增加一倍时，相应的成比例地增大一倍，因而切削热也增大一倍；切削速度 的影响次之，进给量的影响最小；其它因素对切削热的影响和它们对切削力的影响完全相同。 52 尽管切削热是切削温度升高的根源，但直接影响切削过程的却是切削温度。切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度

24、。切削温度的测量方法很多，大致可分为热电偶法、辐射温度计法以及其它测量方法。目前应用较广的是自然热电偶法和人工热电偶法、红外热像仪。 切削温度主要受切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液的影响，以下对这几个主要因素加以分析。 53zyxpC vfa 式中，为实验得出的前刀面接触区的平均度，其中， 可见，在切削用量三要素中，v 的指数最大,f 次之，ap p最小。zyx 材料的强度、硬度愈高，切削时消耗的功愈多，切削温度也就愈高。材料的导热性好，可以使切削温度降低。例如，合金结构钢的强度普遍高于45钢，而导热系数又多低于45钢，故切削温度一般均高于切削45钢的切削温度。钛合金的导热系

25、数只有碳素钢的1/3-1/4 ，故切削温度较高，刀具易磨损（粘刀）。54 前角和主偏角对切削温度影响较大。前角加大，变形和摩擦减小，因而切削热少。但前角不能过大，否则刀头部分散热体积减小，不利于切削温度的降低。主偏角减小将使刀刃工作长度增加，散热条件改善，因而使切削温度降低。 在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；切削速度愈高，影响就愈显著。55 切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流量、注入方式以及本身的温度有很大的关系。从导热性能来看，油类切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。如果用乳化液来代替油类切削液，加工生产率可提高50%100%。切削液本身的温度越低

26、，就能越明显地降低切削温度，如果将室温（20）的切削液降温至5，则刀具寿命可提高50%。 56 刀具损坏的形式主要有磨损和破损两类。前者是连续的逐渐磨损；后者包括脆性破损(如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等)和塑性破损两种。刀具磨损直接影响加工效率、质量和成本。刀具磨损的形式有以下几种。 刀具的磨损形态刀具的磨损形态 切削塑性材料时，如果切削速度和切削厚度较大，由于切屑与前刀面完全是新鲜表面相互接触和摩擦，化学活性很高，反应很强烈；同时，接触面又有很高的压力和温度，空气或切削液渗入比较困难，因此在前刀面上形成月牙洼磨损。57前刀面的磨损痕迹随时间的变化前刀面的磨损痕迹随时间的变化 切削时，工件的新

27、鲜加工表面与刀具后刀面接触，后刀面虽然有后角，但由于切削刃不是理想的锋利，而有一定的钝圆，后刀面与工件表面的接触压力很大，存在着弹性和塑性变形；因此，后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发生在这个接触面上。 58 切削钢料时，常在主切削刃靠近工件外表皮处以及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上，磨出较深的沟纹。此两处分别是在主、副切削刃与工件待加工或已加工表面接触的地方。 刀具磨损的测量位置刀具磨损的测量位置59典型的磨损曲线典型的磨损曲线60 经初期磨损后，刀具毛糙表面己经磨平，刀具进入正常磨损阶段。这个阶段的磨损比较缓慢均匀，后刀面磨损量随切削时间延长而近似地成比例增加，正常切削时，这阶段时间较

28、长。 当磨损带宽度增加到一定限度后，加工表面粗糙度增大，切削力与切削温度均迅速升高，磨损速度增加很快，以致刀具损坏而失去切削能力。生产中为合理使用刀具，保证加工质量，应当避免达到这个磨损阶段。在这个阶段到来之前，就要及时换刀或更换新刀刃。 61车刀的磨损量车刀的磨损量 刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。 国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度作为刀具磨钝标准 。自动化生产中用的精加工刀具，常以沿工件径向的刀具磨损尺寸作为衡量刀具的磨钝标准，称为刀具径向磨损量NB。 62 63l 切削时，增加进给量和背吃刀量，刀具寿命也要减小，切削速度对刀具寿

29、命影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。这与三者对切削温度的影响顺序完全一致。这也反映出切削温度对刀具磨损和刀具寿命有着最重要的影响。mvTCl 刀具破损和刀具磨损一样，也是刀具失效的一种形式。刀具在一定的切削条件下使用时，如果它经受不住强大的应力(切削力或热应力)，就可能发生突然损坏，使刀具提前失去切削能力，这种情况就称为刀具破损。分脆性破损和塑性破损两种。64 刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状，它们对切削时金属的变形、切削力、切削温度、刀具磨损、已加工表面质量等都有明显的影响。 根据刀具的用途和加工方法不同，通常把刀具分为：l 切刀（如车刀、刨刀、插刀、镗刀及成形车刀等）；l

30、 孔加工刀具（如钻头、扩孔钻、铰刀等）；l 铣刀；l 螺纹刀具（如丝锥、板牙和螺纹切头等）；l 齿轮刀具（如滚刀、插齿刀、剃齿刀等）； 磨具（砂轮、砂带、油石。）65l 工件材料的强度、硬度低，可选取较大的前角；反之，应选取较小的前角；加工特别硬的工件（如淬硬钢）时，前角很小，甚至取负前角。l 加工塑性材料（如钢）时，应选取较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）时，可取较小的前角。l 粗加工，特别是断续切削，承受冲击载荷，或对有硬皮的铸铁粗切时，为保证刀具有足够的强度，应适当减小前角。l 成形刀具和刀具前角影响刀刃形状的其他刀具，为防止刀刃畸变，常取较小的前角，甚至为零。l 数控机床和自动化机床刀

31、具，为使刀具的切削性能稳定，宜取较小的前角。 66 l 粗加工、强力切削及承受冲击载荷的刀具，要求切削刃有足够强度，应取较小的后角；精加工时，刀具磨损主要发生在切削刃区和后面，为减小后面磨损和增加切削刃的锋利程度，应取较大的后角；l 工件材料硬度、强度较高时，为保证切削刃强度，应取较小的后角；工件材料较软、塑性较大时，后面的摩擦对已加工表面及刀具磨损影响较大，应适当增大后角；加工脆性材料，切削力集中在刃区附近，宜取较小的后角；l 工艺系统刚性差，容易出现振动时，应适当减小后角l 各种有尺寸精度要求的刀具，为限制重磨后刀具尺寸的变化，宜取较小的后角。67 l 粗加工和半精加工，硬质合金车刀一般选

32、用较大的主偏角，以利于减小振动，提高刀具耐用度和断屑；l 加工很硬的材料（如淬硬钢），为减轻单位长度切削刃上的负荷，改善刀头导热条件，提高刀具耐用度，宜取较小的主偏角；l 工艺系统刚性较好时，减小主偏角可提高刀具耐用度；刚性不足时，应取大的主偏角，以减小振动。 l 加工一般钢材和灰铸铁，无冲击的粗车取s=015，精车取s=0+5；有冲击时，取s= 5 15；冲击特别大时，取s= 30 45。l 加工淬硬钢、高强度钢、高锰钢时，取s= 20 30。l 工艺系统刚性不足时，尽量不用负刃倾角。l 微量精车外圆、精车孔和精刨平面时， 取s= 45 75。68n 切削加工性的概念 工件材料被切削加工的难

33、易程度，称为材料的切削加工性。一般地说，良好的切削加工性是指：刀具寿命较长或一定寿命下的切削速度较高；在相同的切削条件下切削力较小，切削温度较低；容易获得好的表面质量；切屑形状容易控制或容易断屑。n 改善工件材料切削加工性的途径 工件材料的物理性能(如导热系数)和力学性能 (如强度、塑性、韧性、硬度等) 。l 调整材料的化学成分，如改变材料中的含碳量，即改变了材料的强度和硬度，以及塑性和韧性。l 采用热处理改善材料的切削加工性，如球化退火、正火等。69n 对加工质量的影响 切削用量三要素中，切削深度和进给量增大，都会使切削力增大，工件变形增大，并可能引起振动，从而降低加工精度和增大表面粗糙度值

34、。切削速度增大时，切削力减小，并可减小或避免积屑瘤，有利于加工质量和表面质量的提高。n 对加工时间的影响1000mppwLLhktivnfvffd车外圆时基本工艺时间的计算车外圆时基本工艺时间的计算 切削用量三要素对基本时间的影响是相同的。70n 对刀具寿命的影响 切削实验表明，刀具寿命与切削用量三要素的关系可由下式表示： 312123nnnpCTv fnnn式中，：切削用量三要素中，切削速度的影响最大，进给量次之，切 削深度最小。 综合切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应为：71首先选尽可能大的切削深度，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。l

35、粗加工时，应以提高生产率为主，同时还要保证规定的刀具寿命。 因此，一般选取较大的切削深度和进给量，切削速度不能很高。l 精加工时，应以保证零件的加工精度和表面质量为主，同时也要考虑刀具寿命和获得较高的生产率。精加工往往采用逐渐减小切削深度的方法来逐步提高加工精度，进给量的大小主要依据表面粗糙度的要求来选取。选择切削速度要避开积屑瘤产生的切削速度区域，硬质 合金刀具多采用较高的切削速度，高速钢刀具则采用较低的切削速度。 切削用量的选取有计算法和查表法。但在大多数情况下，切削用量的选取是根据给定的条件按有关切削用量手册中推荐的数值选取。72n 作用：（1）冷却；（2）润滑；（3）清洗。n 种类：l

36、 水溶液。它的主要成分是水，并在水中加入一定量的防锈剂，其冷却性能好，润滑性能差，呈透明状，常在磨削中使用。l 乳化液。它是将乳化油用水稀释而成，呈乳白色。为使油和水混合均匀，常加入一定量的乳化剂(如油酸钠皂等)。乳化液具有良好的冷却和清洗性能，并具有一定的润滑性能，适用于粗加工及磨削。l 切削油。它主要是矿物油，特殊情况下也采用动、植物油或复合油，其润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工工序。 73l 根据刀具材料、加工要求选用切削液。如高速钢刀具耐热性差，粗加工时切削用量大，切削热多，容易导致刀具磨损，应选用以冷却为主的切削液；精加工时主要获得较好表面质量，可选用润滑性好的切削油或浓度高的

37、乳化液。l 根据工件材料选用切削液。如加工钢等塑性材料时，需要切削液；而加工铸铁等脆性材料时，一般不要切削液。l 根据加工性质选用切削液。钻孔、攻丝、铰孔、拉削等加工方式，排屑为半封闭、封闭状态，刀具导向部、校正部与已加工表面的摩擦严重，对硬度高、强度大、韧性差等难加工材料尤为突出，宜用乳化液；成形刀具、齿轮刀具等要求保持形状、尺寸精度等，应采用润滑较好的切削油。切削液的使用方法常见的有三种：浇注法、高压冷却法、喷雾冷 却法。7475主轴箱主轴箱进给箱进给箱溜板箱溜板箱尾座尾座床身床身挂挂轮轮机机构构刀架刀架床腿床腿光杠光杠丝杠丝杠CA6140普通卧式车床普通卧式车床76l 工艺范围 卧式车床

38、是车床中应用最普遍、工艺范围最广泛的一种类型。能进行多 种表面的加工，如车外圆、镗孔、车圆锥面、车环槽、切断、车成形表 面、车端面、车螺纹等，还可以进行钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻 丝、滚花等加工。77l 工艺特点 卧式车床通用性强，但自动化程度和生产率较低，特别是加工形状较 复杂的零件时，换刀麻烦，辅助时间长。所以，多适用于单件小批生产 或修配车间。 l 工艺特点：立式车床主轴垂直布置，并有一个直径较大的圆形工作台，工作台台面水平布置，用于安装工件。通常工作台和工件的重量由工作台导轨承受，主轴所承受载荷相对较小，易于保证加工精度；易安装调整，机床精度保持性好。l 工艺范围：立式车床主要用于

39、加工径向尺寸大、轴向尺寸短且形状复杂的大型或重型工件。l 分类：立式车床分为单柱式和双柱式两种。78 用于加工直径小于1600mm的工件。 1-底座2-工作台 3-立柱 4-垂直刀架 5-横梁 6-垂直刀架进给箱 7-侧刀架 8-侧刀架进给箱 单柱式立式车床单柱式立式车床79双柱式立式车床双柱式立式车床 可以加工直径大于2000mm的工件，最大加工直径可达25000mm。 80 带有刀库，通过机械手能自动换刀，进行集中加工。8182 铣床是一种应用非常广泛的机床，其主运动是铣刀的旋转运动，进给运动一般是工作台带动工件的运动。 铣床的类型很多，主要有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工

40、具铣床、各种专门化铣床及数控铣床等。 卧式升降台铣床的主轴是水平布置的。卧式升降台铣床主要用于单件及成批生产中，铣削平面、沟槽和成形表面。8311床身床身 22悬梁悬梁 33主轴主轴 44工作台工作台 55滑座滑座 66刀杆支架刀杆支架 77升降台升降台 88底座卧式升降台铣床卧式升降台铣床卧式升降台铣床实物卧式升降台铣床实物84铣削加工内容铣削加工内容85立式升降台铣床立式升降台铣床1-1-立铣头立铣头 2-2-主轴主轴 3-3-工作台工作台 4-4-滑座滑座 5-5-升降升降台台 6-6-底座底座 7-7-床身床身l 机床特点：立式升降台铣床与 卧式升降台铣床的主要区别在于 它的主轴是垂直

41、安装的，用立铣 头代替卧式铣床的水平主轴、悬 梁、刀杆及其支承部分。 86立式升降台铣床实物立式升降台铣床实物l 工艺特点：立式铣床适用于单件 及成批生产中，可用于加工平面 、沟槽、台阶；由于立铣头可在 垂直平面内旋转，因而可铣削斜 面；若机床上采用分度头或圆形 工作台，还可铣削齿轮、凸轮以 及铰刀和钻头等的螺旋面，在模 具加工中立式铣床最适合加工模 具型腔和凸模成形表面。87龙门铣床龙门铣床 1-1-床身床身 2 2，8-8-侧铣头侧铣头 3 3，6-6-立铣头立铣头 4-4-立柱立柱 5-5-横梁横梁 7-7-操纵箱操纵箱 9-9-工作台工作台 龙门铣床主要用于大中型工件的平面、沟槽加工。

42、可以对工件进行粗铣、半精铣，也可进行精铣加工。龙门铣床的生产效率很高，在成批和大量生产中得到广泛应用。88l 多刃切削。铣刀同时有多个刀齿参加切削，切削刃的作用总长度长，生产率高。但负面效应是刀齿刃磨和装配的误差，难以保证各个刀齿在刀体上应有的正确位置，使得每个刀齿切削量不一致，从而容易引起振动和冲击。l 可选用不同的铣削方式。如端铣和周铣、逆铣和顺铣。l 断续切削。铣削时，刀齿依次切入和切出工件，切削力变化大，易引起周期性的冲击振动。l 半封闭切削。铣削时，由于刀齿多，使得每个刀齿的容屑空间小，容屑和排屑条件差。89镶齿式端铣刀整体式端铣刀铣削方式90铣削方式整体式周铣刀镶齿式周铣刀9111

43、工作台工作台 22主轴主轴 33主轴箱主轴箱 44立柱立柱 55进进给操纵手柄给操纵手柄立式钻床立式钻床钻床特点：l 工件直接或通过夹具安装在工作台上；l 工作台和变速箱都可沿立柱上下调整；l 每加工一个工件，刀具与孔的中心都要对准。适用于单件、小批生产中加工中小型零件。921-1-底座底座 2-2-立柱立柱 3-3-摇臂摇臂 4-4-主轴箱主轴箱 5-5-主轴主轴 6-6-工作台工作台摇臂钻床摇臂钻床特点：摇臂绕立柱回转和升降；主轴箱在摇臂上做水平移动；工件在底座或工作台上安装固定；调整摇臂和主轴箱的位置来对正被加工孔的中心 。工艺范围：用于大、中型零件的加工。93台式钻床台式钻床台式钻床是

44、一种放在工作台上的小型立式钻床，简称台钻。l 主要用于小型零件上直径在16mm以下小孔的加工。l 台钻通常采用手动进给，自动化程度较低，结构简单、重量轻、使用方便。94深孔钻床深孔钻床 深孔钻床是专门化机床，专门用于加工深孔，例如加工枪管、炮筒和机床主轴等零件的深孔。 95组合钻床组合钻床 组合钻床是专门化机床，主要用于自动化生产线上加工孔系，提高生产率。 96麻花钻工作图麻花钻工作图麻花钻麻花钻97整体式扩孔钻整体式扩孔钻套装式扩孔钻套装式扩孔钻98几种锪孔加工几种锪孔加工99整体式铰刀整体式铰刀套装式铰刀套装式铰刀100 镗床是用镗刀在工件上加工孔的机床；用于加工尺寸较大，位置精度要求高的

45、孔。 主运动：镗刀的旋转运动；进给运动：镗刀或工件的直线移动。 镗床主要有：卧式镗床、坐标镗床。 三层工作台部件，实现纵向、横向、垂直方向运动；工作台还可以沿圆导轨绕垂直轴线转动。101卧式镗床卧式镗床1-1-支架支架 2-2-后立柱后立柱 3-3-工作台工作台 4-4-径向刀架径向刀架 5-5-平旋盘平旋盘 6-6-镗轴镗轴 7-7-前立柱前立柱 8-8-主轴主轴箱箱 9-9-后尾筒后尾筒 10-10-床身床身 11-11-下滑座下滑座 12-12-上滑座上滑座 13-13-刀座刀座102卧式镗床实物卧式镗床实物103 三层工作台部件，实现纵向、横向、垂直方向运动；工作台还可以沿圆导轨绕垂直

46、轴线转动。a a）镗轴上装悬伸刀杆镗孔）镗轴上装悬伸刀杆镗孔 b b）用平旋盘上的悬伸）用平旋盘上的悬伸 刀杆镗大直径孔刀杆镗大直径孔 c c）用平旋盘径向刀架上）用平旋盘径向刀架上 的车刀车端面的车刀车端面 104 d d）钻孔）钻孔e e）镗轴上装端铣刀铣平面）镗轴上装端铣刀铣平面 f f）用后支架支撑长刀杆镗两同轴孔）用后支架支撑长刀杆镗两同轴孔 105g g）用平旋盘径向刀架上的车刀车内螺纹）用平旋盘径向刀架上的车刀车内螺纹 h h）用装在镗杆上的刀具车内沟槽）用装在镗杆上的刀具车内沟槽1061-1-工作台工作台 2-2-主轴主轴 3-3-主轴箱主轴箱 4-4-立柱立柱 5-5-滑座滑

47、座 6-6-底座底座坐标镗床坐标镗床l 结构特点 具有坐标位置的精密测量装置； 工件、刀具能实现精确定位； 主要零部件的制造、装配精度高，刚性、抗震性好。l 工艺范围 加工精密孔（IT5级以上）和位置精度要求高的孔系； 完成样板划线，孔距及直线尺寸的测量等工作。107镗孔加工示意图镗孔加工示意图镗刀及镗刀杆镗刀及镗刀杆108万能外圆磨床万能外圆磨床1-1-床身床身 2-2-头架头架 3-3-工作台工作台 4-4-内磨装置内磨装置 5-5-砂轮架砂轮架 6-6-尾座尾座 7-7-脚踏操纵板脚踏操纵板109加工范围加工范围110无心外圆磨床无心外圆磨床1111 1砂轮砂轮 2 2托板托板 3 3导

48、轮导轮 4 4工件工件 5 5挡块挡块112l 磨削方式11砂轮砂轮 22托板托板 33导轮导轮 44工件工件 55挡块挡块适用于阶梯轴适用于阶梯轴切入法磨削贯穿法磨削适用于不带台阶的圆柱形工件适用于不带台阶的圆柱形工件1131 1一床身一床身 2 2一工作台一工作台 3 3一头架一头架 4 4一砂轮架一砂轮架 5 5一滑鞍一滑鞍114普通内圆磨床的加工示意图普通内圆磨床的加工示意图a a）纵磨法磨内圆柱面）纵磨法磨内圆柱面 b b）切入磨法磨内圆柱面）切入磨法磨内圆柱面 c c）磨端面）磨端面115卧轴矩台平面磨床卧轴矩台平面磨床1-1-床身床身 2-2-工作台工作台 3-3-砂轮砂轮 4-4-进给箱进给箱 5-5-立柱立柱立轴圆台平面磨床立轴圆台平面磨床1-1-床身床身 2-2-工作台