机械加工工艺基础：第1章 金属切削的基础知识

1、Fundamental of Mechanical Machining Technology1冷加工课程内容冷加工课程内容 第一章第一章 金属切削基础金属切削基础 第二章第二章 金属加工机床基本知识金属加工机床基本知识 第三章第三章 常用切削加工方法的工艺特点及应用常用切削加工方法的工艺特点及应用 第四章第四章 特种加工与精密加工技术特种加工与精密加工技术 第五章第五章 典型表面加工方案的选择典型表面加工方案的选择 第六章第六章 机械零件的结构工艺性机械零件的结构工艺性 第七章第七章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 2绪绪 论论1. 机械加工 machining 借助机械装置将原材料或毛坯改

2、变成零件的过程。借助机械装置将原材料或毛坯改变成零件的过程。 一个古老的概念 通常指常规切削加工或称冷加工（通常指常规切削加工或称冷加工（machining）3非常规加工非常规加工 nontraditional machining2. 2. 加工加工 processing 泛指对材料的处理过程泛指对材料的处理过程冷加工金切加工热加工材料液态 成形或塑性成形绪绪 论论3. 加工（ processing）方法分类：方法分类： 4 去除加工 增材加工 变形加工切削加工切削加工腐蚀加工腐蚀加工机械切削加工：机械切削加工：钳工加工钳工加工 焊、镀、沉积、生长焊、镀、沉积、生长 铸、锻、压、弯、挤、轧、铸

3、、锻、压、弯、挤、轧、 旋旋 压、拉深、胀型压、拉深、胀型 绪绪 论论4. .切削加工的特点和地位切削加工的特点和地位（ cutting machining）： 51. 加工精度高加工精度高 目前的最高精度是切出来的目前的最高精度是切出来的2. 工艺范围很宽工艺范围很宽 IT12IT3, Ra25Ra0.013. 生产率高生产率高 4. 加工成本较低加工成本较低5. 污染较小污染较小6. 要求刀具材料优于工件材料（硬度、强度等）要求刀具材料优于工件材料（硬度、强度等）7. 得到了最广泛的应用得到了最广泛的应用 占目前机械制造总量的占目前机械制造总量的4060678第一章第一章 金属切削基础知识

4、金属切削基础知识第一节 切削运动及切削要素切削运动及切削要素91.1. 切削运动切削运动1.1 基本成形表面基本成形表面圆柱面圆柱面 直母线旋转平面平面 直母线沿直线曲面曲面 曲母线沿直线或圆主运动主运动：提供切削可能性的运动，主运动只有一个；提供切削可能性的运动，主运动只有一个；进给运动进给运动：提供连续切削可能性的运动，进给运动可以有多个。提供连续切削可能性的运动，进给运动可以有多个。10机床名称机床名称主运动主运动进给运动进给运动卧式车床卧式车床工件旋转运动工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动车刀纵向、横向、斜向直线移动钻钻 床床钻头旋转运动钻头旋转运动钻头轴向移动钻头轴向移动卧铣、

5、立铣卧铣、立铣铣刀旋转运动铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床牛头刨床刨刀往复运动刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动间歇移动龙门刨床龙门刨床工件往复运动工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床外圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动内圆磨床内圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动平面磨床平面磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件往复移

6、动，砂轮横向、垂向移动工件往复移动，砂轮横向、垂向移动11机床的切削运动机床的切削运动 切削三要素切削三要素 包括：切削速度包括：切削速度 进给量进给量 背吃刀量背吃刀量122. 2. 切削用量切削用量2.1 切削速度切削速度定义：定义： 切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。 以以 v vc c 表示，单位表示，单位 m/s m/s 或或 m/minm/min计算公式：计算公式： （1）主运动为旋转运动时，）主运动为旋转运动时， vc 为最大线速度为最大线速度 d d 工件或刀具的直径，工件或刀具的直径，mmmm n n 工件或刀具的转速，工件或

7、刀具的转速，r/s r/s 或或 r/minr/min1000dnvc13（2）主运动为直线运动时，）主运动为直线运动时， v vc c为平均速度为平均速度 L L 往复行程长度，往复行程长度，mmmm n n 主运动的往复速度，主运动的往复速度，st/sst/s或或st/minst/min10002Lnvc142.2 进给量进给量 刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。 车削：车削： 每转进给量每转进给量 用用 f 表示，单位表示，单位 mm/r mm/r 刨削：刨削： 每行程进给量每行程进给量 用用 f 表示，单位表示，单位 mm/stmm/st 铣削

8、：铣削： 每齿进给量每齿进给量 用用 fz 表示，单位表示，单位mm/zmm/z15fz 进给速度，即瞬时速度进给速度，即瞬时速度 用用 vf 表示，单位表示，单位mm/smm/s 或或 mm/minmm/min z z 刀具齿数刀具齿数znffnvzf16fzfz2.3 背吃刀量背吃刀量 back engagement of the cutting edge 在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸。的切削层尺寸。 即切削深度，用即切削深度，用 ap表示

9、，单位表示，单位mmmm17183.切削层参数切削层参数 parameters cutting layer包括：包括： 切削层公称横截面积切削层公称横截面积 A AD D 切削层公称宽度切削层公称宽度 b bD D 切削层公称厚度切削层公称厚度 h hD D =AD/bD 19hD 切削层公称横截面积切削层公称横截面积 A AD D= b= bD D h hD DA AD D不包括残留面积，但车削的残留面积很小时不包括残留面积，但车削的残留面积很小时20A AD D 用于计算切削力用于计算切削力FC= kc ADAD =f ap3.3 切削用量的合理选择问题(1)(1)粗加工按粗加工按a ap

10、 pf fv v的顺序选择的顺序选择 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多 余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择坯尺寸首先选择ap b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在、粗加工不必考虑表面粗糙度，在ap确定后，选取大确定后，选取大 的的f，减少走刀时间，减少走刀时间 c、ap和和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提 下选择下选择v(2)(2)精加工按精加工按v v f f a ap p的顺序选择的顺序选择 精加工的主要目的是保证

11、产品质量和降低零件的表面粗糙精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的度。因此首先应选择尽可能高的v，然后选择达到表面粗糙，然后选择达到表面粗糙度要求的度要求的f，最后再根据精加工余量决定，最后再根据精加工余量决定ap211.1. 刀具材料刀具材料 指刀头的材料指刀头的材料1.1 基本要求基本要求221.1. 高硬度高硬度 以硬克软以硬克软 60HRC60HRC2.2. 高强度、高韧性高强度、高韧性 高承载、抗冲击高承载、抗冲击3.3. 耐磨性耐磨性4.4. 耐热性（红硬性、热硬性）耐热性（红硬性、热硬性）5.5. 制造工艺性制造工艺性 便于制造及热处理便于

12、制造及热处理第一章第一章1.1.碳素工具钢、合金工具钢（如钳工工具等）碳素工具钢、合金工具钢（如钳工工具等）2.2.高速钢（高速钢（W18Cr4VW18Cr4V）（形状复杂的刀具，如铣刀、齿轮刀具等）（形状复杂的刀具，如铣刀、齿轮刀具等）3.3.硬质合金（硬质合金（YGYG类（钨钴）、类（钨钴）、YTYT类（钨钴钛）类（钨钴钛）4.4.新型材料新型材料 （陶瓷材料、金刚石、立方氮化硼（陶瓷材料、金刚石、立方氮化硼 CBNCBN）231.2 1.2 常用刀具材料常用刀具材料第一章第一章 第二节第二节24 碳素工具钢：碳素工具钢：如如T7T7、T8T8、T9T9T13T13等。适合于制造等。适合于

13、制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；简单的手工工具，如锉刀、锯条等； 合金工具钢：合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr9SiCr等，适合于等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；制造低速成型刀具，如丝锥； 高速钢：高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：的有：W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4VW6Mo5Cr4V等。适合于制造中速等。适合于制造中速精加工刀具；精加工刀具； 硬质合金：硬质合金：成分由成分由WCWC、TiCTiC和和CoCo组

14、成，采用烧结方组成，采用烧结方法获得法获得常用的刀具材料常用的刀具材料25常用的刀具材料常用的刀具材料 常用的硬质合金有：常用的硬质合金有： 钨钴钛类（牌号钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：）硬质合金：适合于加工钢等塑性材料适合于加工钢等塑性材料，其代号有，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加工用等，粗加工用YT5, 精加工用精加工用YT30; 钨钴类（牌号钨钴类（牌号YG）硬质合金：）硬质合金：适合于加工铸铁、青铜等脆适合于加工铸铁、青铜等脆性材料，其代号有性材料，其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用等，粗加工用YG8，精，精加工用加工用YG3。其它刀具材料其它刀具材料26 陶瓷：陶

15、瓷：常用的刀具陶瓷有两种：常用的刀具陶瓷有两种： AlAl2 2O O3 3基陶瓷和基陶瓷和SiSi3 3N N4 4基陶基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较大的冲击载荷。不能承受较大的冲击载荷。 金刚石：金刚石：它分三种它分三种 天然单晶金刚石刀具天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片金刚石复合刀片 立方氧化硼：立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下加入催化剂由软的立方氧化

16、硼在高温高压下加入催化剂转变而成。转变而成。2. 刀具角度刀具角度27车刀切削部分的组成车刀切削部分的组成 车刀切削部分由下列要素组成第一章第一章 第二节第二节28 各种多齿刀具或复杂刀具，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀。把车刀。 车刀分为切削部分和夹持部车刀分为切削部分和夹持部分，切削部分由三个刀面组成：分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、主后刀面、副后刀面。前刀面、主后刀面、副后刀面。前前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃刀面和主后刀面的交线叫主切削刃前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃两条切削刃的交点叫刀尖，

17、但刀尖并非绝对两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐尖锐 为了研究刀具的几何角度，为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面：建立三个辅助平面：基面基面：通过主切削刃上的某一点，：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向垂直的平面。与该点切削速度方向垂直的平面。切削平面切削平面：通过主切削刃上的某：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面相切的平一点，与该点加工表面相切的平面。面。正交平面正交平面：通过主切削刃上的某：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基面上的投一点，与主切削刃在基面上的投影垂直的平面影垂直的平面刀具的几何角度刀具的几何角度 (车刀的基本形状车刀的基本形状)2. 刀具角度刀

18、具角度2.1 刀具参考系（静止）刀具参考系（静止）29第一章第一章 第二节第二节第一章第一章 第二节第二节30前角前角。 ：在正交平面：在正交平面中，前刀面与基面之间中，前刀面与基面之间的夹角；的夹角；后角后角。：在正交平面。：在正交平面中，主后刀面与切削平中，主后刀面与切削平面之间的夹角；面之间的夹角；主偏角主偏角Kr ： 在基面上，在基面上，主切削刃的投影与进给主切削刃的投影与进给方向的夹角。方向的夹角。副偏角副偏角Kr ：在基面上，：在基面上，副切削刃的投影与进给副切削刃的投影与进给反方向的夹角。反方向的夹角。刃倾角刃倾角s：在主切削面：在主切削面中测量的主切削刃与基中测量的主切削刃与基

19、面间的夹角。面间的夹角。车刀的几何角度车刀的几何角度2.2 主偏角、副偏角主偏角、副偏角（基面投影）（基面投影）31第一章第一章 第二节第二节主偏角：主偏角：在基面中测量，它是主切削在基面中测量，它是主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角。刃在基面的投影与进给方向的夹角。其作用是：主偏角的大小影响背向力其作用是：主偏角的大小影响背向力（Fp）和进给力（）和进给力（Ff）的比例，）的比例，主偏角增大时，背向力主偏角增大时，背向力(Fp)减小，减小，进给力进给力(Ff)增大。增大。减小主偏角：减小主偏角： 增加主切削刃参加切削的长度，增加主切削刃参加切削的长度，因而散热较好，对延长刀具使用寿命因而散

20、热较好，对延长刀具使用寿命有利。但在加工细长轴时，工件刚度有利。但在加工细长轴时，工件刚度不足，小的主偏角会使刀具作用在工不足，小的主偏角会使刀具作用在工件上的径向力增大，易产生弯曲和振件上的径向力增大，易产生弯曲和振动，因此，主偏角应选大些。车刀常动，因此，主偏角应选大些。车刀常用的主偏角有用的主偏角有45、60、75、90等几种，其中等几种，其中45多。多。321 在工艺系统刚度允许的条件下，应采用较小的主偏角，以提高刀具寿命；加工细长轴则用较大的主偏角。2 加工很硬的材料，为减轻单位切削刃上的负荷，宜取较小的主偏角。3 在切削过程中，刀具需作中间切入时，应取较大的主偏角。4 主偏角的大小

21、，还应与工件的形状相适应，如切阶梯轴，可取主偏角为90。主偏角选择原则：主偏角选择原则：33副偏角副偏角Kr 在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。在基面中测量，是副切削刃在基面上的投影与进给反方向的夹角。其主要作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。一般取较小其主要作用是减小副切削刃与工件已加工表面之间的摩擦。一般取较小的副偏角，可减少工件表面的残留面积，改善已加工表面的粗糙度。但的副偏角，可减少工件表面的残留面积，改善已加工表面的粗糙度。但过小的副偏角会使径向切削力增大，在工艺系统刚度不足时引起振动。过小的副偏角会使径向切削力增大，在工艺系统刚度不足时引起振动。

22、在切削深度在切削深度ap、进给量、进给量f、主偏角、主偏角Kr相等的条件下，减小副偏角相等的条件下，减小副偏角Kr，可，可减小车削后的残留面积，从而减小表减小车削后的残留面积，从而减小表面粗糙度，一般选取面粗糙度，一般选取Kr=515。选择原则选择原则： 1、在不引起振动的条件下，一般取较小的副偏角。精加工刀具必要时需磨出一段Kr（副偏角）=0的修光刃，以加强副切削刃对已加工表面的修光作用。 2、系统刚度较差时，应取较大的副偏角。 3、切断、切槽刀及孔加工刀具的副偏角只能取很小值（如Kr=12），以保证重磨后刀具尺寸变化量小（例如钻头的倒锥，如果大了，磨钻头会越细。）主、副偏角的影响主、副偏角

23、的影响 主偏角对切削层的影响主偏角对切削层的影响34第一章第一章 第二节第二节f、ap一定，主偏角愈小，bD 愈大 hD愈小 主偏角主偏角(副偏角副偏角)对残留面积、切削力的影响对残留面积、切削力的影响35第一章第一章 第二节第二节2.3 前角前角 orthogonal rake、 （正交平面投影）正交平面投影）36第一章第一章 第二节第二节 在主剖面中测量，是前刀面与基在主剖面中测量，是前刀面与基面之间的夹角。其作用是使刀刃锋利面之间的夹角。其作用是使刀刃锋利，便于切削。前角大，刃口锋利，切，便于切削。前角大，刃口锋利，切削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削削层的塑性变形和摩擦阻力小，切削力和切

24、削热降低。但前角不能太大，力和切削热降低。但前角不能太大，否则会削弱刀刃的强度，散热条件变否则会削弱刀刃的强度，散热条件变坏，刀具寿命下降，容易磨损甚至崩坏，刀具寿命下降，容易磨损甚至崩坏。加工塑性材料时，前角可选大些坏。加工塑性材料时，前角可选大些，如用硬质合金车刀切削钢件可取，如用硬质合金车刀切削钢件可取0=1020，加工脆性材料，加工脆性材料，车刀的前角车刀的前角0应减小，例如切削灰铸应减小，例如切削灰铸铁铁0=515 。 2.3 前角前角 orthogonal rake、 （正交平面投影）正交平面投影）37第一章第一章 第二节第二节 前角的选择原则：主要根据工件材料，其次考虑刀具材料和

25、加工条前角的选择原则：主要根据工件材料，其次考虑刀具材料和加工条件选择：件选择： 1 、工件材料的强度、硬度低，塑性好，应取较大的前角；加工脆、工件材料的强度、硬度低，塑性好，应取较大的前角；加工脆性材料（如铸铁）应取较小的前角，甚至是负前角。性材料（如铸铁）应取较小的前角，甚至是负前角。 2 、刀具材料的抗弯强度及韧度高、刀具材料的抗弯强度及韧度高时，可取较大的前角（如高速钢）。时，可取较大的前角（如高速钢）。 3 、断续切削或粗加工有硬皮的、断续切削或粗加工有硬皮的锻、铸件时，应取较小的前角。锻、铸件时，应取较小的前角。 4 、工艺系统刚度差或机床功率不、工艺系统刚度差或机床功率不足时应取

26、较大的前角。足时应取较大的前角。 5 、成形刀具或齿轮刀具等为防止、成形刀具或齿轮刀具等为防止产生齿形误差常取很小的前角甚至零度产生齿形误差常取很小的前角甚至零度的前角。的前角。后角后角38第一章第一章 第二节第二节 在主剖面中测量，是主后面与切在主剖面中测量，是主后面与切削平面之间的夹角。其作用是减小削平面之间的夹角。其作用是减小刀具后刀面与工件之间的摩擦。但刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大会降低切削刃强度，并使后角过大会降低切削刃强度，并使散热条件变差，从而降低刀具寿命散热条件变差，从而降低刀具寿命。车削时主后面与工件的摩擦，一。车削时主后面与工件的摩擦，一般取般取0=612，粗车时

27、取小值，粗车时取小值，精车时取大值。，精车时取大值。 后角的选择原则：后角的选择原则： （1）精加工刀具及切削厚度较小的）精加工刀具及切削厚度较小的刀具（如多刃具），磨损主要发生刀具（如多刃具），磨损主要发生在后刀面上，为降低磨损，应取较在后刀面上，为降低磨损，应取较大的后角；粗加工刀具要求刀刃坚大的后角；粗加工刀具要求刀刃坚固，应取较小的后角。固，应取较小的后角。 （2）工件强度、硬度较高时，为保）工件强度、硬度较高时，为保证刃口强度，宜取较小的后角；工证刃口强度，宜取较小的后角；工件材料软、粘时后角摩擦严重，应件材料软、粘时后角摩擦严重，应取较大的后角；加工脆性材料时，取较大的后角；加工脆

28、性材料时，载荷集中在切削刃处，为提高切削载荷集中在切削刃处，为提高切削刃强度，宜取较小的后角。刃强度，宜取较小的后角。 （3）定尺寸刀具，如拉刀和铰刀等，）定尺寸刀具，如拉刀和铰刀等，为避免重磨后尺寸变化过大，应取为避免重磨后尺寸变化过大，应取较小的后角。较小的后角。 （4）工艺系统刚度差（如切细长轴）工艺系统刚度差（如切细长轴）时，亦取较小的后角，以增大后刀时，亦取较小的后角，以增大后刀面与工件的接触面积，减少振动。面与工件的接触面积，减少振动。前角、后角的影响前角、后角的影响 大，切削刃锋利，切削轻快，但受力不好大，切削刃锋利，切削轻快，但受力不好 小，切削刃变钝，刀尖强固，切削力变大小，

29、切削刃变钝，刀尖强固，切削力变大39第一章第一章 第二节第二节2.4 刃倾角刃倾角 edge inclination angle （主切削平面投影）主切削平面投影） 40第一章第一章 第二节第二节41 在切削平面中测量，是主切削刃与基面的夹角。其作用主要是控制在切削平面中测量，是主切削刃与基面的夹角。其作用主要是控制切屑的流动方向。主切削刃与基面平行，切屑的流动方向。主切削刃与基面平行，s=0。刀尖处于主切削刃的。刀尖处于主切削刃的最低点，最低点，s为负值，刀尖强度增大，可使远离刀尖的切削刃首先接触工为负值，刀尖强度增大，可使远离刀尖的切削刃首先接触工件件,使刀尖避免受冲击。切屑流向已加工表面

30、，用于粗加工。使刀尖避免受冲击。切屑流向已加工表面，用于粗加工。刃倾角刃倾角s 刀尖处于主切削刃的刀尖处于主切削刃的最高点，最高点，s为正值，刀尖为正值，刀尖强度削弱，可增大实际工强度削弱，可增大实际工作前角，使切削轻快，切作前角，使切削轻快，切屑流向待加工表面，用于屑流向待加工表面，用于精加工。车刀刃倾角精加工。车刀刃倾角s，一般在一般在-5-+5之间选取。之间选取。 对于回转的多刃刀具对于回转的多刃刀具,如柱形铣刀等，螺旋角就如柱形铣刀等，螺旋角就是刃倾角是刃倾角,此角可使切削刃此角可使切削刃逐渐切入和切出逐渐切入和切出,使切削过使切削过程平稳。程平稳。42 机械加工基础知机械加工基础知识

31、识 1、加工硬材料或刀具承受冲击载荷（断续切削）时，应取较大的负刃倾角，以保护刀尖。 2、精加工宜取正刃倾角，使切屑流向待加工表面，并可使刃口锋利。选择原则：选择原则： 3、内孔加工刀具（如铰刀、丝锥等）的刃倾角方向应根据孔的性质决定。左旋槽(s为负值)可使切屑向前排出，适用于通孔(不易扎刀，内孔光洁度也好)，右旋槽适用于不孔。 4、机床、夹具、工件、刀具系统刚性较好时刃倾角可加大负值，反之增大刃倾角。 刀具的工作角度刀具的工作角度43第一章第一章 第二节第二节刀具角度总结刀具角度总结44第一章第一章 第二节第二节 结构形式结构形式452 2、焊接式、焊接式3 3、机夹式、机夹式1 1、整体式

32、、整体式 例如钻头、丝锥例如钻头、丝锥3. 3. 刀具结构刀具结构第一章第一章 第二节第二节 切削刀具是由一个或多个刀齿构成的。每个刀齿的切削切削刀具是由一个或多个刀齿构成的。每个刀齿的切削切削刃都是由前刀面与后刀面形成的刀楔形成的。切削刃都是由前刀面与后刀面形成的刀楔形成的。 机夹铣刀机夹铣刀46第一章第一章 第二节第二节CoroMill 铣刀系列47CoroMill 200CoroMill 300CoroMill 245CoroMill 331CoroMill 290多用途的立铣加工 CoroMill 39048坡铣坡铣满槽铣满槽铣插补铣插补铣面铣面铣方肩铣方肩铣插铣插铣含加工录象 494

33、 4、机夹重磨式、机夹重磨式第一章第一章 第二节第二节50其它刀具其它刀具51f第一章第一章 第二节第二节1. 1. 切屑切屑 1） 形成过程形成过程 对金属材料挤压，变形，断裂形成切屑对金属材料挤压，变形，断裂形成切屑 前角小，材料变形大，切削力大，切削温度大前角小，材料变形大，切削力大，切削温度大 52第一章第一章 第三节第三节 2）切屑种类）切屑种类（1）带状切屑带状切屑：高速小进给，切：高速小进给，切削连续，平稳，削连续，平稳，Ra低，不安全低，不安全（2）节状切屑节状切屑：低速大进给，切：低速大进给，切削力波动大，削力波动大，Ra高，粗加工高，粗加工（3）崩碎切屑崩碎切屑：切削铸铁，

34、黄铜：切削铸铁，黄铜等脆性材料。切削热，切削力在等脆性材料。切削热，切削力在主切削刃和刀尖上，易振动，崩主切削刃和刀尖上，易振动，崩刃，影响表面质量。刃，影响表面质量。53第一章第一章 第三节第三节2.2.积屑瘤积屑瘤（刀瘤刀瘤） built-up edge1）形成）形成 在一定速度范围内，切削塑性金属材料时，在在一定速度范围内，切削塑性金属材料时，在切削刃上粘附的小块工件材料，称为积屑瘤。切削刃上粘附的小块工件材料，称为积屑瘤。 硬度高，尺寸及位置不稳定。硬度高，尺寸及位置不稳定。54中等切速中等切速: : vc = 1050m/min第一章第一章 第三节第三节 2）对加工的影响）对加工的影

35、响 对切削刃有保护作用。对切削刃有保护作用。 增大工作前角，使切削轻快。增大工作前角，使切削轻快。 周期性形成和脱落，使切削过程不稳定，影响周期性形成和脱落，使切削过程不稳定，影响尺寸精度；还会粘在已加工表面上，影响表面尺寸精度；还会粘在已加工表面上，影响表面质量。质量。 对粗加工有利对粗加工有利 对精加工不利对精加工不利55第一章第一章 第三节第三节 3）如何避免积屑瘤）如何避免积屑瘤（1）工件正火或调质处理）工件正火或调质处理，以提高其强度，硬度以提高其强度，硬度。（2）避开中速切削）避开中速切削 低速时温度低，摩擦小，如拉削、铰削、精刨低速时温度低，摩擦小，如拉削、铰削、精刨 vc 10

36、0/min56第一章第一章 第三节第三节3 3）切削力）切削力1.切削力的分解切削力的分解 切削力切削力F Fc c 9090总功率；总功率； 进给力进给力F Ff f 很小；很小； 背向力背向力F Fp p 不做功，不做功， 57工件材料变形抗力刀具与切屑摩擦力工件材料变形抗力刀具与切屑摩擦力 刀具与工件摩擦力刀具与工件摩擦力第一章第一章 第三节第三节第一章第一章 第三节第三节58第一章第一章 第三节第三节592.切削力的估算切削力的估算 2）切削力和功率的估算切削力和功率的估算 设计时要选电机，算功率，要估算切削力设计时要选电机，算功率，要估算切削力 F Fc c = = k kcA AD

37、 D k kcapf ( (N N ) ) k kc 是切削层单位面积切削力是切削层单位面积切削力( (N/mm 2) ) 切削功率切削功率 P Pm m= F= Fc cvc c1010-3 -3 ( (kW kW ) ) vc c是切削速度是切削速度 (m/s) 电机功率电机功率 PE = Pm / 传动效率传动效率60第一章第一章 第三节第三节第一章第一章 第三节第三节613 3）切削热）切削热热源热源 切削功大都变成热能，形成切削切削功大都变成热能，形成切削热。热。（1）切屑变形，主要来源。）切屑变形，主要来源。（2）切屑与前刀面摩擦。）切屑与前刀面摩擦。（3）工件与后刀面摩擦。）工件

38、与后刀面摩擦。62第一章第一章 第三节第三节 热传导热传导 （高速钢刀具）（高速钢刀具） 切屑传出切屑传出 5086 工件工件 4010 刀具刀具 9 3 辐射辐射 163第一章第一章 第三节第三节对切削温度的影响因素对切削温度的影响因素（1）切削用量切削用量 切削速度影响最大，其次为进给量，背吃刀量切削速度影响最大，其次为进给量，背吃刀量（2 2）工件材料）工件材料 强度、硬度越高，消耗功率越大，产生切削热多，强度、硬度越高，消耗功率越大，产生切削热多，切削温度高。（切钢比铸铁发热多）切削温度高。（切钢比铸铁发热多）64（3）刀具刀具主偏角小，作用切削刃长，散热好主偏角小，作用切削刃长，散热

39、好前角大，材料变形小，切削热少前角大，材料变形小，切削热少材料导热性好，散热也好材料导热性好，散热也好第一章第一章 第三节第三节如切削钢件时，银灰色为如切削钢件时，银灰色为200 以下，淡黄色为以下，淡黄色为220 左右，深蓝色为左右，深蓝色为300 左右，淡灰色为左右，淡灰色为400 左右，紫黑色为左右，紫黑色为500 以上。以上。降低切削温度的措施降低切削温度的措施1.1.减少切削热的产生减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度和切：包括选择合理的刀具几何角度和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变形，选用削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变形，选用大的背吃刀量和小的进给量

40、。大的背吃刀量和小的进给量。2.2.改善散热条件改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；：包括使用冷却液等各种冷却措施； 冷却液一般有：冷却液一般有： 水溶液水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。打水，苏打用于防锈。用于粗磨。 切削油切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。：如矿物油；比热小，但有润滑作用。 乳化液乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油加水：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油加水稀释而成，应用最广泛。稀释而成，应用最广泛。4 4）刀具磨损）刀具磨损 磨损形式磨损形式 前刀面磨损前刀面磨

41、损 后刀面磨损后刀面磨损主要磨损形式主要磨损形式 同时磨损。同时磨损。66第一章第一章 第三节第三节磨损阶段磨损阶段三阶段：三阶段： 初期磨损阶段初期磨损阶段 OA 正常磨损阶段正常磨损阶段 AB 急剧磨损阶段急剧磨损阶段 BC67第一章第一章 第三节第三节刀具磨损的影响因素刀具磨损的影响因素（1 1）切削用量大，则刀具磨损大）切削用量大，则刀具磨损大 其中切削速度影响最大其中切削速度影响最大（2 2）刀具材料和角度）刀具材料和角度（3 3）使用切削液可降低刀具磨损）使用切削液可降低刀具磨损68第一章第一章 第三节第三节刀具耐用度刀具耐用度（1）定义：）定义： 刃磨后的刀具，自开始切削直到磨损量达到磨刃磨后的刀具，自开始切削直到磨损量达到磨钝标准，所经历的实际切削时间，称为刀具耐用钝标准，所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度。用度。用 T 表示。表示。（2）磨钝标准）磨钝标准 用后刀面的磨损程度作为标准。用后刀面的磨损程度作为标准。 实际上按刀具切削时间来判断。实际上按刀具切削时间来判断。 粗加工，切削时间粗加工，切削时间min； 精加工，走刀次数或零件个数。精加工，走刀次数或零件个数。69第一章第一章 第三节第三节第四节第四节 切削加工的技术经济分析切削加工的技术经