第13章切削加工基础知识

1、第第1313章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 切削加工切削加工是利用刀具从工件毛是利用刀具从工件毛坯上切除多余的材料，以获得具有坯上切除多余的材料，以获得具有一定形状、尺寸、精度和表面质量一定形状、尺寸、精度和表面质量的零件的加工方法。的零件的加工方法。13.1 13.1 切削加工切削加工的分类与特点的分类与特点n1.1.机械加工机械加工：通过工人操纵机：通过工人操纵机床来实现零件的加工（床来实现零件的加工（车削、钻削、车削、钻削、镗削、铣削、刨削、磨削等）镗削、铣削、刨削、磨削等）；n 2. 2.钳工钳工：在工作台上手持工具：在工作台上手持工具进行切削加工（划线、鏨削、锯割、进行切削加

2、工（划线、鏨削、锯割、锉削、刮削、钻孔、扩孔、铰孔、锉削、刮削、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、机械攻螺纹、套螺纹、机械装配装配等）。等）。第第1313章章 切削加工基础知识切削加工基础知识13.1 13.1 切削加工切削加工的分类与特点的分类与特点n主要特点：主要特点： 1 1）精度高，表面粗糙度值低；）精度高，表面粗糙度值低； 2 2）运用广泛；）运用广泛； 3 3）生产率高；）生产率高； 4 4）刀具和工件具有一定强度）刀具和工件具有一定强度和刚度，刀具材料硬度比工件材料和刚度，刀具材料硬度比工件材料硬度高。硬度高。第第1313章章 切削加工基础知识切削加工基础知识13.1 13.1

3、切削加工切削加工的分类与特点的分类与特点n发展方向发展方向：与计算机、自动化：与计算机、自动化系统论、控制论及人工智能、计算系统论、控制论及人工智能、计算机辅助设计与制造、计算机集成等机辅助设计与制造、计算机集成等高新技术及理论相融合，向精密化高新技术及理论相融合，向精密化、柔性化、智能化方向发展。、柔性化、智能化方向发展。第第1313章章 切削加工基础知识切削加工基础知识13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素n13.2.1 13.2.1 机床的切削运动机床的切削运动n一、零件表面一、零件表面的形成及切削运动的形成及切削运动任何机器、机械设备都是由零任何机器、机械设备都是由零

4、件组成，任何一个零件都是由若干件组成，任何一个零件都是由若干表面组成。零件每个表面部是由一表面组成。零件每个表面部是由一条条母线母线沿一条沿一条导线运动的轨迹导线运动的轨迹。第第1313章章 切削加工基础知识切削加工基础知识要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动，即要对这些表面进行加工，刀具与工件必须有一定的相对运动，即切削运动切削运动（分为（分为主运动主运动和和进给运动）进给运动）。 13.2.113.2.1零件零件表面的形成及切削运动表面的形成及切削运动13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.1 13.2.1 零件零件表面的形成及切削运动表面的形成及

5、切削运动（）（）主运动（主运动（v vc c）：切除工件：切除工件上的切削层，使之转变成切屑，以上的切削层，使之转变成切屑，以形成工件新表面的运动。形成工件新表面的运动。 主运动的速度最高，消耗的动主运动的速度最高，消耗的动力最多。力最多。13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.1 13.2.1 零件表面的形成及切削运动零件表面的形成及切削运动 （）（）进给运动（进给运动（V Vf f、f f）：使切削：使切削层不断投入切削的运动。层不断投入切削的运动。其速度较低，消耗动力较少。其速度较低，消耗动力较少。主运动只有一个，进给运动可以主运动只有一个，进给运动可以是一个或

6、几个。是一个或几个。13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.1 13.2.1 零件零件表面的形成及切削运动表面的形成及切削运动13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.2 13.2.2 切削用量切削用量三个表面：三个表面：（）（）已加工表面已加工表面：工件上切除切屑后留下的表面。：工件上切除切屑后留下的表面。（）（）待加工表面待加工表面：工件上将被切除切削层的表面。：工件上将被切除切削层的表面。（）（）过渡表面过渡表面：工件上正在加工的表面。：工件上正在加工的表面。 13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.2 13.2

7、.2 切削用量切削用量 、 背吃刀量背吃刀量（切削深度）（切削深度）p p 己加工表面与己加工表面与待加工表面之间的待加工表面之间的距离。距离。车外圆：车外圆： p p（d dw w-d-dm m)/2)/2钻孔：钻孔： p pd dw w/2/2加工平面：加工平面： p ph h13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.2 13.2.2 切削用量切削用量、进给量、进给量f f（走刀（走刀量）量）工件转一转，刀具工件转一转，刀具沿进给方向移动的距离。沿进给方向移动的距离。13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素 （）（）纵向进给量纵向进给量 （）（）横向

8、进给量横向进给量 13.2.2 13.2.2 切削用量切削用量进给速度进给速度V Vf f： 单位时间内，刀具单位时间内，刀具相对工件沿进给运动方相对工件沿进给运动方向的相对位移。向的相对位移。V Vf ffnfn（mm/min)mm/min)13.2.2 13.2.2 切削用量切削用量13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.2 13.2.2 切削用量切削用量、切削速度、切削速度VcVc 单位时间内，刀具和工件主运动方向单位时间内，刀具和工件主运动方向相对移动的瞬时线速度。相对移动的瞬时线速度。13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素主运动为旋转运动主

9、运动为旋转运动 Vc=dn/1000=dn/318 (m/min)Vc=dn/1000=dn/318 (m/min) 主运动为往复直线运动主运动为往复直线运动以其平均速度为切削速度以其平均速度为切削速度Vc=2Ln/1000 (m/min)Vc=2Ln/1000 (m/min)13.2.2 13.2.2 切削用量切削用量（）切削层公称厚度（）切削层公称厚度h hD D（切削（切削厚度）厚度）：在切削层尺寸平面内，：在切削层尺寸平面内，垂直于切削刃方向所测得的切削垂直于切削刃方向所测得的切削层尺寸。层尺寸。 h hD D=fsink=fsinkr r （）切削层公称宽度（）切削层公称宽度b bD

10、 D（切削宽（切削宽度度a aw w）：在切削层尺寸平面：在切削层尺寸平面内沿切削刃方向所测得的切削内沿切削刃方向所测得的切削层尺寸。层尺寸。 b bD D=a=ap p/sink/sinkr r（）切削层公称横截面积（）切削层公称横截面积 A AD D（切削面积）（切削面积）：工件被切下的金：工件被切下的金属切削层在切削层沿垂直于主运属切削层在切削层沿垂直于主运动方向所截取的横截面积。动方向所截取的横截面积。A AD D=h=hD Db bD D=a=ap pf f13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.2.3 13.2.3 切削加工的阶段划分切削加工的阶段划分 粗加工

11、、半精加工、精加工、粗加工、半精加工、精加工、精密加工、超精密加工。精密加工、超精密加工。13.2 13.2 切削运动与切削要素切削运动与切削要素13.3.1 13.3.1 刀具刀具材料材料n一、刀具材料应具备的性能一、刀具材料应具备的性能 刀具刀具工作条件工作条件：切削部分承受着：切削部分承受着高压、高温、剧烈摩擦、很大的冲击高压、高温、剧烈摩擦、很大的冲击和振动。和振动。 性能：性能： 、高硬度；高硬度； 、高耐磨性高耐磨性( (取决于它的硬度、取决于它的硬度、化学成分和显微组织化学成分和显微组织) )； 、足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；13.313.3刀具材料刀具材料与刀具构造与刀

12、具构造刀具材料应具备的基本性能刀具材料应具备的基本性能n 、高耐热性与化学稳定性高耐热性与化学稳定性n（）（）耐热性耐热性（红硬性）；（红硬性）；n（）（）化学稳定性化学稳定性（抗氧化性、抗（抗氧化性、抗粘结能力）。粘结能力）。n、良好的工艺性和经济性良好的工艺性和经济性。13.3.1 13.3.1 刀具刀具材料材料二、常用刀具材料二、常用刀具材料13.3.1 13.3.1 刀具刀具材料材料二、常用刀具材料二、常用刀具材料13.3.1 13.3.1 刀具刀具材料材料提高高速钢硬度和耐磨性的措施： 1、在高速钢中增添（钴、铝等）新的元素； 2、改进刀具制造工艺方法：用粉末冶金制造高速钢； 3、用

13、气相沉积方法对高速钢表面进行TiC或TiN等涂层处理。提高硬质合金性能的措施： 1、调整化学成分：加入适当的TaC、NbC； 2、采用涂层刀片。13.3.213.3.2刀具结刀具结构构13.313.3刀具材料刀具材料与刀具构造与刀具构造13.3.213.3.2刀具结刀具结构构 组成组成：夹持部分和切削部分。：夹持部分和切削部分。 削部分的特点削部分的特点：n、具有合理的几何参数。、具有合理的几何参数。n、承受很大的切削力和很高的温度。、承受很大的切削力和很高的温度。n、与工件和切屑产生严重的摩擦。、与工件和切屑产生严重的摩擦。13.313.3刀具材料刀具材料与刀具构造与刀具构造13.313.3

14、刀具材料刀具材料与刀具构造与刀具构造（一）车刀切削部分的组成（一）车刀切削部分的组成n（）（）前刀面（前面）前刀面（前面）ArAr：刀具上切屑流出经过：刀具上切屑流出经过的表面。的表面。n（）（）后刀面（后面）后刀面（后面）AaAa：与工件上过渡表面相：与工件上过渡表面相对的表面。对的表面。n（）（）副后刀面（副副后刀面（副后面）后面）AaAa：与工件已加：与工件已加工表面相对的表面。工表面相对的表面。 刀楔：刀楔：前刀面与后刀面前刀面与后刀面所包含的刀具实体部分。所包含的刀具实体部分。13.3.2 刀具结构刀具结构（一）车刀切削部分的组成（一）车刀切削部分的组成n（）（）主切削主切削刃刃S

15、S：前刀面与后刀：前刀面与后刀面的交线；担负主面的交线；担负主要的切削任务。要的切削任务。n（）（）副切削副切削刃刃SS：前刀面与副：前刀面与副后刀面的交线；担后刀面的交线；担负少量的切削任务。负少量的切削任务。n（）（）刀尖刀尖：主切削刃和副切削主切削刃和副切削刃的连接部位。刃的连接部位。13.3.2 刀具结构刀具结构（二）确定车刀角度的正交平面参考系（二）确定车刀角度的正交平面参考系n（）（）基面基面PP：刀刃：刀刃上任意一点的基面是通过上任意一点的基面是通过该点并垂直于该点切削速该点并垂直于该点切削速度方向的平面。度方向的平面。n（）（）切削平面切削平面PsPs：刀刃上任意一点的切削平刀

16、刃上任意一点的切削平面，是通过该点并与过渡面，是通过该点并与过渡表面相切的平面。表面相切的平面。 n（）（）主剖面主剖面PoPo：刀：刀刃上任意一点的主剖面是刃上任意一点的主剖面是通过该点并与主切削刃在通过该点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平基面上的投影相垂直的平面。面。13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度n 、前角前角0 0：主剖面内测量主剖面内测量的前的前刀面与基面之间的刀面与基面之间的夹角夹角，有正负之分。，有正负之分。13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度选择前角的原则选择前角的原则：n（）工件材料（）工件材料软，取大值；软，取大值

17、；n（）车刀材料（）车刀材料的强度、韧性差时取的强度、韧性差时取小值；小值；n（）粗加工取（）粗加工取小值；精加工取大值。小值；精加工取大值。13.3.2 刀具结构刀具结构( (二二) )车刀的角度车刀的角度n、后角后角0 0 ：主剖面主剖面内测量的后内测量的后面与主切削平面之面与主切削平面之间的夹角间的夹角。13.3.2 刀具结构刀具结构( (二二) )车刀车刀的角度的角度选择后角的原则选择后角的原则：n（）粗加工选小（）粗加工选小值；精加工选大值。值；精加工选大值。n（）工件材料较（）工件材料较硬时选小值。硬时选小值。13.3.2 刀具结构刀具结构( (二二) )车刀的角度车刀的角度n、主

18、偏角、主偏角KK ：基面内测量基面内测量的主切削刃与进给的主切削刃与进给方向的夹角方向的夹角。13.3.2 刀具结构刀具结构主偏角对切削力的影响主偏角对切削力的影响13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度选择主偏角的原则选择主偏角的原则：n（）工艺系统刚度好（）工艺系统刚度好时，选小值；时，选小值；n（）加工硬度高的材（）加工硬度高的材料，选小值；料，选小值；n（）根据被加工工件（）根据被加工工件的表面结构、形状选取；的表面结构、形状选取；n（）根据操作者的方（）根据操作者的方便取。便取。13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度n、副偏角、副偏角KK

19、：基面内测量的副切基面内测量的副切削刃与进给反方向削刃与进给反方向的夹角的夹角。13.3.2 刀具结构刀具结构副偏角对残留面积的影响副偏角对残留面积的影响13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度选择副偏角的原则选择副偏角的原则：n（）减小副偏角，可以减少工（）减小副偏角，可以减少工件表面的粗糙度；增加刀尖强度，提件表面的粗糙度；增加刀尖强度，提高刀具的耐用度。高刀具的耐用度。n（）精加工取小值，必要时加（）精加工取小值，必要时加磨修光刃。磨修光刃。n（）加工硬度、强度高的材料（）加工硬度、强度高的材料或断续切削时，取小值，以提高刀尖或断续切削时，取小值，以提高刀尖强度。强

20、度。n（）加工需要中间切入的工件，（）加工需要中间切入的工件，取取30304545。n（）切断刀取（）切断刀取1 12 2，以保证，以保证刀尖强度和重磨后刀头的宽度。刀尖强度和重磨后刀头的宽度。13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度n、刃倾角、刃倾角ss：在主切削平面内测量在主切削平面内测量的主切削刃与基面之的主切削刃与基面之间的夹角。间的夹角。13.3.2 刀具结构刀具结构刃倾角的影响刃倾角的影响13.3.2 刀具结构刀具结构选择选择刃倾角刃倾角的原则的原则n（）粗车钢料和灰铸铁时，要（）粗车钢料和灰铸铁时，要求刀尖强度好，取较小的负值。求刀尖强度好，取较小的负值。n

21、（）精车钢料和灰铸铁时，为（）精车钢料和灰铸铁时，为了不使切屑拉毛已加工表面，取较小了不使切屑拉毛已加工表面，取较小的正值。的正值。n（）断续切削时，为了提高刀（）断续切削时，为了提高刀具的耐冲击能力，取较大的负值。具的耐冲击能力，取较大的负值。13.3.2 刀具结构刀具结构（二）车刀的角度（二）车刀的角度n 、楔角楔角0 0：主截面内测量的前主截面内测量的前面与后面的夹角。面与后面的夹角。00r13.3.2 刀具结构刀具结构n、刀尖角、刀尖角r r：主切削刃与副切削主切削刃与副切削刃在基面上的投影刃在基面上的投影 之间的夹角。之间的夹角。四、车刀的工作角度四、车刀的工作角度n（一）安装位置（

22、一）安装位置对车刀角度的影响对车刀角度的影响13.3.2 刀具结构刀具结构四、车刀的工作角度四、车刀的工作角度n、刀杆中心线与进给方向偏斜，、刀杆中心线与进给方向偏斜，主偏角与副偏角发生变化。主偏角与副偏角发生变化。13.3.2 刀具结构刀具结构四、车刀的工作角度四、车刀的工作角度n （二）进给运动对车刀角度的影响（二）进给运动对车刀角度的影响车削时，除工件旋转外，车刀还需做直线运动，两个车削时，除工件旋转外，车刀还需做直线运动，两个运动合成为运动合成为螺旋运动螺旋运动。横向进给时，车刀的工作前角逐渐增大，后角逐渐减横向进给时，车刀的工作前角逐渐增大，后角逐渐减小。小。纵向车削时，车刀的工作前

23、角增大，后角减小。纵向车削时，车刀的工作前角增大，后角减小。13.3.2 刀具结构刀具结构第三节第三节 金属切削过程及基本规律金属切削过程及基本规律金属切削过程是刀具与工件间相互金属切削过程是刀具与工件间相互作用又相对运动的过程。金属在切削过作用又相对运动的过程。金属在切削过程中的变形现象、热现象和刀具磨损现程中的变形现象、热现象和刀具磨损现象等，对加工质量、生产率和生产成本象等，对加工质量、生产率和生产成本有重要影响。有重要影响。13.4.1 13.4.1 切切削过程及切屑类型削过程及切屑类型一、切屑形成一、切屑形成过程过程切削过程切削过程：切：切削时，在刀具切削削时，在刀具切削刃和前面的推

24、挤作刃和前面的推挤作用下，使被切削的用下，使被切削的金属层产生变形、金属层产生变形、剪切滑移而变成切剪切滑移而变成切屑。屑。 二二、切屑类型、切屑类型13.4.1 13.4.1 切切削过程及切屑类型削过程及切屑类型13.4.2 13.4.2 积屑积屑瘤和表面变形强化瘤和表面变形强化一、一、积屑瘤积屑瘤：用：用中等切中等切削速度削速度切削钢料或其他塑性切削钢料或其他塑性金属，在车刀前面上靠近主金属，在车刀前面上靠近主切削刃的部位牢固地粘着一切削刃的部位牢固地粘着一小块金属，其硬度为金属本小块金属，其硬度为金属本身硬度的身硬度的2 2倍倍3.53.5倍。倍。 粗加工时可利用积屑瘤粗加工时可利用积屑

25、瘤；精加工时应尽量避免积屑；精加工时应尽量避免积屑瘤产生。瘤产生。 二、表面变形强化和残余应力二、表面变形强化和残余应力加工硬化加工硬化：在切削加工塑性材料：在切削加工塑性材料时，工件已加工表面表层的硬度明显时，工件已加工表面表层的硬度明显提高而塑性下降的现象。提高而塑性下降的现象。残余应力残余应力：在外力消失后，残余：在外力消失后，残余在物体内部而总体又保持平衡的内应在物体内部而总体又保持平衡的内应力。力。加工硬化和残余应力同时出现。加工硬化和残余应力同时出现。13.4.2 13.4.2 积屑积屑瘤和表面变形强化瘤和表面变形强化13.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率切削

26、力切削力：在切削加工时，刀具切削工件材：在切削加工时，刀具切削工件材料所受到的阻力。料所受到的阻力。n（一）切削力的来源与分解（一）切削力的来源与分解n、切削力的来源、切削力的来源在切削过程中，切屑和工件已加工表面产在切削过程中，切屑和工件已加工表面产生弹性生弹性塑性变形，其变形抗力垂直作用于刀塑性变形，其变形抗力垂直作用于刀具的前面和后面；同时切屑沿前刀面流出、后具的前面和后面；同时切屑沿前刀面流出、后刀面与工件已加工表面摩擦，产生摩擦力，上刀面与工件已加工表面摩擦，产生摩擦力，上述力的合力述力的合力切削力切削力。（一）切削力的来源与分解（一）切削力的来源与分解n、切削力的分、切削力的分解解

27、主切削力（切向主切削力（切向力力FzFz）：在切削速度：在切削速度方向上的分力；方向上的分力；背向分力（径向背向分力（径向力力FyFy）：在工件半径：在工件半径方向上的分力；方向上的分力；进给抗力（轴向进给抗力（轴向力力FxFx）：在工件轴线：在工件轴线方向上的分力。方向上的分力。13.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率（一）切削力的来源与分解（一）切削力的来源与分解22222zFyFxFzFDFFrkDFyFcosrkDFxFsin合力合力F F、推力、推力F FD D与各与各分力之间的关系：分力之间的关系：13.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率（二

28、）车削时各分力对加工的影响（二）车削时各分力对加工的影响n、主切削力、主切削力FzFz消耗功率最多，可使刀杆发生弯曲，使切削深度和刀具的消耗功率最多，可使刀杆发生弯曲，使切削深度和刀具的工作前角减小。工作前角减小。n、背向力、背向力F Fy y使工件在水平面内弯曲，且容易引起振动。使工件在水平面内弯曲，且容易引起振动。n、进给力、进给力F Fx x加工大直径薄壁的盘类工件的端面时，使工件发生轴向变加工大直径薄壁的盘类工件的端面时，使工件发生轴向变形，影响工件端面的形状精度。形，影响工件端面的形状精度。13.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率（三）影响切削力的因素（三）影响切

29、削力的因素n、工件材料、工件材料材料的硬度、强度、材料的硬度、强度、塑性、韧性越高，产生的塑性、韧性越高，产生的切削力越大。切削力越大。n、刀具角度、刀具角度n（）前角越大，切（）前角越大，切削力越小；削力越小；n（）主偏角增大，（）主偏角增大，背向力减小，进给力增大；背向力减小，进给力增大；n（）刃倾角增加背（）刃倾角增加背向力减小，进给力增大。向力减小，进给力增大。13.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率（三）影响切削力的因素（三）影响切削力的因素n、切削用量、切削用量n背吃刀量和进给量增加，切削力增背吃刀量和进给量增加，切削力增加。加。n 、其他因素、其他因素 刀具磨

30、损，切削力增大。刀具磨损，切削力增大。 浇注切削液，降低切削力。浇注切削液，降低切削力。 13.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率（四）切削功率（四）切削功率n 切削功率为：n P Pm m=10=10-3-3F Fz zv vc c 式中：P Pm m：切削功率，：切削功率，KwKw； F Fz z：主切削力，：主切削力，N N； v vc c：切削速度，：切削速度，M/sM/s。 电机功率为：电机功率为： P Pc cP Pm m/m m 式中：m m:机床传动效率，0.750.8513.4.3 13.4.3 切削力和切削功率切削力和切削功率13.4.4 13.4.4

31、切削切削热和切削温度热和切削温度n（一）切削热的来源和传散（一）切削热的来源和传散切削热来源切削热来源：切削层金属发生弹、：切削层金属发生弹、塑性变形的热量以及切屑与前刀面、塑性变形的热量以及切屑与前刀面、工件与后刀面之间摩擦产生的热。并工件与后刀面之间摩擦产生的热。并通过切屑、工件、刀具和周围的介质通过切屑、工件、刀具和周围的介质传散。传散。切削温度切削温度：指切削区域的平均温：指切削区域的平均温度，其高低取决于切削热的产生和传度，其高低取决于切削热的产生和传散情况。散情况。切削热的影响切削热的影响：使工件产生热变：使工件产生热变形，影响工件的精度。加速刀具的磨形，影响工件的精度。加速刀具的

32、磨损。损。（二）影响切削温度的主要因素（二）影响切削温度的主要因素n、工件材料：、工件材料：强度、硬度及强度、硬度及导热性导热性等。等。n、刀具角度、刀具角度n 、切削用量、切削用量n 、其他因素：、其他因素：冷却润滑液冷却润滑液；刀具材料刀具材料导热性及刀具磨损。导热性及刀具磨损。13.4.4 13.4.4 切削切削热和切削温度热和切削温度六、冷却润滑液六、冷却润滑液n（一）冷却润滑液的作用（一）冷却润滑液的作用13.4.4 13.4.4 切削切削热和切削温度热和切削温度n、冷却作用、冷却作用降低切削温度、提高刀具耐用度。降低切削温度、提高刀具耐用度。n、润滑作用、润滑作用减小摩擦因数，减小

33、切削力和切削热，减小摩擦因数，减小切削力和切削热，使刀具的磨损减少；限制积屑瘤的生长，使刀具的磨损减少；限制积屑瘤的生长，改善加工表面质量。改善加工表面质量。（一）冷却润滑液的作用（一）冷却润滑液的作用n、清洗作用、清洗作用清洗生产过程中产生的细小切屑和清洗生产过程中产生的细小切屑和磨粒，以保证工件表面质量和机床精度。磨粒，以保证工件表面质量和机床精度。13.4.4 13.4.4 切削切削热和切削温度热和切削温度n、防锈作用、防锈作用（二）冷却润滑液的分类（二）冷却润滑液的分类n、水溶液、水溶液水加入一定的添加剂可达到防锈、润滑水加入一定的添加剂可达到防锈、润滑的效果。的效果。特点特点：冷却能

34、力强，便于观察。：冷却能力强，便于观察。13.4.4 13.4.4 切削切削热和切削温度热和切削温度n、乳化液、乳化液由乳化油稀释而成。由乳化油稀释而成。特点特点：冷却作用良好；因其含水量大，：冷却作用良好；因其含水量大，润滑、防锈性差。润滑、防锈性差。 n、切削油、切削油主要成分是矿物油。主要起润滑作用。主要成分是矿物油。主要起润滑作用。13.4.5 13.4.5 刀具磨损和耐用度刀具磨损和耐用度 n（一）刀具磨损的（一）刀具磨损的形式形式n、后刀面磨损、后刀面磨损使后角小于或等于使后角小于或等于零度。零度。产生原因产生原因：n（）切削脆性材（）切削脆性材料。料。n（）以较低的切（）以较低的

35、切削速度和较小的进给量削速度和较小的进给量切削塑性材料。切削塑性材料。（一）刀具磨损的形式（一）刀具磨损的形式n、前刀面磨、前刀面磨损损产生原因产生原因：用：用较高的切削速度和较高的切削速度和较大的进给量切削较大的进给量切削塑性金属。塑性金属。13.4.5 13.4.5 刀具磨损和耐用度刀具磨损和耐用度 （一）刀具磨损的形式（一）刀具磨损的形式n、前、后、前、后刀面同时磨损刀面同时磨损产生原因产生原因：采用中等切削速采用中等切削速度和中等进给量度和中等进给量切削塑性材料。切削塑性材料。13.4.5 13.4.5 刀具磨损和耐用度刀具磨损和耐用度 （二）影响刀具磨损的主要因素（二）影响刀具磨损的

36、主要因素n、工件材料、工件材料13.4.5 13.4.5 刀具磨损和耐用度刀具磨损和耐用度 n、刀具角度、刀具角度n（）前角增大，磨损减小。（）前角增大，磨损减小。n（）后角增大，磨损减小。（）后角增大，磨损减小。n（）主偏角增大，磨损加快。（）主偏角增大，磨损加快。n 、切削用量、切削用量切削速度、进给量、背吃刀量。切削速度、进给量、背吃刀量。（三）刀具磨损限度和刀具耐磨度（三）刀具磨损限度和刀具耐磨度n、刀具磨损限度、刀具磨损限度：刀具从开始切削到不能继刀具从开始切削到不能继续使用为止的那段续使用为止的那段磨损量磨损量。以后刀面磨损量以后刀面磨损量V VB B作为刀作为刀具的磨损限度。具的

37、磨损限度。13.4.5 13.4.5 刀具磨损和耐用度刀具磨损和耐用度 n、刀具耐用度、刀具耐用度：刀：刀具由刃磨后开始切削到达具由刃磨后开始切削到达磨损限度为止的磨损限度为止的总切削时总切削时间间。n3 3、刀具寿命、刀具寿命：新刀：新刀具从开始使用到报废为止具从开始使用到报废为止的实际的实际切削时间的总和切削时间的总和。切削用量的选择原则切削用量的选择原则n、粗加工，考虑提高生产率和、粗加工，考虑提高生产率和保证合理的刀具耐用度。保证合理的刀具耐用度。n（）选用较大的背吃刀量。（）选用较大的背吃刀量。n（）选用较大的进给量。（）选用较大的进给量。n（）根据刀具耐用度和机床功（）根据刀具耐用

38、度和机床功率选择合理的切削速度。率选择合理的切削速度。切削用量的选择原则切削用量的选择原则n、精加工，以保证加工精度和、精加工，以保证加工精度和表面质量为主，兼顾必要的刀具耐用表面质量为主，兼顾必要的刀具耐用度和生产率。度和生产率。n（）选择较高的切削速度，避（）选择较高的切削速度，避免积屑瘤的产生。免积屑瘤的产生。n（）在保证表面粗糙度的前提（）在保证表面粗糙度的前提下尽量选择较大的进给量。下尽量选择较大的进给量。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量n一、一、加工精度加工精度 零件经机械加工后，各表面的零件经机械加工后，各表面的实际尺寸、形状和相互位置与理想实际尺寸、形状和相互位置与

39、理想值的接近程度。值的接近程度。加工误差加工误差：机械加工后所获得：机械加工后所获得的零件各表面的尺寸、形状以及各的零件各表面的尺寸、形状以及各表面间的相互位置存在的误差。表面间的相互位置存在的误差。13.5 加工质量和生产率一、加工精度一、加工精度尺寸精度尺寸精度：零件的直径、长度和表：零件的直径、长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值的接面间距离等尺寸的实际值与理想值的接近程度。近程度。形状精度形状精度：零件表面或线的实际形：零件表面或线的实际形状与理想形状的接近程度。状与理想形状的接近程度。位置精度位置精度：零件表面或线的实际位：零件表面或线的实际位置与理想位置的接近程度。置与理想位置的

40、接近程度。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量一、加工精度一、加工精度材料：40Cr；硬度：HRC3238。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量一、加工精度一、加工精度 加工经济精度加工经济精度：某种加工方法，：某种加工方法，在正常条件下所能保证的加工精度。在正常条件下所能保证的加工精度。一般情况下，零件的加工精度一般情况下，零件的加工精度要求越高，其加工成本就越高。要求越高，其加工成本就越高。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量二、表面质量二、表面质量机械加工后零件表面层的状况。机械加工后零件表面层的状况。包括包括：表面几何形状和表面层：表面几何形状和表面层物理、力学

41、性能两方面的内容。物理、力学性能两方面的内容。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量（一）表面几何形状误差（一）表面几何形状误差n、表面粗糙度表面粗糙度：已加工表面波距：已加工表面波距在在1mm1mm以下的微观几何形状误差。以下的微观几何形状误差。n、表面波度表面波度：已加工表面波距为：已加工表面波距为1mm1mm10mm10mm的几何形状误差。的几何形状误差。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量（二）表面层物理、力学性能的变化（二）表面层物理、力学性能的变化表面层物理、力学性能的变表面层物理、力学性能的变化主要指以下几方面化主要指以下几方面：n（1 1）加工变形硬化；）加工变形

42、硬化；n（2 2）残余应力；）残余应力；n（3 3）金相组织变化。）金相组织变化。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量三、获得规定加工精度的方法三、获得规定加工精度的方法n1 1、试切法、试切法： 为满足一定精度，为满足一定精度，试探性的对工件切试探性的对工件切割若干次，直至其割若干次，直至其达到规定的精度要达到规定的精度要求。求。适合于单件，适合于单件，小批量生产。小批量生产。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量三、获得规定加工精度的方法三、获得规定加工精度的方法n、调整法、调整法：在一批工件加工前，按一定要求调：在一批工件加工前，按一定要求调整刀具与机床、夹具的相对位置和相

43、互运动关系。整刀具与机床、夹具的相对位置和相互运动关系。 特点特点：能自动保证一批工件的加工精度，生产率：能自动保证一批工件的加工精度，生产率较高。较高。适合成批生产和大量生产。适合成批生产和大量生产。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量三、获得规定加工精度的方法三、获得规定加工精度的方法n、定尺寸刀具法定尺寸刀具法：采用具有一定：采用具有一定尺寸与形状的刀具进行加工，工件的尺尺寸与形状的刀具进行加工，工件的尺寸与形状直接由刀具来保证。寸与形状直接由刀具来保证。特点特点：加工精度取决于刀具及切削：加工精度取决于刀具及切削用量等。生产率高，但刀具制造较为复用量等。生产率高，但刀具制造较为

44、复杂。杂。常用于孔、螺纹孔、成形表面的加常用于孔、螺纹孔、成形表面的加工。工。13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量三、获得规定加工精度的方法三、获得规定加工精度的方法n、自动控制法自动控制法：采用度量装置、进：采用度量装置、进给装置和控制系统组成一个自动加工的循环给装置和控制系统组成一个自动加工的循环过程，使加工过程中度量、切削、补偿调整过程，使加工过程中度量、切削、补偿调整等一系列工作自动完成，且在工件达到要求等一系列工作自动完成，且在工件达到要求的尺寸时，机床自动退刀停止加工。的尺寸时，机床自动退刀停止加工。特点特点：工件的形状精度取决于刀具精：工件的形状精度取决于刀具精度；工件的

45、位置精度取决于机床精度、夹具度；工件的位置精度取决于机床精度、夹具精度和工件安装精度。精度和工件安装精度。 13.5.1 13.5.1 加加工质量工质量四、影响加工精度的主要工艺因素四、影响加工精度的主要工艺因素n1 1、工艺系统几何误差、工艺系统几何误差n2 2、工艺系统的受力变形（刚度）、工艺系统的受力变形（刚度）n3 3、工艺系统受热变形引起的误差、工艺系统受热变形引起的误差n4 4、内应力重新分布引起的误差、内应力重新分布引起的误差n5 5、其他原因、其他原因1 1、工艺系统几何误差工艺系统几何误差工艺系工艺系统统：机床、：机床、夹具、工件夹具、工件和刀具构成和刀具构成的弹性系统。的弹

46、性系统。工艺系工艺系统的几何误统的几何误差是机床、差是机床、刀具、夹具刀具、夹具等的制造误等的制造误差和磨损。差和磨损。四 影响加工精度的主要工艺因素 原始误差 加工前误差加工中误差加工后误差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差工件装夹误差工艺系统受力变形刀具磨损残余应力引起变形测量误差工艺系统热变形工艺系统静误差 工艺系统动误差 n毛坯复映误差：毛坯复映误差：由于工件由于工件的加工余量发生变化，工件材的加工余量发生变化，工件材质不均等因素引起的切削力大质不均等因素引起的切削力大小发生变化，使工艺系统变形，小发生变化，使工艺系统变形，产生的加工误差。产生的加工误差。 可通过多道工序或多次走可通

47、过多道工序或多次走刀减少。刀减少。 由切削力大小变化引起的误差由切削力大小变化引起的误差误差复映系数误差复映系数工工毛毛n 误差复映规律：误差复映规律：当毛坯有当毛坯有形状误差或位置误差时，加工后形状误差或位置误差时，加工后工件仍会有同类的加工误差。但工件仍会有同类的加工误差。但每次走刀后工误差将逐步减少。每次走刀后工误差将逐步减少。由夹紧变形引起的误差由夹紧变形引起的误差n工件在装夹过程中，如果工件刚度低工件在装夹过程中，如果工件刚度低或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引或夹紧力的方向和施力点选择不当，将引起工件变形，造成加工误差。起工件变形，造成加工误差。 减小工艺系统受力变形的主要途径减

48、小工艺系统受力变形的主要途径n 提高工艺系统刚提高工艺系统刚度度n（1 1）提高工件和）提高工件和刀具的刚度：钻孔和镗刀具的刚度：钻孔和镗孔采用孔采用钻套钻套和和镗套镗套；车；车削细长杆设置削细长杆设置中心架中心架或或跟刀架跟刀架。n（2 2）提高机床刚）提高机床刚度。度。n（3 3）采用合理的）采用合理的装夹方式和加工方式。装夹方式和加工方式。减小切削力及其变化减小切削力及其变化n合理选择刀具材料、增大刀具的合理选择刀具材料、增大刀具的前角和主偏角、对工件进行合理地热前角和主偏角、对工件进行合理地热处理可减小切削力；使工件的加工余处理可减小切削力；使工件的加工余量和材料的性能保持均匀，控制切

49、削量和材料的性能保持均匀，控制切削力的变动幅度。力的变动幅度。2 2）减小工艺系统受力变形的主要途径）减小工艺系统受力变形的主要途径2 2、工艺、工艺系统受热变形引起的误差系统受热变形引起的误差（1 1）切削热切削热由被加工由被加工材料塑性变形及刀具、工件材料塑性变形及刀具、工件和切屑之间的摩擦功和切屑之间的摩擦功转变成的热能。引起转变成的热能。引起工件和刀具的变形。工件和刀具的变形。工艺系统热源内部热源外部热源切削热摩擦热环境热辐射热电机、轴承、齿轮、油泵等工件、刀具、切屑、切削液气温、室温变化、热、冷风等日光、照明、暖气、体温等2 2、工艺系统、工艺系统受热变形引起的误差受热变形引起的误差

50、n（2 2）摩擦热和能量损耗）摩擦热和能量损耗由机床中由机床中运动副相对运动运动副相对运动所产生所产生的的摩擦热摩擦热和和动力源动力源工作时的工作时的能源损耗能源损耗所产生的热。主要引起机床的变形。所产生的热。主要引起机床的变形。 （3 3）周围环境热源和阳光热辐）周围环境热源和阳光热辐射等。射等。3 3、内、内应力重新分布引起的误差应力重新分布引起的误差内应力变化与平衡内应力变化与平衡：内应力总是拉：内应力总是拉应力和压应力并存而处于不稳定的平衡应力和压应力并存而处于不稳定的平衡状态。当外界条件发生变化，内应力平状态。当外界条件发生变化，内应力平衡状态遭到破坏，内应力将重新分布，衡状态遭到破

51、坏，内应力将重新分布，工件产生变形，以求在新的基础上达到工件产生变形，以求在新的基础上达到新的平衡。新的平衡。1 1）工）工件内应力的产生件内应力的产生n热加工过程中内应力的产生热加工过程中内应力的产生a a、工件冷却时各部分的、工件冷却时各部分的冷却速度冷却速度和和收缩程度不一致收缩程度不一致，在工件内部产生内应，在工件内部产生内应力；力；b b、由于金属材料发生由于金属材料发生相变相变，带来体，带来体积的变化，产生内应力。积的变化，产生内应力。4 4、内、内应力重新分布引起的误差应力重新分布引起的误差1 1）工）工件内应力的产生件内应力的产生n工件在切削加工和冷压加工中内应工件在切削加工和

52、冷压加工中内应力的产生力的产生切削加工内应力产生机理切削加工内应力产生机理：在加工：在加工过程中，工件原有的应力平衡被破坏，过程中，工件原有的应力平衡被破坏，重新分布达到新的平衡；局部表面层在重新分布达到新的平衡；局部表面层在高温高压下不均匀塑性变形产生新的内高温高压下不均匀塑性变形产生新的内应力。应力。冷压加工的内应力产生机理冷压加工的内应力产生机理：在外：在外力作用下，由力作用下，由不均匀塑性变形不均匀塑性变形引起。引起。4 4、内、内应力重新分布引起的误差应力重新分布引起的误差2 2）减）减小内应力变形误差的途径小内应力变形误差的途径n改进零件结构改进零件结构设计零件时，做到壁厚均匀，结

53、构设计零件时，做到壁厚均匀，结构对称。对称。n增设消除内应力的热处理工序增设消除内应力的热处理工序工件进行机械加工前，进行工件进行机械加工前，进行退火、退火、回火回火处理等。处理等。n合理安排工艺过程合理安排工艺过程粗加工与精加工分开进行。粗加工与精加工分开进行。4 4、内、内应力重新分布引起的误差应力重新分布引起的误差5 5、其他、其他原因原因n) )原理误差原理误差用用近似的加工近似的加工方法，方法，近似的传动比近似的传动比和和近似近似形状的刀具形状的刀具进行加工时，产生的加工误差。进行加工时，产生的加工误差。n) )测量误差测量误差计量器具本身精度的影响；温度的影响；计量器具本身精度的影

54、响；温度的影响；人的主观原因。人的主观原因。n) )调整误差调整误差切削加工时，要获得规定的尺寸就必须切削加工时，要获得规定的尺寸就必须对机床对机床、刀具和夹具进行调整，因此产生调、刀具和夹具进行调整，因此产生调整误差。整误差。机械加工表面质量机械加工表面质量n一、表面质量对产品使用性能的影响一、表面质量对产品使用性能的影响n、对零件耐磨性的影响对零件耐磨性的影响零件的耐磨性与摩擦副的材料、润滑条零件的耐磨性与摩擦副的材料、润滑条件及表面质量有关。件及表面质量有关。表面表面粗糙度粗糙度及其及其硬度硬度，它们必须控制在，它们必须控制在一定范围。一定范围。13.5.1 加工质量一、表面质量对产品使

55、用性能的影响一、表面质量对产品使用性能的影响n、对零件配合质量的影响、对零件配合质量的影响间隙配合表面，粗糙度越大，磨损越间隙配合表面，粗糙度越大，磨损越大；过盈配合表面，粗糙度越大，过盈量大；过盈配合表面，粗糙度越大，过盈量减少越多。减少越多。13.5.1 加工质量n、对零件疲劳强度的影响、对零件疲劳强度的影响在在交变载荷交变载荷作用下表面作用下表面微观不平微观不平易易产生产生应力集中应力集中，当应力超过疲劳极限，当应力超过疲劳极限，造成疲劳损坏。造成疲劳损坏。防止方法防止方法：提高表面：提高表面硬度硬度；减小表；减小表面面粗糙度值粗糙度值；使表面产生；使表面产生压应力压应力。一、表面质量对

56、产品使用性能的影响一、表面质量对产品使用性能的影响n 4 4、对零、对零件抗腐蚀性能的影响件抗腐蚀性能的影响腐蚀介质对零件表面粗糙、凹谷、腐蚀介质对零件表面粗糙、凹谷、尖锐、裂纹处产生严重腐蚀。尖锐、裂纹处产生严重腐蚀。防止方法防止方法：减小表面：减小表面粗糙度值粗糙度值；控制控制加工硬化加工硬化和和残余应力残余应力。13.5.1 加工质量一、表面质量对产品使用性能的影响一、表面质量对产品使用性能的影响n 5 5、其他影响、其他影响）表面粗糙度影响密封性；）表面粗糙度影响密封性；）表面粗糙度影响滑动零件的）表面粗糙度影响滑动零件的灵活性，发热、功率损失；灵活性，发热、功率损失；）残余应力使加工

57、好的零件应）残余应力使加工好的零件应力重新分布，影响尺寸和形状精度。力重新分布，影响尺寸和形状精度。13.5.1 加工质量二、影响加工表面质量的工艺因素二、影响加工表面质量的工艺因素n（一）影响加工表面粗糙度的工（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素艺因素几何因素几何因素：刀刃与工件相对运动：刀刃与工件相对运动轨迹形成表面粗糙度；轨迹形成表面粗糙度；物理因素物理因素：被加工材料性质及切：被加工材料性质及切削机理有关的因素。削机理有关的因素。13.5.1 加工质量（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素n、切削加工后的表面粗糙度、切削加工后的表面粗糙度）刀具相对工件作进给

58、运动时，加工）刀具相对工件作进给运动时，加工表面留下的切削表面留下的切削残留面积残留面积的高度。的高度。13.5.1 加工质量n）刀具刃口的表面粗糙度在工件表面）刀具刃口的表面粗糙度在工件表面产生产生“复映复映”效果。效果。（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素（一）影响加工表面粗糙度的工艺因素n、磨削加工后的表面粗糙度、磨削加工后的表面粗糙度n（1 1）砂轮的粒度）砂轮的粒度n（2 2）砂轮的整修）砂轮的整修n （3 3）砂轮速度与工件速度）砂轮速度与工件速度 砂轮砂轮速度提高速度提高，工件表面粗糙度值低；砂轮速度，工件表面粗糙度值低；砂轮速度与工件速度不为与工件速度不为整数倍整数倍时工件表面粗

59、糙度值低。时工件表面粗糙度值低。n （4 4）磨削深度）磨削深度 减小磨削深度减轻工件材料的塑性变形，减小表减小磨削深度减轻工件材料的塑性变形，减小表面粗糙度值。面粗糙度值。13.5.1 加工质量（二）影响表面层物理、力学性能（二）影响表面层物理、力学性能的工艺因素的工艺因素n、加工表面的加工硬化、加工表面的加工硬化加工硬化加工硬化： 金属切削加工后巳加工面表面的强金属切削加工后巳加工面表面的强度和硬度有所提高，而塑性有所下降的现象。度和硬度有所提高，而塑性有所下降的现象。产生机理产生机理：塑性变形；高温引起相变；充分冷却：塑性变形；高温引起相变；充分冷却引起二次淬火。引起二次淬火。13.5.

60、1 加工质量、加工表面残余应力、加工表面残余应力没有外力的情况下零件上存留的没有外力的情况下零件上存留的应力。应力。残余残余拉应力拉应力使表面产生微裂纹，降使表面产生微裂纹，降低零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。低零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。残余残余压应力压应力提高零件的耐磨性、疲提高零件的耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。劳强度和耐腐蚀性。13.5.1 加工质量、加工表面残余应力、加工表面残余应力 产生残余应力的原因产生残余应力的原因：（1 1）冷塑性变形）冷塑性变形工件表面产生工件表面产生残余压应力残余压应力，里层产生，里层产生残余拉应力残余拉应力。13.5.1 加工质量 （3 3）相变引