漳职院金属工艺学课件08金属切削加工

§8.1零件加工质量

加工精度是指工件在加工后，其尺寸、形状和位置等几何参数的实际数值与理论参数符合的程度。表面质量是指工件切削加工后，表面粗糙度和表面层的物理、力学性能的变化。一、加工精度（一）尺寸精度尺寸精度是指加工表面自身尺寸与表面间的准确程度。

IT01、IT0、IT1、IT2、......、IT18，分为20个等级。

（二）形状精度、位置精度指零件的实际形状和实际位置对理想形状和理想位置的符合程度。

二、表面粗糙度零件在切削加工时，由于刀具在零件表面上留下的刀痕、表面金属塑性变形及机床的振动等原因，加工后的零件表面上不可避免地要产生微小的峰谷。表示零件这种微观的几何误差，称为表面粗糙度。评定参数有：轮廓算术平均偏差Ra；微观不平度十点高度Rz；轮廓最大高度Ry。

1.轮廓算术平均偏差Ra——在取样长度内轮廓偏距绝对值的算术平均值。

2.微观不平度十点高度Rz——在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个轮廓谷深的平均值之和。

3.轮廓最大高度Ry——在取样长度内轮廓最高峰顶线与最低谷底线之间的距离。

§8.2金属切削加工基本知识

一、切削运动和切削要素（一）切削运动切削运动——为了切除工件上多余的金属，以获得形状精度、尺寸精度和表面质量都符合要求的工件，刀具与工件之间的相对运动。（1）主运动——促使刀具和工件之间产生相对运动从而使刀具前面接近工件。（2）进给运动——使刀具与工件之间产生附加的相对运动。

（二）切削要素

1.切削用量要素表面：待加工表面、过渡表面、已加工表面（1）切削速度Vc——刀具切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。主运动为旋转运动时：

主运动为直线运动时：

（2）进给量f——刀具在进给运动方向相对于工件的位移量。mm/r

（3）背吃刀量ap——已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。

2.切削层尺寸平面要素（1）切削层公称厚度hD——在切削层平面上垂直于切削刃方向所测得的切削层尺寸。（2）切削层公称宽度bD——在切削层平面上，沿切削刃方向所测得的切削层尺寸。（3）切削层公称横截面积AD——在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面上的实际横截面积。

二、切削刀具切削部分——直接参加切削工件，由专门的刀具材料制成。刀柄——装夹刀具，选用优质碳素结构钢制成（一）刀具材料

1.对刀具材料的基本要求硬度HRC60以上，强度、韧性，耐磨性，热硬性，工艺性

2.常用材料（1）工具钢——碳素工具钢、合金工具钢、高速钢（2）硬质合金——钨钴（YG）类、钨钛钴（YT）类（3）陶瓷和超硬材料

（二）刀具的结构及其几何参数（1）前面——刀具上切屑流过的表面。（2）主后面——刀具上同前面相交形成主切削刃的刀面。（3）副后面——刀具上同前面相交形成副切削刃的刀面。（4）主切削刃——前刀面与后刀面汇交的边缘。（5）副切削刃——前刀面与副后刀面汇交的边缘。（6）刀尖——主、副刀刃相交而形成的一部分切削刃。

二、金属切削过程（一）切屑的形成塑性金属切削过程是一个挤压变形和切离过程，经历了弹性变形、塑性变形、挤裂和切离四个阶段。第Ⅰ变形区近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；第Ⅱ变形区与前刀面接触的切屑底层内产生的变形区；第Ⅲ变形区近切削刃处已加工表层内产生的变形区。

常见切屑：

（二）积屑瘤在一定范围的切削速度下切削塑性金属材料时，常发现在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属。积屑瘤的硬度是金属母体硬度的2～3倍，有保护刀尖，增大前角使切削轻快的作用，但它的顶部凹凸不平和脱落后又易于粘附在已加工表面上，使得表面粗糙度增加，所以。精加工时应避免。

（三）切削力和切削功率

1.切削力的来源、合力及分力切削刀具对工件的作用力。切削力的来源：变形抗力、摩擦力主切削力Fz、进给（走刀）抗力Fy

、吃刀抗力Fx

2.影响切削力的因素（1）工件材料（2）刀具角度（3）切削用量

四、切削热

1.切削热的产生——变形、摩擦

2.切削热的传出——切屑、工件、刀具和周围介质

3.切削液（1）切削液的作用

1）冷却作用2）润滑作用

3）清洗作用4）防锈作用（2）常用切削液的种类和选用

1）水溶液2）乳化液

3）切削油

五、刀具的磨损

1.刀具的磨损形式（1）后刀面磨损（2）前刀面磨损（3）前、后刀面同时磨损

2.刀具的磨损过程（1）初期磨损阶段（2）正常磨损阶段（3）急剧磨损阶段

机床和分类与编号

1.机床的分类机床主要按使用刀具和加工性质，机床可分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨（插）床、拉床、切割机床、电加工机床和其他机床等共12类。在同一类机床中，按照加工精度不同，又分为普通机床、精密机床和高精度机床三个等级；按使用范围，分为通用机床和专用机床；按自动化程度，分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床；按尺寸和质量，可分为一般机床和重型机床等。

车端面的主运动是工件的旋转运动，进给运动是车刀的径向直线运动；车床钻孔的主运动是工件的旋转运动，进给运动是钻头的轴向直线运动；车孔的主运动是工件的旋转运动，进给运动是车刀的轴向和径向直线运动；钻床钻孔的主运动是钻头的旋转运动，进给运动是钻头的直线运动；

牛头刨床刨平面的主运动是刨刀的直线运动，进给运动是工件的直线运动；龙门刨床刨平面的主运动是工件的直线运动，进给运动是刨刀的直线运动；铣床铣平面的主运动是铣刀的旋转运动，进给运动是工件的直线运动；外圆磨床磨外圆的主运动是砂轮（刀具）的旋转运动，进给运动是砂轮（刀具）的直线运动和工件的旋转运动。

2.机床的型号编制方法机床的型号是用来表示机床类别、主要参数和主要特性的代号。机床的型号编制采用汉语拼音和阿拉伯数字按一定规律组合的方式来表示。例如，CM6132精密卧式车床，其型号中的代号及数字的含义如下：

CM6132

类代号特性代号级别代号系列代号主参数代号车床精密落地及卧式最大回转类卧式车床直径

320mm

3.新旧型号机床的区别（1）新型号机床分别用一位数表示组和系代号，而旧型号没有组和系之分；如：C618、C6136

（2）新型号机床的改进顺序号用字母表示，而旧型号在型号末尾用数字表示；如：C6140A、C620-1

（3）新型号机床的特性代号在类代号后，而旧型号的类代号则在型号的末尾。如：CA6140、X62W§8.3车削加工

车床的主运动通常是工件的旋转运动，进给运动通常由刀具的直线运动来完成。主要用于回转体零件的加工。在卧式车床上可以完成的主要加工工艺有：钻中心孔、车外圆、车端面、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹、滚花、车锥面、车成形面、攻螺纹等。一、车床（一）卧式车床的组成由主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、床身、电气箱、床脚等组成。

CA6140车床

主轴箱——改变齿轮的啮合获得合适的主轴转速；进给箱——传递运动，改变进给速度；溜板箱——改变运动方向，并有互锁保护装置刀架——固定和安装刀具；尾座——安装孔加工刀具，并可支承长工件；床身——支承各部件。

二、车削基本工艺

1.卡盘——装夹轴类、盘套类工件。有三爪卡盘、四爪卡盘和花盘

2.顶尖——装夹实心轴类零件。

3.心轴——盘套类零件的装夹。

4.中心架和跟刀架——加工细长轴类工件，提高刚性，减少变形。（一）车外圆长径比L/D<4时，常用三爪卡盘或四爪卡盘装夹；长径比L/D>4时，常用卡盘、顶尖组合或拨盘、顶尖组合装夹；长径比L/D>10时，常用顶尖、中心架、跟刀架组合装夹。

三爪卡盘

四爪卡盘

花盘

（二）车端面粗车或加工大直径工件时，用弯头车刀由外向里切削；精车或加工小直径时用右偏刀由里向外切削。（三）车槽与车断车窄槽时，刀刃与槽宽相同；车宽槽时用同样的车刀，依次横向进刀。车断用车断刀。（四）孔加工钻孔时，刀具安装在尾架上；车孔时，刀具安装在小刀架上纵向运动。

C630

CA6140

Cw6163

车床中心架

CA6140

CW6136B

CD6140A

车床跟刀架

CA6140

CDZ6140

车床刀架

端面拨动顶尖固定顶尖伞形顶尖回转顶尖顶尖

CA6140

C620

车床尾座

（五）车锥面

1.小滑板转位法——适用于加工短锥面；

2.偏移尾座法——加工锥角较小的外锥面。式中，L——工件长度（mm）；

C——锥度；l——锥面长度（mm）

D、d——分别为锥面大小端直径；

——锥角（°）；

3.靠模法——用于加工锥面长、精度高、批量大的内外圆锥面加工。

（六）车螺纹

式中，P工——待加工螺纹螺距（或导程）（mm）；

P丝——车床丝杠螺距（mm）；

z1、z2、z3、z4——交换齿轮齿数。

（七）成形加工双手操纵中、小滑板，控制横向、纵向进给量。这种方法加工精度低，生产率，适用于单件小批量生产。§8.4铣削、刨（插）削、拉削加工

一、铣削加工多刃刀具，生产效率高，加工范围广。适用于平面、沟槽、斜面及成形面加工等。（一）铣床

1.铣床的组成和运动床身、横梁、主轴、升降台、工作台。主运动——刀具旋转运动；进给运动——纵向、横向、垂直运动。

2.工件在铣床上的装夹

XD6132A型万能升降台铣床

（二）铣刀、铣削用量（1）切削速度

（2）进给量

式中，z——铣刀齿数；

n——铣刀转数。

（3）铣削深度（4）铣削宽度

铣刀

铣刀

（三）铣削基本工艺

1.铣平面（1）端铣和周铣

1）端铣的表面较光洁2）端铣较平稳

3）端铣的精度较高4）端铣的生产率较高

5）周铣的刀具使用寿命较低

6）周铣的加工范围广泛（2）顺铣与逆铣

1）顺铣刀具使用寿命较高

2）顺铣加工过程平稳

3）顺铣时工件台可能窜动

2.铣槽（1）普通槽（2）成形槽（3）螺旋槽

二、刨削、插削加工（一）刨床与插床

1.牛头刨床牛头刨床由床身、底座、横梁、工作台、滑枕和刀架等组成。运动：刀具和工件的直线运动应用：刨削平面和刨槽。

2.龙门刨床由床身、立柱、横梁、工作台、垂直刀架和侧刀架、变速装置及电气系统等组成。

3.插床（二）刨削加工

牛头刨床

龙门刨床

插床

三、拉削加工主运动为拉刀的平稳低速直线运动。特点：（1）拉削生产率高（2）拉削加工质量较高（3）拉刀使用寿命长（4）排屑和散热较困难（5）拉刀制造复杂，成本高

在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程，称为拉削加工。拉削工艺范围广，不但可以加工各种形状的通孔，还可以拉削平面