第一章-金属切削加工基础知识

1、第六章，金属切削基础知识，主要内容，1。切割运动和切割元件，2。切割工具，3。金属切削加工。金属切削加工规则，本章重点和难点，1。金属切削过程中的各种物理现象。工具角度标记，内容介绍，6.1，1。切削运动和工件6.2、1上形成的表面。工具材料，2。切削零件的几何参数。工具结构，6.3，1。切割的形成过程和切割类型，2。切除肿瘤，3。切削力和切削力，4。切割热量和切割温度，5。工具磨损和工具耐久性，6.4，1。金属材料的可加工性，金属切削，钳工，机械加工，机械加工方法包括标记，凿，锯，刮，磨，自攻螺钉，定位螺钉等。切削是通过操作机床来完成的，如车削、钻孔、刨削、磨削、齿轮加工等。6.1切割运动和

2、切割元件，6.1.1切割运动和工件上形成的表面。它包括主运动和进给运动。主运动：指形成机床切削速度或在切削过程中消耗主要动力的工作运动。进给运动：指切削过程中工件多余材料不断被去除的工作运动。常用机床的主运动和进给运动：车削、铣削、刨削、平面磨削，主运动：工件旋转、刀具旋转、撞刀旋转、砂轮移动、工作台移动、进给运动：刀具移动、工件移动、工件移动、砂轮间歇移动，切削运动有旋转、直线、曲线、连续和间歇运动形式。注释：1。主运动可以做旋转运动或往复运动；2.主运动可以通过工件(车削外圆)或工具(切削、刨削和铣削)来实现。只有一个主运动，并且可以有多个进给运动。6.1.2切削参数、切削三要素、切削速度

3、、切削深度和进给速度是指单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移，以及待加工表面和被加工表面之间的垂直距离，即主切削刃在垂直于进给运动的方向切入工件的深度。刀具在进给运动方向上相对于工件的位移f (mm/r)，切削速度Vc(车削运动)、d-工件(或刀具)直径(mm) n-工件(或刀具)转速(r/s或r/min)、切削速度Vc(刨削运动)、L-进给速率(f)、(每旋转位移每秒转数)、(每齿进给多少转数fz刀具齿数Z)、车削加工：刀具相对于工件的位移为每旋转工件的mm/r。成形机：每一行程刀具相对于工件在进给方向上的位移，mm/st，反向切削量(切削深度)AP (mm):dw:待加工表面dm:已

4、加工表面，在切削层尺寸平面中垂直于进给方向测量的切削层尺寸。待加工表面：指加工过程中工件上待切割的表面；加工表面：指用刀具切削后的工件表面；加工面：指刀具切削刃在工件上形成的表面。6.1.3切削层参数，切削厚度(hD):垂直于加工表面测量的切削层尺寸；切割宽度(bD):沿主切割边缘测量的切割层尺寸；切割面积：垂直于切割速度的截面中切割层的面积。6.2刀具材料和刀具结构，6.2.1刀具材料，1。刀具材料的基本性能应为33，360，较高的硬度(大于HRC60)；足够的强度和韧性(承受切削力、冲击、振动、不变形等)。)；良好的耐磨性(耐磨性和耐久性)；更高的耐热性(在高温下保持更高的硬度和其他性能)

5、；工艺性好(易于加工成各种工具形状)；成本低，来源广；手工工具的刀具材料：碳素工具钢(T10A含0.7 1.2%碳的优质钢)和合金工具钢(9SiCr，即含铬、钨、锰、硅的碳素工具钢)；2.常用切削刀具材料的类型和特点，加工用切削刀具材料：高速钢(W18Cr4V)和硬质合金(YG、YT)等。碳素工具钢：用于制造简单的低切削速度的手工工具，如锉刀、锯片、刮刀等。合金工具钢：常用于制造低速加工、小变形的工具，如铰刀和拉刀。高速钢：广泛用于制造各种复杂的工具，如钻头、铣刀、拉刀和齿轮刀具。硬质合金：抗弯强度、韧性和冲击韧性差。它通常制成各种类型的刀片，焊接或夹紧在刀体上使用。6.2.2常用刀具的种类，

6、刀具切削零件的几何参数，1。刀具切削部分的部件：刀架：(三面)前刀面：切屑流过的表面；与加工表面相对的表面；与加工表面相对的表面(两个边缘)；主切削刃：前刀面和主前刀面的交点；前刀面和辅助前刀面(一个刀尖)2之间的交点。坐标平面，基面，穿过主切削刃上的点，垂直于主运动方向的平面，切削平面，穿过主切削刃上的点，与加工表面相切并垂直于基面的平面，正交平面，穿过主切削刃上的点并垂直于基面和切削平面，3。主切削刃与进给方向、前刀面与基面、主前刀面与切削平面、负切削刃与进给方向之间的角度、切削平面中的倾斜角、主切削刃与基面之间的角度、前角0-前刀面与基面之间的角度大，切削刃锋利，切屑小，切削力小，切削轻

7、。然而，很容易产生锐边。后角0-增加主后刀面与切削平面之间的夹角可以减少摩擦，提高工件的加工质量和刀具的耐用度，并使切削刃锋利。主偏转角r-主切削刃和进给方向之间的角度影响切削层的形状、切削刃的工作长度和单位切削刃上的载荷。通过降低r，主切削刃单位长度的载荷降低，刀具磨损更少，更耐用。小偏差角r-小切削刃和进给方向之间的角度影响加工表面的粗糙度和尖端强度，降低 r，降低表面粗糙度值，并提高刀具强度。如果太小，辅助切削刃和加工表面之间的摩擦将增加，导致振动并降低表面质量。主偏转角主要影响切削层的形状、表面粗糙度和切削力，副偏转角还影响副切削刃、副侧面和加工表面之间的摩擦以及加工表面的表面粗糙度R

8、a值。注意：车削外圆时，车削外圆与端面的主偏角和次偏角的变化、刀具的工作角度、车刀的安装高度对前角和后角有影响，车削外圆时车刀安装的偏转对主偏角和次偏角有影响，6.2.3。工具结构，工具结构，焊接型，整体型，机床夹具不重。避免了因焊接和磨削造成的缺陷，保持了硬质合金的原有性能，提高了刀具的耐用性。它们大多是高速钢车刀，结构简单，制造和使用方便，是常见的刀具结构形式。6.3金属切削过程，金属切削过程中会发生一系列物理现象，如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等。所有这些都基于芯片形成过程。6.3.1切屑形成过程和切屑类型，1。在切屑形成过程中，随着切削应力和应变的增加，当达到屈服强度时，会发生塑

9、性变形和滑移，切削层中的金属被刀具的前刀面推压后会发生弹性变形。当切削应力达到其断裂强度时，金属材料被压碎并沿着刀具的前刀面流出。2.切屑类型，a)带状切屑，b)节状切屑，c)断屑，带状切屑：切割塑料材料时，采用大前角，带状切屑容易形成，切割速度快，进给速度小。当条状切屑形成时，切削力稳定，加工表面光滑，但不安全。破碎碎片：当切割脆性材料如铸铁和青铜时，容易形成破碎碎片。当碎片形成时，刀头严重磨损并振动，这影响了加工表面的质量。结节状切屑：当使用较低的切割速度和较大的进给速度时，结节状切屑容易形成。当切屑形成时，切削力波动很大，导致振动和加工表面粗糙。(1)切屑形态会随着切割条件的不同而变化；

10、(2)可以控制切削条件，使切屑形态转变为有利于生产，保证切削的顺利进行和工件的加工质量，增加前角，提高切削速度，降低进给速度，有利于颗粒状切屑和节屑转变为条状切屑，使切削过程平稳，减少加工表面的粗加工。1.切屑堆积块的形成，即摩擦阻力切屑滞留层切屑粘在刀具上切屑堆积块。当切割塑料金属如钢、球墨铸铁和铝合金时，当切割速度不高且可能形成带状碎片时，一些金属通常被冷焊(粘结)并沉积在前表面上，形成具有高硬度的楔形物，这可以代替切割刃进行切割。这个小肿块被称为积屑肿块。2.积屑瘤对切削的影响，有利于粗加工，不利于精加工。在正面，它保护刀具，增加工作前角，具有高硬度，可以代替切削刃进行切削，减少刀具的磨

11、损，增加刀具的实际工作前角，减少切削变形和切削力，使切削变轻；在反面，它影响工件的尺寸精度和工件表面的粗糙度，有时大，有时小，有时无。切屑堆积瘤的尖端突出超过切削刃，使实际切削深度不断变化。积屑瘤破裂后，会擦伤表面，加速刀具磨损，形成硬点和毛刺，增加工件表面的粗糙度值。3。控制切屑堆积瘤、影响切屑堆积瘤的因素、工件材料、切削参数、刀具角度、切削液等。在中温时应避免控制措施。降低切削温度，降低积屑瘤的高度，使用润滑性能优异的切削液可以减少甚至消除积屑瘤。切削力的组成和分解，切削力为：前刀面受到切屑压力和摩擦，前刀面受到工件表面压力和摩擦，主切削力(FC)为：反作用力(FF)。切削速度方向的切削力

12、分量垂直于基面，约占总切削力的85% 90%，切削深度方向的切削力分量；它在基面上，与切削深度方向相反，且切削力分量在进给方向上；它在基面上，平行于进给方向，但方向相反。2.影响切削力的因素。3.切削功率切削功率是每个切削部件、工件材料、切削量、刀具角度、高强度和硬度、高塑性和韧性以及大合力所消耗的功率的总和。切削深度、进给速度、切削速度和前角越大，切屑变形越小，切削力Pe-机床电机功率越小；fc-切割力；VC-切割率；-机床的传动效率，6.3.4切削热和切削温度，1。切削热的产生和影响，a .切削热源，切屑层中金属的弹性变形和塑性变形产生的大量热量，切屑与刀具前刀面之间的摩擦，工件与刀具前刀

13、面之间的摩擦，b .切削热的传导，引入切屑，约占总热量的50%，约占总热量的40% 10%，这会使工件膨胀或拉伸，产生尺寸和形状误差，影响加工精度。它被引入刀具，约占总热量的9% 3%，使刀具温度升高，硬度降低，磨损速度加快，耐久性降低。它被引入到周围的介质中，约占总热量的1%，对切割没有不利影响。2.切削温度及其影响因素切削温度受切削参数、工件材料、刀具材料和角度等因素的影响。3.降低切削温度的措施，(1)选择合理的几何角度和切削参数，(2)使用切削液，6.3.5刀具磨损和刀具耐用度，1。刀具磨损形式和过程，刀具磨损形式3360。侧面磨损；前后刀面同时磨损。刀具的磨损过程为33，360。当研

14、磨后的刀具受到切屑的冲击和摩擦时，“凸峰”会在短时间内迅速磨损。在初始磨损阶段、正常磨损阶段和快速磨损阶段，刀具上的不均匀性被磨损掉，磨损量缓慢而稳定地增加，切削刃变钝。随着磨损的增加，刀具失去了正常的切削能力。2.工具耐久性工具耐久性是指从切削开始到磨尖后磨损达到磨损标准的切削时间。用硬质合金车刀车削中碳钢时，刀具耐用度t的经验公式为：切削速度(V)，切削参数(f，p)，切削温度，加速刀具磨损，其中切削速度(V)影响最大。工具材料：耐磨且导热的工具，减少工具磨损。刀具角度：增加前角可以减少切削力和磨损。添加冷却剂：它可以冷却和润滑，并减少刀具的磨损。6.4应用金属切削过程的基本规律，6.4.

15、1金属材料的切削行为是指材料切削的难度。它主要取决于材料的机械性能，并与材料的热处理状态有关。6.4.2机加工表面质量，1。加工精度，a。尺寸精度，b。形状和位置精度，2。表面质量、表面质量、表面粗糙度、加工硬化、残余应力和加工表面的微几何误差，这些通常是由刀具相当于零件的运动轨迹、刀具和零件表面之间的摩擦、切削层中金属的撕裂和切削过程中工业系统的振动引起的。在加工表面成形过程中，工件表面金属发生强烈的塑性变形，使其晶粒伸长、变形和断裂强化。在没有外力的情况下，零件中的残余应力可分为残余拉应力和残余压应力。前者可以降低零件的疲劳强度，而后者可以提高零件的疲劳强度。6.4.3合理选择切削参数，1。切削参数与加工生产率的关系。切削参数的选择原则及切削参数对加工质量的影响。当切削速度增加时，切削力减小，这可以减少或避免切屑积累，并有助于提高加工质量。随着进给速度的增加，工件剩余面积高度显著增加，表面变得粗糙。随着切削深度的增加，切削力和工件变形增加，可能引起振动，降低零件的加工精度和表面质量。2)切削参数对刀具耐用度的影响。在切削参数中，切削速度对刀具耐用度的影响最大，其次是进给速度和切削深度的影响最小。选择顺序：回切量-进给量-切削速度；3)选择切削