制造技术5章金属切削加工技术讲稿_优质PPT.ppt

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63554632（办）、（办）、13015524951办办公公室：

室：

15号楼号楼404机械系办公室机械系办公室考核形式：

平时（考核形式：

平时（20%，上课，上课+作业等）作业等）+考试考试（80%）考试时间、地点：

教务处安排（从网上查看）考试时间、地点：

教务处安排（从网上查看）制造技术及发展主讲：

刘军教材：

自编、讲义班级：

临班0632（135人）学时：

30制造技术及发展1制造技术与制造系统2机械工程材料及热处理3机械设计技术4材料成型制造技术5金属切削加工技术6特种加工技术使用切削工具（包括刀具、磨具和磨使用切削工具（包括刀具、磨具和磨料），在工具和工件之间的相对运动中，料），在工具和工件之间的相对运动中，从毛坯或半成品上切去多余的金属，以获从毛坯或半成品上切去多余的金属，以获得所需要的几何形状、尺寸精度和表面质得所需要的几何形状、尺寸精度和表面质量的零件，这种加工方法叫金属切削加量的零件，这种加工方法叫金属切削加工，也叫冷加工。

工，也叫冷加工。

55金属切削加工技金属切削加工技术2011年4月13日第7次课14学时金属切削加工方式很多，一般可分为金属切削加工方式很多，一般可分为分机加工和钳工，机加工是工人操作机床分机加工和钳工，机加工是工人操作机床完成，有车削加工、铣削加工、钻削加完成，有车削加工、铣削加工、钻削加工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿工、镗削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工等，这是我们主要研究的。

钳工是轮加工等，这是我们主要研究的。

钳工是工人用手持工具来加工的，在某些场合工人用手持工具来加工的，在某些场合下，钳工加工还是非常经济和方便的。

下，钳工加工还是非常经济和方便的。

切削加工的主要特点是：

工件精度切削加工的主要特点是：

工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，一定几何尺寸精度和表面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来制造。

目前绝通常都采用切削加工方法来制造。

目前绝大多数零件的质量还要靠切削加工的方法大多数零件的质量还要靠切削加工的方法来保证。

来保证。

金属切削加工虽有多种不同的形式，金属切削加工虽有多种不同的形式，但在很多方面，如切削运动、切削工具以但在很多方面，如切削运动、切削工具以及切削过程的物理实质等都有着共同的现及切削过程的物理实质等都有着共同的现象和规律。

这些现象和规律是学习各种切象和规律。

这些现象和规律是学习各种切削加工方法的共同基础。

削加工方法的共同基础。

机器零件的形状虽很多，但分析起机器零件的形状虽很多，但分析起来，主要由下列几种表面组成，即外圆来，主要由下列几种表面组成，即外圆面、内圆面（孔）、平面和成形面。

因面、内圆面（孔）、平面和成形面。

因此，只要能对这几种表面进行加工，就基此，只要能对这几种表面进行加工，就基本上能完成所有机器零件的加工。

本上能完成所有机器零件的加工。

外圆面和孔可认为是以某一直线为母外圆面和孔可认为是以某一直线为母线、以圆为轨迹作旋转运动所形成的表面。

线、以圆为轨迹作旋转运动所形成的表面。

5.1切削运动及切削要素切削运动及切削要素5.1.1零件表面的形成及切削运动零件表面的形成及切削运动平面是以一直线为母线、以另一直线平面是以一直线为母线、以另一直线为轨迹作平移运动所形成的表面。

为轨迹作平移运动所形成的表面。

成形面可认为是以曲线为母线、以圆成形面可认为是以曲线为母线、以圆或直线为轨迹作旋转或平移运动所形成的或直线为轨迹作旋转或平移运动所形成的表面。

表面。

上述几种表面可分别用图上述几种表面可分别用图5-1所示的所示的相应的加工方法来获得。

由图可知，要对相应的加工方法来获得。

由图可知，要对这些表面进行加工，刀具与工件之间必须这些表面进行加工，刀具与工件之间必须有一定的相对运动，即切削运动。

有一定的相对运动，即切削运动。

图图5-15-1零件不同表面加工时的切削运动零件不同表面加工时的切削运动切削运动包括主运动（图中切削运动包括主运动（图中）和进）和进给运动（图中给运动（图中）。

主运动使刀具和工件）。

主运动使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具前刀面接近之间产生相对运动，促使刀具前刀面接近工件而实现切削。

它的速度很高，消耗功工件而实现切削。

它的速度很高，消耗功率最大。

进给运动使刀具与工件之间产生率最大。

进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动，与主运动配合，即可连附加的相对运动，与主运动配合，即可连续地切除切屑，获得具有所需几何特性的续地切除切屑，获得具有所需几何特性的已加工表面。

各种切削加工方法（如车已加工表面。

各种切削加工方法（如车削、钻削、刨削、磨削和齿轮齿形加工削、钻削、刨削、磨削和齿轮齿形加工等）都是为了加工某种表面而发展起来等）都是为了加工某种表面而发展起来的，因此也都有其特定的切削运动。

如图的，因此也都有其特定的切削运动。

如图5-2所示，切削运动有旋转的，也有直线所示，切削运动有旋转的，也有直线的；

有连续的，有间歇的。

的；

切削时，实际的切削运动是一合成运切削时，实际的切削运动是一合成运动（图动（图5-2），其方向是由合成切削速度），其方向是由合成切削速度角确定的。

角确定的。

图图5-25-2切削运动切削运动切削用量用来衡量切削运动量的大切削用量用来衡量切削运动量的大小。

在一般的切削加工中，切削用量包括小。

在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。

切削速度、进给量和背吃刀量三要素。

（1）切削速度）切削速度vC。

切削刃上选定点相对。

切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，以以vC表示，单位为表示，单位为m/s或或m/min。

若主运动为旋转运动，切削速度一般若主运动为旋转运动，切削速度一般为其最大线速度，为其最大线速度，vC按下式计算：

按下式计算：

5.1.2切削用量切削用量式中：

式中：

d工件或刀具的直径，工件或刀具的直径，mm；

n工件或刀具的转速，工件或刀具的转速，r/s或或r/min。

若主运动为往复直线运动（如刨削、若主运动为往复直线运动（如刨削、插削等），则常以其平均速度为切削速插削等），则常以其平均速度为切削速度，度，vC按下式计算：

L往复行程长度，往复行程长度，mm;

nr主运动每秒或每分钟的往复次主运动每秒或每分钟的往复次数，数，st/s或或st/min。

（2）进给量。

）进给量。

刀具在进给运动方向上相刀具在进给运动方向上相对工件的位移量称为进给量。

不同的加工对工件的位移量称为进给量。

不同的加工方法，由于所用刀具和切削运动形式不方法，由于所用刀具和切削运动形式不同，进给量的表述和度量方法也不相同。

同，进给量的表述和度量方法也不相同。

用单齿刀具（如车刀、刨刀等）加工用单齿刀具（如车刀、刨刀等）加工时，进给量常用刀具或工件每转或每行时，进给量常用刀具或工件每转或每行程，刀具在进给运动方向上相对工件的位程，刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来度量，称为每转进给量或每行程进移量来度量，称为每转进给量或每行程进给量，以给量，以f表示，单位为表示，单位为mm/r或或mm/st（图（图5-3）。

）。

用多齿刀具（如铣头、钻头等）加工用多齿刀具（如铣头、钻头等）加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度，以时，进给运动的瞬时速度称进给速度，以vf表示，单位为表示，单位为mm/s或或mm/min。

刀具每。

刀具每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移量，称每齿进给量，以向上的位移量，称每齿进给量，以fz表表图图5-35-3车削时切削层尺寸车削时切削层尺寸示，单位为示，单位为mm/z。

fz、f、vf之间有如下关系：

之间有如下关系：

vf=fn=fzznmm/s或或mm/min式中：

n刀具或工件转速，刀具或工件转速，r/s或或r/min；

z刀具的齿数。

刀具的齿数。

通常，切削加工中的主运动只有一通常，切削加工中的主运动只有一个，而进给运动可以是一个或几个。

个，而进给运动可以是一个或几个。

（3）背吃刀量）背吃刀量ap。

在通过切削刃上选定。

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平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量，以层尺寸，称为背吃刀量，以ap表示（图表示（图5-3），单位为），单位为mm。

车外圆时，。

车外圆时，ap可用下式可用下式计算：

计算：

dw工件待加工表面（图工件待加工表面（图5-3）直径，直径，mm；

dm工件已加工表面直径，工件已加工表面直径，mm。

切削层是指切削过程中，由刀具切削切削层是指切削过程中，由刀具切削部分的一个单一动作（如车削时工件转一部分的一个单一动作（如车削时工件转一圈，车刀主切削刃移动一段距离）所切除圈，车刀主切削刃移动一段距离）所切除的工件材料层。

它决定了切屑的尺寸及刀的工件材料层。

它决定了切屑的尺寸及刀具切削部分的载荷。

切削层的尺寸和形具切削部分的载荷。

切削层的尺寸和形状，通常是在切屑层尺寸平面中测量的状，通常是在切屑层尺寸平面中测量的（图（图5-3）。

5.1.3切削层参数切削层参数1）切削层公称横截面积）切削层公称横截面积AD。

在给定在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位为横截面积，单位为mm2。

2）切削层公称宽度）切削层公称宽度bD。

在给定瞬间，。

在给定瞬间，作用主切削刃截形上两个极限点间的距作用主切削刃截形上两个极限点间的距离，在切削层尺寸平面中测量，单位为离，在切削层尺寸平面中测量，单位为mm。

3）切削层公称厚度）切削层公称厚度hD。

在同一瞬间的在同一瞬间的切削层公称横截面积与其公称宽度之比，切削层公称横截面积与其公称宽度之比，单位为单位为mm。

由定义可知由定义可知因因AD不包括残留面积，而且在各种加不包括残留面积，而且在各种加工方法中工方法中AD与进给量和背吃刀量的关系不与进给量和背吃刀量的关系不同，所以同，所以AD不等于不等于f和和ap的积。

只有在车的积。

只有在车削加工中，当残留面积很小时才能近似地削加工中，当残留面积很小时才能近似地认为它们相等，即认为它们相等，即切削过程中，直接完成切削工作的是切削过程中，直接完成切削工作的是刀具。

无论哪种刀具，一般是由切削部分刀具。

无论哪种刀具，一般是由切削部分和夹持部分组成。

夹持部分是用来将刀具和夹持部分组成。

夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动正确的工作位置，传递所需要的运动和动力，并且夹固可靠，装卸方便。

切削部分力，并且夹固可靠，装卸方便。

切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具5.2刀具材料及刀具构造刀具材料及刀具构造切削性能的优劣，取决于切削部分的材切削性能的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。

料、角度和结构。

5.2.1刀具材料刀具材料

（1）对刀具材料的基本要求）对刀具材料的基本要求刀具材料是指切削部分的材料。

它在刀具材料是指切削部分的材料。

它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等。

因此应具备以下基本擦、冲击和振动等。

因此应具备以下基本性能。

性能。

1）较高的硬度。

）较高的硬度。

刀具材料的硬度必须刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般应在高于工件材料的硬度