第章-金属切削加工基础知识.ppt

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机械制造基础金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识机械制造基础教学课件引言切削加工切削加工：

利用切削刀具和工件之间的相对运动，从毛坯（铸件、锻件、型材等）上切去多余部分材料，以获得所需几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的机器零件的一种加工方法。

切削加工分为钳工工和机械加工机械加工两部分。

切削切削过程程：

在机床上，通过刀具与工件按一定规律作相对运动，从工件上切除多余的金属层，形成切屑和已加工表面，并使已加工零件的尺寸、形状、相互位置精度和表面质量达到设计要求的过程。

在这个过程中，会产生切削变形、切削力、切削热与切削温度、刀具磨损等物理现象。

零件表面的形成零件表面的形成零件表面的形成零件表面的形成两个两个两个两个阶阶段段段段-毛坯成形毛坯成形-切削加工切削加工第一第一第一第一节节切削运切削运切削运切削运动动和切削要素和切削要素和切削要素和切削要素零件表面：

外圆面、内圆面、平面、曲面机械零件的形状很多，它们的表面都是由圆柱面、圆锥面、平面和各种成形面组成。

各种形状的表面是以直线（或曲线）为母线，以曲线（或直线）为运动轨迹所形成的面（见下图）。

圆柱面圆锥面平面成形面1成形面2零件表面的形成零件表面的形成零件表面的形成零件表面的形成是指用切削刀具从坯料或工件上切除多余材料，以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的零件的加工方法金属切削金属切削加工：

加工：

切削运切削运切削运切削运动动在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。

按其所起的作用，切削运动分为两类：

主运动主运动切下切屑所必需的基本运动称为主运动。

在切削运动中，主运动的速度最高，消耗的功率也最大。

进给运动进给运动使被切削的金属层不断投入切削的运动称为进给运动。

由于金属切削加工方式的不同，这两种运动的表现形式也不相同。

如下图所示为几种主要切削加工的运动形式。

切削运切削运切削运切削运动动切削运动实例图172所示外圆车削为例1.主运动工件的回转运动。

主运动的速度即为切削速度，记作vc，单位是m/min。

2.进给运动车刀的运动。

车削时的进给速度：

vfnf式中n主轴转速（r/min）f进给量（mm/r）切削运切削运切削运切削运动动几点说明：

几点说明：

1）主运动通常只有一个，进给运动可以是多个；2）主运动和进给运动可有刀具单独实现，但工件单独实现很困难；3）切削运动一般都是简单的运动；4）主运动和进给运动可同时也可交替进行；5）一般主运动速度比较高，大部分切削功率消耗于主运动。

切削要素切削要素切削要素切削要素待加工表面待加工表面需要切去金属的表面。

已加工表面已加工表面切削后得到的表面。

过渡表面过渡表面正在被切削的表面。

过渡表面亦称为切削表面或加工表面。

切削要素切削要素切削要素切削要素切削要素是指切削用量和切削层参数切削要素是指切削用量和切削层参数切削用量是切削用量是切削速度、进给量、背吃刀量切削速度、进给量、背吃刀量的总称。

的总称。

切削要素切削要素切削要素切削要素1）切削速度）切削速度切削速度指主运动的线速度，以v表示，单位为m/min。

当主运动为旋转运动时，其切削速度可按下式计算：

式中：

d被切削件（或刀具）的直径，mm；n被切削件（或刀具）的转速，r/min。

切削要素切削要素切削要素切削要素2）进给量）进给量进给量指工件（或刀具）每转一转时，刀具（或工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以f表示，单位为mm/r。

如主运动为往复直线运动（如刨削、插削），则进给量的单位为mm/次。

切削要素切削要素切削要素切削要素3）背吃刀量）背吃刀量背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离（旧称切削深度），以ap表示，单位为mm。

在车床上车外圆时，背吃刀量计算公式为：

式中：

工件待加工表面的直径，mm；工件已加工表面的直径，mm。

二、切削运二、切削运二、切削运二、切削运动动和切削要素和切削要素和切削要素和切削要素切削要素切削要素切削要素切削要素切削层参数切削层参数切削层切削层工件上正被切削刃切削的一层金属。

如图外圆车削时，工件转一转，车刀从位置移动到位置，前进了一个进给量f,所切下来的金属层（阴影部分）即为切削层。

切削层。

其截面尺寸的大小截面尺寸的大小即为切削层参数，它决定了刀具所承受负荷的大小及切削尺寸，还影响切削力、刀具磨损、表面质量和生产效率。

二、切削运二、切削运二、切削运二、切削运动动和切削要素和切削要素和切削要素和切削要素切削要素切削要素切削要素切削要素切削层参数切削层参数切削要素切削要素切削要素切削要素材料材料切除率切除率材料切除率是指单位时间内刀具所切除的工件材料的体积，用符号Qz表示，单位为mm3/s，是衡量切削效率的一个指标。

计算公式为任务描述用主偏角为75车刀车外圆，工件加工前直径为75mm，加工后直径为66mm，工件的转速n=220r/min，刀具每秒沿工件轴向移动1.6mm，试求进给量、背吃刀量、切削速度、切削层公称厚度、切削层公称宽度、切削层公称横截面积、材料切除率。

作业1、什么是切削加工？

2、什么是切削用量三要素？

3、切削层参数指的是什么？

THANKS机械制造基础第二第二第二第二节节切削刀具基本定切削刀具基本定切削刀具基本定切削刀具基本定义义刀具的各组成部分统称为刀具的要素。

刀具的种类很刀具的各组成部分统称为刀具的要素。

刀具的种类很多，但从刀具切削部分的几何特征来看，都可看作是由外多，但从刀具切削部分的几何特征来看，都可看作是由外圆车刀的切削部分演变而来的。

圆车刀的切削部分演变而来的。

1.1.刀具的刀具的刀具的刀具的结结构构构构车刀的组成：

刀头（切削部分）刀头（切削部分）刀柄（夹持部分）刀柄（夹持部分）金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具1.1.刀具的刀具的刀具的刀具的结结构构构构1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖nf前刀面前刀面金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具nf前刀面前刀面主后面主后面1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具nf前刀面前刀面主后面主后面副后面副后面1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具nf前刀面前刀面主切削刃主切削刃1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖nf前刀面前刀面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具1）刀具切削部分的组成）刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖三个刀面、两个刀刃、一个尖nf前刀面前刀面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度

（1）

（1）刀刀具具的的静静止止参参考考系系。

刀具要从工件上切除余量，就必须使它具有一定的几何角度。

为了适应刀具在设计、制造、刃磨和测量时的需要，选取一组几何参数作为参考系（称为静止参考系）。

选择刀具的静止参考系有两点假设：

运运动动假假设设：

假设刀具的进给运动速度为零。

安安装装假假设设：

假设刀具安装时刀尖与工件的轴线等高；刀杆与工件的轴线垂直。

金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度

（2）.标注角度在基面pr内标注的角度.主偏角主偏角kkrr:

主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（4090）。

.副偏角副偏角kkrr:

副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。

金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度

（2）.标注角度主偏角kr越大，进给抗力越大，切深抗力越小金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度

（2）.标注角度在正交平面po标注的角度.前角前角oo:

前刀面与基面间夹角（015）。

.后角后角o:

主后刀面与主切削平面间夹角（612）金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度增大后角，可减小主后刀面与加工表面的摩擦金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度在主切削平面ps标注的角度刃倾角刃倾角ss:

主切削刃与基面间夹角（-5+5）。

金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具2.2.刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刃倾角对切屑排出方向的影响课课堂思考堂思考堂思考堂思考题题刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度刀具的几何角度选择选择1.被切削材料塑形越大，前角（）2.粗加工前角应取（）精加工是前角应取（）3.在粗加工时以确保刀具强度为主，后角应选择（）在精加工是以确保加工表面质量为主，后角应选择（）4.粗加工时主偏角应选（）精加工时主偏角应选（）越大越大较小较小较大较大较大较大较小较小较小较小较大较大作业1、车刀切削部分由车刀切削部分由哪六个部分组成？

哪六个部分组成？

2、写出刀具的、写出刀具的5个基本角度。

个基本角度。

3、简述刀具角度对切削加工的影响。

、简述刀具角度对切削加工的影响。

THANKS机械制造基础第第3节节刀具材料刀具材料刀具的材料性能的优劣直接影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命等基本要素，因此正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

（1）较高硬度，常温下60HRC以上

（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性1）对刀具材料的要求）对刀具材料的要求铣刀、齿轮刀具铰刀、拉刀手工工具用途小小大热处理变形0.51.08

（1）20%碳素工具钢（0.50.6）0.13（0.20.4）许用切削速度m/s（速比）600300400200250耐热性OCHRC6265HRC6165HRC6165硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）YG3、YG6YT5、YT15硬度HRA8991（HRC7478）HRA8696HV10000（硬质合金为HV13001800）耐热性OC85010001200700800许用切削速度m/s（速比）1.75（6）（1214）热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具3.3.刀具的材料刀具的材料刀具的材料刀具的材料碳素钢刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具3.3.刀具的材料刀具的材料刀具的材料刀具的材料高速钢刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具金属切削刀具3.3.刀具的材料刀具的材料刀具的材料刀具的材料硬质合金刀块作业常用的刀具材料有哪些常用的刀具材料有哪些?

试试对高速钢、硬质对高速钢、硬质合金、陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼的合金、陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼的耐热性进行排序。

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常用材料：

工具钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料耐热性从小到大：

高速钢、人造金刚石、硬质合金、陶瓷材料、立方氮化硼THANKS机械制造基础第第4节切削切削过程中的物理程中的物理现象象00导