金属工艺学12.ppt

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第第66章章金属切削加工的基础知识金属切削加工的基础知识主要内容主要内容1、切削运动及切削要素切削运动及切削要素2、刀具刀具3、金属的切削过程金属的切削过程4、金属切削过程的规律金属切削过程的规律本章重难点本章重难点11、金属切削过程中的各种物理现象金属切削过程中的各种物理现象2、刀具角度的标注刀具角度的标注6.11.切削运动与工件上形成的表面切削运动与工件上形成的表面2.切削用量切削用量3.切削层参数切削层参数6.21.刀具材料刀具材料2.刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数3.刀具结构刀具结构内容介绍内容介绍6.31.切削的形成过程及切削的种类切削的形成过程及切削的种类2.切削瘤切削瘤3.切削力及切削功率切削力及切削功率6.42.已加工表面质量已加工表面质量3.切削用量的合理选择切削用量的合理选择1.金属材料的切削加工性金属材料的切削加工性4.切削热和切削温度切削热和切削温度5.刀具的磨损与刀具的耐用度刀具的磨损与刀具的耐用度金属切削加工金属切削加工是用切削工具将坯料或工件上的多是用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置余材料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加工方法。

精度和表面质量的加工方法。

金属切金属切削加工削加工钳工钳工机械加工机械加工加工方法有划线、加工方法有划线、錾、锯、刮、研、錾、锯、刮、研、攻螺丝、套螺丝等攻螺丝、套螺丝等通过操作机床来完成通过操作机床来完成切削加工的，如车、切削加工的，如车、钻、刨、磨、齿轮加钻、刨、磨、齿轮加工等工等6.1.16.1.1切削运动与工件上形成的表面切削运动与工件上形成的表面机床为实现切削加工所必需具有的加工工件与机床为实现切削加工所必需具有的加工工件与工件间的相对运动。

它包括工件间的相对运动。

它包括主运动主运动和和进给运动进给运动。

主运动主运动：

是指在切削加工中形成机床切削速度或消：

是指在切削加工中形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。

耗主要动力的工作运动。

进给运动进给运动：

是指在切削加工中，时工件的多余材料：

是指在切削加工中，时工件的多余材料不断被去除的工作运动。

不断被去除的工作运动。

6.16.1切削运动及切削要素切削运动及切削要素待加工表面待加工表面：

指加工时工件上有待切除的表面；：

指加工时工件上有待切除的表面；已加工表面已加工表面：

指工件上经刀具切削后产生的表面：

指工件上经刀具切削后产生的表面;加工表面加工表面：

指工件上由刀具切削刃形成的表面。

指工件上由刀具切削刃形成的表面。

6.1.26.1.2切削用量切削用量切削三要素切削三要素切削速度切削速度进给量进给量切削深度切削深度指在主运动一个循环内，刀指在主运动一个循环内，刀具与工件在进给方向上的相具与工件在进给方向上的相对位移对位移指在单位时间内工件和刀具指在单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移沿主运动方向的相对位移待加工表面到已加工表待加工表面到已加工表面间的垂直距离面间的垂直距离注释注释:

1、主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；主运动可以使旋转运动，也可以是往复运动；2、主运动可以是工件来实现（车外圆）主运动可以是工件来实现（车外圆）,主运动主运动也可以是刀具来实现也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）（切断、刨、铣加工）;3、主运动只有一个，进给运动可以一个以上。

主运动只有一个，进给运动可以一个以上。

6.1.36.1.3切削层参数切削层参数切削厚度切削厚度：

垂直于加工表面度量的切削层尺寸；：

垂直于加工表面度量的切削层尺寸；切削宽度切削宽度：

沿主切削刃度量的切削层尺寸；：

沿主切削刃度量的切削层尺寸；切削面积切削面积：

切削层在垂直于切削速度截面内的面积。

：

切削层在垂直于切削速度截面内的面积。

不同不同切削切削工艺工艺的进的进给量给量和被和被吃刀吃刀量量6.2刀具刀具6.2.16.2.1刀具材料刀具材料1、刀具材料应具备的基本性能刀具材料应具备的基本性能高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性良好的工艺性良好的工艺性一定的强度和韧性、一定的强度和韧性、热硬性热硬性2、常用刀具材料的种类与特性常用刀具材料的种类与特性其它刀具材料其它刀具材料硬质合金硬质合金高速钢高速钢6.2.26.2.2刀具切削部分的几何参数刀具切削部分的几何参数1.刀具切削部分的组成要素刀具切削部分的组成要素刀杆：

起夹持作用刀杆：

起夹持作用刀头刀头:

（三面三面）前刀面：

切屑流过的表面前刀面：

切屑流过的表面主后刀面：

刀具上与加工表面相对的表面主后刀面：

刀具上与加工表面相对的表面副后刀面：

刀具上与已加工表面相对的表面副后刀面：

刀具上与已加工表面相对的表面（两刃两刃）主切削刃：

刀具上前刀面与主后刀面的交线主切削刃：

刀具上前刀面与主后刀面的交线副切削刃：

刀具上前刀面与副后刀面的交线副切削刃：

刀具上前刀面与副后刀面的交线（一尖一尖）主切削刃与副切削刃的交点主切削刃与副切削刃的交点车刀切削角度车刀切削角度的坐标平面的坐标平面基基面面切削平面切削平面正交平面正交平面通过主切削刃上的某通过主切削刃上的某一点，与主运动方向一点，与主运动方向相垂直的平面相垂直的平面通过主切削刃上的某一通过主切削刃上的某一点，于加工表面相切并点，于加工表面相切并垂直于基面的平面垂直于基面的平面通过主切削刃上的某一点，并同时垂直于基通过主切削刃上的某一点，并同时垂直于基面和切削平面的平面面和切削平面的平面3.刀具的标注角度刀具的标注角度正交平面内正交平面内前角后角主偏角副偏角主切削刃与进给方向主切削刃与进给方向间的夹角间的夹角前刀面与基面间的夹角前刀面与基面间的夹角主后刀面与切削平面主后刀面与切削平面间的夹角间的夹角负切削刃与进给方向负切削刃与进给方向的夹角的夹角切削平面内切削平面内刃倾角主切削刃与基面间的夹角主切削刃与基面间的夹角切削平面说明切削平面说明刀具角度说明刀具角度说明前角前角0前刀面与基面间的前刀面与基面间的夹角夹角前角大，刃口锋利，切屑变前角大，刃口锋利，切屑变小，切削力小，切削轻快。

但小，切削力小，切削轻快。

但易产生崩刃。

易产生崩刃。

后角后角0主后刀面与切削平主后刀面与切削平面间的夹角面间的夹角增大后角可减少摩擦，提高工增大后角可减少摩擦，提高工件加工质量和刀具耐用度，并件加工质量和刀具耐用度，并使切削刃锋利。

使切削刃锋利。

主偏角主偏角r主切削刃与进给方向间的主切削刃与进给方向间的夹角夹角影响切削层的形状，切削刃的工作长影响切削层的形状，切削刃的工作长度和单位切削刃上的负荷。

减少度和单位切削刃上的负荷。

减少r，主，主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，耐用。

损小，耐用。

副偏角副偏角r副切削刃与进给方向间副切削刃与进给方向间的夹角的夹角影响已加工表面的粗糙度和刀尖影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，减少强度，减少r，减少表面的粗糙度的，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。

过小，会数值，还可提高刀具强度。

过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量。

引起震动，降低表面质量。

主偏角、主偏角、副偏角对副偏角对残留面积残留面积的影响的影响注意：

车外注意：

车外圆与车端面圆与车端面主、副偏角主、副偏角的变化的变化刀具的工作角度刀具的工作角度车外圆时车刀安车外圆时车刀安装的装的高低高低，对前，对前角、后角有影响角、后角有影响车外圆时车刀安车外圆时车刀安装的装的偏斜偏斜，对主，对主偏角、副偏角有偏角、副偏角有影响影响6.2.3刀具结构刀具结构刀具的刀具的结构形式结构形式整体式整体式焊接式焊接式机夹不机夹不重磨式重磨式多为高速钢车刀，多为高速钢车刀，其结构简单，制其结构简单，制造、使用都方便造、使用都方便不需焊接和刃磨，避不需焊接和刃磨，避免了焊接和刃磨引起免了焊接和刃磨引起的缺陷，保持了硬质的缺陷，保持了硬质合金的原有性能，提合金的原有性能，提高了刀具的耐用度高了刀具的耐用度结构简单、紧凑、结构简单、紧凑、刚性好，可磨出刚性好，可磨出各种所需角度，各种所需角度，应用广泛应用广泛常见刀具的结构形式常见刀具的结构形式6.3金属的切削过程金属的切削过程金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属在切削过程中，会出现一系列物理现象，如金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等，这些都是金属变形、切削力、切削热、刀具磨损等，这些都是以切屑形成过程为基础而生产中出现的许多问题，如以切屑形成过程为基础而生产中出现的许多问题，如积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与切削过程密切相积屑瘤、振动、卷屑、断屑等，都与切削过程密切相关。

关。

6.3.1切屑的形成过程及切屑种类切屑的形成过程及切屑种类1.切屑形成过程切屑形成过程切削层切削层的金属的金属弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形挤裂挤裂切离切离切切屑屑切削层的金属切削层的金属受到刀具前刀受到刀具前刀面的推挤后产面的推挤后产生弹性变形生弹性变形随着切应力、切应变随着切应力、切应变逐渐增大，达到其屈逐渐增大，达到其屈服强度时，产生塑性服强度时，产生塑性变形而滑移变形而滑移刀具继续切入时，材刀具继续切入时，材料内部的应力、应变料内部的应力、应变继续增大，当切应力继续增大，当切应力达到其断裂强度时，达到其断裂强度时，金属材料被挤裂金属材料被挤裂沿刀沿刀具前具前刀面刀面流出流出2.切屑的种类切屑的种类切屑切屑带状切屑带状切屑挤裂切屑挤裂切屑单元切屑单元切屑崩碎切屑崩碎切屑呈连绵不断的带状或螺旋呈连绵不断的带状或螺旋状状,与刀具接触的底层光滑，与刀具接触的底层光滑，背面呈毛绒在状背面呈毛绒在状带状带状切屑切屑切削过程平稳，切削过程平稳，切削力变化小，切削力变化小，工件表面光洁工件表面光洁;必必须采取断屑措施须采取断屑措施挤裂挤裂切屑切屑切屑背面呈较大的锯齿状，切屑背面呈较大的锯齿状，底面有不贯穿的裂纹底面有不贯穿的裂纹一般加工中等硬度一般加工中等硬度钢材时，切削速度钢材时，切削速度较低，切削深度和较低，切削深度和进给量较大时产生进给量较大时产生单元单元切屑切屑在节状切屑的整个剪切面在节状切屑的整个剪切面上，切应力超过了材料的上，切应力超过了材料的破裂强度时，整个单元被破裂强度时，整个单元被切离形成粒状切屑切离形成粒状切屑在加工塑性较差在加工塑性较差的材料时，采用的材料时，采用较小的前角或负较小的前角或负前角的刀具并以前角的刀具并以极低的切削速度、极低的切削速度、大的切削深度和大的切削深度和进给量进行切削进给量进行切削时形成的时形成的崩碎崩碎切屑切屑切削层金属发生弹性变形切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩裂而形成形状不就突然崩裂而形成形状不规则的崩碎切屑规则的崩碎切屑工件材料脆性越大，工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削刀具前角越小，切削深度和进给量越大，深度和进给量越大，越易产生此类切削越易产生此类切削

（1）切屑的形态可随切削条件不同而改变切屑的形态可随切削条件不同而改变

（2）可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的可控制切削条件，使切屑形态向有利于生产的方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工方面转化，保证切削加工的顺利进行和工件的加工质量质量增大前角增大前角提高切提高切削速度削速度减小进给量减小进给量有利于有利于使粒状切屑、使粒状切屑、节状切屑向带节状切屑向带状切屑转化状切屑转化使切削过使切削过程平稳程平稳降低加工表面降低加工表面粗造度数值粗造度数值6.3.26.3.2积屑瘤积屑瘤1.积屑瘤的形成积屑瘤的形成切削过程中，由于金属的挤压和强烈摩擦，使切切削过程中，由于金属的挤压和强烈摩擦，使切屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。

屑与前刀面之间产生很大的应力和很高的切削温度。

当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的当应力和温度条件适当时，切屑底层与前刀面之间的摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成摩擦力很大，使得切屑底层流出速度变得缓慢，形成一层很薄的一层很薄的“滞流层滞流层”，当滞流层与前刀面的摩擦阻，当滞流层与