金属工艺学5.ppt

1、制造技术基础制造技术基础上海工程技术大学上海工程技术大学工程实训中心工程实训中心贾慈力贾慈力第六篇第六篇 切削加工切削加工 提示提示一、主要内容一、主要内容1切削运动，切削用量及其选择，材料切削加切削运动，切削用量及其选择，材料切削加工性。工性。2刀具材料的性能要求，常用刀具材料，刀具刀具材料的性能要求，常用刀具材料，刀具角度及其对加工的影响。角度及其对加工的影响。3金属切削过程的物理现象。金属切削过程的物理现象。4机床的组成结构，传动路线分析、传动链的机床的组成结构，传动路线分析、传动链的分析计算。分析计算。5常用切削加工方法的工艺特点及应用。常用切削加工方法的工艺特点及应用。6常用特种加工

2、方法的工艺特点及应用。常用特种加工方法的工艺特点及应用。7数控加工技术的应用。数控加工技术的应用。8切削加工零件结构工艺性。切削加工零件结构工艺性。9机械加工工艺过程。机械加工工艺过程。二、重点内容二、重点内容1切削用量三要素及其选用原则，改善材料切削切削用量三要素及其选用原则，改善材料切削加工性能的常用方法。加工性能的常用方法。2常用刀具材料的选用，刀具角度对加工的影响。常用刀具材料的选用，刀具角度对加工的影响。3切削用量对切削过程的影响。切削用量对切削过程的影响。4传动链的分析计算。传动链的分析计算。5车削、铣削加工的工艺特点及其应用。车削、铣削加工的工艺特点及其应用。6电火花加工的工艺特

3、点及应用。电火花加工的工艺特点及应用。7数控机床的组成及工作原理，数控加工的工艺数控机床的组成及工作原理，数控加工的工艺特点。特点。8零件结构工艺性分析及改进。零件结构工艺性分析及改进。9工艺规程的拟定。工艺规程的拟定。三、难点三、难点1刀具的理论角度和实际工作角度。刀具的理论角度和实际工作角度。2传动链的分析计算。传动链的分析计算。3数控机床的工作原理和控制方式。数控机床的工作原理和控制方式。4零件的加工工艺过程。零件的加工工艺过程。概述概述切削加工是机械制造的一种基本加工方法，加切削加工是机械制造的一种基本加工方法，加工时，用刀具在工件毛坯上切去多余的材料，将毛工时，用刀具在工件毛坯上切去

4、多余的材料，将毛坯加工成具有一定尺寸、形状、精度和表面质量的坯加工成具有一定尺寸、形状、精度和表面质量的零件。零件。切削加工按使用的装备可分为机械加工和钳工切削加工按使用的装备可分为机械加工和钳工两大类。两大类。机械切削加工主要研究由机床、夹具、刀具和机械切削加工主要研究由机床、夹具、刀具和工件组成的切削工艺系统。工件组成的切削工艺系统。第一章第一章 金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识 第一节第一节 切削加工方法与切削运动切削加工方法与切削运动 一、切削加工方法一、切削加工方法 切削加工方法很多，如：车削、铣削、刨削、钻切削加工方法很多，如：车削、铣削、刨削、钻削、镗削、磨削、拉削等。各

5、种切削加工方法所使用削、镗削、磨削、拉削等。各种切削加工方法所使用的刀具和机床各不相同，因此，实现切削作用的运动的刀具和机床各不相同，因此，实现切削作用的运动形式和功用也不相同。形式和功用也不相同。二、切削运动二、切削运动切削加工中，工件与刀具间必须完成一定的相对运切削加工中，工件与刀具间必须完成一定的相对运动，即切削运动，切削运动分主运动和进给运动。动，即切削运动，切削运动分主运动和进给运动。主运动是实现切削作用的基本运动。通常主运动的主运动是实现切削作用的基本运动。通常主运动的速度较高，消耗的切削功率也较大。在通用机床的切削速度较高，消耗的切削功率也较大。在通用机床的切削运动中，主运动只有

6、一个。运动中，主运动只有一个。进给运动是使切削连续进行下去的运动。一般进给进给运动是使切削连续进行下去的运动。一般进给运动的速度较低，功率消耗也较少。运动的速度较低，功率消耗也较少。切削运动一般是主运动和进给运动的合成运动，由切削运动一般是主运动和进给运动的合成运动，由于进给速度常常比主运动速度小得多，故常将主运动看于进给速度常常比主运动速度小得多，故常将主运动看成是切削运动。成是切削运动。各种切削加工方法的切削运动各种切削加工方法的切削运动 基本加工方法基本加工方法主运主运动形式形式进给运运动形式形式主要加工内容主要加工内容车削削工件（主工件（主轴）的）的旋旋转运运动车刀沿工件加工面的移刀沿

7、工件加工面的移动回回转表面表面刨削刨削牛牛头刨刨刨刀（滑枕）的刨刀（滑枕）的往复运往复运动工件（工作台）的工件（工作台）的间歇移歇移动平面、沟槽、成形面平面、沟槽、成形面龙门刨刨工件（工作台）工件（工作台）的往复运的往复运动刀架的刀架的间歇移歇移动钻削削钻床床钻头的旋的旋转运运动钻头的直的直线移移动圆柱孔柱孔车床床工件的旋工件的旋转运运动铣削削铣刀的旋刀的旋转运运动工件（工作台）的移工件（工作台）的移动，或，或铣刀刀的上下移的上下移动平面、沟槽、成形面、曲平面、沟槽、成形面、曲面、螺旋面、面、螺旋面、齿形面形面镗削削镗刀的旋刀的旋转运运动工件（工作台）或工件（工作台）或镗刀的移刀的移动孔、螺孔

8、、螺纹、平面、平面磨削磨削砂砂轮的旋的旋转运运动平面磨：工作台的往复或平面磨：工作台的往复或圆周运周运动，工作台的上下移，工作台的上下移动，砂，砂轮的的间歇移歇移动外外圆磨：工作台的往复运磨：工作台的往复运动，工，工件的旋件的旋转运运动，砂，砂轮的的间歇移歇移动表面精加工，磨削淬硬材表面精加工，磨削淬硬材料，刃磨刀具料，刃磨刀具拉削拉削拉刀的直拉刀的直线运运动拉刀本身拉刀本身结构，即每构，即每齿的的齿升量升量各种截面形状的通孔、外各种截面形状的通孔、外表面表面第二节第二节 切削用量切削用量 一、切削用量一、切削用量切削用量是切削速度、切削用量是切削速度、进给量、背吃刀量的总称，进给量、背吃刀量

9、的总称，亦称切削用量三要素。亦称切削用量三要素。铣削等方法的切削用量铣削等方法的切削用量有四要素。有四要素。车削的切削参数车削的切削参数 1切削速度（切削速度（Vc）切削刃上选定点相对于工件主运动的速度，单位切削刃上选定点相对于工件主运动的速度，单位为米为米/分（分（m/min）或米）或米/秒（秒（m/s）。）。由于切削刃上各点的切削速度可能是不同的，一由于切削刃上各点的切削速度可能是不同的，一般以最大切削速度作为切削速度。般以最大切削速度作为切削速度。当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直径处当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直径处的速度即为切削速度，计算公式为：的速度即为切削速度，计算公

10、式为：Vc=dn/1000 （m/min）式中：式中：d作主运动的刀具或工件的最大直径作主运动的刀具或工件的最大直径（mm）；）；n主运动的转速（主运动的转速（r/min）。）。2进给量（进给量（f）在主运动每转一转或每一行程时，刀具和工件在进在主运动每转一转或每一行程时，刀具和工件在进给运动方向上的相对位移量，单位是给运动方向上的相对位移量，单位是mm/r（车削、镗（车削、镗削等）或削等）或mm/行程（刨削、磨削等）。行程（刨削、磨削等）。多刃切削时，进给运动的速度用进给速度多刃切削时，进给运动的速度用进给速度Vf（单位（单位mm/min或或mm/s）或每齿进给量）或每齿进给量fz（单位（单

11、位mm/Z）表示。）表示。Vf=fn=fznz （mm/min）式中：式中：n主运动的转速（主运动的转速（r/min）；）；Z刀齿数。刀齿数。3背吃刀量（背吃刀量（ap）在过切削刃上选定点并垂直于主运动方向的工作在过切削刃上选定点并垂直于主运动方向的工作平面内，垂直于进给运动方向，测得的切削刃与工件平面内，垂直于进给运动方向，测得的切削刃与工件切削表面的接触长度，单位为切削表面的接触长度，单位为mm。车外圆时，背吃刀量为工件上待加工表面和已加车外圆时，背吃刀量为工件上待加工表面和已加工表面间的垂直距离。工表面间的垂直距离。ap=（dw-dm）/2 （mm）式中：式中：dw工件待加工表面的直径（

12、工件待加工表面的直径（mm）；）；dm工件已加工表面的直径（工件已加工表面的直径（mm）。）。二、切削层参数二、切削层参数切削层是指切削过程中，切削刃在一次走刀中从加切削层是指切削过程中，切削刃在一次走刀中从加工表面切除的工件材料层。工表面切除的工件材料层。切削层参数决定了切屑的尺寸和刀具切削部分所承切削层参数决定了切屑的尺寸和刀具切削部分所承受的载荷。受的载荷。1切削层公称横截面积切削层公称横截面积AD AD=bDhD 2切削层公称宽度切削层公称宽度bD3切削层公称厚度切削层公称厚度hD切削层参数切削层参数 三、切削用量的选择三、切削用量的选择切削用量的顺序应为：首先选尽可能大的背吃刀量切削

13、用量的顺序应为：首先选尽可能大的背吃刀量（ap），其次选尽可能大的进给量（），其次选尽可能大的进给量（f），最后选尽可），最后选尽可能大的切削速度（能大的切削速度（Vc）。）。粗加工时，从提高生产率的角度出发，一般取较大粗加工时，从提高生产率的角度出发，一般取较大的背吃刀量和进给量，切削速度并不太高。的背吃刀量和进给量，切削速度并不太高。精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃精加工时，主要考虑加工质量，常选用较小的背吃刀量和进给量，较高的切削速度，只有在受到刀具等刀量和进给量，较高的切削速度，只有在受到刀具等工艺条件限制不宜采用高速切削时，才选用较低的切工艺条件限制不宜采用高速切削时，才

14、选用较低的切削速度。削速度。第三节第三节 金属切削刀具基础知识金属切削刀具基础知识 一、刀具材料应具备的基本性能一、刀具材料应具备的基本性能1高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性2足够的强度和韧性足够的强度和韧性 3高的耐热性（又称热硬性、红硬性）高的耐热性（又称热硬性、红硬性）4化学稳定性好化学稳定性好5良好的工艺性和经济性良好的工艺性和经济性二、常用刀具材料二、常用刀具材料常用刀具材料主要有工具钢（含碳素工具钢、常用刀具材料主要有工具钢（含碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）、硬质合金、陶瓷材料和超合金工具钢、高速钢）、硬质合金、陶瓷材料和超硬材料几种类型。硬材料几种类型。碳素工具钢和合金工具钢耐

15、热性较差，只在一碳素工具钢和合金工具钢耐热性较差，只在一些手工工具或低速切削刀具中采用。些手工工具或低速切削刀具中采用。陶瓷材料和超硬材料或因强度较低、脆性较大，陶瓷材料和超硬材料或因强度较低、脆性较大，或因成本太高，应用有限。或因成本太高，应用有限。刀具材料使用得最多的是高速钢和硬质合金。刀具材料使用得最多的是高速钢和硬质合金。1高速钢高速钢高速钢是在工具钢中加入较多的高速钢是在工具钢中加入较多的W、Mo、Cr、V等等合金元素的一种高合金工具钢，提高了耐磨性和热硬性。合金元素的一种高合金工具钢，提高了耐磨性和热硬性。种种类牌号牌号常温常温硬度硬度HRC高温硬度高温硬度HRC（600）抗弯抗弯

16、强强度度（GPa）冲冲击韧性性（MJ/m2）其他特性其他特性主要用途主要用途普普通通高高速速钢钨系系高速高速钢W18Cr4V（18-4-1）636648.52.943.330.1700.310可磨性好可磨性好复复杂刀具，刀具，精加工刀具精加工刀具钼系系高速高速钢W6Mo5Cr4V2（6542）636647483.433.920.3880.446高温塑性特好，高温塑性特好，热处理理较难，可，可磨性稍差磨性稍差复复杂刀具，刀具，热轧刀具刀具高高性性能能高高速速钢钴高速高速钢W2Mo9Cr4VCo8（M42）6770552.643.720.2230.291综合性能好，可合性能好，可磨性好，但价格磨性好，但价格特高特高切削切削难加工加工材料的刀具材料的刀具铝高速高速钢W6Mo5Cr4V2Al（50l）676954552.843.820.2230.291性能与性能与M42相当，相当，价格低得多，可价格低得多，可磨性略差磨性略差切削切削难加工加工材料的刀具材料的刀具常用高速钢的种类、牌号、主要性能和用途常用高速钢的种类、牌号、主要性能和用途 2硬质合全硬质合全硬质合全是由高硬度、高熔点的金属碳化物