1、第五章第五章 切削加工切削加工主要內容5.1切削加工基礎切削加工基礎5.2典型表面加工分析典型表面加工分析5.3切削加工工藝基礎切削加工工藝基礎5.4零件結構工藝性零件結構工藝性5.1切削加工基礎主要內容主要內容5.1.1 金屬切削基本理論金屬切削基本理論5.1.2 金屬切削過程及主要物理現象金屬切削過程及主要物理現象5.1.3 金屬切削機床的基本知識金屬切削機床的基本知識1、金屬切削過程中的各種物理現象、金屬切削過程中的各種物理現象2、刀具角度的標注、刀具角度的標注本節重難點本節重難點5.1.1金屬切削基本理論金屬切削加工:是用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得所要求的尺寸、形狀、

2、位置精度和表面質量的加工方法。金屬切削加工鉗工機械加工劃線、鏨、鋸、銼、刮、攻螺絲、 套螺絲、裝配等車、鉆、銑、刨、磨、特種加工等1.1.切削運動與切削要素切削運動與切削要素1）零件表面的形成與切削運動切削運動機床為實現切削加工，刀具與工件間必需具有一定的相對運動，包括主運動和進給運動。主運動：是指在切削加工中，形成機床切削速度或消耗主要動力的工作運動。進給運動：是指在切削加工中，對工件的多余材料不斷被去除的工作運動。注釋:1、主運動可以是旋轉運動，也可以是往復運動；2、主運動可以是工件來實現（車外圓）,主運動也可以是刀具來實現（切斷、刨、銑加工）;3、主運動只有一個，進給運動可以一個以上。工

3、件上形成的表面工件上形成的表面待加工表面：指加工時工件上有待切除的表面；已加工表面：指工件上經刀具切削后產生的表面;過渡表面（加工表面）： 指工件上由刀具切削刃形成的表面。2）切削要素）切削要素切削要素包括切削用量和切削層的幾何參數（1 1）切削用量）切削用量用來衡量切削運動量的大小切切削削三三要要素素進給量f切削速度c切削深度ap（背吃刀量）指在切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度vc= dn/1000(mmin)刀具在進給運動方向上相對工件的位移量。所用刀具和切削運動形式不同，進給量的表述和度量方法也不同。如銑削f=vf /n待加工表面到已加工表面間的垂直距離ap=(dw-dm)2不同

4、切削工藝的進給量和切削深度不同切削工藝的進給量和切削深度（2）切削層參數切削層是指零件上正被 切削刃切削的一層材料，即兩個相鄰加工面間的那層材料。切削層參數對切削過程中切削力的大小、刀具的載荷和磨損、零件加工的表面質量和生產率都有決定性影響。切削層參數.切削層面積AD :切削層在垂直于切削速度截面內的面積。AD= hD. bD =f.ap (mm2).切削寬度bD ：沿主切削刃度量的切削層尺寸；bD =ap/ sinr (mm)3. 切削厚度hD ：垂直于加工表面度量的切削層尺寸；hD =f.sinr (mm)(只有在車削加工中，當殘留面積很小時才近似認為相等）2.2.刀具切削部分的幾何參數刀

5、具切削部分的幾何參數刀具切削部分的組成要素刀桿：起夾持作用刀頭：三面前刀面：切屑流過的表面主后刀面：刀具上與加工表面相對的表面副后刀面：刀具上與已加工表面相對的表面兩刃主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線一尖主切削刃與副切削刃的交點標注坐標系的假定條件 所以，刀具標注角度的參考平面是在相對靜止狀態下（進給運動vf = 0）確定的。故稱之為“靜止系”。1 1）車刀切削角度的坐標平面）車刀切削角度的坐標平面 基 面 (Pr )通過主切削刃上的某一點,與主運動方向相垂直的平面切削平面(Ps)通過主切削刃上的某一點， 于加工表面相切并垂直于基 面的平面正交平面(

6、P0)通過主切削刃上的某一點，并同時垂直于基面和切削平面的平面刀具的標注角度1.正交平面參考系中的刀具標注角度 (1) 在基面Pr上刀具標注角度有： 主偏角kr在過主切削刃選定點的基面內，主切削刃與進給方向間的夾角；影響切削層的形狀，切削刃的工作長度和單位切削刃上的負荷。減少 r，主切削刃單位長度上的負荷減少，刀具磨損小，耐用。45、60、75、 90。 副偏角kr在過副切削刃選定點的基面內，副切削刃和進給方向間所夾的銳角；影響已加工表面的粗糙度和刀尖強度，減少r，減少表面的粗糙度的數值，還可提高刀具強度。過小，會使副切 削刃與已加工面的摩擦增加，引起震動， 降低表面質量。515。粗加工取較大

7、 值。副偏角對殘留面積的影響副偏角對殘留面積的影響注意：車外圓與車端面主、 副偏角的變化(2) 在正交平面Po上刀具標注角度有： 前角前刀面r與基面Pr間的夾角。前角有正負,前角在基面之下為負，前角在基面這上為正；前角大，刃口鋒利，切屑變小，切削力小，切削輕快。但易產生崩刃。應根據刀具和工程材料及加工性質 選擇。加工塑性材料，取較大的前 角，10 20。粗加工或灰鑄鐵取較小的前角，515。 后角O后刀面與切削平面間的夾角。增大后角可減少摩擦，提高工件加工質量和刀具耐用度,并使切削刃鋒利。在保證加工質量和刀具耐用度的前提下,一般粗加工、強力 車削，材料較硬時取小值,6 8。反之取812在切削平面

8、(Ps)：刃傾角s主切削刃與基面間的夾角影響切屑流出方向,刀尖強度、切入切出平穩性、切削分力和切削的 工作長度；-5+5度。保證加工質量 的前提下。盡量取較大的負值（小 值）,提高刀具耐沖擊力。刃傾角有正、負粗加工取負值精加工取正值4）刀具的工作角度刀具的工作角度車外圓時車刀安裝的高低，對前角、后角有影響車外圓時車刀安裝的偏斜，對主偏角、副偏角有影響思考題畫出如圖所示畫出如圖所示45度端面車刀的主偏角、副偏角、前角、度端面車刀的主偏角、副偏角、前角、后角、刃傾角、法前角、法后角。后角、刃傾角、法前角、法后角。刀具結構刀具結構常見刀具的結構形式常見刀具的結構形式車刀的結構形式車刀的結構形式金屬切

9、削過程除了要求刀具具有適當的幾何參數幾何參數外,還要求刀具材料刀具材料對工件要有良好的切削性能切削性能。在金屬切削加工中，刀具材料的切削性能直接影響著生產效率、工件的加工精度和已加工表面質量，刀具生產效率、工件的加工精度和已加工表面質量，刀具消耗和加工成本消耗和加工成本。正確選擇刀具材料是設計和選用設計和選用刀具的重要內容之一，特別是對某些難加工材料難加工材料的切削來講刀具材料的選用顯得尤為重要。3.3.刀具材料及結構刀具材料及結構1)1)刀具材料刀具材料（1）刀具材料應具備的基本性能）刀具材料應具備的基本性能 刀具切削部分是在高溫、高壓及劇烈摩擦高溫、高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的。因此，

10、刀具材料應具備以下基本性能.硬度高 硬度硬度是指材料抵抗其他物體壓入其表面的能力。刀具材料的硬度必須更高于更高于被加工材料的硬度，一般高于一倍至幾倍，否則在高溫高壓下，就不能保持刀具鋒利的幾何形狀鋒利的幾何形狀。目前，切削性能最差的刀具材料碳素工具鋼，其硬度在室溫條件下也應在62HRC以上；高速鋼的硬度為6370HRC。. .足夠的強度和韌性足夠的強度和韌性刀具切削部分的材料在切削時要承受很大的切削力切削力和沖擊力和沖擊力。例如，車削45鋼時，當ap=4mm，f=0.5mm/r時，刀片要承受約4000N的切削力。因此，刀具材料必須要有足夠的強度和韌性。一般用刀具材料的抗彎強度抗彎強度b (單位

11、為PaNm。)表示它的強度強度大小。用沖擊韌度沖擊韌度k k(單位為Jm。)表示其韌性韌性的大小，它反映刀具材料抗脆性斷裂和崩刃的能力抗脆性斷裂和崩刃的能力。. . 耐磨性和耐熱性好耐磨性和耐熱性好刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力。 一般說一般說,刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的的耐磨性和耐熱性耐磨性和耐熱性有著密切的關系。其有著密切的關系。其耐熱性耐熱性通常用它在通常用它在高高溫下溫下保持較保持較高硬度高硬度的性能即的性能即高溫硬度高溫硬度來衡量，或叫來衡量，或叫熱硬性熱硬性。 高溫硬度越高，表示耐熱性越好

12、高溫硬度越高，表示耐熱性越好，刀具材料在高溫時，刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強。也越強。 耐熱性差耐熱性差的刀具材料，由于高溫下硬度顯著下降而會的刀具材料，由于高溫下硬度顯著下降而會很快磨損很快磨損乃至發生乃至發生塑性變形塑性變形，喪失其切削能力。，喪失其切削能力。. .導熱性好導熱性好刀具材料的刀具材料的導熱性導熱性用用熱導率熱導率單位為單位為w（mK)來表示。來表示。 熱導率大熱導率大，表示，表示導熱性好導熱性好，切削時產生的熱量容易傳，切削時產生的熱量容易傳導出去，從而降低切削部分的溫度，導出去，從而降低切削部分的溫度，減輕減輕刀具磨損

13、。刀具磨損。 此外，此外，導熱性好導熱性好的刀具材料其的刀具材料其耐熱沖擊和抗熱裂的性耐熱沖擊和抗熱裂的性能增強能增強，這種性能對采用脆性刀具材料進行，這種性能對采用脆性刀具材料進行斷續切削斷續切削，特別在特別在加工導熱性能差加工導熱性能差的工件時尤為重要。的工件時尤為重要。（2 2） 刀具材料的分類刀具材料的分類 刀具材料可分為刀具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷、超硬工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷、超硬材材料五大類。其主要力學物理性能見表。料五大類。其主要力學物理性能見表。 目前應用最多的是高速鋼和硬質合金高速鋼和硬質合金。據統計，我國目前高速鋼高速鋼用量約占刀具的60以上，硬質合

14、硬質合金金的用量約占30以上，隨著難加工材料應用的增加，陶瓷刀具和超硬刀具材料陶瓷刀具和超硬刀具材料的使用量日益增長。（1）. 碳素工具鋼碳素工具鋼 碳素工具鋼是含碳量較高含碳量較高的優質鋼(含碳量為0. 71.2。如T10A等)，淬火后硬度較高、價廉硬度較高、價廉，但耐熱性較差耐熱性較差。 1）常用牌號： T7A、T8AT13A等。 2）主要性能： 淬火后硬度較高，可達HRC6165； 紅硬性為200250，不耐高溫； 價格低廉，切削速度因此而不能提高，允許切削速度 VC10m/min。 3） 應用：只能制作低速手用刀具，如板牙、鋸條、銼等(2).合金工具鋼 在碳素工具鋼中加入少量的Cr、w

15、、Mn、Si等元素，形成合金工具鋼(如9SiCr等)，可適當減少熱處理變形和提高耐熱性。 1 1）主要牌號）主要牌號： 9SiCr CrWMn 2 2）主要性能）主要性能： 淬火后的硬度可達淬火后的硬度可達HRC61HRC616565； 紅硬性為紅硬性為300300400400； 允許切削速度允許切削速度Vc=10Vc=1015m/min15m/min； 3 3）應用：）應用：制作制作低速、形狀比較復雜、要求淬火后變形低速、形狀比較復雜、要求淬火后變形小小的刀具的刀具。 如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。(3) 高速鋼高速鋼常用的牌號是18Cr4V

16、，又稱“鋒鋼”或“白鋼”，其強度、韌性和工藝性均較好，可作形狀復雜的刀具，但其耐熱性大 約為600左右；因而只能進行中速切削。(4) 硬質合金硬質合金是以高硬度、高熔點的金屬碳化物（C、iC等）微米數量級的粉末為基體，用o、o、i等作粘接劑在高壓下成型，并 通過高溫燒結而成的一種粉末冶金制品的。硬度高,耐磨性好,耐熱性大約為1000左右,可以高速切削。硬質合金屬于脆性材料，其抗彎強度低，沖擊韌性差。硬質合金按基體分為兩大類：碳化鎢基（C);碳化鈦基（iC）1）G（K）類硬質合金(WC+CO)硬度為HRA,韌性比類硬質合金好,熱硬性為 ，切削韌性材料時耐磨性較差，固適于加工鑄鐵、青 銅等脆性材料

17、。) YT（P）類硬質合金WC+TiC+CO硬度為.5HRA,熱硬性為9001000，韌性差,脆性大,適于加工塑性材料、如鋼料等。3) YW（M）類硬質合金(WC+TiC+TaC+CO)熱硬性為10001100，綜合性能好,既可加工鑄鐵、有色金屬, 又可加工鋼,不銹鋼等難加工材料（3). 其它刀具材料其它刀具材料陶瓷：用L2O3加微量添加劑（如g） 經低壓燒結而成。硬度高、耐磨性好、 熱硬性和化學穩定性好，允許的切削 速度高于硬質合金，但抗彎強度和沖 擊韌性很差，切削時易崩刃 。人造金剛石：金剛石分為天然或人造兩種,都是碳的同素異形體。人造金剛石是在高 壓高溫的條件下，借合金的觸媒作用 由石墨

18、轉化而成。其硬度極高，接近 于10000。不適于加工鐵材料。氧化鋯陶瓷刀具聚晶（PCD）金剛石車刀立方氮化硼立方氮化硼 （CBN） 立方氮化硼是由六方氮化硼（俗稱白石墨）在高溫高壓下加入催化劑轉變而成的。硬度很高 可達到HV80009000 熱穩定性好熱穩定性好 化學穩定性好化學穩定性好有較高的熱導率和較小的摩擦系數有較高的熱導率和較小的摩擦系數強度及韌性較差強度及韌性較差 金屬的切削過程金屬的切削過程金屬在切削過程中,會出現一系列物理現象，如金屬變形、切削力、切削熱、刀具磨損等，這些都是以切屑形成過程為基礎而生 產中出現的許多問題，如積屑瘤、振動、卷屑、斷屑等，都與切削 過程密切相關。切屑形

19、成過程及切屑種類切屑形成過程及切屑種類1.切屑形成過程：切屑形成過程： a. 對塑性金屬進行切削時，切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。 當工件受到刀具的擠壓以后，切削層金屬在始滑移面OA以左發生彈性變形。在OA面上，應力達到材料的屈服強度，則發生塑性變形，產生滑移現象。 隨著刀具的連續移動，原來處于始滑移面上的金屬不斷向刀具靠攏，應力和變形也逐漸加大。在終滑移面上，應力和變形達到最大值。越過該面，切削層金屬將脫離工件基體，沿著前刀面流出而形成切屑。 b.三個變形區：三個變形區： 切削過程中切削層金屬的變形可大致劃分為三個變形區。(1).第一變形區（第一變形區（剪切變形區剪切變形區） 1）

20、區域： OA OM之間。從OA線(稱始剪切線)開始發生塑性變形，到OM線(稱終剪切線)晶粒的剪切滑移基本完成。這一區域(I)稱為第一變形區。 2）特征: OA線發生塑性變形, OM線完成晶粒的剪切滑移。(2) .第二變形區（擠壓變形區） 1）區域：靠近刀尖與前刀面。切屑沿前刀面排出時進一步受到前刀面的擠壓和摩擦，使靠近前刀面處的金屬纖維化，纖維化方向基本上與前刀面平行。這一區域稱為第二變形區()。2）特征：靠近前刀面的金屬纖維化，方向平行于前刀面。前刀面將繼續進一步擠壓和摩擦。(3).第三變形區（擠壓和修光區）1）1）區域：副切削刃與后刀面的部分。 已加工表面受到刀刃鈍圓部分和后刀面的擠壓與摩

21、擦，產生變形與回彈，造成纖維化與加工硬化。這部分稱為第三變形區( )。2）特征：對已加工表面擠壓、摩擦和回彈，產生纖維化合加工硬化。注：1）變形區變形區均位于切削刃附近位于切削刃附近，應力集中且變化復雜；2）在這一區域形成被切削層，切屑與工件分離被切削層，切屑與工件分離，形成切屑和已加工面切屑和已加工面；3）切削刃切削刃對切屑的切除和已加工面形成影響很大影響很大。（2）切屑的類型根據切削層變形特點和變形后形成切屑的外形不同通常將切屑分為以下四類： (1).帶狀切屑： 外形連續不斷外形連續不斷呈帶帶狀狀。 1）產生的條件： 切削的金屬是塑性塑性； 切削厚度較小切削厚度較小； 刀具前角較大刀具前角

22、較大。 2）特征：它的內表面光滑，外表面毛茸內表面光滑，外表面毛茸；切削過程平穩平穩，切削力波動、沖擊和振動較小，加工表面粗糙度較小。常見的材料：易切鋼、碳素鋼、合金鋼、銅和鋁合金。(2).擠裂切屑（節狀切屑）：1）產生的條件：切削塑性材料；切削速度低，切削厚度大；刀具前角小。2）特征：外表面呈鋸齒形，內表面有時有裂紋；滑移量太大，加工硬化增大了剪應力；在低速、大進給下。3）常見的材料： H62、不銹鋼。3.粒狀切屑：單元切屑。1）產生的條件：切削塑性材料，切削量大（切削厚度）；切削脆性材料，硬度高。2）特征：切屑成梯形；剪切應力超過材料的破壞強度，切削力波動大。 注：1)以上三種切屑只有在加

23、工塑性材料加工塑性材料時才可能得到。其中，帶狀切屑帶狀切屑的切削過程最平穩，單元切屑最平穩，單元切屑的切削力波動最大波動最大。在生產中最常見最常見的是帶狀切屑帶狀切屑，有時得到擠擠裂切屑，單元切屑裂切屑，單元切屑則很少見少見。 2）擠裂切屑擠裂切屑與單元切屑單元切屑在一定條件一定條件下可互相轉換互相轉換。減小刀具前角、降低切削速度；加大切削厚度。3）切屑的形態隨切削條件形態隨切削條件而轉化轉化的。掌握了它的變化規律，就可以控制切屑的變形、形態和尺寸，以達到卷屑和斷屑的目的。 (4). 崩碎切屑 1）產生的條件：切削脆性材料；工件材料硬度高；刀具前角小，切削厚度大。2）特征：形狀不規則；加工表面

24、質量差，易崩刃。3）常見的材料：鑄鐵等。3)3)切屑形狀的分類和切屑的控制切屑形狀的分類和切屑的控制1.切屑形狀的分類切屑形狀的分類 前面按形成機理的差異，把切屑分成帶狀、節狀、帶狀、節狀、粒狀和崩碎粒狀和崩碎四類。但是，這種分類法還不能滿足切屑的處理和運輸的要求。影響切屑的處理和運輸的主要因素是切屑的形狀。切屑的形狀。因此，還需按照切屑的形狀進行分類。隨著工件材料、刀具幾何形狀和切削用量工件材料、刀具幾何形狀和切削用量的差異，所生成的切屑的形狀也會不同生成的切屑的形狀也會不同。切屑的形狀大體有帶狀帶狀屑、屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、長緊卷屑、發條狀卷屑、形屑、崩碎屑、螺卷屑、長緊卷屑、發條狀

25、卷屑、寶塔狀卷屑寶塔狀卷屑等，如圖切屑的各種形狀切屑的各種形狀高速切削塑性高速切削塑性金屬材料時,如不不采取適當適當的斷屑斷屑措施，易易形成帶狀屑形成帶狀屑。帶狀屑連綿不斷經常會纏繞纏繞在工件或刀具工件或刀具上,拉傷拉傷工件表面或打壞切削刃，甚至會傷人甚至會傷人。所以，通常情況下都希望盡量避免形成帶狀屑希望盡量避免形成帶狀屑。但也有例外的情況。例如，在立式鏜床上鏜盲孔時，為了使切屑能順利地排出孔外甩斷，一般都要求形成帶狀屑或長螺卷屑。車削一般的碳鋼和合金鋼碳鋼和合金鋼工件時，采用帶卷屑槽卷屑槽的車刀易形成易形成C C形屑。C形屑不會纏繞不會纏繞在工件或刀具上也不易傷人不易傷人,是一種比較好比較

26、好的屑形。但C形屑多數是碰撞碰撞在車刀后刀面上后刀面上折斷折斷的，切屑高頻率的碰撞和折斷會影響影響切削過程的平穩平穩性性，對工件已加工表面的粗糙度有一定的影響。所以，精精車車時一般多希望形成長螺卷屑長螺卷屑，使切削過程比較平穩比較平穩。長緊卷屑形成過程比較平穩比較平穩，清理也方便清理也方便，在普通車床上是一種比較好比較好的的屑形。但要求形成長緊卷屑時，必須嚴格控制嚴格控制刀具的幾何參數和切削用量幾何參數和切削用量。在重型車床重型車床上用大切深、大進給量大切深、大進給量車削鋼件鋼件時，切切屑寬又厚屑寬又厚，若形成形成C形屑形屑則容容易損傷切削刃，甚至會飛易損傷切削刃，甚至會飛崩傷人崩傷人。通常多

27、將卷屑槽卷屑槽的槽底圓弧半徑加大槽底圓弧半徑加大，使切屑卷曲成發條狀發條狀在工件加工表面上頂斷加工表面上頂斷，并靠其自重墜落自重墜落。在自動機或自動線自動機或自動線上，寶塔狀寶塔狀卷屑不會纏繞工件或不會纏繞工件或刀具，清理也較方便刀具，清理也較方便，是一種比較好的屑形。車削鑄鐵、脆黃銅鑄鐵、脆黃銅等脆性脆性材料時，切屑崩碎成針狀針狀或碎片或碎片飛濺，可能傷人可能傷人，并易研損機床研損機床滑動面。這時，應設法使切屑變成卷狀卷狀。 如采用波形刃脆銅卷屑車刀波形刃脆銅卷屑車刀，可以使脆銅和鑄鐵的切屑連成螺狀短卷螺狀短卷3)切屑的控制在實際加工中，應用最廣的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出斷屑槽或使用

28、壓塊式斷屑器。槽形:a)折線型折線型 b)直線圓弧形直線圓弧形 c)全圓弧形全圓弧形前角較大時,采用全圓弧形斷屑槽刀具的強度較好。斷屑槽在前刀面上的位置則外斜式、平行式和內斜式,外斜式常形成外斜式常形成C C形屑和形屑和6 6字形屑字形屑，能在較寬的切削用量范圍內實現斷屑；內斜式常形成長緊螺卷形屑內斜式常形成長緊螺卷形屑，但斷屑范圍窄；平行式的斷屑范圍居于上述兩者之間。外斜式粗加工平行式平行式精加工內斜式內斜式半精加工和精加工(2)(2)改變刀具角度改變刀具角度 增大刀具主偏角Kr，切削厚度變大,有利于斷屑;減小刀具前角可使切屑變形加大，切屑易于折斷;刃傾角s可以控制切屑的流向.(3)(3)調

29、整切削用量調整切削用量 提高進給量f使切削厚度增大，對斷屑有利；但增大f會增大加工表面粗糙度;適當地降低切削速度使切削變形增大，也有利于斷屑，但這會降低材料切除效率。須根據實際條件適當選擇切削用量。 4)積屑瘤（1）. 積屑瘤的形成積屑瘤的形成原因：原因： 由于金屬的擠壓和強烈摩 擦，使切屑與前刀面之間產生很大 的應力和很高的切削溫度。條件條件：當應力和溫度條件適當時， 切屑底層與前刀面之間的摩擦力很 大，使得切屑底層流出速度變得緩 慢，形成一層很薄的“滯流層”。形成：形成：當滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內部的結合力時， 滯流層的金屬與切屑分離而粘附 在切削刃附近形成積屑瘤.（）積屑瘤對切

30、削加工的影響（）積屑瘤對切削加工的影響有利方面保護刀具增加工作前角積屑瘤硬度很高可代替切削刃可代替切削刃進行切屑，減 少刀具的磨損可減小切削變形和切削力，使切 削輕快可代替切削刃進行切屑，減 少刀具的磨損（3）. 積屑瘤的控制影響積屑影響積屑瘤的因素瘤的因素工件材料工件材料切削用量切削用量刀具角度刀具角度切削液等切削液等粗加工時對已加工表面質量要求不高，可利用積屑瘤減 小切削力，保戶刀具；而精加工時，要保證工件加工質量，必須避免產生 積屑瘤。控制措施控制措施要避免在中溫、中速加工塑性材料，對材料進行正火或調質增大前角可減小切削變形，降低切削溫度，減小積屑瘤的高度采用潤滑性能優良的切削液可減少甚

31、至消除積屑瘤2.2.切削過程中主要物理現象切削過程中主要物理現象金屬切削過程中，伴隨著切削力、切削溫度、切削熱和刀具磨損等物理現象。切削合力:前刀面受到切屑的壓力和摩擦力后刀面受到工件表面的壓力和摩擦力切屑的變形抗力()切削合力的構成與分解切削合力的構成與分解1.切削力切削力切削合力主切削力: (切向力Fc)背向力: (徑向力Fp)進給力： (軸向力Ff)切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小約占總的切削合力的 。是計算機床動力的主是計算機床動力的主要依據要依據切削合力在切削深度方向上的分力;它在基面內.使工件彎曲變形或引起振動，產生形狀使工件彎曲變形或引起振動，產生形狀和尺寸誤差

32、和尺寸誤差。切削合力在進給方向上的分力;它在基面內.是設計和校驗機床進給機構強度和剛度的主要依據。(2). (2). 影響切削合力的因素影響切削合力的因素 工件材料工件材料 強度、硬度高、塑性、韌性大強度、硬度高、塑性、韌性大,合力大合力大 切削用量切削用量 切削深度切削深度ap(大大)、進給量、進給量f(中中)、切削速、切削速度度(小小)刀具角度刀具角度 前角越大前角越大,切屑變形越小切屑變形越小,切削合力越小切削合力越小(3). (3). 切削功率切削功率切削功率是各切削分力消耗功率的總和車外圓時Pz =Fz10-3(kw)Fz 主切削力（N)切削速度（m/s)2)2)切削熱和切削溫度切削

33、熱和切削溫度(1). 切削熱的產生、傳出及影響切削熱的產生、傳出及影響切削熱的來源切屑層的金屬發生彈性變形、塑性變形而產生大量的熱切屑與刀具前刀面產生的摩擦工件與刀具后刀面產生的摩擦切削熱的傳導傳入切屑傳入切屑，約占總熱量的 ，對切削加工無不利影響傳入工件傳入工件，約占總熱量的 ，會使工件膨脹或伸長，產 生尺寸和形狀誤差，影響加工精度傳入刀具傳入刀具，約占總熱量的 ，使刀具溫度升高，硬度下 降，磨損加快，耐用度降傳入周圍介質傳入周圍介質，約占總熱量的，對切削加工無不利影響(2). 切削溫度及其影響因素切削溫度:是指刀具、切屑、工件接觸面上的平均溫度。其高低取決于切削時產生熱量的多少和傳導條件的

34、好壞，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等對切削溫度均有影響。(3). 降低切削溫度的措施(1) 選擇合理的幾何角度和切削用量(2) 使用切削液切削速度切削熱；進給量和切削深度，切削力大，摩擦力，切削熱；工件強度和硬度，消耗的功，切削熱；主偏角，參與切削的刃長度，切削溫度；前角，切削熱，切削溫度。3)3)刀具磨損及刀具耐用度刀具磨損及刀具耐用度()刀具的磨損形式及過程刀具的磨損形式:前刀面磨損；后刀面磨損； 前、后刀面同時磨損.刀具的磨損過程:初期磨損階段刃磨后的刀具開始前、后刀面上的高低不平，受到切屑的沖擊和摩擦時，將“凸峰”很快磨去，時間很短刀具上的高低不平已被磨去，磨損量增加緩慢且比較穩

35、定切削刃變鈍,刀具與工件之間的摩擦變大,切削力增大,切削溫度上升,磨損加 劇,刀具失去正常的切削能力正常磨損階段急劇磨損階段()刀具耐用度刀具允許的磨損限度通常用后刀面的磨損高度表示。但這種磨損標準很難掌握,而引入刀具耐用度的概念。指刀具刃磨后從開始切削直到磨損量達到磨損標準為止的切削時間用表示。3.3.影響金屬切削加工的主要因素影響金屬切削加工的主要因素1）工件材料的切削加工性a.切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。b.常用的指標主要有如下幾個：(1) 一定刀具耐用度下一定刀具耐用度下的切削速度的切削速度vT(2) 相對加工性相對加工性Kr(3) 已加工表面質量已加工表面質量(4) 切屑

36、控制或斷屑的切屑控制或斷屑的難易難易(5) 切削力切削力2改善材料切削加工性的主要途徑(1)通過適當的熱處理，可以改變材料的力學性能，從而達到改善其切削加工 性的目的。(2)改變材料的力學性能，還可以用其他輔助性的加工。(3)還可以通過適當調整材料的化學成分來改善其切削加工性。2 2）刀具幾何參數的選擇）刀具幾何參數的選擇刀具的切削性能主要是由刀具材料的性能和刀具幾何參數兩方面決定的。刀具幾何參數的選擇是否合理對切削力、切削溫度及刀具磨損有顯著影響。選擇刀具的幾何參數要綜合考慮工件材料、刀具材料、刀具類型及其他加工條件（如切削用量、工藝系統剛性及機床功率等）的影響。（1）前角o0 0 變形程度

37、變形程度F F T T振動振動質量質量, ,刀刃和刀頭強度刀刃和刀頭強度散熱面積容熱體積散熱面積容熱體積斷屑困難斷屑困難 在一定的條件下，存在一個合理值在一定的條件下，存在一個合理值對于不同的刀具材料和工件材料，T 隨0 的變化趨勢為駝峰形。高速鋼的合理前角比Y合金的大。加工塑材的合理前角比脆材的大合理前角的選擇原則合理前角的選擇原則粗加工、斷續切削、刀材強度韌性低 工材強度硬度高，選較小的前角；工材塑韌性大、系統剛性差，易振動 或機床功率不足，選較大的前角；成形刀具、自動線刀具取小前角；A磨損增大前角， A磨損減小前角（二）后角的選擇（二）后角的選擇 (1).(1).后角的作用后角的作用0

38、0r rn n鋒利、鋒利、 l摩擦摩擦F F 質量質量VB VB 一定，磨損體積一定，磨損體積T T但但NBNB 刀頭強度刀頭強度散熱體積散熱體積重磨體積重磨體積 在一定的條件下，存在一個合理值在一定的條件下，存在一個合理值(2).(2).合理后角的選擇原則合理后角的選擇原則粗加工、斷續切削、工材強度硬度高，選粗加工、斷續切削、工材強度硬度高，選較小后角較小后角, , 已用大負前角應已用大負前角應0 0 ；精加工取精加工取較大后角，保證表面質量；較大后角，保證表面質量；成形、復雜、尺寸刀具取小后角；成形、復雜、尺寸刀具取小后角；系統剛性差，易振動，取較小后角；系統剛性差，易振動，取較小后角；工

39、材塑性大工材塑性大取取較大后角，脆材較大后角，脆材0 0 （3）主偏角的選擇）主偏角的選擇 1).1).主偏角的作用主偏角的作用 r rhD bD單位刃長負荷單位刃長負荷 T T刀尖強度刀尖強度散熱體積散熱體積，RaRaFy變形變形加工精度加工精度，易振動，易振動RaRa，T T 在一定的條件下，存在一個合理值在一定的條件下，存在一個合理值2).2).合理主偏角的選擇原則合理主偏角的選擇原則主要看系統剛性。若剛性好，不易變形和振動，主要看系統剛性。若剛性好，不易變形和振動，r r取較小值；若剛性差（細長軸）取較小值；若剛性差（細長軸）, ,r r取較大值（取較大值（9090）；）；考慮工件形狀

40、、切屑控制、減小沖擊等，車臺階軸，考慮工件形狀、切屑控制、減小沖擊等，車臺階軸，取取 90 ; ;鏜盲孔鏜盲孔90 ; ;r r小切屑成長螺旋屑不易斷；小切屑成長螺旋屑不易斷；較小較小r r，改善刀具切入條件，不易造成刀尖沖擊。，改善刀具切入條件，不易造成刀尖沖擊。副偏角的選擇副偏角的選擇 副偏角的主要作用是形成已加工表面。副偏角的主要作用是形成已加工表面。 副偏角副偏角 RaRa刀尖強度刀尖強度散熱體積散熱體積副刃工作長度副刃工作長度 摩擦摩擦F Fp p易振動易振動RaRa，T T 在一定條件下，存在一合理值。系統剛性好，取較在一定條件下，存在一合理值。系統剛性好，取較小值；小值； 剛性差

41、，取較大值剛性差，取較大值(4）刃傾角的選擇）刃傾角的選擇 1.1.刃傾角的作用刃傾角的作用 影響刀刃鋒利性影響刀刃鋒利性. .s s0e 0e 、r rn n 鋒利性鋒利性 負刃傾角負刃傾角刀頭強度刀頭強度散熱體積散熱體積 負刃傾角負刃傾角 F Fp p變形變形，易振動，易振動RaRa 正正s s切屑流向待加工表面，切屑流向待加工表面，負負s s切屑流向已加工表面切屑流向已加工表面 2.2.刃傾角的選擇原則刃傾角的選擇原則粗加工、有沖擊、刀材脆、工材強度硬度高粗加工、有沖擊、刀材脆、工材強度硬度高, ,s s取負值；取負值；精加工、系統剛性差精加工、系統剛性差( (細長軸細長軸),),s s

42、取正值；取正值；微量極薄切削，取大正微量極薄切削，取大正刃傾角。刃傾角。（2）切削用量的合理選擇1）、切削用量同加工生產率的關系切削用量三要素同加工生產率均保持線形關系，即提高切削速度、增大進給量和背吃刀量，都可以“同樣地”提高勞動生產率。2、切削用量的選用原則1) 切削用量切削用量對加工質量對加工質量的的 影響影響當切削速度增大時，切削力減小，進給量增大使工件殘留面積的高度顯 著增大切削深度增大時, 切削力和工件變形 增大可減小或避免積屑瘤，有利于提 高加工質量表面更粗糙可能引起振動，使零件的加工精度和 表面質量下降2) 切削用量對刀具耐用度的影響在切削用量中，切削速度對刀具耐用度的影響最大

43、,進給量次之，切削深度影響最小3) 選擇切削用量的原則粗加工較大的切削深度和進給量，取盡可能大的切削切削速度精加工一般取較大的切削速度，較切削用量的選定切削深度的選擇粗加工時盡可能一次去除加工余量；精加工時應一次切除精加工 工序余量進給量的選擇粗加工時的進給量應根據機床系統的強度 和刀具強度選擇精加工時,一般切削深度不大,切削力較小粗加工時切削速度受機床功率限制；而精加工時，主要 受刀具耐用度的限制切削速度的選擇切削液的選用1、切削液的作用和種類a. 切削液主要通過冷卻和潤滑作用來改善切削過程。它一方面吸收并帶走大量切削熱，起到冷卻作用；另一方面它能滲入到 刀具與工件和切屑的接觸表面，形成潤滑

44、膜，有效地減小摩擦。b. 常用的切削液有以下兩大類：(1) 水基切削液(2) 油基切削液2、切削液的選擇和使用通常應根據加工性質、工件材料和刀具材料等來選 擇合適的切削液。切削液的使用,目前以澆注法最為普遍,為了提高其使用效果, 可以采用噴霧冷卻法或內冷卻法。5.1.35.1.3金屬切削機床的基本知識金屬切削機床的基本知識1）金屬切削機床的分類（1）按機床的加工性能分類 車床車床C 鉆床鉆床Z 銑床銑床X 鏜床鏜床T 磨床磨床M 齒輪加工機床齒輪加工機床Y 拉床拉床L 螺紋加工機床螺紋加工機床S 鋸床鋸床G 刨插床刨插床B 特種加工機床特種加工機床D 其他機床其他機床Q（2）按機床的通用性分類

45、）按機床的通用性分類 1）通用機床）通用機床 2）專門化機床）專門化機床 3）專用機床）專用機床（3）按機床的自動化程度分類）按機床的自動化程度分類 1）手動機床）手動機床 2）機動機床）機動機床 3）半自動機床）半自動機床 4）全自動機床）全自動機床（4）按機床的工作精度分類）按機床的工作精度分類 1）普通精度機床）普通精度機床 2）精密機床）精密機床 3）高精度機床）高精度機床（5）按機床的主要工作部件數目精度分類）按機床的主要工作部件數目精度分類 1）單刀機床）單刀機床 2）多刀機床）多刀機床 3）單軸機床）單軸機床 4）多軸機床）多軸機床（6）按機床的重量和尺寸分類）按機床的重量和尺寸

46、分類 1）儀表機床）儀表機床 2）中型機床）中型機床 3）大型機床）大型機床 4）重型機床）重型機床 5）超大型機床）超大型機床（7）按加工過程的控制方式分類）按加工過程的控制方式分類 1）普通機床）普通機床 2）數控機床）數控機床 3）加工中心）加工中心 4）柔性制造單元）柔性制造單元 機床型號的編制方法機床型號的編制方法機床型號是用來表明機床的類型、通用特性、結機床型號是用來表明機床的類型、通用特性、結構特性、主要技術參數等。構特性、主要技術參數等。 2、機床傳動、機床傳動:（1）車床常用傳動組成）車床常用傳動組成 1. 動力源動力源 2. 傳動件傳動件 3. 執行件執行件（2）車床）車床

47、常用傳動副常用傳動副1. 帶傳動帶傳動2. 齒輪傳動齒輪傳動3. 蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿傳動4. 齒輪齒條傳動齒輪齒條傳動5. 絲杠螺母傳動絲杠螺母傳動運動分析運動分析5.25.2典型零件表面加工分析典型零件表面加工分析主要內容5.2.1 外圓面的加工5.2.2內圓的加工5.2.3 平面的加工5.2.4 成形面的加工5.2.5 螺紋的加工5.2.6 齒輪齒形的加工重點內容外圓表面、平面、內圓的加工方法要求根據零件的基本的幾何形狀，正確選擇加工方法和加工方案；了解螺紋和 齒輪齒形的加工方法。5.2.15.2.1外圓面的加工方法外圓面的加工方法外圓表面的典型零件軸類零件盤類零件外圓表面的典型加工方法

48、車削磨削外圓表面的技術要求1、尺寸精度 2、形狀精度3、位置精度 4、表面質量外圓表面的車削加工外圓表面的車削加工 車削加工的工藝范圍：粗車、半精車、精車、精細車外圓表面車削加工設備及工藝特點生產率高應用廣泛 加 工材料范圍較廣車削外圓時工件的裝夾特點裝夾方便快捷易于保證 位置精度外圓表面的磨削加工外圓表面的磨削加工 外圓表面的磨削加工，可采用的方法有：1外圓磨削法 外圓磨削通常在外圓磨床上進行。外圓磨削可 采用縱磨法、橫磨法、綜合磨法和深磨法，也可在無心磨床上 進行，稱為無心外圓磨削法。2高速磨削 高速磨削是使用高強度砂輪,磨削砂輪線速度 從一般的30m/s提高到50m/s以上,可以提高生產

49、率。3細粗糙度磨削使工件表面獲得粗糙度為Ra 0.10.01 微米的磨削工藝，通稱為細粗糙度磨削。細粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和鏡面磨削。外圓加工方案的制訂 a.影響外圓加工方案的主要因素工件材料 加工精度 熱處理狀態b.典型外圓加工方案1.粗車2.粗車-半精車3.粗車-半精車-精車4.粗車-半精車-磨削5.粗磨-精磨-研磨外圓表面加工方案5.2.25.2.2內圓表面的加工方法內圓表面的加工方法鉆、擴、鉸、鏜、拉孔孔的加工方案的選擇孔的加工方法鉆,擴,鉸,鏜, 拉,磨,珩磨,研磨孔的技術要求尺寸精度形狀精度位置精度表面質量5.2.35.2.3平面的加工平面的加工平面的車削加工平面的車削

50、加工平面的銑、刨加工銑和刨是平面加工的兩種基本方法。在多數情況下,銑削的生產率明顯地高于刨削。刨削的生產率雖然比銑削的生 產率低，但由于刨刀結構簡單，刨床便宜，調整簡便，所以 在單件小批生產中具有較好的經濟效益。平面磨削1.平面磨削方法(1)周磨a.砂輪與工件接觸面積小,磨削熱少,排屑和冷卻條件好b.加工精度高c.生產率低d.適用于批量生產磨削精度較高的中小型零件.(2)端磨端磨a.接觸面積大,磨削熱多,排屑和冷卻條件差b.磨削精度低c.生產率高d.適用于成批大量生產2.平面磨削工藝特點機床結構簡單,系統剛性較強,加工質量及生產率較內外圓磨高.工件裝夾簡單,生產率高.成批,大量生產中可以磨削代

51、替銑削與刨削去掉毛坯表面上的硬皮,既能提高生產率,又能有效保證加工質量平面加工方法的選擇平面加工方法的選擇5.2.45.2.4成形面的加工方法成形面的加工方法成形面的 種類回轉成形面直線成形面立體成形面成形面的技術 要求a.尺寸精度b.形狀精度c.位置精度d.表面質量成形面加工方法分析成形面加工方法分析成形面加工方法分析成形面加工方法分析用成形刀具加工用成形刀具加工車削成形面銑削成形面刨削成形面拉削成形面磨削成形面工藝特點:a.加工精度主要取決于刀具精度b.易于保證同一批零件形狀及尺寸的一致性和互換性c.生產率高d.刀具重磨次數多,使用壽命長e.刀具設計制造復雜,成本高用簡單刀具加工用簡單刀具

52、加工(1)用靠模裝置加工成形面a.生產效率高b.加工精度由靠模決定c.靠模形狀復雜,成本高d.適合成批生產中應用e.靠模易摩損(2)按運動軌跡法加工成形面外球面的車削內球面的車削銑削車削磨削外球面的銑削內球面的銑削外球面的磨削內球面的磨削銑削頭結構簡單,操作方便生產率高，刀尖易損生產率高,表面粗糙度小(Ra 1.6um)加工精度，生產率較高，適合于大批量生產球面直徑不宜過小加工精度高，表面粗糙度小，生產率低，適合小批生產精度高粗糙度小，球磨機上磨直徑大，深度小的零件5.2.55.2.5螺紋的加工方法螺紋的加工方法螺紋的加工方法很多，主要有車、銑、攻絲，套絲、磨削、滾壓等。它們各有不同的特點，必

53、須根據零件的形狀，尺寸、產 量及技術要求等因素來選擇。車螺紋車削螺紋是用螺紋車刀加工螺紋的傳統加工方法。這種方法所用的 刀具、設備的通用性大，可加工各 種形狀、尺寸及不同精度的內、外 螺紋，特別適用于加工大尺寸的螺 紋。適用于單件小批生產。銑螺紋銑螺紋銑螺紋是在專門的螺紋銑床上用螺紋銑刀加工螺紋的方法。由于銑刀齒多、轉速快、切削量大，故比車螺紋生產率高。螺紋銑削的加工精 度可達7級，Ra可達1.6um。用絲錐、板牙加工螺紋用絲錐、板牙加工螺紋用絲錐加工內螺紋稱為攻絲，從外形看絲錐似縱向開有溝槽（形成切 削刃和容屑槽）、頭部帶有錐度 （切削部分）的螺桿。攻絲前需按 要求尺寸加工出螺紋底孔。絲錐結

54、構圖板牙是加工或校正外螺紋用的刃具，板牙外形像鉆有三孔（形成切削刃和容屑槽）的螺母，且孔的端部具有30o60o錐角，以起到切削前引導定位作用。用板牙加工螺紋又稱套扣。圖板牙結構磨削螺紋磨削螺紋兩種方法(1)用成形砂輪軸向進給磨削(2)用梳刀形砂輪徑向進給磨削5.2.6齒輪加工( (齒輪齒形加工) )方法齒輪齒形的加工,按齒形的形成原理可分為兩種類型：一種為仿形法。采用與被切齒輪齒槽形狀完全相同的成形刀具，直接切出齒形的加工方法叫做仿形法（或成形法）。最常用的是銑齒法。另一種為展成法（或創成法）。它是利用一對漸開線齒輪，或齒輪齒條相互嚙合運動的原理來加工齒形的。展成法加工有滾齒和插齒兩種。滾齒法

55、和插齒法滾齒的加工原理齒輪滾刀可以看成是由很多排齒條裝成的。這些齒條的齒形，由于是在螺旋表面上，所以各排之間彼此錯開一個距離。這樣，滾刀旋轉相當于齒條在移 動。像齒條與齒輪嚙合一樣，這個移動著的齒條，其模數、齒形角等都與被加 工的齒輪相同。因此能與正在旋轉的被加工齒輪相嚙合而將齒輪加工出來。滾切原理插齒的加工原理插齒的加工原理插齒過程相當于一對圓柱齒輪作嚙合運動，其中一個齒輪是工件；另一個齒輪是在每一個齒上磨出前角和后角，這個具有刀刃的齒輪叫插 齒刀。切削時插齒刀作上下往復運動，從工件上切除切屑。插齒加工原理剃齒原理剃齒原理剃齒是精加工未淬火齒輪的一種方法。經剃齒加工的齒輪,精度可達到67級,

56、齒面粗糙度值Ra可達0.80.2m。剃齒時，剃刀與工件是一對無側隙的螺旋齒輪嚙合，盤形剃齒刀可看成是一個高精度的螺旋齒輪，在齒面 上沿漸開線方向上做出許多槽，以形成切削刃，(a) 剃齒刀 (b) 剃齒原理齒輪磨削原理齒輪磨削原理磨齒是齒形加工中精度最高的一種方法。適用于淬硬齒輪的精加工,其精度可達46級，表面粗糙度值Ra可達0.80.2m。磨齒按加工原理分為仿形法和展成法兩類，前者精度較差，應用較少研齒研齒在研齒機上進行，其加工原理如圖所示。被研齒輪安裝在3個研輪中間，并相互嚙合，在嚙合的齒面加人研磨劑，電機驅動被研齒輪，帶動三個略帶負載（或輕微制動狀態）的研輪，作無間隙的自由 嚙合運動。3

57、3）加工余量的確定）加工余量的確定（1）加工余量定義）加工余量定義加工余量加工過程中從加工表面切去材料層厚度 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料層厚度工件加工余量的大小，將直接影響工件的加工質量、生產率和經濟性。（2）確定加工余量的方法）確定加工余量的方法計算法計算法 由計算公式計算出基本余量。一般不用。查表法查表法 工廠中廣泛應用這種方法，表格是以工廠的生產實踐和試驗研究所積累的數據為基礎，并結合具體加工情況加以修正后制定的，如金屬機械加工工藝人員手冊。 經驗法經驗法 主要用于單件小批生產，靠經驗確定加工余量，因此不夠準確。為保證不出廢品，余量往往偏大。3.定位基準的選擇工件基準的概念：基準就是根據的意識。零件設計與制造中，需以一些指定的點、線或面作為根據，來確定其他點、線或面的位置，這些作為根據的點、線或面稱為基準。工件的工件的基準基準工藝基準工藝基準設計基準設計基準工藝工藝基準基準定位基準定位基準度量基準度量基準裝配基準裝配基準定位基準的選擇a.粗基準的選擇1)選取不加工的表面為粗基準注意:粗基準只能在第一道工序中使用一 次,不能重復使用2)選取要求余量均勻的表面為粗基準3)選取便于裝夾的表面為粗基準b.精基準的選擇1）基準重合原則）基準重合原則：定位基準與設計基準重合，可避免產生 定位誤差；2）基準統一原則：）基準統一原則：加工零件上