1、金屬切削加工基本原理與設備 本本教學課件教學課件是與孫慶群、周是與孫慶群、周宗明主編，科學出版社出版的宗明主編，科學出版社出版的金屬金屬切削加工原理及設備切削加工原理及設備教材配套的教教材配套的教學課件。本學課件。本課件課件由孫慶群制作，由孫慶群制作，以同名教材的內容作為參考，歡迎各以同名教材的內容作為參考，歡迎各高職院校相關專業選做教學之用，也高職院校相關專業選做教學之用，也懇請各位同行多提寶貴意見。懇請各位同行多提寶貴意見。參考教材參考教材孫慶群孫慶群 周宗明周宗明 主編主編目目 錄錄第第1 1章章 緒緒 論論 第第2 2章章 金屬切削加工的基本知識金屬切削加工的基本知識第第3 3章章 金

2、屬切削加工過程的基本規律金屬切削加工過程的基本規律第第4 4章章 金屬切削加工理論的應用金屬切削加工理論的應用第第5 5章章 金屬切削機床基本知識金屬切削機床基本知識第第6 6章章 車床及車刀車床及車刀第第7 7章章 銑床及銑刀銑床及銑刀 第第8 8章章 齒輪加工機床及切齒刀具齒輪加工機床及切齒刀具第第9 9章章 磨床及砂輪磨床及砂輪第第1010章章 其他類型通用機床及刀具其他類型通用機床及刀具 第第1111章章 先進加工設備簡介先進加工設備簡介第第1章章 緒緒 論論1.1 我國切削加工技術發展概況我國切削加工技術發展概況 金屬切削加工金屬切削加工是指利用金屬切削機床在工件是指利用金屬切削機床

3、在工件表面上切除多余的材料，使之達到規定的幾何形狀、尺表面上切除多余的材料，使之達到規定的幾何形狀、尺寸精度和表面質量的一種加工方法。寸精度和表面質量的一種加工方法。 金屬切削加工技術早在我國古代（公元前金屬切削加工技術早在我國古代（公元前2000多年多年的青銅器時代）就已出現萌芽。的青銅器時代）就已出現萌芽。 春秋中晚期的著作春秋中晚期的著作考工記考工記對木工、金工有記載：對木工、金工有記載：“材美工巧材美工巧”是制成良器的必要條件（材美就是采用優是制成良器的必要條件（材美就是采用優良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工藝和方法）。良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工藝和方法）。 據大量出

4、土文物考證，公元據大量出土文物考證，公元8世紀（唐代）就有了世紀（唐代）就有了最原始的車床。最原始的車床。下圖是公元下圖是公元1668年（明代）加工天文儀器上銅環的方法和設備年（明代）加工天文儀器上銅環的方法和設備圖圖1.1 1668年的畜力銑磨機年的畜力銑磨機圖圖1.2 1668年的人力腳踏刃磨機年的人力腳踏刃磨機 因我國長期的封建歷史，到因我國長期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰機械廠年上海榮昌泰機械廠才生產了第一臺國產車床。才生產了第一臺國產車床。 1947年我國民營機械工業僅有年我國民營機械工業僅有3千多家，機床千多家，機床2萬多臺。萬多臺。當時的刀具材料是碳素鋼，最高切削速度是當時

5、的刀具材料是碳素鋼，最高切削速度是16m/min。 建國后，我國的金屬切削技術發展迅速。機床年產量建國后，我國的金屬切削技術發展迅速。機床年產量已達已達13萬臺，品種達萬臺，品種達1千多種。切削速度大大提高，千多種。切削速度大大提高，1950年首創切削速度達年首創切削速度達550m/min。同時興起刀具改革熱潮，。同時興起刀具改革熱潮，研制出了大批先進刀具。研制出了大批先進刀具。 改革開放以來，注意引進國外先進技術，進行國際學改革開放以來，注意引進國外先進技術，進行國際學術與技術交流，使我國金屬切削加工設備及技術水平進一術與技術交流，使我國金屬切削加工設備及技術水平進一步提高，逐步縮小與先進國

6、家的差距。步提高，逐步縮小與先進國家的差距。1.2 金屬切削加工在我國國民經濟中的地位金屬切削加工在我國國民經濟中的地位 1.2.1 機械制造業在我國國民經濟中的地位機械制造業在我國國民經濟中的地位 在國民經濟各部門和人們的日常生活中，使用著各在國民經濟各部門和人們的日常生活中，使用著各種各樣的機器設備、儀器工具，這些機器、機械、儀器種各樣的機器設備、儀器工具，這些機器、機械、儀器和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產這些零件并將它們裝配成機器、機械、儀器和工具生產這些零件并將它們裝配成機器、機械、儀器和工具的工業，即稱為機械制

7、造業。的工業，即稱為機械制造業。 機械制造業為人類的生存、生產、生活提供各種設機械制造業為人類的生存、生產、生活提供各種設備，是國民經濟中及其重要的基礎產業。備，是國民經濟中及其重要的基礎產業。 金屬切削加工技術在國民經濟中的地位和作用金屬切削加工技術在國民經濟中的地位和作用 在機械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊在機械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對于精度接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對于精度要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工的方法來實現。的方法來實現。

8、機械工業的發展和進步，在很大程度上取決于切削加機械工業的發展和進步，在很大程度上取決于切削加工技術的發展。如工技術的發展。如1769年瓦特發明了蒸汽機，但因加工技年瓦特發明了蒸汽機，但因加工技術還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應術還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應用。用。1775年，威爾遜成功地改造了一臺汽缸鏜床，解決了年，威爾遜成功地改造了一臺汽缸鏜床，解決了一大難題。就在第二年（一大難題。就在第二年（1776年）蒸汽機便得到了實際應年）蒸汽機便得到了實際應用，迎來了第一次產業革命。用，迎來了第一次產業革命。 金屬切削機床在國民經濟中的地位和作用金屬切削機床在國民

9、經濟中的地位和作用 事實證明，切削加工技術的發展水平直接影響著機事實證明，切削加工技術的發展水平直接影響著機械制造工業的發達程度，更是表征綜合國力的標志。械制造工業的發達程度，更是表征綜合國力的標志。 機械制造業當中的切削加工離不開金屬切削機床，機械制造業當中的切削加工離不開金屬切削機床，機床是裝備制造業的機床是裝備制造業的“工作母機工作母機”或或“工具機工具機” 。 金屬切削機床是用切削的方法切除金屬毛坯（或半金屬切削機床是用切削的方法切除金屬毛坯（或半成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的形狀、尺寸精度和表面質量的機器零件的機器，也

10、可以形狀、尺寸精度和表面質量的機器零件的機器，也可以說機床是制造機器的機器。說機床是制造機器的機器。機床的發展概況和我國機床工業的現狀機床的發展概況和我國機床工業的現狀 機床是人類在長期生產實踐中機床是人類在長期生產實踐中,不斷改進生產工具的不斷改進生產工具的基礎上產生的，并隨著生產發展和科技進步而漸趨完善。基礎上產生的，并隨著生產發展和科技進步而漸趨完善。從最原始的木制機床，人力或畜力驅動，主要加工木料、從最原始的木制機床，人力或畜力驅動，主要加工木料、石料等，逐步發展成石料等，逐步發展成 加工金屬零件的機床。加工金屬零件的機床。 現代意義上的加工金屬機械零件的機床是從現代意義上的加工金屬機

11、械零件的機床是從18世紀世紀中葉才開始發展起來。中葉才開始發展起來。 18世紀末刀具運動才有了用機械代替人手，精度和世紀末刀具運動才有了用機械代替人手，精度和效率發生了飛躍。效率發生了飛躍。 到到19世紀末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪世紀末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪加工等類型的機床已先后形成。加工等類型的機床已先后形成。 20世紀初，高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼世紀初，高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現，切削性能和機床主軸轉速提高出現，切削性能和機床主軸轉速提高 。 20世紀世紀50年代才有了數控機床，使機床自動化進入年代才有了數控機床，使機床自動化進入嶄新時代。嶄新時

12、代。 切削加工技術的發展切削加工技術的發展 方向：方向： 加工設備朝著數控技術、精密和超精密、加工設備朝著數控技術、精密和超精密、高速和超高速方向發展。高速和超高速方向發展。 刀具材料朝超硬刀具材料方向發展。刀具材料朝超硬刀具材料方向發展。 生產規模由小批量和單品種大批量向多品生產規模由小批量和單品種大批量向多品種、變批量的方向發展。種、變批量的方向發展。 生產方式由手工操作、機械化、單機自動生產方式由手工操作、機械化、單機自動化、剛性流水線自動化向柔性自動化和智能自動化、剛性流水線自動化向柔性自動化和智能自動化方向發展。化方向發展。近年來的先進制造技術近年來的先進制造技術 ： 計算機輔助設計

13、（計算機輔助設計（CAD）；）； 計算機輔助制造（計算機輔助制造（CAM）；）； 計算機輔助工藝設計（計算機輔助工藝設計（CAPP）；）； 計算機輔助工程（計算機輔助工程（CAE）；）； 計算機輔助質量管理（計算機輔助質量管理（CAQ）；）； 企業資源計劃（企業資源計劃（ERP）；）； 物料搬運等單元技術。物料搬運等單元技術。我國機床產量及世界排名我國機床產量及世界排名 2001年，機床產量年，機床產量19.21萬臺，產值萬臺，產值115.1億元，世界億元，世界排名第五。排名第五。 2002年產量年產量23.19萬臺，產值萬臺，產值148.2億元，世界第五億元，世界第五 。 2003年產量年產

14、量30.68萬臺，產值萬臺，產值189.6億元。億元。 2004年，產量達年，產量達 38.92萬臺（其中數控機床產量為萬臺（其中數控機床產量為17.521臺），位居世界第四。臺），位居世界第四。 2005年，產量達年，產量達45.07萬臺，產值萬臺，產值322.8億元。億元。 2007年中國數控金屬切削機床產量已達到年中國數控金屬切削機床產量已達到12.33萬臺萬臺 。 20042008年的機床產量見下頁圖年的機床產量見下頁圖20042008年中國金屬切削機床產量年中國金屬切削機床產量 20002005年我國數控機床產量及數控化率年我國數控機床產量及數控化率1.3 本課程的性質、內容、學習要

15、求和方法本課程的性質、內容、學習要求和方法 1.3.1 性質性質金屬切削加工原理及設備金屬切削加工原理及設備是機是機類和近機類專業的主干專業課。類和近機類專業的主干專業課。 1.3.2 內容內容 金屬切削加工原理及設備金屬切削加工原理及設備是傳是傳統的：統的：金屬切削原理及刀具金屬切削原理及刀具和和金屬切削機床金屬切削機床的的有機整合。有機整合。 本課程所包含的內容：本課程所包含的內容： 1）金屬切削加工的基本概念。）金屬切削加工的基本概念。 2）金屬切削加工過程的基本規律及其應用。）金屬切削加工過程的基本規律及其應用。 3）如何應用金屬切削理論來控制工件加工質量以及設）如何應用金屬切削理論來

16、控制工件加工質量以及設備和工具的壽命。備和工具的壽命。 4）常用切削加工刀具材料的性能和應用范圍。）常用切削加工刀具材料的性能和應用范圍。 5）各種常用刀具的構造特點、幾何參數及合理選用。）各種常用刀具的構造特點、幾何參數及合理選用。 6）典型的金屬切削加工方法及其刀具。）典型的金屬切削加工方法及其刀具。 7）常用金屬切削機床的工作原理、結構與工藝范圍。）常用金屬切削機床的工作原理、結構與工藝范圍。 8）機床運動與傳動路線的分析方法。）機床運動與傳動路線的分析方法。1.3.4 本課程的學習方法本課程的學習方法 金屬切削加工原理及設備金屬切削加工原理及設備是一門綜合性和實踐是一門綜合性和實踐性很強的學科。性很強的學科。 它的基本理論源于生產實踐，又服務和指導于生產它的基本理論源于