金屬材料切削加工金屬材料切削加工1金屬切削加工主要掌握內容：◎切削運動和切削要素◎金屬切削刀具◎金屬的切削過程◎加工質量和生產率◎材料的切削加工性金屬切削加工課件2材料成形加工：如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等材料累積加工：利用微體積材料逐漸疊加的方式使零件成形。

傳統方法有焊接、粘接或鉚接等，近幾年發展起來的快速原型制造技術機械制造中的加工方法材料去除加工切削加工：指利用切削刀具從工件上切除多余材料特種加工：指利用機械能以外的其他能量直接去除材料，如電火花加工、電解加工等材料成形加工：如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等材料累積加3切削加工概述1、定義：用切削刀具從毛坯上切除多余的材料，獲得幾何形狀、尺寸和表面粗糙度等方面符合圖紙要求的零件的加工過程。2、分類：

◎鉗工（用手持工具）如劃線、鏨削、鋸削、銼削、刮研、鉆孔和鉸孔、攻絲、套扣等◎機械加工（用機床）如車、銑、刨、鉆、磨及齒輪加工等切削加工概述41.1切削運動和切削要素1.1.1零件的種類及其表面的形成零件主要有以下四種表面組成：（1）圓柱面：（2）圓錐面：（3）平面：（4）成形面：1.1切削運動和切削要素5上述表面，可以用以下相應加工方法獲得：

（e）刨平面（f）銑平面（g）車成形面（h）銑成形面（a）車外圓面（b）磨外圓面（c）鉆孔（d）車床上鏜孔上述表面，可以用以下相應加工方法獲得：（e）刨平面（6形成零件表面的方法可以歸納為以下4種：（1）軌跡法利用刀具作一定規律的軌跡運動對工件進行加工的方法。切

削刃與被加工表面為點接觸，發生線為接觸點的軌跡線。圖

1.3中母線2，工件作回轉運動形成導線，最終獲得回轉曲面.

采用軌跡法形成發生線需要一個成形運動。（2）成形法利用成形刀具對工件進行加工的方法。如圖1.3b所示，切削

刃1的形狀和長度與所需形成的發生線（母線2）完全吻合，

工件作回轉運動形成導線，最終也獲得回轉曲面。（3）相切法利用刀具邊旋轉邊作軌跡運動對工件進行加工的方法。如圖

1.3c所示,刀刃1作回轉運動，同時刀具軸線沿著發生線的等

距線作軌跡運動，切削點運動軌跡的包絡線就是所需的發生

線。為了用相切法得到發生線，需要二個成形運動，即刀具

的旋轉運動和刀具中心按一定規律運動。（4）展成法利用刀具和工件作展成切削運動進行加工的方法。如圖1.3d

所示，加工時，刀具1與工件按確定的運動關系作相對運動，

切削刃與被加工表面相切，切削刃各瞬時位置的包絡線，就

是所需的發生線。用展成法形成發生線需要一個成形運動（

即刀具運動A與工件運動B組合而成的展成運動3）。形成零件表面的方法可以歸納為以下4種：7圖1.3形成零件表面的4種方法圖1.3形成零件表面的4種方法81.1.2機床的切削運動概念：用刀具切除工件材料，刀具和工件之間必須要有一定的相對運動，該相對運動由主運動和進給運動組成。◎主運動——是切下切屑所需要的最基本的運動，對切削起主要作用。

特點：在整個運動系統中速度最高、消耗的功率最大。消耗機床的功率

95%以上。機床主運動只有1個。◎進給運動——使工件不斷投入切削，從而加工出完整表面所需的運動。

特點：速度低、消耗的功率小，消耗機床的功率5%以下。機床的進給運動可以有一個或幾個。

1.1.2機床的切削運動9切削運動中的主運動和進給運動圖示切削運動中的主運動和進給運動圖示101.1.3工件上的幾個表面1.1.3工件上的幾個表面111.1.4切削用量定義：切削用量是指切削速度v、進給量f（或進給速度）和切削深度ap。三者又稱為切削用量三要素。1）切削速度（v）m/s單位時間內，工件或刀具沿主運動方向的相對位移。（m/s）（m/s）nf旋轉運動往復直線運動1.1.4切削用量（m/s）（m/s）nf旋轉運動往復直線122）進給量（f）（mm）單位時間內(主運動的一個循環內)，刀具或工件沿進給運動方向的相對位移。單位時間的進給量—進給速度（Vf）（mm/s）dmdwfn12fapKr2）進給量（f）（mm）（mm/s）dmdwfn12fapK133）切削深度（ap）

切削深度指待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。如車外圓時，

式中:——待加工表面直徑（mm）——已加工表面直徑（mm）3）切削深度（ap）式中:141.1.5切削層的幾何參數切削層—指工件上正在被切削刃切削的那一層金屬。即兩個相鄰加工表面之間的那一層金屬。1)切削厚度（ac）（mm）兩相鄰加工表面之間的垂直距離。2)切削寬度（aw）（mm）沿主刀刃度量的切削層的長度。3)切削面積（AC）（mm2）dmdwfn12fapKracawapfKr1.1.5切削層的幾何參數dmdwfn12fapKraca151.2金屬切削刀具◎刀具切削部分的刀具材料是決定刀具切削性能優劣的關鍵因素之一。◎材料、結構和幾何形狀是構成刀具切削性能評估的三要素。1、對刀具材料的基本要求⑴較高的硬度。一般要求在HRC60以上。⑵有足夠的強度和韌性。⑶有較好的耐磨性。⑷較高的耐熱性。⑸有較好的工藝性。1.2金屬切削刀具◎刀具切削部分的刀具材料是決定刀具切削162.常用刀具材料手工工具鉸刀、拉刀…..銑刀、齒輪刀具用途大小小熱處理變形0.5~1.08>20%碳素工具鋼

0.13許用切削速度m/s600300~400200~250耐熱性OCHRC62~65HRC61~65HRC61~65硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10A

T12例碳素工具鋼

合金工具鋼

高速鋼2.常用刀具材料手工工具鉸刀、拉刀17金屬切削加工課件18碳素鋼刀具碳素鋼刀具19高速鋼刀具高速鋼刀具20硬質合金刀塊硬質合金刀塊21新型刀具材料◎陶瓷刀具材料陶瓷材料比硬質合金具有更高的硬度和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學惰性好，摩擦系數小，能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點是性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強度低。新型刀具材料22◎超硬刀具材料——天然金剛石是自然界最硬的材料，耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達0.01μm，刀具壽命可達數百小時。因價格昂貴，主要用于高速、精密加工。

金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。——聚晶金剛石（PCD）由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，硬度比天然金剛石略低，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成為金剛石刀具主要材料。——聚晶立方氮化硼（PCBN）由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。硬度很高，耐熱性達1200℃，化學惰性很好，在1000℃的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發生化學反應。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。◎超硬刀具材料23刀具材料對比

刀具材料對比24刀具材料對比

刀具材料對比253、刀具組成3、刀具組成26切削部分夾持部分刀具組成切削部分夾持部分刀具組成27nf切削部分夾持部分◎車刀的組成夾持部分（刀體）切削部分（刀頭）nf切削部分夾持部分◎車刀的組成夾持部分（刀體）切削部分（刀28◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面◎車刀切削部分組成nf前刀面29nf前刀面主后面◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主后面◎車刀切削部分組成30nf前刀面主后面副后面◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主后面副后面◎車刀切削部分組成31nf前刀面主切削刃◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主切削刃◎車刀切削部分組成32nf前刀面主切削刃副切削刃◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主切削刃副切削刃◎車刀切削部分組成33f前刀面主切削刃副切削刃刀尖◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖f前刀面主切削刃副切削刃刀尖◎車刀切削部分組成34前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖前刀面三面兩刃一刀尖后刀面切削刃主切削刃副切削刃刀尖2.車刀切削部分組成主后刀面副后刀面前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖前刀面三面兩刃一刀尖后354、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pfnf4、刀具角度1.輔助平面①基面prnf364、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr374、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr384、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr394、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr40①基面過主切削刃上一點，與該點切削速度方向相垂直的平面。②切削平面過主切削刃上一點，與主切削刃相切并垂直于基面的平面。③正交平面過主切削刃選定點，同時垂直于基面和主切削平面。④假定工作平面過主切削刃選定點，垂直于基面并平行于假定進給運動方向。①基面過主切削刃上一點，與該點切②切削平面過主切削刃上一411.3金屬的切削過程1.3.1切削過程及切屑種類1.切屑形成過程彈性變形塑性變形擠裂切離切屑oM1.3金屬的切削過程1.3.1切削過程及切屑種類彈性422.切屑類型帶狀切屑節狀切屑粒狀切屑崩碎切屑2.切屑類型帶狀切屑節狀切屑粒狀切屑崩碎切屑43形成條件影響名稱簡圖形態變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規則塊狀顆粒剪切滑移尚未達到斷裂程度局部剪切應力達到斷裂強度剪切應力完全達到斷裂強度未經塑性變形即被擠裂加工塑性材料，切削速度較高，進給量較小，刀具前角較大加工中等硬度材料，切削速度較低，進給量較大，刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低，切削速度較低加工硬脆材料，刀具前角較小切削過程平穩，表面粗糙度小，妨礙切削工作，應設斷屑槽切削過程欠平穩，表面粗糙度欠佳切削力波動較大，切削過程不平穩，表面粗糙度不佳切削力波動大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，易崩刀帶狀切屑節狀切屑粒狀切屑崩碎切屑切屑類型及形成條件形成條件影響名稱簡圖形態變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節狀441.3.2積屑瘤在一定的切削速度下切削塑性材料時，常在刀具前刀面上靠近刀刃部位粘附著的一小塊很硬的金屬—稱為積屑瘤。1.積屑瘤的形成1.3.2積屑瘤在一定的切削速度下1.積屑瘤的形成452.積屑瘤對加工過程的影響有利①使0增大，使切削過程變得輕快。所以：粗加工時可以利用。不利②會引起ap的變化，使加工精度降低。所以：精加工時應盡量避免。②可代替主刀刃和前刀面進行切削，保護刀具。①積屑瘤不穩定，易引起振動，使Ra增大。3.積屑瘤的影響因素及控制切削速度（切中碳鋼）<5m/min不產生5~50m/min產生>100m/min不產生冷卻潤滑條件300~500oC最易產生>500oC趨于消失提高硬度，降低塑性>HRC50

低速或高速

選用切削液控制措施工件材料

塑性越大，

越易產生

影響因素2.積屑瘤對加工過程的影響有利①使0增大，使切削過461.切削力的產生及切削分力1)切削力的構成oM①材料的彈性變形和塑性抗力；②切屑、工件表面與刀具的摩擦力。刀具切削工件時作用在刀具或工件上的力。1.3.3切削力和切削功率2)切削力的分解將Fr沿速度方向、軸向和徑向三個相互垂直的方向分解為Fc、Ff、FpFrFCFfFP1.切削力的產生及切削分力1)切削力的構成oM①材料的47①主切削力（切向分力）Fc是Fr在切削速度方向上的分力。主切削力消耗的功率占總功率的95%以上。是計算機床動力及主要傳動零件強度和剛度的依據。②進給力（軸向分力）Ff是Fr在進給方向上的分力。消耗的功率僅占總功率的1~5%。是設計和計算進給機構零件強度和剛度的依據。③背向力（徑向分力）Fp是Fr在切削深度方向上的分力。FrFCFfFP①主切削力（切向分力）Fc是Fr在切削速度方向上的分力。主483)背向力對加工的影響3)背向力對加工的影響49

影響切削力的因素（1）工件材料（2）切削用量◎切削深度與切削力近似成正比；◎進給量增加，切削力增加，但不成正比◎切削速度對切削力影響復雜（右圖）4)切削力的估算強度高,材料塑性好,加工硬化傾向大則切削力大519283555100130

切削速度

v（m/min）

981784588主切削力Fz（N）切削速度對切削力的影響影響切削力的因素4)切削力的估算強度高,材料塑性好,加工50其他因素影響◆切削液：有潤滑作用，使切削力降低；◆后刀面磨損：使切削力增大，對切深抗力Fy的影響最為顯著；2.切削功率（Pm）其他因素影響2.切削功率（Pm）511.3.4切削熱和切削溫度1.切削熱來源與傳播——切削過程變形和摩擦所消耗的切削功，絕大部分轉變為切削熱◎主要來源

（1）切削層變形產生的熱量，是切削熱的主要來源（2）切屑與前刀面摩擦產生的熱量（3）工件與后刀面摩擦產生的熱量◎切削熱傳播——切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質（切削液、空氣)等傳散出去。

◎注意：切削加工時，切削層金屬發生彈

性變形和塑性變形所消耗的能量98％以

上都轉換成為熱能，這是切削熱的一個

主要來源。工件切屑刀具切削熱的來源與傳播1.3.4切削熱和切削溫度工件切屑刀具切削熱的來源與傳播52它是將乳化油（已加入乳化劑）用水稀釋而成，呈乳白色。具有良好的冷卻和清洗性能，也有一定的潤滑性能。適用于粗加工和磨削。主要成分是水，并加入一定量的防銹劑。其冷卻性能好，但潤滑性能差，呈透明狀，常在粗加工或磨削中使用。主要是礦物油，也有用動、植物油或復合油。其潤滑性能好，但冷卻性能差，主要用于精加工。水溶液乳化液切削油

1.3.5切削液（1）切削液的作用和種類切削液起冷卻、潤滑、清洗和防銹的作用。水＋添加劑乳化油＋水礦物油＋添加劑主要是礦物油，也有用動、植物油或復合油。其潤滑性能好，但冷卻531.粗加工（低濃度）2.精加工（高濃度）3.磨削1.粗加工2.磨削1.精加工水溶液乳化液切削油（2）切削液的選用在生產中，通常根據加工性質、工件材料、刀具材料等因素選用切ee削液主要使用方法是澆注法和噴霧冷卻法。不用切削液的情況：1.切削脆性材料（如鑄鐵、青銅）；2.使用硬質合金刀具1.粗加工（低濃度）1.粗加工1.精加工水溶液乳化液切削油（541.3.6刀具磨損和刀具耐用度1.刀具磨損形式①后刀面磨損②前刀面磨損③前后刀面同時磨損VBKTKTVB1.3.6刀具磨損和刀具耐用度1.刀具磨損形式VBKT55VBtOABC初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段①初期磨損階段(OA)磨合階段②正常磨損階段(AB)

③急劇磨損階段(BC)◎所以：

應在刀具正常磨損階段后期，

急劇磨損階段之前刃磨刀具。3.刀具耐用度◎刀具耐用度：刀具刃磨鋒利以后，自開始切削到磨鈍為止的實際切削時間◎刀具壽命：新刀從第一次切削開始，經多次刃磨切削到不能再刃磨使用，

哈實際切削工作時間總和。1）刀具耐用度T、刀具壽命2.刀具磨損過程VBtOABC初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段①初期磨56尺寸精度形狀精度位置精度1.4加工質量和生產率1.4.1加工質量（包括加工精度和表面質量）1.加工精度——是指零件加工以后，其尺寸、形狀、相互位置等參數的實際值與其理想值相接近的程度。實際值與理想值越接近則加工誤差越小，加工精度越高。包括：是指零件的實際尺寸與理想尺寸相接近的程度，用尺寸公差表示。據GB/T1800.1-2000規定，標準公差分為20個等級，即IT01、IT0、IT1~IT18，精度依次降低是指零件的實際形狀與理想形狀相接近的程度，包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度6種是指零件的表面、軸線或中心平面之間的實際位置與理想位置相接近的程度，包括平行度、垂直度、傾斜度、位置度、同軸度、對稱度、圓跳動和全跳動8種尺寸精度形狀精度位置精度1.4加工質量和生產率是指零件的實57

經濟精度：指在正常操作情況下所能達到的精度。

選擇精度的原則：在保證達到技術要求的前提下，選用較低的精度等級。

2.表面質量

●零件的表面質量包括：

◎表面粗糙度

◎表面層加工硬化的程度

◎表面殘余應力的性質和大小。

●零件的表面質量影響：

◎零件的耐磨性能

◎耐腐蝕性能

◎耐疲勞等性能

◎零件使用壽命。

一般圖紙上只標注表面粗糙度的要求。表面粗糙度常用輪廓算術平均偏

差Ra來評定。零件表面的質量要求越高，Ra越小。經濟精度：指在正常操作情況下所能達到的精度。58

3、加工表面質量包括兩個方面的內容：

⑴加工表面的幾何形狀誤差

⑵表面層金屬的力學物理性能

◎加工表面的幾何形狀誤差，包括如下四個部分表面粗糙度——表面粗糙度是加工表面的微觀幾何形狀誤差，其波長與波高比值一般小于50。波度——加工表面不平度中波長與波高的比值等于50～1000的幾何形狀誤差稱為波度，它是由機械加工中的振動引起的。當波長與波高比值大于1000時，稱為宏觀幾何形狀誤差。

紋理方向——紋理方向是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過程中所采用的機械加工方法。

傷痕——傷痕是在加工表面上一些個別位置上出現的缺陷。例如砂眼氣孔、裂痕等金屬切削加工課件59表面質量的概念表面質量的概念60表面質量的概念加工紋理方向及其符號標注表面質量的概念加工紋理方向及其符號標注611.4.2．表面層金屬的力學物理性能和化學性能由于機械加工中力因素和熱因素的綜合作用，加工表面層金屬的力學物理性能和化學性能將發生一定的變化，主要反映在以下幾個方面：表面層金屬的冷作硬化

——表面層金屬硬度的變化用硬化程度和深度兩個指標來衡量。在機械加工

過程中，工件表面層金屬都會有一定程度的冷作硬化，使表面層金屬的

顯微硬度有所提高。一般情況下，硬化層的深度可達0.05～0.30mm；若

采用滾壓加工，硬化層的深度可達幾個毫米。表面層金屬的金相組織

——機械加工過程中，由于切削熱的作用會引起表面層金屬的金相組織發生變化。在磨削淬火鋼時，由于磨削熱的影響會引起淬火鋼中的馬氏體的分解，或出現回火組織等等。表面層金屬的殘余應力

——由于切削力和切削熱的綜合作用，表面層金屬晶格會發生不同程度的塑性變形或產生金相組織的變化，使表層金屬產生殘余應力。1.4.2．表面層金屬的力學物理性能和化學性能621.4.4加工表面質量對機器零件使用性能的影響１．表面質量對耐磨性的影響

◎表面粗糙度對耐磨性的影響

·由于零件表面存在微觀不平度，當兩個零件表面相互接觸時，實際

上有效接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，表面越粗糙，有效

接觸面積就越小。

·在兩個零件做相對運動時，開始階段由于接觸面小，壓強大，在接

觸點的凸峰處會產生彈性變形、塑性變形及剪切等現象，這樣凸峰

很快就會被磨掉。◎表面紋理對耐磨性的影響

·其原因在于紋理形狀及刀紋方向將影響有效接觸面積與潤滑液的存

留。一般來說，圓弧狀、凹坑狀表面紋理的耐磨性好；尖峰狀的表

面紋理由于摩擦副接觸面壓強大，耐磨性較差。1.4.4加工表面質量對機器零件使用性能的影響63

◎冷作硬化對耐磨性的影響

·加工表面的冷作硬化,是指加工后，零件表面的強度和硬度都有提高的現象。它一般都能使耐磨性有所提高，其主要原因是：冷作硬化使表面層金屬的顯微硬度提高,塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈塑性變形，故可減少磨損。２．表面質量對耐疲勞性的影響◎表面粗糙度對耐疲勞性的影響

·影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中，產生疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抵抗疲勞破壞的能力越差。◎表面層金屬的力學物理性質對耐疲勞性的影響

·表面層金屬的冷作硬化能夠阻止疲勞裂紋的生長，可提高零件的耐疲勞強度。金屬切削加工課件64３．表面質量對耐蝕性的影響

◎表面粗糙度對耐蝕性的影響

·由零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。大氣里所含氣體

和液體與金屬表面接觸時，會凝聚在金屬表面上而使金屬腐蝕。表

面粗糙度值越大，加工表面與氣體、液體接觸的面積越大，腐蝕物

質越容易沉積于凹坑中，耐蝕性能就越差。

◎表面層力學物理性質對耐蝕性的影響

·當零件表面層有殘余壓應力時，能夠阻止表面裂紋的進一步擴大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。４．表面質量對零件配合質量的影響表面質量對零件配合質量的影響很大◎對于間隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨損量就很大，配合間隙迅速加大，改變了配合性質。◎對于過盈配合表面，表面粗糙度越大，兩表面相配合時表面凸峰易被擠掉，會使過盈量減少。◎對于過渡配合表面，則兼有上述兩種配合的影響。表面的殘余應力影響配合質量的穩定性。因此配合質量要求高時，表面的粗糙度值要小。３．表面質量對耐蝕性的影響651.4.2生產率切削加工生產率R0——單位時間內生產零件的數量◎提高生產率的途徑1.縮短單件生產時間（1）提高切削用量：高速切削、強力磨削等（2）減少切削行程長度：多刀加工一個或幾個表面；2.縮短輔助時間（1）采用快速動作夾具，自動上下料裝置（如：氣動、電磁夾緊裝置，聯動多點、多向、多件夾緊裝置等）（2）縮短測量時間（3）提高機床的自動化程度（如：數控機床等）3.縮短其它時間（1）如清掃切屑、工間休息等時間1.4.2生產率◎提高生產率的途徑661.5材料的切削加工性

工件材料切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的難易程度，

是一個相對的概念。

1.5.1衡量材料切削加工性的指標

1.以刀具使用壽命T或切削速度vT來衡量相同切削條件比T

；T一定，比速度vT

或切除材料體積

2.相對加工性Kr

3.以已加工表面質量來衡量

4.以斷屑性能來衡量自動機床、數控機床、自動線等，斷屑性能是主要指標

5.以切削力來衡量粗加工、機床剛性或功率不足用切削力來衡量1.5材料的切削加工性1.5.1衡量材料切削加工性67工件材料的相對加工性分級工件材料的相對加工性分級68

2、進行適當的熱處理低碳鋼宜選正火處理，均勻組織，降低塑性；高碳鋼宜用球化退火,降低硬度,均勻組織,改善加性；中碳以上的合金鋼硬度較高，需退火以降低硬度；不銹鋼常要進行調質處理，降低塑性，以便加工；白口鑄鐵需進行退火處理，降低表皮硬度，消除內應力。

1.5.2改善材料切削加工性的途徑

1、調整材料的化學成分鋼中加硫、鉛等元素，成為“易切削鋼”；鑄鐵中增加石墨成分。2、進行適當的熱處理1.5.2改善材料切削加工性的途徑69主運動部件進給運動部件工件安裝裝置刀具安裝裝置支承件動力源§1

機床類型和基本構造二、機床的基本構造一、機床類型1.6金屬切削機床基本知識轉塔式六角車床立式車床數控車床普通車床主運動部件§1機床類型和基本構造二、機床的基本構造一、機70

§2機床的傳動特點：傳動平穩，軸間距離大，過載時皮帶打滑，不會引起機器損壞，但傳動比不精確，傳動效率低。一.常用傳動付及其傳動關系1.帶傳動特點：傳動比精確，傳力大，效率高，但制造復雜，傳動噪聲大。

2.齒輪傳動§2機床的傳動特點：傳動平穩，軸間距離大，一.常用傳動71防止引偏的措施﹡預鉆定心坑﹡鉆套導向好﹡兩刃對稱磨

§3常用加工方法綜述1.1、鉆削的工藝特點排屑困難

散熱條件差

﹡劃傷孔壁；﹡卡死、甚至折斷鉆頭。1.2.鉆削的應用①鉆孔主要用于粗加工、預加工。如內螺紋底孔等。②單件、小批生產中、小型工件上的小孔（D<13mm），常用臺式鉆床加工。④大型工件上的孔，則采用搖臂鉆床加工。⑤回轉體工件上的孔，多在車床上加工。③中、小型工件上較大的孔（D<50mm），常用立式鉆床加工。防止引偏的措施﹡預鉆定心坑﹡鉆套導向好﹡兩刃對稱磨§3722.擴孔和鉸孔2.1.擴孔用擴孔鉆對工件上已有的孔進行擴大加工。2.2.鉸孔用絞刀對工件上已有的孔進行精加工。2.擴孔和鉸孔2.1.擴孔用擴孔鉆對工件上已2.2.鉸孔73三、鏜削加工用鏜刀對已有的孔進行再加工。多刃鏜刀鏜孔單刃鏜刀鏜孔

糾正軸歪與位偏，擴孔鉸孔只等閑；單刀獨鏜力有限，保了精度效率低。浮動鏜刀屬多刃，鏜孔質量相對高；適應廣泛又靈活，粗精孔徑無限制；操作簡便效率高，難糾軸歪和位偏；相對單刃成本高，適合批量大徑孔。三、鏜削加工用鏜刀對已有的孔進行再加工。多刃鏜刀鏜孔單刃鏜刀74注意：1、鏜孔精度可高可低，除保證孔本身精度外，還可保證孔與孔的相

互位置精度。2、是直徑D＞80~100mm的大孔、內成形面、孔內環槽唯一合適的加工

方法。在鏜床上除可加工孔或孔系外，還可加工平面、溝槽、鉆、擴鉸孔等。鏜削的應用注意：1、鏜孔精度可高可低，除保證孔本身精度外，還可保證孔與75刨床牛頭刨床：適于加工中、小型零件。龍門刨床：適于加工大型零件。插床：主要加工工件內表面，如鍵槽、花鍵等。§3刨、拉削的工藝特點及其應用一、刨削加工刨床牛頭刨床：適于加工中、小型零件。龍門刨床：適于加工大型零761.刨削的工藝特點1)生產率較低

；2)設備工具通用性好。

2.刨削的應用適合加工加工平面，溝槽、成形面等。1.刨削的工藝特點1)生產率較低；2)設備工具通用性77二、拉削加工用拉刀在拉床加工工件的工藝方法。①一刀能完活；效率高③加工范圍廣；

②加工質量好；平穩光潔又準確

1.拉削的特點④拉床、操作都簡單，拉刀成本確實高，活多能攤平——多攬活２．拉削的應用●加工各種通孔●加工溝槽●加工平面、成形面等二、拉削加工用拉刀在拉床加工工件的工藝方法。①一刀能完活；效78一、銑削加工設備銑床龍門銑床升降臺銑床立式銑床臥式銑床銑削是平面加工的主要方法之一。§4銑削的工藝特點及其應用主運動：銑刀旋轉運動進給運動：工件進給運動立銑刀盤銑刀片銑刀一、銑削加工設備銑床龍門銑床升降臺銑床立式銑床臥式銑床銑削是79二、銑削方式周銑端銑—用圓柱銑刀的圓周刀齒銑平面。—用端銑刀的端面刀齒銑平面。二、銑削方式周銑端銑—用圓柱銑刀的圓周刀齒銑平面。—用端80周銑順銑：在切削部位銑刀旋轉方向與工件的進給方向相同。逆銑：在切削部位銑刀旋轉方向與工件的進給方向相反。

1.銑削特點2.銑削的應用主要加工平面、溝槽、成形面、齒面、切斷等。◆生產率高—多齒高速銑◆散熱條件好◆易產生振動—銑削力變化周銑順銑：逆銑：1.銑削特點2.銑削的應用主要加工平面、81用磨具以較高的線速度對工件表面進行加工的方法。是零件精加工的主要方法之一。§5磨削的工藝特點及其應用1、磨削過程砂輪表面的磨粒從工件表面切除細微金屬層的過程。用磨具以較高的線速度對工件表面進§5磨削的工藝特點及其應用82二、磨削工藝特點●精度高、表面粗糙度低；●砂輪具有自銳性；可強力連續磨削●背向磨削力Fp較大●磨削溫度高，800℃~1000℃●磨削高硬件

三、磨削的應用不適宜塑性較大的有色金屬。

磨削外圓面、內圓面、平面、成形面、螺紋、齒形。二、磨削工藝特點●精度高、表面粗糙度低；●砂輪具有自831、外圓磨削1）在普通外圓磨床上磨外圓縱磨法

特點：磨削力小，生熱少，散熱好；精度高，適應廣，效率較低。橫磨法

特點：磨削力大，生熱多，散熱差；精度低，效率高；適合剛性軸1、外圓磨削1）在普通外圓磨床上磨外圓縱磨法特點84綜合磨法分段橫磨+縱磨特點：精度高，質量好，效率高。深磨法特點：效率高，適合大批量生產剛性軸。綜合磨法分段橫磨+縱磨深磨法特點：852）在無心外圓磨床上磨外圓②易于自動化，效率高；⑤帶孔軸難保同心度。①不用頂尖，易裝夾；③細長光軸優點突出；④有槽有面，無心難磨；2）在無心外圓磨床上磨外圓②易于自動化，效率高；⑤帶孔軸難862、孔的磨削④比鉸、拉效率低。③孔徑不限，靈活；2)內圓磨與鉸孔和拉孔相比較①宜加工淬硬孔；②保證精度要求；三爪卡盤砂輪工件1)內圓磨與外圓磨相比較●表面粗糙

●生產率低

輪小轉速低砂輪不耐用冷卻潤滑差軸細剛度差2、孔的磨削④比鉸、拉效率低。③孔徑不限，靈活；2)內87多用于加工質量要求較高的工件多用于加工質量要求不高的工件，或代替銑削作為精磨前的預加工3.平面磨削周磨端磨多用于加多用于加工3.平面磨削周磨端磨88零件結構工藝性是指這種結構的零件被加工制造的難易程度。是評價零件結構優劣的重要技術指標。

1.7零件結構的工藝性§1概述◎包括零件加工的可行性、經濟性。結構工藝性好壞是相對的2.加工表面的幾何形狀應盡可能簡單；3.便于安裝、定位準確、夾緊可靠；4.便于加工、易于測量；1.零件的加工精度、表面粗糙度值選擇應合理；5.提高標準化程度。注意：零件結構工藝性是指這種結構的零件被加工制造的難易程度。是評價89§2一般原則及實例分析一、工件要便于安裝●增加工藝凸臺●增設裝夾凸緣或裝夾孔●改變結構或增加輔助安裝面§2一般原則及實例分析一、工件要便于安裝●增加工藝90二、便于加工和測量●便于進刀和退刀●盡量避免箱體的內加工面二、便于加工和測量●便于進刀和退刀●盡量避免箱體的內加工91SD●避免彎曲孔●要有足夠的退刀槽、空程槽或越程槽●凸緣上的孔要留出足夠的加工空間SD●避免彎曲孔●要有足夠的退刀槽、空程槽或越程槽●凸緣92三、利于保證加工質量和提高生產率●有相互位置精度要求的表面，盡量能在一次安裝中加工出來。三、利于保證加工質量和提高生產率●有相互位置精度要求的表93●工件要有足夠的剛度●工件要有足夠的剛度94●避免在斜面上鉆孔●尺寸差別不太大時，零件上的槽寬、圓角半徑、孔、螺紋等尺寸應盡可能一致。●避免在斜面上鉆孔●尺寸差別不太大時，零件上的槽寬、95●盡量減少加工量●盡量減少加工量96

●減少機床的調整和走刀次數

●便于多件一起加工●減少機床的調整和走刀次數97●采用標準件●設計標準尺寸，采用標準刀具●采用標準件●設計標準尺寸，采用標準刀具98金屬材料切削加工金屬材料切削加工99金屬切削加工主要掌握內容：◎切削運動和切削要素◎金屬切削刀具◎金屬的切削過程◎加工質量和生產率◎材料的切削加工性金屬切削加工課件100材料成形加工：如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等材料累積加工：利用微體積材料逐漸疊加的方式使零件成形。

傳統方法有焊接、粘接或鉚接等，近幾年發展起來的快速原型制造技術機械制造中的加工方法材料去除加工切削加工：指利用切削刀具從工件上切除多余材料特種加工：指利用機械能以外的其他能量直接去除材料，如電火花加工、電解加工等材料成形加工：如鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金等材料累積加101切削加工概述1、定義：用切削刀具從毛坯上切除多余的材料，獲得幾何形狀、尺寸和表面粗糙度等方面符合圖紙要求的零件的加工過程。2、分類：

◎鉗工（用手持工具）如劃線、鏨削、鋸削、銼削、刮研、鉆孔和鉸孔、攻絲、套扣等◎機械加工（用機床）如車、銑、刨、鉆、磨及齒輪加工等切削加工概述1021.1切削運動和切削要素1.1.1零件的種類及其表面的形成零件主要有以下四種表面組成：（1）圓柱面：（2）圓錐面：（3）平面：（4）成形面：1.1切削運動和切削要素103上述表面，可以用以下相應加工方法獲得：

（e）刨平面（f）銑平面（g）車成形面（h）銑成形面（a）車外圓面（b）磨外圓面（c）鉆孔（d）車床上鏜孔上述表面，可以用以下相應加工方法獲得：（e）刨平面（104形成零件表面的方法可以歸納為以下4種：（1）軌跡法利用刀具作一定規律的軌跡運動對工件進行加工的方法。切

削刃與被加工表面為點接觸，發生線為接觸點的軌跡線。圖

1.3中母線2，工件作回轉運動形成導線，最終獲得回轉曲面.

采用軌跡法形成發生線需要一個成形運動。（2）成形法利用成形刀具對工件進行加工的方法。如圖1.3b所示，切削

刃1的形狀和長度與所需形成的發生線（母線2）完全吻合，

工件作回轉運動形成導線，最終也獲得回轉曲面。（3）相切法利用刀具邊旋轉邊作軌跡運動對工件進行加工的方法。如圖

1.3c所示,刀刃1作回轉運動，同時刀具軸線沿著發生線的等

距線作軌跡運動，切削點運動軌跡的包絡線就是所需的發生

線。為了用相切法得到發生線，需要二個成形運動，即刀具

的旋轉運動和刀具中心按一定規律運動。（4）展成法利用刀具和工件作展成切削運動進行加工的方法。如圖1.3d

所示，加工時，刀具1與工件按確定的運動關系作相對運動，

切削刃與被加工表面相切，切削刃各瞬時位置的包絡線，就

是所需的發生線。用展成法形成發生線需要一個成形運動（

即刀具運動A與工件運動B組合而成的展成運動3）。形成零件表面的方法可以歸納為以下4種：105圖1.3形成零件表面的4種方法圖1.3形成零件表面的4種方法1061.1.2機床的切削運動概念：用刀具切除工件材料，刀具和工件之間必須要有一定的相對運動，該相對運動由主運動和進給運動組成。◎主運動——是切下切屑所需要的最基本的運動，對切削起主要作用。

特點：在整個運動系統中速度最高、消耗的功率最大。消耗機床的功率

95%以上。機床主運動只有1個。◎進給運動——使工件不斷投入切削，從而加工出完整表面所需的運動。

特點：速度低、消耗的功率小，消耗機床的功率5%以下。機床的進給運動可以有一個或幾個。

1.1.2機床的切削運動107切削運動中的主運動和進給運動圖示切削運動中的主運動和進給運動圖示1081.1.3工件上的幾個表面1.1.3工件上的幾個表面1091.1.4切削用量定義：切削用量是指切削速度v、進給量f（或進給速度）和切削深度ap。三者又稱為切削用量三要素。1）切削速度（v）m/s單位時間內，工件或刀具沿主運動方向的相對位移。（m/s）（m/s）nf旋轉運動往復直線運動1.1.4切削用量（m/s）（m/s）nf旋轉運動往復直線1102）進給量（f）（mm）單位時間內(主運動的一個循環內)，刀具或工件沿進給運動方向的相對位移。單位時間的進給量—進給速度（Vf）（mm/s）dmdwfn12fapKr2）進給量（f）（mm）（mm/s）dmdwfn12fapK1113）切削深度（ap）

切削深度指待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。如車外圓時，

式中:——待加工表面直徑（mm）——已加工表面直徑（mm）3）切削深度（ap）式中:1121.1.5切削層的幾何參數切削層—指工件上正在被切削刃切削的那一層金屬。即兩個相鄰加工表面之間的那一層金屬。1)切削厚度（ac）（mm）兩相鄰加工表面之間的垂直距離。2)切削寬度（aw）（mm）沿主刀刃度量的切削層的長度。3)切削面積（AC）（mm2）dmdwfn12fapKracawapfKr1.1.5切削層的幾何參數dmdwfn12fapKraca1131.2金屬切削刀具◎刀具切削部分的刀具材料是決定刀具切削性能優劣的關鍵因素之一。◎材料、結構和幾何形狀是構成刀具切削性能評估的三要素。1、對刀具材料的基本要求⑴較高的硬度。一般要求在HRC60以上。⑵有足夠的強度和韌性。⑶有較好的耐磨性。⑷較高的耐熱性。⑸有較好的工藝性。1.2金屬切削刀具◎刀具切削部分的刀具材料是決定刀具切削1142.常用刀具材料手工工具鉸刀、拉刀…..銑刀、齒輪刀具用途大小小熱處理變形0.5~1.08>20%碳素工具鋼

0.13許用切削速度m/s600300~400200~250耐熱性OCHRC62~65HRC61~65HRC61~65硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10A

T12例碳素工具鋼

合金工具鋼

高速鋼2.常用刀具材料手工工具鉸刀、拉刀115金屬切削加工課件116碳素鋼刀具碳素鋼刀具117高速鋼刀具高速鋼刀具118硬質合金刀塊硬質合金刀塊119新型刀具材料◎陶瓷刀具材料陶瓷材料比硬質合金具有更高的硬度和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學惰性好，摩擦系數小，能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點是性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強度低。新型刀具材料120◎超硬刀具材料——天然金剛石是自然界最硬的材料，耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達0.01μm，刀具壽命可達數百小時。因價格昂貴，主要用于高速、精密加工。

金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。——聚晶金剛石（PCD）由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，硬度比天然金剛石略低，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成為金剛石刀具主要材料。——聚晶立方氮化硼（PCBN）由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。硬度很高，耐熱性達1200℃，化學惰性很好，在1000℃的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發生化學反應。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。◎超硬刀具材料121刀具材料對比

刀具材料對比122刀具材料對比

刀具材料對比1233、刀具組成3、刀具組成124切削部分夾持部分刀具組成切削部分夾持部分刀具組成125nf切削部分夾持部分◎車刀的組成夾持部分（刀體）切削部分（刀頭）nf切削部分夾持部分◎車刀的組成夾持部分（刀體）切削部分（刀126◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面◎車刀切削部分組成nf前刀面127nf前刀面主后面◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主后面◎車刀切削部分組成128nf前刀面主后面副后面◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主后面副后面◎車刀切削部分組成129nf前刀面主切削刃◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主切削刃◎車刀切削部分組成130nf前刀面主切削刃副切削刃◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖nf前刀面主切削刃副切削刃◎車刀切削部分組成131f前刀面主切削刃副切削刃刀尖◎車刀切削部分組成

三面兩刃一刀尖f前刀面主切削刃副切削刃刀尖◎車刀切削部分組成132前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖前刀面三面兩刃一刀尖后刀面切削刃主切削刃副切削刃刀尖2.車刀切削部分組成主后刀面副后刀面前刀面主后刀面副后刀面主刀刃副刀刃刀尖前刀面三面兩刃一刀尖后1334、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pfnf4、刀具角度1.輔助平面①基面prnf1344、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr1354、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr1364、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr1374、刀具角度1.輔助平面①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作平面pf4、刀具角度1.輔助平面①基面pr138①基面過主切削刃上一點，與該點切削速度方向相垂直的平面。②切削平面過主切削刃上一點，與主切削刃相切并垂直于基面的平面。③正交平面過主切削刃選定點，同時垂直于基面和主切削平面。④假定工作平面過主切削刃選定點，垂直于基面并平行于假定進給運動方向。①基面過主切削刃上一點，與該點切②切削平面過主切削刃上一1391.3金屬的切削過程1.3.1切削過程及切屑種類1.切屑形成過程彈性變形塑性變形擠裂切離切屑oM1.3金屬的切削過程1.3.1切削過程及切屑種類彈性1402.切屑類型帶狀切屑節狀切屑粒狀切屑崩碎切屑2.切屑類型帶狀切屑節狀切屑粒狀切屑崩碎切屑141形成條件影響名稱簡圖形態變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規則塊狀顆粒剪切滑移尚未達到斷裂程度局部剪切應力達到斷裂強度剪切應力完全達到斷裂強度未經塑性變形即被擠裂加工塑性材料，切削速度較高，進給量較小，刀具前角較大加工中等硬度材料，切削速度較低，進給量較大，刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低，切削速度較低加工硬脆材料，刀具前角較小切削過程平穩，表面粗糙度小，妨礙切削工作，應設斷屑槽切削過程欠平穩，表面粗糙度欠佳切削力波動較大，切削過程不平穩，表面粗糙度不佳切削力波動大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，易崩刀帶狀切屑節狀切屑粒狀切屑崩碎切屑切屑類型及形成條件形成條件影響名稱簡圖形態變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節狀1421.3.2積屑瘤在一定的切削速度下切削塑性材料時，常在刀具前刀面上靠近刀刃部位粘附著的一小塊很硬的金屬—稱為積屑瘤。1.積屑瘤的形成1.3.2積屑瘤在一定的切削速度下1.積屑瘤的形成1432.積屑瘤對加工過程的影響有利①使0增大，使切削過程變得輕快。所以：粗加工時可以利用。不利②會引起ap的變化，使加工精度降低。所以：精加工時應盡量避免。②可代替主刀刃和前刀面進行切削，保護刀具。①積屑瘤不穩定，易引起振動，使Ra增大。3.積屑瘤的影響因素及控制切削速度（切中碳鋼）<5m/min不產生5~50m/min產生>100m/min不產生冷卻潤滑條件300~500oC最易產生>500oC趨于消失提高硬度，降低塑性>HRC50

低速或高速

選用切削液控制措施工件材料

塑性越大，

越易產生

影響因素2.積屑瘤對加工過程的影響有利①使0增大，使切削過1441.切削力的產生及切削分力1)切削力的構成oM①材料的彈性變形和塑性抗力；②切屑、工件表面與刀具的摩擦力。刀具切削工件時作用在刀具或工件上的力。1.3.3切削力和切削功率2)切削力的分解將Fr沿速度方向、軸向和徑向三個相互垂直的方向分解為Fc、Ff、FpFrFCFfFP1.切削力的產生及切削分力1)切削力的構成oM①材料的145①主切削力（切向分力）Fc是Fr在切削速度方向上的分力。主切削力消耗的功率占總功率的95%以上。是計算機床動力及主要傳動零件強度和剛度的依據。②進給力（軸向分力）Ff是Fr在進給方向上的分力。消耗的功率僅占總功率的1~5%。是設計和計算進給機構零件強度和剛度的依據。③背向力（徑向分力）Fp是Fr在切削深度方向上的分力。FrFCFfFP①主切削力（切向分力）Fc是Fr在切削速度方向上的分力。主1463)背向力對加工的影響3)背向力對加工的影響147

影響切削力的因素（1）工件材料（2）切削用量◎切削深度與切削力近似成正比；◎進給量增加，切削力增加，但不成正比◎切削速度對切削力影響復雜（右圖）4)切削力的估算強度高,材料塑性好,加工硬化傾向大則切削力大519283555100130

切削速度

v（m/min）

981784588主切削力Fz（N）切削速度對切削力的影響影響切削力的因素4)切削力的估算強度高,材料塑性好,加工148其他因素影響◆切削液：有潤滑作用，使切削力降低；◆后刀面磨損：使切削力增大，對切深抗力Fy的影響最為顯著；2.切削功率（Pm）其他因素影響2.切削功率（Pm）1491.3.4切削熱和切削溫度1.切削熱來源與傳播——切削過程變形和摩擦所消耗的切削功，絕大部分轉變為切削熱◎主要來源

（1）切削層變形產生的熱量，是切削熱的主要來源（2）切屑與前刀面摩擦產生的熱量（3）工件與后刀面摩擦產生的熱量◎切削熱傳播——切削熱由切屑、工件、刀具和周圍介質（切削液、空氣)等傳散出去。

◎注意：切削加工時，切削層金屬發生彈

性變形和塑性變形所消耗的能量98％以

上都轉換成為熱能，這是切削熱的一個

主要來源。工件切屑刀具切削熱的來源與傳播1.3.4切削熱和切削溫度工件切屑刀具切削熱的來源與傳播150它是將乳化油（已加入乳化劑）用水稀釋而成，呈乳白色。具有良好的冷卻和清洗性能，也有一定的潤滑性能。適用于粗加工和磨削。主要成分是水，并加入一定量的防銹劑。其冷卻性能好，但潤滑性能差，呈透明狀，常在粗加工或磨削中使用。主要是礦物油，也有用動、植物油或復合油。其潤滑性能好，但冷卻性能差，主要用于精加工。水溶液乳化液切削油

1.3.5切削液（1）切削液的作用和種類切削液起冷卻、潤滑、清洗和防銹的作用。水＋添加劑乳化油＋水礦物油＋添加劑主要是礦物油，也有用動、植物油或復合油。其潤滑性能好，但冷卻1511.粗加工（低濃度）2.精加工（高濃度）3.磨削1.粗加工2.磨削1.精加工水溶液乳化液切削油（2）切削液的選用在生產中，通常根據加工性質、工件材料、刀具材料等因素選用切ee削液主要使用方法是澆注法和噴霧冷卻法。不用切削液的情況：1.切削脆性材料（如鑄鐵、青銅）；2.使用硬質合金刀具1.粗加工（低濃度）1.粗加工1.精加工水溶液乳化液切削油（1521.3.6刀具磨損和刀具耐用度1.刀具磨損形式①后刀面磨損②前刀面磨損③前后刀面同時磨損VBKTKTVB1.3.6刀具磨損和刀具耐用度1.刀具磨損形式VBKT153VBtOABC初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段①初期磨損階段(OA)磨合階段②正常磨損階段(AB)

③急劇磨損階段(BC)◎所以：

應在刀具正常磨損階段后期，

急劇磨損階段之前刃磨刀具。3.刀具耐用度◎刀具耐用度：刀具刃磨鋒利以后，自開始切削到磨鈍為止的實際切削時間◎刀具壽命：新刀從第一次切削開始，經多次刃磨切削到不能再刃磨使用，

哈實際切削工作時間總和。1）刀具耐用度T、刀具壽命2.刀具磨損過程VBtOABC初期磨損階段正常磨損階段急劇磨損階段①初期磨154尺寸精度形狀精度位置精度1.4加工質量和生產率1.4.1加工質量（包括加工精度和表面質量）1.加工精度——是指零件加工以后，其尺寸、形狀、相互位置等參數的實際值與其理想值相接近的程度。實際值與理想值越接近則加工誤差越小，加工精度越高。包括：是指零件的實際尺寸與理想尺寸相接近的程度，用尺寸公差表示。據GB/T1800.1-2000規定，標準公差分為20個等級，即IT01、IT0、IT1~IT18，精度依次降低是指零件的實際形狀與理想形狀相接近的程度，包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、線輪廓度和面輪廓度6種是指零件的表面、軸線或中心平面之間的實際位置與理想位置相接近的程度，包括平行度、垂直度、傾斜度、位置度、同軸度、對稱度、圓跳動和全跳動8種尺寸精度形狀精度位置精度1.4加工質量和生產率是指零件的實155

經濟精度：指在正常操作情況下所能達到的精度。

選擇精度的原則：在保證達到技術要求的前提下，選用較低的精度等級。

2.表面質量

●零件的表面質量包括：

◎表面粗糙度

◎表面層加工硬化的程度

◎表面殘余應力的性質和大小。

●零件的表面質量影響：

◎零件的耐磨性能

◎耐腐蝕性能

◎耐疲勞等性能

◎零件使用壽命。

一般圖紙上只標注表面粗糙度的要求。表面粗糙度常用輪廓算術平均偏

差Ra來評定。零件表面的質量要求越高，Ra越小。經濟精度：指在正常操作情況下所能達到的精度。156

3、加工表面質量包括兩個方面的內容：

⑴加工表面的幾何形狀誤差

⑵表面層金屬的力學物理性能

◎加工表面的幾何形狀誤差，包括如下四個部分表面粗糙度——表面粗糙度是加工表面的微觀幾何形狀誤差，其波長與波高比值一般小于50。波度——加工表面不平度中波長與波高的比值等于50～1000的幾何形狀誤差稱為波度，它是由機械加工中的振動引起的。當波長與波高比值大于1000時，稱為宏觀幾何形狀誤差。

紋理方向——紋理方向是指表面刀紋的方向，它取決于表面形成過程中所采用的機械加工方法。

傷痕——傷痕是在加工表面上一些個別位置上出現的缺陷。例如砂眼氣孔、裂痕等金屬切削加工課件157表面質量的概念表面質量的概念158表面質量的概念加工紋理方向及其符號標注表面質量的概念加工紋理方向及其符號標注1591.4.2．表面層金屬的力學物理性能和化學性能由于機械加工中力因素和熱因素的綜合作用，加工表面層金屬的力學物理性能和化學性能將發生一定的變化，主要反映在以下幾個方面：表面層金屬的冷作硬化

——表面層金屬硬度的變化用硬化程度和深度兩個指標來衡量。在機械加工

過程中，工件表面層金屬都會有一定程度的冷作硬化，使表面層金屬的

顯微硬度有所提高。一般情況下，硬化層的深度可達0.05～0.30mm；若

采用滾壓加工，硬化層的深度可達幾個毫米。表面層金屬的金相組織

——機械加工過程中，由于切削熱的作用會引起表面層金屬的金相組織發生變化。在磨削淬火鋼時，由于磨削熱的影響會引起淬火鋼中的馬氏體的分解，或出現回火組織等等。表面層金屬的殘余應力

——由于切削力和切削熱的綜合作用，表面層金屬晶格會發生不同程度的塑性變形或產生金相組織的變化，使表層金屬產生殘余應力。1.4.2．表面層金屬的力學物理性能和化學性能1601.4.4加工表面質量對機器零件使用性能的影響１．表面質量對耐磨性的影響

◎表面粗糙度對耐磨性的影響

·由于零件表面存在微觀不平度，當兩個零件表面相互接觸時，實際

上有效接觸面積只是名義接觸面積的一小部分，表面越粗糙，有效

接觸面積就越小。

·在兩個零件做相對運動時，開始階段由于接觸面小，壓強大，在接

觸點的凸峰處會產生彈性變形、塑性變形及剪切等現象，這樣凸峰

很快就會被磨掉。◎表面紋理對耐磨性的影響

·其原因在于紋理形狀及刀紋方向將影響有效接觸面積與潤滑液的存

留。一般來說，圓弧狀、凹坑狀表面紋理的耐磨性好；尖峰狀的表

面紋理由于摩擦副接觸面壓強大，耐磨性較差。1.4.4加工表面質量對機器零件使用性能的影響161

◎冷作硬化對耐磨性的影響

·加工表面的冷作硬化,是指加工后，零件表面的強度和硬度都有提高的現象。它一般都能使耐磨性有所提高，其主要原因是：冷作硬化使表面層金屬的顯微硬度提高,塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈塑性變形，故可減少磨損。２．表面質量對耐疲勞性的影響◎表面粗糙度對耐疲勞性的影響

·影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中，產生疲勞裂紋。表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抵抗疲勞破壞的能力越差。◎表面層金屬的力學物理性質對耐疲勞性的影響

·表面層金屬的冷作硬化能夠阻止疲勞裂紋的生長，可提高零件的耐疲勞強度。金屬切削加工課件162３．表面質量對耐蝕性的影響

◎表面粗糙度對耐蝕性的影響

·由零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。大氣里所含氣體

和液體與金屬表面接觸時，會凝聚在金屬表面上而使金屬腐蝕。表

面粗糙度值越大，加工表面與氣體、液體接觸的面積越大，腐蝕物

質越容易沉積于凹坑中，耐蝕性能就越差。

◎表面層力學物理性質對耐蝕性的影響

·當零件表面層有殘余壓應力時，能夠阻止表面裂紋的進一步擴大，有利于提高零件表面抵抗腐蝕的能力。４．表面質量對零件配合質量的影響表面質量對零件配合質量的影響很大◎對于間隙配合的表面，如果太粗糙，初期磨損量就很大，配合間隙迅速加大，改變了配合性質。◎對于過盈配合表面，表面粗糙度越大，兩表面相配合時表面凸峰易被擠掉，會使過盈量減少。◎對于過渡配合表面，則兼有上述兩種配合的影響。表面的殘余應力影響配合質量的穩定性。因此配合質量要求高時，表面的粗糙度值要小。３．表面質量對耐蝕性的影響1631.4.2生產率切削加工生產率R0——單位時間內生產零件的數量◎提高生產率的途徑1.縮短單件生產時間（1）提高切削用量：高速切削、強力磨削等（2）減少切削行程長度：多刀加工一個或幾個表面；2.縮短輔助時間（1）采用快速動作夾具，自動上下料裝置（如：氣動、電磁夾緊裝置，聯動多點、多向、多件夾緊裝置等）（2）縮短測量時間（3）提高機床的自動化程度（如：數控機床等）3.縮短其它時間（1）如清掃切屑、工間休息等時間1.4.2生產率◎提高生產率的途徑1641.5材料的切削加工性

工件材料切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的難易程度，

是一個相對的概念。

1.5.1衡量材料切削加工性的指標

1.以刀具使用壽命T或切削速度vT來衡量相同切削條件比T

；T一定，比速度vT

或切除材料體積

2.相對加工性Kr

3.以已加工表面質量來衡量

4.以斷屑性能來衡量自動機床、數控機床、自動線等，斷屑性能是主要指標

5.以切削力來衡量粗加工、機床剛性或功率不足用切削力來衡量1.5材料的切削加工性1.5.1衡量材料切削加工性165工件材料的相對加工性分級工件材料的相對加工性分級166

2、進行適當的熱處理低碳鋼宜選正火處理，均勻組織，降低塑性；高碳鋼宜用球化退火,降低硬度,均勻組織,改善加性；中碳以上的合金鋼硬度較高，需退火以降低硬度；不銹鋼常要進行調質處理，降低塑性，以便加工；白口鑄鐵需進行退火處理，降低表皮硬度，消除內應力。

1.5.2改善材料切削加工性的途徑

1