FundamentalofMechanicalMachiningTechnology機械加工工藝基礎冷加工課程內容第一章金屬切削基礎第二章金屬加工機床基本知識第三章常用切削加工方法的工藝特點及應用第四章特種加工與精密加工技術第五章

典型表面加工方案的選擇第六章機械零件的結構工藝性第七章機械加工工藝過程

緒論機械加工

machining

借助機械裝置將原材料或毛坯改變成零件的過程。

——

一個古老的概念

通常指常規切削加工或稱冷加工（machining）非常規加工nontraditionalmachining2.加工

processing

——泛指對材料的處理過程冷加工——金切加工熱加工——材料液態成形或塑性成形緒論3.加工（processing）方法分類：

去除加工增材加工變形加工——切削加工腐蝕加工機械切削加工：鉗工加工——

焊、鍍、沉積、生長……——

鑄、鍛、壓、彎、擠、軋、旋壓、拉深、脹型……緒論4.切削加工的特點和地位（cuttingmachining）：

加工精度高——目前的最高精度是切出來的工藝范圍很寬

——IT12~IT3,Ra25～Ra0.01生產率高加工成本較低污染較小要求刀具材料優于工件材料（硬度、強度等）得到了最廣泛的應用

——占目前機械制造總量的40～60％第一章金屬切削基礎知識第一節切削運動及切削要素

切削運動1.1基本成形表面圓柱面－直母線旋轉平面－直母線沿直線曲面－曲母線沿直線或圓ⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡ切削三要素包括：切削速度進給量背吃刀量2.切削用量第一節切削運動及切削要素2.1切削速度定義：

切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度。以

vc表示，單位m/s或m/min計算公式：（1）主運動為旋轉運動時，

vc為最大線速度

d——工件或刀具的直徑，mm

n

——工件或刀具的轉速，r/s或r/min第一節切削運動及切削要素（2）主運動為直線運動時，

vc為平均速度

L——

往復行程長度，mm

nτ——

主運動的往復速度，st/s或st/min2.2進給量刀具在進給運動方向上相對工件的位移量。車削：每轉進給量用

f

表示，單位mm/r刨削：每行程進給量用

f表示，單位mm/st銑削：每齒進給量用fz

表示，單位mm/zfz進給速度，即瞬時速度

用vf表示，單位mm/s

或mm/min

z——刀具齒數2.3背吃刀量

backengagementofthecuttingedge

在通過切削刃上選定點并垂直于該點主運動方向的切削層尺寸平面中，垂直于進給運動方向測量的切削層尺寸。即切削深度，用

ap表示，單位mm包括：切削層公稱橫截面積AD

切削層公稱寬度bD

切削層公稱厚度hD

3.切削層參數parameterscuttinglayerhD切削層公稱橫截面積

AD=bD×hDAD不包括殘留面積，但車削的殘留面積很小時AD用于計算切削力FC=kc×

ADAD=f×ap刀具材料

——指刀頭的材料1.1

基本要求

高硬度——以硬克軟高強度、高韌性——高承載、抗沖擊耐磨性耐熱性（紅硬性、熱硬性）制造工藝性——便于制造及熱處理第二節刀具材料及刀具構造第一章碳素工具鋼、合金工具鋼（如鉗工工具等）高速鋼（W18Cr4V）（形狀復雜的刀具，如銑刀、齒輪刀具等）硬質合金（YG類（鎢鈷）、YT類（鎢鈷鈦））新型材料（陶瓷材料、金剛石、立方氮化硼CBN）1.2常用刀具材料第一章第二節第二節刀具材料及刀具構造基二刀具角度切削刀具的結構要素和幾何角度具有共性，車刀具備代表性。1車刀切削部分的組成刀頭（切削部分）刀柄（裝夾部分）三面兩刃一尖前刀面(Aγ)后刀面(Aα)副后刀面(A’α)主切削刃(S)副切削刃(S’)刀尖2車刀切削部分的主要角度

（1）刀具靜止參考坐標系

靜止參考系刀具設計時表明刀具角度形狀

正交平面參考系（Pr、Ps、Po）法平面參考系（Pr、Ps、Pn）假定工作平面參考系（Pf、Pp、Pr）基面Pr

通過切削刃上某一選定點，垂直于切削速度的平面切削平面Ps過切削刃選定點，與切削刃相切并垂直于基面正交平面Po通過切削刃上某一選定點，并同時垂直于基面和

切削平面的平面。參考工作面Pf過切削刃選定點，垂直于基面并平行于假定進給運動方向的平面。正交平面參考系（Pr、Ps、Po）Ps、Pr、P0

互相垂直，構成正交平面參考系

（2）車刀主要角度主偏角、副偏角（基面中）

（3）車刀角度對切削的影響主偏角、副偏角對切削層的影響f、ap一定，主偏角愈小，bD

愈大hD愈小

（3）車刀角度對切削的影響主偏角、副偏角對參與面積和切削力的影響

（2）車刀主要角度前角、后角（主正交平面中）

（3）車刀角度對切削的影響前角、后角的影響大，切削刃鋒利，切削輕快，但受力不好小，切削刃變鈍，刀尖強固，切削力變大后角影響主后刀面與工件的摩擦和前角一起影響刀頭強度和鋒利程度

（2）車刀主要角度刃傾角（主切削平面中）

（3）車刀角度對切削的影響刃傾角對排屑方向的影響

（4）車刀實際工作角度工作坐標系與靜止坐標系的區別：f≠0，Ve代替Vc刀具安裝位置不準確切削速度發生變化，使得各平面方向發生變化

（4）車刀實際工作角度刀具角度總結結構形式2、焊接式3、機夾式1、整體式例如鉆頭、絲錐3.刀具結構第一章第二節機夾銑刀第一章第二節1.切屑1.形成過程對金屬材料擠壓，變形，斷裂形成切屑前角小，材料變形大，切削力大，切削溫度大第三節金屬切削過程第一章第三節2.切屑的種類1)帶狀切屑象一條皮帶一樣，見圖a)條件：材料δ↗（塑性大）硬度HRC↘Vc↗f↘γo↗解釋:材料δ↗

刀具前刀面金屬微熔狀態起潤滑作用

f↘切屑厚度小，金屬層不易斷裂

γo↗切屑變形小，金屬層不易斷裂優點：切削力較平穩（不易振動）加工表面光滑（Ra↘）缺點:斷屑困難，易纏繞工件和刀具，損壞刀具刮傷工件。注意：需要有斷屑措施。Vc↗θ℃↗2)節狀切屑（見圖b）3)崩碎切屑（見圖c）切屑為一節一節的，長度較帶狀短。加工鑄鐵、青銅等脆性材料條件：材料的δ中等，HRC中等Vc↘f↗γo↘特點：切削力不夠平穩，易引起輕度振動（F切削力波動大）Ra較大。條件：加工脆性材料HRC↗特點：切削力波動大易振動Ra↗；（切削熱集中在刀刃附近散熱困難，刀具壽命下降；切屑可沿不同方向飛出，易傷人。可以通過改變主刃的形狀來改變切削的飛出方向，避免傷人）2.積屑瘤（刀瘤）

built-upedge1. 形成

在一定速度范圍內，切削塑性金屬材料時，在切削刃上粘附的小塊工件材料，稱為積屑瘤。硬度高，尺寸及位置不穩定。中等切速:

vc=10~50m/min第一章第三節

2. 對加工的影響

對切削刃有保護作用。增大工作前角，使切削輕快。周期性形成和脫落，使切削過程不穩定，影響尺寸精度；還會粘在已加工表面上，影響表面質量。

對粗加工有利對精加工不利第一章第三節3. 如何避免積屑瘤（1）工件正火或調質處理，以提高其強度，硬度。（2）避開中速切削

低速時溫度低，摩擦小，如拉削、鉸削、精刨

vc<

5m/min高速時溫度高，摩擦小，如精車、精銑vc>

100/min第一章第三節3.切削力切削力的分解主切削力Fc進給力Ff背向力Fp

第一章第三節刀具切削時必須克服的力：主切削力Fc：試驗表明Fc≈（0.85-0.90）F

他是選擇機床動力，計算車刀強度，設計主軸系統的主要依據。(2)進給力Ff：走刀抗力，實驗測定Ff≈（0.1-0.6）Fc（主要受Kr的影響）且Kr↗,Ff↗；他是設計機床進給機構的依據。(3)背向力Fp：吃刀抗力，實驗測定FP≈（0.1-0.7）Fc

該力易頂彎工件，易振動，使加工表面粗糙Ra增大，Kr↗,FP↘。加工細長軸時，Kr≥75°-90°其目的是使FP↘（工件變形↘）。這三個切削分力與總切削力有如下關系：

第一章第三節2. 切削力和功率的估算切削力經驗公式2. 切削力和功率的估算

設計時要選電機，算功率，要估算切削力

Fc

=kc×AD≈k