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1、,陈永洁 （47章） 机械学院 手机:13971238187 电话：87542526 E-mail:chenyongjieboshi yjchen,计划,第四章(材料切削加工基础 ） 7学时 第七章（机械加工工艺规程） 6学时 第五章（典型表面的加工）、第六章（特种加工）和总复习 5学时,第四章 材料切削加工基础,第一节、金属切削加工概述 第二节、金属切削加工的基础理论 第三节、切削加工的技术经济评价,第一节、（金属切削加工）概述,提要： 金属切削加工的特点及应用 零件的加工精度和表面粗糙度 切削用量及其选用（基本概念、切削用量三要素） 切削刀具（类型、材料、几何参数）,4.1.1 金属切削加
2、工的特点及应用,在现代机械制造工业中，加工机器零件的方法有多种，如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种特种加工等。其中金属切削加工是利用切削刀具与工件的相对运动，从工件（毛坯）上切去多余的金属层，从而获得符合一定质量要求的零件的加工过程。金属切削加工可分为钳工和机械加工（简称机工）两大类。,切削加工在机器制造中所担负的工作量，约 占机器制造总工作量的40%60%。 发展方向： 1，精密精密、超精密加工 2，高效高速、超高速加工 3，自动化和智能化 数控技术、人工智 能、FMS、CIMS等等,4.1.2 零件的加工精度和表面粗糙度,加工精度的概念： 加工精度是指工件加工后，尺寸、形状和位置等参数的实
3、际数值同它们绝对准确的理论数值之间相符合的程度。 相符合的程度越高，也就是说加工误差越小，加工精度越高。加工精度主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度,表4-2 公差等级使用范围,表4-3 形状公差,表4-4 位置公差,粗糙度,加工表面微观的凹凸不平的程度 常用的评定参数： 1，轮廓算术平均偏差Ra在取样长度内，轮廓偏距绝对值的算术平均值 2，微观不平度10点高度Rz在取样长度内，5个最大的轮廓峰高的算术平均值和5个最大的轮廓谷深的算术平均值之和,或近似地,表4-5 表面粗糙度选用举例,4.1.3 切削用量及其选用,4.1.3.1 几个术语 切削运动刀具与工件之间的相对运动，即为切削运动 主运动
4、主运动是切下切屑所需要的最基本的运动，其特点是速度高、消耗功率大 进给运动是使金属层不断投入切削，从而获得所需几何特性的已加工表面的运动。其特点是速度较低、消耗功率小,举例说明,车削、铣削、刨削、钻削,4.1.3.2 切削要素（切削用量三要素）,几个术语： 已加工表面 加工表面 待加工表面,切削速度，进给量，背吃刀量 称为切削用量三要素，其数值的大小反映了切削运动的快慢和刀具切入工件的深浅，它们对切削过程的影响很大。 它们的定义和计算方法如下： 1，切削速度vc切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，单位为m/s（m/min)。 若主运动为旋转运动（车、铣等等），切削速度一般为其最大线速度。
5、计算公式为（见黑板）：,2、进给量f 工件或刀具运动的一个循环（或单位时间）内，刀具在进给方向上相对工件的位移量。可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。常用单位是mm/r或mm/str. 举例： 车、铣、刨 3、背吃刀量已加工表面和待加工表面之间的垂直距离,关于切削层参数,切削厚度hD 刀具或工件每移动一个进给量的距离后，刀具切削刃相邻两个位置间的垂直距离，单位为 切削宽度bD 沿主切削刃所量得的待加工表面与已加工表面间的距离，即切削刃与工件接触的长度，单位为。 切削面积AD 垂直于主运动方向上切削层的截面面积，即背吃刀量和进给量的乘积，或切削宽度与切削厚度的乘积,4.1.3.3 切
6、削用量的选择原则,粗加工时的选择原则： （补充讲一点三因素公式） 1，首先选尽可能大的背吃刀量 2，其次选尽可能大的进给量 3，计算切削速度,4.1.4 切削刀具,4.1.4.1 刀具的分类（139） 按用途分：车刀、铣刀、刨刀、拉刀等等 按材料分：硬质合金、高速钢和陶瓷等等 按结构分：焊接式刀具和机夹式刀具等等,按用途分各种车刀,按用途分各种铣刀,按用途分钻头,按用途分拉刀,按用途分铰刀,按用途分齿轮刀具（滚刀）,按用途分齿轮刀具（剃齿刀）,按结构分机夹可转位刀具,按结构分焊接式车刀,4.1.4.2 刀具材料（p139）,1，刀具材料应该具备的基本性能 硬度必须大于工件材料的硬度，以便刀具能
7、切入工件。常温下，刀具材料的硬度一般要求在60HRC以上 足够的强度和韧度，以便承受切削力和切削时的冲击。 高的耐磨性，使刀具有足够长的寿命，以满足加工的需要。 高的耐热性。在高温下刀具仍有足够的硬度和耐磨性，以保持切削的连续进行,2，常用的刀具材料 碳素工具钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金,表4-6 刀具材料主要性能表,高速钢和硬质合金,1）高速钢（白钢 锋钢？） 类型： 按制造工艺：粉末冶金高速钢、冶炼高速钢 按性能：普通高速钢 、 高性能高速钢 按成分：钨系 （典型牌号 W18Cr4V） 钼系 （典型牌号 W6Mo5Cr4V2）,性能特点： 优点：强度和韧性好，工艺性和经济性好 缺点：硬
8、度、耐磨性及耐热性差 用途广泛，可以加工各种金属和非金属材料 可以用于制造各种成型刀具，如各种螺纹刀具，各种齿轮刀具，各种铣刀、钻头和拉刀等等。 能耐600度以下高温，速度范围小于30m/min,2) 硬质合金 性能特点： 优点：硬度、耐磨性及耐热性好 缺点：强度和韧性差，工艺性和经济性差 组织结构：硬质相（WC,TiC,TaC,NbC)粘接相 (Co,Mo,Ni) 类型和牌号：（我国原来按组织和成份） YG,YT和YW类,YG铸铁，有色金属，非金属材料 YG3,YG6,YG8 YT钢 YT5,YT15,YT30 YW-难加工材料，不锈钢等等 YW1,YW2 国际标准化组织ISO的分类方法：
9、按用途分： P加工长切屑的黑色金属 K加工短切屑的黑色金属，有色金属和非金属材料 M-难加工材料（不绣钢，高温合金等等）,近几年又细分 P（钢） K-K,K-H（淬硬材料）,K-N（鋁和非金属） M-M（不锈钢）,M-S（高温合金和钛合金） 即分为6类： P、M、K、S、H和N,硬质合金著名制造商,株洲硬质合金厂（株洲硬质合金集团公司） 自贡硬质合金厂（自贡硬质合金有限公司） 厦门金鹭特种合金有限公司 崇义章源钨制品有限公司 Sandvik（瑞典） Kennametal（美国） Iscar（以色列） 东芝 住友 三菱,4.1.4.3刀具的几何形状及参数,问题的简化： 刀具的种类很多，用途不同结
10、构各异，但是，它们有共同的特点，其刀具的切削部分可以简化成车刀（见下图）。因此，我们后面讲述刀具的几何参数时，是以平刀面、直线刃的外圆车刀为例，其它的刀具类推,不同的刀具的切削部分可以简化成一把车刀,图4-5 刀具的切削部分,1，车刀的组成（刀具切削部分几何要素）,2、车刀切削部分的几何参数（刀具角度）,角度的作用 1）描述刀具的形状 2）描述刀具相对于工件的位置和运动 两种角度： 标注角度和工作角度 （例子见黑板）,标注角度及其参考系,为了给定刀具的标注角度，需要建立一个参考系，用于给定刀具标注角度的参考系称为刀具的标注角度参考系。简历刀具的标注角度参考系要考虑的问题： 1，要便于定义便于使
11、用 2，所定义的标注角度要尽量和工作角度接近,刀具的标注角度参考系正交平面参考系（主剖面参考系）,基面通过主切削刃上选定点，与该点(假定）切削速度方向垂直的平面 切削平面过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于基面的平面 正交平面（主剖面）-过主切削刃上选定点，同时与基面和切削平面都垂直的平面,标注角度（6个）,前角前刀面与基面之间的夹角，在正交平面中测量。 后角主后刀面与主切削平面之间的夹角，在正交平面中测量 。 副后角副后刀面与副刀刃切削平面之间的夹角，在副刀刃正交平面中测量。 主偏角主切削平面与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。 副偏角副切削刃与假定工作平面间的夹角，在基面中测量。
12、 刃倾角主切削刃与基面间的夹角。在主切削平面中测量。,3、刀具的工作角度及影响刀具工作角度的因素,刀具的工作角度参考系正交平面参考系 基面通过主切削刃上选定点，与该点合成切削速度方向垂直的平面 切削平面过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于基面的平面 正交平面（主剖面）-过主切削刃上选定点，同时与基面和切削平面都垂直的平面,工作角度,前角前刀面与基面之间的夹角，在正交平面中测量。 后角主后刀面与主切削平面之间的夹角，在正交平面中测量 。 副后角副后刀面与副刀刃切削平面之间的夹角，在副刀刃正交平面中测量。 主偏角主切削平面与（假定）工作平面间的夹角，在基面中测量。 副偏角副切削刃与（假定）
13、工作平面间的夹角，在基面中测量。 刃倾角主切削刃与基面间的夹角。在主切削面中测量。,影响刀具工作角度的因素安装和切削运动的影响,安装位置的影响 例一,例二,切削运动的影响,5，车刀的结构形式,整体式，焊接式，机夹式，机夹不重磨可转位,图4-11 机夹重磨式切断刀,第四章第一节的讲解有以下两部分做了简化： 1，关于切削用量三要素选择 2，关于刀具几何角度的选择及其对切削过程的影响,课堂练习,例一, 外圆车削时（见下图），已知工件转速为300r/min，待加工表面直径为60，已加工表面直径为50，刀具参数为：,，,，,，,，,。 （1） 试绘出刀具工作部分简图并标注以上5个角度。 （2） 计算切削速度 （3） 计算背吃刀量,端面车削时（见图），已知刀具几何角度为：,，,，,，,，,试绘出刀具工作部分简图并正确标注以上5个角度。,
