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1、一、什么是切削加工？,第五篇 切削加工,切削加工录像,表面粗糙度：,表面加工硬化的程度和深度,表面残余应力的大小和性质,Ra,2. 表面质量,第五篇 切削加工,二、零件的加工质量,1. 加工精度,尺寸精度：,形状精度：,位置精度：,IT01、IT0IT6、IT7、IT8IT18,圆柱度、平面度、圆度等,平行度、垂直度、同轴度等,金属切削 基础知识,切削加工,金属切削机床基础,常用加工方法综述,精密和特种加工法,典型表面加工分析,工艺过程 基本知识,零件结构的工艺性,第五篇 切削加工,1-2 刀具材料及刀具构造,第一章 金属切削的基础知识,青龙偃月刀,削铁如泥 吹毛断刃,一. 对刀具材料的基本要
2、求, 较高的硬度。,一般要求在 HRC 60以上。, 有足够的强度和韧性。, 有较好的耐磨性。, 较高的耐热性。, 有较好的工艺性。,二. 常用刀具材料,1-2 刀具材料及刀具构造,第一章 金属切削的基础知识,铣刀、齿轮刀具,铰刀、拉刀,手工工具,用途,小,小,大,热处理变形,0.51.08,20%碳素工具钢,0.13,许用切削速度 m/s,600,300400,200250,耐热性 OC,HRC6265,HRC6165,HRC6165,硬度,W18Cr4V,CrWMn、9SiCr,T10、T10A T12,例,高速钢,合金工具钢,碳素工具钢,常用刀具材料的性能及用途,常用刀具材料的性能及用途
3、,各种刀片,碳素钢刀具,第一章 金属切削的基础知识,高速钢刀具,第一章 金属切削的基础知识,硬质合金刀块,第一章 金属切削的基础知识,第一章 金属切削的基础知识,三、刀具组成,切削部分,夹持部分,第一章 金属切削的基础知识,三、刀具组成,1.车刀的组成,第一章 金属切削的基础知识,2.车刀切削部分组成,三面两刃一刀尖,第一章 金属切削的基础知识,2.车刀切削部分组成,三面两刃一刀尖,第一章 金属切削的基础知识,2.车刀切削部分组成,三面两刃一刀尖,第一章 金属切削的基础知识,2.车刀切削部分组成,三面两刃一刀尖,第一章 金属切削的基础知识,2.车刀切削部分组成,三面两刃一刀尖,第一章 金属切削
4、的基础知识,n,2.车刀切削部分组成,三面两刃一刀尖,第一章 金属切削的基础知识,前刀面,三面两刃一刀尖,后刀面,主后刀面,付后刀面,切削刃,主切削刃,付切削刃,刀尖,2.车刀切削部分组成,第一章 金属切削的基础知识,第一章 金属切削的基础知识,四、刀具角度,1. 辅助平面, 基面pr 切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf, 基面pr 切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,第一章 金属切削的基础知识,四、刀具角度,1. 辅助平面,第一章 金属切削的基础知识,四、刀具角度,1. 辅助平面, 基面pr 切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,第一章 金属切削的基础知识,四、刀
5、具角度,1. 辅助平面, 基面pr 切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,四、刀具角度,1. 辅助平面, 基面pr 切削平面ps 正交平面po 假定工作平面pf,第一章 金属切削的基础知识, 基面,过主切削刃上一点，与该点切 削速度方向相垂直的平面。, 切削平面,过主切削刃上一点，与主切削 刃相切并垂直于基面的平面。, 正交平面,第一章 金属切削的基础知识,过主切削刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面。,假定工作平面,过主切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向。,第一章 金属切削的基础知识,基面,ps,pf,po,pr,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,
6、1）主偏角（kr）,2）副偏角（kr）,在基面Pr内标注的角度:,主切削平面与假定工作平面间 夹角，即主切削刃在基面上的 投影与进给方向间夹角 （4090）。,副切削平面与假定工作平面间 夹角，即副切削刃在基面上的 投影与进给运动反方向间夹角。,主偏角kr、副偏角kr越大，残留面 积越大，表面粗糙 度越大。,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,主、付偏角的作用及选用,主偏角kr越小，进给抗力 越小，切深抗力越大，加 大工件的变形挠度，容易 引起系统振动。,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,主、付偏角的作用及选用,选用,系统刚性好：取较小的kr，1030、4
7、5。,系统刚性差：取较大的kr，60、75、90。,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,主、付偏角的作用及选用,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,在正交平面po标注的角度:,1）前角（o）,2）后角(o),正交平面,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,在正交平面po标注的角度:,po,0,0,pr,ps,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,在正交平面po标注的角度:,1）前角（o）,2）后角(o ),前刀面与基面间夹角 （015）。,主后刀面与主切削平 面间夹角（612）,0,0,pr,ps,po,作用,影响切削力大小；
8、,影响刀头强度和散热条件。,0,第一章 金属切削的基础知识,前角的作用及选用,2. 刀具的主要标注角度,前角的作用及选用,前角越大，刀越锋利、切削 轻快，强度下降、不利散热,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,选择,前角的作用及选用,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,0,后角的作用及选用,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,后角有正、负、零之分,后角的作用及选用,减小主后刀面与加 工表面的摩擦,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,选用,后角（ 0）只能是正的,后角的作用及选用,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要
9、标注角度,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,刃倾角（S）,在切削平面pS标注的角度:,n,f,kr,0,0,pr,ps,A,A向,主切削刃与 基面之间的 夹角。 （-5+5）。,刃倾角的作用及选用,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度,作用:,影响切屑流出方向。,选用：,粗加工：可取零或负（ S =0、-S ）,精加工：取 正（+S ）,刃倾角的作用及选用,刃倾角对切屑排出方向的影响,第一章 金属切削的基础知识,2. 刀具的主要标注角度, 刀具装夹位置的影响,3. 刀具的工作角度,第一章 金属切削的基础知识,3. 刀具的工作角度,第一章 金属切削的基础知识,
10、 刀具装夹位置的影响,3. 刀具的工作角度,第一章 金属切削的基础知识, 刀具装夹位置的影响,4. 刀具的结构形式,1）焊接式车刀,2）机夹重磨式车刀,3）机夹可转位式车刀,第一章 金属切削的基础知识,一、切削过程及切屑的种类,1. 切屑的形成过程与切屑变形,1-3 金属切削过程,第一章 金属切削的基础知识,弹性变形,塑性变形,挤裂,切离,切屑,动画,LD,hD,Lch,hch,切屑的变形程度用切屑厚度压缩比h表示。,h = LD/Lch= hch/hD 1,一、切削过程及切屑的种类,1-3 金属切削过程,第一章 金属切削的基础知识,1. 切屑的形成过程与切屑变形,1) 带状切屑,2) 节状切
11、屑,2. 切屑的种类,第一章 金属切削的基础知识,一、切削过程及切屑的种类,1-3 金属切削过程,3) 崩碎状切屑,带状切屑录像,较粗糙,较光洁,表面质量Ra,波动大、振动,有波动,平稳波动小,切削力,脆性材料 铸铁、黄铜,中等硬度 (中碳钢),塑性好,工件材料,较大,小,f、ap,小,大,o,较低,高,Vc,崩碎切屑,节状切屑,带状切屑,第一章 金属切削的基础知识,1-3 金属切削过程,2. 切屑的种类,二、积屑瘤,在一定的切削速度下 切削塑性材料时，常 在刀具前刀面上靠近 刀刃部位粘附着的一 小块很硬的金属称 为积屑瘤。,1. 积屑瘤的形成,第一章 金属切削的基础知识,1-3 金属切削过程
12、,积屑瘤录像,2. 积屑瘤对加工过程的影响,有利, 使 0 增大，使切削过程变得轻快。, 可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。,所以：粗加工时可以利用。,二、积屑瘤,第一章 金属切削的基础知识,1-3 金属切削过程,不利, 积屑瘤不稳定，易引起振动，使 Ra 增大。, 会引起ap的变化，使加工精度降低。,所以：精加工时应尽量避免。,3. 积屑瘤的影响因素及控制,二、积屑瘤,第一章 金属切削的基础知识,1-3 金属切削过程,切削速度 （切中碳钢） 100 m/min不产生,冷却润滑条件 300500oC最易产生 500oC趋于消失,提高硬度， 降低塑性 HRC50,低速或高速,选用切削液,控
13、制措施,工件材料,塑性越大，越易产生,影响因素,1. 切削力的产生及切削分力,1) 切削力的构成, 材料的弹性变形和塑性抗力；, 切屑、工件表面与刀具的摩擦力。,刀具切削工件时作用在刀具或工件上的力。,F弹、塑,F摩1,F摩2,三、切削力和切削功率,第一章 金属切削的基础知识,2) 切削力的分解,将 Fr 沿速度方向、轴向 和径向三个相互垂直的方 向分解为Fc、Ff、Fp,第一章 金属切削的基础知识,1. 切削力的产生及切削分力,三、切削力和切削功率, 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总功率的95%以上。是计算机床动力及主要传动零件强度和刚度的依据
14、。, 进给力（轴向分力）Ff,是Fr在进给方向上的分力。,消耗的功率仅占总功率的15%。是设计和计算进给机构零件强度和刚度的依据。,第一章 金属切削的基础知识, 背向力（径向分力）Fp,是Fr在切削深度方向上的分力。,3)背向力对加工的影响,第一章 金属切削的基础知识,1. 切削力的产生及切削分力,三、切削力和切削功率,解决背向力不利影响办法,第一章 金属切削的基础知识,1. 切削力的产生及切削分力,三、切削力和切削功率,第一章 金属切削的基础知识,解决背向力不利影响办法,1. 切削力的产生及切削分力,三、切削力和切削功率,中心架录像,4) 切削力的估算,第一章 金属切削的基础知识,1. 切削
15、力的产生及切削分力,三、切削力和切削功率,例：用o=15o、Kr=75o的硬质合金刀切削热轧结构钢外圆,生产中常用单位切削力kc估算切削力的大小。,单位切削力切削单位面积所需要的切削力。,单位：N/mm2,（N）,4) 切削力的估算,第一章 金属切削的基础知识,1. 切削力的产生及切削分力,三、切削力和切削功率,可见对切削力的影响： 工件、刀具材料影响最大； 背吃刀量影响 进给量,2. 切削功率（Pm）,第一章 金属切削的基础知识,三、切削力和切削功率,四、切削热和切削温度,1. 切削热的来源与传散,1) 切削热的来源,a . 切屑变形所产生的热；,b . 切屑与前刀面之间的摩擦；,c . 工件与后刀面之间的摩擦。,第一章 金属切削的基础知识,切屑：,介质：,工件：,刀具：,5080%,1%,4010%,93%,2) 切削热的传散,2. 切削温度及其影响因素,切削温度 切削区的平均温度。,四、切削热和切削温度,1. 切削热的来源与传散,第一章 金属切削的基础知识, 工件材料：, 刀具, 冷却条件：,刀具角度：,刀具材料：, 切削用量： 、 、 愈大， 切削温度愈高。 但 的影响最大, 次之、 最小。,第一章 金属切削的基础知识,影响切削温度的因素,五、刀具磨损和刀具耐用度,1. 刀具磨损形式,
