《第十三章切削加工基础》-精选课件（公开PPT）

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1、问题1：以下各种零件使用什么加工方法,铸造,锻压,焊接,？,车削,铣削,刨削,钻削,磨削,3,问题2：第一页和第二页有什么不同,？,主要不同是：前三章所学的铸造、锻压、焊接 没有从工件中切除多余材料；而车、铣、刨、钻、磨则是从工件中切除多余材料的加工方法，并且他们有个共同的名字切削加工。,4,切削加工利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法。 主要分为：,钳加工一般在钳台上以手工工具为主，对工件进行的各种加工方法。含划线、打样冲眼、锯削、锉削、刮研、钻孔、攻螺纹、机械装配、修理等14个小项。,机械加工通过工人操作机床设备进行的切削加工。 根据工具的不同分为：利用刀具进行加工和利用磨料进行加工

2、 利用刀具进行加工分为：车削、刨削、钻削、铣削等9种加工方法。 利用磨料加工主要包括：磨削、研磨、珩磨、超精加工等4种加工方法。,5,13.2 刀具几何形状和材料,13.3 切削力和切削温 13.4 切削液 13.5 加工精度和加工表面质量,13.1 切削运动与切削用量,第十三章 切削加工基础知识,6,13.1 切削运动与切削用量,7,13.1 切削运动与切削用量,回转体表面：是以直线为母线,以圆为轨迹，作旋转运动所形成的表面； 成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等。,零件表面的形成,平面：是以直线为母线，以另一直线为轨迹作直线运动形成的表面； 成型方法：铣削、刨削、平面磨削等

3、。,曲面：是以曲线为母线，以圆、直线或曲线为轨迹作旋转或平移所形成的表面； 成型方法：铣削、成形磨削、数控铣削、电火花加工、激光加工等。,8,切削运动：,分类： 1）主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。,概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属,2）进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。,3）其它运动：吃刀运动 走刀运动,常见机床的切削运动,10,各种切削运动,12,正在加工的工件表面，根据其所处的状态分为： 已加工表面：已经加工完成的表面。 加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削加工的表

4、面。 待加工表面：即将进入切削加工的表面。,加工表面,13,14,切削要素,切削用量三要素： 切削速度vc:主运动的线速度(m/s) 圆周运动：Vc=Dn/1000 直线往复：Vc=2Lnr/1000,进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。 1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/str)：刀具往复一次 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿,背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面与待加工表面间的距离。 补充定义：在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度。,15,切削厚度hD：垂直于加工表面度量的切削层尺寸。 切削宽度bD：沿着加工表

5、面度量的切削层的尺寸。 切削面积AD：切削层截面面积。AD=hD bD=fap,切削层参数:,16,注意： 主运动可是旋转运动，也可以是往复运动； 主运动可以由工件移动来实现（如车外圆）,也可以是刀具移动来实现（如刨、铣加工）； 主运动只有一个，但进给运动可以一个或一个以上。 合成切削运动：主运动和进给运动合成的运动。,17,13.2 刀具几何形状和材料,18,刀具结构及其几何形状,13.2刀具几何形状和材料 13.2.1 刀具切削部分的基本定义,刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等。 按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、 尖刀、镗孔刀、成形刀等。 结构形式：整体式、焊接式、机械 安装式

6、（压板压紧）,19,一、刀具切削部分的几何形状,刀具组成： 切削部分、夹持部分（刀体或刀柄）,20,1.刀具切削部分的组成： 归结起来：“三面两刃一尖” 三面：前刀面、主后刀面、副后刀面。 两刃：主刀刃、副刀刃。 一尖：刀尖,21,(1)前刀面Ar：刀具上切屑流过的表面,(2)主后刀面A：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃,(3)副后刀面A：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃,(4)主切削刃s ：切出过渡表面的切削刃前刀面与副后面相交形成的切削刃,(5)副切削刃s ：主切削刃与副切削刃的连接处,22,前刀面Ar,后刀面A,副后刀面A,交线,主切削刃s,副切削刃s,连接部分,

7、关系图：,刀尖,交线,23,参考系：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面；,静止参考系：用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时的几何参数的参考系。,2.参考系,24,(1)基面Pr: 通过主切削刃选定点，垂直于假定主运 动方向的平面 (2)主切削平面Ps: 通过主切削刃选定点，与主切 削刃相切并垂直于基面 (3)副切削平面Ps: 通过副切削刃选定点，与副切 削刃相切并垂直于基面 (4)正交平面Po: 通过主切削刃选定点，同时垂直 于基面和主切削平面 (5)假定工作平面Pf: 通过主切削刃选定点，垂直于 基面并平行于假定进给运动方向,刀具静止参考系的基准坐标平面有：,25,(1)基面pr (2)

8、主切削平面ps (3)副切削平面ps (4)正交平面po (5)假定工作平面pf,26,(1)基面pr (2)主切削平面ps (3)副切削平面ps (4)正交平面po (5)假定工作平面pf,副切削平面与之相对应,27,(1)基面pr (2)主切削平面ps (3)副切削平面ps (4)正交平面po (5)假定工作平面pf,28,29,(1)基面pr (2)主切削平面ps (3)副切削平面ps (4)正交平面po (5)假定工作平面pf,30,3.刀具切削部分的主要角度（5个）,车刀的主要角度包括前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角,31,在正交平面po标注的角度：,（1）前角o:前刀面与基面间夹

9、角（-5+25）。,（2）后角o :主后刀面与主切削平面间夹角（412）,32,前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热,前角的作用：,33,后角的作用：,减小主后刀面与加工表面的摩擦,34,在基面pr内标注的角度： （3）主偏角kr: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）。 （4）副偏角kr: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。,35,主偏角kr、副偏角kr越大，残留面积越大,主偏角kr越大，进给抗力越大，切深抗力越小,36,在主切削平面ps标注的角度：,（5）刃倾角s:主切削刃与基面间夹角（-

10、5+5）。,s=0:主切削刃呈水平； s0:刀尖为主切削刃上最高点； s0:刀尖为主切削刃上最低点。,37,刀具刃倾角的选用： 精加工取S 0 粗加工取S 0 加工细长工件采用S 0 ,刃倾角的作用： （1）影响排屑方向： S 0 排向待加工表面 ； S 0 排向已加工表面； S =0 前刀面上卷曲,（2）影响切入切出的稳定性 （3）影响背向分力大小,38,刀具主要角度及作用,39,1）粗加工塑性材料时，选择大前角0，小后角0，小主偏角Kr，较小或负的刃倾角s；加工脆性材料时可适当减小前角0；加工高硬度难加工材料时，采用负前角(020%碳素工具钢 （0.50.6）,0.13 （0.20.4）,

11、许用切削速度（速比）,600,300400,200250,耐热性 OC,HRC6265,HRC6165,HRC6165,硬度,W18Cr4V,CrWMn、9SiCr,T10、T10A T12,名称,高速钢,合金工具钢,碳素工具钢,手工工具,铣刀、齿轮刀具,46,47,优质碳素工具钢：一般用来制造切削速度低、 尺寸较小的手动工具。,48,合金工具钢：常用来制造形状复杂的低速刀具。,钨钢铰刀,丝锥,板牙,49,高速工具钢：适于制造成形车刀、铣刀、钻头和拉刀,30度车外圆车刀,瑞士雕刻铣刀,50,高速钢麻花钻头,拉刀,51,硬质合金：用途比较广泛,硬质合金钻头,52,13.3 金属切削过程,一、切削

12、力 二、切削温度 三、切屑的种类 四、积屑瘤,53,1. 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2,一、切削力,54,2) 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,55, 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。, 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

13、给机构零件强度和刚度的依据。, 背向力（径向分力）Fp,是Fr在切削深度方向上的分力。,Fp,Ff,F,Fc,56,3)背向力对加工的影响,57,解决背向力不利影响办法,58,2.总切削抗力：,切削加工时，工件材料抵抗刀具切削所产生的阻力。与总切削力是一对作用力与反作用力。,59,3影响总切削抗力的因素,（1）工件材料：工件材料的强度、硬度越高，韧性和塑性越好，越难切削，总切削抗力越大。 （2）切削用量：切削深度ap和进给量f增大，总切削抗力增大。 （3）刀具角度,前角增大，总切削抗力减小 后角增大，总切削抗力减小 主偏角对切削抗力Fc影响较小，对背向抗力Fp和进给抗力Ff的比例影响明显,（4

14、）切削液：合理使用可以使总切削抗力减小。,60,二、切削温度,1.切削热与切削温度: A.切削热 来源: （1）被加工件材料的弹性变形和塑性变形； （2）切屑与前刀面的摩擦； （3）后刀面与已加工表面之间的摩擦。 传散: （1）切屑，50-86%； （2）工件，40-10%； （3）车刀，9-3%； （4）空气，1%。,61,2.减少切削热和降低切削温度的工艺措施： （1）合理选择刀具材料和刀具几何角度； （2）合理选择切削用量； （3）适当使用切削液。,B.切削温度及影响因素： 切削温度:一般指切屑、工件与刀具接触表面上的平均温度。 决定因素：工件材料、切削用量和刀具角度。,62,三、切屑的

15、种类：,(4)崩碎切屑,(1)带状切屑,(2)节状切屑,(3)粒状切屑,63,（1）带状切屑 带状切屑呈连绵不断的带状或螺旋状,与刀具接触的底层光滑，背面呈毛绒状。 （a）形成条件：大前角、切速高、进给量小、被切金属塑性好。 （c）切屑形成过程：弹性变形、塑性变形、切离。 （c）优点：切削力平稳、切削热少、加工表面光洁。 （d）缺点：切屑连绵不断，易缠绕、易划伤已加工表面。,64,（2）节状切屑 节状切屑上面呈较大的锯齿状，底面有不贯穿的裂纹 形成条件：切速低、进给量大、中等硬度材料。 缺点：切削力波动大、工件表面较粗糙。,65,（3）粒状切屑,被剪切面上的应力超过零件材料的强度极限时，裂纹扩展到整个面上，则切削被分成阶梯形状的粒状切削。 形成条件：切削厚度较大、切削速度较低、刀具前角较小时。 缺点：切削力波动最大，已加工表面粗糙。,66,（4）崩碎切屑,切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩裂而形成形状不规则的崩碎切屑 形成条件：铸铁、铸造黄铜等脆性材料。 缺点：切削热和切削力集中在刀具的主刀刃和刀尖处，刀尖易磨损、易产生振动，表面质量不高。,67,切屑的种类：,粗糙,较粗糙,较光洁,表面质量Ra,波动大、振动,波动更大,有波动,平稳波动小,切削力,弹性变形崩碎,