机械设计制造51精编版

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1、5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论 5.1.2 金属切削过程及主要物理现象 5.1.3 金属切削机床的基本知识,5.1.1 金属切削基本理论,5.1 切削加工基础知识,金属切削加工的目的是使被加工零件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量达到设计与使用要求。因此，切削加工要切除工件上多余的金属，形成已加工表面，必须具备两个基本条件：切削运动和刀具。,5.1 切削加工基础知识,1.切削运动与切削要素,（1）零件表面的形成 外圆面和内圆面(孔)是以某一直线或曲线为母线，以圆为轨迹，作旋转运动时所形成的表面。 平面是以一直线为母线，以另一直线为轨迹，作平移运动时所形成的表面。

2、成形面是以曲线为母线，以圆、直线或曲线为轨迹，作旋转或平移运动时所形成的表面。,5.1.1 金属切削基本理论,1）主运动:切除工件上的被切削层，使之转变为切屑的主要运动，称为主运动。,2）进给运动:不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个零件表面的运动，称为进给运动。,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,（2）切削运动,在切削过程中，零件上形成了3个表面： 已加工表面、待加工表面和过渡表面。,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,（3）切削要素,1）切削用量, 切削速度 进给量 背吃刀量,5.1 切削加工基础知识,vc,vc,5.1.1 金属切削基本理论

3、,2）切削层几何参数,5.1 切削加工基础知识, 切削层公称厚度 是工件或刀具每移动一个进给量，刀具主切削刃相邻两个位置之间的垂直距离。 切削层公称宽度 是沿刀具主切削刃量得的待加工面至已加工面之间的距离，即刀具主切削刃与工件的接触长度。 切削层公称横截面积 是工件被切下的金属层沿垂直于主运动方向所截取的截面面积。,5.1.1 金属切削基本理论,（1）刀具切削部分的基本定义,1）前刀面 2）主后刀面 3）副后刀面 4）主切削刃 5）副切削刃 6）刀尖,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,1夹持部分 2切削部分 3前刀面 4副切削刃 5副后刀面 6刀尖 7主后刀面 8主切削刃

4、,2.刀具切削部分的几何参数,（2）刀具角度参考系,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,1车刀 2基面(Pr) 3零件 4切削平面(Ps) 5主剖面(Po) 6底平面,1）基面(Pr) 2）切削平面(Ps) 3）主剖面(Po),（3）刀具的标注角度,1) 前角（ ） 2) 后角（o） 3) 主偏角（kr） 4) 副偏角（ ） 5) 刃倾角（ ）,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,（4）刀具工作角度,刀尖高于零件轴心线时，则工作前角oe增大，工作后角oe减小；,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,1）刀尖安装高低对工作角度的影响,2）

5、刀杆中心线安装偏斜对工作角度的影响,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,刀杆中心线与进给方向不垂直时，工作主偏角和工作副偏角将发生变化,3）进给运动对工作角度的影响,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,考虑横向进给运动，刀尖的运动轨迹为阿基米德螺旋线，这时工作前角o增大，而工作后角oe减小。,3刀具材料及结构,（1）刀具材料,1）刀具材料应具备的性能要求,高的硬度 高的耐磨性 足够的强度和韧性 高的耐热性（热稳定性） 良好的热物理性能和耐热冲击性能 良好的工艺性能和经济性,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,2）常用刀具材料,碳素工具

6、钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 其他刀具材料,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,3）刀具材料的选用,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,手工用刀具及低速简单刀具，可以用碳素工具钢或合金工具钢制造。,中等切削速度用刀具，其切削温度在600以下，可以用高速钢制造。,用于高速切削，要求耐磨性很高的刀具，用硬质合金制造。,（2）刀具结构,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,1）整体式车刀 2）焊接式车刀 3）机夹重磨式车刀 4）机夹可转位式车刀,机夹重磨式车刀,4）机夹可转位式车刀,优点： 避免了因焊接而引起的缺陷，切削性能大为提高。 在

7、一定条件下，卷屑、断屑稳定可靠。 减少了调刀停机时间，提高了生产效率。 刀片一般不需重磨，利于涂层刀片的推广应用。 刀体使用寿命长，可节约刀体材料及其制造成本。,5.1 切削加工基础知识,5.1.1 金属切削基本理论,杠杆式可转位车刀,1金属切削过程,第变形区 第II变形区 第III变形区,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（1）切屑的形成,（2）切屑的类型,1) 带状切屑 2) 节状切屑 3) 粒状切屑 4) 崩碎切屑,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（3）切屑的控制,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物

8、理现象,1）磨制断屑槽,断屑槽的型式 a) 折线型 b) 直线圆弧型 c) 全圆弧型,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,断屑槽在前刀面上的位置,卷屑槽方向 a) 外斜式 b) 平行式 c) 内斜式,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,改变刀具角度，主要是增大主偏角和减小前角，使切削厚度增大，切屑容易折断；,选择合理的刃倾角，以控制切屑流向，迫使切屑碰撞在刀具或工件的适当部位，从而促使切屑折断，达到断屑效果。,改变切削用量，主要是增大进给量，使切屑厚度增大，卷曲时弯曲应力增大，从而使切屑易折断；,切削速度增大时，切屑基本变形减小，断屑

9、变得困难。,2）适当调整切削条件,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（4）积屑瘤,1）积屑瘤的形成 2）积屑瘤对切削过程的影响 3）积屑瘤的控制,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,2切削过程中主要物理现象,（1）切削力,1）切削力的来源与切削分力 主切削力Fc 吃刀抗力Fp 走刀抗力Ff 2）切削功率,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（2）切削热和切削温度,1）切削热的产生与传导 2）切削温度对切削加工的影响 对工件材料物理力学性能的影响 对刀具材料的影响 对工件尺寸精度的影响 利用切削温度自动控

10、制切削用量 3）影响切削温度的因素 切削用量 零件材料 刀具角度 刀具磨损 切削液,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（3）刀具磨损和耐用度,1）刀具磨损形式,a) 前刀面磨损 b) 后刀面磨损 c) 前后刀面同时磨损,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,2）刀具磨损的阶段,初期磨损阶段（OA段） 正常磨损阶段(AB段) 剧烈磨损阶段(BC段),5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,3）影响刀具磨损的因素,4）刀具耐用度与寿命,增大切削用量时切削温度随之增高，将加速刀具磨损。在切削用量中，切削速度对刀具磨

11、损的影响最大。,刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具耐用度，以T表示。,刀具从开始切削到完全报废，实际切削时间的总和称为刀具寿命。,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,3影响金属切削加工的主要因素,1）衡量工件材料切削加工性的指标,相对加工性Kv,2）影响切削加工性的基本因素,工件材料的硬度 工件材料的塑性 工件材料的强度 工件材料的韧性 工件材料的弹性模量 工件材料的导热系数,（1）工件材料的切削加工性,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,3）改善材料切削加工性的措施,通过热处理改善材料的切削加工性 调

12、整工件材料的化学成分来改善其切削加工性 其他辅助性的加工来改善切削加工性,（2）刀具材料的选择,刀具材料应根据被加工材料、加工精度、加工条件选配，以利于金属切削加工，提高金属切削效率。,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（3）刀具几何参数的选择,1）前角 2）后角 3）主偏角与副偏角 4）刃倾角,作用 选择原则,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（4）切削用量的选择,1）切削用量选择原则,对加工质量的影响 对生产率的影响,进给量对残留面积的影响,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,2）切削用量的合理选

13、择,背吃刀量ap的选择,背吃刀量要尽可能取得大些。,进给量f的选择,切削速度vc的选择,粗加工时，进给量主要受机床、刀具和零件所能承受切削力的限制。而精加工时，限制进给量的因素主要是零件表面粗糙度。,精加工时，切削速度主要受刀具耐用度的限制。而粗加工时，切削速度主要受机床功率的限制。,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,（5）切削液的选择,1）切削液的作用,冷却作用 润滑作用 清洗和排屑作用 防锈作用,2）切削液的分类,水溶液 乳化液 切削油 固体润滑剂,5.1 切削加工基础知识,5.1.2 金属切削过程及主要物理现象,3）切削液的选择,从工件材料方面考虑 从刀具

14、方面考虑 从加工方面考虑 从加工要求方面考虑,4）切削液的使用方法,一般是浇注法。用高速钢成形刀具切削难加工材料时，可用高压喷射冷却法，以改善渗透性，提高切削效果。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,1机床的分类和型号编制方法,（1）机床的分类,1）按机床的加工性能和结构特点分类 2）按机床的通用程度分类 3）按机床的精度分类 4）按重量不同分类 5）按自动化程度不同分类,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,（2）机床型号的编制方法,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,2机床的机械传动,（1）传递旋转运动的机构,1

15、）带传动,优点：传动平稳，结构简单，两传动件之间距离可任意调节，制造维修方便，过载时胶带打滑可对机器起到保护作用。 缺点：由于胶带的滑动，不能保证准确的传动比，传动效率低。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,2）齿轮传动,n1z1= n2z2,优点：机构紧凑，传动比准确，可传递的功率大，传动效率高。 缺点：齿轮的制造较复杂，加工成本高，当制造精度不够高时， 传动不够平稳，有噪声。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,3）蜗轮蜗杆传动,优点：蜗杆传动可以获得较大的降速比，且传动平稳， 噪声小及结构紧凑。 缺点：传动效率低，需要有良好的润滑条件

16、。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,（2）把旋转运动转换为直线运动的机构,1）齿轮齿条机构,优点：齿轮齿条传动的效率较高。 缺点：制造精度不高时传动的平稳性和准确性较差。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,2）螺旋传动,特点：传动平稳，无噪声，可达到较高的传动精度，但传动效率较低。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,3传动联系,（1）机床传动的基本组成,1）运动源,2）传动件,3）执行件,交流电动机、直流电动机、伺服电动机、变频调速电机和步进电机等。,齿轮、链论、胶带轮、丝杠、螺母等。,主轴、刀架以及工作台等 。,5.1 切削加工基础知识,5.1.3 金属切削机床的基本知识,（2）机床的传动联系,1）外联系传动链,外联系传动链：联系动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架和工作台等），使执行件获得一定速度和方向运动的传动链。,2）内联系传动链,内联系传动链：联系复合