《机械工程学第4版 教学课件 ppt 作者 丁树模 主编 第14章 金属切削加工概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程学第4版 教学课件 ppt 作者 丁树模 主编 第14章 金属切削加工概述（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十四章 金属切削加工概述,第一节 切削运动和切削用量 一、切削运动 在切削加工过程中，刀具和工件之间的相对运动称为切削运动。按其所起的作用，切削运动分为两类： （）主运动 切去切屑所必需的基本运动称为主运动。在切削运动中，主运动的速度最高，消耗功率也最大。 （）进给运动 使被切削的金属层不断投入切削的运动称为进给运动。 图14-1所示为几种主要切削加工的运动形式。,图14-1 几种主要切削加工的运动形式 a)车削 b) 铣削 c) 钻削 d) 刨削 e) 外圆磨削 f) 平面磨削 主运动 进给运动,二、切削用量 在切削过程中，工件上存在三种表面，如图14-2所示（以车削为例），即： 待加工表
2、面需要切去金属的表面。 已加工表面切削后得到的表面。 过渡表面正在被切削的表面。过渡表面亦称切削表面，或加工表面。,图14-2 工件上的三种表面及切削用量 待加工表面 过渡表面 已加工表面,切削速度 切削速度是指主运动的线速度，以v表示，单位为m/s。当主运动为旋转运动时，其切削速度可按下式计算： v =D n / 60000 式中 D被切削件（或刀具）的直径（mm）； n被切削件（或刀具）的转速（r/min）。 进给量 进给量是指工件（或刀具）每转一转时刀具（或工件）沿进给方向移动的距离（也称走刀量），以 f 表示，单位为mm/r。如主运动为往复直线运动（如刨削、插削），则进给量的单位为mm
3、/次。,背吃刀量 背吃刀量指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离（也称切削深度），以ap表示，单位为mm。 在车床上车削外圆时，背吃刀量的计算公式为 ap =( Dd )/2 式中 D工件待加工表面的直径（mm）； d工件已加工表面的直径（mm）。 上述切削速度、进给量和背吃刀量称为切削用量三要素。,第二节 金属切削刀具 一、刀具材料的性能及选用 在切削加工中，由刀具直接完成切削工作。刀具能否胜任切削工作，决定于刀具切削部分材料的性能。刀具切削部分的材料应满足如下性能要求： （）高硬度 （）高耐磨性 （）高热硬性 （）足够的坚韧性 （）良好的工艺性 常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高
4、速钢、硬质合金及非金属陶瓷材料等，其中应用最多的是高速钢和硬质合金。,二、刀具切削部分的几何角度 先看几种刀具切削部分的形状比较，如图14-3所示。再以外圆车刀为例，了解刀具切削部分的几何角度。,图14-3 几种刀具切削部分的形状比较 a) 铣刀与车刀 b) 钻头与车刀,车刀的组成 如图14-4所示，车刀主要由刀头和刀杆两部分组成。 刀头的几个组成部分是：前刀面（又称前面）、主后刀面（又称后面）、副后刀面（又称副后面）、主切削刃、副切削刃和刀尖。,图14-4 车刀的组成 1刀头 2刀杆 3前刀面 4主后刀面 5副后刀面 6主切削刃 7副切削刃 8刀尖,刀具切削部分的几何角度 （）辅助平面 为了
5、确定各刀面与刀刃在空间的位置和测量角度，需选择一些辅助平面作为基准，如图14-5所示。目前常用的辅助平面有： 基面切削刃上任意一点的基面是通过该点并垂直于该点切削速度方向的平面。 切削平面切削刃上任意一点的切削平面是通过该点并和工件切削表面相切的平面。 正交平面主刀刃上任意一点的正交平面是通过该点并垂直于主刀刃在基面上投影的平面。 上述三个平面在空间是相互垂直的。,图14-5 车刀上的三个辅助平面 1工件 2车刀 3底平面 4基面 5正交平面 6切削平面,（）车刀的主要几何角度（见图14-6） 1）在正交平面内测量的角度： 前角 0前刀面与基面之间的夹角。 后角0主后刀面与切削平面之间的夹角。
6、 楔角0前刀面与主后刀面之间的夹角。 前角、后角和楔角三者之间的关系为 0+ 0+0 = 90,2）在基面内测量的角度： 主偏角r主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角。 副偏角r副切削刃在基面上的投影与进给反方向之间的 夹角。 刀尖角 主、副切削刃在基面上投影之间的夹角。 主偏角、副偏角和刀尖角三者之间的关系为 r rr 180,图14-6 车刀的主要几何角度,3）在切削平面内测量的角度： 刃倾角s在切削平面内主切削刃与基面之间的夹角（见图14-7）。,图14-7 刃倾角及其对排屑方向的影响,三、刀具的种类和用途 车刀 车刀是车削加工使用的刀具。常用车刀的种类及形状如图14-8所示。,图
7、14-8 常用车刀 a)45外圆车刀 b) 75外圆车刀 c) 90左偏刀 d) 90右偏刀 e) 镗孔刀 f) 切断刀 g) 螺纹车刀 h) 成形车刀,铣刀 铣刀种类很多，常用铣刀如图14-9所示。,图14-9 常用铣刀 a）圆柱形铣刀 b) 端铣刀 c)、d) 三面刃圆盘铣刀 e) 立铣刀 f) 键槽铣刀 g) 形铣刀 h) 角度铣刀 i)、j) 成形铣刀,钻头 钻头种类较多，有中心钻、麻花钻、扩孔钻、深孔钻等，其中常用的是麻花钻。 标准麻花钻由钻柄、工作部分和颈部组成，如图14-10所示。 钻套及钻夹头如图14-11所示。,图14-10 标准麻花钻的组成 a) 锥柄钻头 b) 直柄钻头,
8、图14-11 钻套和钻夹头 a) 钻套 b) 钻夹头,刨刀 常用刨刀如图14-12所示。其中，弯头刨刀除能缓和冲击、避免崩刃外，在受力发生弯曲变形时还不致啃伤工件表面（见图14-13）。,图14-12 常用刨刀 a)平面刨刀 b) 样板刀 c) 角度偏刀 d) 偏刀 e) 宽刃刀 f) 切刀 g) 内孔刨刀 h) 弯切刀,图14-13 直头刨刀和弯头刨刀刨削时的情况 a) 直头刨刀刨削 b) 弯头刨刀刨削,图14-14 砂轮的构造 磨粒 结合剂 孔隙,砂轮 砂轮是磨削刀具，其构造如图14-14所示。,砂轮的性能由磨料、粒度、硬度、结合剂及砂轮组织等因素决定。 常用的砂轮磨料有刚玉类（主要成分是
9、Al2O3）和碳化物类（主要成分是SiC或B4C）。 常用的砂轮有平板形、碗形、碟形等（见图14-15）。,图14-15 常用砂轮的形状 a)、b) 平板形 c)、d)、e) 碗形 f)、g)、h) 碟形,第三节 金属切削过程 一、切屑的形成及种类 由于被加工材料性质和切削条件的不同，切屑的形成过程和形态也不相同。常见的切屑有三种形态，如图14-16所示。 （一）带状切屑 （二）节状切屑 （三）崩碎切屑,图14-16 切屑的种类 a) 带状切屑 b) 节状切屑 c) 崩碎切屑,二、切削力 为了分析切削力对工件、刀具、机床的影响，一般将总切削力F 分解为相互垂直的三个分力，如图14-17所示。
10、主切削力Fc 背向力Fp 进给力Ff 总切削力和各切削分力之间 的关系式为,图14-17 切削力的分解,三、切削热和切削液 在切削加工过程中，工件的金属切削层发生挤裂变形，切屑与前刀面之间有剧烈摩擦，在后刀面与加工表面之间也有摩擦，由这些变形和摩擦产生的热，称为切削热。 切削热对切削过程是不利的。 为了延长刀具的使用寿命，提高工件的加工表面质量和提高生产效率，可在切削过程中使用切削液。 目前常用的切削液一般分为两大类：一类是以冷却为主的水溶液，主要包括电解质水溶液（苏打水）、乳化液（乳化油膏加水）等；另一类是以润滑为主的油类，主要包括矿物油、动植物油、混合油和活化矿物油等。,第四节 机床的分类
11、与型号 一、机床的分类 按加工性质和所用刀具进行分类，机床分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床、其它机床。 按照机床工艺范围的宽窄，可分为通用机床、专门化机床和专用机床三类。 按照机床重量和尺寸的不同，可以分为仪表机床、中型机床、大型机床、重型机床和超重型机床。 按照自动化程度，可分为手动、机动、半自动和自动机床。 此外，机床还可按照加工精度、主要功能部件（如主轴等）的数目等进行分类。,二、机床型号的编制方法 我国的机床型号，现在是按1994年颁布的国家标准GB/T15375-1994金属切削机床型号编制方法编制的。此标准规定，机床型号由汉
12、语拼音字母和数字按一定的规律组合而成，它适用于各类通用机床和专用机床（不包括组合机床）。 通用机床型号按下列方式表示：,注：其中，有“（ ）”的代号或数字，无内容时可以不写，有内容时不带括号；有“”符号者，为大写汉语拼音字母；有“”符号者，为阿拉伯数字；有“ ”符号者，既有汉语拼音字母，又有阿拉伯数字。,（）机床类、组、系的划分及其代号 机床的类别代号及其读音如表14-1所示。机床的类、组划分详见表14-2。,表 14-1 普通机床类别代号,表 14-2 金属切削机床类、组划分表,组别,类别,组别,类别,组别,类别,（）机床的特性代号 它表示机床所具有的特殊性能，包括通用特性和结构特性。 当某
13、类型机床除有普通型外，还具有如表14-3所列的某种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。例如“CK”表示数控车床。 为了区分主参数相同而结构不同的机床，在型号中用结构特性代号表示。结构特性代号为汉语拼音字母。例如，CA6140型卧式车床型号中的“”，可理解为这种型号车床在结构上区别在于C6140型车床。,表 14-3 通用特性代号,（）机床的主参数和第二主参数 机床型号中的主参数用折算值（一般为主参数实际数值的1/10或1/100）表示，位于组、系代号之后，它反映机床的主要技术规格，其尺寸单位为mm。如C6150车床，主参数折算值为50，折算系数为1/10，故主参数（床身上最大回转直
14、径）为500mm。 第二主参数加在主参数后面，用“”加以分开。如C21506表示最大棒料直径为50mm的卧式六轴自动车床。,（）机床重大改进顺序号 当机床的结构、性能有重大改进和提高时，按其设计改进的次序分别用汉语拼音字母A、B、C、D表示，附在机床型号的末尾，以示区别，如C6140A是C6140型车床经过第一次重大改进的车床。 目前，工厂中使用较为普遍的几种老型号机床，是按1959年以前公布的机床型号编制办法编定的。按规定，以前已定的型号现在不改变。例如C620-1型普通车床，型号中的代号及数字的含义为：,第五节 机床传动系统的基本概念 传动链 在机床的传动系统中，通常用一些传动零件（轴、带
15、轮、带、齿轮副、蜗杆副、丝杠螺母机构、齿轮齿条机构等）把动力源（电动机）和执行机构（主轴、工作台、刀架等）或把两个执行机构连接起来，用以传递动力或运动，这种传动联系称为传动链。 机床有多少个运动，就相应有多少条传动链。机床的所有相互联系的传动链，组成了机床的传动系统。 在图14-18所示的丝杠车床传动系统中，有两条传动链：第一条，运动由动力源（电动机）经带传动传给轴，又经蜗杆蜗轮副传给主轴，使主轴获得旋转运动；第二条，由主轴经两对齿轮副（挂轮和、和）传给丝杠螺母机构，带动刀架直线移动。,图14-18 丝杠车床的传动系统,传动比 计算定轴轮系的速比可用下列公式,因此有,上式右端各主动轮齿数的乘积
16、与各从动轮齿数的乘积的比值称为传动比，以u表示，即,故得,对于轮系中的每一对齿轮（齿轮副）传动来说，其传动比就等于主动齿轮齿数z1与从动齿轮齿数z2的比值，即,同理，对于带传动，其传动比等于主动轮直径D1与从动轮直径D2的比值，即,3. 机床传动系统图 为了清晰地表示机床传动系统中各零件及其相互连接关系，按照国家标准规定的图形符号（见附表）画出机床各个传动链的综合简图，称为机床传动系统图（如图14-18）。 阅读机床传动系统图时，第一步是找出传动链的两端件；第二步是研究传动链中各个传动零件之间的连接关系和各传动轴之间的传动方式及传动比；第三步分析整个运动的传动关系，列出传动路线表达式及运动平衡式，然后进行计算。,例如在图14-18中，机床主轴旋转
