切削加工工艺基础

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1、机械制造基机械制造基础金工教研室制造科学与工程学院2007年春季学期第五第五讲：切削加工工切削加工工艺常常识 2021/6/16 2004 金工教研室1机械制造基机械制造基础础机器制造的全机器制造的全过程：程：认识切削加切削加工工矿藏藏机机器器原原材材料料冶冶金金工工业铸造造锻压焊接接热处理理毛毛坯坯零零件件切削加工切削加工特特种种加工加工零零件件装配装配调试焊接接热处理理热加工工加工工艺冷加工工冷加工工艺零件零件现代制造技代制造技术、信息技、信息技术2021/6/16 2004 金工教研室2机械制造基机械制造基础础基本常基本常识机器是如何制造出来的？零件制造装配2021/6/16 2004

2、金工教研室3机械制造基机械制造基础础基本常基本常识零件制造（材料成形）的方法有哪些？去除成形用分离的方法，把多余材料有序地从基体上分离出去而成形的方法。如机械加工、钳工、电火花加工、激光加工等受迫成形利用材料的可成形性，使之在一定约束的条件下（如温度、边界、外力等）成形。如铸造、锻造、粉末冶金等堆积成形运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固态）有序地堆积起来的成形方法。如焊接、RP生长成形利用材料的活性进行成形的方法，如“克隆”生物2021/6/16 2004 金工教研室4机械制造基机械制造基础础本本讲内内容容零件加工质量常识零件切削加工概述刀具及其切削加工磨具磨削加工概述精密与超精密加工概

3、述2021/6/16 2004 金工教研室5机械制造基机械制造基础础一、零件加工一、零件加工质量常量常识加工精度表面质量2021/6/16 2004 金工教研室6机械制造基机械制造基础础1、加工精度的、加工精度的概概念念加工精度的概念尺寸精度IT01, IT0, IT1, IT2, , IT18 等级形状精度直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度位置精度平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动2021/6/16 2004 金工教研室7机械制造基机械制造基础础加工精度和表面加工精度和表面质量量加工精度的影响因素加工原理误差近似的加工方法机床,刀具及夹具误差工件装夹

4、误差工艺系统变形误差内应力2021/6/16 2004 金工教研室8机械制造基机械制造基础础工件装工件装夹误差差2021/6/16 2004 金工教研室9机械制造基机械制造基础础工工艺系系统变形形误差差2021/6/16 2004 金工教研室10机械制造基机械制造基础础内内应力力2021/6/16 2004 金工教研室11机械制造基机械制造基础础2、表面、表面质量量表面质量的概念表面粗糙度表面变形强化残余应力表面质量的影响因素切削残留面积积屑瘤工艺系统振动2021/6/16 2004 金工教研室12机械制造基机械制造基础础二、零件切削加工二、零件切削加工概概述述2021/6/16 2004 金

5、工教研室13机械制造基机械制造基础础零件切削加工零件切削加工概概述述切削加工的基本模型按照切削运动的实现方式钳工: 人工和手动工具机加工: 机械设备和机加工刀具刀具切削、磨具磨削、特种加工、精密/超精密加工毛坯毛坯零件零件多余物多余物:切屑切屑刀具刀具/磨具磨具/工具工具切削运动切削运动2021/6/16 2004 金工教研室14机械制造基机械制造基础础关关于于钳工工工程训练中钳工基本操作加工类操作: 锯/锉/划线/刮削/钻孔/攻丝装配操作现代制造企业中的钳工另外还有很多类型工具钳工 (例如FORD公司的工具钳工三代单传)检验钳工维修钳工 没有什么机器可以代替人来维修机器多媒体演示装配钳工多媒

6、体演示装配钳工2021/6/16 2004 金工教研室15机械制造基机械制造基础础关关于机加工于机加工机加工的基本模型刀具装在机床上工件装在机床上切削运动是机床带动刀具和工件来实现的零件：可以装配到机器上的成品毛坯：切削加工前的零件工件：切削加工中的零件常见机加工机床：车、铣、刨、磨、钻刀具刀具工件工件切削运动切削运动机床机床多媒体演示机械加工多媒体演示机械加工2021/6/16 2004 金工教研室16机械制造基机械制造基础础讨论: : 钳工的价工的价值现代制造企业离不开钳工的理由特定情况下：灵活、经济、方便例如维修和修配、复杂刀具的刃磨特定情况下：更容易保证产品质量例如复杂产品的装配调整钳

7、工也在不断自动化，那么钳工将要消失吗？肯定不会根本原因：人仍然是制造过程的核心因素在许多环节上离不开人的主动参与，完全的无人制造是不可行、不现实的2021/6/16 2004 金工教研室17机械制造基机械制造基础础切削加工工切削加工工艺方法的特点方法的特点对零件有基本要求有切削力，零件刀具必须有一定强度和刚度应能找到比零件材料硬的刀具材料方法种类多，适应性强精度范围宽：IT13IT3 Ra250.008加工零件的尺寸、重量、形状、材料范围宽型面类型不受限制，只要能装在机床上大小尺寸不受限制（轻的几克、葛洲坝船闸30米600吨）生产效率高2021/6/16 2004 金工教研室18机械制造基机械

8、制造基础础因此：切削加工是制造因此：切削加工是制造业的基的基础只有少数零件：通过精密铸造、精密锻造、粉末冶金成形塑料制品通过压制成形绝大多数机器零件是切削加工最终成形占机器制造总工作量的 4060但是少数零件难以成形：细微结构零件、高硬度或高强度零件解决方法：发展特种加工方法2021/6/16 2004 金工教研室19机械制造基机械制造基础础特殊的机加工：精密和超精密零件加工特殊的机加工：精密和超精密零件加工超精密零件加工基本理论：去除的切削层越薄零件精度越高例如：金刚石车：去除1纳米厚的切削层（日本）零件表面原子重排：“IBM”常见精密/超精密加工方法研磨、离子束加工 等均不能采用简单的机械

9、切削加工，而必须采用非机械切削方法：电、激光、化学、离子束2021/6/16 2004 金工教研室20机械制造基机械制造基础础特殊的机加工：特特殊的机加工：特种种加工方法加工方法传统机械加工难以处理的零件材料特殊：很硬的零件： 5淬火圆球中心钻1的孔很软的零件：纯金属、铝合金，很粘刀很脆的零件：玻璃上钻孔、硅晶片切割很贵的零件：不能形成很碎、难以回收的切屑形状复杂或者特殊：板材上雕刻的形状模具上复杂的型腔怎么办？2021/6/16 2004 金工教研室21机械制造基机械制造基础础非机械切削加工方法非机械切削加工方法电电火花：电火花线切割、电火花打孔电解：复杂型腔电子束和离子束光激光打孔、切割板

10、材声超声振动切割：脆性材料切割其他方法：水射流、RP等多媒体演示特种加工多媒体演示特种加工2021/6/16 2004 金工教研室22机械制造基机械制造基础础切削加工的切削加工的发展方向：多展方向：多种种技技术融合融合信息技术、自动控制、AI、CAD/CAM、CIMS等高技术相互融合，向高精度、高效率、自动化、柔性化、智能化方向发展加工设备数控化自动化、精密超精密、高速超高速刀具超硬材料：陶瓷、聚晶金刚石和立方氮化硼切削速度达到（数千米/分钟）生产规模单件小批量、单品种大批量 多品种变批量2021/6/16 2004 金工教研室23机械制造基机械制造基础础三、刀具及其切削加工三、刀具及其切削加

11、工2021/6/16 2004 金工教研室24机械制造基机械制造基础础1、切削加工中的零件、切削加工中的零件零件的构成模型零零件件型型面面名称母线轨迹线平面直线直线外圆直线圆内圆成形面曲线曲线机机器器锥面、螺纹、齿形、各种成型沟槽等2021/6/16 2004 金工教研室25机械制造基机械制造基础础零件的零件的组成成2021/6/16 2004 金工教研室26机械制造基机械制造基础础零件表面的成形方法零件表面的成形方法轨迹法成形法展成法2021/6/16 2004 金工教研室27机械制造基机械制造基础础切削零件的分切削零件的分类因此，切削加工方法全部是针对型面的零件分为6类：功能及切削加工特点

12、回转体：2类轴类、盘套类非回转体：4类支架箱体类、六面体类、机身机座类特殊类：其它难以归类的零件2021/6/16 2004 金工教研室28机械制造基机械制造基础础轴类零件零件2021/6/16 2004 金工教研室29机械制造基机械制造基础础盘套套类零件零件2021/6/16 2004 金工教研室30机械制造基机械制造基础础支架箱体支架箱体类零件零件2021/6/16 2004 金工教研室31机械制造基机械制造基础础六面体六面体类零件零件2021/6/16 2004 金工教研室32机械制造基机械制造基础础机身机座机身机座类零件零件2021/6/16 2004 金工教研室33机械制造基机械制造

13、基础础特殊特殊类零件零件2021/6/16 2004 金工教研室34机械制造基机械制造基础础2、机床的切削、机床的切削运运动主运动含义：由机床或人力提供的，促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使前刀面接近工件作用：是完成切削任务的主要运动特征：速度较高，消耗机床功率多一般普通机床的主运动只有一个2021/6/16 2004 金工教研室35机械制造基机械制造基础础2、机床的切削、机床的切削运运动进给运动含义使刀具和工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除材料，并获得具有一定几个特征的表面作用使工件不断投入切削过程中特征速度较主运动低，消耗机床功率少，对于某个机床加工零件时，进

14、给运动可以是一个或多个2021/6/16 2004 金工教研室36机械制造基机械制造基础础主运动与进给运动2021/6/16 2004 金工教研室37机械制造基机械制造基础础课堂堂讨论下列切削加工方法的主下列切削加工方法的主运运动和和进给运运动2021/6/16 2004 金工教研室38机械制造基机械制造基础础机床的切削机床的切削运运动切削用量三要素(V Vc c 、f、 p)切削速度V Vc c进给量f背吃刀量p2021/6/16 2004 金工教研室39机械制造基机械制造基础础课堂堂练习计算切削速度V Vc c （单位：位：m/minm/min）车外圆，外圆直径为mm，主轴转速为r/min

15、V Vc c. .m/minm/min刨平面，行程长度为mm，滑枕每分钟往返次V Vc c. .m/minm/min2021/6/16 2004 金工教研室40机械制造基机械制造基础础实战演演练观察不同切削速度下：转速与切削速度的关系转速一定，不同直径下的切削速度不同切削速度的切削效果端面切削的切削速度变化2021/6/16 2004 金工教研室41机械制造基机械制造基础础进给量量f描述进给速度大小mm/min、mm/s每转进给量每齿进给量后两种意义更大2021/6/16 2004 金工教研室42机械制造基机械制造基础础工件上的表面工件上的表面2021/6/16 2004 金工教研室43机械制

16、造基机械制造基础础仔仔细观察察2021/6/16 2004 金工教研室44机械制造基机械制造基础础背吃刀量（吃刀深度）背吃刀量（吃刀深度）ap指出图中：待加工面加工表面已加工面ap待加工表面与已加工表面的垂直距离2021/6/16 2004 金工教研室45机械制造基机械制造基础础切削三要素切削三要素2021/6/16 2004 金工教研室46机械制造基机械制造基础础另外另外两个两个问题切断的待加工面钻孔时的ap2021/6/16 2004 金工教研室47机械制造基机械制造基础础3、切削加工的、切削加工的阶段段为什么要划分阶段避免毛坯内应力的释放而影响加工精度避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引

17、起的弹性变形和热变形对精度的影响通过粗加工可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍，避免浪费更多工时。合理使用机床，以使精密机床长期保持其精度便于在加工过程中合理安排热处理工序怎样划分阶段2021/6/16 2004 金工教研室48机械制造基机械制造基础础阶段名称尺寸公差表面粗糙度a（m）加工方法粗加工IT12IT112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等半精加工IT10IT96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等精加工IT8IT71.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗拉、粗铰等IT7IT60.80.2精磨、精拉、精铰等精密加工IT5IT30.10.008研磨、珩磨、超精加工、

18、抛光等超精加工IT3以上0.012或更低金刚石刀具切削、超精研磨、抛光等2021/6/16 2004 金工教研室49机械制造基机械制造基础础热处理在工理在工艺过程中的安排程中的安排退火或正火调质淬火时效毛坯粗加工半精加工磨削加工刀具精加工精密加工超精加工2021/6/16 2004 金工教研室50机械制造基机械制造基础础课堂堂讨论图示阀杆零件简图，整体淬火5560HRC，请安排15h3和12外圆表面的加工工艺粗车半精车淬火粗磨精磨2021/6/16 2004 金工教研室51机械制造基机械制造基础础4、金、金属属切削刀具的切削刀具的结构构2021/6/16 2004 金工教研室52机械制造基机械

19、制造基础础（1）关关于切削的于切削的认识2021/6/16 2004 金工教研室53机械制造基机械制造基础础车刀最基本的金刀最基本的金属属切削刀具切削刀具2021/6/16 2004 金工教研室54机械制造基机械制造基础础（2）刀具）刀具结构种构种类整体式焊接式机夹式可转位式这是什么类型的刀具？2021/6/16 2004 金工教研室55机械制造基机械制造基础础机机夹式可式可转位刀具位刀具2021/6/16 2004 金工教研室56机械制造基机械制造基础础可可转位刀片位刀片2021/6/16 2004 金工教研室57机械制造基机械制造基础础可可转位刀具位刀具2021/6/16 2004 金工教

20、研室58机械制造基机械制造基础础SIMENS的可的可转位刀片位刀片2021/6/16 2004 金工教研室59机械制造基机械制造基础础SIMENS的可的可转位位铣刀刀2021/6/16 2004 金工教研室60机械制造基机械制造基础础（3）车刀切削部分的刀切削部分的组成成“三面两刃一尖三面两刃一尖”2021/6/16 2004 金工教研室61机械制造基机械制造基础础仔仔细观察察2021/6/16 2004 金工教研室62机械制造基机械制造基础础（4）刀具角度）刀具角度静静止止参参考系考系基面Pr切削平面Ps正交平面(旧称主剖面)Po假定工作平面(旧称进给平面)Pf背平面Pp2021/6/16

21、2004 金工教研室63机械制造基机械制造基础础刀具角度刀具角度静静止止参参考系考系2021/6/16 2004 金工教研室64机械制造基机械制造基础础仔仔细观察察2021/6/16 2004 金工教研室65机械制造基机械制造基础础仔仔细观察察2021/6/16 2004 金工教研室66机械制造基机械制造基础础另外一另外一种静种静止止参参考系考系2021/6/16 2004 金工教研室67机械制造基机械制造基础础比比较两种两种刀具角度刀具角度静静止止参参考系考系2021/6/16 2004 金工教研室68机械制造基机械制造基础础（5）刀具角度）刀具角度标注注在主剖面中测量的角度前角o使刀口锋利

22、,影响切削刃的强度，525后角o减少刀具与工件之间的摩擦和磨损,4122021/6/16 2004 金工教研室69机械制造基机械制造基础础刀具角度刀具角度标注注在基面中测量的角度主偏角Kr其大小影响背向力与进给力的比例以及刀具寿命，外圆车刀的Kr可取90、75、60、45副偏角Kr减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦,减少振动,影响已加工表面粗糙度, 5152021/6/16 2004 金工教研室70机械制造基机械制造基础础刀具角度刀具角度标注注在切削平面中测量的角度刃倾角s影响刀尖强度和切屑流向2021/6/16 2004 金工教研室71机械制造基机械制造基础础刀刀具具角角度度标注注外外圆车刀

23、刀2021/6/16 2004 金工教研室72机械制造基机械制造基础础刀刀具具角角度度标注注镗孔孔车刀刀2021/6/16 2004 金工教研室73机械制造基机械制造基础础仔仔细观察：外察：外圆车刀刀2021/6/16 2004 金工教研室74机械制造基机械制造基础础外外圆车刀刀标注角度注角度简图绘制制2021/6/16 2004 金工教研室75机械制造基机械制造基础础更多示例更多示例作图车外圆车端面切断镗通孔镗不通孔刨削平面2021/6/16 2004 金工教研室76机械制造基机械制造基础础（6）刀具角度的作用）刀具角度的作用主偏角的作用主偏角的作用2021/6/16 2004 金工教研室7

24、7机械制造基机械制造基础础主偏角主偏角对背向力背向力p和刀具和刀具寿寿命的影命的影响响2021/6/16 2004 金工教研室78机械制造基机械制造基础础副偏角的作用副偏角的作用2021/6/16 2004 金工教研室79机械制造基机械制造基础础副偏角副偏角r对a的影响的影响2021/6/16 2004 金工教研室80机械制造基机械制造基础础刃刃倾角的作用角的作用2021/6/16 2004 金工教研室81机械制造基机械制造基础础刃刃倾角角对切屑流向的影切屑流向的影响响2021/6/16 2004 金工教研室82机械制造基机械制造基础础前角作用：前角作用：锋利利与与坚固固2021/6/16 2

25、004 金工教研室83机械制造基机械制造基础础后角的作用：后角的作用：锋利利2021/6/16 2004 金工教研室84机械制造基机械制造基础础（7）刀具的工刀具的工作角度作角度2021/6/16 2004 金工教研室85机械制造基机械制造基础础刀具的工作角度刀具的工作角度2021/6/16 2004 金工教研室86机械制造基机械制造基础础刀具的工作角度刀具的工作角度2021/6/16 2004 金工教研室87机械制造基机械制造基础础刀具的工作角度刀具的工作角度2021/6/16 2004 金工教研室88机械制造基机械制造基础础5、刀具材料、刀具材料结合生活中的实际,如削苹果和削铅笔等,思考刀

26、具材料应具备什么样的性能?切削加工对刀具材料的要求:高硬度,高耐磨性,高耐热性,足够的强度和韧性以及一定工艺性能能找到这样的材料吗？2021/6/16 2004 金工教研室89机械制造基机械制造基础础（1）刀具材料的）刀具材料的种种类手动工具材料V5m/min普通机加工刀具材料V100m/min（最高达1400m/min）2021/6/16 2004 金工教研室90机械制造基机械制造基础础常用手常用手动工具材料工具材料碳素工具钢T8A，T10A，T12A等切削温度250以内，切削速度5m/min用于手动刀具,如丝锥,板牙,锯条,铰刀,锉刀可冷热加工成形,工艺性能良好,磨削性好,需热处理合金工具

27、钢9CrSi，CrWMn等切削温度250以内，切削速度510m/min用于手动或低速机动刀具,如丝锥,板牙,拉刀可冷热加工成形,工艺性能良好,磨削性好,需热处理2021/6/16 2004 金工教研室91机械制造基机械制造基础础（2）普通刀具材料）普通刀具材料高速钢20世纪初，切削速度比手动工具材料提高10倍，因此得名硬质合金一种粉末冶金产品最流行的普通刀具材料2021/6/16 2004 金工教研室92机械制造基机械制造基础础高速高速钢高速钢白钢常用牌号W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2Al，W10Mo4Cr4V等用于各种刀具,特别是复形状杂的刀具钻头，铣刀，拉刀，齿轮刀具，丝锥，板牙，刨

28、刀，各类成形刀具等切削性能能耐650 的切削温度切削速度达到40m/min工艺性能好可冷热加工成形：锋钢、风钢磨削性好(高钒类较差)，需热处理2021/6/16 2004 金工教研室93机械制造基机械制造基础础硬硬质合金合金硬质合金冶金制作过程WC/TiC/Co粉末酒精成形模具烧结WC/TiC很硬，Co是粘结剂常见类型P、K、M类原标准是钨钴钛类YT、钨钴类YG性能能耐8001000 的切削温度切削速度达到80100m/min2021/6/16 2004 金工教研室94机械制造基机械制造基础础P类硬硬质合金合金性能概要：相当于钨钴钛类YT外观：蓝色含：TiC WC Co适合加工长切屑的黑色金属

29、如碳素钢，合金钢牌号P01, P10, P20, P30, P40, P50牌号越大，TiC含量越少，越不耐磨，但越耐冲击精加工：小牌号P01；半精加工：中间P20粗加工：大牌号P302021/6/16 2004 金工教研室95机械制造基机械制造基础础K类硬硬质合金合金性能概要：相当于钨钴钛类YG外观：红色含：WC Co适合加工短切屑的金属与非金属材料如淬硬钢、铸铁、铜铝合金、塑料牌号K01, K10, K20, K30, K40 等牌号越大，Co含量越多，粘结越牢固、越不耐磨，但越耐冲击精加工：小牌号K01；半精加工：中间K10、K20粗加工：大牌号K302021/6/16 2004 金工教

30、研室96机械制造基机械制造基础础M类硬硬质合金合金性能概要：相当于钨钴钛类YW外观：黄色性能介于P类和K类之间适合加工各种长短切屑的金属如钢、铸铁、不锈钢、灰口铸铁、有色金属牌号M10, M20, M30, M40 等牌号越大，耐磨性越差，但越耐冲击精加工：小牌号M10；半精加工：中间M20粗加工：大牌号M302021/6/16 2004 金工教研室97机械制造基机械制造基础础普通刀具材料性能的改普通刀具材料性能的改进涂层刀具材料原理：梯度材料的原型基体坚韧，保证强度，耐冲击，表层：硬度很高，耐磨、耐高温基体材料：高速钢、硬质合金涂层工艺：几微米涂层材料：TiC、TiN、Al2O3、金刚石粉末

31、方法：化学、物理、激光涂层（金刚石粉末)性能硬质合金耐用度提高13倍高速钢耐用度提高210倍2021/6/16 2004 金工教研室98机械制造基机械制造基础础（3）超硬刀具材料）超硬刀具材料金属陶瓷主要成分：Al2O3切削性能常温硬度HRA9195切削速度100400m/min，甚至750m/min耐1200 高温抗弯强度低，冲击韧性差适用于冷硬铸铁、高硬钢和高强钢等难加工材料的精加工和半精加工2021/6/16 2004 金工教研室99机械制造基机械制造基础础人造聚晶金人造聚晶金刚石石(PCD)成形工艺高温高压下将金刚石微粉聚合而成性能硬度高 HV5000以上（天然金刚石HV10000）耐

32、磨性好、韧性、抗弯强度差700800 失去硬度，红硬性不好高温下与黑色金属中的碳亲和力极强用途有色金属、陶瓷、合成纤维、强化塑料和硬橡胶的精加工2021/6/16 2004 金工教研室100机械制造基机械制造基础础立方立方氮氮化硼化硼(CBN)性能硬度HV7000-8000，耐高温1200，耐磨性好，耐高温比金刚石好高温12001300 下与铁和碳不会发生化学反应用途整体刀片、复合刀片精加工、半精加工：淬硬钢、耐磨铸铁、高温合金等难加工材料2021/6/16 2004 金工教研室101机械制造基机械制造基础础讨论现代数控机床上广泛使用的刀具材料数控机床的加工对象追求高效加工常用刀具材料金属陶瓷

33、极端情况下高速切削（1400m/min）该用什么材料？2021/6/16 2004 金工教研室102机械制造基机械制造基础础选择合适的刀具材料合适的刀具材料为工件选择合适的刀具材料粗车钢件精车铸铁件精加工淬硬钢高速精车高硅铝合金高速加工冷激铸铁为刀具选择合适的材料麻花钻、锉刀、机用丝锥、成形铣刀2021/6/16 2004 金工教研室103机械制造基机械制造基础础6 6、切削、切削过程中的物理程中的物理现象象一、刀具切削过程二、切屑类型三、积屑瘤四、切削力和切削热2021/6/16 2004 金工教研室104机械制造基机械制造基础础一、刀具切削一、刀具切削过程程1.1.不同的切削不同的切削对象

34、象2021/6/16 2004 金工教研室105机械制造基机械制造基础础一、刀具切削一、刀具切削过程程1.1.不同的切削不同的切削对象象2021/6/16 2004 金工教研室106机械制造基机械制造基础础一、刀具切削一、刀具切削过程程2.2. 刀具切削刀具切削过程程实质塑性材料: 比如切橡皮泥挤压弹性变形塑性变形挤裂切离切屑2021/6/16 2004 金工教研室107机械制造基机械制造基础础一、刀具切削一、刀具切削过程程3.切削过程中切屑的形成切离滑移2021/6/16 2004 金工教研室108机械制造基机械制造基础础一、刀具切削一、刀具切削过程程4.三个切削变形区：滑移基本变形区切削力

35、/热的主要来源：切屑与前刀面摩擦影响积屑瘤形成：工件与后刀面摩擦加工硬化!切屑会收缩变短2021/6/16 2004 金工教研室109机械制造基机械制造基础础二、切屑二、切屑类型型1.1. 带状状切屑切屑 内表面是光滑的：切屑内表面与前刀面挤压外表面呈毛茸状：滑移变形所致加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成此类切屑。2021/6/16 2004 金工教研室110机械制造基机械制造基础础二、切屑二、切屑类型型带状状切屑的特点切屑的特点切削过程平稳切削力变化小加工质量高不安全2021/6/16 2004 金工教研室111机械制造基机械制造基础础二、切屑二、切

36、屑类型型节状状切屑切屑又称挤裂切屑它的外表面呈锯齿形内表面有时有裂纹在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑2021/6/16 2004 金工教研室112机械制造基机械制造基础础二、切屑二、切屑类型型崩碎切屑崩碎切屑也也称称粒粒状状切屑切屑加工脆性材料加工脆性材料切削厚度越大越易切削厚度越大越易得到得到这类切屑切屑2021/6/16 2004 金工教研室113机械制造基机械制造基础础二、切屑二、切屑类型型三种切屑类型比较切屑类型带状切屑节状切屑粒状切屑工件塑性大塑性小脆性工件切削力变化小变化大冲击严重工件质量好较好差2021/6/16 2004 金工教研室114机械制造基机械

37、制造基础础三、三、积屑瘤屑瘤积屑瘤现象：刀尖上急剧塑性变形而被强化的硬度很高的的附着物生产中又称为刀瘤2021/6/16 2004 金工教研室115机械制造基机械制造基础础积屑瘤的屑瘤的动态形成形成过程程2021/6/16 2004 金工教研室116机械制造基机械制造基础础高速高速摄影拍影拍摄的的积屑瘤屑瘤不断形成、长大、破碎的动态过程碎片的流向切屑带走留在工件上2021/6/16 2004 金工教研室117机械制造基机械制造基础础积屑瘤的形成屑瘤的形成条条件件必要条件加工塑性金属材料中速切削不使用切削液时容易产生5m/min60m/min2021/6/16 2004 金工教研室118机械制造

38、基机械制造基础础积屑瘤改屑瘤改变刀具切削刀具切削条条件件刀尖被包裹起来前角增大切削深度变化工件上的已加工表面变粗糙2021/6/16 2004 金工教研室119机械制造基机械制造基础础积屑瘤是否有害呢？屑瘤是否有害呢？对工件的影工件的影响响加工表面的粗糙度增加（变差）鳞刺可能就是因积屑瘤破裂形成的切深变化工件尺寸精度下降对刀具的影刀具的影响响刀尖没有参与切削保护刀尖刀具实际前角增大切削更轻快2021/6/16 2004 金工教研室120机械制造基机械制造基础础粗加工粗加工与与精加工精加工粗加工可以利用积屑瘤粗加工精度不是主要问题增大前角保护刀尖精加工一定要回避积屑瘤保证精度保证表面质量2021

39、/6/16 2004 金工教研室121机械制造基机械制造基础础粗加工粗加工与与精加工精加工精加工应尽量避免积屑瘤选择切削速度，避切削速度，避开开产生生积屑瘤的屑瘤的区区域域高速：Vc60m/min高速精加工低速：Vc 切削加工性能（2）刀具前角、后角 锋利程度（3）切削用量f 和 ap 的影响相似主运动速度V 有没有影响？（4）切削液：润滑减小摩擦2021/6/16 2004 金工教研室125机械制造基机械制造基础础总切削力及其分解切削力及其分解2021/6/16 2004 金工教研室126机械制造基机械制造基础础总切削力切削力F的分解的分解F=Fc+Ff+Fp其中Fc消耗动力最多,占机床总功

40、率的9599%.因其对切削加工会产生不利影响,应尽量减小Ff只消耗机床总功率的510%Fp不消耗机床功率,但影响工艺系统的刚度,容易引起振动,影响加工精度Fp f apP 一个与切削条件有关的常数2021/6/16 2004 金工教研室127机械制造基机械制造基础础四、切削力和切削四、切削力和切削热3. 切削用量对切削热的影响哪个参数影响最大？2021/6/16 2004 金工教研室128机械制造基机械制造基础础四、切削力和切削四、切削力和切削热4. 切削热的传散途径切屑刀具工件介质1%4%20%75%2021/6/16 2004 金工教研室129机械制造基机械制造基础础四、切削力和切削四、切

41、削力和切削热切削温度可以用红外仪测量切削区域的温度场切削发热大切削温度就高吗？实际上只有很小的区域能达到 800 Co切削液的作用降温：水类切削液润滑：油类切削液2021/6/16 2004 金工教研室130机械制造基机械制造基础础五、表面五、表面变形强化和形强化和残残余余应力力成因塑性变形 冷作强化表面变形强化的利弊耐磨、抗疲劳磨损刀具残余应力的影响及消除办法成因：表面受到力和热的影响变形、精度降低通常降低塑性变形、切削力、切削热的措施均可减小表面强化和残余应力的形成趋势2021/6/16 2004 金工教研室131机械制造基机械制造基础础小小结：金：金属属切削有切削有独独特的特的现象象刀具

42、切削过程：偏挤压切屑变形：三个变形区切屑类型：带状、节状、崩碎积屑瘤：成因和避免方法切削力：来源于变形和摩擦切削热： 算不上“冷”加工？工件表面加工硬化：刨削后的鎯头表面很硬还有其他独特的现象刀具磨损、刀具寿命、工件切削加工性能等同学们可以写报告2021/6/16 2004 金工教研室132机械制造基机械制造基础础7、普通刀具切削加工方法、普通刀具切削加工方法综述述传统切削加工方法车削钻削镗削铣削刨削插削拉削2021/6/16 2004 金工教研室133机械制造基机械制造基础础2021/6/16 2004 金工教研室134机械制造基机械制造基础础2021/6/16 2004 金工教研室135机

43、械制造基机械制造基础础2021/6/16 2004 金工教研室136机械制造基机械制造基础础2021/6/16 2004 金工教研室137机械制造基机械制造基础础2021/6/16 2004 金工教研室138机械制造基机械制造基础础（1）车削加工削加工加工范围：回转体上的回转表面、端面(平面)、特殊回转表面精度等级粗车：IT12IT11，Ra2512.5m半精车：IT10IT9，Ra6.33.2m精车：IT8IT7，Ra1.60.8m所用机床：车床立式车床、卧式车床、转塔车床、仿形车床、自动车床、数控车床、专用车床2021/6/16 2004 金工教研室139机械制造基机械制造基础础普通普通卧

44、卧式式车床床2021/6/16 2004 金工教研室140机械制造基机械制造基础础立式立式车床床2021/6/16 2004 金工教研室141机械制造基机械制造基础础车外外圆2021/6/16 2004 金工教研室142机械制造基机械制造基础础车孔（孔（镗孔）孔）2021/6/16 2004 金工教研室143机械制造基机械制造基础础车平面平面2021/6/16 2004 金工教研室144机械制造基机械制造基础础车圆锥2021/6/16 2004 金工教研室145机械制造基机械制造基础础车螺旋螺旋沟沟槽槽2021/6/16 2004 金工教研室146机械制造基机械制造基础础（2）钻削加工削加工加

45、工精度钻孔属于粗加工：IT1211，Ra2512.5m扩孔属于半精加工：IT109，Ra6.33.2m铰孔属于精加工：IT86，Ra1.60.4m机床： 钻床、车床、镗床台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、车床、铣床、铣镗床等零件形状：非回转体？2021/6/16 2004 金工教研室147机械制造基机械制造基础础立式立式钻床床2021/6/16 2004 金工教研室148机械制造基机械制造基础础摇臂臂钻床床2021/6/16 2004 金工教研室149机械制造基机械制造基础础钻削加工削加工麻花钻的结构两条主切削刃两条副切削刃一条横刃2021/6/16 2004 金工教研室150机械制造基机械制造基

46、础础钻削的工削的工艺特点特点工艺特点：精度差、效率低刚度差、导向性差、切削条件差、轴向力大引偏现象：车床上孔径扩大、钻床上轴心偏斜改进措施对称、预钻、钻套关于枪钻能不能在斜面上钻孔？2021/6/16 2004 金工教研室151机械制造基机械制造基础础改改进措施措施-群群钻2021/6/16 2004 金工教研室152机械制造基机械制造基础础钻削加工削加工-钻孔孔2021/6/16 2004 金工教研室153机械制造基机械制造基础础钻削加工削加工-扩孔孔扩孔钻结构和特点34个刀齿无横刃切屑薄而窄刚度,导向性较好,轴向力较小,切削条件较好扩孔的方法2021/6/16 2004 金工教研室154机

47、械制造基机械制造基础础钻削加工削加工-铰孔（精度高？）孔（精度高？）2021/6/16 2004 金工教研室155机械制造基机械制造基础础钻削加工削加工-锪孔孔锪平底孔平底孔锪锥孔孔2021/6/16 2004 金工教研室156机械制造基机械制造基础础（3）镗削加工削加工加工范围孔、外圆、端面(平面)精度等级粗镗：IT12IT11，Ra2512.5m半精镗镗：IT10IT9，Ra6.33.2m精镗镗：IT8IT7，Ra1.60.8m机床：镗床零件：箱体、支架2021/6/16 2004 金工教研室157机械制造基机械制造基础础卧卧式式镗床床2021/6/16 2004 金工教研室158机械制造

48、基机械制造基础础镗削加工削加工-单刃刃镗2021/6/16 2004 金工教研室159机械制造基机械制造基础础镗削加工削加工-浮浮动镗2021/6/16 2004 金工教研室160机械制造基机械制造基础础镗削加工削加工-镗端面端面2021/6/16 2004 金工教研室161机械制造基机械制造基础础（4）铣削加工削加工加工范围平面：水平面、垂直面、斜面沟槽：V形槽、T形槽、燕尾槽、直角槽、键槽、圆 弧槽、螺旋槽等成形面孔：钻、扩、铰孔、铣孔分度加工精度粗铣： IT12IT11，Ra2512.5m半精铣： IT10IT9，Ra6.33.2m精铣： IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.08

49、0.12mm/m2021/6/16 2004 金工教研室162机械制造基机械制造基础础卧卧式万能式万能铣床床2021/6/16 2004 金工教研室163机械制造基机械制造基础础龙门铣床床2021/6/16 2004 金工教研室164机械制造基机械制造基础础铣削方式削方式端铣vs周铣2021/6/16 2004 金工教研室165机械制造基机械制造基础础周周铣方式方式顺铣2021/6/16 2004 金工教研室166机械制造基机械制造基础础顺铣切屑层变化？加工质量？切削力影响？进给平稳？2021/6/16 2004 金工教研室167机械制造基机械制造基础础周周铣方式方式逆铣2021/6/16 2

50、004 金工教研室168机械制造基机械制造基础础逆逆铣切屑层变化？加工质量？切削力影响？进给平稳？2021/6/16 2004 金工教研室169机械制造基机械制造基础础铣削加工削加工-铣平面平面2021/6/16 2004 金工教研室170机械制造基机械制造基础础铣削加工削加工-铣平面平面2021/6/16 2004 金工教研室171机械制造基机械制造基础础铣削加工削加工-铣沟沟槽槽2021/6/16 2004 金工教研室172机械制造基机械制造基础础（5）刨刨削加工削加工加工范围平面：水平面、垂直面、斜面沟槽：直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽母线为直线的成形面加工精度粗刨刨： IT12IT11

51、，Ra2512.5m半精刨刨： IT10IT9，Ra6.33.2m精刨刨： IT8IT7,Ra3.21.6m,直线度0.040.08mm/m2021/6/16 2004 金工教研室173机械制造基机械制造基础础牛牛头刨刨床床2021/6/16 2004 金工教研室174机械制造基机械制造基础础刨刨削平面削平面2021/6/16 2004 金工教研室175机械制造基机械制造基础础刨刨削加工削加工-刨刨削平面削平面2021/6/16 2004 金工教研室176机械制造基机械制造基础础刨削沟槽2021/6/16 2004 金工教研室177机械制造基机械制造基础础铣削铣削 VS 刨削刨削加工范围铣削刨

52、削加工质量铣削=刨削(加工大平面时,铣削刨削(窄长面加工时则相反)加工成本铣削刨削应用范围铣削刨削2021/6/16 2004 金工教研室178机械制造基机械制造基础础（6）插插削加工削加工“立式刨削”加工范围内表面（各种型孔）或某些外表面加工精度与刨削相同2021/6/16 2004 金工教研室179机械制造基机械制造基础础立式立式插插床床2021/6/16 2004 金工教研室180机械制造基机械制造基础础插插削加工削加工举例例2021/6/16 2004 金工教研室181机械制造基机械制造基础础（7）拉削加工）拉削加工加工范围内表面，如各种型孔外表面，如平面、母线为直线的曲面等加工精度粗

53、拉：IT8IT7，Ra1.60.8m精拉：IT7IT6，Ra0.80.4m2021/6/16 2004 金工教研室182机械制造基机械制造基础础拉削加工拉削加工-拉拉圆孔孔2021/6/16 2004 金工教研室183机械制造基机械制造基础础拉削加工拉削加工-拉孔内单键槽拉孔内单键槽2021/6/16 2004 金工教研室184机械制造基机械制造基础础拉削加工拉削加工-拉平面拉平面2021/6/16 2004 金工教研室185机械制造基机械制造基础础拉削加工拉削加工举例例2021/6/16 2004 金工教研室186机械制造基机械制造基础础四、磨具磨削加工四、磨具磨削加工概概述述2021/6/

54、16 2004 金工教研室187机械制造基机械制造基础础1、磨具、磨具磨具结构固结磨具固结磨具涂覆磨具2021/6/16 2004 金工教研室188机械制造基机械制造基础础磨具磨具固结磨具的主要特性磨料A-棕刚玉；WA-白刚玉；C-黑碳化硅；GC-绿碳化硅粒度27个等级4#，5#.36#，40#，46#，54#，60#，70#，80#，90#，120#，150#，180#，220#，240#结合剂陶瓷结合剂（V）；树脂结合剂（B）；橡胶结合剂（R）硬度超软-D,E,F;软-G,H,J;中软K,L;中-M,N;中硬-P,Q,R;硬-S,T;超硬-Y磨具硬度越低，则磨粒越容易脱落组织磨粒、结合剂和

55、气孔的比例关系2021/6/16 2004 金工教研室189机械制造基机械制造基础础磨具磨具固结磨具的主要特性形状和尺寸2021/6/16 2004 金工教研室190机械制造基机械制造基础础磨具磨具固结磨具的主要特性形状和尺寸2021/6/16 2004 金工教研室191机械制造基机械制造基础础磨具磨具固结磨具的主要特性磨具标记P400*150*203A60L5B35P为砂轮形状代号（平形砂轮）400*150*203为外径*厚度*内径A为磨料代号（棕刚玉）60为粒度号（较细，精磨用）L为硬度（中软）5为组织代号（中等组织）B为结合剂（树脂结合剂）35为最高工作线速度（m/s）N450*400*

56、260WA80KV35的含义是什么?2021/6/16 2004 金工教研室192机械制造基机械制造基础础2、磨削、磨削过程程磨削过程磨粒切削时的刀具角度2021/6/16 2004 金工教研室193机械制造基机械制造基础础磨削情磨削情况况2021/6/16 2004 金工教研室194机械制造基机械制造基础础磨削磨削过程程磨削过程实质是切削、刻划、和摩擦抛光的综合作用过程2021/6/16 2004 金工教研室195机械制造基机械制造基础础磨削磨削过程程磨削过程的特点背向磨削力Fp大磨削温度高表面变形强化和残余应力严重2021/6/16 2004 金工教研室196机械制造基机械制造基础础3、磨

57、削加工方法、磨削加工方法综述述普通磨削无心磨削高效磨削砂带磨削低粗糙度磨削2021/6/16 2004 金工教研室197机械制造基机械制造基础础（1）普通磨削）普通磨削加工范围外圆,内圆,锥面,平面等加工精度粗磨:IT8IT7,Ra0.80.4m精磨:IT6IT5,Ra0.40.2m2021/6/16 2004 金工教研室198机械制造基机械制造基础础外外圆磨床磨床2021/6/16 2004 金工教研室199机械制造基机械制造基础础液液压机机构构2021/6/16 2004 金工教研室200机械制造基机械制造基础础普通磨削普通磨削磨外磨外圆横横磨法磨法纵磨法磨法2021/6/16 2004

58、金工教研室201机械制造基机械制造基础础磨外磨外锥面面2021/6/16 2004 金工教研室202机械制造基机械制造基础础内内圆磨床磨床2021/6/16 2004 金工教研室203机械制造基机械制造基础础普通磨削普通磨削磨内磨内圆难2021/6/16 2004 金工教研室204机械制造基机械制造基础础磨磨内内锥面面2021/6/16 2004 金工教研室205机械制造基机械制造基础础平面磨床平面磨床2021/6/16 2004 金工教研室206机械制造基机械制造基础础磨平面磨平面2021/6/16 2004 金工教研室207机械制造基机械制造基础础普通磨削普通磨削磨平面磨平面2021/6/

59、16 2004 金工教研室208机械制造基机械制造基础础磨平面磨平面2021/6/16 2004 金工教研室209机械制造基机械制造基础础端磨端磨 vs 周磨周磨2021/6/16 2004 金工教研室210机械制造基机械制造基础础问题：普通磨削磨：普通磨削磨导轨面面这是什是什么么“磨法磨法”?2021/6/16 2004 金工教研室211机械制造基机械制造基础础（2）无心磨削）无心磨削无心纵磨法2021/6/16 2004 金工教研室212机械制造基机械制造基础础无心无心横横磨法磨法无心横磨法2021/6/16 2004 金工教研室213机械制造基机械制造基础础（3）高效磨削）高效磨削高速磨

60、削普通为3035m/sVc45m/s为高速磨削5060m/s80m/s、230m/s提高效率30100砂轮耐用度提高 0.71倍2021/6/16 2004 金工教研室214机械制造基机械制造基础础缓进给深磨削深磨削2021/6/16 2004 金工教研室215机械制造基机械制造基础础恒恒压力磨削力磨削2021/6/16 2004 金工教研室216机械制造基机械制造基础础宽砂砂轮2021/6/16 2004 金工教研室217机械制造基机械制造基础础多砂多砂轮磨削磨削2021/6/16 2004 金工教研室218机械制造基机械制造基础础（4）砂）砂带磨削磨削2021/6/16 2004 金工教研

61、室219机械制造基机械制造基础础（5）其）其它它磨削方法磨削方法超硬磨料砂轮磨削金刚石砂轮磨削或切割光学玻璃,宝石,硬质合金,陶瓷,半导体等高硬脆材料;但不宜磨削铁族金属立方氮化硼砂轮不锈钢,高速钢,钛合金,高温合金等高硬度,高强度材料2021/6/16 2004 金工教研室220机械制造基机械制造基础础磨削磨削VS普通刀具切削加工普通刀具切削加工加工精度高可加工高硬度材料应用范围越来越广泛2021/6/16 2004 金工教研室221机械制造基机械制造基础础五、精密加工方法五、精密加工方法综述述加工精度IT6IT5或以上,Ra0.10.008m加工方法刮削宽刀细刨研磨珩磨低粗糙度磨削超精加工

62、抛光2021/6/16 2004 金工教研室222机械制造基机械制造基础础1、精密加工刮削、精密加工刮削(1)平面刮削的直平面刮削的直线度可度可达达0.01mm/m，最高可，最高可达达0.0050.0025mm/m(2)手工操作，技手工操作，技术要求高，要求高，劳动强度大，生强度大，生产率低率低2021/6/16 2004 金工教研室223机械制造基机械制造基础础2、精密加工、精密加工宽刀刀细刨刨采用大进给量和低速切削(Vc5m/min)直线度可达0.010.02mm/m，Ra1.60.8m成批或大批量加工大型工件上精度较高的平面2021/6/16 2004 金工教研室224机械制造基机械制造

63、基础础3、精密加工、精密加工研研磨磨2021/6/16 2004 金工教研室225机械制造基机械制造基础础内内圆研研磨磨2021/6/16 2004 金工教研室226机械制造基机械制造基础础平面平面研研磨磨2021/6/16 2004 金工教研室227机械制造基机械制造基础础4、精密加工珩磨、精密加工珩磨生生产率率较高，多用于加工高，多用于加工105 00mm的的圆柱孔柱孔IT6IT4，Ra0.80.05m不宜加工塑性不宜加工塑性较大的有色金大的有色金属属2021/6/16 2004 金工教研室228机械制造基机械制造基础础5、精密加工低粗糙度磨削、精密加工低粗糙度磨削Ra0.2m的磨削工的磨

64、削工艺精密磨削精密磨削(Ra 0.10.05m)超精密磨削超精密磨削(Ra 0.0250.012m)镜面磨削面磨削(Ra 0.012m)2021/6/16 2004 金工教研室229机械制造基机械制造基础础6、精密加工超精加工、精密加工超精加工2021/6/16 2004 金工教研室230机械制造基机械制造基础础7、精密加工抛光、精密加工抛光2021/6/16 2004 金工教研室231机械制造基机械制造基础础8、超精密加工、超精密加工与与微微细加工加工（1）超精密加工概念一般加工：IT7IT5，Ra1.60.2 精密加工：IT5IT3，Ra0.1以下 超精密加工：公差0.10.01m，Ra0

65、.001（2）精密与超精密加工方法金刚石超精密车削微细加工多采用光刻（集成电路）2021/6/16 2004 金工教研室232机械制造基机械制造基础础关关于切削加工最后的于切削加工最后的话题看看国外切削加工技术的进展超硬切削刀具车削加工刀具2021/6/16 2004 金工教研室233机械制造基机械制造基础础总结零件的加工质量：精度、表面质量切削加工方法切削加工对零件的认识、型面的成形方法、切削运动、切削加工阶段刀具：结构、角度、材料刀具切削过程的常见现象切削变形区、切屑变形、切削力、切削热、积屑瘤、表面强化和残余应力常见切削加工方法：车铣刨磨钻镗插拉磨具磨削过程与磨削方法精密与超精密加工方法2021/6/16 2004 金工教研室234机械制造基机械制造基础础作作业！作业：冷加工习题集一（114 ，1630 ）二（6679）三（1， 96115 ）P10（1） P11（2、3、4）P12 (5)2021/6/16 2004 金工教研室235机械制造基机械制造基础础 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！