張-第1章 金屬切削的基礎知識

GoodmorningeveryoneFundamentalofMechanicalMachiningTechnology機械加工工藝基礎2014.02.26課程簡介關于課程名稱：原名《金屬工藝學-冷加工部分》根據(jù)教育部95大綱《高校工科本科基礎課程——工程材料及機械制造基礎課程教學基本要求》改用現(xiàn)名《機械加工工藝基礎》

金屬工藝學系列課程1、工程材料課程2、熱加工工藝基礎課程3、機械加工工藝基礎課程課程簡介教材：

《金屬工藝學下冊》

鄧文英主編，高等教育出版社參考書：

《機械制造工藝基礎》傅水根主編，清華大學版，2004

《工程訓練實習教材》……

《機械精度設計與檢測技術》陳隆德，趙福令，機械工業(yè)版，2000課程簡介課程性質(zhì)：機械類專業(yè)制造技術基礎課——研究機器零件的加工方法和工藝過程的基礎性課程課程任務：

學習工藝知識，培養(yǎng)工程素質(zhì)。

課程簡介課程要求：熟悉切削加工的基本原理和刀具基本結構掌握常用機械加工方法的工藝特點，形成零件結構工藝性分析能力和初步制定工藝規(guī)程的能力了解先進加工工藝方法和機械制造的發(fā)展趨勢學習方法提示：

理論聯(lián)系實際，特別是緊密聯(lián)系工程訓練經(jīng)歷，逐步提高分析問題的能力。課程簡介講授計劃：切削加工部分（22學時）第一章金屬切削基礎4

第二章金屬加工機床基本知識

2

第三章常用切削加工方法的工藝特點及應用

4

第四章特種加工與精密加工技術

2

第五章

典型表面加工方案的選擇

4

第六章機械零件的結構工藝性4

第七章機械加工工藝過程2

考試

2

課程簡介作業(yè)要求：

每次請用單頁紙做。按時交作業(yè)。累計3次未按時交作業(yè)者，取消本課成績。課程成績：

＝平時作業(yè)+考試成績＝30％+70％讓我們共同來打好機械加工工藝知識的基礎緒論機械加工

machining

借助機械裝置將原材料或毛坯改變成零件的過程。

——一個古老的概念

通常指常規(guī)切削加工或稱冷加工（machining）非常規(guī)加工nontraditionalmachining2.加工

processing

——泛指對材料的處理過程冷加工——金切加工熱加工——材料液態(tài)成形或塑性成形緒論3.加工（processing）方法分類：

去除加工增材加工變形加工——切削加工腐蝕加工機械切削加工鉗工加工——焊、鍍、沉積、生長……——鑄、鍛、壓、彎、擠、軋、旋壓、拉深、脹型……緒論4.切削加工的特點和地位（cuttingmachining）：

加工精度高——目前的最高精度是切出來的工藝范圍很寬——IT12~IT3,Ra25～Ra0.01生產(chǎn)率高加工成本較低污染較小要求刀具材料優(yōu)于工件材料（硬度、強度等）得到了最廣泛的應用

——占目前機械制造總量的40～60％第一章金屬切削基礎知識第一節(jié)切削運動及切削要素

切削運動1.1基本成形表面圓柱面－直母線旋轉平面－直母線沿直線曲面－曲母線沿直線或圓ⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡⅡⅡ切削三要素包括：切削速度進給量背吃刀量2.切削用量第一節(jié)切削運動及切削要素2.1切削速度定義：

切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度。以

vc

表示，單位m/s或m/min計算公式：（1）主運動為旋轉運動時，

vc

為最大線速度

d——工件或刀具的直徑，mm

n——工件或刀具的轉速，r/s或r/min第一節(jié)切削運動及切削要素（2）主運動為直線運動時，

vc為平均速度

L——往復行程長度，mm

nτ——主運動的往復速度，st/s或st/min2.2進給量刀具在進給運動方向上相對工件的位移量。車削：每轉進給量用

f

表示，單位mm/r刨削：每行程進給量用

f表示，單位mm/st銑削：每齒進給量用fz

表示，單位mm/zfz進給速度，即瞬時速度

用vf

表示，單位mm/s

或mm/min

z

——刀具齒數(shù)2.3背吃刀量

backengagementofthecuttingedge

在通過切削刃上選定點并垂直于該點主運動方向的切削層尺寸平面中，垂直于進給運動方向測量的切削層尺寸。即切削深度，用

ap表示，單位mm包括：切削層公稱橫截面積AD

切削層公稱寬度bD

切削層公稱厚度hD

3.切削層參數(shù)parameterscuttinglayerhD切削層公稱橫截面積

AD=bD

×hDAD不包括殘留面積，但車削的殘留面積很小時AD用于計算切削力FC=kc

×

ADAD=f×ap刀具材料

——指刀頭的材料1.1

基本要求

高硬度——以硬克軟高強度、高韌性——高承載、抗沖擊耐磨性耐熱性（紅硬性、熱硬性）制造工藝性——便于制造及熱處理第二節(jié)刀具材料及刀具結構第一章碳素工具鋼、合金工具鋼（如鉗工工具等）高速鋼（形狀復雜的刀具，如銑刀、齒輪刀具等）硬質(zhì)合金（YG類、YT類）新型材料（陶瓷材料、金剛石、立方氮化硼CBN）1.2常用刀具材料第一章第二節(jié)2.刀具角度2.1刀具參考系（靜止）第一章第二節(jié)第一章第二節(jié)2.2主偏角、副偏角

（基面投影）第一章第二節(jié)2.3前角orthogonalrake、

（正交平面投影）

后角orthogonalclearance

（正交平面投影）第一章第二節(jié)2.4刃傾角edgeinclinationangle

（主切削平面投影）

第一章第二節(jié)主、副偏角的影響主偏角對切削層的影響第一章第二節(jié)f、ap一定，主偏角愈小，bD

愈大hD愈小主偏角對殘留面積、切削力的影響第一章第二節(jié)前角、后角的影響大，切削刃鋒利，切削輕快，但受力不好小，切削刃變鈍，刀尖強固，切削力變大后角主要是減小主后刀面與工件的摩擦第一章第二節(jié)刃傾角對排屑方向的影響第一章第二節(jié)刀具角度總結第一章第二節(jié)結構形式2、焊接式3、機夾式1、整體式例如鉆頭、絲錐3.刀具結構第一章第二節(jié)機夾銑刀第一章第二節(jié)CoroMill?

銑刀系列CoroMill200多用途的刀盤CoroMill300高精度的立銑刀CoroMill245端面銑削的首選CoroMill331尺寸可調(diào)的三面刃銑刀CoroMill290方肩銑削的首選CMR-00086ENG多用途的立銑加工–CoroMill?390坡銑滿槽銑插補銑面銑方肩銑插銑含加工錄象CMR-00023ENG4、機夾重磨式第一章第二節(jié)其它刀具f第一章第二節(jié)4.刀具的工作角度第一章第二節(jié)1.切屑1.形成過程對金屬材料擠壓，變形，斷裂形成切屑前角小，材料變形大，切削力大，切削溫度高

第三節(jié)金屬切削過程第一章第三節(jié)2. 切屑種類（1）帶狀切屑：高速小進給，切削連續(xù)，平穩(wěn)，Ra低，不安全（2）節(jié)狀切屑：低速大進給，切削力波動大，Ra高，粗加工（3）崩碎切屑：切削鑄鐵，黃銅等脆性材料。切削熱，切削力在主切削刃和刀尖上，易振動，崩刃，影響表面質(zhì)量。第一章第三節(jié)2.積屑瘤（刀瘤）

built-upedge1. 形成

在一定速度范圍內(nèi)，切削塑性金屬材料時，在切削刃上粘附的小塊工件材料，稱為積屑瘤。硬度高，尺寸及位置不穩(wěn)定。中等切速:

vc

=10~50m/min第一章第三節(jié)

2. 對加工的影響

對切削刃有保護作用。增大工作前角，使切削輕快。周期性形成和脫落，使切削過程不穩(wěn)定，影響尺寸精度；還會粘在已加工表面上，影響表面質(zhì)量。

對粗加工有利對精加工不利第一章第三節(jié)3. 如何避免積屑瘤（1）工件正火或調(diào)質(zhì)處理，以提高其強度，硬度。（2）避開中速切削

低速時溫度低，摩擦小，如拉削、鉸削、精刨

vc

<

5m/min

高速時溫度高，摩擦小，如精車、精銑

vc

>

100m/min

(3)使用切削液第一章第三節(jié)3.切削力1.切削力的分解

切削力Fc

90％總功率；進給力Ff

很?。槐诚蛄p

不做功，

＝工件材料變形抗力＋刀具與切屑摩擦力＋刀具與工件摩擦力第一章第三節(jié)第一章第三節(jié)2. 切削力的估算

設計時要選電機，算功率，要估算切削力

Fc

=kc×AD≈kc×ap×f

(N)

kc

是切削層單位面積切削力(N/mm2)

切削功率

Pm=Fc×vc×10-3(kW)

vc是切削速度(m/s)

電機功率

PE=Pm/η

η

傳動效率第一章第三節(jié)第一章第三節(jié)第一章第三節(jié)4.切削熱1. 熱源切削功大都變成熱能，形成切削熱。（1）切屑變形，主要來源。（2）切屑與前刀面摩擦。（3）工件與后刀面摩擦。第一章第三節(jié)2.熱傳導

（高速鋼刀具）切屑傳出50％～86％工件40％～10％刀具9％～3％輻射1％第一章第三節(jié)3. 對切削溫度的影響因素（1）切削用量切削速度影響最大，其次為進給量，背吃刀量（2）工件材料強度、硬度越高，消耗功率越大，產(chǎn)生切削熱多，切削溫度高。（切鋼比鑄鐵發(fā)熱多）（3）刀具

主偏角小，作用切削刃長，散熱好前角大，材料變形小，切削熱少材料導熱性好，散熱也好第一章第三節(jié)5.刀具磨損1. 磨損形式前刀面磨損

后刀面磨損——主要磨損形式同時磨損。第一章第三節(jié)2. 磨損階段三階段：初期磨損階段OA

正常磨損階段AB

急劇磨損階段BC第一章第三節(jié)3. 刀具磨損的影響因素（1）切削用量大，則刀具磨損大其中切削速度影響最大（2）刀具材料和角度（3）使用切削液可降低刀具磨損第一章第三節(jié)4. 刀具耐用度（1）定義：刃磨后的刀具，自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準，所經(jīng)歷的實際切削時間，稱為刀具耐用度。用T表示。（2）磨鈍標準用后刀面的磨損程度作為標準。實際上按刀具切削時間來判斷。粗加工，切削時間min；

精加工，走刀次數(shù)或零件個數(shù)。第一章第三節(jié)第四節(jié)切削加工的技術經(jīng)濟分析一、技術經(jīng)濟指標二、影響因素第一章第四節(jié)一、主要技術經(jīng)濟指標1、產(chǎn)品質(zhì)量（1）加工精度：尺寸精度、形狀精度、位置精度經(jīng)濟精度：在正常情況下所能達到的精度（2）表面質(zhì)量：表面粗糙度、加工硬化和剩余應力加工硬化：擠壓、摩擦使表面硬度提高2、加工時間和成本（1）加工時間tw

：（一個零件）tw＝tm+tc+totm：基本工藝時間，也稱機動時間。

tc

：輔助時間，即調(diào)整、裝卸、空程時間。to：其他時間，清