《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課件 模塊1 金屬切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)

金屬切削機(jī)床的基本知識(shí)《機(jī)械制造基礎(chǔ)》1234

金屬切削機(jī)床的分類

金屬切削機(jī)床的型號(hào)

金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)

金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇課程導(dǎo)入課程導(dǎo)入問(wèn)題提出加工刀具加工材料機(jī)床設(shè)備一、金屬切削機(jī)床的分類按照加工方法不同按照工藝范圍寬窄按照質(zhì)量和尺寸不同按照自動(dòng)化程度不同金屬切削機(jī)床的分類

按照加工方法不同

機(jī)床分為11大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、鋸床及其他機(jī)床。車床銑床鉆床金屬切削機(jī)床的分類按照工藝范圍寬窄

通用機(jī)床：

加工范圍廣適合多種零件的不同工序?qū)Ｓ脵C(jī)床：

加工范圍較窄適合少類零件的幾道工序?qū)ｉT化機(jī)床：

加工范圍最窄適合特定工序?qū)ｉT化機(jī)床示例曲軸磨床專用機(jī)床示例螺紋車床通用機(jī)床示例牛頭刨床金屬切削機(jī)床的分類按照質(zhì)量和尺寸不同儀表機(jī)床中型機(jī)床（一般機(jī)床）大型機(jī)床（質(zhì)量達(dá)10t及以上）重型機(jī)床（質(zhì)量達(dá)30t以上）超重型機(jī)床（質(zhì)量達(dá)100t以上）

重型機(jī)床儀表機(jī)床金屬切削機(jī)床的分類

按照自動(dòng)化程度不同

■手動(dòng)機(jī)床

■半自動(dòng)機(jī)床（電腦及人工共同控制）■全自動(dòng)機(jī)床（電腦全程控制）

臺(tái)式鉆床液壓半自動(dòng)多面切削機(jī)床全自動(dòng)六角車床二、金屬切削機(jī)床的型號(hào)通用機(jī)床型號(hào)的編制專用機(jī)床型號(hào)的編制金屬切削機(jī)床的型號(hào)1、通用機(jī)床型號(hào)的編制圖1-1-1機(jī)床型號(hào)的表示方法GB/T15375-2008《金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》金屬切削機(jī)床的型號(hào)表1-1-1機(jī)床的分類和類代號(hào)1、通用機(jī)床型號(hào)的編制金屬切削機(jī)床的型號(hào)表1-1-2機(jī)床的通用特性代號(hào)1、通用機(jī)床型號(hào)的編制金屬切削機(jī)床的型號(hào)表1-1-3機(jī)床的組代號(hào)1、通用機(jī)床型號(hào)的編制組別類別0123456789車床C儀表車床單軸自動(dòng)半自動(dòng)車床多軸自動(dòng)、半自動(dòng)車床回輪、轉(zhuǎn)塔車床曲軸及凸輪軸車床立式車床落地及臥式車床仿形及多刀車床輪、軸、輥、錠及鏟齒車床其他車床鉆床Z坐標(biāo)鏜鉆床深孔鉆床搖臂鉆床臺(tái)式鉆床立式鉆床臥式鉆床銑鉆床中心孔鉆床鏜床T深孔鏜床坐標(biāo)鏜床立式鏜床臥式銑鏜床精鏜床汽車、拖拉機(jī)修理用鏜床磨床M儀表磨床外圓磨床內(nèi)圓磨床砂輪機(jī)坐標(biāo)磨床導(dǎo)軌磨床刀具刃磨床平面及端面磨床曲軸、凸輪軸、花鍵軸及軋輥磨床工具磨床2M超精機(jī)內(nèi)圓珩磨機(jī)外圓及其他珩磨機(jī)拋光機(jī)砂帶拋光及磨削機(jī)床刀具刃磨及研磨機(jī)床可轉(zhuǎn)位刀片磨削機(jī)床研磨機(jī)其他磨床3M球軸承套圈溝磨床滾子軸承套圈滾道磨床軸承套圈超精機(jī)葉片磨削機(jī)床滾子加工機(jī)床鋼球加工機(jī)床氣門、活塞及活塞環(huán)磨削機(jī)床汽車、拖拉機(jī)修磨機(jī)床金屬切削機(jī)床的型號(hào)1、通用機(jī)床型號(hào)的編制主參數(shù)——通常以機(jī)床的最大加工尺寸×折算系數(shù)表示設(shè)計(jì)順序號(hào)——無(wú)法用主參數(shù)表示時(shí)采用主軸數(shù)——用于多軸機(jī)床，以實(shí)際數(shù)值列入型號(hào)第二主參數(shù)——長(zhǎng)度（折算系數(shù)1/100）、寬度（折算系數(shù)1/10）、厚度（折算系數(shù)1）等機(jī)床的重大改進(jìn)順序號(hào)——按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定時(shí)采用其它特性代號(hào)——同一型號(hào)機(jī)床的變型代號(hào)企業(yè)代號(hào)——機(jī)床生產(chǎn)廠及機(jī)床研究單位代號(hào)金屬切削機(jī)床的型號(hào)1、通用機(jī)床型號(hào)的編制圖1-1-1通用機(jī)床的型號(hào)編制示例金屬切削機(jī)床的型號(hào)2、專用機(jī)床型號(hào)的編制圖1-1-2

專用機(jī)床型號(hào)的編制方法例1：上海機(jī)床廠設(shè)計(jì)制造的第15種專用機(jī)床為專用磨床：其型號(hào)為H－015表示例2：北京機(jī)床研究所以通用機(jī)床和專用機(jī)床為某廠設(shè)計(jì)的第一條機(jī)床自動(dòng)線，其型號(hào)用“JCS-ZX001”表示。金屬切削機(jī)床的型號(hào)CM6132Z5140B2021AZ3140×16練習(xí)：解釋以下機(jī)床型號(hào)的意義金屬切削機(jī)床的型號(hào)CM6132：床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為320mm的精密臥式車床Z5140：最大鉆孔直徑為40mm的方柱立式鉆床B2021A：最大刨削寬度為2100mm，經(jīng)過(guò)第一次重大改進(jìn)的龍門刨床Z3140×16：最大鉆孔直徑為40mm，最大跨距為1600mm的萬(wàn)向搖臂鉆床三、金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)表面成形運(yùn)動(dòng)輔助運(yùn)動(dòng)金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)1、表面成形運(yùn)動(dòng)

機(jī)床在削工件時(shí)，使工件獲得-定表面形狀所必需的刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為表面成形運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱成形運(yùn)動(dòng)。

簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)A：直線運(yùn)動(dòng)B：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1：主運(yùn)動(dòng)金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)（1）簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)a)車外圓b)磨外圓圖1-1-3簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)

1、表面成形運(yùn)動(dòng)金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)（2）復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)a)車螺紋b)車回轉(zhuǎn)體成形面圖1-1-4

復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)

1、表面成形運(yùn)動(dòng)金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)圖1-1-5常見(jiàn)工件表面的加工方法

a)軌跡法b)成形法c)相切法d)e）展成法（3）常見(jiàn)工件表面加工方法1、表面成形運(yùn)動(dòng)金屬切削機(jī)床的運(yùn)動(dòng)圖1-1-6

車床車削圓柱表面1、輔助運(yùn)動(dòng)Ⅱ縱向靠近Ⅲ橫向靠近Ⅳ橫向切入Ⅰ工件旋轉(zhuǎn)Ⅴ縱向直線Ⅵ橫向退離Ⅶ縱向退離四、金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇機(jī)床的傳動(dòng)形式機(jī)床的傳動(dòng)原理機(jī)床的選擇原則金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇1、機(jī)床的傳動(dòng)形式機(jī)械傳動(dòng)：應(yīng)用最廣。

機(jī)械傳動(dòng)采用齒輪、帶、離合器、絲杠、螺母等傳動(dòng)件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。液壓傳動(dòng)：日益廣泛。

液壓傳動(dòng)采用油液作介質(zhì)，通過(guò)泵、閥、液壓缸等液壓元件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。電氣傳動(dòng)：主要應(yīng)用于大型和重型機(jī)床。

電氣傳動(dòng)采用電能，通過(guò)電氣裝置傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。氣壓傳動(dòng)：主要用于機(jī)床的某些輔助運(yùn)動(dòng)，及小型機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)中。

氣壓傳動(dòng)采用空氣作介質(zhì)，通過(guò)氣壓元件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇2、機(jī)床的傳動(dòng)原理（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)換置機(jī)構(gòu)改變傳動(dòng)比改變傳動(dòng)方向金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——變速圖1-1-7典型的分級(jí)變速機(jī)構(gòu)

a)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)b)離合器變速機(jī)構(gòu)c)一對(duì)交換齒輪變速機(jī)構(gòu)

d)兩對(duì)交換齒輪變速機(jī)構(gòu)e)帶輪變速機(jī)構(gòu)2、機(jī)床的傳動(dòng)原理金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇圖1-1-8常用換向機(jī)構(gòu)

a)滑移齒輪換向機(jī)構(gòu)b)錐齒輪換向機(jī)構(gòu)2、機(jī)床的傳動(dòng)原理（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)——變向金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇（2）傳動(dòng)鏈

在機(jī)床上，為了得到需要的運(yùn)動(dòng)，通常用一系列的傳動(dòng)件（軸、帶、齒輪副、蝸輪蝸桿副、絲杠螺母副等）把動(dòng)力源和執(zhí)行件或把兩個(gè)有關(guān)的執(zhí)行件連接起來(lái)，用以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，這種傳動(dòng)聯(lián)系稱為傳動(dòng)鏈。

外聯(lián)系傳動(dòng)鏈——聯(lián)系的是動(dòng)力源和機(jī)床執(zhí)行件，并使執(zhí)行件得到預(yù)定速度的運(yùn)動(dòng)，且傳遞一定的動(dòng)力。不要求動(dòng)力源和執(zhí)行件間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系，僅把運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力從動(dòng)力源傳到執(zhí)行件上。內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈——所聯(lián)系的是有嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)關(guān)系的兩執(zhí)行件，以獲得準(zhǔn)確的加工表面形狀及較高的加工精度2、機(jī)床的傳動(dòng)原理金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇圖1-1-9傳動(dòng)原理圖

a)銑平面b)車外螺紋c)車外圓2、機(jī)床的傳動(dòng)原理（2）傳動(dòng)鏈金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇圖1-1-10機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)

a)傳動(dòng)系統(tǒng)圖b)轉(zhuǎn)速圖2、機(jī)床的傳動(dòng)原理（2）傳動(dòng)鏈金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇1)機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)。

2)機(jī)床的精度(包括相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度、傳動(dòng)精度、位置精度)應(yīng)與加工工序要求的加工精度相適應(yīng)。

3)機(jī)床的生產(chǎn)率與加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。

4)機(jī)床的選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，如車間排列、負(fù)荷平衡等。金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)及選擇3、機(jī)床的選擇原則小結(jié)1.掌握金屬切削機(jī)床的類型和分類方法；

2.理解金屬切削機(jī)床型號(hào)的編制方法及其含義；

3.理解金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)原理和和傳動(dòng)規(guī)律；4掌握金屬切削機(jī)床的選用原則。小結(jié)《機(jī)械工程基礎(chǔ)》金屬切削刀具的基本知識(shí)《機(jī)械制造基礎(chǔ)》1234

表面成形與切削運(yùn)動(dòng)

切削要素

刀具組成與刀具角度刀具材料及其選用一、表面成形與切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)工件表面金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削運(yùn)動(dòng)

1.主運(yùn)動(dòng)：切下切屑所需的最基本的運(yùn)動(dòng)，稱為主運(yùn)動(dòng)。2.進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使多余材料不斷被投入切削，從而加工出完整表面所需的運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。圖1-2-1各種切削加工和加工表面

a)銑槽b)磨外圓c)刨平面

工件表面

切削過(guò)程中，工件上形成三個(gè)不斷變化的表面。1.待加工表面2.已加工表面3.過(guò)渡表面圖1-2-2車削運(yùn)動(dòng)

金屬切削刀具的基本知識(shí)二、切削要素切削用量切削層參數(shù)切削方式

切削用量

圖1-2-3各種切削加工的切削運(yùn)動(dòng)及切削用量

切削用量是切削時(shí)各運(yùn)動(dòng)參數(shù)的總稱，包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量三要素。切削用量是調(diào)整機(jī)床運(yùn)動(dòng)的依據(jù)，如圖2-3所示。金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削用量

1.背吃刀量aP：待加工表面和已加工表面之間的垂直距離，單位為mm。如車外圓時(shí)

式中，dw是待加工表面的直徑;dm是已加工表面的直徑。金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削用量

2.進(jìn)給量f：工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具和工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。進(jìn)給速度vf、進(jìn)給量f及每齒進(jìn)給量fz的關(guān)系可表示為

式中，n是主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速(r/min)金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削用量

3.切削速度vc：在單位時(shí)間內(nèi)，工件或刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移，稱為切削速度，單位為m/s。若主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則切削速度的計(jì)算公式為：式中，d是完成主運(yùn)動(dòng)的工件(或刀具)的最大直徑(mm);n是主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速(r/min)金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削用量

n=1000x60vc/πd在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是已知工件直徑，根據(jù)工件材料、刀具材料和加工要求等因素選定切削速度，再將切削速度換算成車床主軸轉(zhuǎn)速，以便調(diào)整車床，這時(shí)公式為金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削用量

式中，L是往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的行程(mm)

nr是主運(yùn)動(dòng)的往復(fù)次數(shù)(次/min)若主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)(如刨削)，則常用其平均速度作為切削速度vc(m/s)，則公式為金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削層參數(shù)

圖1-2-4外圓縱車時(shí)切削層參數(shù)

刀具切削刃沿進(jìn)給方向移動(dòng)一個(gè)進(jìn)給量f時(shí)，從工件待加工表面上切下的金屬層稱為的削層。切削層參數(shù)用來(lái)衡量切削層的截面尺寸，它決定刀具所承受的負(fù)荷和切屑的尺寸大小。金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削層參數(shù)

圖1-2-4外圓縱車時(shí)切削層參數(shù)

1.切削厚度hD＝fsinκr

2.切削寬度bD＝ap/sinκr

3.切削層面積AD＝hD·bD＝fap

金屬切削刀具的基本知識(shí)

切削方式

圖1-2-5

切削方式

a)直角切削b)斜角切削

1.直角切削和斜角切削2.自由切削和非自由切削金屬切削刀具的基本知識(shí)三、刀具組成與刀具角度刀具類型刀具切削部分的組成刀具角度

刀具類型

金屬切削刀具的基本知識(shí)1.切刀類刀具車刀銑刀插齒刀

刀具類型

金屬切削刀具的基本知識(shí)2.孔加工刀具麻花鉆锪鉆鉸刀

刀具類型

金屬切削刀具的基本知識(shí)3.螺紋刀具絲錐板牙螺紋梳刀

刀具類型

金屬切削刀具的基本知識(shí)4.齒輪刀具齒輪滾刀插齒刀

刀具類型

金屬切削刀具的基本知識(shí)5.磨具類刀具砂輪砂帶

刀具切削部分的組成

金屬切削刀具的基本知識(shí)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

圖1-2-6車刀切削部分的組成圖1-2-7刀尖

a)修圓刀尖b)倒角刀尖

刀具角度金屬切削刀具的基本知識(shí)圖1-2-8刀具標(biāo)注角度參考系

a)正交平面參考系b)法平面參考系c)進(jìn)給、切深平面參考系1.基面pr

2.切削平面ps

3.正交平面po

4.法平面pn

5.假定工作平面pf

6.背平面pp

刀具角度金屬切削刀具的基本知識(shí)圖1-2-9外圓車刀正交平面參考系標(biāo)注角度刀具的標(biāo)注角度是刀具設(shè)計(jì)圖上需要標(biāo)注的刀具角度，它用于刀具的制造、刃磨和測(cè)量。正交平面參考系內(nèi)有6個(gè)基本角度。

刀具角度金屬切削刀具的基本知識(shí)四、刀具材料及其選用刀具的基本要求常用種類及選用

刀具的基本要求金屬切削刀具的基本知識(shí)1.高硬度（>60HRC）2.良好的耐磨性3.足夠的強(qiáng)度和韌性4.高的熱硬性5.良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性還應(yīng)有導(dǎo)熱性、化學(xué)惰性、切削性能的可預(yù)測(cè)性等要求。

常用種類及選用金屬切削刀具的基本知識(shí)表1-2-2常用刀具材料的主要性能和應(yīng)用范圍

常用種類及選用金屬切削刀具的基本知識(shí)1、涂層刀具2、陶瓷3、金剛石4、立方氮化硼新型刀具材料小結(jié)1)理解切削運(yùn)動(dòng)和零件表面成形過(guò)程；

2)理解切削要素的含義；

3)理解刀具結(jié)構(gòu)和刀具角度；4)掌握刀具材料的選用原則。小結(jié)《機(jī)械工程基礎(chǔ)》金屬切削過(guò)程的基本規(guī)律《機(jī)械制造基礎(chǔ)》1234

切削過(guò)程中的金屬變形

切削力

切削熱與切削溫度刀具磨損與刀具壽命5

切削條件及其合理選擇一、切削過(guò)程中的金屬變形切屑的類型切削時(shí)的三個(gè)變形區(qū)積屑瘤切削過(guò)程中的金屬變形

金屬切削過(guò)程中的三個(gè)變形區(qū)

第I變形區(qū)

也稱剪切區(qū)，切屑層經(jīng)過(guò)剪切剪切滑移變形而形成的切屑，其長(zhǎng)度比切削層長(zhǎng)度縮短，厚度比切削層增厚，其變形程度的大小，可近似地用變形系數(shù)來(lái)衡量。

金屬切削過(guò)程中的三個(gè)變形區(qū)

第II變形區(qū)

也稱摩擦變形區(qū)，當(dāng)切屑層以一定速度沿前面流出時(shí)，切屑與前面接觸的區(qū)域，進(jìn)一步產(chǎn)生摩擦和剪切滑移。積屑瘤的產(chǎn)生及其控制措施。切削過(guò)程中的金屬變形

金屬切削過(guò)程中的三個(gè)變形區(qū)

第III變形區(qū)

（1）已加工表面變形（2）加工硬化（3）殘余應(yīng)力切削過(guò)程中的金屬變形

切屑的類型

帶狀切屑

一般加工塑性金屬如低碳鋼、銅、鋁等材料時(shí)形成此類切屑。（a）擠裂切屑

切屑背面有較深的裂紋，呈較大的鋸齒形。（b）

（a）（b）切削過(guò)程中的金屬變形

切屑的類型

粒狀切屑

所產(chǎn)生的裂紋貫穿切屑切屑斷面時(shí)，擠裂成顆粒裝。（c）崩碎切屑

切屑鑄鐵、青銅等脆性材料時(shí)，切屑層崩碎而成為碎粒狀切屑。（d）（c）（d）切削過(guò)程中的金屬變形

積屑瘤

無(wú)積屑瘤有積屑瘤切削過(guò)程中的金屬變形

積屑瘤

積屑瘤的形成

塑性材料，取決于溫度圖1-3-1積屑瘤的形成a)b)c)切削過(guò)程中的金屬變形

積屑瘤切削力，表面粗糙度，刀具壽命粗加工、精加工積屑瘤對(duì)切削的影響切削過(guò)程中的金屬變形

積屑瘤

減小或避免積屑瘤的措施

1）避免采用產(chǎn)生積屑瘤的速度進(jìn)行切削，即宜采用低速或高速切削，因低速切削加工效率低，故多采用高速切削。2）采用大前角刀具切削，以減少刀具前刀面與切屑接觸的壓力。3）適當(dāng)提高工件材料的硬度，減小加工硬化傾向。4）使用潤(rùn)滑性好的切削液，減少前刀面粗糙度，降低刀與切屑接觸面的摩擦系數(shù)。切削過(guò)程中的金屬變形二、切削力切屑力的合力與分解切削力的來(lái)源影響切削力的因素切削力

切削力的來(lái)源

一方面是在切屑形成過(guò)程中，彈性變形和塑性變形產(chǎn)生的抗力；另一方面是切屑和刀具前刀面間的摩擦阻力及工件和刀具后刀面之間的摩擦阻力。圖1-3-2切削力的來(lái)源切削力

切削力的合力與分解

刀具在切削工件時(shí)，由于彈、塑性變形抗力，切屑與工件對(duì)刀具產(chǎn)生摩擦阻力，形成了作用在刀具上的合力。常將它分解為三個(gè)分力：（如圖3-3）切削力Fc（主切削力FZ）：在主運(yùn)動(dòng)方向上分力背向力Fp（切深抗力FY）：在垂直于進(jìn)給方向上分力進(jìn)給力Ff（進(jìn)給抗力FX）：在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上分力。主運(yùn)動(dòng)消耗的功率Pm=Fcvc?10-3/60圖1-3-3切削力合力與分力切削力

影響切削力的因素

1.切削用量：背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度

2.工件材料：硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性

3.刀具幾何參數(shù)：前角、負(fù)倒棱、主偏角

4.其他因素：刀具磨損、切削液、刀具材料三、切削熱與切削溫度切削熱的來(lái)源與傳導(dǎo)切削溫度及影響因素切削熱與切削溫度

切削熱的來(lái)源與傳導(dǎo)

切削熱是由切削功轉(zhuǎn)變而來(lái)的。切削中三個(gè)變形區(qū)就是三個(gè)發(fā)熱區(qū)，切削中所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱量。根據(jù)熱平衡，產(chǎn)生的熱和傳出的熱相等。切削熱來(lái)自工件的彈性變形和塑性變形所消耗的能量，以及切屑與刀具前刀面、已加工表面與刀具后刀面之間產(chǎn)生的摩擦熱，通過(guò)切屑、工件、刀具和周圍介質(zhì)傳出去。一般情況下，切屑帶走的熱量最多。切削熱與切削溫度

切削溫度及影響因素

切削溫度一般指前面與切屑接觸區(qū)域的平均溫度。

影響切削溫度的因素：1）工件材料：強(qiáng)度、硬度、塑性、熱容量2）切削用量的影響：背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度3）刀具幾何形狀的影響：前角、主偏角等四、刀具磨損與刀具壽命刀具磨損的形式刀具磨損的原因刀具磨損過(guò)程及磨損標(biāo)準(zhǔn)刀具壽命及其合理選擇刀具磨損與刀具壽命

刀具磨損是指刀具與工件或切屑的接觸表面上，刀具材料的微粒被切屑或工件帶走的現(xiàn)象。刀具磨損與刀具壽命

1.前刀面磨損（月牙洼磨損）

2.后刀面磨損

3.前刀面后刀面同時(shí)磨損

刀具的磨損形式圖1-3-4刀具的磨損形態(tài)刀具磨損與刀具壽命刀具的磨損形式圖1-3-5前刀面磨損

1.前刀面磨損（月牙洼磨損）

在切削速度較高、切削厚度較大的情況下加工塑性金屬，當(dāng)?shù)毒叩哪蜔嵝院湍湍バ陨杂胁蛔銜r(shí)，切屑在前刀面上經(jīng)常會(huì)磨出一個(gè)月牙洼。

2.后刀面磨損

由于加工表面和后刀面間存在著強(qiáng)烈的摩擦，在后刀面上毗鄰切削刃的地方很快被磨出后角為零的小棱面。刀具磨損與刀具壽命刀具的磨損形式圖1-3-6后刀面磨損刀具磨損與刀具壽命刀具的磨損形式圖1-3-7前刀面后刀面同時(shí)磨損

3.前刀面后刀面同時(shí)磨損

這是一種兼有上述兩種情況的磨損形式。在切削塑性金屬時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生這種磨損。

刀具的磨損原因

刀具磨損與刀具壽命

1.機(jī)械作用的磨損；

2.熱化學(xué)作用的磨損；

3.非正常磨損

刀具的磨損過(guò)程及鈍化標(biāo)準(zhǔn)

刀具磨損到一定限度后就不能繼續(xù)使用，此磨損限度稱為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO統(tǒng)一規(guī)定以1／2背吃刀量處的刀具后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度VB作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具磨損與刀具壽命圖1-3-8刀具的磨損過(guò)程

刀具壽命及其合理選擇刀具壽命是指刀具由刃磨后開(kāi)始切削，一直到磨損量達(dá)到刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò)的總切削時(shí)間，單位一般為為s(或min)。刀具壽命反映了刀具磨損的快慢程度。刀具壽命大，表明刀具的磨損速度慢；反之表明刀具磨損速度快。刀具磨損與刀具壽命表1-3-1刀具壽面T參考值

刀具壽命及其合理選擇1.最大生產(chǎn)率壽命：以單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)數(shù)量最多的產(chǎn)品或加工每個(gè)零件所消耗的生產(chǎn)時(shí)間最少為原則確定的刀具壽命。2.最低成本壽命：以每個(gè)零件(或工序)加工費(fèi)用最低為原則確定的刀具壽命。

刀具磨損與刀具壽命五、切削條件及其合理選擇工件材料的切割加工性刀具幾何參數(shù)的選擇切削用量的選擇切屑液的選擇和使用

工件材料的切削加工性

1.概念：在一定的加工條件下，工件材料被切削加工的難易程度。切削條件及其合理選擇表1-3-2工件材料的相對(duì)加工等級(jí)性

工件材料的切削加工性

2.改善難加工材料的切削加工性的途徑切削條件及其合理選擇合理選擇刀具材料；調(diào)整材料化學(xué)成分；加工前進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚贿x擇加工性好的材料狀態(tài)；采用新的加工技術(shù)。

刀具幾何參數(shù)的選擇

1.前角γo的選擇

1）加工塑性材料時(shí)，選較大的前角值，加工脆性材料，選較小的前角值；2）刀具材料抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度大，選較大的前角值；3）粗加工時(shí)，選較小的前角值，精加工時(shí)，選較大的前角值；4）工藝系統(tǒng)剛性差和機(jī)床功率不足時(shí)，選較大的前角值。

切削條件及其合理選擇

刀具幾何參數(shù)的選擇

2.后角αo的選擇

1）工件的強(qiáng)度、硬度較高時(shí)，選較小的后角值，工件材料的塑性、韌性較大時(shí)，選較大的后角值；2）粗加工或斷續(xù)加工時(shí)，選較小的后角值，精加工或連續(xù)切削時(shí)，選較大的后角值；3）當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差、容易出現(xiàn)振動(dòng)時(shí)，選較小的后角值；4）有尺寸要求的刀具，選較小的后角值；5）前角大的刀具，選較小的后角值。切削條件及其合理選擇

刀具幾何參數(shù)的選擇

3.主副偏角κr的選擇

1）粗加工時(shí)，選較大的主偏角值；2）工藝系統(tǒng)的剛性較好時(shí)，選較小的主偏角值；3）加工強(qiáng)度高、硬度高的材料時(shí)，選較小的主偏角值；4）主偏角的選擇還要考慮工件形狀和加工條件，如車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可取主偏角為90°。切削條件及其合理選擇

刀具幾何參數(shù)的選擇

4.刃傾角λs的選擇1）加工一般鋼料和灰鑄鐵，粗加工時(shí)，λs=0°~-5°，精加工時(shí)，λs=0°~+5°，有沖擊載荷時(shí)，λs=-5°~-15°；2）加工高強(qiáng)度鋼、淬硬鋼或強(qiáng)力切削時(shí)，λs=-30°~-10°；3）工藝系統(tǒng)剛性不足時(shí)，盡量不不用負(fù)刃傾角；4）微量切削時(shí)，λs=45°~75°.切削條件及其合理選擇

切削用量的選擇

以車削為例生產(chǎn)率P＝1/tm，tm=Lwπdw·△/103vcaPf刀具壽命與切削用量關(guān)系：T＝CT/vcxfyaPz背吃刀量ap增大，切削力、切削變形、表面粗糙度增大；切削速度vc增大，切削力、切削變形、表面粗糙度減小；進(jìn)給量f增大，表面粗糙度增大更為顯著。粗加工時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇大的背吃刀量，其次選取盡可能大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具壽命確定合適的切削速度。

切削條件及其合理選擇

切削用量的選擇

精加工時(shí)，應(yīng)選用較小的進(jìn)給量和吃刀深度，選用盡可能高的切削速度。

1）背吃刀量ap的選擇盡量使背吃刀量越過(guò)硬皮或硬化層深度，以保護(hù)刀尖。如半精車時(shí)選取ap=0.5～2.0mm，精車時(shí)選取ap=0.1～0.8mm。

2）進(jìn)給量f的選擇粗加工時(shí)，進(jìn)給量f的選擇主要受切削力的限制。工藝系統(tǒng)的剛度和強(qiáng)度良好的情況下，可選擇較大的進(jìn)給量值；半精加工和精加工時(shí)，由于進(jìn)給量對(duì)工件已加工表面的粗糙度值影響很大，進(jìn)給量一般取值較小。切削條件及其合理選擇

切削用量的選擇

3）切削速度vc的選擇如用硬質(zhì)合金車刀精車時(shí)，一般采用較高的切削速度vc>80m/min；用高速鋼車刀精車時(shí)，一般選用較低的切削速度vc<5m/min）切削條件及其合理選擇

切削用量的選擇

基本原則先選擇ap，再選擇f，最后根據(jù)公式結(jié)合機(jī)床說(shuō)明書選擇vc。

1）背吃刀量ap的選擇：粗加工時(shí)，在機(jī)床功率足夠時(shí)，應(yīng)盡可能選取較大的背吃刀量，最好一次進(jìn)給將該工序的加工余量全部切完。

2）進(jìn)給量f的選擇：粗加工時(shí)，進(jìn)給量f的選擇主要受切削力的限制。

3）切削速度vc的選擇：粗加工時(shí)，背吃刀量和進(jìn)給量都較大，切削速度受合理刀具壽命和機(jī)床功率的限制，一般取較小值；反之精加工時(shí)選擇較高的vc。

切削條件及其合理選擇

切削液的選擇和使用

切削液的作用冷卻：靠熱傳導(dǎo)帶走大量的熱來(lái)降低切削溫度潤(rùn)滑：滲透到切