金属切削加工基础.pptx
第一章 金属切削加工基础1.1刀具的几何形状及刀具材料刀具的组成：切削部分夹持部分一、刀具的组成第1页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础nf切削部分夹持部分一、刀具的组成刀具的组成：切削部分夹持部分第2页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面第3页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面第4页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面副后面第5页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃第6页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃第7页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃刀尖第8页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础1.刀具切削部分的组成三个刀面：二、刀具的几何形状：刀具上切屑流过的表面：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃两个刀刃：切出过渡表面的切削刃：前刀面与副后面相交形成的切削刃：主切削刃与副切削刃的连接处(1)前刀面(2)主后刀面 (3)副后刀面(1)主切削刃(2)副切削刃一个尖：刀尖第9页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po假定工作平面pfnf第10页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po假定工作平面pf第11页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po假定工作平面pf第12页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po假定工作平面pf第13页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr主切削平面ps副切削平面ps正交平面po假定工作平面pf第14页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr：通过主切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面主切削平面ps：通过主切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面副切削平面ps：通过副切削刃选定点，与副切削刃相切并垂直于基面正交平面po：通过主切削刃选定点，同时垂直于基面和主切削平面假定工作平面pf：通过主切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进 给运动方向第15页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr，主切削平面ps，副切削平面ps，正交平面po，假定工作平面pfprpspo第16页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr，主切削平面ps，副切削平面ps，正交平面po，假定工作平面pf第17页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(1).辅助平面 基面pr，主切削平面ps，副切削平面ps，正交平面po，假定工作平面pf基面pspfpspopr第18页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(2).标注角度 在基面pr内标注的角度 .主偏角kr:主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（4090）。.副偏角kr:副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。第19页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(2).标注角度主偏角kr、副偏角kr越大，残留面积越大第20页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(2).标注角度主偏角kr、越大，进给抗力越大，切深抗力越小第21页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(2).标注角度 在正交平面po标注的角度 .前角o:前刀面与基面间夹角（015）。.后角o:主后刀面与主切削平面间夹角（612）第22页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础前角的作用前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热第23页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础后角的作用减小主后刀面与加工表面的摩擦第24页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(2).标注角度在主切削平面ps标注的角度 刃倾角s:主切削刃与基面间夹角（-5+5）。第25页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础刃倾角的作用刃倾角对切屑排出方向的影响第26页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(3).工作角度 刀具装夹位置的影响第27页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(3).工作角度刀具装夹位置的影响第28页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(3).工作角度刀具装夹位置的影响第29页/共108页2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础(3).工作角度 进给运动的影响第30页/共108页三、刀具材料 1、对刀具材料的要求1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础2、常用刀具材料的性能及用途（1）较高硬度，常温下60HRC以上（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性第31页/共108页三、刀具材料1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础铣刀、齿轮刀具铰刀、拉刀手工工具用途小小大热处理变形0.51.08 （1）20%碳素工具钢（0.50.6）0.13（0.20.4）许用切削速度 m/s（速比）600300400200250耐热性 OCHRC6265HRC6165HRC6165硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途第32页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）YG3、YG6YT5、YT15硬度HRA8991（HRC7478）HRA8696HV10000 (硬质合金为HV13001800)耐热性 OC85010001200700800许用切削速度 m/s（速比）1.75（6）（1214）热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料第33页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础碳素钢刀具第34页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础高速钢刀具第35页/共108页1.1刀具的几何形状及刀具材料 第一章 金属切削加工基础硬质合金刀块第36页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象 一、切削过程及切屑种类 1.金属切削过程弹性变形塑性变形挤裂切离切屑第37页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象 一、切削过程及切屑种类 三个变形区（1）第一变形区：（2）第二变形区：（3）第三变形区：第38页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象 一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类带状切屑粒状切屑第39页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象 一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类崩碎切屑第40页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2金属切削过程及伴生的物理现象 一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类(4)崩碎切屑(1)带状切屑(2)节状切屑(3)粒状切屑第41页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象 一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类粗糙较粗糙较光洁表面质量Ra波动大、振动波动更大有波动平稳波动小切削力弹性变形崩碎典型切削过程脆性材料铸铁、黄铜同中等硬度(中碳钢)塑性好工件材料再大较大小f、ap再减小小大o再降低较低高Vc崩碎切屑粒状切屑节状切屑带状切屑第42页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力（1）切削力的产生变形摩擦第43页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力（2）切削力的分解 三个分力：切削力 Fc 进给力Ff 背向力Fp 总切削力：F第44页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力 (3)背向力对加工的影响 第45页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力 解决背向力不利影响办法 第46页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率1.切削力的产生及切削分力 解决背向力不利影响办法 第47页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率2.切削力的估算（1）经验公式计算例：用o=15o、Kr=75o的硬质合金刀切削热轧结构钢外圆，计算公式为NN可见对切削力的影响：n工件、刀具材料影响最大；n背吃刀量影响进给量第48页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象二、切削力及切削功率2.切削力的估算3.切削功率（2）单位切削力估算pAcc=Fc=fpapNKWAc单位切削面积，单位mm2,P 单位切削力,单位为N/mm2Fc单位为N,vc单位未m/s第49页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象三、积屑瘤1.积屑瘤的形成2.对加工的影响第50页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象三、积屑瘤3.影响积屑瘤的因素及控制方法主要的影响因素切削速度（切中碳钢）100 m/min不形成冷却润滑条件300500oC最易产生500oC趋于消失降低塑性低速或高速选用切削液控制措施工件材料 塑性越大，越易产生 第51页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象四、切削热1.切削热的产生、传散及其对加工方法的影响（1）产生及传散（2）对加工的影响产生：三个变形区传散：工件 刀具 介质第52页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象四、切削热2.切削温度、影响切削温度的因素 （1）切削温度:刀具表面上与切屑和工件接触处的平均温度（2）影响因素例：车削钢材时-切削温度 C-常数第53页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象四、切削热3.切削液（1）种类（2）作用（3）使用方法冷却润滑水基切削液油基切削液第54页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象五、加工硬化与残余应力1.加工硬化的产生及其影响n 加工硬化：切削塑性材料时，由于刀具的挤压和摩擦作用，使得工件已加工表面的硬度比加工前有明显提高，塑性下降2.残余应力的产生及其影响第55页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度1.磨损形式（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）前后刀面同时磨损(通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度)第56页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度2.刀具磨损过程（1）初期磨损阶段（2）正常磨损阶段（3）急剧磨损阶段第57页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度3.刀具耐用度粗车：VB=0.41.2mm精车：VB=0.10.3mm第58页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度3.刀具耐用度（1）刀具耐用度T、刀具寿命（2）影响刀具耐用度的因素例：硬质合金车削b=735MPa碳素结构钢 刀具耐用度：刃磨锋利以后，自开始切削到磨钝为止，实 际切削工作时间刀具寿命：新刀从第一次切削开始，经多次刃磨切削到不 能再刃磨使用，实际切削工作时间总和第59页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.2 金属切削过程及伴生的物理现象六、刀具的磨损及刀具的耐用度3.刀具耐用度（2）影响刀具耐用度的因素例：硬质合金车销b=735MPa碳素结构钢切削用量对刀具耐用度的影响：vc f apCT-与工件材料和刀具材料有关的常数第60页/共108页 第一章 金属切削加工基础 1.3加工质量及生产率一、加工质量1.加工精度尺寸精度形状精度位置精度2.表面质量表面粗糙度加工硬化残余应力加工质量第61页/共108页 第一章 金属切削加工基础 1.3加工质量及生产率 一、生产率及提高生产率的途径1.生产率n生产率Ron工时定额Tp工时定额(min)生产1个零件所需的总时间min基本工艺时间辅助时间其它时间单位时间内生产合格零件的数量Ro第62页/共108页 第一章 金属切削加工基础 1.3加工质量及生产率 一、生产率及提高生产率的途径1.生产率n基本工艺时间的计算pnfalhpcfavDlh1000p=mT=第63页/共108页 第一章 金属切削加工基础 1.3加工质量及生产率 一、生产率及提高生产率的途径2.提高生产率途径在切削用量中vc、f、ap对生产率的影响是等效的第64页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.4切削加工用量的合理选择n切削用量对切削过程的影响（1）对加工质量的影响（2）对生产率的影响的影响影响生产率影响刀具耐用度切削速度-积屑瘤进给量-残留面积被吃刀量-系统刚度第65页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.4切削加工用量的合理选择被吃刀量 ap进给量 f切削速度 vc粗加工精加工n选择顺序尽可能大的背吃刀量ap尽可能大的进给量f切削速度vcn选择原则 在机床功率、系统刚度允许情况下尽可能大，最好一次走刀切去全部余量，如需多次走刀，第一次也要大些（80%左右）机床进给系统功率和刚度、刀具和工件所能承受的切削力的限制、表面粗糙度考虑机床功率 主要考虑工件表面粗糙度考虑刀具耐用度,积屑瘤第66页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.5工件材料的切削加工性一、切削加工性的概念二、衡量指标 (1)vT:一定刀具耐用度下的切削速度（例：v60）(2)Kr:相对加工性三、改善切削加工性的途径指某种材料被切削加工的难易程度Kr=v60/(v60)j(v60)j-切削正火状态的45钢的v60(1)热处理(2)调整化学成分第67页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理加工余量：切削加工时需从毛坯上切除的那层材料。加工总余量：毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。工序余量：相邻两工序的尺寸之差。工序：一个工人或一组工人在一台机床或一个工作场地，对一个（或同时几个）工件进行连续加工所完成的那一部分工艺过程。可能经过几次安装。安装：指工件经一次装夹后所完成的那部分工序 基准：就是依据（1）设计基准 （2）工艺基准第68页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理n物体的六个自由度x y zxzy第69页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理一、六点定位原理nA 面上三个点限制三个自由度x y zzxynB 面上两个点限制两个自由度nC 面上一个点限制一个自由度第70页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理二、完全定位为保证尺寸B、W、H、L，必须限定的自由度有：x y zxzyxyy第71页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理三、不完全定位为保证尺寸B、W、H，必须限定的自由度有：x zxzyxxyy第72页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理三爪自定心卡盘定位限定的自由度用较长的卡抓定位时可限定的自由度：用短长的卡抓定位：xzx zx zxy第73页/共108页 第一章 金属切削加工基础前后顶尖定位限定的自由度x zx zy 第74页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.6几个名词术语及六点定位原理前后顶尖定位限定的自由度x zx zy 用短长的卡抓定位：x z超定位xy第75页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号二、车床主运动传动系统三、车床进给运动传动系统第76页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析 一、车床常用传动件的简图符号第77页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析 一、车床常用传动件的简图符号第78页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第79页/共108页空套连接普通平键连接导向平键连接花键连接 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第80页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第81页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第82页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第83页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第84页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第85页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第86页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第87页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析一、车床常用传动件的简图符号第88页/共108页n常用传动副的传动关系传动比i：Z1/Z2i=n2/n1n2=n1Z1/Z2 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析主动轮从动轮一、车床常用传动件的简图符号第89页/共108页 第一章 金属切削加工基础1.7 卧式车床传动系统分析n常用传动副的传动关系第90页/共108页K/Zi=传动比i：K 蜗杆的线数Z蜗轮的齿数n常用传动副的传动关系 第一章 金属切削加工基础涡轮蜗杆传动第91页/共108页 第一章 金属切削加工基础齿条移动速度：nv-与齿条啮合的齿轮的转速,r/min;m-齿条、齿轮模数，mm;z-齿轮齿数p-齿条齿距,mm。(mm/s)n常用传动副的传动关系第92页/共108页 第一章 金属切削加工基础螺母移动速度：nv-丝杠转速,r/min;p-单头螺杆螺距,mm。(mm/s)n常用传动副的传动关系丝杠螺母传动第93页/共108页i1=Z1/Z1i2i3=Z2/Z2Z3/Z3n机床常用变速机构 第一章 金属切削加工基础第94页/共108页 第一章 金属切削加工基础二、主运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第95页/共108页 第一章 金属切削加工基础二、主运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第96页/共108页二、机床主运动传动系统主运动传动路线表达式：=电动机 33/2219/34 34/3222/4528/39 176/200 M1右移M1左移 27/2727/63 17/58主轴 (1440r/min)144033/2234/32176/20027/270.98=1980(r/min)n主min=144019/3422/45176/20027/6317/580.98=43(r/min)n主max主轴转速的计算：第97页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第98页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第99页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析换向结构第100页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第101页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第102页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第103页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析第104页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析进给量的计算：螺母移动速度：nv-丝杠转速,r/min;p-单头螺杆螺距,mm。(mm/s)齿条移动速度：nv-与齿条啮合的齿轮的转速,r/min;m-齿条、齿轮模数，mm;z-齿轮齿数p-齿条齿距,mm。(mm/s)第105页/共108页 第一章 金属切削加工基础三、进给运动传动系统1.7 卧式车床传动系统分析进给量的计算：（1）用丝杠进给的计算（2）用齿轮尺条进给的计算p-单头螺杆螺距,mm。m-齿条、齿轮模数，mm;z-齿轮齿数p-齿条齿距,mm。第106页/共108页二、机床主运动传动系统主运动传动路线表达式：电动机 33/2219/34 34/3222/4528/39 176/200 M1右移M1左移 27/2727/63 17/58主轴 nmax=(1440r/min)144033/2234/32176/20027/270.98=1980(r/min)nmin=144019/3422/45176/20027/6317/580.98=43(r/min)第107页/共108页感谢您的观看！第108页/共108页
