机械制造技术基础-西安交大课件.ppt

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1、Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y机械制造技术基础机械工程学院先进制造技术研究所2012-2013学年第一学期（2012.09.2012.12）金涛 Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论“制造业是国民经济的主要支柱制造业是国民

2、经济的主要支柱”引自：国家中长期科学和技术发展规划纲要引自：国家中长期科学和技术发展规划纲要一、制造业与制造技术 制造业是一个国家的立国之本、民族产业和支柱产业。是反映一个国家经济实力的重要标志，是为国家创造财富的重要产业，也是保障国家安全的重要产业。如：机床业（基础行业工欲善其事，必工欲善其事，必先利其器先利其器），家电，汽车，医疗，农业，造船业，纺织，印刷，IT制造业；航天、航空，宇航等。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si

3、 it ty y绪论Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论 制造技术支撑着制造业的发展，先进的制造技术能使一个国家的制造业乃至整个国民经济处于极富竞争力的地位。忽视制造技术的发展，将会使经济发展出现严重问题。如美国和日本的正反两方面教训。二、机械制造业的现状Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng

4、g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论国外（八国联军）加工对象：极大和极小，极端制造；精度和效率：精密和超精密、高速和超高速；CNC控制系统：五轴联动、六轴联动；制造技术科学的基础研究：投入巨大；制造技术研究与装备开发的手段：不断开发，不断更新（工艺、检测技术、刀具及功能部件、设计、分析与计算手段等）。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论 三维造型软件，如UG，PRO/E，CAR

5、TIA，SolidWorks等；有限元分析软件，如ANSYS，Abaqus，MRC，Dynaform，Forge等；计算分析软件，如Matlab，Mathematica，Maple等。（现代工程师应掌握这三类软件的至少一个！）Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论国内昨天辉煌的过去 四大发明，卓越的锻压和铸造技术等。-武林至尊，宝刀屠龙；倚天不出，谁与争锋今天制造大国，不是制造强国 中低端产品居多，关键件、重要

6、零部件的加工依赖进口，经常受国外的技术限制（“巴统”）、整机装配工艺技术落后。高端的数控产品，IT制造的核心装备光刻机，大型核电、风电、水电设备，大型发电机组、激光核聚变装置（点火工程）等。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论青海华鼎超重型数控卧式镗车床重大专项n最大回转直径 5mn最大工件长度 25mn工件重量 500tn双床身、双刀架布局Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T

7、o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论装备制造业装备制造业：国民经济发展：国民经济发展/国防建设国防建设/技术装备技术装备/基础产业基础产业 2010年年:占占GDP的的11.5,世界前三位世界前三位（2002年年:9.4%,世界前四位世界前四位）“我国是世界制造大国，但还不是制造强我国是世界制造大国，但还不是制造强国国”,自主创新能力弱、对外依存度高、自主创新能力弱、对外依存度高、国际竞争力不强。极易受到国际经济、国际竞争力不强。极易受到国际经济、政治环境的制约。政治环境的制

8、约。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论主要表现在以下几个方面：对制造技术中的重要基础科学问题的研究远远不够单元技术、功能部件的研究和开发落后整机的装配工艺技术落后（沈机案例、传统文化中“学而优则仕”的深远影响）Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs

9、si it ty y绪论造成的后果：所制造的机床，在加工精度、切削稳定性、精度保持性、可靠性等方面与国外同类产品相比，存在很大的差距。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论明天Yesterday Once More？！物质平台：国家政策支持、企业、高校人才平台：谁是主力军？三、制造技术的发展 制造技术已从单工序的研究发展到制造系统（物质流、信息流、资金流）的研究。如车铣、镗铣复合机床、加工中心、FMS（柔性制造

10、系统）、CIMS（计算机集成制造系统）Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论 随着制造技术的发展，制造技术不再仅仅是以力学、切削理论为主要基础的一门学科，而是涉及了机械科学、系统科学、信息科学、材料科学和控制技术的一门综合学科。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve

11、 er rs si it ty y绪论四、机械制造的基本流程零件与机器 零件是机器的组成单元，装配时机器是由零件单元逐一装配而成，但在设计的时候却是从整台机器开始的。一种新产品（机器）的开发内容包括概念设计、方案设计、详细设计、样机试制与评审、工艺设计、新产品鉴定、试销、生产准备、批量生产。在方案设计阶段往往需要设计多种方案，通过性能、成本等的对比，经评审最后确定一种方案。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论

12、 在详细设计阶段，是从绘制产品（机器）的总装图开始，在完成产品的总装图设计后，再进行拆画零件图，在零件图上除标注正确的几何尺寸外，还要根据机器的性能要求标注出零件的精度要求。可见零件的精度要求来自于机器。而在制造过程中，是先加工出合格的零件，然后再通过合理的装配工艺将零件装配成满足一定功能的机器。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y绪论五、本课程学习的目的 能对机械制造有一个总体的、全貌的了解与把握，能掌握金属切

13、削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术的发展概况。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法第一节 零件的成形原理 按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中，质量M的变化，可分为M0,M0,M0三种原理，不同原理采用不同

14、的成形工艺方法。M0，材料去除原理，如传统的切削加工方法，包括磨料磨削、特种加工等,在制造过程中通过材料逐渐被去除而获得需要的几何形状。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 M0，材料基本不变原理，如铸造、锻造及模具成型（注塑、冲压等）工艺，在成形前后，材料主要是发生形状变化，而质量基本不变。M0，材料累加成形原理，如上世纪80年代出现的快速原形（Rapid Prototyping）技术，在成

15、形中通过材料累加获得所需形状。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法一、M0 的制造过程 M0主要指切削加工，该加工过程是通过刀具和工件之间的相对运动及相互力的作用实现的。工件往往通过夹具安装在机床上，机床带动刀具或工件或两者同时进行运动。切削过程中，有力、热、变形、振动、磨损等现象发生，这些现象的综合作用决定了零件Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f

16、 X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法最终获得的几何形状及表面质量。对于加工精度要求特别高的零件，需要采取精加工及超精加工工艺（其尺寸精度往往达到亚微米乃至纳米级）。这些工艺在航空航天、计算机产品等领域有着广泛的应用。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 特种加工是指利用电

17、能、光能或化学等方法完成材料的去除成形方法，这些方法主要适合于加工超硬度、易碎等常规加工方法难加工的场合。如当前发展比较快的三束加工（激光束、电子束、离子束），在微细加工中有广泛的应用。另外近几年发展的高压水射流等加工方法，也有其显著的优点。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法二、M0 的制造过程 M0的工艺内容主要属于材料成形课程的研究范畴。主要指铸造、锻压和焊接等热加工工艺。在我国，铸造工

18、艺、锻压模具的设计和制造方面 均是薄弱环节，特别是模具工业，模具制造精度要求较高，其生产方式往往是单件生产。模具的设计和制造需要CAD和CAECopyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法等一系列高新技术，属于技术密集型产业。三、M0 的制造过程M0 的工艺即材料累加法制造（MIM）工艺 出现于上个世纪80年代，通过材料逐渐累加成型。这一工艺又称RP技术（Rapid Prototyping）。其优点是：

19、无需编程，即可以成型任意复杂形状的零件，而无需刀、夹具等生产准备活动。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法RP技术制造出来的原型可供设计评估、投标或展示之用。RP技术与快速精铸技术（Quick Casting）及快速模具制造技术（Rapid Tooling）等相结合，又可以为小批量或大批量生产服务，因而RP技术成为加速新产品开发及实现并行工程的有效技术。一些工业发达国家（如美、日、德等）已经全

20、面应用这一技术来提高制造业的竞争能力。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法RP技术已形成了几种成熟的工艺方法，进入了商品化阶段。目前商业化的设备主要有光固化法/SL法（Stereolithography）、叠层制造法/LOM法（Laminated Object Manufacturing）、激光选区烧结/SLS法（Selective Laser Sintering）、熔积法/FDM法（Fuse

21、d Deposition Modeling）。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法第二节 机械加工方法 采用机械加工方法获得零件的形状，是通过机床利用刀具将毛坯上多余的材料切除来获得的。根据机床运动的不同、刀具的不同，可分为不同的加工方法，主要有：车削、铣削、刨削、磨削、钻削、镗削及特种加工等。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a

22、an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法一、车削主运动工件的旋转运动进给运动刀具相对于工件的运动刀具 刀具的结构和形状是基本的，“一尖二刃三刀面”。能加工的表面 Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法车床加工的典型工序Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f

23、 X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法内外圆柱面、端面、内外圆锥面、旋转曲面、螺纹面及偏心轴等。加工精度 车削加工精度一般为IT8IT7，表面粗糙度为Ra6.31.6m。精车时，可达IT6IT5，粗糙度可达Ra0.40.1m。工艺特点 生产效率较高，加工过程平稳，刀具简单。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si

24、 it ty y第一章 机械加工方法二、铣削主运动铣刀的旋转运动进给运动工件的直线运动铣削的不同型式 卧铣和立铣 卧铣时，平面的形成是由铣刀的外圆面上的刃形成的；立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法铣削加工Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng

25、 g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法顺铣和逆铣Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 顺铣和逆铣 顺铣时，铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般又有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易引起打刀。逆铣则可以避免这一现象，因此，生产中多采用逆铣。Copyright by IAM

26、T 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法在顺铣铸件或锻件等表面有硬度的工件时，铣刀齿首先接触工件的硬皮，加剧了铣刀的磨损，逆铣则无这一缺点。但逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，也会加速刀具的磨损，同时，逆铣时，铣削力具有将工件上抬的趋势，也易引起振动，这是逆铣的不利之处。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a

27、 an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法刀具 铣刀的结构较复杂，属于多刃刀具。能加工的表面 平面、曲面（成形铣刀铣削齿轮、球头铣刀加工复杂型面）。加工精度一般可达IT8IT7，表面粗糙度为Ra6.30.8m。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法工艺特点 生产效率较高；铣刀的散热条件较好；切削过

28、程有冲击和振动产生，影响表面质量，加速刀具的磨损和破损。三、刨削主运动刨刀的直线往复运动能加工的表面平面Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法刨削加工Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法刨床的结

29、构形式 牛头刨床和龙门刨床。牛头刨床一般只用于单件生产，加工中小型工件；龙门刨床主要用来加工大型工件，加工精度和生产率都高于牛头刨床。加工精度一般可达IT8IT7，表面粗糙度为Ra3.2Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法1.6m，精刨时平面度可达0.02/1000，表面粗糙度可达Ra0.80.4m。插床实际上可以看作立式的牛头刨床，主要用来加工键槽等内表面。插齿机的插刀与转动的工件形成范成运

30、动，可加工出渐开线齿轮的齿面。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法四、钻削和镗削1.钻削主运动钻头的旋转运动进给运动钻头的轴向运动刀具钻头能加工的表面孔Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法加工

31、精度 钻削的加工精度较低，一般只能达到IT11IT13，表面粗糙度一般为Ra12.50.8m。精度高、表面质量要求高的小孔，在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 扩孔、铰孔时，扩孔钻和铰刀均在原底孔的基础上进行加工，因此无法提高孔轴线的位置精度以及直线度。钻削加工Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f

32、X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法2.镗削主运动镗刀和镗杆的旋转运动刀具镗刀（单刃或双刃）能加工的表面孔（精加工）加工精度 镗孔加工精度一般为IT10IT8，表面粗糙度为Ra3.20.8m Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 镗孔时，镗孔后的轴线是以镗杆的回转轴线决定的

33、，因此可以校正原底孔轴线的位置精度。镗孔可在镗床上或车床上进行。镗床镗孔车床镗孔Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法五、齿面加工 根据形成齿面的方法不同，可分为两大类：成形法和展成法(又称范成法)。成形法 成形法加工齿面所使用的机床一般为普通铣床，刀具为成形铣刀，需要两个简单成形运动：刀具的旋转运动(主切削运动)和直线移动（进给运动）。Copyright by IAMT 2012I IA AM

34、MT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法展成法 展成法加工齿面的常用机床有滚齿机、插齿机等。在滚齿机上滚切斜齿圆柱齿轮时，一般需要两个复合成形运动：由滚刀的旋转运动B11和工件的旋转运动B12组成的展成运动；由刀架轴向移动A21和工件附加旋转运动 B22组成的差动运动。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve

35、er rs si it ty y第一章 机械加工方法前者产生渐开线齿形，后者产生螺旋线齿长。图示为滚齿机滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图。滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法六、复杂曲面加工 三维曲面的切削加工，主要采用仿形铣和数控铣的方法或特种加工方法（见本节八）。仿形铣必须有原型作为靠模，加工中球头仿形头始终以一定压力接触原型曲面，仿形头的运动变换为电感量，信号经过放

36、大控制铣床三个轴的运动，形成刀头 Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法沿曲面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球头铣刀。仿形加工的误差取决于加工系统的动特性、原型精度、靠模压力、切削用量及曲面本身的复杂程度等。采用数控铣床或加工中心加工时，曲面是通过球头铣刀逐点按曲面坐标值加工而成。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n

37、 J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法七、磨削主运动砂轮的旋转运动刀具砂轮砂轮上的每个磨粒都可以看成一个微小刀齿，砂轮的磨削过程，实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过

38、粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自锐性”。但切屑和碎磨粒仍会阻塞砂轮，因而，磨削一定时间后，需用金刚石刀具等对砂轮进行修整。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法能加工的表面内外圆柱面、平面、特殊曲面（如齿面）。磨削加工a)磨外圆 b)磨内孔 c)磨平面Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J

39、 Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法加工精度 磨床是精加工机床，磨削精度可达IT7IT5，表面粗糙度可达Ra1.60.025m，甚至可达Ra0.10.008m。工艺特点 磨削时，由于刀刃很多，所以加工过程平稳、精度高，表面粗糙度小。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法磨削的另一特点是可以对淬硬的工件进行

40、加工，因此，磨削往往作为最终加工工序。但磨削时，产生热量大，需要有充分的切削液进行冷却，否则会产生磨削烧伤，降低表面质量。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法八、特种加工 科学和技术的发展提出了许多传统切削加工方法难以完成的加工任务，如具有高硬度、高强度、高脆性或高熔点的各种难加工材料(如硬质合金、钛合金、淬火工具钢、陶瓷、玻璃等)零件的加工，具有较低刚度或复杂曲面形状的特殊零件(如薄壁件、弹

41、性元件、具有复杂 Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法曲面形状的模具、叶轮机的叶片、喷丝头等)的加工等。特种加工方法正是为完成这些加工任务而产生和发展起来的。特种加工方法区别于传统切削加工方法，而是利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行去除的一系列加工方法的总称。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n

42、 J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第一章 机械加工方法 这些加工方法包括：化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J J

43、i ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 金属切削过程是刀具与工件相互作用的过程，在此过程中，为了能将工件上多余的金属材料切除掉，对刀具的结构及其材料需提出相应的要求。本章主要介绍刀具的结构、材料以及切削过程的基本现象。最后，简要介绍高速切削中的 基本概念及其所用刀具。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理

44、与刀具第一节 刀具的结构一、运动与切削要素1.切削运动 金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层(加工余量)，以获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 刀具的切削作用是通过刀具与工件之间的相互作用和相对运动来实现的。刀具与工件间的相对运动称为切削运动，即表面成形运动。切削运动可分解为主运动和进给运动。主运动是切下切屑所需的

45、最基本的运动。在切削运动中,主运动的速度最高、消耗的功率最大，主运动只有一个。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 进给运动是多余材料不断被投入切削,从而加工出完整表面所需的运动。进给运动可以有一个或几个。切削运动及其方向用切削运动的速度矢量来表示。如图所示，用车刀进行普通外圆车削时的切削运动，图中主运动切削速度 ,进给速度 和切削运动速度之间的关系为：Copyright by IAMT

46、 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切削运动与切削表面 Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2.切削要素 在切削过程中，工件上通常存在着3个不断变化的表面。已加工表面：工件上已切去切屑的表面。待加工表面：工件上即将

47、被切去切屑的表面。加工表面（过渡表面）：工件上正在被切削的表面。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。切削用量 切削用量是切削时各参数的合称，包括切削速度、进给量和切削深度（背吃刀量）三要素，它们是设计机床运动的依据。1)切削速度 Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji

48、 ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移，单位为m/s。若主运动为旋转运动，则计算公式为：式中 为工件待加工表面或刀具的最大直径（mm）；n工件或刀具每分钟转数（r/min）。Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具2)进给量 在主运动每转一转或每一行程时

49、（或单位时间内），刀具和工件之间在进给运动方向上的相对位移，单位是mm/r（用于车削、镗削等）或mm/行程（用于刨削、磨削等）。进给量还可以用进给速度 （单位是mm/s）或每齿进给量Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具(用于铣刀，铰刀等多刃刀具，单位为mm/齿)表示。一般情况下，3)切削深度（背吃刀量）Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X

50、Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离（mm）。车削外圆时为式中，分别为待加工表面和已加工表面的直径（mm）。（2）切削层的几何参数 切削层是指工件上正被切削刃切削的一层金属，以车削外圆为例，Copyright by IAMT 2012I IA AMMT T o of f X Xi i a an n J Ji ia ao ot to on ng g U Un ni iv ve er rs si it ty y第二章 金属切削原理与刀具切