金属切削机床与原理补习.ppt

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1、金属切削原理与机床补习基本概念、基本规律刀具切削部分的组成（三面二刃一尖）刀具切削部分的组成（三面二刃一尖）刀具切削部分由刀面、切削刃构成：1、前刀面（前面）A：刀具上切屑流出的表面。2、后刀面（后面）A：与工件上过渡表面相对的表面。3、副后刀面（副后面）A：与已加工表面相对的表面。基本概念、基本规律4、主切削刃（主刃）S：前刀面与后刀面的交线。它承担主要切削任务。5、副切削刃（副刃）S：前刀面与副刀面的交线，它承担部分切削任务。6、刀尖：主、副切削刃汇交的一小段切削刃。基本概念、基本规律基本概念、基本规律工件上的加工表面：切削时工件上形成三个不断变化着的表面：（）已加工表面：工件切削后所形成

2、的表面（）待加工表面：工件上即将被切除的表面 （）过渡表面：工件上由切削刃正在形成的表面基本概念、基本规律待加工表面已加工表面过渡表面切削刃选定点基本概念、基本规律正交平面参考系内的标注角度 （1）前角 o：正交正交 平面中测量的前面与基面间的夹角。（2）后角 o：正交正交 平面中测量的后面与切削平面间的夹角。（3）主偏角r：基面基面 中测量的主切削平面与假定工作平面间夹角。（4）刃倾角s切削平面切削平面 中测量的切削刃与基面间的夹角。基本概念、基本规律影响切削力的主要因素工件材料的影响，切削用量的影响刀具几何参数的影响基本概念、基本规律刀具的工作角度刀具的工作角度1进给运动对工作角度的影响2

3、刀具安装高低对工作角度的影响3刀杆中心线与进给方向不垂直时对工作角度的影响基本概念、基本规律切屑的形成及变形区的划分基本概念、基本规律第一变形区的特征:工件材料沿终滑面(线)剪切变形伴有加工硬化第二变形区的特征：由于前刀面的挤压和磨擦，继续产生剧烈变形靠近前刀面的切屑流动速度趋缓，金属晶粒被拉成与前刀面平行并成纤维状。甚至滞留在前面上，形成滞留层（产生粘结）。切屑产生弯曲磨擦产生热量使刀具和切屑接触面温度升高基本概念、基本规律第三变形区的特征：产生压缩变形和回弹，有残余应力。伴有加工硬化。基本概念、基本规律积屑瘤由于刀屑接触面的粘结摩擦及滞流作用，在中速或较低的切削速度切削塑性金属材料时，经常

4、在刀具前面粘结一些工件材料，形成一个硬度很高的楔块，这楔块称为积屑瘤。实验表明:切削温度是积屑瘤产生的决定因素.基本概念、基本规律积屑瘤对刀具和工件的影响积屑瘤的存在可代替刀刃切削，并对切削刃有一定的保护作用；同时增大了实际工作前角，减小了切削变形。粗加工时可允许或利用积屑瘤的存在。但由它堆积的钝圆弧刃口造成挤压和过切现象，使加工精度降低，积屑瘤脱落后粘附在已加工表面上会形成毛刺并恶化表面粗糙度，所以，在精加工时应避免积屑瘤产生。基本概念、基本规律切削方式自由切削特征：一条刀刃上只有一个切削刃参加的切削。切削刃上各点的切屑流出的方向大致相同；金属变形在二维平面内非自由切削特征：一条刀刃上有一个

5、以上切削刃参加的切削。各切削刃汇交处的被切金属互相影响和干涉，变形复杂，在三维空间内。直角切削：刀具的 s=0的切削，以称正交切削。斜角切削：刀具的 s0的切削。基本概念、基本规律刀具耐用度刀具磨损限度：一般规定在后刀面上，以磨损量的平均值VB表示（mm）。刀具耐用度：指一把新刀具，从开始切削到磨损限度所累计的切削时间。用T表示。刀具材料常用分为：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）硬质合金钨钴类硬质合金(YG)钨钛钴类硬质合金(YT)添加钽（铌）类硬质合金(YW)陶瓷超硬材料（包括金刚石及立方氮化硼等）机床及加工表面形成原理表面形成原理任何一个表面，都可以看作是一条曲线沿着另一任何一

6、个表面，都可以看作是一条曲线沿着另一条曲线运动的轨迹。这两条曲线叫做该表面的发条曲线运动的轨迹。这两条曲线叫做该表面的发生线，而前一条发生线，成为母线；后一条发生生线，而前一条发生线，成为母线；后一条发生线，成为导线。线，成为导线。描迹法（轨迹法）：描迹法（轨迹法）：成型法（仿型法）：成型法（仿型法）：旋切法（相切法）：旋切法（相切法）：机床及加工为了在机床上得到所需的运动，必须通过一系列的传动件把运动源和执行件或执行件和执行件联系起来，称为传动联系，该一系列串联着的传动件，称为“传动链”。传动链按运动性质分为：外联系：运动源与执行件之间的传动联系，称为外联系。内联系：执行件与执行件之间的传递

7、联系称为内联系。机床及加工床身上最大回转直径为400mm的卧式车床的型号为：C6140。主参数 组、系代号 类代号机床及加工我国机床分为我国机床分为12大类：大类：车床车床(C)、钻床钻床(Z)、镗床镗床(T)、铣床铣床(X)、拉床拉床(L)、磨床磨床(M)、刨插床刨插床(B)、齿轮加工机床齿轮加工机床(Y)、螺纹加工机床螺纹加工机床(S)、特种加工机床特种加工机床(D)、锯床锯床(G)其他机床其他机床(Q)。机床及加工车削车削指工件旋转，刀具在平面内作直线或曲线轨迹指工件旋转，刀具在平面内作直线或曲线轨迹运动的一种切削方式运动的一种切削方式车削是零件旋转表面的主要加工方法之一车削是零件旋转表

8、面的主要加工方法之一车车螺纹原理螺纹原理应建立主轴与刀尖移动的内联系，并且车刀刀应建立主轴与刀尖移动的内联系，并且车刀刀尖移动的距离应与开合螺母在丝杆上移动的距尖移动的距离应与开合螺母在丝杆上移动的距离相等，即主轴转一转，刀尖移动离相等，即主轴转一转，刀尖移动Pw机床及加工测量工具：测量工具：游标卡尺游标卡尺千分尺（外径千分尺、内径千分尺）千分尺（外径千分尺、内径千分尺）万能角度尺万能角度尺高度尺、深度尺高度尺、深度尺投影仪投影仪专用量具专用量具坐标测量仪坐标测量仪机床及加工传动系统（传动链）分析方法传动系统（传动链）分析方法根据传动系统图根据传动系统图抓两端：即抓住传动链的首端件和末端件抓两

9、端：即抓住传动链的首端件和末端件连中间：列出首端件至末端件的传动路线的表达式连中间：列出首端件至末端件的传动路线的表达式计算传动比计算传动比机床及加工机床及加工铣削铣削铣削加工是用旋转的铣刀在工件上切削出各种铣削加工是用旋转的铣刀在工件上切削出各种表面或沟槽表面或沟槽特点特点:铣刀旋转（主运动）铣刀旋转（主运动）工件或铣刀移动为进给运动工件或铣刀移动为进给运动铣刀是多刃刀具，每个刀齿都相当于一个车刀铣刀是多刃刀具，每个刀齿都相当于一个车刀切削过程是断续的切削过程是断续的机床及加工钻削：钻削：钻头：中心钻、扁钻、麻花钻、深孔钻钻头：中心钻、扁钻、麻花钻、深孔钻麻花钻最为典型，使用也最为广泛麻花钻

10、最为典型，使用也最为广泛由柄部、颈部和工作部分组成由柄部、颈部和工作部分组成主要的几何角度有以下七个：主要的几何角度有以下七个：顶角顶角2：麻花钻的两主切削刃在与其平行的平面上投：麻花钻的两主切削刃在与其平行的平面上投影的夹角影的夹角标准麻花钻的顶角为标准麻花钻的顶角为2=118 顶角越小，主切削刃越长，单位切削刃上的负荷越少顶角越小，主切削刃越长，单位切削刃上的负荷越少顶角越小，轴向力小，定心作用较好顶角越小，轴向力小，定心作用较好顶角过小，钻头强度减弱，扭矩增大，钻头容易折断顶角过小，钻头强度减弱，扭矩增大，钻头容易折断机床及加工深径比深径比L/D55的孔为深孔的孔为深孔普通深孔：普通深孔

11、：L/D=520，用深孔刀具或加长麻花钻，用深孔刀具或加长麻花钻特殊深孔：特殊深孔：L/D=20 100，用专用深孔刀具在深孔加，用专用深孔刀具在深孔加工机床上进行工机床上进行深孔加工要解决的难点：深孔加工要解决的难点：排屑排屑冷却冷却润滑润滑导向导向机床及加工镗削镗削镗削是指镗刀旋转在工件上切削镗削是指镗刀旋转在工件上切削已有预制孔已有预制孔的的加工方法加工方法刀头在镗杆上的悬伸量不宜过大，以免刚性不刀头在镗杆上的悬伸量不宜过大，以免刚性不足，也不宜过小，以免容屑空间不够足，也不宜过小，以免容屑空间不够加工直径不大但较深的孔加工直径不大但较深的孔镗轴旋转并进给镗轴旋转并进给加工直径较大且较浅

12、的孔加工直径较大且较浅的孔镗刀装在平旋盘溜板上镗刀装在平旋盘溜板上平板盘带动刀具旋转平板盘带动刀具旋转工作台作进给工作台作进给机床及加工磨削加工方法磨削加工方法磨削是用砂轮等磨料或磨具为刀具，以很高的切削速磨削是用砂轮等磨料或磨具为刀具，以很高的切削速度，以工件进行细微切削的一种加工方法。度，以工件进行细微切削的一种加工方法。砂轮是由磨料和结合剂以适当比例混合、经压缩砂轮是由磨料和结合剂以适当比例混合、经压缩后烧结而成后烧结而成砂轮的组成要素（三要素）砂轮的组成要素（三要素）磨料磨料 相当于切削刃相当于切削刃结合剂结合剂 使磨料固定使磨料固定气孔气孔 有助于排屑有助于排屑机床及加工拉削拉削拉刀

13、是一种多齿刀具，它的后一个齿（或一组拉刀是一种多齿刀具，它的后一个齿（或一组齿）高出前一个齿或（一组齿），从而在拉削齿）高出前一个齿或（一组齿），从而在拉削时能够一层一层地从工件上切去金属，获得所时能够一层一层地从工件上切去金属，获得所要求的加工尺寸和表面质量要求的加工尺寸和表面质量拉削的进给运动依靠后一刀齿的齿升量（前后拉削的进给运动依靠后一刀齿的齿升量（前后刀齿的高度差）来实现刀齿的高度差）来实现拉削一次行程可切除被加工表面的全部余量，拉削一次行程可切除被加工表面的全部余量，获得所要求的加工尺寸和表面质量获得所要求的加工尺寸和表面质量机床及加工拉刀结构：拉刀结构：前柄部：拉刀的夹持部分，用

14、于传递切削拉力；前柄部：拉刀的夹持部分，用于传递切削拉力；颈部：直径相对较小，便于柄部穿过拉床的挡颈部：直径相对较小，便于柄部穿过拉床的挡壁，也是打标记的地方；壁，也是打标记的地方；过渡锥：引导拉刀逐渐进入工件的预制孔中；过渡锥：引导拉刀逐渐进入工件的预制孔中；前导部：引导拉刀正确地进入孔中，防止拉刀前导部：引导拉刀正确地进入孔中，防止拉刀歪斜；歪斜；工件部：包括切削部分和校准部分；工件部：包括切削部分和校准部分；机床及加工特种加工的特点：特种加工的特点：特种加工的方法与工件的硬度、强度等机械性能无关特种加工的方法与工件的硬度、强度等机械性能无关故可加工各种硬的、软的或特殊性能的金属材料和非金

15、属材料故可加工各种硬的、软的或特殊性能的金属材料和非金属材料特种加工是非接触式加工，不一定需要工具或虽使用特种加工是非接触式加工，不一定需要工具或虽使用工具但不与工件接触，工件不承受大的作用力，工具工具但不与工件接触，工件不承受大的作用力，工具的硬度可低于工件硬度的硬度可低于工件硬度故可加工刚性极低的元件或弹性元件故可加工刚性极低的元件或弹性元件特种加工中没有机械加工中的机械应变或大面积热应特种加工中没有机械加工中的机械应变或大面积热应变，其热应力、残余应力、冷作硬化等较小，尺寸稳变，其热应力、残余应力、冷作硬化等较小，尺寸稳定性较好，还可获得较低的表面粗糙度定性较好，还可获得较低的表面粗糙度

16、有些特种加工的余量很微细，不仅可以加工机械加工有些特种加工的余量很微细，不仅可以加工机械加工不能加工的尺寸微小的孔或狭缝，还可获得较低的表不能加工的尺寸微小的孔或狭缝，还可获得较低的表面粗糙度面粗糙度加工尺寸精度高（加工尺寸精度高（0.030.005）机床及加工电蚀除必须解决以下三个问题：电蚀除必须解决以下三个问题：1、工具电极和工件被加工表面之间要、工具电极和工件被加工表面之间要经常保持经常保持一定的一定的放电间隙，间隙通常约为几微米至几百微米（取决于放电间隙，间隙通常约为几微米至几百微米（取决于电源电压和介质）；间隙过大，不能击穿介质，间隙电源电压和介质）；间隙过大，不能击穿介质，间隙过小

17、，容易形成短路，都不能产生火花放电；为些必过小，容易形成短路，都不能产生火花放电；为些必须具有工具电极的自动进给和自动调节装置。须具有工具电极的自动进给和自动调节装置。2、火花放电必须是、火花放电必须是脉冲放电脉冲放电，放电延续时间一般为，放电延续时间一般为10-710-3s，不会形成电弧放电烧伤工件表面，并同，不会形成电弧放电烧伤工件表面，并同时使介质有时间恢复绝缘强度，为些必须使用脉冲电时使介质有时间恢复绝缘强度，为些必须使用脉冲电源。源。3、火花放电必须在有一定绝缘性能的、火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质液体介质中进行，中进行，如煤油、皂化液或去离子水等；绝缘强度一般为如煤油、皂化

18、液或去离子水等；绝缘强度一般为103107cmcm，一方面以利于火花放电，一方面把放电间，一方面以利于火花放电，一方面把放电间隙中的金属屑、炭黒等电蚀产物悬浮排除出去。隙中的金属屑、炭黒等电蚀产物悬浮排除出去。机床及加工极性效应极性效应在电火花加工中，不仅工件被蚀除，工具电极在电火花加工中，不仅工件被蚀除，工具电极也被蚀除，但两极被电蚀的程度不同，即使材也被蚀除，但两极被电蚀的程度不同，即使材料相同，其被电蚀量也不等，这种因极性不同料相同，其被电蚀量也不等，这种因极性不同而电蚀量不等的现象称为极性效应。而电蚀量不等的现象称为极性效应。生产中常用不同的电极材料提高其极性效应，生产中常用不同的电极

19、材料提高其极性效应，以提高生产率并减少电极的损耗（铜的极性效以提高生产率并减少电极的损耗（铜的极性效应较好，稳定性好，损耗少）。应较好，稳定性好，损耗少）。机床及加工工具电极材料工具电极材料工具电极材料对加工质量影响很大，必须设法工具电极材料对加工质量影响很大，必须设法减少它的损耗；减少它的损耗；工具电极材料应具有高的导电性，尺寸稳定，工具电极材料应具有高的导电性，尺寸稳定，有一定的强度和刚度，易于加工（铜常作为电有一定的强度和刚度，易于加工（铜常作为电极材料）；极材料）；机床及加工二次放电二次放电二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等的二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次发生非

20、正常放电。介入而再次发生非正常放电。二次放电是影响加工精度的重要因素之一，它二次放电是影响加工精度的重要因素之一，它集中表现在深度方向上产生倾斜和加工棱角变集中表现在深度方向上产生倾斜和加工棱角变钝等；钝等；机床及加工线切割线切割电火花线切割加工是指用金属丝作为工具电极的一种电火花线切割加工是指用金属丝作为工具电极的一种电火花加工方式，工作液使用去离子水。电火花加工方式，工作液使用去离子水。金属丝一般有钼丝和铜丝金属丝一般有钼丝和铜丝钼丝：走丝速度快，反复使用，称为快走丝，加工精度稍低，钼丝：走丝速度快，反复使用，称为快走丝，加工精度稍低，成本低；成本低；铜丝：走丝速度慢，一次性使用，称为慢走

21、丝，加工精度高，铜丝：走丝速度慢，一次性使用，称为慢走丝，加工精度高，成本高；成本高；金属丝放电只能沿直面或锥面，并且必须贯穿工件，金属丝放电只能沿直面或锥面，并且必须贯穿工件，切除多余金属，故称为线切割。切除多余金属，故称为线切割。机床及加工电解加工电解加工是利用金属在电解液（常用是利用金属在电解液（常用NaCI）中可以产生）中可以产生阳极溶解的电化学原理进行加工：阳极溶解的电化学原理进行加工：机床及加工激光加工激光加工激光加工是利用激光器发射出来的具有高方向激光加工是利用激光器发射出来的具有高方向性和高光亮的激光，通过光学系统把激光束聚性和高光亮的激光，通过光学系统把激光束聚焦成一个极小的

22、光斑（直径仅有几微米或几十焦成一个极小的光斑（直径仅有几微米或几十微米）在光斑处获得极高的能量密度，达到上微米）在光斑处获得极高的能量密度，达到上万度的高温，从而能在很短的时间内使各种物万度的高温，从而能在很短的时间内使各种物质熔化或汽化，达到蚀除工件材料的目的。质熔化或汽化，达到蚀除工件材料的目的。机床及加工超声波加工超声波加工超声波加工是利用超声振动的工具端面在有磨超声波加工是利用超声振动的工具端面在有磨料的液体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、料的液体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、抛磨，以及由此产生的气蚀作用来加工脆性材抛磨，以及由此产生的气蚀作用来加工脆性材料的一种加工方法。料的一

23、种加工方法。机床及加工水射流切割水射流切割水射流切割是利用将水或水中加入添加剂（磨水射流切割是利用将水或水中加入添加剂（磨料）的液体，经增压装置增压后（料）的液体，经增压装置增压后（100400MPa），再通过特定的喷嘴（直径），再通过特定的喷嘴（直径0.080.5mm）使其形成高速（）使其形成高速（500900m/s）的细）的细径液体流喷射到工件表面，从而达到去除工件径液体流喷射到工件表面，从而达到去除工件材料的目的。材料的目的。机床及加工机床坐标系机床坐标系机床坐标系又称为固定坐标系，或称机床坐标系又称为固定坐标系，或称基本坐标系基本坐标系机床坐标系由厂家定制，用户不能改变机床坐标系由厂家

24、定制，用户不能改变统一规定使用标准的右手笛卡尔坐标系统一规定使用标准的右手笛卡尔坐标系X、Y、Z的确定：右手定则的确定：右手定则A、B、C与与X、Y、Z的相互关系：右手螺旋法则的相互关系：右手螺旋法则机床及加工机床及加工机床及加工规定平行于机床主轴（传递主切削动力的规定平行于机床主轴（传递主切削动力的轴）的刀具运动坐标轴为轴）的刀具运动坐标轴为Z轴，远离工件的轴，远离工件的方向为方向为Z轴正方向；轴正方向；X轴是水平的、平行于机床工作台运动方向轴是水平的、平行于机床工作台运动方向的轴；远离工件的方向为的轴；远离工件的方向为X轴的正方向；轴的正方向；Y轴由轴由X轴和轴和Z轴决定，远离工件的方向为

25、轴决定，远离工件的方向为Y轴的正方向；轴的正方向；机床及加工编程坐标系编程坐标系为了编程方便，假想将机床坐标系为了编程方便，假想将机床坐标系平移拷贝平移拷贝到图纸上到图纸上的某一点处，建立一个新坐标系；这一点称为编程原的某一点处，建立一个新坐标系；这一点称为编程原点，这个新的坐标系称为编程坐标系。点，这个新的坐标系称为编程坐标系。编程原点可以任意设定，为编程方便考虑以下原则：编程原点可以任意设定，为编程方便考虑以下原则：选在零件图标注的尺寸基准上；选在零件图标注的尺寸基准上；对称零件，选在对称中心上；对称零件，选在对称中心上；一般零件，选在轮廓的基准角上；一般零件，选在轮廓的基准角上；Z方向的零点，一般选在工件表面。方向的零点，一般选在工件表面。机床及加工工件坐标系工件坐标系在工件装夹之后，必须要在机床坐标系中建立在工件装夹之后，必须要在机床坐标系中建立一个与编程坐标系对应的坐标系，这个坐标系一个与编程坐标系对应的坐标系，这个坐标系称为工件坐标系，这个坐标的原点称为工件原称为工件坐标系，这个坐标的原点称为工件原点。点。