《机械制造工艺与设备》图文课件ppt-第1章.ppt

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1、 1.1 金属切削基本知识金属切削基本知识1.2 金属切削过程金属切削过程1.3 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命1.4 切削条件的合理选择切削条件的合理选择1.5 金属切削机床的基本知识金属切削机床的基本知识1.1.1 1.1.1 切削运动与切削用量切削运动与切削用量1.1.切削运动切削运动 切削时，工件与刀具的相对运动称为切削运动。各种切削加工切削时，工件与刀具的相对运动称为切削运动。各种切削加工的切削运动如图所示。的切削运动如图所示。各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动主运动；主运动；进给运动进给运动1.1 1.1 金属切削基础知识金属切削基础知识1 1.主运动主运动主运动是

2、进行切削的最基主运动是进行切削的最基本运动，它的速度最快，本运动，它的速度最快，消耗功率最大。在切削运消耗功率最大。在切削运动中，主运动只有一个，动中，主运动只有一个，如车削时工件的旋转运动、如车削时工件的旋转运动、铣削时铣刀的旋转运动。铣削时铣刀的旋转运动。切削运动切削运动2 2.进给运动进给运动进给运动是使主运动能连进给运动是使主运动能连续切除多余材料，从而加续切除多余材料，从而加工出完整表面所需的运动。工出完整表面所需的运动。它所消耗的功率比主运动它所消耗的功率比主运动小。进给运动有一个或几小。进给运动有一个或几个，可以是间歇的，也可个，可以是间歇的，也可以是连续的，如车削时车以是连续的

3、，如车削时车刀的纵向或横向直线运动、刀的纵向或横向直线运动、平面刨削时工件的间歇运平面刨削时工件的间歇运动。动。工件加工表面工件加工表面2.2.工件加工表面工件加工表面 分为：已加工表面、待加工表面和切削表面分为：已加工表面、待加工表面和切削表面 已加工表面已加工表面工件上已切除材工件上已切除材料后形成的新表料后形成的新表面称为已加工表面称为已加工表面。它随切削的面。它随切削的进行而逐渐扩大。进行而逐渐扩大。待加工表面待加工表面工件上即将被切工件上即将被切除的表面称为待除的表面称为待加工表面。它随加工表面。它随切削的进行而逐切削的进行而逐渐减小，直至全渐减小，直至全部切除。部切除。切削表面切削

4、表面工件上正在被切工件上正在被切削的表面称为切削的表面称为切削表面（也称为削表面（也称为过渡表面）。它过渡表面）。它处于已加工表面处于已加工表面和待加工表面之和待加工表面之间，在切削中不间，在切削中不断变化。断变化。3.3.切削用量切削用量 切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）三个切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）三个要素，如图所示。要素，如图所示。车削时的切削用量车削时的切削用量 1 1）切削速度）切削速度 切削速度切削速度vc是切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，是切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度，单位为单位为m/s。它是主运动的参数。它是主运动

5、的参数。若主运动是旋转运动（如车削、铣削），则切削速度若主运动是旋转运动（如车削、铣削），则切削速度vcvc的计的计算公式为：算公式为：式中，式中，d为完成主运动的工件或刀具的最大直径（为完成主运动的工件或刀具的最大直径（mm）；）；n为工为工件或刀具每分钟转数（件或刀具每分钟转数（r/min）。）。若主运动是往复直线运动（如刨削），常用平均速度若主运动是往复直线运动（如刨削），常用平均速度v v作为切削速度，则作为切削速度，则 式中，式中，L为往复直线运动的行程长度（为往复直线运动的行程长度（mm）；）；nr为主运动每分为主运动每分钟的往复次数（次钟的往复次数（次/分钟）。分钟）。2 2）进

6、给量）进给量 进给量进给量f是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，可用刀具是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来描述。或工件每转或每行程的位移量来描述。车削外圆时的进给量为工件每转一周，刀具沿进给运动方向所移车削外圆时的进给量为工件每转一周，刀具沿进给运动方向所移动的距离，单位为动的距离，单位为mmr；刨削时的进给量为刀具每往复一次，工件；刨削时的进给量为刀具每往复一次，工件沿进给运动方向所移动的距离，单位为毫米次。沿进给运动方向所移动的距离，单位为毫米次。进给速度进给速度vf f是指在单位时间内，刀具在进给运动方向上相对于工是指在单位时间内，刀具在

7、进给运动方向上相对于工件的位移量，单位为件的位移量，单位为mm/min。它与进给量的关系为。它与进给量的关系为 vf f=fn 3 3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，称为背吃刀量，工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，称为背吃刀量，用用ap p表示，单位为表示，单位为mmmm。车外圆时背吃刀量车外圆时背吃刀量ap p为：为：式中，式中，dw为工件上待加工表面的直径为工件上待加工表面的直径（mm）；dm为工件上已加为工件上已加工表面的直径工表面的直径（mm）。1.1.2 1.1.2 刀具角度刀具角度1.1.车刀的组成车刀的组成车刀的组成车刀

8、的组成车刀的组成车刀的组成前刀面前刀面切屑流出时所经过的刀面称为前刀切屑流出时所经过的刀面称为前刀 面。面。刀尖刀尖 主切削刃与副切削刃的交点主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。多数刀具刀尖常磨称为刀尖。多数刀具刀尖常磨成一小段圆弧刃或折线刃。成一小段圆弧刃或折线刃。后刀面后刀面与工件切削表面相对的刀与工件切削表面相对的刀面称为后刀面。面称为后刀面。副后刀面副后刀面与工件已加工表面相对的刀面与工件已加工表面相对的刀面称为副后刀面。称为副后刀面。副切削刃副切削刃前刀面与副后刀面的前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。交线称为副切削刃。主切削刃主切削刃前刀面与后刀面的交线称为主前刀面与后刀面的交线称为

9、主切削刃。切削刃。正交平面参考系正交平面参考系 刀具以静止参考系定义刀具以静止参考系定义的角度称为刀具的静止角度，的角度称为刀具的静止角度，即标注角度。在我国应用最即标注角度。在我国应用最广泛的是正交平面参考系，广泛的是正交平面参考系，它由相互垂直的基面它由相互垂直的基面Pr、切、切削平面削平面Ps、正交平面、正交平面Po三个三个坐标平面构成，如图所示。坐标平面构成，如图所示。2.2.刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系基面基面通过主切削刃上选定通过主切削刃上选定点，垂直于切削速度方点，垂直于切削速度方向的平面称为基面，用向的平面称为基面，用符号符号Pr表示。表示。切削平面切削平面通过主切削刃

10、上选定点通过主切削刃上选定点与主切削刃相切，并垂与主切削刃相切，并垂直于基面的平面称为切直于基面的平面称为切削平面，用符号削平面，用符号Ps表示表示正交平面正交平面通过主切削刃上选定点通过主切削刃上选定点并同时垂直于基面和切并同时垂直于基面和切削平面的平面称为正交削平面的平面称为正交平面，用符号平面，用符号Po o表示。表示。3.3.刀具标注角度刀具标注角度外圆车刀的标注角度外圆车刀的标注角度在基面内测量的角度有主偏角在基面内测量的角度有主偏角 r r、副偏角、副偏角 r和刀尖角和刀尖角 r。（1 1）主偏角）主偏角 r r。主切削刃与进给方向之间的夹角称为主偏角。主切削刃与进给方向之间的夹角

11、称为主偏角。（2 2）副偏角）副偏角 r。副切削刃与进给方向的相反方向之间的夹角称。副切削刃与进给方向的相反方向之间的夹角称为副偏角。为副偏角。（3 3）刀尖角）刀尖角 r 。主切削刃与副切削刃之间的夹角称为刀尖角。它。主切削刃与副切削刃之间的夹角称为刀尖角。它与主偏角和副偏角的关系为与主偏角和副偏角的关系为 r=180=180-r r-r2 2）切削平面内测量的角度）切削平面内测量的角度在切削平面内测量的角度有刃倾角在切削平面内测量的角度有刃倾角s s。刃倾角。刃倾角s s是指主切削刃与基是指主切削刃与基面之间的夹角。当刀尖位于主切削刃上最高点时，刃倾角为正；面之间的夹角。当刀尖位于主切削刃

12、上最高点时，刃倾角为正；当刀尖位于主切削刃上最低点时，刃倾角为负；当主切削刃平行当刀尖位于主切削刃上最低点时，刃倾角为负；当主切削刃平行于基面时，刃倾角为零。于基面时，刃倾角为零。3 3）正交平面内测量的角度）正交平面内测量的角度在正交平面内测量的角度有前角在正交平面内测量的角度有前角o o、后角、后角o o和楔角和楔角o o。（1 1）前角）前角o o。前刀面与基面之间的夹角称为前角。当前刀面与基面。前刀面与基面之间的夹角称为前角。当前刀面与基面平行时，前角为零；当前刀面在基面之下时，前角为正；当前刀面平行时，前角为零；当前刀面在基面之下时，前角为正；当前刀面在基面之上时，前角为负。在基面之

13、上时，前角为负。（2 2）后角）后角o o。后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。后角也有正。后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。后角也有正负之分，但是在切削过程中，后角一般取正值。负之分，但是在切削过程中，后角一般取正值。（3 3）楔角）楔角o o。前刀面与后刀面之间的夹角称为楔角。它与前角和后。前刀面与后刀面之间的夹角称为楔角。它与前角和后角的关系为角的关系为o o=90=90(o o+o o)4 4）副正交平面内测量的角度）副正交平面内测量的角度在副正交平面内测量的角度有副后角在副正交平面内测量的角度有副后角o 。副后角。副后角o 是指副后刀是指副后刀面与副切削平面之间的夹角。面与副切削平

14、面之间的夹角。上述标注角度中，最常用的是主偏角、副偏角、前角、后角、刃倾上述标注角度中，最常用的是主偏角、副偏角、前角、后角、刃倾角和副后角，它们被称为刀具的基本角度。只需给出这六个基本角角和副后角，它们被称为刀具的基本角度。只需给出这六个基本角度，就可以确定刀具切削部分的刀面和切削刃的空间位置，从而反度，就可以确定刀具切削部分的刀面和切削刃的空间位置，从而反映出刀具的切削特点。映出刀具的切削特点。足够的强度和韧性足够的强度和韧性高的硬度高的硬度高的耐磨性高的耐磨性高的耐热性高的耐热性良好的工艺性良好的工艺性123451.1.3 1.1.3 刀具材料刀具材料1.1.刀具材料应具备的性能刀具材料

15、应具备的性能 表表1-1 1-1 常用刀具材料的性能、牌号及用途常用刀具材料的性能、牌号及用途2.2.刀具材料的种类、性能及用途刀具材料的种类、性能及用途常用刀具材料的性能、牌号及用途见表常用刀具材料的性能、牌号及用途见表1-11-1。1 1）碳素工具钢和合金工具钢）碳素工具钢和合金工具钢 碳素工具钢是含碳量较高的优质钢。其淬火后硬度较高，价廉，但碳素工具钢是含碳量较高的优质钢。其淬火后硬度较高，价廉，但耐热性差，在超过耐热性差，在超过200200250 250 时，硬度明显下降。时，硬度明显下降。2 2）高速钢）高速钢 高速钢是含有较多铬（高速钢是含有较多铬（Cr）、钨（）、钨（W）、钼（）

16、、钼（Mo）、钒（）、钒（V）等）等元素的高合金工具钢。它的耐热性较碳素工具钢和一般合金工具钢有显元素的高合金工具钢。它的耐热性较碳素工具钢和一般合金工具钢有显著提高，允许的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢高两倍以上。高速著提高，允许的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢高两倍以上。高速钢具有较高的耐磨性、强度和韧性，制造工艺简单，锻造、热处理变形钢具有较高的耐磨性、强度和韧性，制造工艺简单，锻造、热处理变形小，可用来制造各类刀具，尤其可用来制造钻头、拉刀、成形刀具、齿小，可用来制造各类刀具，尤其可用来制造钻头、拉刀、成形刀具、齿轮刀具等复杂刀具和能承受较大冲击载荷的刀具。轮刀具等复杂刀具和能承受

17、较大冲击载荷的刀具。3 3）硬质合金）硬质合金 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、TaC、NbC等等)和金属黏结剂和金属黏结剂(Co、Ni、Mo等等)在高温条件下烧结而成的粉末冶金材在高温条件下烧结而成的粉末冶金材料，具有高硬度、高耐磨性、高耐热性的特点。料，具有高硬度、高耐磨性、高耐热性的特点。1.2.1 1.2.1 切削变形切削变形1.1.切屑的形成过程切屑的形成过程切屑形成过程经历了以下三个阶段：切屑形成过程经历了以下三个阶段：1.2 1.2 金属切削过程金属切削过程1 1切削层金属受到刀具切削层金属受到刀具的挤压开始产生弹性的挤

18、压开始产生弹性变形。变形。2 2随着刀具的推进，应随着刀具的推进，应力、应变逐渐增大，力、应变逐渐增大，当应力达到刀具材料当应力达到刀具材料屈服强度时产生塑性屈服强度时产生塑性变形。变形。3 3刀具再继续切入，当刀具再继续切入，当应力达到刀具材料的应力达到刀具材料的抗拉强度时，金属层抗拉强度时，金属层被挤裂而形成切屑。被挤裂而形成切屑。2.2.切削过程的变形区切削过程的变形区金属切削过程可大致金属切削过程可大致划分为三个变形区，划分为三个变形区，即第即第变形区、第变形区、第变形区和第变形区和第变形区，变形区，如图所示。如图所示。金属切削过程的三个变形区金属切削过程的三个变形区3.3.切屑的类型

19、切屑的类型切屑的类型、特点及产生原因见教材表切屑的类型、特点及产生原因见教材表1-21-2。表表1-2 1-2 切屑的类型、特点及产生原因切屑的类型、特点及产生原因 4.4.切屑与刀具前刀面的摩擦与积屑瘤切屑与刀具前刀面的摩擦与积屑瘤 在高温和高压的作用下，滞流层会嵌入凹凸不平的刀具前刀面中，在高温和高压的作用下，滞流层会嵌入凹凸不平的刀具前刀面中，形成全面积接触，使阻力增大，滞流层底层的流动速度趋于零，此时形成全面积接触，使阻力增大，滞流层底层的流动速度趋于零，此时产生黏结现象。滞流层的一部分金属就会黏结在切削刃附近，经过不产生黏结现象。滞流层的一部分金属就会黏结在切削刃附近，经过不断地沉积

20、便形成一小块硬度很高的金属硬块，这个硬块称为积屑瘤。断地沉积便形成一小块硬度很高的金属硬块，这个硬块称为积屑瘤。1 1）积屑瘤对加工过程的影响）积屑瘤对加工过程的影响 （1 1）保护刀具）保护刀具 （2 2）增大刀具前角）增大刀具前角 （3 3）影响工件尺寸精度和表面质量）影响工件尺寸精度和表面质量 积屑瘤对加工过程的影响积屑瘤对加工过程的影响模具加模具加工方法工方法控制控制积积屑屑瘤的措施瘤的措施 1.适当提高工件材料适当提高工件材料的硬度，降低工件材的硬度，降低工件材料的塑性。料的塑性。2.选用低速或高速切选用低速或高速切削，避免在中速切削削，避免在中速切削加工。加工。3.选用润滑性好的切

21、削选用润滑性好的切削液。液。4.适当增大刀具前角，提高适当增大刀具前角，提高刀具的刃磨质量，减小刀具刀具的刃磨质量，减小刀具前刀面的表面粗糙度。前刀面的表面粗糙度。1.2.2 1.2.2 切削力与切削功率切削力与切削功率1.1.切削力的分力切削力的分力车外圆时切削力的分解车外圆时切削力的分解1 1）切削力计算的经验公式）切削力计算的经验公式切削力与各分力之间的关系为切削力与各分力之间的关系为2.2.切削力和切削功率的计算切削力和切削功率的计算2 2）切削功率）切削功率工件材料工件材料工件材料的强工件材料的强度、硬度越高，度、硬度越高，塑性、韧性越塑性、韧性越好，越难切削，好，越难切削，切削力越

22、大。切削力越大。切削用量切削用量当背吃刀量和当背吃刀量和进给量增大时，进给量增大时，切屑粗壮，切切屑粗壮，切下金属增多，下金属增多，使切屑变形抗使切屑变形抗力和摩擦力增力和摩擦力增大，故切削力大，故切削力增大。增大。刀具角度刀具角度刀具前角对切削力刀具前角对切削力的影响最大，刀具的影响最大，刀具前角越大，切屑越前角越大，切屑越易于从前刀面流出，易于从前刀面流出，使得排屑越顺畅，使得排屑越顺畅，被切材料所受挤压被切材料所受挤压变形和摩擦减小，变形和摩擦减小，切削力减小。主偏切削力减小。主偏角对切削力的影响角对切削力的影响较小，对进给力和较小，对进给力和背向力的影响较大。背向力的影响较大。其他因素

23、其他因素使用切削液可降低使用切削液可降低刀具与切屑和工件刀具与切屑和工件表面间的摩擦，因表面间的摩擦，因而可降低切削力；而可降低切削力；刀具磨损可使切削刀具磨损可使切削力增大。刀具材料力增大。刀具材料不同时，刀具与切不同时，刀具与切屑间的摩擦状态不屑间的摩擦状态不同，也会影响切削同，也会影响切削力的大小。力的大小。1.1.切削热的产生和传散切削热的产生和传散 切削过程中所消耗的能量有切削过程中所消耗的能量有98%98%左右都转化为热能。切削热分左右都转化为热能。切削热分别产生于三个切削变形区，即剪切、滑移所产生的热，切屑与刀别产生于三个切削变形区，即剪切、滑移所产生的热，切屑与刀具前刀面间挤压

24、和摩擦所产生的热，刀具后刀面与工件已加工表具前刀面间挤压和摩擦所产生的热，刀具后刀面与工件已加工表面间摩擦产生的热。面间摩擦产生的热。2.2.切削温度对切削加工的影响切削温度对切削加工的影响 切削过程中，虽然传入刀具的切削热只占很小一部分，但由切削过程中，虽然传入刀具的切削热只占很小一部分，但由于刀具切削部分体积很小，温度容易升高，致使刀具材料软化，于刀具切削部分体积很小，温度容易升高，致使刀具材料软化，切削性能降低，加速刀具的磨损，进而影响加工质量，缩短刀具切削性能降低，加速刀具的磨损，进而影响加工质量，缩短刀具寿命。同时，传入工件的切削热会导致工件受热伸长和膨胀，影寿命。同时，传入工件的切

25、削热会导致工件受热伸长和膨胀，影响加工精度。过高的切削温度还会使工件表层金相组织发生变化，响加工精度。过高的切削温度还会使工件表层金相组织发生变化，造成退火烧伤现象。对于细长轴、薄壁套和精密零件的加工，由造成退火烧伤现象。对于细长轴、薄壁套和精密零件的加工，由切削热引起的热变形尤为严重。切削热引起的热变形尤为严重。3.3.减少切削热和降低切削温度的工艺措施减少切削热和降低切削温度的工艺措施减少切削热和降低切削温度的工艺措施如下：减少切削热和降低切削温度的工艺措施如下：1 1在保证切削刃强度的前在保证切削刃强度的前提下，适当增大刀具前提下，适当增大刀具前角，这样可以减少切削角，这样可以减少切削层

26、金属的切削变形，使层金属的切削变形，使切屑易于从刀具前刀面切屑易于从刀具前刀面流出，使被切层材料所流出，使被切层材料所受挤压变形和摩擦减小，受挤压变形和摩擦减小，以减少切削热的产生。以减少切削热的产生。2 2降低切削速度，增大降低切削速度，增大进给量和背吃刀量，进给量和背吃刀量，使切削温度降低。因使切削温度降低。因为切削速度对切削温为切削速度对切削温度的影响最大，进给度的影响最大，进给量的影响次之，背吃量的影响次之，背吃刀量的影响最小。刀量的影响最小。3 3采用冷却效果好的切采用冷却效果好的切削液，以便带走更多削液，以便带走更多的热量，使切削温度的热量，使切削温度降低。降低。1.3.1 1.3

27、.1 刀具磨损的形式及原因刀具磨损的形式及原因刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两种。刀具磨损形式分为正常磨损和非正常磨损两种。1.1.正常磨损正常磨损可分为前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。可分为前刀面磨损、后刀面磨损及边界磨损三种形式。2.2.非正常磨损非正常磨损非正常磨损也称为破坏，如崩刃、裂纹、碎裂、卷刃等。非正常磨损也称为破坏，如崩刃、裂纹、碎裂、卷刃等。刀具的正常磨损刀具的正常磨损后刀面的磨损带后刀面的磨损带1.3 1.3 刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命1.3.2 1.3.2 刀具的磨损过程及磨钝标准刀具的磨损过程及磨钝标准1.1.刀具的磨损过程刀具的磨损过程 刀刀

28、具具的的磨磨损损过过程程一一般般分分为为三三个个阶阶段段，即即初初期期磨磨损损阶阶段段（OA段段）、正正常磨损阶段（常磨损阶段（AB段）和急剧磨损阶段（段）和急剧磨损阶段（BC段）。段）。刀具的磨损过程刀具的磨损过程2.2.刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准 刀具磨损到一定限度就不能再继续使用，这个磨损限度称为磨刀具磨损到一定限度就不能再继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。国际标准统一规定，以钝标准。国际标准统一规定，以1/21/2背吃刀量处的后刀面上测定的背吃刀量处的后刀面上测定的磨损量磨损量VB作为刀具的磨钝标准。作为刀具的磨钝标准。加工条件不同，磨钝标准应有所变化。对于粗加工，为了充分加工条件

29、不同，磨钝标准应有所变化。对于粗加工，为了充分利用正常磨损阶段的磨损量，充分发挥刀具的切削性能，减少换刀利用正常磨损阶段的磨损量，充分发挥刀具的切削性能，减少换刀次数，使刀具的切削时间达到最大，磨钝标准应取较大值；对于精次数，使刀具的切削时间达到最大，磨钝标准应取较大值；对于精加工，为了保证零件的加工精度及其表面质量，磨钝标准应取较小加工，为了保证零件的加工精度及其表面质量，磨钝标准应取较小值。值。1.3.3 1.3.3 刀具寿命刀具寿命 刀刀具具寿寿命命也也称称为为刀刀具具耐耐用用度度，是是指指刃刃磨磨后后的的刀刀具具自自开开始始切切削削到到磨磨损损量量达达到到刀刀具具磨磨钝钝标标准准为为止

30、止所所经经过过的的切切削削时时间间，用用符符号号T T表表示示，单单位位为为s s（或（或minmin）。）。刀具寿命刀具寿命T与切削用量三要素之间的关系可由下面的经验公式确定，与切削用量三要素之间的关系可由下面的经验公式确定，即即 1.4.1 1.4.1 工件材料工件材料1.1.衡量工件材料切削加工性的指标衡量工件材料切削加工性的指标 目目前前，一一般般以以切切削削正正火火状状态态的的4545钢钢作作为为基基准准，其其他他工工件件材材料料与与其其比比较，用相对切削加工指标表示，即较，用相对切削加工指标表示，即 若若11，则则该该工工件件材材料料比比4545钢钢容容易易切切削削。值值越越大大，

31、切切削削加加工工性性越越好好。若若11，则则该该工工件件材材料料比比4545钢钢难难切切削削。常常用用工工件件材材料料的的相相对对切切削削加加工工性性见见教材表教材表1-31-3。1.4 1.4 切削条件的合理选择切削条件的合理选择 2.2.改善工件材料切削加工性的基本方法改善工件材料切削加工性的基本方法1 1）选择合理的热处理工序）选择合理的热处理工序2 2）选切削加工性好的工件材料）选切削加工性好的工件材料3 3）调整化学成分）调整化学成分4 4）其他方法）其他方法1.4.2 1.4.2 刀具几何参数刀具几何参数1.1.前角的选择前角的选择1 1）前角的功用）前角的功用 增大前角，可使切削

32、刃锋利，减少切削变形和摩擦，从而减少切削力，增大前角，可使切削刃锋利，减少切削变形和摩擦，从而减少切削力，提高刀具寿命，还可以抑制积屑瘤的产生，改善加工质量。但前角过大，会提高刀具寿命，还可以抑制积屑瘤的产生，改善加工质量。但前角过大，会削弱切削刃的强度和散热情况，甚至造成崩刃。削弱切削刃的强度和散热情况，甚至造成崩刃。1 1当工件材料的强度、硬当工件材料的强度、硬度大时，为增加切削刃度大时，为增加切削刃刃口强度，应选择较小刃口强度，应选择较小的前角；当工件材料的的前角；当工件材料的塑性大时，为减小变形，塑性大时，为减小变形，应选择较大的前角；当应选择较大的前角；当工件材料的脆性大时，工件材料

33、的脆性大时，工件变形小，切削力集工件变形小，切削力集中，应选择较小的前角。中，应选择较小的前角。2 2当刀具材料的强度、当刀具材料的强度、韧性较高时，可选韧性较高时，可选择较大的前角。择较大的前角。3 3粗加工时，为增加切粗加工时，为增加切削刃的强度，宜选择削刃的强度，宜选择较小的前角；精加工较小的前角；精加工时，为增加切削刃的时，为增加切削刃的锋利性，宜选择较大锋利性，宜选择较大的前角。的前角。2 2）前角的选择原则）前角的选择原则2.2.后角的选择后角的选择1 1）后角的功用）后角的功用 增大后角能减小刀具后刀面与工件切削表面之间的摩擦，还可增大后角能减小刀具后刀面与工件切削表面之间的摩擦

34、，还可使切削刃刃口锋利。但后角过大，使得楔角减小，切削刃刃口强度使切削刃刃口锋利。但后角过大，使得楔角减小，切削刃刃口强度减小，散热体积减小。减小，散热体积减小。2 2）后角的选择原则）后角的选择原则 （1 1）当需要提高刀具刃口强度时，应适当减小后角。）当需要提高刀具刃口强度时，应适当减小后角。（2 2）粗加工、强力切削及承受冲击载荷的刀具，为增加刀具强度，）粗加工、强力切削及承受冲击载荷的刀具，为增加刀具强度，后角应取小些；精加工时，因切削深度及进给量较小，增大后角可后角应取小些；精加工时，因切削深度及进给量较小，增大后角可提高刀具寿命和已加工表面的质量。提高刀具寿命和已加工表面的质量。1

35、 1当机械加工工艺系统当机械加工工艺系统刚性好，不易产生变刚性好，不易产生变形和振动时，主偏角形和振动时，主偏角可取小值；当机械加可取小值；当机械加工工艺系统刚性差，工工艺系统刚性差，主偏角宜取大值。主偏角宜取大值。2 2粗加工时，为减小粗加工时，为减小振动，一般选择较振动，一般选择较大的主偏角。大的主偏角。3 3加工很硬的工件材料，加工很硬的工件材料，为提高刀具寿命，应为提高刀具寿命，应选择较小的主偏角。选择较小的主偏角。副偏角的主要作用是副偏角的主要作用是减少副切削刃与已加减少副切削刃与已加工表面的摩擦，减少工表面的摩擦，减少切削振动。切削振动。3.3.主偏角、副偏角的选择主偏角、副偏角的

36、选择1 1）主偏角的功用）主偏角的功用主偏角主要影响切削层截面的形状，影响背向力和刀具寿命。主偏角主要影响切削层截面的形状，影响背向力和刀具寿命。2 2）主偏角的选择原则）主偏角的选择原则 4.刃倾角的选择刃倾角的选择刃倾角主要影响切屑的流向和刀具的强度。刃倾角主要影响切屑的流向和刀具的强度。刃倾角对切屑流向的影响刃倾角对切屑流向的影响粗加工时，以提高生产效粗加工时，以提高生产效率为主，应保证较高的金率为主，应保证较高的金属切除率和必要的刀具寿属切除率和必要的刀具寿命，一般优先选择大的背命，一般优先选择大的背吃刀量，其次选择较大的吃刀量，其次选择较大的进给量，最后根据刀具寿进给量，最后根据刀具

37、寿命，确定合适的切削速度。命，确定合适的切削速度。生产效率生产效率 刀具寿命刀具寿命 表面粗糙度表面粗糙度 好的导热性和小的膨胀系数好的导热性和小的膨胀系数1.4.3 1.4.3 切削用量切削用量1.1.切削用量对切削加工的影响切削用量对切削加工的影响切削速度的合理选择切削速度的合理选择粗加工时，切削速度粗加工时，切削速度vc选的选的较小；精加工时，切削速较小；精加工时，切削速度度vc选的较大。工件材料强选的较大。工件材料强度、硬度较高时，应选较度、硬度较高时，应选较小的切削速度小的切削速度vc；在断续；在断续切削和加工大件、细长件、切削和加工大件、细长件、薄壁件时，应选用较低的薄壁件时，应选

38、用较低的切削速度切削速度vc。进给量的合理选择进给量的合理选择粗加工时，进给量粗加工时，进给量f的选的选择主要受切削力的限制。择主要受切削力的限制。半精加工和精加工时，半精加工和精加工时，进给量进给量f对工件的已加工对工件的已加工表面粗糙度的影响较大，表面粗糙度的影响较大，因此，其一般取得较小。因此，其一般取得较小。背吃刀量的合理选择背吃刀量的合理选择背吃刀量根据加工余量背吃刀量根据加工余量确定。确定。2.2.切削用量的确定切削用量的确定冷却作用冷却作用切削液浇注在切削液浇注在切削区后，能切削区后，能从切削区带走从切削区带走大量的切削热，大量的切削热，使切削温度降使切削温度降低。低。润滑作用润

39、滑作用切削液渗入刀切削液渗入刀具、切屑和工具、切屑和工件之间，形成件之间，形成润滑膜，可以润滑膜，可以减小刀具与切减小刀具与切屑、刀具与工屑、刀具与工件切削表面之件切削表面之间的摩擦。间的摩擦。清洗、排屑清洗、排屑浇注切削液能冲浇注切削液能冲走在切削过程中走在切削过程中留下的细屑或磨留下的细屑或磨粒，从而起到清粒，从而起到清洗、防止刮伤加洗、防止刮伤加工表面的作用。工表面的作用。防锈作用防锈作用如果在切削液中如果在切削液中加入防锈添加剂，加入防锈添加剂，可使金属表面生可使金属表面生成保护膜，防止成保护膜，防止机床和工件受空机床和工件受空气、水分、酸等气、水分、酸等的腐蚀。的腐蚀。1.4.4 1

40、.4.4 切削液切削液1.1.切削液的作用切削液的作用工件材料工件材料切削钢等塑性材料需用切切削钢等塑性材料需用切削液；切削铸铁、青铜等削液；切削铸铁、青铜等脆性材料可不用切削液；脆性材料可不用切削液；切削高强度钢、高温合金切削高强度钢、高温合金等难切削材料时，应选用等难切削材料时，应选用极压切削油或极压乳化液极压切削油或极压乳化液切削铜、铝及其合金时，切削铜、铝及其合金时，不能使用含硫的切削液。不能使用含硫的切削液。刀具刀具高速钢刀具耐热性差，高速钢刀具耐热性差，一般应采用切削液；硬一般应采用切削液；硬质合金刀具耐热性好，质合金刀具耐热性好，一般不用切削液，若要一般不用切削液，若要使用，必须

41、连续充分地使用，必须连续充分地供应，否则将导致刀片供应，否则将导致刀片产生裂纹。产生裂纹。加工方法加工方法当进行钻孔、铰孔、攻螺纹、当进行钻孔、铰孔、攻螺纹、拉削等加工时，宜采用乳化液、拉削等加工时，宜采用乳化液、极压切削油、极压乳化液，并极压切削油、极压乳化液，并充分浇注；成形刀具、齿轮刀充分浇注；成形刀具、齿轮刀具等价格昂贵，刃磨困难，宜具等价格昂贵，刃磨困难，宜采用极压切削油、硫化切削油采用极压切削油、硫化切削油等；对于磨削加工，因其加工等；对于磨削加工，因其加工时温度很高，且会产生大量的时温度很高，且会产生大量的细屑及脱落的磨粒，容易堵塞细屑及脱落的磨粒，容易堵塞砂轮和使工件烧伤，所以

42、要选砂轮和使工件烧伤，所以要选用冷却作用好、清洗能力强的用冷却作用好、清洗能力强的切削液，常采用低浓度乳化液。切削液，常采用低浓度乳化液。3.3.切削液的选用切削液的选用1.5.1 1.5.1 机床的分类及型号编制机床的分类及型号编制1.1.机床的分类机床的分类1 1）按加工性质和使用刀具分）按加工性质和使用刀具分 共可分为共可分为1212大类，即车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺大类，即车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床、其他机床。纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床、其他机床。1.5 1.5 金属切削机床的基本知识

43、金属切削机床的基本知识2 2）按万能程度分）按万能程度分 机床按万能程度可分为通用机床、专门化机床和专用机床。机床按万能程度可分为通用机床、专门化机床和专用机床。3 3）按加工精度分）按加工精度分机床按加工精度可分为普通机床、精密机床和高精度机床。机床按加工精度可分为普通机床、精密机床和高精度机床。4 4）按自动化程度分）按自动化程度分 机床按自动化程度可分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机机床按自动化程度可分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床。床。5 5）按质量和尺寸分）按质量和尺寸分 机床按质量和尺寸可分为仪表机床、中型机床、大型机床（重机床按质量和尺寸可分为仪表机床、中型机

44、床、大型机床（重10 10 t以以上）、重型机床（重上）、重型机床（重30 30 t以上）和超重型机床（重以上）和超重型机床（重100 100 t以上）。以上）。6 6）按主轴或刀具数目分）按主轴或刀具数目分 机床按主轴或刀具数目可分为单轴机床、多轴机床和多刀机床等。机床按主轴或刀具数目可分为单轴机床、多轴机床和多刀机床等。2.机床型号的编制方法机床型号的编制方法 机床型号是机床产品的代号，是用来表明机床的类型、通用特机床型号是机床产品的代号，是用来表明机床的类型、通用特性、结构特性及主要技术参数等的。性、结构特性及主要技术参数等的。3 3.机床型号实例机床型号实例 1 1）MG1432A M

45、磨床类，磨床类，G高精度，高精度，1外圆磨床组，外圆磨床组，4万能外圆磨床万能外圆磨床系，系，3232最大磨削直径为最大磨削直径为320 mm，A第一次重大改进。第一次重大改进。2 2）CA61401000 C车床类，车床类，A结构特性代号，结构特性代号，6落地及卧式车床组，落地及卧式车床组，1卧式车床系，卧式车床系，40最大加工直径为最大加工直径为400 mm，1000第二主参数，第二主参数，最大工件长度为最大工件长度为1 000 mm。1.5.2 1.5.2 机床的运动机床的运动 虽然工件种类虽然工件种类繁多，形状各不相繁多，形状各不相同，但都是由平面、同，但都是由平面、外圆柱面、内圆柱外

46、圆柱面、内圆柱面、圆锥面、螺旋面、圆锥面、螺旋面、球面及各种成面、球面及各种成形表面所构成的。形表面所构成的。任何特征表面都可任何特征表面都可以看做是由一条母以看做是由一条母线沿着另一条导线线沿着另一条导线运动的轨迹，如图运动的轨迹，如图所示。所示。工件表面的形成工件表面的形成1 1导线；导线；2 2母线母线 1.1.表面成形运动表面成形运动 表面成形运动按其组成情况不同，可分为简单表面成形运动和复合表面成形运动按其组成情况不同，可分为简单表面成形运动和复合表面成形运动。表面成形运动。2.2.辅助运动辅助运动 辅助运动是指除表面成形运动外，为完成零件的加工全过程所需的其他运动。辅助运动是指除表

47、面成形运动外，为完成零件的加工全过程所需的其他运动。它的种类很多，如分度运动、切入运动、调位运动、各种快速空行程运动和其他它的种类很多，如分度运动、切入运动、调位运动、各种快速空行程运动和其他操纵及控制运动。操纵及控制运动。常见的表面成形运动常见的表面成形运动动力源动力源动力源是机床的动力部动力源是机床的动力部分，是为执行件提供动分，是为执行件提供动力和运动的装置，如交力和运动的装置，如交流异步电动机、步进电流异步电动机、步进电机、伺服电机等。机、伺服电机等。执行件执行件执行件是执行运动的部执行件是执行运动的部件，如主轴、刀架、工件，如主轴、刀架、工作台等。作台等。传动装置传动装置传动装置是传

48、递运动和传动装置是传递运动和动力的装置。它不但可动力的装置。它不但可以把动力源的运动和动以把动力源的运动和动力传递给执行件，还可力传递给执行件，还可以实现变速、换向、改以实现变速、换向、改变运动形式等。变运动形式等。1.5.3 1.5.3 机床的传动机床的传动1.1.机床传动的基本组成部分机床传动的基本组成部分机床传动的基本组成部分包括动力源、执行件和传动装置。机床传动的基本组成部分包括动力源、执行件和传动装置。1 1.外联系传动链外联系传动链外联系传动链是联系机床外联系传动链是联系机床动力源和执行件之间的传动力源和执行件之间的传动链，可使执行件得到动动链，可使执行件得到动力并运动起来。如车削

49、外力并运动起来。如车削外圆时，电动机至主轴的传圆时，电动机至主轴的传动链即是外联系传动链。动链即是外联系传动链。机床的传动链机床的传动链2 2.内联系传动链内联系传动链内联系传动链是联系两个内联系传动链是联系两个执行件，实现复合表面成执行件，实现复合表面成形运动的传动链。它的作形运动的传动链。它的作用是保证两个执行件之间用是保证两个执行件之间有严格的相对运动关系。有严格的相对运动关系。如车削螺纹时，主轴至刀如车削螺纹时，主轴至刀架的传动链就是内联系传架的传动链就是内联系传动链，又如滚齿机的范成动链，又如滚齿机的范成运动传动链也是内联系传运动传动链也是内联系传动链。动链。2.2.机床的传动链机床的传动链 3.3.机床的传动原理图机床的传动原理图为了简明地表示机床为了简明地表示机床加工过程中各个运动加工过程中各个运动的传动联系，常用一的传动联系，常用一些简明的符号把传动些简明的符号把传动原理和传动路线表示原理和传动路线表示出来，这就是传动原出来，这就是传动原理图。理图。卧式车床车螺纹传动原理图卧式车床车螺纹传动原理图