2010机械加工工艺基础(完整版).pdf

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1、1 百度文库帮手网 w w w.365x u e y u a n.c o m 免费帮下载 文库积分资料1本文由n j 010201209贡献p p t 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。中南大学 Ce n t r a l So u t h Un i v e r s i t y机械制造工程训练多媒体教学课件中南大学 工程训练中心材料成形工艺基础：材料成形工艺基础：主要介绍机械零件毛坯成形方法的工 艺特点、工艺参数的选择、各类零件毛坯 的结构工艺性、零件的材料选择与成形方 法选择的基本原则。机械加工工艺基础：机械加工工艺基础：主要介绍机械加工的基本概念、

2、切削 基本原理、切削机床与刀具、切削加工基 本工艺过程、选择切削加工方法的基本原 则，以及零件机械加工结构工艺性。中南大学 Ce n t r a l So u t h Un i v e r s i t y机械加工工艺基础中南大学 工业训练中心索引第一章.第一章.切削加工的基础知识 第二章.第二章.金属切削机床 第三章.第三章.机械加工工艺过程 第四章.第四章.零件表面的加工方案 第五章.第五章.零件的结构工艺性 第六章.第六章.数控加工技术第一章切削加工的基础知识返回索引1.1 钳工与机械加工?钳工：通过工人手持工具进行切削加工。钳工：通过工人手持工具进行切削加工。?机械加工：采用不同的机床（

3、如车床、铣 机械加工：采用不同的机床（如车床、床、刨床、磨床、钻床等）对工 刨床、磨床、钻床等）件进行切削加工。件进行切削加工。2.零件表面质量的概念 零件表面质量的概念零件几何参数：零件几何参数：宏观几何参数：宏观几何参数：包括：尺寸、形状、位置等要素 等要素。包括：尺寸、形状、位置等要素。微观几何参数：微观几何参数：微观表面粗糙程度。指：微观表面粗糙程度。2.1 加 工 精 度?加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、形状、位置等参数同理论参数的相符合的 程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a.尺寸精度：零件

4、尺寸参数的准确程度。尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。b.形状精度 零件形状与理想形状接近程度。形状精度：b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。c.位置精度 零件上实际要素（位置精度：c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对 于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。p a g e 12.1 加 工 精 度?国家标准规定：常用的精度等级分为20级，国家标准规定：常用的精度等级分为20级 20 分别用IT01 IT0、IT1、IT2IT18表示。IT01、IT18表示 分别用IT01、IT0、IT1、IT2 IT18表示。数字越大，精度越低。其中IT5 IT13常用 IT5常用。

5、数字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。?高 精 度：IT5、IT6 IT5、?中等精度：IT7-IT10 中等精度：IT7通常由磨削加工获得。通常由磨削加工获得。通常由精车、刨获得。通常由精车、铣、刨获得。?低 精 度：IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻 IT11通常由粗车、等加工方法获得。等加工方法获得。2.1.1 尺 寸 精 度零件尺寸要素的误差大小。零件尺寸要素的误差大小。问：精度的高低与哪两个因250-0.04素有关？素有关？基本尺寸和公差大小。基本尺寸和公差大小2.1.2 形 状 精 度250 0.013轴加工后可能产生的形状误差2.1.2 形 状 精 度?指零件上实

6、际要素的形状与理想形状相符 合的程度；合的程度；?国家标准规定了六类形状公差（见下表）国家标准规定了六类形状公差（见下表）?形状精度的标注：框格分为2格，形状精度的标注：框格分为2 箭头指向待表达的表面，箭头指向待表达的表面，数字表示 允许误差的大小，单位为毫米。允许误差的大小，单位为毫米。2.1.3 位 置 精 度?指零件的实际要素（点、线、面）相对 指零件的实际要素（于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。圆圈中的英文字母表示基准，框格分3 圆圈中的英文字母表示基准，框格分3格，箭头指向待 表达的表面零件精度等级及其相应的加工方法精度等级 低精度 中等 精度 高精度 特别 精密 精

7、度 尺寸精度范围 IT13IT 11 IT10IT 9 IT8IT 7 IT7IT 6 IT5IT2 Ra 值范围 值范围（m）2512.5 6.33.2 1.60.8 0.80.2 Ra 0.2 相应的加工方法 粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等 粗车、粗镗、粗铣、粗刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等 精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗 精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、铰等 精磨、精磨、精铰等 研磨、珩磨、超精加工、研磨、珩磨、超精加工、抛光等2.2 表 面 粗 糙 度?表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 表面粗糙度：程度。程度。产生的原因：产生的原因1）切削

8、时刀具与工件相）对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦；2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动；3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹；4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：主要有以下几个方面：1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大

9、，变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变p a g e 2形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；2)表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，成表面腐蚀；成表面腐蚀；4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易

10、产生应力集中，造成零件断裂。造成零件断裂。2.2 表 面 粗 糙 度评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差 评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra2.2 表 面 粗 糙 度h 1+h 2+h 3+.+h n Ra =n 1 l Ra =|y (x )|d x l 0h 1 h 2 Ra h 3h n2.2 表 面 粗 糙 度?国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，14个等级 表示，分别用 表示，数字越大，表面越粗糙。数字越大，表面越粗糙。?表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米 表面粗糙度符号上的数值Ra,Ra,单位是微米 m）。（m）。2.2 表 面 粗

11、 糙 度表面粗糙度符号的意义及应用 符号 符号说明基本符号意义及应用单独使用无意义基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 除法获得 划线 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 去除材料的方法获得 圆 用去除材料方法获得的 符号上加Ra 值 表面，Ra 的最大允许值 符号上加 值 表面，的最大允许值 为3.2m2.3加工 粗车 粗铣 钻孔 精铣 精刨 方法 粗镗 粗刨 半精 车常见加工方法的Ra 表面特征 常见加工方法的Ra 表面特征 RaRa(微米)Ra(微米)微米 50 25 12.5 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.10.1-0.012 表面特征 可见明显刀痕 可见刀痕 微见

12、刀痕 可见加工痕迹 微见加工痕迹 看不清加工痕迹 可辨加工痕迹方向 微辨加工痕迹方向 只能按表面光泽辩识精车 粗磨 精磨 精密加工2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系 零件的加工精度与表面粗糙度的关系提问零件的加工精度与表面 粗糙度的关系如何？粗糙度的关系如何？?精度：宏观几何参数的误差 精度：?表面粗糙度：微观几何参数的误差 表面粗糙度：?加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而 加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表 面粗糙度低，面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的

13、加工方法，加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度 的加工方法。的加工方法。?实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度 实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，不高。不高。3.切削运动与切削用量机器零件的基本表面包括：外圆、机器零件的基本表面包括：外圆、内）、平面和成型面 圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得3.1 切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和 工件应具备形成表面的基本运动，即切削 运动 切削运动：刀具和工件的相对运动 切削运动：切削运动分为主运动和进给运动 主运动：提供切削可能性的运动。主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有p a g e

14、3一个 进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个3.1 切削运动机床的切削运动机床名称卧式车床 钻 床 卧铣、卧铣、立铣 牛头刨床 龙门刨床 外圆磨床 内圆磨床 平面磨床主运动工件旋转运动 钻头旋转运动 铣刀旋转运动 刨刀往复运动 工件往复运动 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转进给运动车刀纵向、横向、车刀纵向、横向、斜向直线移动 钻头轴向移动 工件纵向、横向、工件纵向、横向、斜向直线移动 工件横向间歇移动或刨刀垂向、工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向 间歇移动 刨刀横向、垂向、刨刀横向、垂向、斜向间歇移动 工件转动，同时工件往复移动，工

15、件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 工件转动，同时工件往复移动，横向移动 工件往复移动，砂轮横向、工件往复移动，砂轮横向、垂向移动3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,表示，单位为m/s 时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，表示，移量，用f 表示，车、钻和铣削时单位 为m m/r 背吃刀量:背吃刀量:已加工表面和待加工表面之间的垂直距 表示，单位为m m，如下图：离，用a p 表示，单位为m m，如下图：m m3.2.1车削切削

16、速度、背吃刀量的计算切削速度：切削速度：背吃刀量：背吃刀量：d n v=(m/s)601000d m a x?d m i n a p =(m m)2d m a x:待加工 待加工 表面直径V:切削速度 切削速度 d:工件直径 工件直径 n:工件转速 工件转速d m i n:已加工 已加工 表面直径 a p:背吃刀量 背吃刀量3.3 切削用量的合理选择问题(1)粗加工按a (1)粗加工按a p f v 的顺序选择 粗加工按 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多、余金属，只留后续工序的加工余量，余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择a 坯尺寸首先选择 p b、粗加

17、工不必考虑表面粗糙度，在a p 确定后，选取大 确定后，、粗加工不必考虑表面粗糙度，的f，减少走刀时间，c、a p 和f 确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提 确定后，、确定后 下选择v 下选择(2)精加工按 精加工按v (2)精加工按v f ap 的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表 面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的，然后选择达 到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定a 到表面粗糙度要求的，最后再根据精加工余量决定 p4.切 削 刀 具刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的

18、一个重要因素，刀具性能主要取决于两个因素：刀具材料和 刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料和刀具的几何角度4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性 刀具材料应具备如下五个基本特性：1.高硬度：HRC60 以上;高硬度：以上;高硬度 2.高的强度与韧性：2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破 高的强度与韧性 坏；3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，高的热硬性 热硬性用热硬温度表示；热硬性用热硬温度表示；4.良好的耐磨性；4.良好的耐磨性；良好的耐磨性 5.良好的工艺性和经济性；5.良好的工艺p a g e 4性和经济性；

19、良好的工艺性和经济性4.1.1 常用的刀具材料?碳素工具钢：如T7、T8、T9 T13等。适合于制造 碳素工具钢：T7、T8、T9T13 T13等 简单的手工工具，如锉刀、锯条等；简单的手工工具，如锉刀、锯条等；?合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、硅等元素，耐热性较低，9Si Cr 等 锰、硅等元素，耐热性较低，如9Si Cr 等，适合于 制造低速成型刀具，如丝锥；制造低速成型刀具，如丝锥；?高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用 高速钢：含较多的钨、钒等合金元素、的有：W18Cr 4V、W6Mo 5Cr 4V等 的有：W18Cr 4V、W

20、6Mo 5Cr 4V等。适合于制造中速 精加工刀具；精加工刀具；?硬质合金：成分由WC、Ti C和Co 组成，采用烧结方 硬质合金：成分由WC Ti C和Co 组成 WC、组成，法获得4.1.1 常用的刀具材料常用的硬质合金有：常用的硬质合金有：钨钴钛类（牌号YT）硬质合金：钨钴钛类（牌号）硬质合金：适合于加工 钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30 钢等塑性材料，其代号有、粗加工用YT5,精加工用YT30;等，粗加工用YT5,精加工用YT30;钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸 钨钴类（牌号）硬质合金：铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、青铜等脆性材料，其代号有、YG

21、8等，粗加工用 等 粗加工用YG8，精加工用，精加工用YG3。4.1.2其它刀具材料 其它刀具材料陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种：Al 2O3基陶瓷 基陶瓷。和Si 3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有 很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要 缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受 缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，较大的冲击载荷。较大的冲击载荷。金刚石：金刚石：它分三种 天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片 立方氧化硼：立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下 加入催化剂转变而成常用的刀具材料种 类 硬度 抗

22、弯强 热硬性 工艺性能 用 HRC 度GPa 6060-65 6060-65 2.16 2.35 200200-250 300300-400 600600-700 热成型 同上 同上 烧结成型 同上途碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷材料手工刀具 低速刀具 中速刀具 高速刀具 连续精加 工刀具631.963-70 1.9-4.4891.080089-93 1.0-2.2 800-1000 910.491-95 0.4-0.9 1100110012004.2 刀具的几何角度(车刀的基本形状 车刀的基本形状)车刀的基本形状刀具，就其一个刀齿而言，刀具，就其一个刀齿而言，基面：基面：通过

23、主切削刃上的某都相当于一把车刀。都相当于一把车刀。车刀分为切削部分和 夹持部分，切削平面：切削平面：通过主切削刃上夹持部分，切削部分由三 个刀面组成：前刀面、的某一点，的某一点，与该点加工表面个刀面组成：前刀面、主 相切的平面。相切的平面。后刀面、副后刀面。后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃 正交平面：正交平面：通过主切削刃上 的某一点，的某一点，与主切削刃在基 前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃 面上的投影垂直的平面 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐 两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐 一点，一点，与该点切削速度方向 垂直的平面。垂直的平面。为了研究刀具的几何

24、角度，为了研究刀具的几何角度，各种多齿刀具或复杂 建立三个辅助平面：建立三个辅助平面：4.2.1 车刀的几何角度?前角。：在正交平 前角。面中，面中，前刀面与基 面之间的夹角；面之间的夹角；?后角。：在正交平 后角。面中，面中，主后刀面与 切削平面之间的夹 角；?主偏角：在基面 主偏角Kr 上，主切削刃的投 影与进给方向的夹 角。?副偏角 副偏角Kr ：在基面 上，副切削刃的投 影与进给反方向的 夹角。p a g e 5 夹角。?刃倾角 刃倾角s4.2.2 前角的正与负一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，应取较小的前角；应取较小的前角

25、；前角的取值范围常在-5 +25之间。之间。4.2.3 刃倾角 s 刃倾角刃倾角s：在切削平面中，刃倾角：在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。之间的夹角。它主要影响刀头的强度和 排屑方向。排屑方向。一般取s 一般取=10 +10,粗加工时常取 负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面。避免切屑擦伤已加工表面。4.2.4 刃倾角 的正与负 刃倾角s 的正与负当刀尖在主切削刃上最高点时，为 当刀尖在主切削刃上最高点时，s 为 正值，反之为负值。正值，反之为负值。4.3 刀具角度的合理选择问题?原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力

26、 粗加工时，为了提高切削效率，会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为了保证零件质量因此刀具较锋利。为了保证零件质量因此刀具较锋利。?粗加工：前角、后角均小，强度高 粗加工：前角、后角均小，?精加工：前角、后角均大，刀具锋利 精加工：前角、后角均大，?主偏角：车台阶轴：取90度 主偏角：车台阶轴：90度 既车外圆又车端面，45度 既车外圆又车端面，取45度?副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：15度 5-15度 刃倾角：粗加工常取负值，刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值4.4 麻花钻的基本形状麻

27、花钻由工作部分、颈部和柄部组成，麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工 作部分又包括导向部分和切削部分4.4.1 麻花钻的主要几何角度螺旋角 螺旋角：刃带切线与钻头轴线 的夹角,一般=18 30度=18的夹角,一般=18-30度；前角：前角：。后角：后角：f顶角2：顶角2：两个主切削刃在垂直 2 钻头轴线平面上投影的夹角，钻头轴线平面上投影的夹角，通=116-120度之间 度之间；常2=116-120度之间；横刃斜角 横刃斜角：它是横刃与主切 削刃在钻头垂直轴线平面上投影 的夹角。通常为47 55度 47的夹角。通常为47-55度；4.5 砂轮的材料及形状?砂轮：是磨削加工的刀具，它是由磨料和结

28、 砂轮：是磨削加工的刀具，合剂烧结而成的。合剂烧结而成的。?磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，担负切 磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，削作用，所以磨料有很高的硬度。削作用，所以磨料有很高的硬度。?粒度：是指磨料颗粒的大小。粒度：是指磨料颗粒的大小。?结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。?硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。4.5.1 常用的磨料的特性及用途系 别 刚 玉 碳 化 硅 超 硬 材 料名 称棕刚玉 白刚玉 黑碳化硅 绿碳化硅 金刚石 立方氮化硼代 号 A WA C GC D CBN特 性适合于磨削硬度高，硬度高，韧性 碳

29、钢、可锻铸铁、碳钢、可锻铸铁、青铜 好，价廉 硬度稍低，淬火钢、硬度稍低，锋利 淬火钢、高速钢 锋利，锋利，导热性好 铸铁、铸铁、黄铜p a g e 6硬度高，硬质合金、硬度高，导热好 硬质合金、宝石 硬度最高，韧性 硬质合金、宝石、硬度最高，硬质合金、宝石、差 陶瓷等 不锈钢、硬度仅次于金刚 不锈钢、高矾高 韧性略好。石，韧性略好。速钢4.5.2 砂轮的形状、代号及用途 砂轮的形状、砂轮名称 平行砂轮 双斜边 双面凹 薄片砂轮 筒形砂轮 杯形砂轮 碗形砂轮 代号 P PSX1 PSA PB N B BW 断面简图 基本用途 用途广泛、用途广泛、各种磨床 用于精磨齿轮、用于精磨齿轮、螺纹 外圆

30、磨、刀具磨 外圆磨、切断和开槽 立式平面磨削 端面刀具磨 刀具磨、刀具磨、导轨磨5.刀具磨损和刀具耐用度 刀具磨损和刀具耐用度?刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦 刀具经过一定时间的使用后，和切削热的作用，使刀具变钝，和切削热的作用，使刀具变钝，切削温 度上升，影响加工精度和表面质量，度上升，影响加工精度和表面质量，因 此必须及时刃磨。此必须及时刃磨。?刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨 损限度为止的切削时间。损限度为止的切削时间。例：硬质合金 焊接刀具的耐用度规定为60分钟。60分钟 焊接刀具的耐用度规定为60分钟。5.1 刀具的使用过程刀具使用 磨钝 刃磨刀具包括：三种磨损形式与三个磨损阶

31、段6.金属的切削过程金属切削过程是指从工件表面切除一层 多余的金属，从而形成切屑的过程：多余的金属，从而形成切屑的过程：1.金属在刀具前刀面的作用下，1.金属在刀具前刀面的作用下，受到挤压产生弹性 金属在刀具前刀面的作用下 变形。变形。2.应力逐渐变大，产生塑性变形滑移。滑移。2.应力逐渐变大，产生塑性变形 滑移 应力逐渐变大 3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。应力达到强度极限 4.切离。4.切离。切离1弹性变形2 塑性变形3 挤裂切屑6.1 金属的切屑类型常见的切屑有如下三种：常见的切屑有如下三种：a.带状切屑：用大前角刀具、高切削速

32、度、小进给量加工塑性 带状切屑：带状切屑 用大前角刀具、高切削速度、材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但 切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。b.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时 节状切屑：节状切屑 用低切削速度，出现。形成这种切屑时 金属经弹性变形、塑性变形、这种切屑时，出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂 和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表 面粗糙。面粗糙。c.崩碎切屑：加工铸铁

33、、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切 崩碎切屑：崩碎切屑 加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。6.2 积 屑 瘤当切屑沿前刀面流出时，积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面 接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形 成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形 成了积屑瘤。成了积屑瘤。积屑瘤的影响：积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时，保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤 2、本身不断形成和脱落，本身不断形成和脱落，会引

34、起振动，会引起振动，影响工件表 面粗糙度，面粗糙度，精加工不希望 产生积屑瘤。产生积屑瘤。6.3 切削力1、切向力（切削力）Fz ：总切削力在主运动方向上、切向力（切削力）p a g e 7的正投影，其大小约占总切削力的 的正投影，其大小约占总切削力的95 99%,是三个分力 是三个分力 中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要 中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；零件的强度和刚度设计和校核的主要依据；2、轴向力（进给力）Fx :总切削力在进给方向上的正、轴向力（进给力）投影，其大小约占总切削力的 投影，其大小约占总切削力的1 5%,它是设

35、计和验算机 床进给机构必须的参数；床进给机构必须的参数；3、径向力（背向力）Fy:总切削力在垂直工作平面上、径向力（背向力）的分力，它作用在工件刚性较差的方向，的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变 同时引起振动，影响加工精度。形，同时引起振动，影响加工精度。所以加工刚性较差 的工件（如细长轴）应该力求减少切削力。的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力。6.3 切削力切削力Fr 的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：切削力 的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：的方向如左下图 1.切向力 切向力Fz 切向力 2.轴向力 轴向力Fx 轴向力 3.径向力 径向力Fy 径向力Fr =FX

36、+Fy +FZ2 22Fy6.3 切削力主偏角影响径向力的分配：主偏角影响径向力的分配：6.4切削热切削热产生原因：切削热产生原因：1.切屑变形；切屑变形；切屑变形 2.工件与刀具的摩擦；工件与刀具的摩擦；工件与刀具的摩擦切削热传出途径：切削热传出途径：a.由切屑带走，带走越多越有利；a.由切屑带走，带走越多越有利；由切屑带走 b.由周围空气和冷却介质带走 由周围空气和冷却介质带走，b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越 多越有利；多越有利；c.传入工件 传入工件，c.传入工件，使工件温度升高，引起工件变 产生误差；形，产生误差；d.传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降 传入刀具，使刀具温度

37、升高。磨损加快。低，磨损加快。6.5 降低切削温度的措施1.减少切削热的产生：1.减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度 减少切削热的产生 和切削用量，和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变 选用大的背吃刀量和小的进给量。形，选用大的背吃刀量和小的进给量。2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施；改善散热条件 冷却液一般有：冷却液一般有：水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作

38、用。切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油 乳化液：具有良好的流动性和导热性，加水稀释而成，应用最广泛。加水稀释而成，应用最广泛。复习思考题1、试说明下列加工方法的主运动和进给运动：、试说明下列加工方法的主运动和进给运动：（1）车端面；）车端面；（2）在车床上钻孔；第八章）在车床上钻孔；（3）在钻床上钻孔；）在钻床上钻孔；（4）在铣床上铣平面；）在铣床上铣平面；（5）在平面磨床上磨平面；）在平面磨床上磨平面；零件表面的加工方案（6）在外圆磨床上磨孔。）在外圆磨床上磨孔。2、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和、试说明车削的切削用量（包括名称

39、、定义、单位），简述切削用量选择的原则。），简述切削用量选择的原则 单位），简述切削用量选择的原则。p a g e 83、对刀具材料的性能有那些要求？、对刀具材料的性能有那些要求？4、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是、什么？各适合做什么刀具？什么？各适合做什么刀具？5、积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有何、积屑瘤是如何形成的？影响？影响？6、试分析车外圆时各切削分力的作用和影、响。7、切削热对切削加工有什么影响？、切削热对切削加工有什么影响？8、简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和、简述车刀前角、后角、主偏角、刃倾角的作用及选择原则。刃倾角的作用及选择原则。9、切削液的主要作用是什么？常根

40、据哪些主要因、切削液的主要作用是什么？素选用切削液？素选用切削液？10、已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部、已知下列车刀的主要角度，分的示意图：分的示意图：第八章 o=8=60（1）外圆车刀：o=10）外圆车刀：=10 s =4 (2)切断刀：o=10 o=6=90 切断刀：零件表面的加工方案=2 s =0 11、车削外圆时，工件转速 360 r/m i n ，切削速、车削外圆时，工件转速n 试求工件直径d 度v =150 m/m i n ,试求工件直径。12、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、钻花等复、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、杂刀具？杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀 而较

41、少采用硬质合金？具？而较少采用硬质合金？第二章金属切削机床返回索引1、机床的类型、金属切削机床是用来对工件进行加工的机 故称为“工作母机”习惯上称机床。器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。?按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类 大类；钻床、磨床、齿轮加工机床等 大类；?按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；?按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机 按重量分类：分为一般机床、床。?机床的型号：如：C6136表示 机床的型号：表示 表示2、机床的基本结构、1.主

42、传动部件：用来实现机床主运动；主传动部件：用来实现机床主运动；主传动部件 2.进给传动部件：主要用来实现机床进给运动；进给传动部件：进给传动部件 主要用来实现机床进给运动；3.工件安装装置：用来安装工件；工件安装装置：工件安装装置 用来安装工件；4.刀具安装装置：用来安装刀具；刀具安装装置 用来安装刀具；5.支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 支承件：支承件 用来支承和连接机床各零部件，床的基础构件；床的基础构件；6.机床动力部件：为机床提供动力。机床动力部件：机床动力部件 为机床提供动力。3、机床的传动、机床的传动有机械、液压、气动、机床的传动有机械、液压、气动、电 气等多种形势，气等

43、多种形势，最常见的是机械传动和液 压传动。压传动。机械传动包括皮带传动、齿轮传动、机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母 传动3.1 皮带传动皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用，皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用，是靠胶带与带轮之间的磨擦作用 将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮 上去的。上去的。皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。不易引起机器损坏；不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的 传动比，且磨擦损失大，传动效率较低

44、。传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。3.1 皮带传动如果考虑皮带与皮带轮之间的滑动，其传动比为：如果考虑皮带与皮带轮之间的滑p a g e 9动，其传动比为：i =(d 1/d 2)=(n 2/n 1)式中：式中：d 1 主动皮带轮的直径 d 2 被动皮带轮的直径 n 1 主动皮带轮的转速 n 2 被动皮带轮的转速 滑动系数，约为 滑动系数，约为0.983.2 齿轮传动齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，这 种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮传 动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。动等，最常见

45、的是直齿圆柱齿轮。设：z 1和n 1分别为主动轮的齿数和转速 z 2和n 2分别为被动轮的齿数和转速 传动比 i =(z 1/z 2)=(n 2/n 1)3.3 涡轮、蜗杆传动 涡轮、采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动，采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传动，其传动的优点是：可获得较大的降速比，传动 其传动的优点是：可获得较大的降速比，平稳、噪音小，结构紧凑。平稳、噪音小，结构紧凑。其缺点是传动效率 低，并需要良好的润滑条件3.4 齿轮、齿条传动 齿轮、齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运动 当齿轮为主动轮时），），也可将直线运动转变为旋转（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋转 运

46、动（当齿条为主动件时），在实际运用中，），在实际运用中 运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前者 居多。居多。齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，传动的平稳性和准确性较差。传动的平稳性和准确性较差。3.5 丝杆、螺母传动 丝杆、丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，例 如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，刀架便作纵向运动。刀架便作纵向运动。其传动的优点是工作平稳，无噪音，其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺点是传 动效率较低。动效率较低。4、机

47、床的变速机构、在一般的通用机床上通过变速机构实 现接近理想值的切削速度。现接近理想值的切削速度。变换机床转速的主要装置是机床的齿 轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，最常 见的为滑动齿轮变速机构和离合器式齿轮 变速机构4.1 滑动齿轮变速机构带长键的从动轴上装有滑动齿轮 带长键的从动轴上装有滑动齿轮z 2,z 4,z 6,通过 手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴 手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴上的齿 相啮合，轮z 1,z 3,z 5 相啮合，其传动比 i 1=z 1/z 2 i 2=z 3/z 4 i 3=z 5/z 6 的转速分别为：轴的转速分别为：n

48、 2=i 1n 1 或n 2=i 2n 1或 n 2=i 3n 1 式中n 为轴的转速,为轴的转速）（式中n 1为轴的转速 n 2为轴的转速）4.2 离合器式齿轮变速机构从动轴两端空套有齿轮 从动轴两端空套有齿轮z 2和z 4，它们分别与固定 在主动轴上的齿轮z 啮合。中部带有键3，在主动轴上的齿轮 1和z 3啮合。轴中部带有键，并装有压嵌式离合器4。当手柄左移或右移离合器时，并装有压嵌式离合器。当手柄左移或右移离合器时，离合器的爪1与齿轮 啮合或爪2与齿轮 啮合，与齿轮z 与齿轮z 离合器的爪 与齿轮 2啮合或爪 与齿轮 4啮合，这样轴 可得到两种不同的转速，其传动比是：可得到两种不同的转速

49、，其传动比是：i 1=z 1/z 2 i 2=z 3/z 45、车床的基本结构挂轮箱 床头箱 进 给 箱 卡 盘 中 心 架 溜 板 箱 尾 架 丝 杆 光 杆主电机及变速机构5.1车床的主传动车削的进给量p a g e 10如果工件的转速加快，进给量是否会变化？如果工件的转速加快，进给量是否会变化？所谓进给量，是指主轴转一圈（答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循 环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱）、刀架沿进给方向移动的距离，刀架沿进给方向移动的距离 的挂轮手柄没有调整，的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没 有变化，进给量就不会发生变化。有变化，进给量就不会发生变化。5.

50、1.1 车床的传动框图5.2车削的加工范围 车削的加工范围车削是以加工回转体为主要加工目的。车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以 加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。5.3 车削的工艺特点粗加工：经济精度可达到IT10 表面粗糙度在25 IT10，251.粗加工：经济精度可达到IT10，表面粗糙度在2512.5之间 之间;12.5之间;精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗糙度Ra 6.3精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗