切削加工基础知识课件.ppt

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1、机机械械制制造造工工艺艺基基础础太太重重技技工工学学校校 王王巧巧英英 第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识基础教研室基础教研室2008 2008 年年 11 11 月月教材分析教材分析 机制工艺机制工艺这门课程这门课程实践性实践性强、直观强、直观性强、涉及面广，本章内容是本门课程中切性强、涉及面广，本章内容是本门课程中切削加工工艺（冷工艺）这一部分的削加工工艺（冷工艺）这一部分的重要内容重要内容，学好本章内容，可以对后续章节的学习学好本章内容，可以对后续章节的学习奠定奠定一个良好的一个良好的基础基础。1/11/202321/11/202334-4 切削液切削液 4-1 切削运动和切削用量

2、切削运动和切削用量4-2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料4-3 切削力和切削温度切削力和切削温度4-5 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量第四章第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识重点重点难点难点概述概述总结总结1/11/202344-4 切削液切削液4-1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量4-2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料4-3 切削力和切削温度切削力和切削温度第四章第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识一、切削运动一、切削运动二、切削用量二、切削用量 4-5 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量概述概述1/11/202354-4 切削液切削液4-

3、1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量4-2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料4-3 切削力和切削温度切削力和切削温度第四章第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识4-5 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量一、刀具切削部一、刀具切削部分的几何形状分的几何形状二、刀具切削部二、刀具切削部分的材料分的材料概述概述1/11/202364-4 切削液切削液4-1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量4-2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料4-3 切削力和切削温度切削力和切削温度第四章第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识4-5 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量一、切削

4、力一、切削力二、切削温度二、切削温度概述概述1/11/202374-4 切削液切削液4-1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量4-2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料4-3 切削力和切削温度切削力和切削温度第四章第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识4-5 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量一、切削液的作用一、切削液的作用二、切削液的选用二、切削液的选用 概述概述1/11/202384-4 切削液切削液4-1 切削运动和切削用量切削运动和切削用量4-2 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料4-3 切削力和切削温度切削力和切削温度第四章第四章 切削加工基础知识切削加工基础知识4

5、-5 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量一、加工精度一、加工精度二、加工表面质量二、加工表面质量概述概述1/11/20239切削加工概述切削加工概述 钳加工钳加工：手工：手工 机加工机加工：机器：机器 1/11/20231041 切削运切削运动动和切削用量和切削用量 切削运动切削运动和和切削切削用量用量是切削加工的基是切削加工的基本内容更是进一步学本内容更是进一步学习切削加工其它知识习切削加工其它知识的基础。的基础。1/11/202311一、切削运动一、切削运动 主运动主运动：线速度高消耗功率大。：线速度高消耗功率大。进给运动进给运动：其余的运动。：其余的运动。铣动画铣动画图图片片车

6、动画车动画1/11/202312常见机床的切削运动常见机床的切削运动1/11/202313结论结论：1、主运动可以是主运动可以是旋转运动旋转运动，也可以是，也可以是往复运动往复运动；2、主运动可以是主运动可以是工件工件来实现（车削）来实现（车削）,主运动主运动 也也 可以是可以是刀具刀具来实现（铣削、刨削、钻削加工）来实现（铣削、刨削、钻削加工）;3、主运动只有主运动只有一个一个，进给运动可以是，进给运动可以是一个也可一个也可 以是多个以是多个。切削运动切削运动1/11/202314三种表面三种表面待加工表面待加工表面：指加工时工件：指加工时工件上上 有待切除的表面；有待切除的表面；已加工表面

7、已加工表面：指工件：指工件上上 经刀具切削后产生的表面经刀具切削后产生的表面;加工表面加工表面：指工件指工件上上 由刀具切削刃形成的表面。由刀具切削刃形成的表面。1/11/202315切削速度切削速度c:进给量进给量f :二、切削用量二、切削用量切削速度切削速度切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度。工件与刀具在进给运动方向的位移量。工件与刀具在进给运动方向的位移量。车：车：mm/r 铣：铣：mm/r 刨：刨：mm/str一般指已加工表面和待加工表面间的一般指已加工表面和待加工表面间的垂直距离。垂直距离。1/11/202316切削用量切削用量计算计算在在

8、X6132型铣床上，用直型铣床上，用直径为径为80mm的圆柱形铣刀的圆柱形铣刀以以25m/min的铣削速度进的铣削速度进行铣削，问铣床主轴转速行铣削，问铣床主轴转速应调整为多少？应调整为多少？答：据铣床铭牌，实际选铣床主轴转速为答：据铣床铭牌，实际选铣床主轴转速为95r/min1/11/202317 切削运动切削运动和和切削用量切削用量是切削加工的基础知识，是切削加工的基础知识，也是我们必须掌握的切削也是我们必须掌握的切削加工的基本内容。尤其要加工的基本内容。尤其要掌握车、铣、刨、钻、镗、掌握车、铣、刨、钻、镗、磨这几种常用切削加工的磨这几种常用切削加工的两类运动及切削用量的三两类运动及切削用

9、量的三要素。要素。第一节小结第一节小结第一节小结第一节小结1/11/202318 要进行切削加工离不要进行切削加工离不开刀具，开刀具，刀具切削部分的刀具切削部分的几何形状几何形状及及刀具切削部分刀具切削部分的材料的材料对刀具的使用性能对刀具的使用性能有着重要的作用同时也影有着重要的作用同时也影响着切削加工的质量。响着切削加工的质量。42 刀具几何形状和材料刀具几何形状和材料1/11/202319一、刀具切削部分的几何形状一、刀具切削部分的几何形状1、刀具的组成、刀具的组成1/11/202320 基面基面Pr：假定工作平面假定工作平面Pf:主切削平面主切削平面Ps :副切削平面副切削平面Ps:正

10、交平面正交平面Po :参考系参考系动画动画1/11/202321参考系参考系1/11/202322参考系参考系1/11/202323一、一、前角前角0、定义：前面定义：前面(A)与基面与基面(Pr)间的夹角，间的夹角，在正交平面在正交平面(Po)中测量。中测量。、找前角。、找前角。、前角的作用。、前角的作用。几何角度几何角度前角前角0在车刀上找在车刀上找作图找作图找1/11/202324 工工件件材材料料的的强强度度和和硬硬度度降降低低时时，可可取取较较大大甚甚至至很很大大的的前前角角，反反之之，应应取取小小值值甚甚至至负负值值；刀刀具具材材料料的的强强度度和和韧韧性性较较差差，应应取取小小值

11、值，反反之之，应应取取大大值值；粗粗加加工工时时，特特别别是是断断续续切切削削，承承受受冲冲击击载载荷荷或或对对于于有有硬硬皮皮铸铸、锻锻件件粗粗车车时时，应应适适当当减小前角，减小前角，精加工精加工时，应选较大的前角。时，应选较大的前角。几何角度几何角度前角的选择原则：前角的选择原则：1/11/202325o1 +ooPO-POPOPOA1A PrPsA2o2 -0（oo）几何角度几何角度1/11/202326二、二、后角后角0、定定义义：主主后后面面(A)与与切切削削平平面面(Ps)间间的的夹夹角角，在正交平面在正交平面(Po)中测量。中测量。、找出后角。、找出后角。、后角的作用、后角的作

12、用。几何角度几何角度后角后角0楔楔角角在车刀上找在车刀上找作图找作图找动画动画1/11/202327几何角度几何角度-楔角楔角o 0（oo）采用采用类比法类比法利用楔角进一步理解前角和后角利用楔角进一步理解前角和后角的选择原则。的选择原则。oo1 +oPO-POA1A PsPr1/11/202328前角和后角的选择原则：前角和后角的选择原则：前角大，刀锋利，强度差，适于精加工；前角大，刀锋利，强度差，适于精加工；前角小，强度好，散热佳，适于粗加工；前角小，强度好，散热佳，适于粗加工；后角大，刀锋利，摩擦小，适于精加工；后角大，刀锋利，摩擦小，适于精加工；后角小，强度好，散热佳，适于粗加工后角小

13、，强度好，散热佳，适于粗加工。几何角度几何角度1/11/202329几何角度几何角度主副偏角主副偏角、定义：主切削平面、定义：主切削平面(Ps)与假定工作平与假定工作平面间面间(Pf）的夹角，在基面）的夹角，在基面(Pr)中测量。中测量。、找出主偏角和副偏角。、找出主偏角和副偏角。、引出、引出Kr三、三、主偏角主偏角Kr和副偏角和副偏角刀尖刀尖角角在车刀上找在车刀上找作图找作图找动画动画1/11/202330刀尖角刀尖角不是基本角度，也是一个派生角度，且不是基本角度，也是一个派生角度，且 r=1800-（Kr+Kr）几何角度几何角度刀尖角刀尖角rPs1/11/202331几何角度几何角度刃倾角

14、刃倾角s四、刃倾角四、刃倾角s、定义：主切削刃（、定义：主切削刃（S）与基面）与基面(Pr)间的夹间的夹 角，角，在主切削平面在主切削平面(Ps)中测量。中测量。、找出刃倾角。、找出刃倾角。在车刀上找在车刀上找作图找作图找动画动画1/11/202332POPsPrs几何角度几何角度刃倾角刃倾角s动画动画1/11/202333二、刀具切削部分的材料二、刀具切削部分的材料1、基本要求：、基本要求：高的硬度；高的硬度；良好的耐磨性；良好的耐磨性；足够的强度和韧性；足够的强度和韧性；高的热硬性；高的热硬性；良好的工艺性；良好的工艺性；良好的导热性和较好的化学惰性。良好的导热性和较好的化学惰性。1/11

15、/202334优质碳素工具钢优质碳素工具钢合金工具钢合金工具钢高速工具钢高速工具钢硬质合金硬质合金二、刀具切削部分的材料二、刀具切削部分的材料2、常用刀具材料：、常用刀具材料：钨钴类（钨钴类（YG）钨钛钴类（钨钛钴类（YT）1/11/202335 刀具切削部分的几何形状刀具切削部分的几何形状及及刀具切削部分的刀具切削部分的材料材料对刀具的使用性能有着重要的作用。但对于对刀具的使用性能有着重要的作用。但对于初学者来说，这节的内容比较难，要求老师把复初学者来说，这节的内容比较难，要求老师把复杂的问题简单化，抽象的问题具体化，就可以收杂的问题简单化，抽象的问题具体化，就可以收到事半功倍的效果。到事半

16、功倍的效果。第二节小结第二节小结第二节小结第二节小结1/11/202336车刀的标注角度车刀的标注角度车刀的标注角度车刀的标注角度 1/11/202337 切削力切削力和和切削温度切削温度是是切削加工中的两个重要切削加工中的两个重要内容，直接影响着加工内容，直接影响着加工质量的好坏。质量的好坏。43 切削力和切削温度切削力和切削温度1/11/202338切削力和切削抗力切削力和切削抗力总切削力和总切削抗力总切削力和总切削抗力总切削力的分解总切削力的分解影响总切削力的因素影响总切削力的因素一、切削力一、切削力1/11/202339切削力：切削加工时刀具对切削力：切削加工时刀具对 工件的作用力。工

17、件的作用力。切削抗力：工件抵抗刀具切切削抗力：工件抵抗刀具切 削所产生的阻力。削所产生的阻力。切削力与切削抗力切削力与切削抗力 切削力与切削抗力是一对切削力与切削抗力是一对作用力与反作用力作用力与反作用力。总切削力与总切削抗力是一对总切削力与总切削抗力是一对作用力与反作用力作用力与反作用力。1/11/202340切削力切削力Fc：垂直切削分力：垂直切削分力 与与v vc c 一致一致 消耗功率最大消耗功率最大背向力背向力Fp:径向切削分力径向切削分力 不消耗功率不消耗功率进给力进给力Ff:轴向切削分力轴向切削分力 与与v vf f一致一致 消耗功率消耗功率5%5%同样，总切削抗力可分解为同样，

18、总切削抗力可分解为切削抗力切削抗力 、背向抗、背向抗力力 和进给抗力和进给抗力总切削力的分解总切削力的分解FcFpFf1/11/202341总切削力的分解总切削力的分解1/11/202342工件材料工件材料：切削用量切削用量：刀具角度刀具角度:切削液切削液：影响因素影响因素oF;oF强度强度 硬度硬度 塑性塑性 韧性韧性 Fp 、f F类比类比口诀口诀1/11/202343切削热切削热切削温度切削温度减少切削热和降低减少切削热和降低 切削温度的措施切削温度的措施二、切削热和切削温度二、切削热和切削温度1/11/202344切削热切削热 切削过程中，由切削过程中，由于被切削材料层的变于被切削材料

19、层的变 形、分离及刀具和被形、分离及刀具和被切削材料间的摩擦而切削材料间的摩擦而产生的热量。产生的热量。1/11/202345切削温度切削温度2、降低切削温度的措施：、降低切削温度的措施：（1）合理选择刀具材料和刀具几何角度。）合理选择刀具材料和刀具几何角度。（2）合理选择切削用量。）合理选择切削用量。（3）适当选择和使用切削液。）适当选择和使用切削液。1、切削温度：切削过程中，切削区域的温度。、切削温度：切削过程中，切削区域的温度。强调强调：切削过程中产生的切削热大部分由：切削过程中产生的切削热大部分由切屑切屑带走。带走。1/11/202346 切削力切削力和和切削温度切削温度是切削加工中的

20、两是切削加工中的两个重要内容，重点是理解影响切削力的因个重要内容，重点是理解影响切削力的因素从而掌握减小切削力和降低切削温度的素从而掌握减小切削力和降低切削温度的措施。措施。第三节小结第三节小结第三节小结第三节小结1/11/202347切削液的作用切削液的作用切削液的种类切削液的种类切削液的选用切削液的选用44 切削液切削液1/11/202348冷却作用冷却作用：带走切削热带走切削热,降降 低切削温度低切削温度润滑作用润滑作用：形成润滑膜形成润滑膜,减减 少摩擦少摩擦清洗和排屑作用清洗和排屑作用：冲走切冲走切 屑和磨粒屑和磨粒切削液的作用切削液的作用1/11/202349切削液的种类切削液的种

21、类种类种类主要成分主要成分冷却性冷却性润滑性润滑性应用应用水溶液水溶液水水+防锈剂防锈剂+添加剂添加剂好好差差磨削磨削乳化液乳化液矿物油矿物油+乳化剂乳化剂+添加添加剂剂中中中中粗加工粗加工切削油切削油矿物油矿物油+添加剂添加剂差差好好精加工精加工1/11/202350工件材料工件材料：刀具材料刀具材料：加工方法加工方法：加工要求加工要求：切削液的选用切削液的选用1/11/202351 切削液切削液是为提高是为提高切削加工效果而使切削加工效果而使用的液体，本节重用的液体，本节重点掌握切削液的作点掌握切削液的作用和种类。用和种类。第四节小结第四节小结第四节小结第四节小结1/11/202352 机

22、器零件的加机器零件的加工工质量指标质量指标分为两分为两类：类：加工精度加工精度和和加加工表面质量。工表面质量。45 加工精度和加工表面质量加工精度和加工表面质量1/11/202353 定定 义：义：指零件加工后的实际几何尺寸与理指零件加工后的实际几何尺寸与理想几何参数的符合程度。想几何参数的符合程度。分分 类类尺寸精度尺寸精度形状精度形状精度位置精度位置精度一、加工精度一、加工精度1/11/202354加工精度加工精度 获得规定尺寸精度的方法获得规定尺寸精度的方法试切法试切法自动获得法自动获得法自动控制法自动控制法用定尺寸刀具加工用定尺寸刀具加工调整法调整法1/11/202355加工表面质量加

23、工表面质量:包括零件包括零件表面微观几何形状表面微观几何形状和和零件表面层材料的物理、力学性能零件表面层材料的物理、力学性能两个两个方面的内容。方面的内容。加工表面质量的好坏用加工表面质量的好坏用表面粗糙度表面粗糙度和和表面表面层材料的物理力学性能层材料的物理力学性能来衡量。来衡量。二、加工表面质量二、加工表面质量1/11/202356加工表面的微观几何误差，一般加工表面的微观几何误差，一般是由于切削过程中，刀具相当于是由于切削过程中，刀具相当于零件的运动轨迹、刀具和零件表零件的运动轨迹、刀具和零件表面的摩擦、切削层金属的撕裂以面的摩擦、切削层金属的撕裂以及工业系统的振动等原因所致。及工业系统

24、的振动等原因所致。加工表面质量加工表面质量表表面面粗粗造造度度1/11/202357加工表面质量加工表面质量表面表面层材层材料的料的物理物理力学力学性能性能加工加工硬化硬化残余残余应力应力金相金相组织组织变化变化工件表层金属在形成已加工表面的过工件表层金属在形成已加工表面的过程中经过强烈的塑性变形，使其晶粒程中经过强烈的塑性变形，使其晶粒伸长、扭曲和破碎而被强化的现象伸长、扭曲和破碎而被强化的现象在没有外力作用的情况下，零件内部在没有外力作用的情况下，零件内部残存的应力残存的应力,可分为残余拉应力和残可分为残余拉应力和残余压应力余压应力;前者降低零件的疲劳强度，前者降低零件的疲劳强度，后者可提

25、高零件的疲劳强度后者可提高零件的疲劳强度表面层材料因切削热的影响而引起的表面层材料因切削热的影响而引起的金相组织变化。金相组织变化。1/11/202358 加工精度加工精度和和加工表面质量加工表面质量是检验是检验机器零件加工质量的指标，机器零件加工质量的指标，对零件的对零件的第五节小结第五节小结第五节小结第五节小结装配和使用性能有装配和使用性能有着极其重要的作用。着极其重要的作用。1/11/202359本章小结本章小结 本章是切削加工的本章是切削加工的基础知识，涉及切削加基础知识，涉及切削加工的几乎所有内容，所工的几乎所有内容，所以整体感觉内容比较杂以整体感觉内容比较杂碎，必须作一个总结概碎，必须作一个总结概括来理顺知识点。同时括来理顺知识点。同时有必要去冷加工车间参有必要去冷加工车间参观实习加深认识和理解。观实习加深认识和理解。作业：作业：习题册习题册 下厂参观下厂参观1/11/202360敬请诸位同仁敬请诸位同仁批评指正批评指正1/11/2023612008年年11月月1/11/202362