第一章金属切削加工基础.

1一、金属切削加工金属切削加工钳工机械加工一般是通过工人手持工具来进行加工的，加工方法有划线、錾、锯、刮、研、攻丝等由工人操作机床来完成切削加工的，如车、铣、钻、刨、磨、齿轮加工等1.1切削运动及切削要素是使用切削工具，在工具和工件的相对运动中，将坯料或工件上的多余材料切除，使工件获得所要求的形状、尺寸、位置精度和表面质量的加工方法。第一章金属切削加工基础112第一章金属切削加工基础二、切削运动21.1切削运动及切削要素2(刀具与工件之间的相对运动称为切削运动)按其功能的不同，切削运动分为主运动和进给运动。主运动：使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具前刀面接近工件而实现切削。它的速度最高，消耗功率最大。进给运动：使刀具与工件之间产生附加的相对运动，与主运动配合，即可连续地切除切屑，获得具有所需几何特性的已加工表面。31、主运动可以是旋转运动，也可以是往复运动；2、主运动可以是工件来实现（车外圆）,主运动也可以是刀具来实现（刨、铣加工）;3、主运动只有一个，进给运动可以一个以上。第一章金属切削加工基础31.1切削运动及切削要素34三、工件上形成的表面第一章金属切削加工基础41.1切削运动及切削要素45第一章金属切削加工基础51.1切削运动及切削要素567四、切削要素1.切削用量切削速度进给量背吃刀量c第一章金属切削加工基础71.1切削运动及切削要素78四、切削要素定义：在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于工件在主运动方向上的瞬时速度(m/s或m/mim)，用Vc表示。(在单位时间内，工件与刀具沿主运动方向相对移动的距离。)以车削加工为例（主运动为旋转运动）:)min(1000=)(60×1000=mdnπsmdnπcv切削速度1.切削用量第一章金属切削加工基础81.1切削运动及切削要素89四、切削要素()min10002=)(60×10002=mLnsmLnvrrc刨削加工为例（主运动为往复直线运动）:切削速度1.切削用量第一章金属切削加工基础91.1切削运动及切削要素9L——往复行程长度，mm;Nr——主运动每秒或每分钟的往复次数，st/s或st/min;10进给量（f）1）单齿刀具（f）dmdwfn12fapKr四、切削要素1.切削用量定义：在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进给运动方向的相对位移。第一章金属切削加工基础101.1切削运动及切削要素（mm/r或mm/st）10如车削加工：工件每转一转，刀具相对工件的位移mm/r；如牛头刨床：刀具每走一个行程，在进给方向上相对于工件的位移，mm/st11进给量（f）2）多齿刀具（fz）进给速度vfznffnvzf==（mm/s或mm/min）四、切削要素1.切削用量第一章金属切削加工基础111.1切削运动及切削要素11对于多齿刀具加工时，进给运动的瞬时速度称为进给速度，即fV（每齿进给量fz×刀具齿数z×每秒多少转）12背吃刀量（ap）2=mwpdda-四、切削要素1.切削用量第一章金属切削加工基础121.1切削运动及切削要素（mm）12dmdwfn12fapKr切削要素132.切削层几何参数四、切削要素第一章金属切削加工基础131.1切削运动及切削要素切削层：工件上正被切削刃切削的一层金属，即相邻两个加工表面之间的一层金属。切削宽度切削面积切削厚度bDhDAD13D142.切削层几何参数四、切削要素第一章金属切削加工基础141.1切削运动及切削要素切削面积AD14切削厚度hD（即相邻加工表面间的距离）切削宽度bD（沿主切削刃上度量的切削层尺寸）D152.切削层几何参数bDhDAD=bD×hDD四、切削要素第一章金属切削加工基础151.1切削运动及切削要素15当kr变小，则增大，减少，这时，单位长度切削刃上承受切削力减少，切屑变薄，散热效果好，但切削的径向分力增大；当kr变大，则情况正相反。↑Db↓Dh讨论：在AD不变时：16一、刀具材料（1）较高硬度，常温下60HRC以上（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性1.2刀具材料及刀具构造第一章金属切削加工基础1、对刀具材料(切削部分）的要求16可加工性可磨削性热处理性能16刀具材料的种类刀具切削部分材料碳素工具钢合金工具钢高速钢硬质合金陶瓷和超硬刀具材料工具钢17一、刀具材料2、常用刀具材料的性能及用途18一、刀具材料铣刀、齿轮刀具麻花钻，其他成形刀具丝锥、板牙锉刀锯条用途W18Cr4V（是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢）CrWMn、9SiCr（9SiCr，即碳素工具钢中加入Cr、w、Mn、Si）T10、T10A、T12（T10A含C0.7~1.2%的优质钢）例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途181819硬质合金陶瓷材料例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）适用于加工铸铁，青铜等脆性材料适用于加工钢件用途各种刀片高硬度钢材精加工2、常用刀具材料的性能及用途19192021nf切削部分夹持部分二、刀具的组成刀具的组成切削部分夹持部分第一章金属切削加工基础211.2刀具材料及刀具构造21221.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状三个刀面、两个刀刃、一个刀尖第一章金属切削加工基础221.2刀具材料及刀具构造22231.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状nf前刀面第一章金属切削加工基础231.2刀具材料及刀具构造23前刀面—切屑沿其流出的刀面24nf前刀面主后面1.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状主后刀面—与工件加工面相对的刀面第一章金属切削加工基础241.2刀具材料及刀具构造2425nf前刀面主后面副后面1.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状副后刀面—与工件已加工面相对的刀面第一章金属切削加工基础251.2刀具材料及刀具构造2526nf前刀面主切削刃主后面副后面1.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状主切削刃—前刀面与主后刀面的交线，它完成主要切削工作第一章金属切削加工基础261.2刀具材料及刀具构造2627nf前刀面主切削刃副切削刃主后面副后面1.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状副切削刃—前刀面与副后刀面的交线，它配合主刀刃最终形成已加工表面第一章金属切削加工基础271.2刀具材料及刀具构造2728nf前刀面主切削刃副切削刃刀尖主后面副后面1.刀具切削部分的组成三、刀具的几何形状刀尖（过渡刃）—主切削刃与副切削刃的连接部分第一章金属切削加工基础281.2刀具材料及刀具构造2829用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量时几何参数的参考系2.车刀切削部分的主要角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础(1)辅助平面—刀具静止参考系—刀具工作参考系用于规定刀具进行切削加工时几何参数的参考系标注角度工作角度291.2刀具材料及刀具构造2930静止参考系假定条件：①不考虑进给运动；②车刀刀尖与工件轴线等高；③刀柄的中心线垂直于进给方向。2.车刀切削部分的主要角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础(1)辅助平面—刀具静止参考系301.2刀具材料及刀具构造30312.车刀切削部分的主要角度(1)辅助平面—刀具静止参考系①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作面Pfnf标注角度工作角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础311.2刀具材料及刀具构造3132(1)辅助平面—刀具静止参考系①基面prPr：过切削刃选定点，垂直于该点假定主运动方向的平面2.车刀切削部分的主要角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础321.2刀具材料及刀具构造3233①基面pr②切削平面psPs：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面。(1)辅助平面—刀具静止参考系2.车刀切削部分的主要角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础331.2刀具材料及刀具构造3334①基面pr②切削平面ps③正交平面popo：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面(1)辅助平面—刀具静止参考系2.车刀切削部分的主要角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础341.2刀具材料及刀具构造3435①基面pr②切削平面ps③正交平面po④假定工作面PfPf：过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面2.车刀切削部分的主要角度三、刀具的几何形状第一章金属切削加工基础(1)辅助平面—刀具静止参考系351.2刀具材料及刀具构造3536Ⅰ.主偏角kr:主切削平面与假定工作平面间的夹角（即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角）Ⅱ.副偏角kr′:副切削平面与假定工作平面间的夹角（即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角）(2)标注角度(五个)①在基面pr内的标注角度2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础361.2刀具材料及刀具构造3637当背吃刀量和进给量一定时，主偏角越小，切削层公称宽度（）而公称厚度（），即切下宽而薄的切屑。这时主切削刃单位长度上的负荷（），并且散热条件较好，有利于刀具耐用度的（）。(2)标注角度(五个)①在基面pr内的标注角度2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础371.2刀具材料及刀具构造37愈大愈小小提高38影响切削层的形状、切削刃的工作长度和单位切削刃上的负荷。减少kr，残留面积的高度小,可减少表面的粗糙度的数值，还可使主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，耐用常用的角度有:45⁰、60⁰、75⁰、90⁰主偏角的作用第一章金属切削加工基础381.2刀具材料及刀具构造3839副偏角的作用影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度。减小kr′,残留面积的高度小,可减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量常用的角度有:5⁰~15⁰,粗加工时取较大值。第一章金属切削加工基础391.2刀具材料及刀具构造39402.车刀切削部分的主要角度(2)标注角度(五个)②在正交平面po内的标注角度Ⅲ.前角γo:前刀面与基面间夹角。Ⅳ.后角αo:后刀面与切削平面间夹角（粗加工时：6⁰~8⁰）（精加工时：8⁰~12⁰）第一章金属切削加工基础404041前角的作用前角越大.刀越锋利.切削轻快避免过大.否则强度下降.不利散热避免过小.否则刃和头虽强固.但刃变钝前角大小选择的三个依据：工件材料刀具材料加工性质2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础411.2刀具材料及刀具构造4142后角的作用减小主后刀面与加工表面的摩擦后角大.切削刃锋利.摩擦小避免过大.否则不利散热.加速刀具磨损避免过小.否则摩擦加剧后角大小选择依据：加工的种类及性质2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础421.2刀具材料及刀具构造4243(2)标注角度③在切削平面ps内的标注角度刃倾角λs:主切削刃与基面间夹角2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础431.2刀具材料及刀具构造4344刃倾角的正负值，在切削平面内度量(2)标注角度③在切削平面ps内的标注角度2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础441.2刀具材料及刀具构造4445刃倾角主要影响主切削刃的强度、切屑流出的方向及切削分力选取范围（-5⁰~+5⁰）粗加工用负值.精加工用正值或零值主切削刃强度较差.切屑向待加工表面流出.不影响过渡表面质量主切削刃强度较好.切屑向已加工表面流出.可能擦伤已加工表面2.车刀切削部分的主要角度第一章金属切削加工基础451.2刀具材料及刀具构造4546在假设条件下引入了刀具标注角度参考系，并在此基础上定义了刀具的标注角度，试叙述刀具静止参考系4个辅助平面，刀具的5个标注角度。作业：一、切削过程及切屑种类1.3金属切削过程1.切屑形成过程金属切削过程实质是被切削金属层在刀具挤压作用下产生剪切滑移的塑性变形过程第一章金属切削加工基础塑性金属的切削过程一般要经过弹性变形、塑性变形、挤裂、切离四个阶段。48一、切削过程及切屑种类1.3金属切削过程1.切屑形成过程切削层的金属弹性变形塑性变形挤裂切离切削层的金属受到刀具前刀面的推挤后产生弹性变形随着切应力、切应变逐渐增大