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模具制造基础第八讲切削加工基础知识机械制造中的加工方法：加工过程中质量的变化（）m＜0：材料去除加工＝0：材料成形加工：如铸造、锻造、挤压、粉末冶金等＞0：材料累积：利用微体积材料逐渐叠加的方式使零件成形。传统方法有焊接、粘接或铆接等，近几年发展起来的快速原型制造技术切削加工：指利用切削刀具从工件上切除多余材料特种加工：指利用机械能以外的其他能量直接去除材料，如电火花加工、电解加工等第八讲切削加工基础知识机械加工（使用机床设备）如车、铣、磨、钻、刨及齿轮加工等切削加工钳工（用手持工具）如划线、錾削、锯削、锉削、刮研、钻孔和铰孔、攻丝、套扣等切削加工——用切削刀具从毛坯上切除多余的材料，获得几何形状、尺寸和表面粗糙度等方面符合图纸要求的零件的加工过程。第八讲切削加工基础知识零件的种类及其表面的形成零件主要有以下三种表面组成：（1）回转面：如圆柱面、圆锥面（2）平面：（3）曲面——成形面第八讲切削加工基础知识加工表面可以用相应加工方法获得：第八讲切削加工基础知识图1.2零件表面的成形工件表面的成形方法第八讲切削加工基础知识切削加工中发生线（切削刃与被加工表面接触点的轨迹线）是由刀具的切削刃和轨迹的相对运动得到的，不同的加工运动、不同的切削刃形状，形成发生线的方式不同，获得的零件表面就不同。形成零件表面的方法：（1）轨迹法利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工的方法。（2）成形法利用成形刀具对工件进行加工的方法。（3）相切法利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。（4）展成法利用刀具和工件作展成切削运动进行加工的方法。第八讲切削加工基础知识定义：切削运动——刀具与工件间的（切削必须作的）相对运动。分类：根据切削过程中所起的作用，分为主运动和进给运动第八讲切削加工基础知识主运动切除工件上多余金属，形成工件表面必不可少的基本运动。其特征是速度最高，消耗功率最多。消耗机床功率95%。切削加工时主运动只能有一个。Ⅰ——主运动切削运动进给运动使切削层间断或连续投入切削的一种附加运动。其特征是速度小，消耗功率少。消耗机床的功率5%以下。切削加工时进给运动可能不止一个。Ⅱ——进给运动第八讲切削加工基础知识切削加工过程中，工件上形成三个不断变化的表面：待加工表面——工件有待切除金属层的表面过渡表面——主切削刃正在切削着的表面已加工表面——工件经刀具切除多余金属层后形成的新表面第八讲切削加工基础知识切削运动和切削表面第八讲切削加工基础知识切削运动和切削表面第八讲切削加工基础知识第八讲切削加工基础知识★在切削过程中，切削刃相对于工件运动轨迹面，就是工件上的过渡表面和已加工表面。两个要素：一是切削刃，二是切削运动。★不同形状的切削刃与不同的切削运动组合，即可形成各种工件表面。主运动——切除工件多余金属、形成工件新表面所必不可少的基本运动。主运动的特征（判断依据）速度最高消耗功率最大必有一个形式为旋转或直线往复车削主运动是工件的旋转运动铣削和钻削运动是刀具的旋转运动磨削主运动是砂轮的旋转运动刨削主运动是刀具（牛头刨床）或工件（龙门刨床）的往复直线运动等第八讲切削加工基础知识进给运动——使新的切削层金属间断或连续投入切削的运动。进给运动的特征（判断依据）速度较低耗功较少有0～N个可连续，也可步进，形式为旋转或直线往复车削进给运动是刀具的移动铣削进给运动是工件的移动钻削进给运动是钻头沿其轴线方向的移动内、外圆磨削进给运动是工件的旋转运动和移动以及砂轮的横向进给等第八讲切削加工基础知识切削用量在切削时，切削速度、进给量（或进给速度）和背吃刀量3个切削要素的总称。三者又称为切削用量三要素。1.切削速度V（Vc）切削时，刀刃与工件接触点上主运动的最大线速度。即在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移。2.进给量f——又称进给速度、走刀量切削时，工件旋转一周时，刀具沿进给方向的位移量。3.背吃刀量ap——又称切削深度切削时，待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。※它们对加工质量、生产率及加工成本有很大影响。第八讲切削加工基础知识当主运动为旋转运动时，切削速度为：式中：dW—待加工表面直径（mm）n—工件或刀具的转速(r/min)当主运动为往复直线运动（如刨削）时，切削速度为：(m/s)(m/s)式中：nr—主运动每分钟往复次数（次/min）L—往复直线运动行程长度（mm）※计算切削速度时，应选取刀刃上速度最高的点进行计算。第八讲切削加工基础知识1．切削速度V（Vc）工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm／r（或mm／双行程）。2．进给量f进给速度—指单位时间的进给量。进给量与进给速度之间的关系为：fznfnzfV(mm/s)第八讲切削加工基础知识3．切削深度（又称切削深度）ap（mm）式中:——待加工表面直径（mm）——已加工表面直径（mm）wdmd切削深度指待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。如车外圆时，第八讲切削加工基础知识☆切削层参数决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小，通常在垂直于切削速度的平面内度量。切削层:在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作所切除的工件材料层。切削层参数:在基面中测量的切削层长度宽度和面积。第八讲切削加工基础知识切削用量的选择切削用量的选择，对生产率、加工成本和加工质量均有重要影响。约束切削用量选择的主要条件有：工件的加工要求，包括加工质量要求和生产效率要求机床性能，包括动力特性（功率、扭矩）和运动特性刀具耐用度，包括刀具材料的切削性能和刀具寿命※对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，最小是背吃刀量。第八讲切削加工基础知识※首先要保证加工精度和表面质量，同时要兼顾必要的刀具耐用度和生产效率。粗加工时应先考虑用大的背吃刀量，其次考虑用大的进给量，最后选定合理的切削速度。背吃刀量的选择按零件的加工余量而定，在保留后续加工余量的前提下，尽可能一次走刀切完。进给量的选择按刀杆强度和刚度、刀片强度、机床功率和转矩许可的条件，选一个最大的值。在背吃刀量和f进给量已定的基础上，按选定的刀具耐用度，通过查手册来确定切削速度。半精加工和精加工时一般多选用较小的背吃刀量和进给量，在保证合理刀具耐用度前提下确定合理的切削速度。进给量在获得满意的表面粗糙度的前提下选一个较大值。切削用量的选择第八讲切削加工基础知识材料切除率Qz（mm3/min）三要素的乘积Qz=1000Vcfap切削精度尺寸精度——指尺寸的准确程度,由尺寸公差来保证•测量和使用上的需要，不同尺寸精度等级应有相应的表面粗糙度。※当零件表面粗糙度要求越小时，加工费用就越大。形状精度——指被测要素相对于理想形状的准确度,由形状公差来控制•形状精度主要和机床本身精度有关，当然操作方法不当也会影响形状精度。位置精度——零件上被测要素相对于基准之间的位置准确度。•位置精度主要和工件装夹加工顺序安排及操作人员技术水平有关。第八讲切削加工基础知识加工类别加工精度相应表面粗糙度Ra（mm）标注代号表面特征粗车IT1250～25可见明显刀痕IT1125可见刀痕半精车IT106.3可见加工痕迹IT93.2微见加工痕迹精车IT81.6不见加工痕迹IT70.8可辨加工痕迹方向精细车IT60.4微辨加工痕迹方向IT50.2不辨加工痕迹方向第八讲切削加工基础知识