機(jī)械制造基礎(chǔ)-金屬切削加工(本)

1、 第五篇第五篇- -切削加工切削加工 內(nèi)內(nèi) 容容23451切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)刀具材料刀具材料刀具角度刀具角度金屬切削過(guò)程金屬切削過(guò)程常用加工方法綜述常用加工方法綜述 5-1 5-1 切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)切削加工的基礎(chǔ)知識(shí) 金屬切削加工金屬切削加工利用切削刀具與工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用切削刀具與工件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從金屬毛坯上切除多余材料，從而獲得表面粗糙度從金屬毛坯上切除多余材料，從而獲得表面粗糙度及精度合格的機(jī)器零件的過(guò)程。因?yàn)槭窃诶鋺B(tài)下進(jìn)及精度合格的機(jī)器零件的過(guò)程。因?yàn)槭窃诶鋺B(tài)下進(jìn)行的，因此稱之為冷加工。行的，因此稱之為冷加工。熱加工熱加工毛坯毛坯裝配裝配機(jī)器機(jī)器冷加工冷加工粗糙度

2、、精度粗糙度、精度合格的零件合格的零件 尺寸精度尺寸精度 尺寸精度是指尺寸的準(zhǔn)確程度，由尺寸公差控制。尺寸精度是指尺寸的準(zhǔn)確程度，由尺寸公差控制。 公差是尺寸的允許變動(dòng)量，公差越小精度越高。公差示意圖中，上下偏差之間所限定的區(qū)域稱為公差帶。公差最大極限尺寸最小極限尺寸上偏差下偏差零線和基本偏差零線和基本偏差零線通常表示基本尺寸，基本偏差則是零線通常表示基本尺寸，基本偏差則是用以確定公差帶相對(duì)于零線位置較近的那個(gè)上偏差或下偏差。用以確定公差帶相對(duì)于零線位置較近的那個(gè)上偏差或下偏差?？椎幕酒钣么髮懹⑽淖帜副硎?，軸用小寫字母表示孔的基本偏差用大寫英文字母表示，軸用小寫字母表示公差等級(jí)公差等級(jí)同一

3、基本尺寸，同一基本尺寸，若公差等級(jí)相同則公差值相等，若公差等級(jí)相同則公差值相等，公差帶等寬公差帶等寬 形狀精度形狀精度 形狀精度是指零件上被測(cè)要素（線或面）相對(duì)于理形狀精度是指零件上被測(cè)要素（線或面）相對(duì)于理想形狀的準(zhǔn)確程度，由形狀公差來(lái)控制。想形狀的準(zhǔn)確程度，由形狀公差來(lái)控制。 直線度 平面度 圓度圓柱度圓柱度線輪廓度線輪廓度面輪廓度面輪廓度形狀公差的標(biāo)注形狀公差的標(biāo)注在圖紙上用兩個(gè)框格標(biāo)注，前一框格標(biāo)注形在圖紙上用兩個(gè)框格標(biāo)注，前一框格標(biāo)注形狀公差符號(hào)，后一框格填寫形狀公差值狀公差符號(hào)，后一框格填寫形狀公差值 位置精度位置精度 位置精度是指零件上被測(cè)要素（線或面）相對(duì)于基位置精度是指零件上

4、被測(cè)要素（線或面）相對(duì)于基準(zhǔn)之間的位置準(zhǔn)確程度，由位置公差來(lái)確定。準(zhǔn)之間的位置準(zhǔn)確程度，由位置公差來(lái)確定。 平行度 垂直度 同軸度 位置度圓跳動(dòng)圓跳動(dòng)全跳動(dòng)全跳動(dòng)傾斜度傾斜度對(duì)稱度對(duì)稱度位置公差的標(biāo)注位置公差的標(biāo)注在圖紙上用三個(gè)框格標(biāo)注，前一框格標(biāo)注位置公差符號(hào)，在圖紙上用三個(gè)框格標(biāo)注，前一框格標(biāo)注位置公差符號(hào)，后一框格填寫位置公差值，第三框格標(biāo)注基準(zhǔn)代號(hào)后一框格填寫位置公差值，第三框格標(biāo)注基準(zhǔn)代號(hào) 表面粗糙度表面粗糙度 在切削加工過(guò)程中，刀具會(huì)振動(dòng)、與工件摩擦，在在切削加工過(guò)程中，刀具會(huì)振動(dòng)、與工件摩擦，在工件已加工表面上留下微小的波峰與波谷，這些微工件已加工表面上留下微小的波峰與波谷，這些

5、微小波峰、波谷的高低程度和間距狀況稱為表面粗糙小波峰、波谷的高低程度和間距狀況稱為表面粗糙度。度。 表面粗糙度以工件表面輪廓的平均算術(shù)偏差表面粗糙度以工件表面輪廓的平均算術(shù)偏差RaRa來(lái)表來(lái)表征，單位是微米。征，單位是微米。 幾種主要切削表面及切削方式幾種主要切削表面及切削方式 外圓面：車、磨削；外圓面：車、磨削； 內(nèi)圓面（孔）：鉆、鏜、車、磨、拉削；內(nèi)圓面（孔）：鉆、鏜、車、磨、拉削； 平面：刨、銑、車、磨、拉削；平面：刨、銑、車、磨、拉削； 成形面：車、銑、磨、拉削。成形面：車、銑、磨、拉削。 粗車外圓粗車外圓 車錐體車錐體 車孔車孔 銑端面銑端面 銑齒銑齒 銑鍵槽銑鍵槽 磨削外圓磨削外圓

6、 平面磨削平面磨削 鏜孔鏜孔 鉆孔鉆孔 5-1-2 5-1-2 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)( (直線和回轉(zhuǎn)直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)基本運(yùn)動(dòng)單元運(yùn)動(dòng)兩個(gè)基本運(yùn)動(dòng)單元) )； 切削運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。切削運(yùn)動(dòng)由主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。 主運(yùn)動(dòng)直接切下切屑的運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)速最高、消耗功率最大、唯一一個(gè)）； 車削中的工件旋轉(zhuǎn) 磨削中的砂輪旋轉(zhuǎn) 銑削中的刀具旋轉(zhuǎn) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 使金屬層不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)（一個(gè)或多個(gè)）； 車削、銑削中的工件移動(dòng) 外圓磨時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)和軸 向移動(dòng) 切削運(yùn)動(dòng)在工件上形成三類加工表面切削運(yùn)動(dòng)在工件上形成三類加工表面 待加工表面待加工表

7、面 即將被切去金屬層的表面即將被切去金屬層的表面 加工表面（過(guò)渡表面）加工表面（過(guò)渡表面） 切削刃正在切削加工的表面切削刃正在切削加工的表面 已加工表面已加工表面 已經(jīng)切除部分金屬而形成的新表面已經(jīng)切除部分金屬而形成的新表面 切削表面切削表面nf f已加工表面已加工表面加工表面加工表面待加工表面待加工表面 5-1-3 5-1-3 切削用量三要素切削用量三要素 切削要素又稱切削用量三要素，包括切削速度切削要素又稱切削用量三要素，包括切削速度VcVc、進(jìn)給量、進(jìn)給量f f（或進(jìn)給速度或進(jìn)給速度V Vf f）和切削深度（背吃刀量）和切削深度（背吃刀量）a ap p 。主運(yùn)動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)，其切削速度：主

8、運(yùn)動(dòng)為圓周運(yùn)動(dòng)，其切削速度：r/snmm1000工件或刀具轉(zhuǎn)速，工件或刀具直徑，dsmdnvr/minnrmmmin1000r2，主運(yùn)動(dòng)每分鐘往復(fù)次數(shù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度，LmLnv 主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其切削速度：主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其切削速度：在單位時(shí)間內(nèi)，工件或刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。（主運(yùn)動(dòng)線速度）在單位時(shí)間內(nèi)，工件或刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。（主運(yùn)動(dòng)線速度）f fn 進(jìn)給量進(jìn)給量 刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)工件的位移量刀具在進(jìn)給方向上相對(duì)工件的位移量 對(duì)外圓車削進(jìn)給量是指工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具沿工件進(jìn)給移對(duì)外圓車削進(jìn)給量是指工件旋轉(zhuǎn)一周，刀具沿工件進(jìn)給移動(dòng)的距離，通常用字母動(dòng)的距離，通常

9、用字母f f 表示（表示（mm/r mm/r ）d dm md dw wf fn1 12 2f ff加工速度？加工速度？ 多齒刀具加工時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱進(jìn)給速度多齒刀具加工時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱進(jìn)給速度(mm/s)(mm/s)加工齒輪，每齒進(jìn)給量加工齒輪，每齒進(jìn)給量a af f(mm/z)(mm/z) 刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上刀具每轉(zhuǎn)或每行程中每齒相對(duì)工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的位移量稱為每齒進(jìn)給量，用的位移量稱為每齒進(jìn)給量，用f fz z表示（表示（mm/zmm/z）（刀具或工件轉(zhuǎn)速，刀具齒數(shù)）（sr/minnzsminmmznffnvzf 切削深度切削深度( (背吃

10、刀量背吃刀量) ) 一次切削過(guò)程中，待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。一次切削過(guò)程中，待加工表面與已加工表面之間的垂直距離。mmdmmdmmddamwmwp加工后工件直徑，加工前工件直徑，2車外圓：車外圓：d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap p 5-1-4 5-1-4 切削層剖面要素切削層剖面要素 切削層切削層工件上正被刀具切削的那層金屬。工件上正被刀具切削的那層金屬。 其大小和形狀決定了刀具切削部分所受載荷大小及切屑形狀。其大小和形狀決定了刀具切削部分所受載荷大小及切屑形狀。 切屑層剖面的尺寸稱為切削層的幾何參數(shù)，包括：切屑層剖面的尺寸稱為切削層的幾何參數(shù)，包括：

11、是相鄰兩個(gè)加工表是相鄰兩個(gè)加工表面之間在基面上測(cè)量的垂直距離面之間在基面上測(cè)量的垂直距離a ac c=fsinK=fsinKr r( (帶狀屑厚度帶狀屑厚度) ) 參加切削主刀刃長(zhǎng)度參加切削主刀刃長(zhǎng)度d dm md dw wf fn1 12 2f fa ap pKrKracacf fa ap pKrKrawaw 5-2 5-2 刀具材料及刀具構(gòu)造刀具材料及刀具構(gòu)造 刀具在高溫下進(jìn)行切削工作，還要承受大的壓力、刀具在高溫下進(jìn)行切削工作，還要承受大的壓力、摩擦、沖擊和震動(dòng)等。對(duì)刀具材料的基本要求：摩擦、沖擊和震動(dòng)等。對(duì)刀具材料的基本要求： 高硬度：必須高于工件的的硬度，常溫硬度一般要求HRC60；

12、 有足夠的強(qiáng)度和韌性：可以承受切削力，沖擊力和振動(dòng)； 耐磨性好：以抵抗的磨損，維持一定的切削時(shí)間； 紅硬性好（熱穩(wěn)定性、耐熱性）：即在高溫下切削能保持較高的硬度的性能； 有良好的工藝性及經(jīng)濟(jì)性：以便于制造各種刀具。包括鍛、軋、焊、切削加工和熱處理性能等； 目前還沒(méi)有一種刀具材料能夠全部滿足上述要求目前還沒(méi)有一種刀具材料能夠全部滿足上述要求。5-2 5-2 刀具材料及刀具構(gòu)造刀具材料及刀具構(gòu)造 一、一、 常用刀具材料及其選擇常用刀具材料及其選擇 碳素工具鋼碳素工具鋼 合金工具鋼合金工具鋼 高速鋼高速鋼 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 陶瓷刀具陶瓷刀具 金剛石刀具金剛石刀具 立方氮化硼立方氮化硼常用常用新型材料

13、新型材料 碳素工具鋼碳素工具鋼 碳素工具鋼（碳素工具鋼（T10T10、T12T12等）等）含碳量較高（含碳量較高（0.7-0.7-1.31.3）的優(yōu)質(zhì)鋼，雜質(zhì)少（）的優(yōu)質(zhì)鋼，雜質(zhì)少（S S、P P），淬火后較硬），淬火后較硬 butbut熱硬性差；一般只用于不重要的手工工具的制熱硬性差；一般只用于不重要的手工工具的制造，如銼刀，鑿子及鋸條等。造，如銼刀，鑿子及鋸條等。 碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼：w wc c0.38%(0.25%0.38%(0.25%常用常用,S/P,S/P高高):Q215):Q215 合金工具鋼（低）合金工具鋼（低） 合金工具鋼（合金工具鋼（9CrSi9CrSi、8CrMoV8

14、CrMoV等）等）在碳素工具在碳素工具鋼中加入適量的合金元素鋼中加入適量的合金元素CrCr、WW、MnMn等，使得其等，使得其熱硬性提高（熱硬性提高（250-300250-300），常用來(lái)制造較重要、復(fù)），常用來(lái)制造較重要、復(fù)雜、切削速度不高的刀具，如鉸刀、拉刀等。雜、切削速度不高的刀具，如鉸刀、拉刀等。 低合金鋼：合金總含量低合金鋼：合金總含量3% 同含碳量的碳素鋼同含碳量的碳素鋼 高速鋼（高合金工具鋼）高速鋼（高合金工具鋼） 高速鋼高速鋼是一種加入較多碳化物鎢、鉬、鉻、釩等的高是一種加入較多碳化物鎢、鉬、鉻、釩等的高合金工具鋼；合金工具鋼； 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 紅硬性，硬度（紅硬性，硬度（HRC

15、62-65HRC62-65）；）； 且強(qiáng)度且強(qiáng)度（3500MPa3500MPa）、韌性（）、韌性（ k k = =0.3J/m0.3J/m2 2）好）好工藝性工藝性 好（可鍛性、可焊性，可切削加工性、熱處理不易變形）；好（可鍛性、可焊性，可切削加工性、熱處理不易變形）； 耐熱溫度：耐熱溫度：550-600550-600，不能用于高速切削不能用于高速切削 應(yīng)用：主要用于應(yīng)用：主要用于制造形狀復(fù)雜制造形狀復(fù)雜的刀具，如麻花鉆、銑刀、的刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀等。拉刀等。 常見(jiàn)的常見(jiàn)的高速鋼高速鋼 鎢鋼鎢鋼 W18Cr4VW18Cr4V 優(yōu)點(diǎn)：淬火時(shí)過(guò)熱傾向小，含釩少，耐磨加工性好，塑性變形抗力大

16、； 缺點(diǎn)：碳含量高，分布不均勻，影響耐用度，強(qiáng)度韌性不夠，熱塑性差。 鎢鉬鋼鎢鉬鋼 W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2 優(yōu)點(diǎn)：碳化物分布細(xì)小，均勻，抗彎強(qiáng)度和韌性高，可作尺寸大，承受沖擊力較大的刀具；熱塑性好，磨削加工性好； 能用作熱成形方法制造的刀具，適宜制造熱軋鉆頭。 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金由高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物由高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（WCWC、TiCTiC等）微米級(jí)粉末和粘結(jié)劑鈷（等）微米級(jí)粉末和粘結(jié)劑鈷（CoCo、MoMo等）經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的粉末冶金制品。等）經(jīng)壓制、燒結(jié)而成的粉末冶金制品。 硬質(zhì)合金被廣泛用作刀具材料；硬質(zhì)合金被廣泛用作刀具材料； 優(yōu)

17、點(diǎn)：硬度高HRC73、耐磨性好、熱硬性好（耐熱溫度800-1000），切削速度高（與高速鋼相比）、穩(wěn)定性好； 缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度較低（高速鋼的1/2-1/4）， k比高速鋼低幾十倍，沖擊韌性差； 加工工藝性差，常制成刀片，焊接在刀體上。加工工藝性差，常制成刀片，焊接在刀體上。 硬質(zhì)合金分類硬質(zhì)合金分類 以以WCWC為主要成分的硬質(zhì)合金可以大致分為以下三類為主要成分的硬質(zhì)合金可以大致分為以下三類 YGYG（K K）類）類 WC-Co WC-Co類類( (鎢鈷鎢鈷) )硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金，CoCo多，強(qiáng)度、多，強(qiáng)度、韌性好韌性好，硬度、耐磨性較差，適用于加工時(shí)容易產(chǎn)生崩，硬度、耐磨性較差，適用于加工時(shí)

18、容易產(chǎn)生崩碎切屑、有沖擊切削力的脆性材料碎切屑、有沖擊切削力的脆性材料 YTYT（P P）類）類 WC-TiC-Co WC-TiC-Co類類( (鎢鈷鈦鎢鈷鈦) )硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金，TiCTiC多，多，硬度、耐磨性、抗氧化性、低溫脆性較高，硬度、耐磨性、抗氧化性、低溫脆性較高，butbut抗彎強(qiáng)抗彎強(qiáng)度、磨加工性、導(dǎo)熱性、度、磨加工性、導(dǎo)熱性、韌性較低韌性較低，適于加工塑性材料，適于加工塑性材料 YWYW（MM）類）類 WC-TiC-TaC WC-TiC-TaC類類( (鎢鈦鉭鎢鈦鉭) )硬質(zhì)合金，抗彎硬質(zhì)合金，抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、高溫硬度、抗氧化性、耐強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、高

19、溫硬度、抗氧化性、耐磨性均較高。加工不銹鋼、耐熱合金等難加工材料磨性均較高。加工不銹鋼、耐熱合金等難加工材料 陶瓷刀具陶瓷刀具 陶瓷刀具的硬度、耐磨性、耐熱性、化學(xué)陶瓷刀具的硬度、耐磨性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和脆性都較高，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌穩(wěn)定性和脆性都較高，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性則較低；性則較低； 陶瓷刀具中一般較常用的有：陶瓷刀具中一般較常用的有： 純Al2O3陶瓷 Al2O3 -TiC混合陶瓷 金剛石刀具金剛石刀具 金剛石刀具切削刃鋒利，硬度、耐磨性、耐用度金剛石刀具切削刃鋒利，硬度、耐磨性、耐用度都很高，加工時(shí)不產(chǎn)生積屑瘤，適于精密加工，都很高，加工時(shí)不產(chǎn)生積屑瘤，適于精密加工，是一種很好的刀

20、具材料；是一種很好的刀具材料； 金剛石刀具的主要缺點(diǎn)就是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度較金剛石刀具的主要缺點(diǎn)就是熱穩(wěn)定性差，強(qiáng)度較低、脆性較高，并且由于化學(xué)成分的影響，不適低、脆性較高，并且由于化學(xué)成分的影響，不適合加工黑色金屬；合加工黑色金屬； 因此，金剛石刀具主要用于磨具和磨料，可以進(jìn)因此，金剛石刀具主要用于磨具和磨料，可以進(jìn)行有色金屬和非金屬的高速車削及鏜孔加工。行有色金屬和非金屬的高速車削及鏜孔加工。 立方氮化硼立方氮化硼 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性都比較高；性、化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性都比較高； 主要的兩大類氮化硼刀具是：主要的兩大類氮

21、化硼刀具是： 整體聚晶立方氮化硼 立方氮化硼復(fù)合片 nf切削部分切削部分夾持部分夾持部分二、刀具的組成刀具的組成：切削部分切削部分夾持部分夾持部分刀具構(gòu)造刀具構(gòu)造 1.刀具切削部分的組成刀具切削部分的組成三、刀具的幾何形狀三、刀具的幾何形狀nf前刀面前刀面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖主后面主后面副后面副后面 1.刀具切削部分的組成三個(gè)刀面：三個(gè)刀面：三、刀具的幾何形狀：刀具上切屑流過(guò)的表面：刀具上切屑流過(guò)的表面：與過(guò)渡表面相對(duì)的表面，同前：與過(guò)渡表面相對(duì)的表面，同前刀面相交形成主切削刃刀面相交形成主切削刃：與已加工表面相對(duì)，同前刀面：與已加工表面相對(duì)，同前刀面相交形成副切削刃相交形

22、成副切削刃兩個(gè)刀刃：兩個(gè)刀刃：切出過(guò)渡表面的切削刃，它負(fù)擔(dān)者主切出過(guò)渡表面的切削刃，它負(fù)擔(dān)者主要的切削工作；要的切削工作；：前刀面與副后面相交形成的切削刃，：前刀面與副后面相交形成的切削刃，它擔(dān)負(fù)者少量的切削作用；它擔(dān)負(fù)者少量的切削作用；(1)(1)前刀面前刀面(2)(2)主后刀面主后刀面 (3)(3)副后刀面副后刀面(1)主切削刃主切削刃(2)副切削刃副切削刃：主切削刃與副切削刃的連接處主切削刃與副切削刃的連接處一個(gè)尖：刀尖一個(gè)尖：刀尖 車刀結(jié)構(gòu)車刀結(jié)構(gòu)（1 1）焊接式車刀）焊接式車刀 （2 2）機(jī)夾重磨式車刀）機(jī)夾重磨式車刀（3 3）機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀）機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 可轉(zhuǎn)位車刀特點(diǎn)：可轉(zhuǎn)位車

23、刀特點(diǎn)：避免焊接缺陷避免焊接缺陷減少調(diào)刀時(shí)間減少調(diào)刀時(shí)間刀具材料性能好刀具材料性能好標(biāo)準(zhǔn)化程度高標(biāo)準(zhǔn)化程度高車刀結(jié)構(gòu)車刀結(jié)構(gòu) 通過(guò)主切削刃選通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度垂直定點(diǎn)，與該點(diǎn)切削速度垂直的平面的平面通過(guò)主切通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相削刃選定點(diǎn)，與主切削刃相切并垂直于基面切并垂直于基面通過(guò)主切削通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面刃選定點(diǎn)，同時(shí)垂直于基面和主切削平面和主切削平面通過(guò)主通過(guò)主切削刃選定點(diǎn)，垂直于基面切削刃選定點(diǎn)，垂直于基面并平行于假定進(jìn)并平行于假定進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)方向給運(yùn)動(dòng)方向假定工作平面假定工作平面正交平面正交平面2.車刀切削部分的主要角度車刀切削部分的主要角度(1

24、).坐標(biāo)平面參考系坐標(biāo)平面參考系 2.車刀切削部分的主要角度(2).標(biāo)注角度在正交平面po標(biāo)注的角度.前角前角o o:前刀面與基面間夾角（ 020 ）。.后角后角o :主后刀面與主切削平面間夾（612） 2.車刀切削部分的主要角度前角的作用前角的作用使刀具鋒利，切削輕快；同時(shí)，也關(guān)系到刀尖的強(qiáng)度。使刀具鋒利，切削輕快；同時(shí)，也關(guān)系到刀尖的強(qiáng)度。鋒利鋒利切削力切削力切削熱切削熱切削溫度切削溫度刀具磨損刀具磨損（優(yōu)點(diǎn)）；（優(yōu)點(diǎn)）；散熱面積散熱面積 切削溫度切削溫度 刀具磨損刀具磨損 （缺點(diǎn)）；（缺點(diǎn)）；刀頭受力截面積刀頭受力截面積 刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度 （缺點(diǎn)）。（缺點(diǎn)）。 前角的具體選擇取決于工件材

25、料的性能前角的具體選擇取決于工件材料的性能工件材料強(qiáng)度低、硬度低，工件材料強(qiáng)度低、硬度低， o o選大些；選大些；刀具材料韌性好刀具材料韌性好(高速鋼高速鋼)-耐沖擊，耐沖擊， o o選大些，反之選大些，反之選小些選小些(硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金)加工狀態(tài)：精加工時(shí)，加工狀態(tài)：精加工時(shí)， o o選大些，粗加工選大些，粗加工o o選小些選小些 0 0選擇原則：應(yīng)綜合考慮，選擇原則：應(yīng)綜合考慮，“鋒鋒”字當(dāng)先，字當(dāng)先，“鋒鋒”中求固中求固 (-535) 減少主后刀面與加工表面之間的摩擦，配合前角調(diào)整切削刃的鋒利程度。減少主后刀面與加工表面之間的摩擦，配合前角調(diào)整切削刃的鋒利程度。摩擦摩擦 刀具鋒利刀具鋒利

26、 切削熱切削熱切削溫度切削溫度刀具磨損刀具磨損( (優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)) )散熱面積散熱面積 切削溫度切削溫度 刀具磨損刀具磨損 （缺點(diǎn)）；（缺點(diǎn)）；刀頭受力截面積刀頭受力截面積 刀頭強(qiáng)度刀頭強(qiáng)度 易崩刀（缺點(diǎn)）。易崩刀（缺點(diǎn)）。 0 0一般取一般取6 612 12 之間；之間；2.車刀切削部分的主要角度后角的作用后角的作用粗加工強(qiáng)度,小后角(0=6-8)；精加工摩擦表面粗糙度，大后角(0=8-12) 2.車刀幾何角度標(biāo)注(2).標(biāo)注角度在基面pr內(nèi)標(biāo)注的角度 .主偏角主偏角k kr r:主切削平面與假定工作平面間夾角，即主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向間夾角（4090）。 .副偏角副偏角k kr r:

27、 :副切削平面與假定工作平面間夾角，即副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向間夾角。 2.車刀切削部分的主要角度(2).標(biāo)注角度k kr r對(duì)刀具耐磨度和切削力的分配有直接影響對(duì)刀具耐磨度和切削力的分配有直接影響當(dāng)走刀量當(dāng)走刀量f和吃刀量和吃刀量ap不變時(shí)，不變時(shí)，Kr切削厚度切削厚度ac ，切削寬度，切削寬度a aw w，切削面積不變，主切削刃，切削面積不變，主切削刃單位長(zhǎng)度上負(fù)荷單位長(zhǎng)度上負(fù)荷，散熱，散熱，刀具耐用度。刀具耐用度。 2.車刀切削部分的主要角度(2).標(biāo)注角度主偏角主偏角k kr r徑向力大，工件徑向力大，工件剛度差會(huì)引起工件變形剛度差會(huì)引起工件變形車外圓，車外圓， k kr

28、 r值有值有45、60 、75 、90四種；加工臺(tái)階四種；加工臺(tái)階軸，必須取軸，必須取k kr r = 90，剛性，剛性差取大值。差取大值。BUT 2.車刀切削部分的主要角度(2).標(biāo)注角度副偏角副偏角k kr r的主要作用是的主要作用是副切削刃與已副切削刃與已加工表面的摩擦，加工表面的摩擦，表面粗糙度；表面粗糙度；同時(shí)，同時(shí)，k kr r殘留面積殘留面積k kr r值為：值為：5-15 2.車刀切削部分的主要角度(2).標(biāo)注角度標(biāo)注角度在主切削平面ps標(biāo)注的角度刃傾角刃傾角s s:主切削刃與基面間夾角（-5+5）。粗加工取負(fù)值；粗加工取負(fù)值；精加工取正值或零值。精加工取正值或零值。s s=0

29、=0切屑向著與主切削刃垂直切屑向著與主切削刃垂直的方向流出的方向流出s s為正值為正值切屑向著代加工表面切屑向著代加工表面流出，切削刃強(qiáng)度較差流出，切削刃強(qiáng)度較差s s為負(fù)值為負(fù)值切屑向著已加工表面切屑向著已加工表面流出，主切削刃強(qiáng)度較好。流出，主切削刃強(qiáng)度較好。 2.車刀切削部分的主要角度(3).工作角度工作角度刀具裝夾位置的影響 一、切削過(guò)程及切屑種類一、切削過(guò)程及切屑種類 1.金屬切削過(guò)程彈性變形：晶粒無(wú)變化塑性變形：晶粒內(nèi)部滑移擠裂：滑移面產(chǎn)生裂痕切離5-3 5-3 金屬切削過(guò)程金屬切削過(guò)程 三個(gè)變形區(qū)三個(gè)變形區(qū)（1 1）第一變形區(qū)：刀刃前方的變）第一變形區(qū)：刀刃前方的變形區(qū)。其變形量

30、最大，切削過(guò)程切形區(qū)。其變形量最大，切削過(guò)程切削力、熱量主要來(lái)自這個(gè)區(qū)域，機(jī)削力、熱量主要來(lái)自這個(gè)區(qū)域，機(jī)床提供的能量也主要消耗在這個(gè)區(qū)床提供的能量也主要消耗在這個(gè)區(qū)（2 2）第二變形區(qū)：是切屑與前刀）第二變形區(qū)：是切屑與前刀面間的摩擦變形區(qū)，此區(qū)域的狀面間的摩擦變形區(qū)，此區(qū)域的狀況與積屑瘤形成，和刀具前刀面況與積屑瘤形成，和刀具前刀面的磨損有直接關(guān)系的磨損有直接關(guān)系（3 3）第三變形區(qū)：是工件已加工表面與工具后刀面的摩擦變形）第三變形區(qū)：是工件已加工表面與工具后刀面的摩擦變形區(qū)，該區(qū)的狀況對(duì)工件表面的變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力以及后刀面磨區(qū)，該區(qū)的狀況對(duì)工件表面的變形強(qiáng)化和殘余應(yīng)力以及后刀面磨損有很

31、大影響損有很大影響 切削收縮：經(jīng)塑性變形切削下來(lái)的切屑變得更厚（厚度hch公稱厚度hD）、更短的現(xiàn)象；稱為切屑收縮；其程度用變形系數(shù)（或收縮系數(shù)）表示，即: =hch/hD 一般情況下，一般情況下， 愈大，切削力越大，切削溫度愈高，表面愈粗糙。因此，可以增大前角0 ，降低材料的塑性來(lái)使變形減小。 切屑的種類切屑的種類 帶狀切屑帶狀切屑，切削速度，f，刀具前角帶狀切屑 特點(diǎn)：F穩(wěn)定已加工表面光潔整齊；但應(yīng)有段屑措施，防止纏繞 節(jié)狀切屑（擠裂切屑）節(jié)狀切屑（擠裂切屑），切削速度，f形成節(jié)狀切屑 特點(diǎn)：連續(xù)但不光滑，有擠裂痕跡，金屬變形較大，切削力有波動(dòng)及表面粗糙； 崩碎切屑（粒狀切屑）崩碎切屑（粒

32、狀切屑）時(shí)，不發(fā)生明顯的塑性變形就突然斷裂，容易形成崩碎切屑特點(diǎn)：不連續(xù)，不規(guī)則碎塊。切削熱/力集中刀尖刀尖易磨損，易引起振動(dòng)使已加工表面粗糙 金屬切削過(guò)程實(shí)質(zhì)：金屬切削過(guò)程實(shí)質(zhì)： 金屬受刀具擠壓，經(jīng)過(guò)彈性變形、塑性變形后沿一定面被金屬受刀具擠壓，經(jīng)過(guò)彈性變形、塑性變形后沿一定面被擠裂的過(guò)程。擠裂的過(guò)程。 切削顏色與變形程度有關(guān)：切削顏色與變形程度有關(guān)： 銀白色銀白色切削變形小，切削溫度低切削變形小，切削溫度低(300-400)(300-400) 淡藍(lán)色淡藍(lán)色切削變形較大，切削溫度較高切削變形較大，切削溫度較高(500)(500) 黑紫色黑紫色切削變形很大，切削溫度高切削變形很大，切削溫度高(

33、800(800以上以上) ) 切屑一面光亮，一面粗糙原因：切屑一面光亮，一面粗糙原因： 切削過(guò)程中，切屑靠近前刀面一面受前刀面推擠而拉伸，切削過(guò)程中，切屑靠近前刀面一面受前刀面推擠而拉伸，另一面受擠壓而縮短。另一面受擠壓而縮短。切削現(xiàn)象切削現(xiàn)象 積屑瘤的形成及影響因素積屑瘤的形成及影響因素條件：條件：在在切速不高切速不高而又能形成連續(xù)而又能形成連續(xù)切屑的情況下，加工切屑的情況下，加工材料，材料，現(xiàn)象：現(xiàn)象：常在常在前刀面前刀面切削刃處粘著一切削刃處粘著一塊呈三角狀的硬塊塊呈三角狀的硬塊( (加工硬化加工硬化) )產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：切屑底層與前刀面劇烈切屑底層與前刀面劇烈摩擦形成滯流層。當(dāng)摩擦

34、力摩擦形成滯流層。當(dāng)摩擦力 切屑分切屑分子之間的結(jié)合力時(shí)，一部分金屬停子之間的結(jié)合力時(shí)，一部分金屬停留在刀刃附近留在刀刃附近 積屑瘤對(duì)切削加工的影響積屑瘤對(duì)切削加工的影響 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 實(shí)際前角增大，使切削力減小，實(shí)際前角增大，使切削力減小， 切削輕快，切削輕快，對(duì)切削過(guò)程起積極作用對(duì)切削過(guò)程起積極作用； 積屑瘤加工硬化，積屑瘤加工硬化，保護(hù)刀尖保護(hù)刀尖，影響，影響 刀具耐用度，穩(wěn)定積屑瘤可減少刀具磨損，提高刀具耐用刀具耐用度，穩(wěn)定積屑瘤可減少刀具磨損，提高刀具耐用度；度； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 使切削深度增加使切削深度增加aac c，積屑瘤的產(chǎn)生、，積屑瘤的產(chǎn)生、成長(zhǎng)、脫落是周期動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此成長(zhǎng)、

35、脫落是周期動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此aac c是變量，會(huì)引起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)；是變量，會(huì)引起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)； 增大加工表面粗糙度，積屑瘤不穩(wěn)定，容易粘附切屑底層增大加工表面粗糙度，積屑瘤不穩(wěn)定，容易粘附切屑底層而剝落，一部分則留在加工表面上，影響表面粗糙度。而剝落，一部分則留在加工表面上，影響表面粗糙度。 結(jié)論：粗加工應(yīng)保留，精加工盡量避免。結(jié)論：粗加工應(yīng)保留，精加工盡量避免。 積屑瘤的控制積屑瘤的控制 影響積屑瘤的因素：影響積屑瘤的因素： 金屬材料的塑性金屬材料的塑性 材料的塑性越大，越容易形成積屑瘤材料的塑性越大，越容易形成積屑瘤 ( (避免避免低低碳鋼正火、調(diào)質(zhì)，提高強(qiáng)度、硬度，降低塑性碳鋼正火、調(diào)質(zhì)

36、，提高強(qiáng)度、硬度，降低塑性) ) 切削速度切削速度 中速易中速易(5-50mm/min)(5-50mm/min)，低、高速難；，低、高速難； 冷卻潤(rùn)滑條件及其它冷卻潤(rùn)滑條件及其它 前角大，前角大，F(xiàn) F小，使用切削液則不易產(chǎn)生積屑瘤。小，使用切削液則不易產(chǎn)生積屑瘤。精車/高速切削：T，切屑熔融拉削、精刨，低速切削：摩擦小 切削力的來(lái)源切削力的來(lái)源 克服被加工材料對(duì)彈性變形和塑性變形的抗力；克服被加工材料對(duì)彈性變形和塑性變形的抗力； 克服切屑對(duì)刀具前刀面的摩擦力；克服切屑對(duì)刀具前刀面的摩擦力； 克服刀具后刀面對(duì)加工表面與已加工表面之間的摩擦力?？朔毒吆蟮睹鎸?duì)加工表面與已加工表面之間的摩擦力。F

37、=F變形抗力變形抗力+F摩擦抗力摩擦抗力 彈、塑彈、塑 前后刀面前后刀面刨刀刨刀oMF F彈、塑彈、塑F F摩摩1F F摩摩2 F 主切削力（切向分力）主切削力（切向分力） FcFc是是F F在切削速度方向上的分力。在切削速度方向上的分力。主切削力占總切削力的主切削力占總切削力的80%90%80%90%，消耗的功率占總功率的消耗的功率占總功率的95%95%以上。以上。是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力及主要傳動(dòng)零件強(qiáng)是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力及主要傳動(dòng)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。度和剛度的依據(jù)。 進(jìn)給抗力（軸向分力）進(jìn)給抗力（軸向分力） Ff Ff是是F F在進(jìn)給方向上的分力。在進(jìn)給方向上的分力。消耗的功率僅占總功率的消耗的功率僅

38、占總功率的15%15%。是設(shè)計(jì)和計(jì)算。是設(shè)計(jì)和計(jì)算進(jìn)給機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。進(jìn)給機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。切削力的分解與合成切削力的分解與合成 切深抗力（徑向分力）切深抗力（徑向分力） Fp是是F F在切削深度方向上的分力。在切削深度方向上的分力。使使工件彎曲變形，影響精度工件彎曲變形，影響精度細(xì)長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)軸軸FFcFfFpF FD D2 2p p2 2f f2 2c cF FF FF FF F切削力的估算：切削力的估算： 影響主切削力的因素：影響主切削力的因素： 工件材料：E/HBF塑性、韌性 切削用量：對(duì)F影響大小順序?yàn)椋篴p、f、v 刀具角度：r0不鋒利、EF 切削液F 切削熱及切削溫度切削熱及切削溫度 切削熱的主要來(lái)源切削熱的主要來(lái)源( (三個(gè)變形區(qū)所做的功轉(zhuǎn)換成熱三個(gè)變形區(qū)所做的功轉(zhuǎn)換成熱) )： 切屑塑性變形所產(chǎn)生的熱量(切屑大部分，工件小部分) 切屑與刀具前刀面摩擦產(chǎn)生的熱量（切屑大部分，刀具小部分）； 工件與刀具后刀面摩擦產(chǎn)生的熱量(切屑一半，工件一半) 散熱：散熱：切削鋼件：切屑傳熱：5086；工件傳熱：4010；刀具傳熱：93，空氣介質(zhì)傳熱：1。l 危害：熱量危害：熱量E/HBE/HB刀具磨損刀具磨損，工件產(chǎn)生形狀尺寸誤差，工件產(chǎn)生形狀尺寸誤差 原則：應(yīng)使熱量盡可能的傳向切屑或冷卻潤(rùn)滑液，少傳向刀具和原則：應(yīng)使熱量盡可能的傳向切屑或冷卻潤(rùn)滑液，少傳