金屬切削的基礎(chǔ)知識課件

第五篇切削加工第五篇切削加工1切削加工――用切削刀具，在工具（刀具）與工件的相對運動中，切除工件上的多余材料，得到預(yù)想的工件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。分機加工和鉗工，機加工是工人操作機床完成，這是我們主要研究的。鉗工是工人用手持工具來加工的，在某些場合下，鉗工加工還是非常經(jīng)濟和方便的。目前絕大多數(shù)零件的質(zhì)量還要靠切削加工的方法來保證。切削加工――用切削刀具，在工具（刀具）與工件的相對運動中，切2金屬切削的基礎(chǔ)知識第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述金屬切削機床的基本知識第三章第四章第五章第二章第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述3一、零件表面的形成及切削運動

§1-1切削運動及切削要素一、零件表面的形成及切削運動§1-1切削運動及切削要素41．主運動―――主要完成切削的動，消耗功率最多，一種加工主運動只有一個。（）；2．進給運動――使切削加工保持連續(xù)進行，一種加工可以有一種（或以上）的進給運動。（）（進給運動可以是連續(xù)的也可以是間歇的）實際的切削運動是一個合成運動。合成切削速度：

是矢量和。1．主運動―――主要完成切削的動，消耗功率最多，一種5二、切削用量切削速度Vc――選定點的主運動速度（m/s或m/min）,車削時一般算工件最大切削直徑處的線速度。2．進給量f――刀具在進給運動方向上相對工件的位移量，車削時為（mm/r）；刨削時為（mm/str），其他切削加工也可以用進給速度

（mm/s、mm/min、m/min），和每齒進給量（mm/z）來衡量。3．背吃刀量ap（切削深度）――垂直與進給速度方向測量的切削層最大尺寸（mm）。二、切削用量切削速度Vc――選定點的主運動速度（m/s6金屬切削的基礎(chǔ)知識課件7三、切削層參數(shù)（如上頁圖）

1．切削厚度hD――垂直與切削刃的方向上度量的切削層截面的尺寸。（mm）

2．切削寬度bD――沿切削刃方向度量的切削層截面的尺寸。(mm)3．切削面積AD――給定瞬間，切削層在切削層尺寸平面里的橫截面積。()

三、切削層參數(shù)（如上頁圖）8一、刀具材料1.對刀具材料的基本要求（1）高硬度刀具材料的硬度必須高，一般其常溫硬度要求在

62HRC以上。（2）足夠的強度和韌度以承受很大的切削力、沖擊與振動。（3）高耐磨性以抵抗切削過程中的劇烈磨損，保持刀刃鋒利。一般情況，材料的硬度愈高，耐磨性愈好。（4）高的耐熱性刀具材料應(yīng)在高溫下仍能保持較高硬度，又稱為紅硬性或熱硬性。（常用刀具材料的耐熱性見圖1－3，耐熱性是衡量刀具材料性能的主要指標(biāo)，它基本上決定了刀具允許的切削速度。）（5）良好的工藝性以便于刀具制造，具體包括鍛造、軋制、焊接、切削加工、磨削加工和熱處理性能等。§1－2刀具材料及刀具結(jié)構(gòu)

一、刀具材料§1－2刀具材料及刀具結(jié)構(gòu)9圖1－3常用刀具材料的耐熱性圖1－3常用刀具材料的耐熱性102.常用刀具材料種類常用牌號主要性能主要應(yīng)用碳素工具鋼含碳量較高的優(yōu)質(zhì)碳鋼T8A、T10A、T12A淬火后硬度高（達63～65HRC）、價廉，但耐熱性差（200℃以下）制造小型、手動和低速切削工具，如手用鋸條和銼刀等合金工具鋼碳素工具鋼中加入少量Cr、Si、W、Mn等元素9SiCr、CrWMn、CrW5、GCr15淬透性、耐熱性（220～250℃）有所提高，熱處理變形小，制造手用鉸刀、圓板牙、絲錐、刮刀等高速鋼含Cr、W、V等元素較多的合金工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2它的耐熱性大大提高（540～650℃），從而耐磨性也有所提高，強度、韌度和工藝性都較好廣泛用于制造較為復(fù)雜的各種刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀和齒輪刀具等，也可用以制作車刀、刨刀等簡單刀具。硬質(zhì)合金鎢鈷類【由WC和Co組成】以高硬度、高熔點的金屬炭化物（WC、TiC等）作基體，以Co等為粘結(jié)劑的粉末冶金制品YG3、YG6、YG8(數(shù)字表示含鈷量的百分?jǐn)?shù))【相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的K類】其相對塑韌性好，但切削塑性材料時耐磨性差，Co含量少的，相對較脆、較耐磨適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料鎢鈷鈦類【由WC、TiC和Co組成】YT5、YT15、YT30(數(shù)字表示TiC含量的百分?jǐn)?shù))【相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的P類】其耐熱性，耐磨性均優(yōu)于YG類，但韌性較差。TiC含量愈多，則耐熱性、耐磨性愈高，韌性愈小。適用加工一般鋼件鎢鈦鉭（鈮）鈷類【由WC、TiC、TaC（NbC）和Co組成】YW1、YW2【相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的M類】兼有YG、YT類的大部分優(yōu)良性能，被稱為通用合金，但價高既可加工鑄鐵也可加工鋼，適合耐熱鋼、高錳鋼和不繡鋼的加工陶瓷材料，它通常制成刀片陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐熱性高，許用的切削速度較高，且價廉，它的主要缺點是性脆，怕沖擊，抗彎強度低，在加入各種金屬元素制成“金屬陶瓷”后，其抗彎強度可大大提高可用于切削高硬度等難加工材料的精加工2.常用刀具材料種類常用牌號主113．其他新型刀具材料簡介高硬度、高強度、高韌性、高耐熱性等難加工材料的不斷增多，要求刀具材料也不斷改進與創(chuàng)新，而且新材料的引入和原有材料的改進是刀具改革的根本方向。（1）高速鋼的改進:添加新元素，提高其硬度和耐熱性（如加Al）;或細(xì)化其晶粒，消除碳化物偏析。（2）硬質(zhì)合金的改進：添加合金成分（如TaC或NbC）來細(xì)化其晶粒，提高其強度和韌性；或采用涂層刀片（涂TiC或TiN），提高其表層的耐磨性。（3）人造金剛石：硬度極高，可制成刀具或砂輪，可加工硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃和有色金屬及其合金，但不宜加工鐵族金屬。（4）立方氮化硼（CBN）：高硬度、耐熱、穩(wěn)定性都高于金剛石。能加工鐵族金屬，但較脆。

3．其他新型刀具材料簡介12二、刀具角度以車刀為例說明刀具的切削部分的結(jié)構(gòu)要素和幾何角度。1．刀具切削部分的組成外圓車刀由三個刀面，兩條切削刃和一個刀尖組成（圖1－4）。（1）前刀面――刀具上切屑流過的表面（

）。（2）后刀面――刀具上與過渡表面相對的是主后刀面()。與已加工表面相對的是副后刀面()。（3）切削刃――前刀面與主后刀面相交形成的交線稱為主切削刃（

），它完成主要的切削工作。前刀面與副后刀面相交形成的是副切削刃()它完成部分的切削工作并最終形成己加工表面（4）刀尖――主、副切削刃的連接部位。

二、刀具角度13圖1－4外圓車刀

圖1－4外圓車刀142．車刀切削部分的主要角度（1）刀具靜止參考系――選定適當(dāng)組合的基準(zhǔn)坐標(biāo)平面作為參考系。用于定義刀具設(shè)計、制造、刃磨和測量時幾何參數(shù)的參考系，稱為刀具靜止參考系。①基面――過切削刃選定點，垂直于該點假定主運動方向的平面（Pr）；②切削平面――過切削刃選定點，與切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面（Ps），副切削平面（P′s）；③正交平面――過切削刃選定點，并同時垂直于基面和切削平面的平面（Po）；④假定工作平面――過切削刃選定點，垂直于基面并平行于假定進給運動方向的平面（Pf）。2．車刀切削部分的主要角度15金屬切削的基礎(chǔ)知識課件163.車刀的主要角度

為確定刀具的主要角度，須建立三個相互垂直的參考平面構(gòu)成的靜止參考系。(1)

建立車刀靜止參考系基面切削平面正交平面3.車刀的主要角度為確定刀具的主要角度17υc1)基面

通過切削刃選定點的平面，它平行刀具安裝的一個平面，其方位要垂直于主運動方向。υc1)基面通過切削刃選定點的平面，它平行刀具安裝的一個18υc2)切削平面通過切削刃選定點并同時垂直于基面的平面。υc2)切削平面通過切削刃選定點并同時垂直于基面的平面。19υc正交平面切削平面基面3)正交平面通過切削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。υc正交平面切削平面基面3)正交平面通過切削刃選定點并同時20前角γ0基面投影線前刀面投影線在正交平面內(nèi)測量，前刀面與基面之間的夾角。1)前角γ0υc(2)車刀切削部分的主要角度前角γ0基面投影線前刀面投影線在正交平面內(nèi)測量，前刀面與基面21前角越大刀刃越鋒利在-50~250內(nèi)選取，粗加工取小，精取大已加工表面質(zhì)量越好主切削刃強度越低，易崩刃前角越大在-50~250內(nèi)選取，已加工表面質(zhì)量越好22切削平面投影線主后刀面投影線后角α0在正交平面內(nèi)測量，主后刀面與切削平面之間的夾角。2)后角α0υc切削平面投影線主后刀面投影線后角α0在正交平面內(nèi)測量，主后刀23作用：減小后刀面與已加工表面之間的摩擦;它和前角一樣影響刃口的強度和鋒利程度。后角應(yīng)在60~120內(nèi)選取;粗加工取小，精加工取大。作用：減小后刀面與已加工表面之間的摩擦;它和前角一樣影響刃243)主偏角κr主切削平面與假定工作平面之間的夾角。主偏角κr主偏角κr減小，主切削刃參加切削的長度增加，刀具磨損減慢，但作用于工件的徑向力會增加。

常用刀具的主偏角κr有450、600、750、900。3)主偏角κr主切削平面與假定工作平面之間的夾角。主偏角κ254)副偏角κr’副切削平面與假定工作平面之間的夾角。副偏角可減小副切削刃與工件已加工表面之間的摩擦，減小已加工表面的粗糙度。副偏角一般為50～150副偏角κr’4)副偏角κr’副切削平面與假定工作平面之間的夾角。副偏角26基面投影線主切削刃刃傾角λs

刀尖為切削刃最高點時為正，反之為負(fù)。刃傾角一般–50～505)刃傾角λs在切削平面中測量，主切削刃與基面的夾角。

刃傾角可控制切屑流出方向和刀頭強度。υc基面投影線主切削刃刃傾角λs刀尖為切削刃最高點時為正，27（2）車刀的主要標(biāo)注角度及選擇要點――在車刀設(shè)計、制造、刃磨和測量時，必須確定的角度。①前角γo――前刀面與基面之間的夾角。增大前角，使主切削刃鋒利，減小切削力和切削熱。但前角過大，刀刃很脆弱，易產(chǎn)生崩刃。前角有正與負(fù)（如圖）的區(qū)分。②后角αo――主后刀面與切削平面之間的夾角。后角的主要作用是減少刀具后刀面與工件表面間的摩擦和后刀面的磨損，并配合前角影響切削刃的鋒利和強度。③主偏角Κr――主切削刃和假定進給方向在基面（Pr）上投影的夾角。主偏角的大小影響切屑斷面形狀和切削分力的大小。有時主偏角也根據(jù)工件加工形狀來定。

（2）車刀的主要標(biāo)注角度及選擇要點――在車刀設(shè)計、制造、刃磨28金屬切削的基礎(chǔ)知識課件29④副偏角Κ′r――副切削刃和假定進給的相反方向在基面Pr上投影的夾角。副偏角的主要作用是減少副切削刃與工件已加工表面的摩擦，減少刀具磨損和防止切削時產(chǎn)生振動。減小副偏角可減小切削殘留面積，降低己加工表面的粗糙度（如圖）⑤刃傾角λs――在主切削平面（Ps）里測量的主切削刃與基面間的夾角。它與前角類似，也有正、負(fù)和零值之分（如圖）。刃傾角主要影響刀頭的強度、切削分力和排屑方向。選擇刀具幾何角度時，應(yīng)遵循“銳字當(dāng)先，銳中求固”原則。即將刀具鋒利放在第一位，同時保證刀具有一定的強固。國內(nèi)外先進刀具在角度的變革方面，大致有“三大一小”的趨勢，即采用大的前角、刃傾角和主偏角，采用小的后角。④副偏角Κ′r――副切削刃和假定進給的相反方向在基面Pr上30金屬切削的基礎(chǔ)知識課件31（3）車刀的工作角度――是在工作參考系中定義的角度。①刀尖安裝高低的影響車外圓時若刀尖高于工件的回轉(zhuǎn)軸線（圖1－10a）），則工作前角γoe＞γo，工作后角αoe＜αo；若刀尖低時（圖1－10c））則反之。（3）車刀的工作角度――是在工作參考系中定義的角度。32②刀桿中心線安裝偏斜的影響當(dāng)?shù)稐U中心線與進給方向不垂直時，工作主偏角Κr和工作副偏角Κ′r將發(fā)生變化（見下左圖）。右下圖是橫向進給對前角和后角的影響③進給運動對工作角度的影響通常進給量不大時，角度的變化?？珊雎?，但在快速切斷和車絲桿、蝸桿和多頭螺紋時，必須考慮進給運動對工作角度的變化。②刀桿中心線安裝偏斜的影響當(dāng)?shù)稐U中心線與進給方向不垂直33三、刀具結(jié)構(gòu)

車刀按結(jié)構(gòu)分類，有整體式、焊接式、機夾式和可轉(zhuǎn)位式四種型式（見圖）。（它們的特點與常用場合見表1－2。）三、刀具結(jié)構(gòu)34表1－2車刀結(jié)構(gòu)類型、特點與用途

名稱特點適用場合整體式用整體高速鋼制造,刃口較鋒利,但價高的刀具材料消耗較大小型車床或加工有色金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金或高速鋼于預(yù)制刀柄上,結(jié)構(gòu)緊湊,剛性好,靈活性大。但硬質(zhì)合金刀片經(jīng)過高溫焊接和刃磨，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋各類車刀機夾式避免了焊接式的缺陷,刀桿利用率高。刀片可集中精確刃磨,使用靈活。但刀具設(shè)計制造較為復(fù)雜外圓、端面、鏜孔、割斷、螺紋車刀。大刃傾角、小后角刨刀等可轉(zhuǎn)位式不焊接、刃磨,刀片可快換轉(zhuǎn)位,生產(chǎn)率高?？墒褂猛繉拥镀?斷屑效果好。刀具已標(biāo)準(zhǔn)化，方便選用和管理大中型車床、特別適用自動、數(shù)控車床與加工中心等表1－2車刀結(jié)構(gòu)類型、特點與用途

名稱特35§1－3金屬切削過程一、切屑的形成及種類（一）切屑的形成過程切削區(qū)劃分為三個變形區(qū)，如圖：第Ⅰ變形區(qū)：主要發(fā)生塑性材料的剪切滑移變形。金屬材料的變形程度、切削力、切削熱的大小和切屑形態(tài)等，主要決定于該區(qū)的狀況。在切削速度較大時，該區(qū)就逐漸變窄成一個面（圖中OM面），通常OM面的位置就反映了金屬變形程度。2第Ⅱ變形區(qū)：發(fā)生刀具前刀面的磨損和積屑瘤現(xiàn)象。3．第Ⅲ變形區(qū)：影響刀具后刀面的磨損以及已加工表面的質(zhì)量（包括加工硬化、表面纖維化等）?！?－3金屬切削過程一、切屑的形成及種類36（二）切屑的種類工件材料的塑性不同、刀具的前角不同或采用不同的切削用量等，會形成不同類型的切屑，同時也反映了對切削加工的不同影響。常見的切屑種類有以下幾種（見圖）1．帶狀切屑：其特征是連綿不斷，底部很光滑。這時切削力穩(wěn)定，加工表面較光潔。精加工時出現(xiàn)這種切屑較為理想，但必須采取斷屑措施。2．?dāng)D裂切屑：切屑的背面呈鋸齒形，底面有時出現(xiàn)裂紋，這時表明材料的剪切滑移量較大，使切屑材料局部地方加工硬化嚴(yán)重，達到了斷裂強度。此時切削力波動較大，已加工表面粗糙度大，粗加工時才允許出現(xiàn)。（二）切屑的種類工件材料的塑性不同、刀具的前角不同或采用不同373．崩碎切屑：切屑為不規(guī)則的碎塊狀，這時工件已加工表面凹凸不平。已加工表面質(zhì)量差。在切削鑄鐵和黃銅等脆性材料時會產(chǎn)生。3．崩碎切屑：38二、積屑瘤（一）積屑瘤的現(xiàn)象在一定條件下切削塑性金屬時，常發(fā)現(xiàn)刀具前刀面靠近切削刃的部位，粘附著一小塊很硬的金屬，這就是積屑瘤，或稱刀瘤。（二）積屑瘤的形成切屑與刀具在第Ⅱ變形區(qū)發(fā)生強烈的擠壓和擦，切屑底面金屬的流動速度變慢而形成“滯流層”，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ψ饔孟?，前刀面對滯流層的摩擦力和粘結(jié)力超過切屑材料的內(nèi)部分子結(jié)合力時，部分滯流層金屬會粘結(jié)在刀刃附近，形成積屑瘤。積屑瘤是不穩(wěn)定的，它不斷地產(chǎn)生、長大和破裂，或被切屑帶走，或嵌附在工件表面上。二、積屑瘤（一）積屑瘤的現(xiàn)象在一定條件下切削塑性金屬時，39（三）積屑瘤在切削過程中的作用

1．積屑瘤的硬度比工件材料高，能代替切削刃進行切削，保護刀刃以減少磨損；此外積屑瘤增大了刀具實際工作前角，使切削輕快，所以粗加工時可以利用積屑瘤。2．積屑瘤的頂端伸出刀刃之外，且不斷地產(chǎn)生與脫落，使切削層公稱厚度不斷變化，影響工件尺寸精度。3．切削力的變化又會引起振動，加上一些積屑瘤碎片會粘附在已加工表面上，增加工件表面粗糙度。因此，精加工時應(yīng)當(dāng)避免積屑瘤產(chǎn)生。（三）積屑瘤在切削過程中的作用1．積屑瘤的硬度比工件材料高40（四）影響積屑瘤的主要因素及防止方法1．首先可控制切削速度，因為切削速度與摩擦系數(shù)、切削溫度關(guān)系密切，從而影響積屑瘤的產(chǎn)生和大小。當(dāng)切削速度很低，以及切削速度很高時，都不會產(chǎn)生積屑瘤。因此，精車和精銑一般采用高速切削，而鉸削、拉削、寬刀精刨和精車絲桿、渦輪等情況，則采用低速加工，以避免積屑瘤的影響。2．降低工件材料的塑性（如低碳鋼、不銹鋼等正火后切削）。3．增大刀具前角和選用適當(dāng)?shù)那邢饕旱?，都是有效地減少或避免積屑瘤的重要措施。（四）影響積屑瘤的主要因素及防止方法1．首先可控制切削速度，41三、切削力

（一）切削力的來源與分解

刀具切削工件時，必須首先克服材料的變形抗力，主要是第Ⅰ變形區(qū)的剪切滑移抗力，加上第Ⅱ、第Ⅲ變形區(qū)的摩擦阻力，這些力的合力就構(gòu)成了作用在刀具上的總切削力F。實際加工中，總切削力的方向和大小的測定既不容易也沒有必要。為了適應(yīng)設(shè)計和工藝分析的需要，又便于測定，通常將總切削力F分解為三個互相垂直的分力。三、切削力

（一）切削力的來源與分解刀具切削工件時，必須首421．主切削力FcF在主運動方向上的分力（又稱切向力），垂直于基面，其大小約占F的80％～90％。其消耗的功率約占總功率的90％以上。它是計算機床動力、刀具和夾具強度與剛度的主要依據(jù)，也是選擇刀具角度和切削用量的依據(jù)。若Fc過大時，往往會使刀具損壞或使機床發(fā)生“悶車”現(xiàn)象。2．進給力FfF在進給運動方向上的分力（又稱走刀抗力，軸向力），作用在基面內(nèi)，它消耗的功率只占總功率的1％～5％。它是設(shè)計和校驗進給機構(gòu)強度的依據(jù)。1．主切削力FcF在主運動方向上的分力（又稱切向力），垂433．背向力FpF在垂直進給方向上的分力（又稱吃刀抗力，徑向力），作用在基面內(nèi)，它不消耗功率。但它一般作用在機床、工件剛度較弱的方向上，易使刀架位移和工件變形，且易引起振動，影響工件的加工精度。當(dāng)工件剛度較?。ㄈ畿嚰?xì)長軸）時，應(yīng)當(dāng)設(shè)法減小或消除Fp的影響。常使主偏角Κr＝90°，就是為了這個目的。

3．背向力FpF在垂直進給方向上的分力（又稱吃刀抗力，徑44由圖可知，總切削力與三個分力有如下關(guān)系：Ff＝FDSinΚr

Fp＝FDCosΚr由圖可知，總切削力與三個分力有如下關(guān)系：Ff＝FDSinΚr45（二）計算切削力的經(jīng)驗公式

切削力的大小是由很多因素決定的，一般影響較大的是工件材料和切削用量。目前用實驗測量方法總結(jié)的經(jīng)驗公式得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)驗公式的形式主要有指數(shù)和單位切削力形式。1．指數(shù)公式車外圓時，計算主切削力F的指數(shù)公式如下：式中：C——與工件材料、刀具材料及切削條件等有關(guān)的系數(shù)；a、f、v——切削三要素，單位分別為mm、mm/r、m/min；x、y、n——指數(shù)；K——切削條件不同時的綜合修正系數(shù)。（二）計算切削力的經(jīng)驗公式切削力的大小是由很多因素決定的，46同樣，進給力Ff、背向力Fp也有相同形式的指數(shù)公式，只是下標(biāo)要對應(yīng)。所有系數(shù)和指數(shù)，都可從相關(guān)工藝或切削手冊中查到。

2.單位切削力公式生產(chǎn)中，還常用切削層單位面積切削力kc的大小來估算切削力Fc的大小。如下式：

Fc＝kcAD＝kcbDhD≈kcapf(N)

式中：kc——切削層單位面積切削力，MPa(N/mm)；

AD、bD、hD——切層削參數(shù)，單位分別是mm、mm、mm。

kC的數(shù)值也可從有關(guān)手冊中查到。同樣，進給力Ff、背向力Fp也有相同形式的指數(shù)公式47

3．切削功率PmPm是指切削過程的總功率，但背向力

FP不消耗功率，進給力Ff消耗的功率很小，一般可忽略不計。因此，Pm計算公式如下：Pm≈Pc＝10Fcvc（kW）式中：Fc—切削力，（N）；

vc——切削速度，（m/s）機床電動機的功率P的計算式如下：P≥Pm/ηm（Kw）式中：ηm——機床傳動效率，一般取0.75～0.85。

金屬切削的基礎(chǔ)知識課件48四、切削熱和切削溫度1．切削熱的產(chǎn)生與傳散切削過程中，切削功幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽@就是切削熱的來源，是由三個切削變形區(qū)中的變形功和摩擦功轉(zhuǎn)變而來。切削塑性材料時切削熱主要來源于切屑塑性變形所消耗的功。切削脆性材料時，切削熱主要來源于后刀面所消耗的摩擦功。切削熱通過切屑、工件、刀具和周圍的介質(zhì)傳散。各部分傳熱的比例取決于工件材料、切削速度、刀具材料及幾何角度、加工方式以及是否使用切削液等。

四、切削熱和切削溫度1．切削熱的產(chǎn)生與傳散49由切屑和周圍介質(zhì)傳出的熱量越多，對加工越有利。但是大量切屑堆積在機床上，形成熱源，會使機床產(chǎn)生熱變形，降低加工精度，因此要設(shè)法及時、經(jīng)常地去除切屑。傳入刀具的熱量，比例雖然不大，但刀具切削部分體積很小，因此刀具的溫度可以很高（高速切削時可達1000℃以上）。這就加速了刀具的磨損。傳入工件的熱量會使工件熱變形，產(chǎn)生形狀和尺寸誤差，特別在加工薄壁件、細(xì)長件和精密件時，影響更大。

2．切削溫度及其影響因素切削溫度是指切削區(qū)的平均溫度，其高低除了用熱電偶等儀器測定外，還可通過觀察切屑的顏色來估計。如切削碳素結(jié)構(gòu)鋼時，切屑為銀白色或淡黃色時，切削溫度不高；當(dāng)切屑變?yōu)樯钏{色或紫黑色時，說明切削溫度已經(jīng)非常高了。由切屑和周圍介質(zhì)傳出的熱量越多，對加工越有利。但是大量50影響切削溫度高低的因素，有以下一些主要方面：①切削用量切削速度增加時，消耗功率增加，切削熱也增加，且散熱傳導(dǎo)速度跟不上，因此對溫度的影響最大。進給量和背吃刀量增加時，切削力增大，切削熱也會增加，但不如切削速度的影響那么明顯。在切削面積相同的條件下，增加背吃刀量比增加進給量時，切削溫度要低一些，因增加背吃刀量時，切削刃參加切削的長度增加，有利于將熱傳出。②工件材料其強度與硬度愈高，切削力和切削功率就愈大，切削溫度也愈高。同一材料，熱處理狀態(tài)不同時，其強度、硬度不同，切削溫度差別很大。工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)高（如鋁、鎂合金），則切削溫度低。切削脆性材料時，由于塑性變形和摩擦都很小，產(chǎn)生切削熱也少，切削溫度自然就低。③刀具角度增大前角，則減小了切削力和切屑變形；減小主偏角，主切削刃長度增加，都有利于降低切削溫度。此外，在可能情況下，使用足夠的切削液和有效的冷卻方式，能減小摩擦、帶走大量切削熱，有效地降低切削溫度。影響切削溫度高低的因素，有以下一些主要方面：51五、刀具磨損和刀具耐用度刀具使用一段時間以后，其刀刃會變鈍，使切削力和功率消耗增加，并影響加工質(zhì)量。對于可重磨刀具，經(jīng)重新刃磨，仍可繼續(xù)使用，經(jīng)過若干反復(fù)循環(huán)，刀具就會報廢，從開始切削到報廢，刀具實際切削時間的總和稱為刀具壽命。1．刀具磨損的形式刀具在正常磨損時，由于切削條件的不同有三種形式（見圖）：①后刀面磨損當(dāng)切削脆性材料，或以較小切削厚度切削塑性材料時，易產(chǎn)生這種情況（圖中VB表示后刀面的磨損尺寸）。五、刀具磨損和刀具耐用度52②前刀面磨損在以較高的切削速度和較大的切削厚度，切削塑性材料時，往往在前刀面上離主切屑刃一定距離處，被磨出月牙洼。月牙洼擴大至一定程度，刀具會崩刃。③前、后刀面同時磨損當(dāng)以一般的切削厚度（h＝0.1～0.5mm）,切削塑性材料時，常見到這種磨損。2．減少刀具磨損的主要措施在切削用量中，對刀具磨損的影響，切削速度最大，背吃刀量最小。因此，在保證一定的金屬切除率時，適當(dāng)增加背吃刀量和進給量，降低切削速度，對減少刀具磨損是有重要意義的。此外，刀具材料的硬度高、與工件材料的親和力小，尤其是耐熱性好時，就不易磨損；適當(dāng)增加刀具前角，也可減少刀具磨損；合理使用切削液也是較有效的方法。②前刀面磨損在以較高的切削速度和較大的切削厚度，切533．磨鈍標(biāo)準(zhǔn)與刀具耐用度刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，因此有必要規(guī)定刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。通常刀具的后刀面都會磨損，因此規(guī)定以后刀面磨損帶中間平均磨損量的最大磨損尺寸VB為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)刀具材料，粗、精加工的不同，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)也有變化，一般推薦VB＝0.3mm,VBmax＝0.6mm，具體數(shù)值可查專業(yè)手冊。實際加工中，常以刀具進行切削的時間來判斷刀具是否已達磨損限度。刃磨后的刀具從開始切削到磨損量達到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)歷的實際切削時間，稱為刀具耐用度，以T表示，單位一般是min。凡是影響刀具磨損的因素，都會影響刀具耐用度。它數(shù)值的選擇與生產(chǎn)率和成本都有密切關(guān)系。目前硬質(zhì)合金焊接車刀的耐用度約為60min，高速鋼鉆頭約為80～120min,硬質(zhì)合金端銑刀為120～180min，齒輪刀具的耐用度取為200～300min。一般復(fù)雜刀具刃磨較困難，綜合考慮耐用度取大一些。3．磨鈍標(biāo)準(zhǔn)與刀具耐用度刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用54金屬切削的基礎(chǔ)知識第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述金屬切削機床的基本知識第三章第四章第五章第二章第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述55在機器制造業(yè)的裝備中，機床一般要占50%以上，它在機器制造中擔(dān)負(fù)著40～60%的工作量，是機械工業(yè)的基本生產(chǎn)設(shè)備。它的品種、質(zhì)量和加工效率將直接影響機械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益。傳統(tǒng)的“機床”概念，是指“切削機床”。即：用各種不同的方法從被加工零件的毛坯上逐步去除預(yù)留的部分、獲得零件需要的各種形狀和尺寸——是進行減法加工的設(shè)備。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代加工裝備技術(shù)中已經(jīng)開始考慮“從無到有”的新型零件制備方式（即：加法加工設(shè)備），快速成型設(shè)備就是其中之一。

在機器制造業(yè)的裝備中，機床一般要占50%以上，它在機器制造中56§2－1機床的類型和基本構(gòu)造一、機床的類型長期以來，機床的種類都與切削加工的方式直接聯(lián)系。如工件回轉(zhuǎn)、刀具相對工件進行進給運動（一般是直線運動）的加工方式稱為“車削”，實現(xiàn)這種加工的機床便稱為“車床”；刀具回轉(zhuǎn)、工件作相對進給運動的加工方式稱為“銑削”，實現(xiàn)這種加工的機床便稱為“銑床”。由此出現(xiàn)了車、銑、刨、磨、鉆、鏜、齒輪加工、螺紋加工、電加工等各類機床。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：機床類別代號以機床名稱漢語拼音的第一個字母（大寫）來表示。我國機床的類別和代號見表2－1。當(dāng)某類機床除有普通型式外，還有某種通用特性時，則在類代號之后按表2－2所示加通用特性代號予以區(qū)別。完整的機床型號還包含以數(shù)字表示的組代號、系代號和主參數(shù)等，如CK6140數(shù)控車床。具體型號的信息涵義可查閱機床手冊。§2－1機床的類型和基本構(gòu)造一、機床的類型57金屬切削的基礎(chǔ)知識課件58金屬切削的基礎(chǔ)知識課件59金屬切削機床型號根據(jù)國標(biāo)GB/T15375－1994規(guī)定，車床型號由漢語拼音字母和數(shù)字組成。例：C6132車床主要參數(shù)代號（車床能加工最大直徑的1/10，即320mm）機床系別代號（臥式車床型）機床組別代號（落地及臥式車床組）機床類別代號（車床類）金屬切削機床型號根據(jù)國標(biāo)GB/T15375－1994規(guī)定，車60二、機床的基本構(gòu)造

1.主傳動部件：有主軸箱、變速箱、磨頭等。

2.進給傳動部件：有進給箱溜板箱、磨床液壓傳動裝置等。3.工件安裝裝置：有卡盤、尾架、工作臺等。二、機床的基本構(gòu)造614.刀具安裝裝置：有刀架、主軸、刀軸和砂輪軸等。5.支承件：各類機床床身、立柱、底座、橫梁等。6.動力源：電動機，液壓泵等。4.刀具安裝裝置：有刀架、主軸、刀軸和砂輪軸等。62金屬切削的基礎(chǔ)知識課件63§2－2機床的傳動機床的機械傳動

1、帶傳動

2、齒輪傳動

3、蝸桿傳動

4、齒輪齒條傳動傳動鏈及傳動比

i總=i1×i2×i3×i4×i5---機床常用變速機構(gòu)

1、滑動齒輪變速

2、離合器式齒輪變速§2－2機床的傳動機床的機械傳動64

臥式車床的組成及傳動分析（1）臥式車床的組成變速箱進給箱主軸箱刀架溜板箱尾座床身床腿臥式車床的組成及傳動分析（1）臥式車床的組成變速箱進給箱65（2）臥式車床的傳動分析

電動機

變速箱

帶傳動

主軸箱

主軸

工件轉(zhuǎn)動

換向機構(gòu)

變換機構(gòu)

進給箱

光杠

絲杠

溜板箱刀架

車刀縱橫移動車床的主運動車床的進給運動（2）臥式車床的傳動分析電動機變速箱帶傳動主軸箱66金屬切削的基礎(chǔ)知識第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述金屬切削機床的基本知識第三章第四章第五章第二章第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述67常用的加工方法有車削、鉆削、鏜削、刨削、拉削、銑削和磨削等常用的加工方法有車削、鉆削、68§3－1車削的工藝特點及其應(yīng)用

車削特別適于加工回轉(zhuǎn)面，車床類型有臥式、立式、轉(zhuǎn)塔、自動和數(shù)控車床。一、車削工藝特點

1、易于保證工件各加工面的位置精度

﹡例如易于保證同軸度要求：利用卡盤安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是車床主軸回轉(zhuǎn)軸線；利用前后頂尖安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是兩頂尖的中心連線。

﹡易于保證端面與軸線垂直度要求：由橫溜板導(dǎo)軌，與工件回轉(zhuǎn)軸線的垂直度保證。

2、切削過程較平穩(wěn)避免了慣性力與沖擊力，允許采用較大的切削用量，高速切削，利于生產(chǎn)率提高。

§3－1車削的工藝特點及其應(yīng)用車削特別適于加693、適于有色金屬零件的精加工有色金屬零件表面粗糙度大Ra值要求較小時，不宜采用磨削加工，需要用車削或銑削等。用金剛石車刀進行精細(xì)車時，可達較高質(zhì)量。4、刀具簡單車刀制造、刃磨和安裝均較方便。二、車削的應(yīng)用﹡車床上使用不同的車刀或其它刀具，可加工各種回轉(zhuǎn)表面如：內(nèi)、外圓柱面，內(nèi)外圓錐面、螺紋，溝槽，端面和成形面等。﹡車削可加工單一軸線軸、盤、套類等零件，也可加工多軸線零件（改變工件安裝位置圖3－2）﹡加工精度IT8~IT7，Ra=1.6~0.83、適于有色金屬零件的精加工70金屬切削的基礎(chǔ)知識課件71§3－2鉆、鏜削的工藝特點及其應(yīng)用一、鉆削工藝特點

由于鉆頭的強度、剛度有限。容屑、排屑、導(dǎo)向、冷卻和潤滑都困難，因此鉆削的加工困難，質(zhì)量不高。

1.容易產(chǎn)生“引偏”

﹡引偏概念

1)由于鉆頭彎曲而引起孔徑擴大，孔不圓；

2)孔的軸線歪斜。

﹡引偏原因：

1)麻花鉆是最常用刀具，由于其細(xì)長而又有兩條較深的螺旋槽，剛性差（下頁圖）

2)鉆頭僅有兩條很窄二棱邊與孔壁接觸，接觸剛度和導(dǎo)向作用也很差。

鉆孔可在鉆床上，也可在鏜床、車床、銑床上進行，常用鉆床有臺式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床?！?－2鉆、鏜削的工藝特點及其應(yīng)用一、鉆削工藝特點72圖3－4麻花鉆圖3－5減少引偏的措施圖3－4麻花鉆73圖3－6擴孔圖3－7鉸刀圖3－6擴孔圖3－7鉸刀74金屬切削的基礎(chǔ)知識課件75a)b)

圖3－9浮動鏜刀片及其加工情況a)76

3)鉆頭橫刃處前角有很大負(fù)值，切削條件極差，鉆孔時一半以上的軸向力由橫刃產(chǎn)生，稍有偏斜將產(chǎn)生較大附加力矩，使鉆頭彎曲。此外，兩切削刃不對稱，工件材料不均勻，也易引偏。﹡避免引偏的措施（見圖）

1)預(yù)鉆錐形定心坑預(yù)鉆時鉆頭剛度好一些，錐形坑不易偏。

2)用鉆套為鉆頭導(dǎo)向可減少鉆孔開始時的引偏，特別是在斜面或曲面上。

3)鉆頭的兩個主切削刃，刃磨對稱。3)鉆頭橫刃處前角有很大負(fù)值，切削條件極差，鉆孔時一半772.排屑困難

﹡切屑較寬，排屑困難，與孔壁有較大的摩擦和擠壓，降低了孔壁的質(zhì)量，有時切削阻塞在容屑槽里，卡死鉆頭，甚至將鉆頭扭斷。

﹡排屑是鉆孔重要問題之一，可多次退出，或修磨出分屑槽。3.切削熱不易傳散，限制了生產(chǎn)力的提高。2.排屑困難78二、鉆削的應(yīng)用

IT10以下，Ra大于12.5，要求高時需進一步加工,

成批大量生產(chǎn)中，廣泛用鉆模，多軸鉆，組合機床三、擴孔、鉸孔

1、擴孔（見圖）用擴孔鉆，擴孔可作為孔的半精加和鉆孔比的特點

(1)切削刃不到中心，避免了橫刃和橫刃引起的一些不良影響

(2)切屑窄，易排出，不易擦傷已加工表面。容屑可做的較小較淺，提高了剛度

(3)刀齒多(3～4個)，導(dǎo)向作用好，切削平穩(wěn)，生產(chǎn)率高，一般情況，IT10~IT9，Ra為3.2～6.3二、鉆削的應(yīng)用79

2、鉸孔鉸孔是精加工方法之一,一般，IT9~IT7，Ra為

0.4～1.6

鉸孔特點:(1)鉸刀具有修光部分，可以修光孔壁，校準(zhǔn)孔（見圖）

(2)鉸孔余量小，使切削力較小，且切削速度較低，所以切削熱較少，因此工件的受力變形和受熱變形較小。且切削速度較低，不易產(chǎn)生積屑瘤。2、鉸孔80四、鏜孔﹡用鏜刀對已有孔進行再加工，稱為鏜孔。對較大孔，內(nèi)成形面，孔內(nèi)環(huán)槽和位置精度較高的孔系等，鏜削是唯一合適的加工方法。﹡一般鏜孔：IT8~IT7，Ra為0.8～1.6

精細(xì)鏜：IT7~IT6，Ra為0.2～0.81、單刃鏜刀鏜孔(刀頭結(jié)構(gòu)與車刀類似)(1)適應(yīng)性較廣，靈活性較大,可粗加工，半精加工，精加工。一把鏜刀可加工直徑不同的孔。

(2)可以校正原有孔軸線歪斜或位置偏差。

(3)生產(chǎn)率較低，較適用于單件小批量生產(chǎn)單刃鏜刀的剛度較低，為減少變形和振動，采用較小的切削用量，另外，僅有一個主切削刃工作，所以生產(chǎn)率較低。（見圖）

四、鏜孔81

2、多刃鏜刀鏜孔多刃鏜刀的鏜刀片是浮動的，兩個對稱的切削刃產(chǎn)生的切削力，自動平衡其位置。

(1)加工質(zhì)量較高刀片浮動可抵償偏擺引起不良影響，較寬的修光刃可減少孔壁粗糙度值。

(2)生產(chǎn)率較高，兩刀刃同時工作，故生產(chǎn)率較高。

(3)刀具成本較單刃鏜刀高。浮動鏜刀主要用于批量生產(chǎn)，精加工箱體零件上直徑較大的孔。（見圖）2、多刃鏜刀鏜孔82§3－3刨、拉削的工藝特點及其應(yīng)用一、刨削的工藝特點

1、通用性好可加工垂直、水平的平面，還可加工T型槽、V型槽，燕尾槽等。

2、生產(chǎn)率低往復(fù)運動，慣性大，限制速度，單次加工，但狹長表面不比銑削低

3、加工精度不高

IT8~7，Ra為1.6~6.3但在龍門刨床上用寬刀細(xì)刨，Ra為0.4~0.8（見圖）刨削常用機床有牛頭刨床，龍門刨床和插床等§3－3刨、拉削的工藝特點及其應(yīng)用一、刨削的工藝特點刨削83二、刨削應(yīng)用

﹡刨削主要用在單件，小批生產(chǎn)中，維修車間中

﹡主要應(yīng)用：圖3—19﹡牛頭刨：一般不超過1000mm長度。龍門刨：加工長度、寬度都較大，濟南二機床，

B236龍門刨：20×6.3m﹡插床（立式牛頭刨，見圖）可加工內(nèi)表面、四方孔、六方孔、鍵槽等。也可加工盲孔、有臺肩內(nèi)表面。二、刨削應(yīng)用84金屬切削的基礎(chǔ)知識課件85金屬切削的基礎(chǔ)知識課件86圖3－11圓孔拉刀圖3－12拉孔過程圖3－11圓孔拉刀87金屬切削的基礎(chǔ)知識課件88三、拉削（見圖）

﹡根據(jù)施力方式，有拉刀、推刀兩種，施以拉力的用拉床，施以推力的在壓力機上進行

﹡特點(1)生產(chǎn)率高一次完成粗——半精——精加工

(2)加工精度高，粗糙度值較小切削量小，僅切去工件的彈性恢復(fù)量，拉刀上的校準(zhǔn)部分校準(zhǔn)、修光作用，切削速度較低，避免積屑瘤，切削過程平穩(wěn)，粗糙度較低：

三、拉削（見圖）89

(3)拉床結(jié)構(gòu)，操作較簡單.

(4)拉刀價格昂貴，加工批量大時，可使成本下降.

(5)加工范圍較廣：可加工通孔：圓孔、方孔、內(nèi)齒輪等。還有：平面，鍵槽等。（見圖）

﹡對盲孔、深孔、階梯孔等不能加工，推削時L/D<12~15，硬度低于45HRC(3)拉床結(jié)構(gòu)，操作較簡單.90§3－4銑削工藝特點及其應(yīng)用一、銑削的工藝特點

1.生產(chǎn)率較高多齒工作，旋轉(zhuǎn)運動利于高速銑削

2.容易產(chǎn)生振動由于多齒工作，每個齒切削厚度變化，切削力變化，切削過程不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動,影響加工質(zhì)量；

3.刀齒散熱條件較好多齒工作，每個齒間歇工作，有冷卻時間，散熱條件好，但切入切出時沖擊可能引起刀片碎裂§3－4銑削工藝特點及其應(yīng)用一、銑削的工藝特點91a)對稱銑b)逆銑c)順銑圖3－18端銑方式圖周銑與端銑a)對稱銑b)逆銑c)順銑圖周銑與端銑92二、銑削方式

1、周銑法（見圖）﹡逆銑△切削層由0增大到最大值；△切削開始刀刃不切入工件，而是擠壓滑行，刀刃磨損，工件表面質(zhì)量下降；△切削力上抬工件，增加了工件振動可能；△逆銑時，螺母中間隙處于有利位置，不至使工件竄動，不易損壞刀具；△目前常用逆銑法。﹡順銑由于螺母中間隙處于不利位置，工件可能會竄動，可能會損壞刀具，損壞工件﹡工件有黑皮時常用逆銑法（見圖）

2、端銑法二、銑削方式93逆銑順銑逆銑順銑94

3、周銑法與端銑法的比較

﹡參加工作齒數(shù)△周銑法，與ae有關(guān)(ae

：銑削寬度，垂直于銑刀軸線)，一般1~2齒(ap

：銑削深度，同銑刀軸線)△端銑法，與ae有關(guān)(相當(dāng)于工件寬度)一般較多△端銑的切削過程比周銑時平穩(wěn)，有利于提高質(zhì)量

﹡切削層厚度端銑：切削層厚度均勻，刀具磨損小，并減少表面粗糙度周銑：切削層厚度不均勻，刀具磨損稍大，表面粗糙度稍差，兩者比較后，端銑可達較小的表面粗糙度。

﹡端銑剛度較好，且多半采用硬質(zhì)合金刀片，而周銑多半用高速鋼，端銑可用高速銑削，生產(chǎn)率高，也提高工件表面質(zhì)量。

﹡目前銑削平面時多采用端銑法。周銑法適應(yīng)性廣，除平面外，還有銑溝槽、齒形等，也常采用3、周銑法與端銑法的比較95三、銑削的應(yīng)用

應(yīng)用廣泛，刀具種類最多：△可加工平面、溝槽、成形面等△精度IT8~7，Ra為1.6~3.2△單件小批量加工中小型工件可用升降臺式銑床，中大型工件可采用龍門銑△銑溝槽。圖3—31△按劃線、手動進給進行銑削△在圓形工作臺上銑圓弧槽

三、銑削的應(yīng)用96§3－5磨削的工藝特點及其應(yīng)用磨削用砂輪作為切削刀具來進行加工的。砂輪是由磨料加結(jié)合劑燒結(jié)而成的。砂輪的特性包括磨料、粒度、硬度、結(jié)合劑、組織、以及形狀和尺寸。磨床的種類很多，常見的有：外圓、內(nèi)圓和平面磨床等。一、磨削過程

磨削是磨粒對工件表面進行切削、刻劃和滑擦三種作用的綜合。砂輪有“自鋭性”，使磨削不斷進行。但“自鋭性”使砂輪失去了“等高性”，即失去了外形精度，因此精磨前（或磨了一段時間）后，要修整砂輪?！?－5磨削的工藝特點及其應(yīng)用磨削用砂輪作為切削97二、磨削的工藝特點1.精度高、表面粗糙度小達IT7~IT6，Ra0.2~0.8，甚至達0.008～0.1，屬于精加工；2.砂輪有“自鋭性”所以可采用強力磨削以提高生產(chǎn)率；3.背向力Fp較大（見圖）磨細(xì)長工件容易彎曲，最后一般要幾次光磨走刀；4.磨削溫度高工件表面易“燒傷”，一般磨鋼材要用切削液，磨鑄鐵、青銅用吸塵器。二、磨削的工藝特點98磨后的工件形狀磨后的工件形狀99三、磨削的應(yīng)用與發(fā)展

以前磨削一般用于半精加工和精加工，現(xiàn)在隨著技術(shù)的進步也用于直接磨削毛坯。磨削能加工一般鑄鐵、碳鋼和合金鋼，也能加工淬硬鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷與玻璃等，但不適應(yīng)加工塑性大的有色金屬工件。磨削可以加工外圓面、內(nèi)孔、平面、成形面、螺紋、齒輪等

1.外圓磨削（見圖）（1）在外圓磨床上進行:磨法有縱磨法、橫磨法、綜合磨、深磨法；（2）無心外圓磨：圓面必須連續(xù)，不能有較長鍵槽等（見圖）

三、磨削的應(yīng)用與發(fā)展100金屬切削的基礎(chǔ)知識課件101金屬切削的基礎(chǔ)知識課件102金屬切削的基礎(chǔ)知識課件1032.孔的磨削(見圖)

與外圓磨一樣，也有縱磨與橫磨，但砂輪軸的剛度很差，不能深磨。大多數(shù)情況下是采用縱磨法?！髂タ缀豌q孔與拉孔的比較：（1）可加工淬硬的工件孔；（2）不僅能保證孔本身的形狀尺寸精度和表面粗糙度，還能保證孔的位置精度和孔軸線的直線度；（3）同一個砂輪能磨不同直徑的孔，可以磨階梯孔、盲孔，特別是非標(biāo)孔，靈活性大；（4）生產(chǎn)率比鉸孔低，比拉孔更低。△與磨外圓相比，磨孔的主要問題：（1）磨削速度受限制，切削液不易進入，故表面粗糙度大；（2）磨軸剛度低，砂輪磨損快，故生產(chǎn)率低。2.孔的磨削(見圖)1043.平面磨削可分為周磨與端磨：△周磨散熱、冷卻和排屑情況較好，加工質(zhì)量較高，但生產(chǎn)率較低。用臥軸平面磨床加工。3.平面磨削105△端磨時磨頭伸出長度短，剛度好，故生產(chǎn)率較高，但加工質(zhì)量相對不高，多用于要求不高的工件，或作為精磨前的預(yù)加工。用立軸平面磨床加工?！鞫四r磨頭伸出長度短，剛度好，故生產(chǎn)率較高，但1064.磨削發(fā)展簡介（1）高精度、小粗糙度磨削精密磨削Ra0.05～0.1；超精磨削Ra0.012～0.025；鏡面磨削Ra0.008以下?？梢源嫜心ゼ庸ぁ＃?）高效磨削有高速磨削（Vs≥50m/s）,既提高生產(chǎn)效率，也提高加工質(zhì)量；強力磨削（ap可達十幾毫米，縱向進給速度很小），也稱緩進深切磨削，可直接從毛坯磨出合格零件，生產(chǎn)率大大提高；砂帶磨是發(fā)展極為迅速的高效、高質(zhì)量的磨削方法，且設(shè)備簡單。4.磨削發(fā)展簡介107金屬切削的基礎(chǔ)知識第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述金屬切削機床的基本知識第三章第四章第五章第二章第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述108

當(dāng)前許多工業(yè)部門的產(chǎn)品，尤其是國防、航天、電子等工業(yè)部門的產(chǎn)品，要求高精度、高速度、大功率、耐高溫、耐高壓、小型化等方向發(fā)展，產(chǎn)品所需的材料也越來越難加工，傳統(tǒng)的常用方法已不能滿足加工要求，因此精密加工和特種加工就應(yīng)運而生，并不斷完善和發(fā)展。下面僅簡要地介紹一些較常用的方法。當(dāng)前許多工業(yè)部門的產(chǎn)品，尤其是國防、航天、電109§4－1精整和光整加工精整加工是生產(chǎn)中常用的精密加工，切除的材料層很薄，以提高工件精度和減小表面粗糙度；光整加工基本不切除材料層，以減小工件表面粗糙度為目的。一、研磨1.加工原理在研具與工件之間置以研磨劑，對工件表面進行精整加工。研具上加一定壓力，通過研磨劑的機械及化學(xué)作用從工件表面切除很薄材料。§4－1精整和光整加工精整加工是生產(chǎn)中常用的精密加工，切1102.特點及應(yīng)用(1)加工簡單，設(shè)備不復(fù)雜(2)可達高的尺寸精度、形狀精度和小的表面粗糙度，

Ra0.025以下(3)生產(chǎn)率較低，加工余量0.01~0.03(4)污染環(huán)境應(yīng)用：精密量塊、量規(guī)、齒輪、鋼球、噴油嘴、光學(xué)鏡頭等2.特點及應(yīng)用111二、珩磨1.加工原理用帶油石的珩磨頭對孔進行加工，邊轉(zhuǎn)邊上下，形成工件表面網(wǎng)紋，可獲得很高的精度和很低的粗糙度。2.特點及應(yīng)用(1)生產(chǎn)率較高，比研磨余量大(2)精度高(3)珩磨表面耐磨(4)珩磨頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜應(yīng)用：加工孔、外圓平面、齒面等，典型零件發(fā)動機氣缸缸套、油缸等二、珩磨112三、超級光磨1.加工原理用裝有細(xì)磨粒、低硬度油石的磨頭，在一定壓力下對工件表面加工，加工時工件旋轉(zhuǎn)，油石作軸向進給并軸向微小振動，加工中注入光磨劑(煤油等)。2.特點及應(yīng)用(1)設(shè)備簡單，操作方便(2)加工余量較少(3)過程短，生產(chǎn)率高(4)表面質(zhì)量好應(yīng)用：軸承、精密量具，可加工軸外圓、錐面、孔、平面、球面等三、超級光磨113四、拋光1.加工原理用高速拋輪涂上磨膏，對工件表面進行光整加工，拋光輪一般用毛氈、橡膠、皮革、布等。2.特點及應(yīng)用(1)方法簡便經(jīng)濟(2)容易對曲面加工(3)只能減少粗糙度(4)勞動條件差應(yīng)用：主要用于零件表面的裝飾四、拋光114上述四種方法比較應(yīng)用范圍：珩磨主要加工孔，拋光主要裝飾用工具設(shè)備：拋光最簡單，珩磨較復(fù)雜生產(chǎn)效率：拋光、超級光磨高，珩磨其次，研磨最低四、超精密加工概述上述四種方法比較115§4－2特種加工不屬于傳統(tǒng)加工方法，用電、磁、聲、光、化學(xué)能或其組合，直接施加在被加工部位上，從而去除變形或改變性能的加工，尤其對傳統(tǒng)加工難于加工的材料，如高硬度、高強度、高韌性、高脆性、耐高溫材料等。一、電火花加工1.加工的基本原理電極與工件之間相對最靠近點，電離擊穿電火花脈沖放電，將電極形狀尺寸復(fù)制到工件上去。2.電火花加工機床簡介

(1)脈沖電源(2)間隙自動調(diào)節(jié)器(3)機床本體

(4)工作液及循環(huán)過濾系統(tǒng)§4－2特種加工不屬于傳統(tǒng)加工方法，用電、磁、聲、光、化學(xué)能1163.特點及應(yīng)用

(1)主要用于加工硬、脆、韌、軟、高熔點的導(dǎo)電材料

(2)無切削力，有利加工小孔、窄槽、型腔……(3)熱影響小

(4)脈沖范圍可調(diào)，能進行粗、半精、精加工應(yīng)用：加工型腔及各種孔，鍛模模膛、異型孔、噴絲孔、切斷切割等3.特點及應(yīng)用117二、電解加工1.加工原理用陽極溶解的電化學(xué)反應(yīng)，將工具電板形狀極與工件之間相對最靠近點，電離擊穿電火花脈沖放電，將電極形狀尺寸復(fù)制到工件上去。2.電解加工機床簡介

(1)機床本體主軸穩(wěn)定進給，抗蝕、密封、絕緣、供電

(2)直流穩(wěn)壓電源

(3)電解液系統(tǒng)二、電解加工1183.特點及應(yīng)用

(1)簡單的一次進給運動，加工出復(fù)雜形狀

(2)可加工高硬高強高韌等難切削金屬材料

(3)無切削力無切削熱，適合加工薄壁工件

(4)加工后Ra達0.2~0.8(5)工具陰極不損耗

(6)難實現(xiàn)高精度的穩(wěn)定加工

(7)有腐蝕作用，有污染應(yīng)用：加工型孔、型腔、刻印等。電火花與電解對比，電解加工生產(chǎn)率高但加工精度低，機床費用高，適用于成批和大量生產(chǎn)，電火花加工單件小批產(chǎn)品3.特點及應(yīng)用119三、超聲加工1、基本原理2、加工機床簡介3、特點與應(yīng)用四、高能束加工基本原理、特點與應(yīng)用激光加工；電子束加工；離子束加工；三、超聲加工120金屬切削的基礎(chǔ)知識第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述金屬切削機床的基本知識第三章第四章第五章第二章第一章典型表面加工分析精密加工和特種加工簡介常用加工方法綜述121選擇某表面加工方法時應(yīng)遵循的基本原則(1)所選加工方法的經(jīng)濟精度和表面粗糙度與加工表面的要求相符(2)所選方法與零件材料切削加工性和產(chǎn)品生產(chǎn)類型相適應(yīng)(3)幾種方法配合使用(4)表面加工分階段進行，一般分粗、半精、精加工階段，保證質(zhì)量。選擇某表面加工方法時應(yīng)遵循的基本原則122外圓面是軸、套、盤類零件的主要(或輔助)表面，它的常用加工方法有車削、磨削。其精整和光整加工有研磨、超精加工和拋光，這部分內(nèi)容在另節(jié)研究§5－1外圓面加工外圓面是軸、套、盤類零件的主要(或輔助)表面，它的常用加工方123一、外圓面的加工方法及其特點1．車削加工

是外圓加工的主要方法，它可以完成從粗車、半精車、精車和精細(xì)車各個階段的加工，它們所能達到的加工精度和表面粗糙度等級見表1－10，表1－11。精細(xì)車所用的車床應(yīng)有很高的精度和剛度；其刀具采用金剛石或細(xì)晶硬質(zhì)合金，經(jīng)仔細(xì)刃磨與研磨獲得很鋒利的刀刃；以高速（＞2.6m/s）、小切深（≤0.03～0.05mm）和小的進給量（＝0.02～0.2mm/r）進行切削，它可達IT6以上的加工精度和Ra0.4以下的表面粗糙度。精細(xì)車是小型有色金屬零件的主要精整加工方法，也可用于加工大型精密外圓表面，以代替磨削。一、外圓面的加工方法及其特點124車削加工的特點：①切削過程比較平穩(wěn)除斷續(xù)切削外，車削一般是連續(xù)進行的，無沖擊，切削力變化小，允許采用較大的切削用量，如高速切削和強力切削（較大），以提高生產(chǎn)率。②刀具簡單車刀是各種刀具中最簡單的一種，其制造、刃磨和安裝都很方便，選用合理的切削角度較為靈活，刀具成本也低。③易于保證工件各加工面的位置精度在一次安裝中可同時加工其他外圓、內(nèi)孔、端面和切槽等，可以保證這些表面之間的位置精度，如同軸度、垂直度等。④適應(yīng)加工各種材料如鋼料、鑄鐵和非金屬材料，尤其是適應(yīng)加工不宜磨削的有色金屬零件的精細(xì)切削。

車削加工的特點：1252．磨削加工

是精加工的主要方法，一般在外圓車削后用作精加工工序，對精確的毛坯（如精密模鍛件）也可直接磨削。采用不同的粗細(xì)粒度的砂輪和磨削用量，可得到不同精度和表面粗糙度的加工表面，因此磨削可分為粗磨與精磨（參看表1－10，表1－11）。（1）外圓磨削方式

外圓磨削常在外圓磨床和萬能外圓磨床上進行，也可在無心磨床上加工，有多種磨削加工方式。（圖3－1）2．磨削加工126①縱磨法砂輪高速旋轉(zhuǎn)為主運動，工件旋轉(zhuǎn)為圓周進給，工件直線往復(fù)運動為縱向進給。每一往復(fù)行程終了，砂輪作周期性橫向進給（磨削深度），多次較小的累積，最終磨去全部磨削余量。為了得到較高的加工精度和表面質(zhì)量，最后幾次往復(fù)運動可以無橫向進給，稱為光磨?？v磨法的精度較高，表面粗糙度較小，此外用一個砂輪可以加工不同長度的外圓面。其缺點是生產(chǎn)率較低，故廣泛用于單件小批生產(chǎn)，特別適于細(xì)長軸的精磨。①縱磨法砂輪高速旋轉(zhuǎn)為主運動，工件旋轉(zhuǎn)為圓周進給，工件127②橫磨法又稱切入磨法，工件不作縱向往復(fù)運動，而由砂輪作慢速的連續(xù)橫向進給，直到磨去全部余量。橫磨法生產(chǎn)率高，適用于成批及大量生產(chǎn)寬度不大、剛性較好的工件。但是橫磨時工件與砂輪接觸面大，磨削力大，發(fā)熱量多，工件易發(fā)生變形與燒傷；砂輪的修整精度和磨鈍情況，均會影響工件的尺寸、形狀精度和表面質(zhì)量，只適于加工精度較低的表面。②橫磨法又稱切入磨法，工件不作縱向往復(fù)運動，而由砂輪作128一、外圓面的技術(shù)要求1.本身精度2.位置精度3.表面質(zhì)量二、外圓面加工方案的分析一、外圓面的技術(shù)要求129金屬切削的基礎(chǔ)知識課件130作為零件基本表面的孔有多種多樣，它們的加工要求差別也很大，因此要分別選擇合適的加工方法和加工方案。一、孔的分類根據(jù)孔的結(jié)構(gòu)和用途，可以分為以下幾種類型：1．緊固孔和輔助孔如螺釘孔和螺栓過孔；油孔、氣孔和減重孔等。它們的技術(shù)要求不高，精度一般為IT12～IT11，表面粗糙度為Ra12.5～6.3?！?－2孔的加工作為零件基本表面的孔有多種多樣，它們的加工要求差別也很大，因1312．回轉(zhuǎn)體零件的軸心孔套筒、軸承蓋、齒輪等類零件的軸心孔；一般是與軸類零件相配合的表面，還可能是加工帶孔零件其他表面（如齒輪的齒面）的基準(zhǔn)面；此類孔本身的精度、表面粗糙度以及與其他表面的位置精度（如孔與外圓表面的同軸度、孔與端面的垂直度），一般均有較高的要求。例如齒輪軸心孔的精度為IT8～IT6，表面粗糙度是Ra1.6～0.4。2．回轉(zhuǎn)體零件的軸心孔套筒、軸承蓋、齒輪等類零件的軸心孔1323．箱體支架類零件的軸承孔這類孔分布在一條或幾條軸線上，往往構(gòu)成“孔系”。除孔本身的加工精度與表面粗糙度要求較高外，孔與孔（或基準(zhǔn)面）之間，也有較高的位置精度，如平行度、同軸度、垂直度等。例如機床主軸箱的軸承孔，其尺寸精度為IT7（或以上），Ra1.6～0.8，軸承孔距公差0.05～0.12，平行度公差值小于孔距公差等。根據(jù)孔的形狀，可分為圓柱孔和圓錐孔。按照孔的長度L與孔徑D的比值，可將L/D＞5的孔稱為深孔。本節(jié)只討論一般圓柱孔的加工。3．箱體支架類零件的軸承孔這類孔分布在一條或幾條軸線上，133一、孔的技術(shù)要求1.本身精度2.位置精度3.表面質(zhì)量二、外圓面加工方案的分析一、孔的技術(shù)要求134金屬切削的基礎(chǔ)知識課件135平面是盤形和板形零件的主要表面,也是箱體,支架類零件的主要表面之一.平面的分類根據(jù)功用，平面可分為以下兩大類：1．非工作面這類是非結(jié)合表面，一般沒有技術(shù)要求，只有在考慮外觀或防腐蝕要求時，才進行加工。有時這種表面要求的表面粗糙度Ra值較低。§5－3平面的加工平面是盤形和板形零件的主要表面,也是箱體,支架類零件的主要表1362．工作表面

根據(jù)作用和所處位置不同，又可分為：(1)結(jié)合面和重要結(jié)合面如支架與機座、車床主軸箱與床身、減速箱體與箱蓋的固定聯(lián)接面，其技術(shù)要求有高有低。一般有平面度和表面粗糙度要求。(2)導(dǎo)向平面如機床上的導(dǎo)軌面，要求具有良好的導(dǎo)向精度，因此對表面本身的平面度、直線度、表面粗糙度，與其他導(dǎo)向面的位置精度要求都很高。(3)端面各種軸類、盤套類零件上與其回轉(zhuǎn)中心線垂直的平面，多起定位作用。其對垂直度、端面間的平行度和表面粗糙度有較高的要求。(4)板形零件平面如平行墊鐵、模具模塊，其工作表面的形狀、位置精度要求一般較高。精密平板、平尺及塊規(guī)的測量平面的形狀、表面粗糙度要求極高。2．工作表面137一、平面的技術(shù)要求1.形狀精度2.位置精度

3.表面質(zhì)量二、平面加工方案的分析一、平面的技術(shù)要求138金屬切削的基礎(chǔ)知識課件139帶有成形面的零件，機器上用得也相當(dāng)多，如機床的手把、內(nèi)燃機凸輪軸上的凸輪、汽輪機的葉片等。一、成形面的技術(shù)要求

1.尺寸精度2.形位精度3.表面質(zhì)量但是，成形面往往是為了實現(xiàn)特定功能而專門設(shè)計的，因此其表面形狀的要求十分重要?！?－4成形面的加工帶有成形面的零件，機器上用得也相當(dāng)多，如機床的手把、內(nèi)燃機凸140二、成形面加工方法的分析二、成形面加工方法的分析141螺紋也是零件上常見的表面之一，它有多種形式，按用途的不同可分為如下兩類：

(1)緊固螺紋(2)傳動螺紋一、螺紋的技術(shù)要求

1.尺寸精度2.形位精度3.表面質(zhì)量由于他們的用途和使用要求不同，技術(shù)要求也不同?！?－5螺紋的加工螺紋也是零件上常見的表面之一，它有多種形式，按用途的不同可分142二、螺紋加工方法的分析二、螺紋加工方法的分析1431.功絲和套扣2.車螺紋1.功絲和套扣1443.銑螺紋3.銑螺紋1454.磨螺紋4.磨螺紋146一、齒輪的技術(shù)要求除了一般的尺寸、形位和表面質(zhì)量要求外，還有特殊的要求：(1)傳遞運動的準(zhǔn)確性大周期誤差(2)傳動的平穩(wěn)性小周期誤差沖擊振動噪聲(3)載荷分布的均勻性(4)傳動側(cè)隙、貯油、補償溫度§5－6齒輪齒形的加工一、齒輪的技術(shù)要求§5－6齒輪齒形的加工147各種使用情況下的要求的主次不同齒輪結(jié)構(gòu)：圓柱齒輪、錐齒輪及蝸桿蝸輪等漸開線齒形擺線齒形直齒斜齒弧形齒國標(biāo)規(guī)定：12個精度等級，1、2級為遠景規(guī)定，7級為基本級，滾、插、剃均能達到精度等級。各種使用情況下的要求的主次不同148

加工方法圖例加工質(zhì)量相對生產(chǎn)率設(shè)備適用范圍精度等級齒面粗糙度Ra)銑齒96.3～3.2低普通銑床單件小批生產(chǎn)。修理或不重要齒輪加工。不宜加工內(nèi)齒輪。硬度低于30HRC滾齒6～93.2～1.6高滾齒機批量不限，常用于