第1章機(jī)械制造基礎(chǔ)概論第2章切削原理與刀具課件

機(jī)械制造基礎(chǔ)主講：袁軍堂聯(lián)系方式公室：機(jī)械樓220

1.

課程安排機(jī)械制造基礎(chǔ)（上）2.5學(xué)分（2012秋季）機(jī)械制造基礎(chǔ)（下）2.0學(xué)分（2013春季）課程總學(xué)時(shí)：72（其中實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）2024/4/162.教學(xué)參考書(shū):機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，袁軍堂等編,清華大學(xué)出版社,2012機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)(第二版),張世昌等編,高等教育出版社,2007機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ),李凱嶺等編,清華大學(xué)出版社,2010課程網(wǎng)址:

2024/4/163.課程介紹課程性質(zhì)：是機(jī)械工程及自動(dòng)化、武器系統(tǒng)與工程、車輛工程等專業(yè)的一門主干專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，是機(jī)械制造基礎(chǔ)知識(shí)的概括與總結(jié)。課程特點(diǎn)：綜合性、實(shí)踐性、靈活性。綜合性：涉及到多學(xué)科的理論和方法。實(shí)踐性：課程內(nèi)容是生產(chǎn)實(shí)踐的總結(jié)。除課堂教學(xué)中力求理論聯(lián)系實(shí)際，盡可能多引用典型生產(chǎn)實(shí)例進(jìn)行分析外，與課程相配合的還有實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)。靈活性：應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，要考慮企業(yè)的實(shí)際情況，具體問(wèn)題具體分析。4.課程介紹

課程內(nèi)容：“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程以介紹有關(guān)機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本方法為主線，以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決有關(guān)機(jī)械制造問(wèn)題的基本能力為目標(biāo)，力求使學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)能夠?qū)C(jī)械制造技術(shù)有一個(gè)基本的把握。

主要章節(jié)：機(jī)械制造技術(shù)概論、切削與磨削加工基本原理、金屬切削機(jī)床與加工方法、機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理、機(jī)械加工質(zhì)量、先進(jìn)制造技術(shù)概述等。2024/4/165.課程學(xué)習(xí)總要求：掌握機(jī)械制造的基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本技能，初步具備分析和解決機(jī)械加工過(guò)程中一般工藝技術(shù)問(wèn)題的能力。具體要求：1）掌握切削加工原理和刀具的基本知識(shí)；2）掌握常用加工方法，了解其加工設(shè)備。能根據(jù)零件的加工要求選擇加工方法與機(jī)床、刀具、夾具和加工工藝參數(shù)；3）掌握機(jī)械加工質(zhì)量分析的基本理論、基本知識(shí)和基本方法；4）掌握機(jī)械加工、裝配工藝規(guī)程的制訂方法；5）掌握工件定位原理及夾具設(shè)計(jì)方法；6）了解現(xiàn)代制造技術(shù)及其發(fā)展。

課程介紹6.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論1-1產(chǎn)業(yè)、制造業(yè)與機(jī)械制造業(yè)第一產(chǎn)業(yè)：是指農(nóng)、林、牧、漁業(yè)。第二產(chǎn)業(yè)：是指采礦業(yè)，制造業(yè)，電力、燃?xì)饧八纳a(chǎn)和供應(yīng)業(yè)，建筑業(yè)。第三產(chǎn)業(yè)：是指除第一、二產(chǎn)業(yè)以外的其他行業(yè)。

制造業(yè)屬于第二產(chǎn)業(yè)，是指對(duì)制造資源（物料、能源、設(shè)備、工具、資金、技術(shù)、信息和人力等），按照市場(chǎng)要求，通過(guò)制造過(guò)程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)品與生活消費(fèi)品的行業(yè)，包括農(nóng)副食品加工業(yè)、金屬制品業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)等30個(gè)大類。2024/4/167.制造業(yè)13農(nóng)副食品加工業(yè)14食品制造業(yè)15飲料制造業(yè)16煙草制品業(yè)17紡織業(yè)18紡織服裝、鞋、帽制造業(yè)19皮革、毛皮、羽毛(絨)及其制品業(yè)20木材加工及木、竹、藤、棕、草制品業(yè)21家具制造業(yè)22造紙及紙制品業(yè)23印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制24文教體育用品制造業(yè)25石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)26化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)27醫(yī)藥制造業(yè)28化學(xué)纖維制造業(yè)29橡膠制品業(yè)30塑料制品業(yè)31非金屬礦物制品業(yè)32黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)33有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)34金屬制品業(yè)35通用設(shè)備制造業(yè)36專用設(shè)備制造業(yè)37交通運(yùn)輸設(shè)備制造業(yè)39電氣機(jī)械及器材制造業(yè)40通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其他電子設(shè)備制造業(yè)41儀器儀表及文化、辦公用機(jī)械制造業(yè)42工藝品及其他制造業(yè)43廢棄資源和廢舊材料回收加工業(yè)2024/4/168.制造業(yè)的社會(huì)功能2024/4/169.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論當(dāng)今制造業(yè)不僅是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)規(guī)模生產(chǎn)力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并已成為為人類提供生活所需物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富的重要基礎(chǔ)。良好的人居環(huán)境，充分的能源供給，便捷的交通和通信設(shè)施，豐富多彩的印刷出版、廣播影視和網(wǎng)絡(luò)媒體，優(yōu)良的醫(yī)療保健手段，可靠的國(guó)家和社區(qū)安全以及抵抗自然災(zāi)害的能力等，均需要制造業(yè)的支持。2024/4/1610.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論美國(guó)68%的財(cái)富來(lái)源于制造業(yè)；日本國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值約49%由制造業(yè)提供。中國(guó)制造業(yè)對(duì)GDP貢獻(xiàn)度50%以上。在先進(jìn)的工業(yè)化國(guó)家中，約有1/4的人口從業(yè)于制造業(yè)，而在非制造業(yè)部門中，又有約半數(shù)人員的工作性質(zhì)與制造業(yè)密切相關(guān)。在整個(gè)制造業(yè)中，機(jī)械制造業(yè)占有特別重要的地位。因?yàn)闄C(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)效益在很大程度上取決于機(jī)械制造業(yè)所提供裝備的技術(shù)性能、質(zhì)量和可靠性。2024/4/1611.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論機(jī)械制造業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，是指從事各種動(dòng)力機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、冶金礦山機(jī)械、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、機(jī)床、工具、儀器、儀表及其他機(jī)械設(shè)備等生產(chǎn)的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平是國(guó)家工業(yè)化程度的主要標(biāo)志之一，其生產(chǎn)活動(dòng)和人民生活息息相關(guān)。強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。2024/4/1612.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展歷程人類文明的發(fā)展與制造業(yè)的進(jìn)步密切相關(guān)。早在石器時(shí)代，人類就開(kāi)始利用天然石料制作工具，以其獵取自然資源為生。到了青銅器和鐵器時(shí)代，人們開(kāi)始采礦、冶煉、鑄鍛工具，并開(kāi)始制作紡織機(jī)械、水利機(jī)械、運(yùn)輸車輛等，以滿足以農(nóng)業(yè)為主的自然經(jīng)濟(jì)的需要。此時(shí)，采用的是作坊式的以手工勞動(dòng)為主的生產(chǎn)方式。直至18世紀(jì)70年代，以瓦特改進(jìn)蒸汽機(jī)為代表，引發(fā)了第一次工業(yè)革命，產(chǎn)生了近代工業(yè)化的生產(chǎn)方式，手工勞動(dòng)逐漸被機(jī)器生產(chǎn)所代替，機(jī)械制造業(yè)逐漸形成規(guī)模。2024/4/1613.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論到19世紀(jì)中葉，電磁場(chǎng)理論的建立為發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，從而迎來(lái)了電氣化時(shí)代。以電力作為動(dòng)力源，使機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化。與此同時(shí)，互換性原理和公差制度應(yīng)運(yùn)而生。以上技術(shù)使機(jī)械制造業(yè)發(fā)生了重大變革，并進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。20世紀(jì)初，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，使汽車開(kāi)始進(jìn)入歐美家庭，引發(fā)了機(jī)械制造業(yè)的又一次革命。流水生產(chǎn)線的出現(xiàn)，標(biāo)志機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了大批量生產(chǎn)的時(shí)代。以汽車工業(yè)為代表的大批量自動(dòng)化生產(chǎn)方式使得生產(chǎn)率獲得極大的提高，從而使機(jī)械制造業(yè)有了更迅速的發(fā)展，并開(kāi)始成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。2024/4/1614.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論第二次世界大戰(zhàn)后，電子計(jì)算機(jī)和集成電路的出現(xiàn)，以及運(yùn)籌學(xué)、現(xiàn)代控制論、系統(tǒng)工程等科學(xué)理論的產(chǎn)生和發(fā)展，使機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生了一次新的飛躍。傳統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)方式只有在大批量生產(chǎn)的條件下才能實(shí)現(xiàn)?？茖W(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，促進(jìn)了生產(chǎn)力的極大提高。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)則使中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化成為可能。傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式已難以滿足市場(chǎng)多變的需要，多品種、中小批量生產(chǎn)日漸成為制造業(yè)的主流生產(chǎn)方式。20世紀(jì)80年代以來(lái)，信息產(chǎn)業(yè)的崛起和通信技術(shù)的發(fā)展加速了市場(chǎng)的全球化進(jìn)程，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。為了適應(yīng)新的形勢(shì)，在機(jī)械制造領(lǐng)域提出了許多新的制造理論和生產(chǎn)模式，如計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)、精良生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)等。2024/4/1615.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論中國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展我國(guó)是一個(gè)文明古國(guó)，早在遠(yuǎn)古時(shí)代，就已開(kāi)始使用石器和鉆木取火的工具。公元前16-公元前11世紀(jì)的商代，已出現(xiàn)可轉(zhuǎn)動(dòng)的琢玉工具。車削加工和車床雛形在我國(guó)出現(xiàn)早于歐洲近千年。到了明代，在古天文儀器加工中，已采用銑削和磨削加工方法，并出現(xiàn)了銑床、磨床和刀刃磨機(jī)床的雛形。近代，由于封建制度的束縛，嚴(yán)重阻礙了中國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程。新中國(guó)成立前，中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)幾乎為零。新中國(guó)成立以來(lái)的60多年間，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)有了很大的發(fā)展，開(kāi)始擁有了自己獨(dú)立的汽車工業(yè)、航天航空工業(yè)等技術(shù)難度較大的機(jī)械制造業(yè)。2024/4/1616.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)充分利用國(guó)內(nèi)外的資金和技術(shù)，進(jìn)行了較大規(guī)模的技術(shù)改造，使制造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟(jì)效益有了很大的提高，為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了重要作用。中國(guó)已躋身于制造大國(guó)行列，初步具備了由世界機(jī)械制造大國(guó)向機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)沖刺的基礎(chǔ)和條件。面對(duì)越來(lái)越激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)仍然面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大而不強(qiáng)的矛盾困擾著行業(yè)的科學(xué)發(fā)展。主要表現(xiàn)在：制造技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，創(chuàng)新能力不強(qiáng)；產(chǎn)品以低端為主；制造過(guò)程資源、能源消耗大，污染嚴(yán)重。我國(guó)機(jī)械制造業(yè)擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床，2000多萬(wàn)職工，規(guī)模堪稱世界之最，但與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的水平還存在階段性的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術(shù)開(kāi)發(fā)能力不強(qiáng)，基礎(chǔ)元器件和基礎(chǔ)工藝不過(guò)關(guān)，生產(chǎn)率低下，科技投人不足等。2024/4/1617.進(jìn)口設(shè)備/國(guó)產(chǎn)設(shè)備使用情況對(duì)比2024/4/1618.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論一般加工能力和中、低檔產(chǎn)品大量富余，高技術(shù)裝備受制于人。多數(shù)出口產(chǎn)品是貼牌生產(chǎn)，擁有自主品牌的不足２０％，機(jī)械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國(guó)家的幾十分之一，附加值低。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后，致使我國(guó)許多高精尖設(shè)備和成套設(shè)備仍需大量進(jìn)口。如：在高端裝備領(lǐng)域，70%的高檔數(shù)控機(jī)床，85%的大功率航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船艦發(fā)動(dòng)機(jī)、集成電路芯片制造裝備，100%的光纖制造裝備，７０％的汽車制造關(guān)鍵設(shè)備及先進(jìn)集約化農(nóng)業(yè)裝備、４０％的大型石化裝備都要依賴進(jìn)口。2024/4/1619.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論但另一方面，隨著我國(guó)改革的不斷深入，對(duì)外開(kāi)放的不斷擴(kuò)大，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。當(dāng)今，制造業(yè)的世界格局已經(jīng)在發(fā)生重大的變化，歐、亞、美三分天下的局面已經(jīng)形成，世界經(jīng)濟(jì)重心向亞洲轉(zhuǎn)移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中。所有這些又給我們帶來(lái)了難得的機(jī)遇。由于挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，我們應(yīng)該正視現(xiàn)實(shí)，面對(duì)挑戰(zhàn)，抓住機(jī)遇，深化改革，以振興和發(fā)展中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)為己任，勵(lì)精圖治、奮發(fā)圖強(qiáng)，以使我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，趕上世界先進(jìn)水平。2024/4/1620.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論1-2

機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位和作用

機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的生產(chǎn)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益等在很大程度上取決于機(jī)械制造業(yè)所提供的裝備的技術(shù)性能、質(zhì)量和可靠性。

新中國(guó)成立以來(lái)，特別是近30年來(lái)，中國(guó)裝備制造業(yè)取得了令人矚目的成就。從總量規(guī)?？?，中國(guó)現(xiàn)已位居世界領(lǐng)先位置，躋身世界裝備制造業(yè)大國(guó)行列。2024/4/1621.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要（2006-2020年）中指出，我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展思路：(１)提高裝備設(shè)計(jì)、制造和集成能力。以促進(jìn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新為突破口，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，基本實(shí)現(xiàn)高檔數(shù)控機(jī)床、工作母機(jī)、重大成套技術(shù)裝備、關(guān)鍵材料與關(guān)鍵零部件的自主設(shè)計(jì)制造。(2)積極發(fā)展綠色制造。加快相關(guān)技術(shù)在材料與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、加工制造、銷售服務(wù)及回收利用等產(chǎn)品全生命周期中的應(yīng)用，形成高效、節(jié)能、環(huán)保和可循環(huán)的新型制造工藝。制造業(yè)資源消耗、環(huán)境負(fù)荷水平進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。(3)用高新技術(shù)改造和提升制造業(yè)。大力推進(jìn)制造業(yè)信息化，積極發(fā)展基礎(chǔ)原材料，大幅度提高產(chǎn)品檔次、技術(shù)含量和附加值，全面提升制造業(yè)整體技術(shù)水平。2024/4/1622.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論未來(lái)中國(guó)裝備制造業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展高端裝備，要掌握主導(dǎo)產(chǎn)品的核心技術(shù)，擁有一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵產(chǎn)品和知名品牌，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)裝備，高端裝備產(chǎn)量的占比提高到１５％以上，基本保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要，使中國(guó)盡早躋身世界裝備強(qiáng)國(guó)之列。2024/4/1623.從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的發(fā)展之路Step1Step2Step3改革開(kāi)放制造大國(guó)制造強(qiáng)國(guó)關(guān)鍵：加強(qiáng)自主創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)，發(fā)展綠色和智能制造。2024/4/1624.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論1-3機(jī)械制造系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程機(jī)械制造系統(tǒng)是指從機(jī)械產(chǎn)品的市場(chǎng)分析、經(jīng)營(yíng)決策、工程設(shè)計(jì)、加工裝配、質(zhì)量控制、生產(chǎn)指揮到售后服務(wù)等一系列過(guò)程的總和。廣義地理解機(jī)械制造系統(tǒng)，體現(xiàn)的是“大制造”的概念，它涉及到從產(chǎn)品概念到形成最終產(chǎn)品的各個(gè)方面和生產(chǎn)的全過(guò)程。由于本課程的內(nèi)容和性質(zhì)所決定，主要是從“小制造”的概念出發(fā)，重點(diǎn)主要放在零件的機(jī)械加工和裝配工藝上，即從原材料或半成品經(jīng)加工和裝配后形成最終產(chǎn)品的過(guò)程。2024/4/1625.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論生產(chǎn)過(guò)程是機(jī)械制造系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，一般是指從原材料（或半成品）進(jìn)廠，一直到把產(chǎn)品制造出來(lái)的各有關(guān)過(guò)程的總和，它包括從原材料→毛坯→零件加工(外購(gòu)件采購(gòu))→部件裝配→整機(jī)裝配→檢驗(yàn)→試車→油漆→包裝等環(huán)節(jié)。企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程又可按產(chǎn)品的生產(chǎn)階段分為若干車間（分廠）的生產(chǎn)過(guò)程，如鑄造車間或鍛造車間的成品是機(jī)械加工車間的原材料（或半成品），而機(jī)械加工車間的成品又是裝配車間的原材料等等。

2024/4/1626.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論工藝過(guò)程是生產(chǎn)過(guò)程的一部分，凡是直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、物理化學(xué)性能以及相對(duì)位置關(guān)系的過(guò)程，統(tǒng)稱為工藝過(guò)程。其他過(guò)程稱為輔助過(guò)程，如動(dòng)力供應(yīng)、原材料采購(gòu)、運(yùn)輸、保管、工具制造、修理等。把工藝過(guò)程從生產(chǎn)過(guò)程劃分出來(lái)是有條件的、不是絕對(duì)的，通常把與加工過(guò)程密切相關(guān)的、很難分割的工作，如在機(jī)床上加工一個(gè)零件，工件的裝夾、測(cè)量等雖然不直接改變加工件的尺寸、形狀、物理化學(xué)性能以及相對(duì)位置關(guān)系，也列入工藝過(guò)程的范疇。2024/4/1627.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論工藝過(guò)程又可分為鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、裝配等工藝過(guò)程。“機(jī)械制造基礎(chǔ)”課程主要涉及機(jī)械加工工藝和裝配工藝過(guò)程，其他工藝過(guò)程在“工程材料及成型工藝”和“金工實(shí)習(xí)”等課程中學(xué)習(xí)。2024/4/1628.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論生產(chǎn)類型與工藝特點(diǎn)表1-1加工零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)＜5＜20＜100成批生產(chǎn)小批5～10020～200100～500中批100～300200～500500～5000大批300～10001000～50005000～50000大量生產(chǎn)＞1000＞5000＞50000加工零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計(jì)算

N=Q×n×(1+a%)×(1+b%)式中：Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)/年）；

n—每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)）；

a%—備品率；b%—廢品率。2024/4/1629.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論生產(chǎn)類型與工藝特點(diǎn)表1-2不同機(jī)械產(chǎn)品各種類型零件的質(zhì)量范圍產(chǎn)品類別加工零件的質(zhì)量/kg輕型零件中型零件重型零件電子工業(yè)機(jī)械＜44～30＞30機(jī)床＜1515～50＞50重型機(jī)械＜100100～2000＞20002024/4/1630.第1章機(jī)械制造技術(shù)概論表1-3各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)名稱大量生產(chǎn)成批生產(chǎn)單件生產(chǎn)毛坯制造廣泛采用金屬模機(jī)器造型和模鍛。毛坯精度高，加工余量小。部分采用金屬模和模鍛，部分采用木模手工造型和自由鍛造。毛坯精度和余量中等。廣泛采用木模手工造型和自由鍛造。毛坯精度低、加工余量大。機(jī)床設(shè)備及其布置采用高效專用機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床。采用流水線、自動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)方式。部分采用通用機(jī)床，部分采用數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元。機(jī)床按零件類別分工段布置。廣泛采用通用機(jī)床，重要零件采用數(shù)控機(jī)床或加工中心。機(jī)床按機(jī)群布置。零件的互換性具有廣泛的互換性。部分高精度配合件采用分組選配法裝配。大部分零件具有互換性。少數(shù)采用鉗工修配裝配。一般是配對(duì)制造，廣泛采用鉗工修配。獲得加工精度的方法調(diào)整法一般采用調(diào)整法加工，也有采用試切法。試切法工藝裝備廣泛采用高效率夾具、量具或自動(dòng)檢測(cè)裝置，高效復(fù)合刀具廣泛采用夾具、通用刀具、萬(wàn)能量具，部分采用專用刀具、專用量具。廣泛采用通用夾具、量具和刀具。對(duì)工人的技術(shù)要求對(duì)調(diào)整工技術(shù)水平要求高，操作工技術(shù)水平要求一般。技術(shù)水平要求較高技術(shù)水平要求高工藝文件工藝過(guò)程、工序和檢驗(yàn)卡片齊全、詳細(xì)一般有工藝過(guò)程卡片，重要工序有工序卡片只有工藝過(guò)程卡片2024/4/1631.思考題本課程的性質(zhì)、特點(diǎn)、主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)目標(biāo)。如何從廣義和狹義上理解制造？機(jī)械制造系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程與工藝過(guò)程的概念。各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)。機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用？了解我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃。2024/4/1632.第2章切削原理與刀具2.1切削加工的運(yùn)動(dòng)分析及切削要素2.2金屬切削刀具2.3切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象2.4工件材料的切削加工性2.5切削液2.6磨具與磨削原理2.7非金屬材料的切削加工機(jī)械制造基礎(chǔ)2024/4/1633.本章的學(xué)習(xí)要求(1)掌握切削運(yùn)動(dòng)、加工表面、切削用量及切削層參數(shù)概念和分析方法；(2)掌握刀具刀具角度和工作角度的概念、合理選擇刀具角度，常用刀具材料的性質(zhì)與選用；(3)掌握切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象及其對(duì)加工過(guò)程的影響；(4)了解切削液的作用，合理選用切削液。(5)了解磨削工藝的特點(diǎn)與磨具。(6)了解非金屬材料的加工機(jī)理和加工方法。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：切削運(yùn)動(dòng)及切削用量的概念與分析;刀具角度標(biāo)注;切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象。切削加工基礎(chǔ)知識(shí)2024/4/1634.成型方法：銑削、刨削、平面磨削等。成型方法：車削、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、內(nèi)外圓磨削等。切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2.1切削加工的運(yùn)動(dòng)分析及切削要素☆回轉(zhuǎn)體表面：是以直線為母線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所形成的表面；

2.1.1零件表面的形成☆平面：是以直線為母線作直線運(yùn)動(dòng)形成的表面；☆曲面：是以曲線為母線作旋轉(zhuǎn)或平移所形成的表面；成型方法：成形車削、成形磨削、銑削、數(shù)控銑削、電火花加工、激光加工等。2024/4/1635.2.1.2切削運(yùn)動(dòng)分類：1）主運(yùn)動(dòng)：切除切屑所需的基本運(yùn)動(dòng)。3個(gè)特點(diǎn)：速度最快；消耗功率最大；唯一性。概念：刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以切除多余的金屬2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：使金屬層不斷投入被切削的運(yùn)動(dòng)。3個(gè)特點(diǎn)：速度較慢；消耗功率較??；可以為一個(gè)或多個(gè)。3）其它運(yùn)動(dòng)：吃刀運(yùn)動(dòng)分度運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2024/4/1636.常見(jiàn)機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)機(jī)床名稱主運(yùn)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向移動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)及切削要素鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆頭軸向移動(dòng)銑床銑刀旋轉(zhuǎn)工件縱向、橫向、垂直方向移動(dòng)牛頭刨床刨刀往復(fù)工件橫向、垂直方向間隙移動(dòng)外圓磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件旋轉(zhuǎn)、工件往復(fù)或砂輪橫向移動(dòng)平面磨床砂輪旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動(dòng)，砂輪橫向、垂直移動(dòng)鏜床鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜刀軸向移動(dòng)、工件軸向移動(dòng)龍門刨床工件往復(fù)刨刀橫向、垂直方向間隙移動(dòng)2024/4/1637.正在加工的工件表面，根據(jù)其所處的狀態(tài)分為：

已加工表面：已經(jīng)加工完成的表面。

加工表面（過(guò)渡表面）：切削刀具正在進(jìn)行切削加工的表面。

待加工表面：即將進(jìn)入切削加工的表面。

加工表面切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2024/4/1638.切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2024/4/1639.2.1.3切削要素切削用量三要素：切削速度vc:主運(yùn)動(dòng)的線速度(mm/min)

圓周運(yùn)動(dòng)：Vc=πDnw

直線往復(fù)：Vc=2Lnr進(jìn)給量：刀具相對(duì)工件沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離。1）進(jìn)給量f(mm/r)：主運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán)2）進(jìn)給速度vf(mm/min)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)3）每齒進(jìn)給量af(mm/z)：刀具每個(gè)刀齒切削運(yùn)動(dòng)及切削要素背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面與待加工表面間的距離。補(bǔ)充定義：在垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上測(cè)量的主切削刃切入工件的深度。2024/4/1640.切削層：主運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，相鄰兩加工表面（切削刃）之間的材料截面。切削層尺寸平面要素切削層公稱厚度hD：

hD=f·sinKr切削層公稱寬度bD:bD=ap/sinKr切削層公稱截面積AD：AD=ap·

f=bD·

hD殘留面積ΔAD

殘留面積高度：

H=f/(ctgKr+ctgKr’)rε=0H=f2/8rεrε≠0切削運(yùn)動(dòng)及切削要素2024/4/1641.切削運(yùn)動(dòng)及切削要素rε=0時(shí)，在⊿ABD和⊿ACD中BD=HctgKr’DC=HctgKrBD+DC=fH(ctgKr+ctgKr’)=f殘留面積高度：H=f/(ctgKr+ctgKr’)2024/4/1642.切削運(yùn)動(dòng)及切削要素rε≠0時(shí)

H=BD=BE-DE

移項(xiàng)后兩邊平方,并忽略H2(H<<

rε)：

殘留面積高度：H=f2/8rε

2024/4/1643.思考題試分析車削、銑削、刨削、鉆削、鏜削及磨削加工的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)述切削用量三要素及其定義。在鉆床上鉆削直徑為φ20mm的孔，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min。如果采用同樣的切削速度鉆削φ0.2mm的小孔，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？2024/4/1644.l切削部分組成前刀面Ar主切削刃S主后面Aa刀尖副后面Aa‘副切削刃S

金屬切削刀具l

刀具結(jié)構(gòu)及其幾何形狀2.2切削加工刀具

2.2.1刀具切削部分的基本定義刀具分類：按工種：車刀、銑刀、鏜刀、刨刀、拉刀、滾刀、鉆頭等；按切削部分材料分：高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具等；按結(jié)構(gòu)形式分：整體式、焊接式、機(jī)械安裝式（壓板壓緊）；按刀刃數(shù)量分：?jiǎn)稳械毒摺⒍嗳械毒?；按是否?biāo)準(zhǔn)化分：標(biāo)準(zhǔn)刀具，非標(biāo)準(zhǔn)刀具。2024/4/1645.車刀結(jié)構(gòu)(a)整體式車刀;(b)焊接式車刀;(c)機(jī)夾重磨車刀;(d)可轉(zhuǎn)位車刀2024/4/1646.車刀的組成1-主切削刀;2-主后刀面;3-刀尖;4-副后刀面;5-副切削刀;6-前刀面;7-切削部分;8-夾持部分2024/4/1647.l

刀具的靜止參考系（Pr—Ps—Po系—正交平面參照系）（1）靜止參照系的假設(shè)條件：

假定運(yùn)動(dòng)條件：進(jìn)給量f=0假定安裝條件：刀尖與工件回轉(zhuǎn)中心等高；刀桿方向與進(jìn)給方向垂直。（2）輔助平面：

切削平面Ps：過(guò)切削刃上一點(diǎn)，與加工表面相切的平面。

基面Pr：過(guò)切削刃上同一點(diǎn)，與切削速度相垂直的平面。

正交平面Po（主剖面）：過(guò)切削刃上同一點(diǎn)，與切削平面和基面相垂直的平面。金屬切削刀具2024/4/1648.前角的作用：前角↑→切屑變形↓→切削力↓→刃口強(qiáng)度↓→前刀面磨損↓→導(dǎo)熱體積↓刀具前角的選用：

1)

加工塑性材料選大前角2)加工脆性材料、斷續(xù)切削選小前角3)加工硬材料選用負(fù)前角刀具的標(biāo)注角度是指靜止?fàn)顟B(tài)下，在工程圖上標(biāo)注的刀具角度。（下面以車刀為例介紹刀具的標(biāo)注角度）1）刀具標(biāo)注前角γ0：在正交平面內(nèi)測(cè)量的，前刀面與基面的夾角。前角的標(biāo)注：（注意前角有正負(fù)）刀具標(biāo)注角度的定義金屬切削刀具2024/4/1649.在正交平面內(nèi)測(cè)量的，后刀面與切削面的夾角。后角的標(biāo)注：后角的作用：后角↑→后刀面與加工表面間的摩擦↓→

后刀面磨損↓→刃口強(qiáng)度↓→導(dǎo)熱體積↓刀具后角的選用：

1)

粗加工選小后角2)精加工選大后角3)選大前角時(shí)選小后角以增大刃口強(qiáng)度2）刀具標(biāo)注后角α0：金屬切削刀具2024/4/1650.主偏角的作用：主偏角↑→切削刃工作長(zhǎng)度↓→刀尖強(qiáng)度↓→導(dǎo)熱體積↓→徑向分力↓刀具主偏角的選用：一般為30~75°,加工細(xì)長(zhǎng)工件采用90~93°副偏角的作用：副偏角↑→副后面與工件已加工表面摩擦↓→刀尖強(qiáng)度↓→表面粗糙度↑刀具副偏角的選用：一般為5~20°,特殊要求可采用Kr‘=0°的修光刃3）主偏角Kr：在基面內(nèi)測(cè)量的，主切削刃與進(jìn)給方向的夾角。4）副偏角Kr’：在基面內(nèi)測(cè)量的，副切削刃與進(jìn)給反方向的夾角。

金屬切削刀具2024/4/1651.刀具刃傾角的選用：精加工取λS≥0°

粗加工取λS＜0°

加工細(xì)長(zhǎng)工件采用λS＞0°

刃傾角的作用：（1）影響排屑方向：λS＞0°

排向待加工表面；

λS＜0°

排向已加工表面；

λS=0°

前刀面上卷曲

在切削平面內(nèi)測(cè)量的，主切削刃與基面的夾角。刃傾角的標(biāo)注：（注意刃傾角有正負(fù)。）

5）刃傾角λS：（2）影響切入切出的穩(wěn)定性（3）影響背向分力大小金屬切削刀具2024/4/1652.車刀標(biāo)注角度2024/4/1653.1）粗加工塑性材料時(shí)，選擇大前角γ0，小后角α0，小主偏角Kr，較小或負(fù)的刃傾角λs；加工脆性材料時(shí)可適當(dāng)減小前角γ0；加工高硬度難加工材料時(shí)，采用負(fù)前角(γ0<0°)。2）精加工時(shí)，一般選擇較大后角α0，較小的前角γ0，非負(fù)的刃傾角（λs≥0°），加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)選擇大主偏角κr。

刀具角度的選擇原則金屬切削刀具2024/4/1654.例題：

下圖為外圓車削示意圖，在圖上標(biāo)注：

（1）主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和背吃刀量；

（2）已加工表面、加工（過(guò)渡）表面和待加工表面；

（3）基面、主剖面和切削平面；

（4）刀具角度

0＝15

、

0＝6

、Kr＝55

、Kr

＝45

、

s＝－10

。金屬切削刀具2024/4/1655.金屬切削刀具2024/4/1656.金屬切削刀具2024/4/1657.金屬切削刀具2024/4/1658.刀具工作角度通常情況下工作角與標(biāo)注角近似相等。如普通車削、鏜孔、銑削等。當(dāng)較大時(shí)或安裝誤差較大時(shí)必須考慮其影響。如：車螺紋、鏟背、鉆孔等。刀具的安裝條件變化也會(huì)引起了參考系的變化。

1.刀具工作參考系（Pre—Pse—Poe）刀具工作角度又稱刀具切削角度：刀具實(shí)際切削條件下的實(shí)際角度。工作參考系與靜止參考系的差別：工作條件下，合成切削速度為主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的合成速度；而靜止條件下合成速度與切削速度是一致的。金屬切削刀具2024/4/1659.（3）刀桿中心線與進(jìn)給方向不垂直時(shí)工作角度變化（2）刀尖安裝高低對(duì)工作角度的影響車外圓刀尖安裝偏高（低）：工作前角增大（小），工作后角減?。ù螅?；鏜內(nèi)孔刀尖安裝偏高（低）：工作前角減?。ù螅?，工作后角增大（小）。

對(duì)工作角度的影響（1）進(jìn)給對(duì)工作角度的影響橫向進(jìn)給：縱向進(jìn)給：γ0e=γ0+μα0e=α0-μ

工作前角增大，工作后角減小。金屬切削刀具2024/4/1660.2.2.2刀具材料刀具材料的基本性能

高硬度高耐熱性足夠的強(qiáng)度和韌性高耐磨性良好的工藝性五個(gè)基本性能相互聯(lián)系，又相互制約，應(yīng)根據(jù)具體加工條件，抓主要性能，兼顧其它。金屬切削刀具2024/4/1661.2.2.2刀具材料常用刀具材料的種類刀具切削部分材料主要有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬刀具材料。目前，生產(chǎn)中最常用的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金。碳素工具鋼(如T10,T12A)、合金工具鋼(如CrWMn,9SiCr)因耐熱性差，僅用于手工或切削速度較低的刀具。各種常用刀具材料的主要物理力學(xué)性能如表表1-1所示。刀具柄部是刀具的夾持部位，承受著彎矩和扭矩的作用，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。常選用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼或優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，如45鋼或40Cr。2024/4/1662.表2-1

常用刀具材料的物理力學(xué)性能2024/4/1663.2.2.2刀具材料高速鋼高速鋼又稱鋒鋼，是在合金工具鋼中加入了較多的鎢、鑰、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼的抗彎強(qiáng)度、韌性較好，常溫硬度在63~66HRC，耐熱性為500℃~650℃,切削中碳鋼時(shí)切削速度vc≤30m/min，其制造工藝性較好，刃磨時(shí)易磨出鋒利的切削刃，可以制造刃形復(fù)雜的刀具，如鉆頭、絲錐、鉸刀、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等。高速鋼按用途分為普通高速鋼和高性能高速鋼;按制造工藝不同分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。2024/4/1664.2.2.2刀具材料硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是用硬度和熔點(diǎn)很高的金屬碳化物(WC、TiC等)的微粉和鉆結(jié)劑(Co、Mo、Ni等)，經(jīng)高壓成形，并在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的主要性能硬質(zhì)合金的硬度為89~93HRA，耐磨性好，耐熱可達(dá)800~1000℃，因此允許的切削速度為高速鋼的4~10倍，切削速度可達(dá)100~300m/min。但其抗彎強(qiáng)度低、韌性差，怕沖擊和振動(dòng)，工藝性差，刃口不及高速鋼鋒利，很少用于制造形狀復(fù)雜的整體刀具。2024/4/1665.2.2.2刀具材料一般將其制成各種形狀的刀片，焊接或用機(jī)械夾固的方式將其固定在刀體上使用。硬質(zhì)合金是切削加工中的主要刀具材料之一。硬質(zhì)合金刀具能切削包括淬火鋼在內(nèi)的多種材料，廣泛應(yīng)用于切削速度較高的各種刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。硬質(zhì)合金的性能，主要取決于金屬碳化物的種類、數(shù)量、顆粒粗細(xì)和黏結(jié)劑的種類、數(shù)量。在硬質(zhì)合金中碳化物所占比例多，則硬度高，耐磨性好;若黏結(jié)劑多，則抗彎強(qiáng)度高。一般細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的強(qiáng)度低于相同成分的粗晶粒硬質(zhì)合金，而硬度高于粗晶粒硬質(zhì)合金。2024/4/1666.2.2.2刀具材料硬質(zhì)合金的分類、牌號(hào)、主要性能及選用硬質(zhì)合金可分為兩大類，一類是碳化鎢基硬質(zhì)合金，另一類是碳化鈦基硬質(zhì)合金。目前常用的是前一類，以下主要介紹碳化鎢基硬質(zhì)合金。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)將硬質(zhì)合金分為K、P、M三大類，如表1-2所示。2024/4/1667.表2-2常用硬質(zhì)合金分類、牌號(hào)、用途2024/4/1668.2.2.2刀具材料其他刀具材料陶瓷材料：硬度高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性高、耐熱溫度達(dá)1200°以上，切削速度可比硬質(zhì)合金高3～5倍。強(qiáng)度低、韌性低、脆性大，主要用于連續(xù)切削精加工。人造金剛石：硬度可達(dá)10000HV，耐磨性好?？杉庸び操|(zhì)合金、陶瓷、玻璃、有色金屬及合金。熱穩(wěn)定性較差。立方氮化硼（CBN）：硬度可達(dá)8000～9000HV，耐熱溫度1400°以上，可以加工高溫合金、淬硬鋼等。脆性大，主要用于連續(xù)切削的半精加工、精加工。涂層刀具：在韌性較好的硬質(zhì)合金基體或高速鋼刀具基體上涂覆一層或多層硬度和耐磨性很高的難熔金屬化合物（TiC、TiN等）而制成。較好的解決了硬度及耐磨性與韌性之間的矛盾。涂層大大提高了刀具耐用度。涂層刀具比未涂層刀具壽命可提高3～10倍，得到了廣泛應(yīng)用。2024/4/1669.常用刀具材料的種類及應(yīng)用類型硬度強(qiáng)度韌性耐熱耐磨工藝應(yīng)用工具鋼碳素工具鋼低高高低好差低高差好切削加工、熱處理、刃磨手動(dòng)工具合金工具鋼低速工具高速鋼復(fù)雜刀具硬質(zhì)合金鎢鈷類(YG)K粉末冶金燒結(jié)刃磨脆性金屬通用類(YW)M通用鎢鈦鈷(YT)P塑性金屬非金屬陶瓷燒結(jié)連續(xù)切塑性材料立方氮化硼結(jié)晶精密加工金剛石結(jié)晶精密加工金屬切削刀具2024/4/1670.思考題刀具標(biāo)注角度與工作角度有什么區(qū)別？簡(jiǎn)述刀具前角、后角的作用及選擇原則。簡(jiǎn)述刀具主偏角、副偏角的作用和選擇原則。刃傾角有何作用？應(yīng)如何選擇？粗加工、精加工時(shí)應(yīng)如何選擇切削用量？刀具材料應(yīng)具備哪些基本性能？簡(jiǎn)述高速鋼的種類、性能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。硬質(zhì)合金刀具的分類、主要性能，如何選用？金剛石、立方氮化硼、陶瓷和涂層刀具各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？2024/4/1671.作業(yè)題

右圖為外圓車削示意圖，在圖上標(biāo)注：（1）主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和背吃刀量；（2）已加工表面、加工（過(guò)渡）表面和待加工表面；（3）基面、主剖面和切削平面；（4）刀具角度

0＝12

、

0＝6

、κr＝45

、κr

＝10

、

s＝－5

。2024/4/1672.2.3切削過(guò)程中的物理現(xiàn)象

2.3.1切削過(guò)程切削過(guò)程：切削層材料在刀具切削刃及前刀面的作用下，經(jīng)擠壓、剪切滑移變形而成為切屑的過(guò)程。崩碎切屑：切削層通常在彈性變形后未經(jīng)塑性變形，突然崩碎。較低vc，較大ap，f，加工鑄鐵、青銅等脆性金屬時(shí)產(chǎn)生。切屑的種類（不考慮刀具斷屑等因素的影響）帶狀切屑：上表面毛茸狀，下表面光滑的連續(xù)切屑，大γ0，高vc，小ap，f加工低碳鋼、銅、鋁等塑性金屬時(shí)產(chǎn)生。節(jié)狀（擠裂）切屑：上表面鋸齒狀，下表面光滑連續(xù)切屑，較低vc，較大ap，f加工中等硬度塑性金屬時(shí)產(chǎn)生。粒狀（單元）切屑：整個(gè)剪切面上的切應(yīng)力超過(guò)材料的斷裂強(qiáng)度，產(chǎn)生的裂紋貫穿切屑斷面時(shí)。較低vc，較大ap，f加工硬度較高塑性較差金屬時(shí)產(chǎn)生。金屬切削過(guò)程2024/4/1673.影晌切屑形態(tài)的因素及其對(duì)切削力的影響

(切削塑性材料)2024/4/1674.

切屑變形（1）第I變形區(qū)：從OA線開(kāi)始金屬發(fā)生剪切變形，到OM線金屬晶粒的剪切滑移基本完成。AOM區(qū)域稱為第Ⅰ變性區(qū)（剪切區(qū)、塑性變形區(qū)）。金屬切削層的變形系數(shù)：變形系數(shù)

越大，切削變形越大，切削力越大，消耗功率越大，切削溫度越高，加工表面質(zhì)量越差。金屬切削過(guò)程變形系數(shù)：

=hch/hD=lD/lch切削時(shí)的三個(gè)變形區(qū)2024/4/1675.（2）第II變形區(qū)：該區(qū)是刀具-切屑接觸區(qū)（摩擦區(qū)），切屑沿前刀面流出時(shí)受到擠壓和摩擦，使靠近前刀面的晶粒進(jìn)一步剪切滑移。滯流現(xiàn)象:

切削塑性金屬時(shí)，由于切屑底層與刀具的擠壓和摩擦，切屑底層金屬流速減緩的現(xiàn)象。積屑瘤：在一定溫度、壓力條件下，滯流層與前刀面之間的摩擦力大于切屑底層內(nèi)部晶粒間的親和力，滯流層部分金屬粘結(jié)在前刀面切屑刃附近，形成的一塊硬的金屬層（由于塑性變形，硬度比工件材料高2-3倍）金屬切削過(guò)程2024/4/1676.

形成條件：中低速切削塑性金屬

冷焊現(xiàn)象：擠壓與摩擦產(chǎn)生高溫高壓，同時(shí)摩擦帶走雜質(zhì)，刀具表面與切屑表面新鮮金屬粒子間的親合力和摩擦力之和大于切屑材料內(nèi)部粒子間的親合力，就會(huì)從切屑上撕下一小塊金屬粘接在前刀面上，形成積屑瘤。

特性：無(wú)→有→小→大→脫落具有周期性

對(duì)切削過(guò)程的影響：保護(hù)刀刃；使工作前角增大，切削刀減??；切削平穩(wěn)性差；影響加工精度和表面粗糙度。積屑瘤的形成及對(duì)加工的影響金屬切削過(guò)程2024/4/1677.切削速度對(duì)積屑瘤的影響積屑瘤對(duì)加工的影響2024/4/1678.變形強(qiáng)化（加工硬化）成因：1）擠壓塑性變形2）表面相變對(duì)加工過(guò)程的影響：影響后續(xù)加工影響加工表面質(zhì)量產(chǎn)生殘余應(yīng)力消除變形強(qiáng)化的措施：通過(guò)熱處理降低材料塑性；采用切削液；加工后通過(guò)熱處理消除變形強(qiáng)化。（3）第Ⅲ變形區(qū)：該區(qū)域是刀具-工件接觸區(qū)（擠壓區(qū)），已加工表面受到刀刃鈍圓部分及后刀面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生加工硬化和回彈現(xiàn)象。金屬切削過(guò)程2024/4/1679.2.3.2切削力和切削功率切削力的來(lái)源與分解（1）切削力的來(lái)源：彈性、塑性變形抗力；刀-屑、刀-工接觸面間的摩擦阻力。切削力是所有切削分力的合力，為空間交變力。（2）切削力的分解（車削外圓為例）主切削力Fc（主運(yùn)動(dòng)方向上的正投影（分力）），消耗機(jī)床電機(jī)功率90%以上。進(jìn)給力Ff（進(jìn)給方向上的正投影（分力）），是設(shè)計(jì)或校核機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)零件強(qiáng)度和剛度的依據(jù)。背向力Fp（垂直于工作平面上的分力）金屬切削過(guò)程2024/4/1680.2.3.2切削力和切削功率切削力的估算方法通過(guò)測(cè)量機(jī)床主電機(jī)、進(jìn)給電機(jī)的功率求切削力。利用測(cè)力儀測(cè)量切削力。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算切削力。指數(shù)公式：以上系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)均可以由切削加工的有關(guān)手冊(cè)查得。2024/4/1681.2.3.2切削力和切削功率

利用單位切削力計(jì)算

Fc=kcAD=kcapf

其中；kc為單位切削力，同一材料，在一定切削條件下kc是不變的，可測(cè)定,計(jì)算時(shí)可以查表。切削功率Pc=FcVc電機(jī)功率PE=PC/ηC金屬切削過(guò)程2024/4/1682.影響切削力的因素：（1）工件材料：材料成分、組織和力學(xué)性能是影響切削力的主要因素。強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性越大切削力越大；（2）切削用量：影響最大的是ap，其次是f，切削速度

c最小。

ap對(duì)Fc的影響是1：1，f的影響70-80%，

c

影響積屑瘤的存在，有積屑瘤時(shí)F明顯減小。（3）刀具幾何角度：

0增大，刃口鋒利、切削變形小，摩擦小，切削力減??；

o增大、摩擦減小，切削力減??；κr增大Fp減小；正

s，F(xiàn)p減小Ff增大。（4）其它因素：切削液使用潤(rùn)滑條件好，切削力減小，刀具磨損后切削力劇增。金屬切削過(guò)程2024/4/1683.2.3.3切削熱和切削溫度切削熱的來(lái)源與傳散（1）切削熱來(lái)源于：切削層材料彈、塑性變形—變形熱刀具前、后刀面的摩擦—摩擦熱三個(gè)切削變形區(qū)是三個(gè)主要熱源區(qū)（2）切削熱的傳散：通過(guò)刀具、切屑、工件和周圍介質(zhì)（如：空氣、切削液等）散熱。金屬切削過(guò)程2024/4/1684.2.3.3切削熱和切削溫度切削熱的來(lái)源與傳散車削時(shí)：切屑50～86%

刀具40～10%

工件9%～3%

周圍介質(zhì)1%鉆削時(shí)：切屑28%

刀具14.5%

工件52.5%

周圍介質(zhì)5%切削熱來(lái)源：切削區(qū)彈性、塑性變形熱切屑與前刀面摩擦熱刀具后刀面與工件摩擦熱切削熱的傳散2024/4/1685.2.3.3切削熱和切削溫度金屬切削過(guò)程切削溫度及其影響因素切削溫度取決于切削熱的產(chǎn)生與傳熱的綜合因素，切削溫度太高，工件產(chǎn)生熱變形，加工精度下降，刀具壽命降低；影響切削溫度的因素：切削用量、工件材料、刀具幾何角度、其它條件；切削用量中影響最大的是切削速度

c，其次是f，ap影響最小。2024/4/1686.2.3.3切削熱和切削溫度刀具、切屑和工件上的溫度分布2024/4/1687.2.3.4刀具磨損與刀具壽命刀具磨損過(guò)程初期磨損階段：刀具表面粗糙度大、單位面積壓力高，磨損快。正常磨損階段急劇磨損階段：磨損后切削溫度升高，磨損量急劇增加。金屬切削過(guò)程2024/4/1688.2.3.4刀具磨損與刀具壽命刀具磨損形式:（1）后面磨損：切削脆性材料，或切削塑性材料hD<0.1mm用后刀面平均磨損寬度VB表示。（2）前面磨損（月牙磨損）：切削塑性材料hD>0.5mm時(shí)易發(fā)生這種磨損，用月牙洼最大深度KT表示。（3）前后面同時(shí)磨損：切削塑性材料hD在0.1～0.5mm之間，大多數(shù)情況下前、后刀具都有磨損，后刀面磨損對(duì)加工質(zhì)量影響最大，測(cè)量方便，通常以VB來(lái)表示刀具磨損程度。金屬切削過(guò)程2024/4/1689.刀具的磨損形態(tài)2024/4/1690.刀具磨損的原因：1)機(jī)械摩擦磨損：磨粒磨損、粘結(jié)磨損2)熱效應(yīng)磨損：相變磨損——高速鋼刀具氧化磨損、擴(kuò)散磨損——硬質(zhì)合金刀具熱電磨損

刀具壽命及其影響因素

磨鈍標(biāo)準(zhǔn)：通常指刀具后刀面允許的最大磨損量VB。

刀具壽命T：刀具開(kāi)始切削到達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)的切削時(shí)間。影響刀具壽命的因素：切削用量；工件材料；刀具材料及幾何角度；其它因素。切削量中影響最大的是切削速度

c，其次是f，ap影響最小。金屬切削過(guò)程2024/4/1691.硬質(zhì)合金與高速鋼車刀磨損限度2024/4/1692.刀具合理耐用度的選擇原則最高生產(chǎn)率耐用度（TP）:是以單位時(shí)間生產(chǎn)最多數(shù)量產(chǎn)品或加工每個(gè)零件所消耗的生產(chǎn)時(shí)間最少來(lái)衡量的。最低成本耐用度（TC)：是以每件產(chǎn)品（或工序）的加工費(fèi)用最低為原則來(lái)制訂的。最高生產(chǎn)率耐用度比最低成本耐用度要低一些。一般情況下，多采用最低成本耐用度。只有當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)緊迫或生產(chǎn)中出現(xiàn)不平衡的薄弱環(huán)節(jié)時(shí)，才選用最高生產(chǎn)率耐用度。2024/4/1693.

提高刀具壽命的切削用量選擇原則：1）粗加工時(shí):為提高機(jī)械加工效率，首先選擇較大的切削深度，其次是較大的進(jìn)給量，最后選擇中低切削速度，以保證刀具壽命。2）精加工時(shí):為保證加工質(zhì)量，首先選擇較小的切削深度（保證加工尺寸精度），其次選擇較小的進(jìn)給量（保證表面粗糙度要求），最后選擇低速（高速鋼刀具）或高速（硬質(zhì)合金刀具）切削，以保證刀具壽命。金屬切削過(guò)程2024/4/1694.思考題簡(jiǎn)述切屑的形成過(guò)程。積屑瘤是如何形成的？它對(duì)切削加工有何影響？切削力是如何形成的？它可分為哪幾個(gè)分力？各分力有何實(shí)際意義？簡(jiǎn)述刀具角度對(duì)切削力有何影響。切削熱是如何產(chǎn)生和傳出的？切削用量三要素對(duì)切削力、切削溫度的影響有何不同？刀具磨損的形式有哪些？試分析刀具磨損的原因？刀具磨損過(guò)程分為哪幾個(gè)階段？各階段有何特點(diǎn)？什么是刀具耐用度？確定刀具耐用度有哪幾種方法？2024/4/1695.2.4工件材料的切削加工性2.4.1切削加工性的概念和標(biāo)志方法材料切削加工性切削加工性：指工件材料被切削加工的難易程度，是相對(duì)的，由加工要求和切削條件來(lái)定。切削加工性的衡量通常從刀具壽命、許用切削速度、達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)前切屑體積、加工質(zhì)量、安全性等方面衡量。（如純鐵、不銹鋼加工）相對(duì)切削加工性：Kr=v60/（v60）j

v60的含義：刀具壽命為60min切削材料的允許切削速度。（v60）j的含義：刀具壽命為60min切削基準(zhǔn)材料的允許切削速度。（正火45鋼σb=735MPa）2024/4/1696.2.4工件材料的切削加工性2.4.1切削加工性的概念和標(biāo)志方法加工性等級(jí)名稱及種類相對(duì)加工性Kr1很易切削材料一般有色金屬〉3.02容易切削材料易切鋼2.5~3.03較易切削鋼1.6~2.54普通材料一般鋼與鑄鐵1.0~1.65稍難切削材料0.65~1.06難切削材料較難切削材料0.5~0.657難切削材料0.15~0.58很難切削材料<0.15材料切削加工性2024/4/1697.

影響因素

材料硬度；材料塑性和韌性；材料強(qiáng)度；彈性模量E；導(dǎo)熱系數(shù)；其它因素。

改善措施（1）選用切削性好的材料及表面狀態(tài)好的材料；（2）熱處理改善切削加工性，中、低碳鋼正火處理；高碳鋼球化退火；（中碳及中碳合金鋼）調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)處理；（3）選用合理的刀具材料及刀具角度；（4）特種切削加工：振動(dòng)切削；加熱切削；低溫切削。2.4.2影響切削加工性的因素及其改善措施材料切削加工性2024/4/1698.思考題什么是相對(duì)切削加工性？如何判別材料切削加工性？可從哪幾個(gè)方面衡量？改善材料切削加工性的措施有哪些？2024/4/1699.2.5切削液

合理地選用冷卻潤(rùn)滑液切削速度可提高5%-20%，刀具壽命明顯提高，加工表面粗糙度值減小，節(jié)能5%-20%，生產(chǎn)效率提高。2.5.1切削液的作用

冷卻作用；

潤(rùn)滑作用；清洗作用；防銹作用2.5.2切削液的種類

水溶液—冷卻為主

切削油—潤(rùn)滑為主

乳化液—兼顧冷卻與潤(rùn)滑切削液2024/4/16100.2024/4/16101.2.5切削液2.5.3切削液的添加劑油性添加劑：油性添加劑含有極性分子，它與金屬表面形成牢固的吸附膜，以減少摩擦。主要用于低速精加工。極壓添加劑：常用的添加劑是含有硫、磷、氯、碘的有機(jī)化合物。它在高溫下與金