切削加工基本知识.ppt

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1、第1章 金属切削加工基础知识,毛坯精度低、Ra值大，配合面必须进行切削加工,1.1 切削运动和切削用量1.2 刀具切削部分的几何角度1.3 刀具材料1.4 刀具寿命1.5 金属切削机床基本知识,金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对（切削）运动，用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层，从而获得具有一定加工质量零件的过程。切削加工必备的三个条件：刀具与工件之间的相对运动；刀具具有适当的几何参数；刀具材料具有一定的切削性能。,思考题1,思考题21,思考题22,作业 P10，1-3,1-4,思考题3,思考题5,1.1.1 切削运动,1.主运动速度最高，耗功最多有且只有一个旋转或直线往复2.进给运动

2、：使被切金属层不断地投入切削速度较低，耗功较少有0 n 个连续，也可以步进旋转或直线往复,铣削,车削,刨削,磨削,钻削,切削加工过程中的辅助运动切入运动空程运动分度运动等,3.工件上的表面待加工表面已加工表面过渡表面,一、车削用量三要素,1.1.2 切削用量,背吃刀量（切削深度）ap 指主刀刃工作长度沿垂直于进给运动方向上的投影值。,对于外圆车削，背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，单位为mm。即,dw待加工表面直径dm已加工表面直径,2.进给量：,进给量f是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量。,车削时进给量f的单位是mm

3、/r，即工件每转一圈，刀具沿进给运动方向移动的距离。,3.切削速度Vc：,切削刃相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度,二、切削用量的选择：以车削为例,背吃刀量 ap 的选择 精加工时，一般为0.10.5mm；半精加工时，为0.52mm；粗加工时，根据加工余量确定。,2.进给量 f 的选择 精加工时，一般取得较小；半精加工时，一般取得较小；粗加工时，一般选得较大。切查削用量手册；或凭经验。,3.切削速度vc的选择 根据刀具寿命公式计算；切削用量手册中查到；或者凭经验。,单边总余量=4.5 mm,精加工：aP=0.2 mm,半精车：aP=1 mm,粗车：aP=(4.5-0.2-1)=3.3mm,

4、f=0.1mm/r,f=0.2mm/r,f=0.3mm/r,计算出v，然后换算出转速n，,再圆整为车床标准转速n，再换算出v,车刀的组成 车刀的几何角度参考系1.2.3 车刀的几何角度及作用 一、在基面内测量的角度 二、在主剖面内测量的角度 三、在切削平面内测量的角度,1.2 刀具切削部分的几何角度,1.2.1 车刀的组成,切削部分+夹持部分,前面（A）主后面（A）副后面（A）主切削刃（S）副切削刃（S）刀尖：,三面二刃一尖,1.2.2 车刀的几何角度参考系,标注角度参考系（静止参考系）,1.假设运动条件 不考虑进给运动的影响；2.假设安装条件 规定刀杆中心线与进给运动方向垂直；刀尖与工件中心

5、等高。,工作角度参考系：实际工作条件下，不要求。,基面：垂直于主速度切削平面：切于主切削刃、垂直于主速度主剖面：同时垂直于其他两个平面（正交平面）,车刀标注角度参考系,一、在基面内测量的角度,主偏角kr：主切削刃与进给方向的夹角 副偏角kr：副切削刃与进给反方向的夹角 刀尖角r：kr+kr+r=180,在ap和f相同的情况下，主偏角Kr减小可降低Ra值；可使主切削刃参加切削的长度增加，延长刀具寿命。,但主偏角Kr减小会使径向切削分力显著增加，易将工件顶弯并发生振动。,87页图7-20,合理选择主、副偏角工艺系统刚性差时，kr 90其他情况下宜取小的偏角。,前角o：前面与基面的夹角。主后角o：主

6、后面与切削平面的夹角。楔角o：=90-(o+o),二、在主剖面内测量的角度：,保证刀具强度的前提下，使前角锋利。如：工件材料硬度较高时，切削力大，o宜小；工件材料塑性好时，o宜大使刀锋利减小变形；(HT200:一般取5 15),前角o越大，刀具越锋利，但影响刀尖强度,后角o的作用是减少后刀面与工件的摩擦；但后角o过大，将影响刀尖的强度。,粗加工时o一般取68精加工时o一般取1012,保证刀具强度前提下，减小摩擦。粗加工时，切削力大，o宜小精加工时，为了已加工表面质量，o宜大。,刃倾角s：刀尖为最高点时，s 0；,三、在切削平面内测量的角度：,刃倾角的功用：影响切屑流向，流向待加工表面为正值。,

7、刃倾角的功用：影响切屑流向，流向待加工表面为正值。正值的刃倾角影响刀具强度。,合理选择刃倾角粗加工、有冲击载荷时，取s 0（防切屑划伤已加工表面）,1.磨削外圆时的主运动是（）。A.砂轮的旋转运动 B.工件的旋转运动 C.砂轮的直线运动,2.如果外圆车削前后的工件直径分别为85mm和65mm，平均分成两次进刀切完加工余量，那么背吃刀量应为（）。,一、选择题,4.半精加工和精加工时，选择进给量f主要根据（）。A.机床功率 B.刀具寿命 C.工件表面粗糙度 D.加工余量,6.在背吃刀量ap和进给量f确定之后，确定合理的切削速度 应该兼顾（）。A.机床功率 B.刀具寿命 C.工件表面粗糙度 D.切削

8、效率,3.在其它条件相同时，进给量增大则表面粗糙度值（）。A随之增大 B随之减小 C基本不变 D先小后大,5.粗加工时，背吃刀量ap的选择主要根据（）。A.机床功率 B.刀具寿命 C.工件表面粗糙度 D.加工余量,1在外圆车削加工时，背吃刀量等于待加工表面与已加工表面间的垂直距离。2主运动即主要由工件旋转产生的运动。3.所谓背吃刀量也就是切削深度。4主运动、进给运动和切削深度合称为切削用量三要素。5进给量越大，则切削深度越大。6工件转速越高，则进给量越大。,二、判断题,T,F,T,F,F,F,一、选择题,1.与工件已加工表面相对的刀具表面是（）。A.前面 B.后面 C.基面 D.副后面2.基面

9、通过切削刃上选定点并垂直于（）。A.刀杆轴线 B.进给运动方向 C.主运动方向 D.工件轴线3.切削平面通过切削刃上选定点，与基面垂直，并且（）。A.与切削刃相切 B.与切削刃垂直 C.与后面相切 D.与前面垂直,正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面，它们是、和 平面。,基面,切削平面,主剖面,一、选择题,1.能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具角度为（）。A.主偏角 B.副偏角 C.前角 D.刃倾角2.能够反映前刀面倾斜程度的刀具角度为（）。A.主偏角 B.副偏角 C.前角 D.刃倾角3.普通车刀刀具后角的一般取值范围是（）。A512 B1015 C1520 D20254.车削细长轴时

10、，为了减小切削力，车刀的前角应（）。A.大些 B.小些 C.和一般车刀一样 D.尽可能小5.一般粗车，刃倾角的取值最好是（）。A.0+5 B.0-5 C.-5-15 D.+5+15,9在一般情况下，前角增大则切削力会（）。A.随之增大 B.随之减小 C.基本不变 D.变化不定10在下面的因素中对切削力影响最大的因素是（）。A.切削速度 B.进给量 C.背吃刀量,6.（）可以显著降低表面粗糙度值。A.增大主副偏角 B.减小主副偏角 C.增大前角 D.减小前角,7.车削细长轴时，主偏角应选择（）。1030 B.3045 C.6075 D.9093,8.为减小径向切削力，避免细长工件发生弯曲变形，应

11、适当增大车刀的（）。A、主偏角 B、前角 C、刃倾角 D、后角,1刀具切削部分最前面的端面称为前刀面。2主偏角即主切削刃偏离刀具中心线的角度。3前角即前面与基面间的夹角，在切削平面内测量。4刀尖在刀刃的最高位置时，刃倾角为正。,二、判断题,T,F,F,F,5.粗加工时，切削力大并常有冲击力，应取较小前角。6.精车应取较大后角，有利于提高已加工表面质量。7.当刃倾角大于0时，切屑流向已加工表面。8.增大车刀后角可减小后刀面与工件之间的摩擦，并使刀具刃口锋利，对提高已加工表面质量、降低粗糙度有好处。9.粗加工、强力切削及受冲击作用的刀具，应取较小的后角，以保证刀具有足够的刃口强度。,T,T,F,T

12、,T,作业 P10，1-3,1-4,1.与粗加工相比，精加工时切削刀具的前角、后角、主偏角和刃倾角分别应怎样选取？,答：与粗加工相比，精加工时刀具一般应选择较大的前角、较大的后角、较小的主偏角及正值的刃倾角。较大的前角是为了减小切削变形和切削力；较大的后角是为了减小后刀面与已加工表面的摩擦；较小的主偏角是为了减小切削表面粗糙度值；正值的刃倾角使切屑流向待加工表面。,刀尖的形状,在切削加工时，刀具切削部分承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下基本条件：高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性等。,1.3 刀具材料,刀具材料

13、种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具钢（如Tl0A、T12A）和合金工具钢（9SiCr、CrWMn），因其耐热性较差，仅用于手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性能脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小的范围内使用。当今，用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金。,主含钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等。高速钢具有较高的强度、韧性和耐磨性，耐热性为540C600C。硬度和耐热性不如硬质合金。但刃口强度和韧性比硬质合金高，工艺性能较好。广泛用于钻头、铰刀、拉刀等。,高速钢,硬质合金,硬质合金是用粉末冶金法制造

14、的合金材料，它是由硬度和熔点很高的碳化物（称为硬质相）和金属（称粘结相）组成。硬质合金的硬度较高，常温下可达7481HRC，能耐8001000的高温，因此能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度；它的不足之处是抗弯强度和冲击韧度较高速钢低，刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利。,一、选择题,1普通高速钢的常温硬度约可达（）。A.7075HRC B.5055HRC C.6065HRC 2下列刀具材料中（）的常温硬度最高。A.高速钢 B.硬质合金 C.人造金刚石3刀具切削时要承受切削力与冲击力，必须具有（）。A.高硬度 B.高耐磨性 C.足够的强度和韧性4目前最常用的刀具材料是高速钢和（）。A.金刚石

15、 B.工具钢 C.硬质合金,1.刀具材料的强度必须要大于工件材料的强度。2.车刀切削部分的硬度必须大于材料的硬度。,F,T,二、判断题,刀尖的形状,1.4 刀具寿命,刀具寿命T的定义为：刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的总切削时间（单位min）。,刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度。刀具寿命长表明刀具磨损速度慢；反之表明刀具磨损速度快。,切削用量对刀具耐用度的影响,在下列因素中对刀具耐用度影响最大的因素是（）。A切削速度 B进给量 C背吃刀量,切削速度提高一倍，T 降低到原来的3.125若进给量提高一倍，T 则降低到原来的21若切削深度提高一倍，T则仅降低到原来的78,

16、（26年时间）,硬质合金车刀切削碳钢(0.736GPa),切削用量对刀具耐用度的影响,1.5 金属切削机床基本知识,机床的基本组成1.5.2 机床的分类与型号一、机床的分类二、机床的型号编制,金属切削机床（简称为“机床”），是用刀具切削的方法将金属毛坯加工成机械零件的机器。,1.5.1 机床的基本组成,4.刀具安装装置5.支承件6.动力源,1.主传动部件2.进给传动部件 3.工件安装装置,一、机床的分类,按加工性质和所用刀具分为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、超声波及电加工机床、切断机床、其它机床,代号 C Z T M 2M 3M Y S X

17、B L D G Q 读音 车 钻 镗 磨 二磨 三磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其,如车床类：分为十个组，用数字“09”表示，“6”表示落地及卧式车床组，系“l”普通卧式车床，系“0”表示落地车床,每类机床还可分为若干组，每一组又分为若干系,C6140A:车床，组6，系1，400mm，改进,二.机床的型号编制,代号 G M Z B K H F Q C S J W读音 高 密 自 半 控 换 仿 轻 重 速 简 万,1.机床类别代号：,CM6140A:精密车床，组6，系1，400mm，改进,代号 C Z T M 2M 3M Y S X B L D G Q 读音 车 钻 镗 磨 二磨 三磨 牙

18、丝 铣 刨 拉 电 割 其,2.机床的特性代号：,3.机床的组别代号：,4.机床主参数、第二主参数的代号：规格,6.机床重大改进序号：A、B,机床类别代号：机床的特性代号：机床的组别和系列代号：机床主参数、第二主参数的代号：规格,CM6140A:精密车床，组6，系1，400mm，改进,机床重大改进序号：A、B,X3010:圆工作台铣床，工作台直径1000mmX35：X3005，圆台铣床，工作台直径500mmX6132:万能卧式升降台铣床，工作台宽度320mmX5010:立式升降台铣床，工作台面宽100mm,M1432：万能外圆磨床，最大外圆磨削直径320mmM2120：内孔磨床，最大磨削孔径2

19、00mm,M1432：万能外圆磨床，最大外圆磨削直径320mmM2120：内孔磨床，最大磨削孔径200mm,M7120：卧轴矩台平面磨床，最大磨削宽度200mmM7230：立轴矩台平面磨床，最大磨削宽度300mmM7350：卧轴圆台平面磨床，最大磨削直径500mmM7475：立轴圆台平面磨床，最大磨削直径750mm,一、选择题,1.齿轮加工机床的类别代号为（）。AY BC CCh DZ,1.机床型号是为了便于机床的设计、制造、使用和管理等。2.通过机床型号可以知道机床的种类、主参数和结构特征。3.机床的类别代号一般用大写的汉语拼音字母表示，按其相对应的汉字字意读音，如“X”读作“铣”。4.机床

20、的通用特性代号位于机床的类别代号之前。5.在机床的通用特性代号中，大写的汉语拼音字母“G”、“M”和“Z”分别读作“高”、“密”和“自”。,二、判断题,T,T,T,F,T,1-3车外圆时工件加工前直径为62mm，加工后直径为56mm，工件转速为240r/min，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，求vc、f、ap。,1-4 简单说明前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角对切削过程的影响。,前角：前角愈大，刀具愈锋利，切削阻力愈小，切削力和切削消耗的功率降低，产生的切削热减少。但前角过大，影响切削刃的强度，降低刀具的寿命。,后角：主要作用是减小后刀面与工件已加工表面之间的摩擦，减轻刀具的磨损，保证加工表面质量。增大后角可以提高切削刃的锋利程度。但后角过大，会降低切削刃的强度和散热能力。,1-4 简单说明前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角对切削过程的影响。,主偏角：主偏角减小可使主切削刃参加切削的长度增加，降低主切削刃单位长度的切削负荷，对刀具散热有利。但主偏角减小会使径向切削分力显著增加，易将工件顶弯并发生振动。,副偏角：当主偏角和切削用量相同时，副偏角减小，可以减小已加工表面的粗糙度值。刃倾角：主要作用是控制切屑流出的方向。,