第三章金属切削机床第三节
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3金属切削机床
④ 行程不受限制——直线电机的次极是一段 一段连续铺在机床床身上的，次极铺到哪里， 初极(工作台)就可运动到哪里，不管有多长， 对整个进给系统的刚度没有任何影响，这点是 滚珠丝杠所望尘莫及的。
例如美国Cincinnati机床公司为航空航大 工业开发成功的Super Mach大型高速加工中 心，采用了直线电机进给，其x轴的行程可以 长达46m，满足了采用整体铝合金坯料“掏空” 制造飞机的机身和机翼等大型零件，用以代替 传统的拼装结构及铣床切削薄壁飞机零件需要。
传统电机Conventional Motor
转子Rotor
定子Stator
Stator
Rotor
直线电机Linear Motor
主动件Primary Part 从动件Secondary Part
Primary Part
Secondary Part
第二节 金属切削机床部件
直线电机十字工作台
第二节 金属切削机床部件
数控主运动系统
（1）电动机经1～4对变速齿轮传动主轴； （2）电动机经V形带或同步齿形带传动主轴； （3） 伺服电动机直接带动主轴旋转； （4） 机床主轴由内装式伺服电动机直接驱动。
变频调速的原理
n 60 f (1 S) p
式中: n——电动机转速（r/min）； f——外加电源频率（Hz）； p——电动机极对数； s——滑差率。
例如美国Cincinnati机床公司为航空航大 工业开发成功的Super Mach大型高速加工中 心，采用了直线电机进给，其x轴的行程可以 长达46m，满足了采用整体铝合金坯料“掏空” 制造飞机的机身和机翼等大型零件，用以代替 传统的拼装结构及铣床切削薄壁飞机零件需要。
传统电机Conventional Motor
转子Rotor
定子Stator
Stator
Rotor
直线电机Linear Motor
主动件Primary Part 从动件Secondary Part
Primary Part
Secondary Part
第二节 金属切削机床部件
直线电机十字工作台
第二节 金属切削机床部件
数控主运动系统
（1）电动机经1～4对变速齿轮传动主轴； （2）电动机经V形带或同步齿形带传动主轴； （3） 伺服电动机直接带动主轴旋转； （4） 机床主轴由内装式伺服电动机直接驱动。
变频调速的原理
n 60 f (1 S) p
式中: n——电动机转速（r/min）； f——外加电源频率（Hz）； p——电动机极对数； s——滑差率。
第三节金属切削过程中的变形
由于工件材料不同，切削过程中的变形程度也就不同，因而 产生的切屑种类也就多种多样。
带状切屑 主要有四种类型 节状（挤裂） 节状（挤裂）切屑 粒状（ 粒状（单元 ）切屑 崩碎切屑 为切削脆性材料的切屑。 为切削塑性材料的切屑
带状切屑
它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金属材料，当切削厚 度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。 它的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。
b)积屑瘤在切削过程中的作用 1.实际前角增大 它加大了刀具的实际前角，可使切削力减 小，对切削过程起积极的作用。积屑瘤愈 高，实际前角愈大。 2.增大切削厚度 3.使加工表面粗糙度增大 积屑瘤的底部则相对稳定一些，其顶部很不稳定，容易破裂，一部分连 附于切屑底部而排出，一部分残留在加工表面上，积屑瘤凸出刀刃部分使 加工表面切得非常粗糙，因此在精加工时必须设法避免或减小积屑瘤。 4.对刀具寿命的影响 积屑瘤粘附在前刀面上，在相对稳定时，可代替刀刃切削，有减少刀具 磨损、提高寿命的作用。但在积屑瘤比较不稳定的情况下使用硬质合金刀 具时，积屑瘤的破裂有可能使硬质合金刀具颗粒剥落，反而使磨损加剧。
2、第二变形区（纤维化） 第二变形区（纤维化）
由图可知 切削合力合力Fr在主应力方向，剪应力 Fs是在最大剪应力方向。它们二者间的 夹角为(Φ+β- γo )，根据材料力学 理论可知
第3章-车床
传动路线表达式表示如下：
56 39 20 20
电动机
130 230
I
M
左
1
M1右
50 34
3581 43 VII
34 30
பைடு நூலகம்
II
2421
3508
50
III
8500 50
IV
8501 50
63
50
V
26 58
M
2
VI
主轴的各级转速可按下列运动平衡式计算：
n主
n电
D D'
1
Z Z
I II ' I II
Z Z IIIII '
Z Z IIIII
IIIVI ' IIIVI
2）进给运动传动链 进给运动传动链的两个末端件分别是主轴和刀架，其功用是使刀架
实现纵向或横向移动及变速与换向。 ①车削螺纹传动路线
CA6140能车削米制、英制、模数制和径节制四种标准螺纹，
LDP
in DP
25.4k DP
mm
标准径节的数列也是分段等差数列。径节螺纹的导程排列的规律与英制
螺纹相同，只是含有特殊因子25.4。车削径节螺纹时，可采用英制螺
纹的传动路线，但挂轮需换为
64 100
100 97
，其运动平衡式为
金属切削原理与机床第三章 金属切削过程的基本理论
➢而切削层长度lc与切屑长
度lch之比称为长度变形系数， 用ξl表示，ξl=lc/lch 。
➢变形系数越大,切屑越厚
越短,切削变形越大。
剪切角:剪切角是出自金属切削层产生剪切
滑移的一个特定参数。
• φ=45º-β+γ0 • β——刀和屑界面的摩擦角（º）；tanβ=μ；
• μ为刀和屑界面的摩擦系数。当刀和 屑界面出现粘结和滞留层时，μ值（内磨 擦）比一般外摩擦时大得多。
➢主偏角的影响：Kr ↑ → Fp ↓, Ff ↑
负倒棱的影响
主偏角对切削力的影响
Fy＝Fxycosκr； Fx＝Fxysinκr
当主偏角κr加大时，Fy减小，Fx加大。
刃倾角对切削力的影响
后刀面磨损对切削力的影响
刀具材料对切削力的影响
• 刀具材料对切削力影响很小，但由于不同的 刀具材料与工件材料之间的摩擦系数不同，因 而是对切削力也有一定的影响，如YT类硬质合 金切削钢料时的Fx比高速钢刀具约降低5%—10%； YG类硬质合金刀具和高速钢刀具在切削铸铁时 的切削力基本相同。因为刀具材料与工件材料 之间的亲和性影响其间的摩擦，所以直接影响 到切削力的大小。对于加工同一种材料，切削 用量相同的情况下，刀具材料对切削力的影响 一般按立方碳化硼（CBN）刀具、陶瓷刀具、涂 层刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具的顺序， 切削力依次增大。
度lch之比称为长度变形系数， 用ξl表示，ξl=lc/lch 。
➢变形系数越大,切屑越厚
越短,切削变形越大。
剪切角:剪切角是出自金属切削层产生剪切
滑移的一个特定参数。
• φ=45º-β+γ0 • β——刀和屑界面的摩擦角（º）；tanβ=μ；
• μ为刀和屑界面的摩擦系数。当刀和 屑界面出现粘结和滞留层时，μ值（内磨 擦）比一般外摩擦时大得多。
➢主偏角的影响：Kr ↑ → Fp ↓, Ff ↑
负倒棱的影响
主偏角对切削力的影响
Fy＝Fxycosκr； Fx＝Fxysinκr
当主偏角κr加大时，Fy减小，Fx加大。
刃倾角对切削力的影响
后刀面磨损对切削力的影响
刀具材料对切削力的影响
• 刀具材料对切削力影响很小，但由于不同的 刀具材料与工件材料之间的摩擦系数不同，因 而是对切削力也有一定的影响，如YT类硬质合 金切削钢料时的Fx比高速钢刀具约降低5%—10%； YG类硬质合金刀具和高速钢刀具在切削铸铁时 的切削力基本相同。因为刀具材料与工件材料 之间的亲和性影响其间的摩擦，所以直接影响 到切削力的大小。对于加工同一种材料，切削 用量相同的情况下，刀具材料对切削力的影响 一般按立方碳化硼（CBN）刀具、陶瓷刀具、涂 层刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具的顺序， 切削力依次增大。
机械安全第三章
环形防护罩
2．防护挡板 在切削机械设备中所使用的防护挡板一般用于隔离切屑、磨屑和 冷却润滑液，防止其飞溅伤人。所用材料视情况而定，一般用钢材、 铝板、塑料板等。如果挡板妨碍操作人员的视线，亦可用透明的材料 制作。 3．防护栏杆 不能在地面上操作的机床，操作台周围应设置高度不低于0.8m 的栏杆，容易伤人的大型机床运动部位，如龙门刨床床身两端也应加 设栏杆，以防工作台往复运动时撞人。 防护装置可以是固定的（如防护栏杆），或平时固定， ），或平时固定 防护装置可以是固定的（如防护栏杆），或平时固定，仅在机 加润滑油或调整时才取下（如防护罩），也可以是活动的（ ），也可以是活动的 修、加润滑油或调整时才取下（如防护罩），也可以是活动的（如防 护挡板）。在需要时还可以用一些大尺寸的轻便挡板（如金属网） ）。在需要时还可以用一些大尺寸的轻便挡板 护挡板）。在需要时还可以用一些大尺寸的轻便挡板（如金属网）将 不安全场地围起来。 不安全场地围起来。
2．运动机械中易损件的故障检测 一般机械设备本体出现的故障很少，容易损坏的零件成为易损件。运动 机械的故障往往都是易损件的故障。提高易损件的质量和使用寿命是 预防事故的重要措施。 （1）零部件故障检测的重点。主要有：传动轴、轴承、齿轮，其中滚动 轴承和齿轮的损坏更为普遍。 （2）滚动轴承的损伤现象及故障。损伤现象：滚珠砸碎、断裂、压坏、 磨损、化学腐蚀、电腐蚀、润滑油除污、烧结、生锈，保持架损坏、 裂纹；检测的参数：振动、噪声、温度、磨损残余物分析，间隙。 （3）齿轮装置的故障。损伤现象：齿轮的损伤（包括齿和齿面损伤）： 齿轮本体损伤，轴、键、接头、联轴节的损伤；轴承的损伤；检测的 参数：噪声、振动；齿轮箱漏油、发热。
第三章 常用金属切削加工方法
3）用钻模钻孔
4）钻孔前预先加工端面，使表面平整。
2、 切削热不易消散 3、 切屑排出困难
（四） 钻削的应用
属于粗加工，IT10以下，Ra大于12.5m
1） 精度和表面质量要求不高的孔，如螺 栓联接孔、油孔等。
2） 精度和表面质量要求较高的孔，或内 表面形状特殊的孔需用钻孔作为预加工 工序。
3）内螺纹攻螺纹前所需底孔
进给运动：工作台带动工件沿横梁作间歇横 向直线运动。
3. 传动系统
4．特点： 结构简单，传动可靠，维修方便,应用较广.主要用于 加工小型零件，单件小批量生产，在维修车间和模具 车间应用较多.
（二）龙门刨床
1．龙门刨床因有一个“龙门”式的框架结构而 得名，用于加工大型或重型工件，也可以多 个工件同时加工。
在实际生产中,钻_扩_铰是较精密孔的典型加工工艺
三、镗孔
在镗床上完成孔加工的过程，叫镗孔。
工件安装在工作台上，工作台可作横向和纵向进给， 并能旋转任意角度。镗刀装在主轴或转盘的径向刀 架上，通过主轴箱可使主轴获得旋转主运动、轴向 进给运动，主轴箱还可沿立柱导轨上下移动。
镗削加工所用的刀具
单刃镗刀 浮动镗刀(V=0.08～0.13m/s)
立式双头回转铣床
本章作业：7、10、13、17、19
第三章 常用金属切削加工方法
车削加工 钻削和镗削加工 刨削和拉削加工 铣削加工 磨削加工
4）钻孔前预先加工端面，使表面平整。
2、 切削热不易消散 3、 切屑排出困难
（四） 钻削的应用
属于粗加工，IT10以下，Ra大于12.5m
1） 精度和表面质量要求不高的孔，如螺 栓联接孔、油孔等。
2） 精度和表面质量要求较高的孔，或内 表面形状特殊的孔需用钻孔作为预加工 工序。
3）内螺纹攻螺纹前所需底孔
进给运动：工作台带动工件沿横梁作间歇横 向直线运动。
3. 传动系统
4．特点： 结构简单，传动可靠，维修方便,应用较广.主要用于 加工小型零件，单件小批量生产，在维修车间和模具 车间应用较多.
（二）龙门刨床
1．龙门刨床因有一个“龙门”式的框架结构而 得名，用于加工大型或重型工件，也可以多 个工件同时加工。
在实际生产中,钻_扩_铰是较精密孔的典型加工工艺
三、镗孔
在镗床上完成孔加工的过程，叫镗孔。
工件安装在工作台上，工作台可作横向和纵向进给， 并能旋转任意角度。镗刀装在主轴或转盘的径向刀 架上，通过主轴箱可使主轴获得旋转主运动、轴向 进给运动，主轴箱还可沿立柱导轨上下移动。
镗削加工所用的刀具
单刃镗刀 浮动镗刀(V=0.08～0.13m/s)
立式双头回转铣床
本章作业：7、10、13、17、19
第三章 常用金属切削加工方法
车削加工 钻削和镗削加工 刨削和拉削加工 铣削加工 磨削加工
设备维修第三章
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第二节 CA6140型卧式车床 型卧式车床
(2)主轴箱主轴箱用来支承主轴 并使其做各种速度旋转运动 主轴箱主轴箱用来支承主轴,并使其做各种速度旋转运动 主轴箱主轴箱用来支承主轴 并使其做各种速度旋转运动; 主轴是空心的，便于穿过长的工件;在主轴的前端可以利用锥 主轴是空心的，便于穿过长的工件 在主轴的前端可以利用锥 孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘，以 孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘， 便装夹工件。 便装夹工件。 (3)挂轮箱挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的 挂轮箱挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮， 挂轮箱挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮 进给量。主要用于车削不同种类的螺纹。 进给量。主要用于车削不同种类的螺纹。 (4)进给箱进给箱用来改变进给量。主轴经挂轮箱传人进 进给箱进给箱用来改变进给量。 进给箱进给箱用来改变进给量 给箱的运动， 给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的 啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。 啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。 (5)溜板箱溜板箱用来使光杠和丝杠的转动改变为刀架的 溜板箱溜板箱用来使光杠和丝杠的转动改变为刀架的 自动进给运动。光杠用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。 自动进给运动。光杠用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。 溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。 溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。 (6)刀架刀架用来夹持车刀并使其做纵向、横向或斜向进 刀架刀架用来夹持车刀并使其做纵向、 刀架刀架用来夹持车刀并使其做纵向 给运动。 给运动。
第三章 金属切削机床基本知识
传动装置将运动和动力从运动源传到执行件之间的连接
1、执行件 2、运动源 3、传动装置
1、执行件
机床上最终实现所需运动的部件称为执行件，如主轴，工作台，刀架等。 其作用：带动工件和刀具，使之完成一定形式的运动并保持正确的轨迹。
5、其它组成部分
– 冷却系统 – 润滑系统 – 其他装置 如排屑装置，自动测量装置等
二、以车床为例进行机床构成分析
1、机床的构成分析主要是对机床各组成部分及其功能的分析。 2、车床的组成见图所示
3、机床附件对机床功能的影响。
– 如铣床的回转工作台和分度头对铣床的功能发挥有相当大的影响。 4、机床的许多功能都依赖于附件的支持，这是分析机床时需加以考虑的一
铣床
可以加工平面、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键 轴、链轮)、螺旋形表面(螺旋槽)及各种曲面。由于是多刀断续切削， 因而铣床的生产率较高。
主要用于加工各种平面(如水平面、垂直面和斜面及各种沟槽，如T形 槽、燕尾槽、V形槽等)、直线成型表面。回程时不切削，故生产率较 低，一般用于单件小批量生产。 适用于对单件或小批量生产的孔系加工，能精确镗削尺寸较大的孔和 平面。 用砂轮等作为工具对工件表面进行加工的机床。磨床可加工内外圆柱 面和圆锥面、平面、螺旋面及各种成型面等，主要应用于零件精加工， 尤其是高硬度材料的精加工。 可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。 加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工机床。
1、执行件 2、运动源 3、传动装置
1、执行件
机床上最终实现所需运动的部件称为执行件，如主轴，工作台，刀架等。 其作用：带动工件和刀具，使之完成一定形式的运动并保持正确的轨迹。
5、其它组成部分
– 冷却系统 – 润滑系统 – 其他装置 如排屑装置，自动测量装置等
二、以车床为例进行机床构成分析
1、机床的构成分析主要是对机床各组成部分及其功能的分析。 2、车床的组成见图所示
3、机床附件对机床功能的影响。
– 如铣床的回转工作台和分度头对铣床的功能发挥有相当大的影响。 4、机床的许多功能都依赖于附件的支持，这是分析机床时需加以考虑的一
铣床
可以加工平面、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键 轴、链轮)、螺旋形表面(螺旋槽)及各种曲面。由于是多刀断续切削， 因而铣床的生产率较高。
主要用于加工各种平面(如水平面、垂直面和斜面及各种沟槽，如T形 槽、燕尾槽、V形槽等)、直线成型表面。回程时不切削，故生产率较 低，一般用于单件小批量生产。 适用于对单件或小批量生产的孔系加工，能精确镗削尺寸较大的孔和 平面。 用砂轮等作为工具对工件表面进行加工的机床。磨床可加工内外圆柱 面和圆锥面、平面、螺旋面及各种成型面等，主要应用于零件精加工， 尤其是高硬度材料的精加工。 可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。 加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工机床。
第三章 金属切削加工
二.工艺特点
4.刀具结构简单； 车刀是刀具中最简单的一种，制造、刃磨和安装均较 方便，这就便于根据具体加工要求，选用合理的角度。因 此，车削的适应性较广，并且有利于加工质量和生产效率 的提高。
三. 车削的应用
车削加工是在车床上靠工件的旋转运动（主 运动）和刀具的直线运动（进给运动）相组合， 形成加工表面轨迹来加工工件的。 车削加工的范围很广，归纳起来，其加工的 各类零件具有一个共同的特点——带有旋转表面。 它可以车外圆、车端面、切槽或切断、钻中心孔、 钻孔、扩孔、铰孔、车内孔、车螺纹、车圆锥面、 车特形面、滚花、车台阶和盘绕弹簧等。 如果在车床上装上其它附件和夹具，还可进 行镗削、磨削、珩磨、抛光以及加工各种复杂形 状零件的外圆、内孔等。
车 削 加 工 （卧 车）
§3.2
铣削加工
铣削是一种加工非旋转体表面的方法。其 主运动为铣刀的高速旋转，进给运动为工件及 铣刀的直线运动（纵向、横向、垂直）。
一. 铣削方式 铣削平面的方 式有周铣和端铣两 种。 1. 周铣 利用铣刀圆周齿切削。适应于卧式铣床上切
削较窄的平面、沟槽、成形面，适应性广，生产
＊刃磨角度
顶角（也称锋角）2φ：两主切削刃在中剖面投影之间的夹 角。标准麻花钻为116°～120 °。(中剖面：通过麻花钻轴 线，并与两主切削刃相平行的轴向剖面.) 横刃斜角ψ：横刃与主切削刃在端平面上投影之间的夹角。 一般磨成45～55°。
第三章金属切削过程的基本规律
(2)压电晶体测力仪
2．切削力实验公式
Fc CFc a
Fp CFp a Ff CF f a
xFc p
f
f f
yFc
v K Fc
v
nFp c nFf c
nFc c
(3-6)
xFp p xF f p
yFp
K Fp K Ff
yF f
v
Fc,Fp、Ff——各切削分力，单位为N； CFz、CFp、CFf——公式中系数，根据加工条件由实验确定； xF、yF、nF——表示各因素对切削力的影响程度指数； KFc、KFp、KFf——不同加工条件对各切削分力的影响修正系数。
七、已加工表面变形和加工硬化
刀刃钝圆半径 rn 弹性恢复区CD
变形特征：
挤压、摩擦与回弹 金属进入第一变形区
时，晶粒因压缩而变长， 因剪切滑移而倾斜。 金属层接近刀刃时，晶粒更为伸长，成为包围在刀刃周围的 纤维层，最后在O点断裂。
已加工表面的金属纤维被拉伸的又细又长，纤维方向平行于 已加工表面，金属晶粒被破坏，发生了剧烈的塑性变形，产生 加工硬化，表面残余应力，称之为加工变质层。 经过严重塑性变形而使表 面层硬度增高的现象称为 加工硬化亦称冷硬。 硬化程度的指标: •加工硬化程度N •硬化层深度△hD
研究金属 切削过程 的方法
快 速 落 刀 法
扫 描 电 镜 显 微 观 察 法
机械制造技术基础课后答案
机械制造技术基础课后习题答案
第一章机械加工方法
1—1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同？
答:
1加工是不受工件的强度和硬度等物理、机械性能的制约故可加工超硬脆材料和精密微细的零件.
2加工时主要用电能、化学能、声能、光能、热能等出去多余材料而不是靠机械能切除多余材料.
3加工机理不同于一般金属切削加工不产生宏观切削不产生强烈的弹、塑性变形故可获得很低的表面粗糙度其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。
4加工能量易于控制和转换故加工范围光、适应性强.
1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围.
答：1电火花加工放电过程极为短促具有爆炸性。爆炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面被液体介质迅速冷却凝固继而从两极间被冲走。每次电火花放电后是工件表面形成一个凹坑。在进给机构的控制下工具电极的不断进给脉冲放电将不断进行下去无数个点蚀小坑将重叠在工件上。最终工作电极的形状相当精确的“复印”在工件上.生产中可以通过控制极性和脉冲的长短放点持续时间的长短控制加工过程.适应性强任何硬度、软韧材料及难切削加工加工的材料只要能导电都可以加工如淬火钢和硬质合金等电火花加工中材料去出是靠放电时的电热作用实现的材料可加工行主要取决于材料的导电性及热学特性不受工件的材料硬度限制。
2电解加工将电镀材料做阳极接电源正极工件作阴极放入电解液并接通直流电源后作为阳极的电镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。并由电解液将其溶解物迅速冲走从而达到尺寸加工目的.应用范围管可加工任何高硬度、高强度.高韧性的难加工金属材料并能意见单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或行腔如锻模、叶片
机械制造技术基础课后答案
机械制造技术基础课后习题答案
第一章机械加工方法
1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?
答：1
精密微细的零件。2
切除多余材料。3
4
1-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。
答：1放电过程极为短促
炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面
点持续时间的长短适应性强
工件的材料硬度限制。2将电镀材料做阳极
镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。并由电
应用范围管
3通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光
斑
质爆炸式的喷射去处。激光束的功率很高
异型孔。4工作中超声振动还是悬浮液产生空
腔
适宜加工各种脆硬材料
、淬火钢等也能加工
1-3车削加工能形成那些表面？答各种回转面和平面
1-4镗削与车削有什么不同？答（1）主运动不同（2）加工精度不同，一般车削高于镗削。1-5 简述滚切斜齿轮时的四条传动链。
第二章金属切削切学原理与刀具
2 - 1 .金属切削过程有何特征
答
的几个重要参数：主倾角，刃倾角，前角，后角，副倾角，副后角
2 - 2 .切削过程的三个变形区各有什么特点
答第一变形区
这三个变形区汇集在切削刃附近
切屑
面上。
2 -
3 .分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响
答在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤积屑瘤粘结在
前刀面上
由此可见
消除措施速切削或低速切削
2 - 4切屑与前刀面之间的摩擦与一般刚体之间的滑动摩擦有无区别
3节 金属切削过程
第三节 金属切削基本理论
• 金属切削过程是指：通过切削运动， 使刀具从工件上切下多余的金属层， 形成切屑和已加工表面的过程。 • 在这过程中产生一系列现象，如形 成切屑、切削力、切削热与切削温 度、刀具磨损等
• 本节主要研究各种现象的成因、作 用和变化规律。 • 掌握这些规律，对于合理使用与设 计刀具、夹具和机床，保证切削加 工质量、减少能量消耗、提高生产 率和生产技术发展等方面起着重要 作用
切 削 形 状
带状切屑
节状切屑
单元切屑
崩碎切屑
（3）、粒状切屑 切下切屑断裂成均匀的颗粒状。切削铅 或用很低速度、大走刀切削钢可得到这类切 屑。 （4）、崩碎切屑 在切削脆性金属时，例如铸铁、黄铜等 材料，得到的是呈不规则的细粒状切屑。
（三）、已加工表面变形和加工硬化
1。已加工表面变形 由于刃口圆弧的挤压和摩擦作用，使刃口前 方切削层内出现了复杂的塑性变形区域，并在近 刃口的已加工表面金属层内形成了第Ⅲ变形区。 A点 为分流点 AC段切削的金属层△ac被挤压后留在加工表面上 CE段后刀面上小棱面的摩擦作用 EF段弹性复原层△h引起的接触面上的挤压与摩 擦
注意点： V提高，生产率提高，F下降，但功率上升。 V提高50%， F下降4%，功率上升40%。
（3）刀具几何角度的影响
• 前角： 前角γo增大，切削变形减小，切削力减小 • 主偏角： 当主偏角κr增大时，切削厚度ac增加，切削 变形减小，故主切削力Fz减小； • κr增大后，圆弧刀尖在切削刃上占的切削工 作比例增大，使切屑变形和排屑时切屑相互 挤压加剧。
• 金属切削过程是指：通过切削运动， 使刀具从工件上切下多余的金属层， 形成切屑和已加工表面的过程。 • 在这过程中产生一系列现象，如形 成切屑、切削力、切削热与切削温 度、刀具磨损等
• 本节主要研究各种现象的成因、作 用和变化规律。 • 掌握这些规律，对于合理使用与设 计刀具、夹具和机床，保证切削加 工质量、减少能量消耗、提高生产 率和生产技术发展等方面起着重要 作用
切 削 形 状
带状切屑
节状切屑
单元切屑
崩碎切屑
（3）、粒状切屑 切下切屑断裂成均匀的颗粒状。切削铅 或用很低速度、大走刀切削钢可得到这类切 屑。 （4）、崩碎切屑 在切削脆性金属时，例如铸铁、黄铜等 材料，得到的是呈不规则的细粒状切屑。
（三）、已加工表面变形和加工硬化
1。已加工表面变形 由于刃口圆弧的挤压和摩擦作用，使刃口前 方切削层内出现了复杂的塑性变形区域，并在近 刃口的已加工表面金属层内形成了第Ⅲ变形区。 A点 为分流点 AC段切削的金属层△ac被挤压后留在加工表面上 CE段后刀面上小棱面的摩擦作用 EF段弹性复原层△h引起的接触面上的挤压与摩 擦
注意点： V提高，生产率提高，F下降，但功率上升。 V提高50%， F下降4%，功率上升40%。
（3）刀具几何角度的影响
• 前角： 前角γo增大，切削变形减小，切削力减小 • 主偏角： 当主偏角κr增大时，切削厚度ac增加，切削 变形减小，故主切削力Fz减小； • κr增大后，圆弧刀尖在切削刃上占的切削工 作比例增大，使切屑变形和排屑时切屑相互 挤压加剧。
第三章 常用金属切削加工方法
3. 刨削的应用
在刨床上能完成的工作范围很广： 平面、沟槽和成形面等
4．工艺特点：
A．适应性强，通用性好、加工成本低：机床结 构简单、操作方便；刀具结构简单，制造、 刃磨方便。 B．加工质量较低：只能用中低速切削，易产 生积屑瘤；刨削时有冲击和振动，影响加工 精度和表面粗糙度精度达IT9～IT7，Ra6.3 ～ 1.6 。
铣成形面
铣螺旋面 铣型腔
铣削加工的主要特点
2.断续切削 铣削时，每个刀齿依次切入 （切出）工件，形成断续切削。
1.铣削加
工生产率高 由于多个刀齿参与切， 切削刃的作用总长度长， 每个刀齿的切削载荷相同时， 总的金属切除率就会明显高于单 刃刀具切削的效率。
3.加工精度
切入（切出）时会产生冲击和振动，影响已加 工表面的粗糙度。此外，高速铣削时刀齿还经 受周期性的温度变化即热冲击的作用。这种热 和力的冲击会降低刀具的耐用度。因此铣削加 工可以对工件进行粗加工和半精加工。其加工。 精度可达IT7-IT9，精铣表面粗糙度Ra值可达 3．2～1．6μm
由于拉削加工具有以上特点，所以主要适用 于成批和大量生产，尤其适于在大量生产中 加工比较大的复合型面。
第四节
铣削加工
一.铣削加工的应用与特点
铣削加工是应用相切法成形原理， 用多刃回转体刀具在铣床上对平 面、台阶面、沟槽、成形表面、 形腔表面、螺旋表面进行加工的 一种切削加工方法。它是目前应 用最广泛的加工方法之一 。
第三节金属切削过程
通常将总切削力 F分解为相互垂直的 三个分力：切削力 Fc 、进给力 Ff 、背 向力 Fp。如图
切削力的分解
背向力 Fp
进给力Ff
进给力Ff是总切 削力在进给方向的分 力，因此在基面内。 是设计、校核机床进 给机构，计算机床进 给功率不可缺少的参 数。
背向力FP是总切削力 在垂直于工作平面方向的 分力，因此它在基面内， 与进给运动方向垂直。是 进行加工精度分析、计算 工艺系统刚度以及分析工 艺系统振动时，所必须的 参数。如图
（4）影响刀具寿命。
积屑瘤前角和伸出量
一般积屑瘤对切削加工过程的影响是不利
的，在精加工时应尽可能避免积屑瘤的产生， 但在粗加工时，有时可充分利用积屑瘤。
抑制或消除积屑瘤的措施
➢ 控制切削温度是抑制积屑瘤的有效方法之一，
即采用低速或高速切削。
➢ 采用高润滑性的切削液，提高刀具的刃磨质量,
使摩擦和粘结减少；
26
切削热的产生与传出
切削热传出
工件 切屑 刀具 周围介质
当产生的热量于传出的热量平衡时，切削区的平 均温度即为切削温度
27
切削温度分布
➢ 切削温度--------切削区的平均温度即为切削温度
切削区温度分布规律
1）剪切区内，沿剪切面方 向上各点温度几乎相同，而 在垂直于剪切面方向上的温 度有变化。
• 切削速度 • 进给量和背刀吃量 • 刀具几何参数 • 工件材料 • 刀具材料
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特点：工艺范围较窄，机床及头架主轴部件的 刚度高，工件的旋转精度好。这种磨床适用于 中批及大批量生产磨削外圆柱面、锥度不大的 外圆锥面及阶梯轴轴肩等。
第三章金属切削机床第三节
磨床
普通外圆磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
车床
转塔车床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
概述
适用场合：精加工和硬表面加工，少数应用于粗 加工；
刀具（磨料磨具）：砂轮、砂带、油石、研磨料；
卧式车床（CA6140）
加工范围：适用于中、小型的各种轴类和盘套 类零件的加工
第三章金属切削机床第三节
车床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
卧式车床（CA6140）
技术性能
床身最大工件回转直径400mm； 工件长度750，1500，2000（mm）； 刀架最大回转直径210mm； 主轴转速：正转24级（10～1400r/min），反转12
磨削方法－纵磨法：工件装夹在头架上由主轴带 动作圆周进给运动，还可随同工作台沿床身导轨 作纵向往复运动，还可在水平面内调整角度位置 以磨削圆锥孔。砂轮由砂轮架主轴带动作旋转运 动，工作台每往复一次，砂轮架作横向进给一次。
第三章金属切削机床第三节
磨床
内圆磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
磨床
无心磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
内圆磨床
应用场合 磨削圆柱孔和圆锥孔，单件小批量。
分类
按结构类型：普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆 磨床；
按自动化程度：普通、半自动和全自动内圆磨床。
万能外圆磨床（M1432A）
第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
万能外圆磨床（M1432A）
第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
普通外圆磨床
结构特征：与万能外圆磨床基本相同，所不同 的是（1）头架和砂轮架不能绕轴心在水平面 内调整角度；（2）头架主轴直径直接固定在 箱体上不能转动，工件只能用顶尖支承进行磨 削；（3）不配置内圆磨头装置。
主要类型：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工 具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床（如曲 轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、 齿轮磨床、螺纹磨床等）、研磨床、其他磨床 （如珩磨机、抛光机、超精加工机床、砂轮机 等）。
第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
刀具：主要是车刀，还可用钻头、扩孔钻、铰 刀等孔加工刀具。
主要类型：卧式车床、立式车床、转塔车床、 自动和半自动车床以及各种专门化车床等。
第三章金属切削机床第三节
车床
卧式车床（CA6140）
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
车床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
无心磨床
无心磨削的特点：工件 置于磨削砂轮和导轮之 间并用托板支承定位， 工件中心略高于两轮中 心的连线，并在导轮摩 擦力作用下带动旋转。 磨削砂轮线速度很高， 这样工件在多次转动中 逐步被磨圆。
第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
无心磨床
无心磨削的方式
万能外圆磨床（M1432A）
适用场合：主要用于磨削圆形或圆锥形的外圆 和内孔，也可用于磨阶梯轴的轴肩和端平面。
主参数：工件最大磨削直径的1/10。
特点：普通精度级，通用性较大，自动化程度 不高，磨削效率低，适用于工具车间、机修车 间和单件小批量生产的车间。
第三章金属切削机床第三节
磨床
Leabharlann Baidu
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
磨床
内圆磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
平面磨床
适用场合：磨削各种零件的平面；
分类
根据砂轮的工作面不同，分为卧式（用砂轮轮缘进 行磨削）和立式（用砂轮端面进行磨削） 。
纵磨法（贯穿磨法）：导轮轴线相对于工件轴线偏 转1°～4°，粗磨时取大值，精磨时取小值。
横磨法（切入磨法）：工件无轴向运动，导轮作横 向进给运动，为了使磨削时紧靠挡块，一般取偏转 角0.5°～1°。
无心磨床适用场合 大批量生产中磨削细长轴 以及不带中心孔的轴、套、销等零件，它的主 参数以最大磨削直径表示。
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
3.3 常见的金属切削机床
磨床 钻床 铣床 加工中心 其他类型机床
第三章金属切削机床第三节
车床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
概述
应用场合：用于加工内、外圆柱面、圆锥面、 端面、成形回转表面以及内螺纹面等。
运动特征：主运动为主轴作回转运动，进给运 动通常由刀具来完成。
结构形式 单柱式和双柱式； 主参数 最大车削直径的1/100表示。
第三章金属切削机床第三节
车床
立式车床
机械制造技术基础 沙智华 大连交通大学 机械工程学院
第三章金属切削机床第三节
车床
转塔车床
结构特征：没有尾座， 尾座由转塔车床的转塔 刀架所代替。
特点：加工复杂工件时， 转塔车床的生产率比卧 式车床高。
级（14～1580r/min）； 进给量：纵向64级，横向64级； 车削螺纹范围：米制（P＝1～192），英制（ P＝
1～44），模数制（ P＝1～39），节径制（ P＝ 1～37）。
第三章金属切削机床第三节
车床
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立式车床
适用场合：适于加工直径大而高度小于直径的 大型工件；
第三章金属切削机床第三节
磨床
普通外圆磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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第三章金属切削机床第三节
车床
转塔车床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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概述
适用场合：精加工和硬表面加工，少数应用于粗 加工；
刀具（磨料磨具）：砂轮、砂带、油石、研磨料；
卧式车床（CA6140）
加工范围：适用于中、小型的各种轴类和盘套 类零件的加工
第三章金属切削机床第三节
车床
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卧式车床（CA6140）
技术性能
床身最大工件回转直径400mm； 工件长度750，1500，2000（mm）； 刀架最大回转直径210mm； 主轴转速：正转24级（10～1400r/min），反转12
磨削方法－纵磨法：工件装夹在头架上由主轴带 动作圆周进给运动，还可随同工作台沿床身导轨 作纵向往复运动，还可在水平面内调整角度位置 以磨削圆锥孔。砂轮由砂轮架主轴带动作旋转运 动，工作台每往复一次，砂轮架作横向进给一次。
第三章金属切削机床第三节
磨床
内圆磨床
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磨床
无心磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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内圆磨床
应用场合 磨削圆柱孔和圆锥孔，单件小批量。
分类
按结构类型：普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆 磨床；
按自动化程度：普通、半自动和全自动内圆磨床。
万能外圆磨床（M1432A）
第三章金属切削机床第三节
磨床
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万能外圆磨床（M1432A）
第三章金属切削机床第三节
磨床
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普通外圆磨床
结构特征：与万能外圆磨床基本相同，所不同 的是（1）头架和砂轮架不能绕轴心在水平面 内调整角度；（2）头架主轴直径直接固定在 箱体上不能转动，工件只能用顶尖支承进行磨 削；（3）不配置内圆磨头装置。
主要类型：外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工 具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床（如曲 轴磨床、凸轮轴磨床、花键轴磨床、活塞环磨床、 齿轮磨床、螺纹磨床等）、研磨床、其他磨床 （如珩磨机、抛光机、超精加工机床、砂轮机 等）。
第三章金属切削机床第三节
磨床
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刀具：主要是车刀，还可用钻头、扩孔钻、铰 刀等孔加工刀具。
主要类型：卧式车床、立式车床、转塔车床、 自动和半自动车床以及各种专门化车床等。
第三章金属切削机床第三节
车床
卧式车床（CA6140）
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第三章金属切削机床第三节
车床
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无心磨床
无心磨削的特点：工件 置于磨削砂轮和导轮之 间并用托板支承定位， 工件中心略高于两轮中 心的连线，并在导轮摩 擦力作用下带动旋转。 磨削砂轮线速度很高， 这样工件在多次转动中 逐步被磨圆。
第三章金属切削机床第三节
磨床
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无心磨床
无心磨削的方式
万能外圆磨床（M1432A）
适用场合：主要用于磨削圆形或圆锥形的外圆 和内孔，也可用于磨阶梯轴的轴肩和端平面。
主参数：工件最大磨削直径的1/10。
特点：普通精度级，通用性较大，自动化程度 不高，磨削效率低，适用于工具车间、机修车 间和单件小批量生产的车间。
第三章金属切削机床第三节
磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
内圆磨床
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第三章金属切削机床第三节
磨床
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平面磨床
适用场合：磨削各种零件的平面；
分类
根据砂轮的工作面不同，分为卧式（用砂轮轮缘进 行磨削）和立式（用砂轮端面进行磨削） 。
纵磨法（贯穿磨法）：导轮轴线相对于工件轴线偏 转1°～4°，粗磨时取大值，精磨时取小值。
横磨法（切入磨法）：工件无轴向运动，导轮作横 向进给运动，为了使磨削时紧靠挡块，一般取偏转 角0.5°～1°。
无心磨床适用场合 大批量生产中磨削细长轴 以及不带中心孔的轴、套、销等零件，它的主 参数以最大磨削直径表示。
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3.3 常见的金属切削机床
磨床 钻床 铣床 加工中心 其他类型机床
第三章金属切削机床第三节
车床
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概述
应用场合：用于加工内、外圆柱面、圆锥面、 端面、成形回转表面以及内螺纹面等。
运动特征：主运动为主轴作回转运动，进给运 动通常由刀具来完成。
结构形式 单柱式和双柱式； 主参数 最大车削直径的1/100表示。
第三章金属切削机床第三节
车床
立式车床
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第三章金属切削机床第三节
车床
转塔车床
结构特征：没有尾座， 尾座由转塔车床的转塔 刀架所代替。
特点：加工复杂工件时， 转塔车床的生产率比卧 式车床高。
级（14～1580r/min）； 进给量：纵向64级，横向64级； 车削螺纹范围：米制（P＝1～192），英制（ P＝
1～44），模数制（ P＝1～39），节径制（ P＝ 1～37）。
第三章金属切削机床第三节
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立式车床
适用场合：适于加工直径大而高度小于直径的 大型工件；