第8章 金属切削加工基础知识

oe o
oe o
12
②刀柄安装偏斜对工作角度的影响。在车削时会出现刀柄与 进给方向不垂直的情况，进给方向与刀柄垂直方向产生一定 的角度θ。工作主偏角re和工作副偏角re’将发生一定的变 化
13
③进给运动对工作角度的影响。车端面或断面时，车刀则横 向运动，切削轨迹为阿基米德螺旋线，实际上基面和切削平 面相对于标注参考系都要偏转一定的角度，而改变车刀的前 角和后角，即前角增大，后角减小
8.2.1机床的分类
根据国家制定的金属切削机床型号编制方法，将机床划分为 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、特种加工机床、锯床和其它机床12大 类。 按机床的工作精度又可分：普通精度级、精密级和高精度级 机床 按自动化程度可分为：手动操作机床、半自动机床和自动机 床3种。半自动和自动机床在机床型号中分别用汉语拼音字 母B和Z表示。 按加工零件大小和机床重量可分为：仪表机床、中小型机床、 大型机床(10～30 t)、重型机床(30～100 t)和超重型机床 (100 t 以上)。 按机床工作部件的数目可分为：单刀和多刀机床或单轴和多 轴机床等。
硬质合金。硬质合金是由硬度和熔点很高的金属碳化物（WC、 TiC等）和金属粘结剂（Co、Ni、Mo等）通过粉末冶金工艺 制成的。 常用的硬质合金类型主要有以下几种：钨钴类硬质合金 （YG）、钨钛钴硬质合金（YT）、钨钛钽钴类硬质合金 （YW）、碳化钛基类硬质合金（YN）。 2.刀具几何形状 刀具的组成 金属切削刀具由切削部分和夹持部分组成。刀 具切削部分的组成要素有三面、两刃、一尖。 前刀面。刀具切削部分流出所经过的表面。 主后刀面。刀具上与零件的过渡表面相对的表面。 副后刀面。刀具上与零件的已加工表面相对的表面。 主切削刃。前刀面与主后刀面的交线，切削时承担主要的切 削工作。 副切削刃。前刀面与副后刀面的交线，也起一定的切削作用。 刀尖。主切削刃与副切削刃相交之处，刀尖是一段过渡圆弧 9 或折线。
（3）背吃刀量ap 在垂直于主运动和进给运动方向 上测量的切削层最大尺寸，单位为mm，又称为切削 深度。对于切削外圆时，背吃刀量为工件上已经加 工表面与待加工表面之间的垂直距离：
7
v f nf
式中dw ——待加工表面直径，单位为mm； dm ——已加工表面直径，单位为mm。
a p dw dm 2
22
23
类 别
车 钻 镗 床 床 床
磨床
齿轮 螺纹 刨 铣 加工 加工 插 床 机床 机床 床
特种 拉 锯 其他机 加工 床 床 床 机床
代 号
C
Z
T
M
2M
3M
Y
S
X
B
L
D
G
Q
读 音
车 钻 镗 磨
2
3
牙
丝
铣 刨
拉
电
割
其
24
（2）机床的特性代号
1）通用特性代号。当某种类型机床除有普通型外，还有如 表8-2所示的某种通用特性时，则在类代号之后加上相应特 性代号。如“CM”表示精密车床，通用特性代号在各类机床 中表示的意义相同。 2）结构特性代号。对于主参数相同，而结构、性能不同的 机床，在类别代号后加上结构特性代号用于区分。 （3）机床的组别代号和系列代号 在机床型号中，机床的组 别代号和系列代号用两位阿拉伯数字表示，第一位数字代表 组别，第二位数字代表系别。每类机床按其用途、性能、结 构等分为10个组，每组又可分为10系(系别)，分别用数字 0～9表示 （4）机床的主参数和第二主参数 机床的主参数代表机床规 格大小，用折算值（主参数乘以折算系数）表示。
3

（2）进给运动 不断地把被切削金属层投入切削， 以逐渐加工出整个零件表面所需的运动，称为进给 运动。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少， 可由一个或多个运动组成。它可以是连续的（如车 削），也可以是间断的（如刨削）。
图8-1 切削运动与加工表面 1-进给运动 2-待加工表面 3-切削表面 4-已加工表面 5-主运 动



Hale Waihona Puke 1011 刀具的工作角度。
①刀尖安装高度对工作角度的影响。车削时刀具的安装常会 出现刀刃安装高于或低于回转中心的情况，工作基面、工作 切削平面相对于参考系偏转θ角（如图8-6）所示。刀尖高 于零件轴心线时，工作切削平面变为Pse，工作基面变为Pre， 则工作前角oe增大，工作后角oe减小；刀尖低于零件轴心线 时，工作角度的变化则正好相反
vc dn 1000
式中 n—工件或刀具的转速，单位为r/min； d—工件或刀具选定点的旋转直径，单位为mm。 若主运动是往复运动时，则其平均速度：
vc 2 Lnr 1000
式中 L—往复运动行程长度，单位为mm nr —主运动每秒的往复次数，单位为str/s。
6
（2）进给量 f 在单位时间内，刀具相对于零件沿 进给运动方向的相对位移。可用刀具或工件每转或 每行程的位移量来表述或度量。即工件每转一圈,刀 具沿进给运动方向移动的距离，即为(每转)进给量， 单位为mm/r。在牛头刨床上刨平面时，刀具往复一 次，零件移动的距离，单位为mm/str(即毫米/双行 程)。车削时的进给运动速度为：
化液和切削油等。 水溶液的主要成分是水，在其中加入防锈剂、清洗剂、油性 添加剂等。 乳化液主要是由矿物油与表面活性乳化剂配制，用水稀释而 成。低浓度的乳化液冷却作用较好，主要用于磨削和粗加工 等；高浓度的乳化液润滑作用较好。 切削油主要有矿物油（机油、轻柴油、煤油）、动植物油 （棉籽油、菜油、豆油、猪油等）或复合油等。
3.切削用量
在一般的切削加工中，切削速度vc 、进给量 f 和背吃刀量 ap 合称切削用量，又称为切削用量的三要素。
5
（1）切削速度vc 在单位时间内，刀具相对于零件沿主
运动方向的相对位移，即切削刃选定点相对于工件主运动的 瞬时速度。单位为m/s或m/min。当主运动为回转运动时，车 削时切削速度为：
16
3.切削热和切削温度
切削加工过程中，切削力所做的功绝大部分转化为热能，这 些大量的热量称为切削热。其主要来源有：切削层变形产生 的热量；工件与后刀面摩擦产生的热量；切削与前刀面摩擦 产生的热量。 切削温度一般是指切屑、零件和刀具接触区域的平均温度。 切削温度的高低直接反映出切削热产生的多少和热量传递的 快慢。
第8章 金属切削加工基础知识
1
8.1 金属切削加工的基础知识 8.2 金属切削机床
2
8.1 金属切削加工的基础知识 8.1.1切削运动及切削用量
1.切削运动 在金属切削加工过程中，要想获取所需要的工件，就必须根 据零件的不同表面，采用相应的加工方法才能达到要求，而 这些加工方法是通过零件与不同的切削刀具之间的相对运动 来进行的。因此，为了获得各种形状的零件，刀具与工件必 须具有一定的相对运动，即切削运动我们称这些刀具与零件 之间的相对运动为切削运动。 切削运动按其作用可分为主运动和进给运动两种类型。 （1）主运动 使零件与刀具之间产生相对运动以进行切削的 最基本运动，称为主运动。主运动是切削运动中速度最高， 消耗机床功率最多的运动。在切削运动中，主运动只有一个。 它可由零件完成，也可以由刀具完成；可以是旋转运动，也 可以是直线运动。
4.切削液的选择
（1）切削液的作用 切削液主要通过冷却和润滑的作用来改 善金属切削过程。切削液能带走切削区域大量的热，从而降 低切削温度起到冷却的作用；切削液在刀具与切削和加工表 面之间形成一层润滑膜，减小摩擦起润滑作用。除此之外， 切削液还有清洗和防锈的作用。 17
（2）切削液的种类和选用 常用的切削液有水溶液、乳
21
GB/T 15375—2008《金属切削机床型号编制方法》规定：机 床的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律排列组成， 适用于各类通用机床和专用机床（组合机床除外）。其中： △表示数字；○表示大写汉语拼音或英文字母；括号中表示 可选项，当无内容时不表示，有内容时则不带括号；●表示 大写汉语拼音字母或阿拉伯数字，或两者兼有之。 1.通用机床型号的编制方法 （1）机床的类别代号 机床的类别代号用大写的汉语拼音字 母表示，需要时，每一大类又可以分为若干类，表示方法是 在类别代号之前用数字表示，当分类为“1”时不予表示， “2”和“3”分类代号应表示清楚。
刀具几何角度的参考系 刀具角度是用来确定刀具切削部
分各刀面和刀刃在空间相互位臵和相互关系的方位角度，为 确定这些角度，需要引入假设的参考系来度量，此参考系是 标注和测量角度的基准，在此基准下标注的刀具角度称为刀 具的标注角度。 在建立刀具标注角度参考坐标系时，特作一下假设：①不考 虑进给速度的影响，即f=0；②安装车刀时，刀柄底面水平 放臵，刀柄中心线与进给运动方向垂直，且刀尖与工件中心 等高。 正交平面参考系及其标注角度。正交平面参考系有三个平面 组成：基面Pr、切削平面Ps和正交平面Po； 基面Pr是或切削刃某选定点，与该点的切削速度方向相垂直 的平面。 切削平面Ps是指过主切削刃上的某选定点，与该点切削表面 相切的平面。 正交平面Po是过切削刃某选定点并同时垂直于基面和切削平 面的平面。
4
2.工件表面
切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件表面一层金属 不断地被切下来变为切屑，从而加工出所需要的新的表面， 在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面 （如图8-1所示），它们分别是： 待加工表面：工件上即将被切削的表面； 已加工表面：工件上经切削后形成的表面； 切削表面（过渡表面）：工件上正在切削的表面，即已加工 表面和待加工表面之间的表面。
（4）刀具的磨钝标准和耐用度 刀具磨损到一定限度就不能 继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。一般的刀具的磨损 多数情况出现在刀具的后刀面，而后刀面的磨损量容易测量。 常用VB值作为刀具的磨钝标准。ISO标准统一规定以1/2背吃 刀量处的后刀面上测定的磨损带高度VB作为刀具磨钝标准。