机械制造基础

第三册

第一章金属切削加工的基本知识

一、零件表面的形成及切削运动

2、切削运动—刀具与工件之间的相对运动，分主运动和进给运动。

主运动——由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件。（特点是消耗功率最大）

进给运动——由机床或人力提供的运动，它使刀具和工件之间产生附加的相对运动

二、切削要素（包括切削用量要素的切削层几何参数）

1、切削用量三要素

1)切削速度Vc——切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。

2）进给量f——刀具在进给方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程位移量来表述和度量。例如，车削时，工件转一转，刀具移动的距离。

3）背吃刀量ap——在通过切削刃基点并垂直于工作平面上测量的吃刀量。

2、切削层几何参数

切削层公称横截面积AD:铁屑形成

一、刀具材料

1、高速钢

2、硬质合金

二、刀具角度

2、辅助平面

1）主切削平面PS——通过主切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面

（2）基面Pr——过切削刃上选定点的平面，它平行或者垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适合于安装或定位的一个平面或轴线，一般垂直于假定的主运动方向。

（3）正交平面PO——过主切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面

3、车刀的角度

（1）在正交平面内测量的角度

①前角ro——前面与基面间的夹角

②后角aO——后面与切削平面间的夹角

（2）在基面中测量的角度

①主偏角Kr——主切削平面与假定工作平面之间的夹角

②副偏角K r′——副切削刃与假定工作平面之间的夹角

（3）在主切削平面（PS）中测量的角度（如图1-9）刃倾角λS——主切削刃与基面间的夹角

一、切屑的形成及种类：

1、切屑的形成过程

实质——金属切削过程是多余金属材料受挤压---变形---断裂而形成切屑的过程。

三个变形区：

第一变形区：切削层在刀具的作用下产生挤压变形，整个第一变形区是个塑性变形区，其变

形量最大

第二变形区（紧贴刀具的前面）：切削沿前面流出时，靠近前面的材料受前面的挤压、摩擦也很大，所以是材料再次变形，使晶粒沿前面方向被拉长，影响前面的磨损。

第三变形区（紧贴刀具的后面）：刀具的挤压使该部分材料发生弹性变形，使之与后面之间产生很大的挤压和摩擦，从而使这一部分材料进一步塑性变形，产生加工硬化和残余应力，不仅影响了已加工表面质量，而且使下道工序不好加工。

2、切屑的种类

带状切屑——顶面毛茸、底而光滑，连绵不断。

节状节屑——锯齿形，底面有裂纹

崩碎切屑——呈不规则碎块

二、积屑瘤

积屑瘤——在一定切削速度下，切削塑性材料时，常发现靠近刀具主切削刃前面上附着一少块很硬金属，这块金属称积屑瘤。

1、积屑瘤的形成切屑沿刀具前面流出时，在高温与高压作用下，与前面接触的切屑底层受到很大的摩擦阻力，致使底层金属流速降低，产生滞流现象，形成“滞流层”，当前面对滞流的摩擦阻力超过切屑本身的结合力时，便粘附在前面上，形成积屑瘤

2、积屑瘤对切削过程的影响

能对刀具起保护作用，增大实际工作前角，使切削力减小，对粗加工有利。

但积屑瘤时有时无，易引起振动、精加工时应避免形成积屑瘤。

1、刀具磨损的形式

后面磨损前面磨损前、后面同时磨损

3、一次刀具寿命的概念：指刀具从开始切削到达磨钝标准为止的总切削时间

刀具与磨刀次数的乘积等于刀具总寿命

一、工件材料的切削加工性（指材料被切削加工的难易程度）

Kr=Vc60/(Vc60)j

(Vc60)j：材料的标准切削速度，即切削45号钢（正火）时，刀具寿命为60min的切削速度

二、刀具角度的合理选择

1、前角γo 增大γo↑使刀具锋利，减小切削力和切削热，但切削刃变弱，散热和受力状态变差。

2、后角αo αo↑切削刃锋利，工件表面弹性恢复小，减小摩擦，但αo过大，将削弱刀头强度，使散热条件变差，降低刀具寿命，并使重磨量和重磨时间增加，增加刀具费用。

3、主偏角Kr 主要影响切削层截面的形状以及切削分力FP与F f的比例。

4、副偏角Kr′它和Kr一起影响已加工表面的粗糙度，当Kr、Kr′减小时，已加工表面残余面积的高度小，也对刀具强度散热条件刀具寿命有影响。

5、刃倾角主要影响刀尖的强度和排屑的方向

四、切削液

1、分类：一般分三类水溶液（冷却排屑）、乳化液（冷却有一定润滑）、切削油（冷却排屑效果差润滑好）

2、作用：降低切削温度减小刀具磨损，抑制积屑瘤的生长，改善加工质量和提高生产率（冷却、润滑、洗涤、防锈作用）

3、切削液的选择

使用硬质合金刀具，一般不用切削液。必要时可用低浓度乳化液或水溶液，但要充分连续的浇注。原因：硬质合金具有良好的热硬性。

磨削时一般采用冷却、排屑性能好的乳化液或水溶液。起冷却作用。

1-5 金属切削机床的分类与型号编制

一、金属切削机床型号的编制方法

GB/T15375-94《金属切削机床，型号编制方法》规定，由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开。

1、机床的类代号

2、机床的通用特性和结构特性代号

3、机床的组代号、系代号

4、机床的主参数，主参数用折算值表示，其折算值等于主参数乘以折算系数

举例：CM6132 Y3180 M1042

第二章外圆加工

2-1外圆的技术要求

外圆的技术要求主要有

（1）尺寸精度

（2）形状精度

（3）位置精度及跳动

（4）表面质量

2、车削加工的一般阶段：

粗车、半精车、精车、精细车

粗车时，以较大的背吃刀量、较大的进给量和较低的切削速度进行，尽快的切去多余的金属层。可达到的精度等级IT13-IT11,表面Ra值50-12.5um。

半精车的目的是提高精度和减小表面粗糙度的数值，可作为中等精度外圆的终加工，也可为精加工做准备。加工精度可达IT10-IT9，表面Ra值6.3-3.2um

精车的目的是保证加工质量，一般用较小的背吃刀量和较小的进给量，高速或低速进行加工，可达精度IT8-IT7，表面Ra值1.6-0.8um。

精细车一般适合技术要求高的有色金属的加工。加工时采用较小的背吃刀量、小的进给量、高的切削速度，可达精度IT6-IT5，表面Ra值0.4-0.1um

3、车削加工的工艺特点：

容易保证零件各加工面的位置精度

生产率较高

生产成本较低

适合加工的材料广泛

二、磨削外圆

1、磨削加工的方式：

（1）纵磨法；（2）横磨法；（3）、深磨法；（4）、无心外圆磨削；

2、外圆磨削的工艺特点

（1）精度高、表面粗糙度数值小

（2）磨削温度高，需要加切削液。

（3）适宜磨削高硬度材料

（4）背向力大