机械制造技术课件第2章
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机械制造技术基础课件第二章
第2章 金属切削机床
2.1 零件表面成形的方法及机床切削成形运动 2.1.1 零件表面的成形方法 各种表面的组合构成了不同的零件形状，所以 零件的切削加工归根到底是表面成形问题。 组成零件的常见表面有：内、外圆柱面和圆锥 面、平面、球面和一些成形表面（如渐开线面、 螺纹面和一些特殊的曲面等）。
2－1机器零件的组成表面
传动链包括各种传动机构，如带传动、 定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副、 蜗轮蜗杆副、滑移齿轮变速机构、离合器 变速机构、交换齿轮或挂轮架以及各种电 的、液压的和机械的无级变速机构、数控 机床的数控系统等。上述各种机构又可以 分为具有固定传动比的“定比机构”（例 如定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副 等）和可变换传动比的“换置机构”（例 如齿轮变速箱、挂轮架、各类无级变速机 构等）两类。
床、其它机床。每一大类机床中，按结构、性能、
工艺范围、布局形式和结构的不同，还可细分为若 干组，每一组又细分为若干系（系列）。
3）机床型号的编制方法 按1985年国家机械工业部颁布的《金属切 削机床型号编制方法》部颁标准（JB1838-85） 和1994年国家标准局颁布的《金属切削机床型 号编制方法》国家推荐标准（GB/T15375-94），
图2-10 卧式车床所能加工的典型表面
车床按其用途和结构的不同可分为：普通车 床、六角车床、立式车床、塔式车床、自动和半
自动车床、数控车床等等。普通车床是车床中应
用最广泛的一种，约占车床总数的60%，其中 CA6140 卧式车床为目前最为常见的型号之一。 为正确选择和合理使用机床，应了解机床的技术 性能。通常机床的技术性能包括：工艺范围、机
普通机床型号用下列方式表示。
（◎） ○ （○） ◎ ◎ （×◎）（○）（/◎）
2.1 零件表面成形的方法及机床切削成形运动 2.1.1 零件表面的成形方法 各种表面的组合构成了不同的零件形状，所以 零件的切削加工归根到底是表面成形问题。 组成零件的常见表面有：内、外圆柱面和圆锥 面、平面、球面和一些成形表面（如渐开线面、 螺纹面和一些特殊的曲面等）。
2－1机器零件的组成表面
传动链包括各种传动机构，如带传动、 定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副、 蜗轮蜗杆副、滑移齿轮变速机构、离合器 变速机构、交换齿轮或挂轮架以及各种电 的、液压的和机械的无级变速机构、数控 机床的数控系统等。上述各种机构又可以 分为具有固定传动比的“定比机构”（例 如定比齿轮副、齿轮齿条副、丝杠螺母副 等）和可变换传动比的“换置机构”（例 如齿轮变速箱、挂轮架、各类无级变速机 构等）两类。
床、其它机床。每一大类机床中，按结构、性能、
工艺范围、布局形式和结构的不同，还可细分为若 干组，每一组又细分为若干系（系列）。
3）机床型号的编制方法 按1985年国家机械工业部颁布的《金属切 削机床型号编制方法》部颁标准（JB1838-85） 和1994年国家标准局颁布的《金属切削机床型 号编制方法》国家推荐标准（GB/T15375-94），
图2-10 卧式车床所能加工的典型表面
车床按其用途和结构的不同可分为：普通车 床、六角车床、立式车床、塔式车床、自动和半
自动车床、数控车床等等。普通车床是车床中应
用最广泛的一种，约占车床总数的60%，其中 CA6140 卧式车床为目前最为常见的型号之一。 为正确选择和合理使用机床，应了解机床的技术 性能。通常机床的技术性能包括：工艺范围、机
普通机床型号用下列方式表示。
（◎） ○ （○） ◎ ◎ （×◎）（○）（/◎）
机械制造技术基础(课程课件完整版)
11
h
一、工件的加工表面及其形成方法
1. 机械零件常用的表面形状
平面
零件的
圆柱面
常用表面
圆锥面
成型表面
特殊表面
12
h
图2-1 机器零件上常用的各种典型表面
2. 工件表面的形成
工件表面可以看成是一条线沿着另一条 线移动或旋转而形成的。并且我们把这两
条线叫着母线和导线，统称发生线。
14
h
例、工件表面的形成
50
h
(6)合成切削运动
切削过程中，由主运动和进给运动合成 的运动称为合成切削运动。 合成切削运动方向：就是切削刃选定点相 对于工件的瞬时合成切削运动的方向；
合成切削速度ve：就是切削刃选定点相对
主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定
点相对于工件主运动的瞬时速度，用vc表示，
单位：m / min（或m / s）。
31
h
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(1) 主运动
主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬 时主运动方向。
主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定
点相对于工件的主运动的瞬时速度，用vc表示，
背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直 于工作平面方向上测量的吃刀量。 例：外圆车削
47
h
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(5) 背吃刀量
背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直 于工作平面方向上测量的吃刀量。 例：外圆车削
spdw dm
2
49
h
切削用量三要素
背吃刀量asp、 进给量f 切削速度vc
24
h
4. 表面成型运动 例: 常见典型表面成形运动
机械制造技术基础(课程精完整版)ppt课件
1. 机床的性能方面 （4）人机适应性
77
ppt精选版
一、对金属切削机床的基本要求
1. 机床的性能方面 （4）人机适应性
人机适应性的基本要求是可靠、 安全和舒适。
78
ppt精选版
一、对金属切削机床的基本要求
2. 机床的经济性方面
79
ppt精选版
一、对金属切削机床的基本要求
2. 机床的经济性方面 机床的经济性包括两方面： 机床制造厂的经济效益 机床使用厂的经济效益
切削用量三要素
背吃刀量asp、 进给量f 切削速度vc
50
ppt精选版
(6)合成切削运动
切削过程中，由主运动和进给运动合成 的运动称为合成切削运动。 合成切削运动方向：就是切削刃选定点相 对于工件的瞬时合成切削运动的方向；
合成切削速度ve：就是切削刃选定点相对
于工件的合成切削运动的瞬时速度。
51
2. 工件表面的形成
工件表面可以看成是一条线沿着另一条 线移动或旋转而形成的。并且我们把这两
条线叫着母线和导线，统称发生线。
14
ppt精选版
例、工件表面的形成
导线 母线
母线 导线
母线 导线 母线
导线 母线
导线 导线
导线
导线 母线
母线
图2-2 组成工件轮廓的几何表面
3.发生线的形成
1) 成型法——利用成形刀具来形成发生 线，对工件进行加工的方法。
二、金属切削机床的分类
（3）按机床的自动化程度分类
1）手动机床 2）机动机床 3）半自动机床 4）全自动机床
85
ppt精选版
二、金属切削机床的分类
（4）按机床的工作精度分类
1）普通精度机床 2）精密机床 3）高精度机床
77
ppt精选版
一、对金属切削机床的基本要求
1. 机床的性能方面 （4）人机适应性
人机适应性的基本要求是可靠、 安全和舒适。
78
ppt精选版
一、对金属切削机床的基本要求
2. 机床的经济性方面
79
ppt精选版
一、对金属切削机床的基本要求
2. 机床的经济性方面 机床的经济性包括两方面： 机床制造厂的经济效益 机床使用厂的经济效益
切削用量三要素
背吃刀量asp、 进给量f 切削速度vc
50
ppt精选版
(6)合成切削运动
切削过程中，由主运动和进给运动合成 的运动称为合成切削运动。 合成切削运动方向：就是切削刃选定点相 对于工件的瞬时合成切削运动的方向；
合成切削速度ve：就是切削刃选定点相对
于工件的合成切削运动的瞬时速度。
51
2. 工件表面的形成
工件表面可以看成是一条线沿着另一条 线移动或旋转而形成的。并且我们把这两
条线叫着母线和导线，统称发生线。
14
ppt精选版
例、工件表面的形成
导线 母线
母线 导线
母线 导线 母线
导线 母线
导线 导线
导线
导线 母线
母线
图2-2 组成工件轮廓的几何表面
3.发生线的形成
1) 成型法——利用成形刀具来形成发生 线，对工件进行加工的方法。
二、金属切削机床的分类
（3）按机床的自动化程度分类
1）手动机床 2）机动机床 3）半自动机床 4）全自动机床
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二、金属切削机床的分类
（4）按机床的工作精度分类
1）普通精度机床 2）精密机床 3）高精度机床
机械制造工艺学-第2章第6节PPT优秀课件
10
四、 工序尺寸及其公差的确定
计算工序尺寸和标注公差是制定工艺规程的主要工作之一。工序尺 寸是指零件在加工过程中各工序所应保证的尺寸，其公差按各种加 工方法的经济精度选定。工序尺寸则要根据已确定的余量及定位基 准的转换情况进行计算，可以归纳为二类情况 。
1）工艺基准与设计基准重合
同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序 尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到， 即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸， 一直推算到毛坯尺寸。
2
单边余量 Zb =la-lb
双边余量 外圆表面 2 Zb =da-db ，
内圆表面 2 Zb =Db-Da
3
由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。
工序余量又分为公称余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin 对于被包容面，本工序的公称余量 Zb =la-lb
工序尺寸公差一般按“入体原则”标 注
6800.4
扩孔 毛坯孔
5
IT13 (0.4) 64
13.5
1 2
59
6400.4
591 2 13
（二）工艺基准与设计基准不重要时，工序 尺寸要在还需继续加工的表面上标注时，用
尺寸链原理计算
[例2]如图所示，齿轮孔上的键槽加工：
镗孔至39.600.1——拉键槽到x ——热处理——
磨内孔到
4000.06，并保证键槽深
9
三、 加工余量的确定
1）计算法
掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下， 计算法比较科学，但目前统计资料较少。
2）经验估计法
为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小 批生产。
3）查表法
以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表 并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量， 方法简便，较接近实际，应用广泛。
四、 工序尺寸及其公差的确定
计算工序尺寸和标注公差是制定工艺规程的主要工作之一。工序尺 寸是指零件在加工过程中各工序所应保证的尺寸，其公差按各种加 工方法的经济精度选定。工序尺寸则要根据已确定的余量及定位基 准的转换情况进行计算，可以归纳为二类情况 。
1）工艺基准与设计基准重合
同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序 尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到， 即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸， 一直推算到毛坯尺寸。
2
单边余量 Zb =la-lb
双边余量 外圆表面 2 Zb =da-db ，
内圆表面 2 Zb =Db-Da
3
由于各工序尺寸都有偏差，故实际切除的余量是变化的。
工序余量又分为公称余量Zb、最大余量Zmax、最小余量Zmin 对于被包容面，本工序的公称余量 Zb =la-lb
工序尺寸公差一般按“入体原则”标 注
6800.4
扩孔 毛坯孔
5
IT13 (0.4) 64
13.5
1 2
59
6400.4
591 2 13
（二）工艺基准与设计基准不重要时，工序 尺寸要在还需继续加工的表面上标注时，用
尺寸链原理计算
[例2]如图所示，齿轮孔上的键槽加工：
镗孔至39.600.1——拉键槽到x ——热处理——
磨内孔到
4000.06，并保证键槽深
9
三、 加工余量的确定
1）计算法
掌握影响加工余量的各种因素具体数据的条件下， 计算法比较科学，但目前统计资料较少。
2）经验估计法
为避免出现废品，估计余量一般偏大，用于单件小 批生产。
3）查表法
以生产实践和实验研究为基础制成数据表格，查表 并结合实际情况加以修正。查表法确定加工余量， 方法简便，较接近实际，应用广泛。
机械制造技术基础(课程课件完整版)
(2) 进给运动
进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的 瞬时进给运动方向。
进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给 运动的瞬时速度，用vf表示，单位常取为 (mm / s)或(mm / min)
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
进给运动速度
例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述， 单位：mm / r
一、工件的加工表面及其形成方法
1. 机械零件常用的表面形状
零件的 常用表面
平面 圆柱面
圆锥面 成型表面 特殊表面
图2-1 机器零件上常用的各种典型表面
2. 工件表面的形成
工件表面可以看成是一条线沿着另一条 线移动或旋转而形成的。并且我们把这两
条线叫着母线和导线，统称发生线。
例、工件表面的形成
图2-3 形成发生线所需的运动
3.发生线的形成
3) 相切法——由圆周刀具上的多个切削 点来共同形成所需工件表面形状的方 法。
图2-3 形成发生线所需的运动
3.发生线的形成
4) 展成法——利用工件和刀具作展成切削
运动来形成工件表面的方法。
图2-3 形成发生线所需的运动
4. 表面成型运动 例: 车削外圆柱面的成形运动
(4) 吃刀量
吃刀量是指过切削刃的两个端点， 且垂直于所选定的测量方向的两平 面间的距离。
(4) 吃刀量
确定吃刀量有三点要注意： 1）确定切削刃的两个端点； 2）确定测量的方向； 3）确定两界限平面。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述， 单位为mm / str。
机械制造技术PPT课件第二章金属切削基本原理
工艺系统刚性差—大主偏角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
合理副偏角值的选择
添加标题
一般较小
添加标题
—5°~10°
添加标题
精加工
添加标题
—小，0°
添加标题
加工高强高硬材料或断续切削
添加标题
—小，4°～6°
添加标题
切断刀、锯片、槽铣刀
添加标题
—小，1°～2°
过渡刃的型式
①直线刃
—粗车、强力车 κrε=κr/2
②圆弧刃
—粗糙度值小
冷却作用 清洗与防锈作用
常用切削液及其选用 =乳化油+水 切削油 = 矿物油、+动植物油 极压切削油 =切削油+硫、氯和磷极压添加剂 难加工材料的精加工
=水+防锈剂、清洗剂、油性添加剂 磨削、粗加工
①水溶液
01
车削、钻削、攻螺纹 滚齿、插齿、车螺纹、一般精加工
②乳化液
02
刀具磨损与刀具耐用度
4
磨屑形态
带状切屑
直线刃、折线刃、圆弧刃、波形刃
刀具合理几何参数选择应考虑的因素
—化学成分、制造方法、热处理状态 性能，表层情况等
①工件材料
壹
—化学成分、性能，刀具结构形式
②刀具材料及结构
—机床、夹具，系统刚性，功率 切削用量和切削液
③加工条件
叁
贰
各参数间的联系 —综合考虑相互作用与影响
刀具角度的选择
大后角→减小摩擦、提高寿命、改善表面质量 强度降低、散热差、磨损加快
后角的选择原则
工艺系统刚性 刚性差—振动 → 小后角 精度要求高 —重磨 → 小后角
切削层厚度hD小 → 大后角 切削层厚度hD大 → 小后角
强度、硬度高 → 小后角 塑性大 → 大后角
机械制造技术基础(第二章)
机械制造技术基础
(第二章 机械制造中的加工方法)
主讲: 肖新华
天津工业大学机械电子学院
2.1 概述
机械零件的结构形状千变万化。零件结构形式的 不同，使之有很多的加工方法，根据加工过程中零 件质量的变化情况，零件的制造过程可分为Δm<0，
Δm=0和Δm>0三种形式，不同的类型有不同的工艺
方法。
一. Δm<0的制造过程
外圆表面的磨削
1.中心磨削
(1)纵磨
(2)横磨
(3)复合磨
2.无心磨削
纵磨特点：工件或砂轮需作轴向进给。磨削深度小、磨削接触面积 小，散热较好，容易得到较高的精度和表面质量，因而应用广泛。 但由于走刀次数多，生产效率低，适用于单件小批生产中磨削较长 的外圆表面。
横磨
横磨特点：砂轮宽度大于磨削宽度。工件不需作轴
弹性式 ：由300～320HBS的弹簧丝制成，可研孔 径d为1～4mm的小孔 。用于研一般精度的小孔或母
线为曲线的小孔 。
研磨孔视频
2.4.6 珩磨孔
珩磨孔是利用安装于珩磨头圆周上的油石，采用特定结构 推动油石径向扩张，直至与工件接触，并保持一定的压力，以 较低的切削速度对孔进行精加工。加工过程中，油石不断作径 向进给运动，珩磨头作旋转和沿孔轴心方向的直线运动，从而 实现对孔的低速切削，显著提高孔的尺寸精度和形状精度，降 低表面粗糙度值。 采用珩磨加工孔时，加工精度可达IT7～IT6，孔的圆度和 圆柱度误差可控制在5～3m，表面粗糙度Ra为0.025～0.2m， 加工质量好，切削效率高。 珩磨视频
2.3外圆表面加工
1.车削
2.磨削
3.光整加工
2.3外圆表面加工
车削加工
钳工和机械加工
(第二章 机械制造中的加工方法)
主讲: 肖新华
天津工业大学机械电子学院
2.1 概述
机械零件的结构形状千变万化。零件结构形式的 不同，使之有很多的加工方法，根据加工过程中零 件质量的变化情况，零件的制造过程可分为Δm<0，
Δm=0和Δm>0三种形式，不同的类型有不同的工艺
方法。
一. Δm<0的制造过程
外圆表面的磨削
1.中心磨削
(1)纵磨
(2)横磨
(3)复合磨
2.无心磨削
纵磨特点：工件或砂轮需作轴向进给。磨削深度小、磨削接触面积 小，散热较好，容易得到较高的精度和表面质量，因而应用广泛。 但由于走刀次数多，生产效率低，适用于单件小批生产中磨削较长 的外圆表面。
横磨
横磨特点：砂轮宽度大于磨削宽度。工件不需作轴
弹性式 ：由300～320HBS的弹簧丝制成，可研孔 径d为1～4mm的小孔 。用于研一般精度的小孔或母
线为曲线的小孔 。
研磨孔视频
2.4.6 珩磨孔
珩磨孔是利用安装于珩磨头圆周上的油石，采用特定结构 推动油石径向扩张，直至与工件接触，并保持一定的压力，以 较低的切削速度对孔进行精加工。加工过程中，油石不断作径 向进给运动，珩磨头作旋转和沿孔轴心方向的直线运动，从而 实现对孔的低速切削，显著提高孔的尺寸精度和形状精度，降 低表面粗糙度值。 采用珩磨加工孔时，加工精度可达IT7～IT6，孔的圆度和 圆柱度误差可控制在5～3m，表面粗糙度Ra为0.025～0.2m， 加工质量好，切削效率高。 珩磨视频
2.3外圆表面加工
1.车削
2.磨削
3.光整加工
2.3外圆表面加工
车削加工
钳工和机械加工
机械制造技术基础课件最新版第二章第2节
由于标准麻花钻存在切削刃长、前角变化大(从外缘处的大约+30°逐渐 减小到钻芯处的大约-30°)、螺旋槽排屑不畅、横刃部分切削条件很差(横刃前 角约为-60°)等结构问题,生产中,为了提高钻孔的精度和效率,常将标准麻花钻按 特定方式刃磨成 “群钻” 使用。群钻的基本特征为:三尖七刃锐当先,月牙弧槽 分两边,一侧外刃开屑槽,横刃磨得低窄尖。
(5)螺纹刀具
螺纹可用切削法和滚压 法进行加工。螺纹加工可在车床 上车削完成(外螺纹),也可用手动 或在钻床上用丝锥进行加工(内 螺纹)。
图2-23 常用切削法加工螺纹的螺纹刀具 a)平体螺纹梳刀 b)棱体螺纹梳刀 c)圆体螺纹梳刀 d)板牙 e)丝锥
第二节 刀具的结构
(6)齿轮刀具 齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具,按刀具的工作原理,齿轮刀具分为 成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀 和指形齿 轮铣刀等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、滚刀和剃齿刀等。
第二节 刀具的结构
5)铰刀 铰刀是精加工刀具,加工精度可达IT7~IT6,加工表面粗糙度Ra值可达 1.6~0.4μm。下图所示是几种常用铰刀,其中图a、b所示为手用铰刀,图c、d所示 为机用铰刀,图所示为两把一套的锥度铰刀。
图2-18 几种常用的铰刀
第二节 刀具的结大类。
第二节 刀具的结构
图2-13 麻花钻的结构
图2-14 中型标准群钻
第二节 刀具的结构
2)中心钻 中心钻 用于加工轴类工件的中心孔。钻孔时,先打中心孔,也有利于钻头 的导向,可防止钻偏。 3)深孔钻 深孔钻是专门用于钻削深孔(长径比≥5)的钻头。为解决深孔加工中的断 屑、排屑、冷却润滑和导向等问题,人们先后开发了外排屑深孔钻、内排屑深孔 钻、喷吸钻和套料钻等多种深孔钻。
(5)螺纹刀具
螺纹可用切削法和滚压 法进行加工。螺纹加工可在车床 上车削完成(外螺纹),也可用手动 或在钻床上用丝锥进行加工(内 螺纹)。
图2-23 常用切削法加工螺纹的螺纹刀具 a)平体螺纹梳刀 b)棱体螺纹梳刀 c)圆体螺纹梳刀 d)板牙 e)丝锥
第二节 刀具的结构
(6)齿轮刀具 齿轮刀具是用于加工齿轮齿形的刀具,按刀具的工作原理,齿轮刀具分为 成形齿轮刀具和展成齿轮刀具。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀 和指形齿 轮铣刀等。常用的展成齿轮刀具有插齿刀、滚刀和剃齿刀等。
第二节 刀具的结构
5)铰刀 铰刀是精加工刀具,加工精度可达IT7~IT6,加工表面粗糙度Ra值可达 1.6~0.4μm。下图所示是几种常用铰刀,其中图a、b所示为手用铰刀,图c、d所示 为机用铰刀,图所示为两把一套的锥度铰刀。
图2-18 几种常用的铰刀
第二节 刀具的结大类。
第二节 刀具的结构
图2-13 麻花钻的结构
图2-14 中型标准群钻
第二节 刀具的结构
2)中心钻 中心钻 用于加工轴类工件的中心孔。钻孔时,先打中心孔,也有利于钻头 的导向,可防止钻偏。 3)深孔钻 深孔钻是专门用于钻削深孔(长径比≥5)的钻头。为解决深孔加工中的断 屑、排屑、冷却润滑和导向等问题,人们先后开发了外排屑深孔钻、内排屑深孔 钻、喷吸钻和套料钻等多种深孔钻。
机械制造技术基础第2章.
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2.1
概述
然后拧紧螺母3，通过开口垫圈4即可将工件夹紧在确定的位置上。 因为装在钻模板2上的钻套1到定位端面的位置，是根据工件钻孔中心到 其端面的距离L来确定的，所以保证了钻套所引导的钻头具有正确的钻 孔位置。 夹具的所有元件和装置是由夹具体6连成一个整体，而夹具在机床 上的相对位置在工件安装前已预先调整好，这就使夹具与机床、刀具之 间有一个正确的相对位置，保证了工件的加工技术要求。 2.1.2机床夹具的作用 机床夹具的作用主要有以下几个方面：
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2.2
工件在夹具中的定位
（2）尽量用精基准作为定位基准，以保证有足够的定位精度。若 不得不采用毛面作定位基准（如第一道工序）时，应尽量只用一次。而 且选用误差较小、较光洁、余量小的表面或与加工面有直接关系的表面， 以利于保证加工要求。 （3）应使工件安装稳定，使在加工过程中因切削力或夹紧力引起 的变形最小。 （4）遵守基准统一原则，以减少设计和制造夹具的时间和费用。 但若因此而造成夹具的结构复杂时，则不必强求定位基准统一。 （5）应使工件定位方便，夹紧可靠便于操作，夹具结构简单。
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2.2
工件在夹具中的定位
1.以平面定位的元件 工件以平面为定位基准时，常常是把工件支撑在定位元件上，所以 这类定位元件称为支撑。按其结构和用途不同，可分为以下几种。 （1）支撑钉，图2－5所示是支撑钉的标准结构。其中A型为平头支 撑钉，用在已加工表面作定位基准时；B型（圆头）和C型（齿纹）支撑 钉用在未加工表面作定位基准时；C型支撑钉的工作表面有齿纹，可以 增加摩擦力，但落入切屑时不易清除，因此一般用于侧面定位。一个支 撑钉限制工件的一个自由度。 （2）支撑板，图2－6所示是支撑板的标准结构。其中A型支撑板结 构简单，制造容易，但清除落入螺钉孔里的切屑不方便，所以常用于垂 直面或顶面的定位。B型支撑板中螺钉孔处开有斜槽，避免了A型的缺点， 所以常用一个支撑板限制两个自由度，其中一个位置自由度，一个角度 自由度。
2.1
概述
然后拧紧螺母3，通过开口垫圈4即可将工件夹紧在确定的位置上。 因为装在钻模板2上的钻套1到定位端面的位置，是根据工件钻孔中心到 其端面的距离L来确定的，所以保证了钻套所引导的钻头具有正确的钻 孔位置。 夹具的所有元件和装置是由夹具体6连成一个整体，而夹具在机床 上的相对位置在工件安装前已预先调整好，这就使夹具与机床、刀具之 间有一个正确的相对位置，保证了工件的加工技术要求。 2.1.2机床夹具的作用 机床夹具的作用主要有以下几个方面：
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2.2
工件在夹具中的定位
（2）尽量用精基准作为定位基准，以保证有足够的定位精度。若 不得不采用毛面作定位基准（如第一道工序）时，应尽量只用一次。而 且选用误差较小、较光洁、余量小的表面或与加工面有直接关系的表面， 以利于保证加工要求。 （3）应使工件安装稳定，使在加工过程中因切削力或夹紧力引起 的变形最小。 （4）遵守基准统一原则，以减少设计和制造夹具的时间和费用。 但若因此而造成夹具的结构复杂时，则不必强求定位基准统一。 （5）应使工件定位方便，夹紧可靠便于操作，夹具结构简单。
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2.2
工件在夹具中的定位
1.以平面定位的元件 工件以平面为定位基准时，常常是把工件支撑在定位元件上，所以 这类定位元件称为支撑。按其结构和用途不同，可分为以下几种。 （1）支撑钉，图2－5所示是支撑钉的标准结构。其中A型为平头支 撑钉，用在已加工表面作定位基准时；B型（圆头）和C型（齿纹）支撑 钉用在未加工表面作定位基准时；C型支撑钉的工作表面有齿纹，可以 增加摩擦力，但落入切屑时不易清除，因此一般用于侧面定位。一个支 撑钉限制工件的一个自由度。 （2）支撑板，图2－6所示是支撑板的标准结构。其中A型支撑板结 构简单，制造容易，但清除落入螺钉孔里的切屑不方便，所以常用于垂 直面或顶面的定位。B型支撑板中螺钉孔处开有斜槽，避免了A型的缺点， 所以常用一个支撑板限制两个自由度，其中一个位置自由度，一个角度 自由度。
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50
第2章金属切削基本原理
材料对变形系数ξ的影响
51
第2章金属切削基本原理
2．切削用量 当主偏角kr一定时，增大进给量，切削厚 度也增加，切削变形通常是减小的。
52
第2章金属切削基本原理
进给量对变形系数的影响
53
第2章金属切削基本原理
切削速度对变形系数的影响
54
第2章金属切削基本原理
积屑瘤的作用
积屑瘤能起到增大实际前角、保护刀刃 刃口的作用，积屑瘤覆盖着部分刃口和 前面，使刃口和前面都得到保护，从而 减小了刀具磨损。同时，当积屑瘤长到 最大值时，实际前角增加，从而减小了 切屑变形和切削力。
40
第2章金属切削基本原理
积屑瘤产生和成长模型图
41
第2章金属切削基本原理
控制积屑瘤的措施
第2章金属切削基本原理
任务一 金属切削刀具几何参数 及常用材料
一、刀具几何参数 1．切削运动 (1)主运动 任何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。 主运动是刀具与工件之间主要的相对运动 (2)进给运动 进给运动是配合主运动依次地或连续不断地切除 切屑，形成已加工表面的运动。进给运动可能有 一个或几个。
59
ap
第2章金属切削基本原理
四、影响切削力的因素 1．切削用量的影响 （１）背吃刀量与进给量
60
第2章金属切削基本原理
背吃刀量与进给量对切削力影响
61
第2章金属切削基本原理
（２）切削速度 切削速度对切削力的影响是呈波浪形的
62
第2章金属切削基本原理
切削速度和切削力的关系
63
第2章金属切削基本原理
2．工件材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，切应力相应 增大，故切削力也越大。工件材料的塑性、 韧性好，切削变形越大，切屑与刀具间的 摩擦增加，故切削力越大。
64
第2章金属切削基本原理
刀具几何参数的影响 （１）前角（２）刃倾角（３）主偏角 （４）刀尖圆弧半径
46
第2章金属切削基本原理
已加工表面变形
47
第2章金属切削基本原理
(2)加工硬化 已加工表面经过切削加工，使工件表面层 硬度提高的现象，称作加工硬化
48
第2章金属切削基本原理
(3)残余应力 残余应力是指在切削力消失的状态下存 在于金属中的残余应力。
49
第2章金属切削基本原理
四、影响切屑变形的因素 1．工件材料 在切削条件相同的情况下，被切材料的强度越 大，材料的摩擦系数减小，剪切角Φ增大，变形 系数ξ减小，因此切削变形愈容易产生塑性滑移 和剪切变形，因此ξ愈大。所以，切削低碳钢等 塑性材料时，比切削硬钢等硬材料时塑性变形 严重
工件、刀具切削中切削热的分布
类 型 Q屑 Q刀 Q工 Q介
车削
50%~80%
40%~10% 9%~30% 1%
钻削
28%
14.5%
52.5%
5%
73
第2章金属切削基本原理
二、切削温度 1．计算切削温度的实验公式 θ＝CθυzθƒYθapXθ℃ θ――实验测出的刀屑接触区的平均温度，℃； Cθ——切削温度系数； υ——切削速度m/min; ƒ____进给量mm/r ap___背吃刀量mm
9
第2章金属切削基本原理
①正交平面和正交平面参考系 正交平面po是通过切削刃选定点并同时 垂直于基面和切削平面的平面。也可以认 为，正交平面是过切削刃选定点垂直于主 切削刃在基面上的投影所作的平面，由pr －ps－po组成的一个正交平面参考系。
10
第2章金属切削基本原理
② 法平面和法平面参考系 法平面pn是通过切削刃选定点并垂直于 切削刃的平面，由pr－ps－pn组成的一个 法平面参考系。
28
第2章金属切削基本原理
3．粒状切屑 切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应力超 过了材料断裂强度，所产生的裂纹贯穿切削断 面时，挤裂呈粒状切削， 4．崩碎切屑 切削铸铁、青铜等脆性材料时，切削层通常在 弹性变形后未经塑性变形，突然崩碎而成为碎 粒状切屑，
29
第2章金属切削基本原理
①降低工件材料的塑性，提高其硬度，抑制积 屑瘤的生成 ②控制切削速度，越过形成积屑瘤的适宜温度， ③增大前角，使切削变形程度减小，切削力减 小，切削温度下降，从而减少积屑瘤。 ④其它诸如减小进给量，减小前面的粗糙度值， 合理使用切削液等，都可以抑制积屑瘤的生成。
42
第2章金属切削基本原理
假定运动条件和静止参考系
7
第2章金属切削基本原理
① 基面pr 基面是指过切削刃选定点垂直于假定主运 动方向的平面，它平行或垂直于刀具在制 造、刃磨及测量时适合安装或定位的一个 平面或轴线。
8
第2章金属切削基本原理
②切削平面ps 切削平面是指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。在无特殊 情况时，切削平面即是主切削平面。
32
第2章金属切削基本原理
滑移与晶粒的伸长
33
第2章金属切削基本原理
2.切屑变形程度的表示方法 (1）变形系数ξ表示切屑变形程度 （2）用剪切角Ф表示切屑变形程度 （3）用相对滑移ε表示切屑变形程度
34
第2章金属切削基本原理
2．第二变形区的变形及其特征 变形过程及特征 ①切屑底层靠近前刀面处流速减慢，甚至滞留 在前刀面上，形成滞留层。②切屑底层流经前 刀面时产生的摩擦热使切化，底层长度增加， 切屑发生向上弯曲，与前刀面的接触面积减小。
21
第2章金属切削基本原理
2．刀具材料的种类和刀体材料 刀具切削部分材料主要有四大类：工具钢 (碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)；硬 质合金；陶瓷；超硬材料 (人造金刚石、 立方氮化硼等)
22
第2章金属切削基本原理
三、常用刀具材料介绍 1.高速工具钢 （1）通用型高速钢 ①钨钢 ②钨钼钢 （2）高性能高速钢 ①高钒高速钢 ②钴高速钢 ③铝高速钢 （3）粉末冶金高速钢
积屑瘤的尺寸与前角
43
第2章金属切削基本原理
积屑瘤高度与切削速度的关系
44
第2章金属切削基本原理
3．第三变形区 已加工表面与刀具后面接触的区域，受到 刃口与刀具后面的摩擦和剪切滑移，称为 第三变形区。
45
第2章金属切削基本原理
（1）已加工表面变形 已加工表面是经过多次复杂的变形而形成 的。
切屑的基本形态
30
第2章金属切削基本原理
影响切屑形态的因素及其对切削 力的影响
31
第2章金属切削基本原理
三、切削时的三个变形区 1．第一变形区的变形特征 （1）切削层金属沿滑移面的剪切变形，其变形 会深入到切削层以下。（2）切削层金属经剪切 滑移变成切屑后产生可加工硬化，即切屑的硬 度大于工件材料基本的硬度 。（3）切削层金属 经剪切滑移后晶格扭曲。晶粒拉长，即金属组 织纤维化，（4）.切屑厚度ach变厚，ach大于切削 层厚度à c，剪切变形越大，切屑厚度ach越厚。
一、切削变形与切屑的形成 切削变形本质上是工件受到刀具推挤后产 生弹性和塑性变形，使切削层与母体金属 分离的过程。
25
第2章金属切削基本原理
切屑形成过程
26
第2章金属切削基本原理
三个不同性质的变形区
27
第2章金属切削基本原理
二、切屑类型及其相互关系 1．带状切屑 切削连续成较长的带状，底面光滑，背面无明 显裂纹，呈微小齿形，一般加工塑性金属如低 碳钢、铜、铝材料时形成此类切削，必要时需 采取断屑措施。 2．节状切屑 切削背面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形
3．刀具几何角度 前角愈大，切屑变形就愈小
55
第2章金属切削基本原理
前角γ0对变形系数ξ的影响
56
第2章金属切削基本原理
任务三 切削力
一、切削力的来源、合力及其分力
57
第2章金属切削基本原理
切削合力及其分力
58
第2章金属切削基本原理
二、切削功率 三、切削力和切削功率的计算 参看教材
11
第2章金属切削基本原理
③ 假定工作平面、背平面及组成的参考系 假定工作平面pf是通过切削刃选定点其方 位要平行于假 由pr－pf－pp组成的一个假定工作平面和背 平面的参考系。
12
第2章金属切削基本原理
3．刀具切削部分的组成 （1）前面Ar 刀具上切屑流过的表面。 （2）主后面Aa 刀具上同前面相交形成主切削刃的后面， 即与工件上过渡表面相对的表面。 （3）副后面Aa′ 刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。 (4）主切削刃S 前面和主后面的交线。 (5）副切削刃S′ 切削刃上除去主切削刃以外的刃。 (6）刀尖 指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一 部分切削刃。
35
第2章金属切削基本原理
积屑瘤 在某一切削速度范围内，加工钢料，有 色金属等塑性材料时，在切削刃附近的 前面上会出现一块高硬度的金属，它包 围着切削刃，且覆盖着部分前面。这块 硬度很高的金属称作积屑瘤
36
第2章金属切削基本原理
积屑瘤的产生与成长 切屑底层的滞流层中，在一定的切削速度 范围内，与刀具前面发生粘结或冷焊，经 剪切滑移后，停留在刀具前面上的滞流层 金属，覆盖部分前面，然后，新的滞流层 又在上述的基础上粘结或冷焊，这样一层 又一层地堆积，粘结愈来愈大，逐渐成长 为积屑瘤，
70
第2章金属切削基本原理
Q＝Q弹＋Q塑＋Q前摩＋Q后摩＝Q屑＋Q 工＋Q刀＋Q介 Q屑——－由切削传出的热； Q工———由工件传出的热； Q刀———由刀具传出的热； Q介———由周围介质传出的热。
第2章金属切削基本原理
材料对变形系数ξ的影响
51
第2章金属切削基本原理
2．切削用量 当主偏角kr一定时，增大进给量，切削厚 度也增加，切削变形通常是减小的。
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第2章金属切削基本原理
进给量对变形系数的影响
53
第2章金属切削基本原理
切削速度对变形系数的影响
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第2章金属切削基本原理
积屑瘤的作用
积屑瘤能起到增大实际前角、保护刀刃 刃口的作用，积屑瘤覆盖着部分刃口和 前面，使刃口和前面都得到保护，从而 减小了刀具磨损。同时，当积屑瘤长到 最大值时，实际前角增加，从而减小了 切屑变形和切削力。
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第2章金属切削基本原理
积屑瘤产生和成长模型图
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第2章金属切削基本原理
控制积屑瘤的措施
第2章金属切削基本原理
任务一 金属切削刀具几何参数 及常用材料
一、刀具几何参数 1．切削运动 (1)主运动 任何切削过程必须有一个，也只有一个主运动。 主运动是刀具与工件之间主要的相对运动 (2)进给运动 进给运动是配合主运动依次地或连续不断地切除 切屑，形成已加工表面的运动。进给运动可能有 一个或几个。
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第2章金属切削基本原理
四、影响切削力的因素 1．切削用量的影响 （１）背吃刀量与进给量
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第2章金属切削基本原理
背吃刀量与进给量对切削力影响
61
第2章金属切削基本原理
（２）切削速度 切削速度对切削力的影响是呈波浪形的
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第2章金属切削基本原理
切削速度和切削力的关系
63
第2章金属切削基本原理
2．工件材料的影响 工件材料的强度、硬度越高，切应力相应 增大，故切削力也越大。工件材料的塑性、 韧性好，切削变形越大，切屑与刀具间的 摩擦增加，故切削力越大。
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第2章金属切削基本原理
刀具几何参数的影响 （１）前角（２）刃倾角（３）主偏角 （４）刀尖圆弧半径
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第2章金属切削基本原理
已加工表面变形
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第2章金属切削基本原理
(2)加工硬化 已加工表面经过切削加工，使工件表面层 硬度提高的现象，称作加工硬化
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第2章金属切削基本原理
(3)残余应力 残余应力是指在切削力消失的状态下存 在于金属中的残余应力。
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第2章金属切削基本原理
四、影响切屑变形的因素 1．工件材料 在切削条件相同的情况下，被切材料的强度越 大，材料的摩擦系数减小，剪切角Φ增大，变形 系数ξ减小，因此切削变形愈容易产生塑性滑移 和剪切变形，因此ξ愈大。所以，切削低碳钢等 塑性材料时，比切削硬钢等硬材料时塑性变形 严重
工件、刀具切削中切削热的分布
类 型 Q屑 Q刀 Q工 Q介
车削
50%~80%
40%~10% 9%~30% 1%
钻削
28%
14.5%
52.5%
5%
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第2章金属切削基本原理
二、切削温度 1．计算切削温度的实验公式 θ＝CθυzθƒYθapXθ℃ θ――实验测出的刀屑接触区的平均温度，℃； Cθ——切削温度系数； υ——切削速度m/min; ƒ____进给量mm/r ap___背吃刀量mm
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第2章金属切削基本原理
①正交平面和正交平面参考系 正交平面po是通过切削刃选定点并同时 垂直于基面和切削平面的平面。也可以认 为，正交平面是过切削刃选定点垂直于主 切削刃在基面上的投影所作的平面，由pr －ps－po组成的一个正交平面参考系。
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第2章金属切削基本原理
② 法平面和法平面参考系 法平面pn是通过切削刃选定点并垂直于 切削刃的平面，由pr－ps－pn组成的一个 法平面参考系。
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第2章金属切削基本原理
3．粒状切屑 切削塑性材料时，若整个剪切面上的切应力超 过了材料断裂强度，所产生的裂纹贯穿切削断 面时，挤裂呈粒状切削， 4．崩碎切屑 切削铸铁、青铜等脆性材料时，切削层通常在 弹性变形后未经塑性变形，突然崩碎而成为碎 粒状切屑，
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第2章金属切削基本原理
①降低工件材料的塑性，提高其硬度，抑制积 屑瘤的生成 ②控制切削速度，越过形成积屑瘤的适宜温度， ③增大前角，使切削变形程度减小，切削力减 小，切削温度下降，从而减少积屑瘤。 ④其它诸如减小进给量，减小前面的粗糙度值， 合理使用切削液等，都可以抑制积屑瘤的生成。
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第2章金属切削基本原理
假定运动条件和静止参考系
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第2章金属切削基本原理
① 基面pr 基面是指过切削刃选定点垂直于假定主运 动方向的平面，它平行或垂直于刀具在制 造、刃磨及测量时适合安装或定位的一个 平面或轴线。
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第2章金属切削基本原理
②切削平面ps 切削平面是指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。在无特殊 情况时，切削平面即是主切削平面。
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第2章金属切削基本原理
滑移与晶粒的伸长
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第2章金属切削基本原理
2.切屑变形程度的表示方法 (1）变形系数ξ表示切屑变形程度 （2）用剪切角Ф表示切屑变形程度 （3）用相对滑移ε表示切屑变形程度
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第2章金属切削基本原理
2．第二变形区的变形及其特征 变形过程及特征 ①切屑底层靠近前刀面处流速减慢，甚至滞留 在前刀面上，形成滞留层。②切屑底层流经前 刀面时产生的摩擦热使切化，底层长度增加， 切屑发生向上弯曲，与前刀面的接触面积减小。
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第2章金属切削基本原理
2．刀具材料的种类和刀体材料 刀具切削部分材料主要有四大类：工具钢 (碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)；硬 质合金；陶瓷；超硬材料 (人造金刚石、 立方氮化硼等)
22
第2章金属切削基本原理
三、常用刀具材料介绍 1.高速工具钢 （1）通用型高速钢 ①钨钢 ②钨钼钢 （2）高性能高速钢 ①高钒高速钢 ②钴高速钢 ③铝高速钢 （3）粉末冶金高速钢
积屑瘤的尺寸与前角
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第2章金属切削基本原理
积屑瘤高度与切削速度的关系
44
第2章金属切削基本原理
3．第三变形区 已加工表面与刀具后面接触的区域，受到 刃口与刀具后面的摩擦和剪切滑移，称为 第三变形区。
45
第2章金属切削基本原理
（1）已加工表面变形 已加工表面是经过多次复杂的变形而形成 的。
切屑的基本形态
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第2章金属切削基本原理
影响切屑形态的因素及其对切削 力的影响
31
第2章金属切削基本原理
三、切削时的三个变形区 1．第一变形区的变形特征 （1）切削层金属沿滑移面的剪切变形，其变形 会深入到切削层以下。（2）切削层金属经剪切 滑移变成切屑后产生可加工硬化，即切屑的硬 度大于工件材料基本的硬度 。（3）切削层金属 经剪切滑移后晶格扭曲。晶粒拉长，即金属组 织纤维化，（4）.切屑厚度ach变厚，ach大于切削 层厚度à c，剪切变形越大，切屑厚度ach越厚。
一、切削变形与切屑的形成 切削变形本质上是工件受到刀具推挤后产 生弹性和塑性变形，使切削层与母体金属 分离的过程。
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第2章金属切削基本原理
切屑形成过程
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第2章金属切削基本原理
三个不同性质的变形区
27
第2章金属切削基本原理
二、切屑类型及其相互关系 1．带状切屑 切削连续成较长的带状，底面光滑，背面无明 显裂纹，呈微小齿形，一般加工塑性金属如低 碳钢、铜、铝材料时形成此类切削，必要时需 采取断屑措施。 2．节状切屑 切削背面有较深的裂纹，呈较大的锯齿形
3．刀具几何角度 前角愈大，切屑变形就愈小
55
第2章金属切削基本原理
前角γ0对变形系数ξ的影响
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第2章金属切削基本原理
任务三 切削力
一、切削力的来源、合力及其分力
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第2章金属切削基本原理
切削合力及其分力
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第2章金属切削基本原理
二、切削功率 三、切削力和切削功率的计算 参看教材
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第2章金属切削基本原理
③ 假定工作平面、背平面及组成的参考系 假定工作平面pf是通过切削刃选定点其方 位要平行于假 由pr－pf－pp组成的一个假定工作平面和背 平面的参考系。
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第2章金属切削基本原理
3．刀具切削部分的组成 （1）前面Ar 刀具上切屑流过的表面。 （2）主后面Aa 刀具上同前面相交形成主切削刃的后面， 即与工件上过渡表面相对的表面。 （3）副后面Aa′ 刀具上同前面相交形成副切削刃的后面。 (4）主切削刃S 前面和主后面的交线。 (5）副切削刃S′ 切削刃上除去主切削刃以外的刃。 (6）刀尖 指主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一 部分切削刃。
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第2章金属切削基本原理
积屑瘤 在某一切削速度范围内，加工钢料，有 色金属等塑性材料时，在切削刃附近的 前面上会出现一块高硬度的金属，它包 围着切削刃，且覆盖着部分前面。这块 硬度很高的金属称作积屑瘤
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第2章金属切削基本原理
积屑瘤的产生与成长 切屑底层的滞流层中，在一定的切削速度 范围内，与刀具前面发生粘结或冷焊，经 剪切滑移后，停留在刀具前面上的滞流层 金属，覆盖部分前面，然后，新的滞流层 又在上述的基础上粘结或冷焊，这样一层 又一层地堆积，粘结愈来愈大，逐渐成长 为积屑瘤，
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第2章金属切削基本原理
Q＝Q弹＋Q塑＋Q前摩＋Q后摩＝Q屑＋Q 工＋Q刀＋Q介 Q屑——－由切削传出的热； Q工———由工件传出的热； Q刀———由刀具传出的热； Q介———由周围介质传出的热。