金属切削加工

形成零件表面的方法可以归纳为以下4种：
（1）轨迹法 （2）成形法 （3）相切法
（4）展成法
利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工的方法。切 削刃与被加工表面为点接触，发生线为接触点的轨迹线。图 1.3中母线2，工件作回转运动形成导线，最终获得回转曲面. 采用轨迹法形成发生线需要一个成形运动。 利用成形刀具对工件进行加工的方法。如图1.3b所示，切削 刃1的形状和长度与所需形成的发生线（母线2）完全吻合， 工件作回转运动形成导线，最终也获得回转曲面。 利用刀具边旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法。如图 1.3c所示,刀刃1作回转运动，同时刀具轴线沿着发生线的等 距线作轨迹运动，切削点运动轨迹的包络线就是所需的发生 线。为了用相切法得到发生线，需要二个成形运动，即刀具 的旋转运动和刀具中心按一定规律运动。 利用刀具和工件作展成切削运动进行加工的方法。如图1.3d 所示，加工时，刀具1与工件按确定的运动关系作相对运动， 切削刃与被加工表面相切，切削刃各瞬时位置的包络线，就 是所需的发生线。用展成法形成发生线需要一个成形运动（ 即刀具运动A与工件运动B组合而成的展成运动3）。
1.1 切削运动和切削要素
1.1.1 零件的种类及其表面的形成 零件主要有以下四种表面组成： （1）圆柱面：
（2）圆锥面：
（3）平面：
（4）成形面：
上述表面，可以用以下相应加工方法获得： （a）车外圆面 （b）磨外圆面 （c）钻孔 （d）车床上镗孔
（e）刨平面 （f）铣平面
（g）车成形面 （h）铣成形面
1、对刀具材料的基本要求 ⑴ 较高的硬度。一般要求在 HRC 60以上。 ⑵ 有足够的强度和韧性。 ⑶ 有较好的耐磨性。 ⑷ 较高的耐热性。 ⑸ 有较好的工艺性。
2. 常用刀具材料
碳素工具钢
例 硬度
耐热性 OC
T10、T10A T12 HRC61~65
200~250
许用切削速度 m/s 热处理变形
硬度 耐热性 OC
HRA89~91（HRC74~78） HRA86~96
850~1000
1200
HV10000 (硬质合 金为HV1300~1800)
700~800
许用切削速度 m/s
用途
1.7~5 各种刀片
高硬度钢材 不宜加工钢铁材
精加工
料
碳素钢刀具
高速钢刀具
硬质合金刀块
新型刀具材料
◎陶瓷刀具材料
1）切削速度（v）m/s单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。
旋转运动
v dwn
1000 60
n
（m/s）
往复直线运动 v 2Lnr 1000 60
f
（m/s）
dw
ap
d
m
n
f
Kr
f
2
1 2）进给量（f）（mm）
单位时间内(主运动的一个循环内)，刀具 或工件沿进给运动方向的相对位移。
单位时间的进给量 —进给速度（Vf）
材料成形加工：如铸造、锻造、挤压、粉 末冶金等
材料累积加工：利用微体积材料逐渐叠加的方式使零件成形。 传统方法有焊接、粘接或铆接等，近几年发展 起来的快速原型制造技术
切削加工概述
1、定义：用切削刀具从毛坯上切除多余的材料，获得几何形状、尺寸和 表面粗糙度等方面符合图纸要求的零件的加工过程。
2、分类： ◎钳工（用手持工具）如划线、錾削、锯削、锉削、刮研、钻孔和铰 孔、攻丝、套扣等 ◎机械加工（用机床）如车、铣、刨、钻、磨及齿轮加工等
图1.3 形成零件表面的4种方法
1.1.2 机床的切削运动
概念：用刀具切除工件材料，刀具和工件之间必须要有一定的相对运动， 该相对运动由主运动和进给运动组成。
◎主运动 ——是切下切屑所需要的最基本的运动，对切削起主要作用。
特点：在整个运动系统中速度最高、消耗的功率最大。消耗机床的功率 95%以上。机床主运动只有1个。
◎进给运动 ——使工件不断投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。
特点：速度低、消耗的功率小，消耗机床的功率5%以下。机床的进给运 动可以有一个或几个。
切削运动中的主运动和进给运动图示
1.1.3 工件上的几个表面
1.1.4 切削用量
定义：切削用量是指切削速度v、进给量f（或进给速度）和切削深 度ap。三者又称为切削用量三要素。
f
属。
1)切削厚度（ac） （mm） 两相邻加工表面之间的垂直距离。
Kr
ac f sin kr
f
2)切削宽度（aw） （mm） 沿主刀刃度量的切削层的长度。
aw
ap sin kr
3)切削面积（AC） （mm2）
2
1
f
Kr
AC f a p ac aw
1.2 金属切削刀具
◎刀具切削部分的刀具材料是决定刀具切削性能优劣的关键因素之一。 ◎材料、结构和几何形状是构成刀具切削性能评估的三要素。
陶瓷材料比硬质合金具有更高 的硬度和耐热性，在1200℃的 温度下仍能切削，耐磨性和化 学惰性好，摩擦系数小，能以 更高的速度切削，并可切削难 加工的高硬度材料。
主要缺点是性脆、抗冲击韧性 差，抗弯强度低。
◎超硬刀具材料
——天然金刚石是自然界最硬的材料，耐磨性极好，刃口锋利，切削刃的 钝圆 半径可达0.01μm，刀具寿命可达数百小时。因价格昂贵，主要用 于高速、精密加工。
金属材料切削加工
金属切削加工主要掌握内容：
◎切削运动和切削要素 ◎金属切削刀具 ◎金属的切削过程 ◎加工质量和生产率 ◎材料的切削加工性
机械制造中的加工方法
材料去除加工
切削加工：指利用切削刀 具从工件上切 除多余材料 特种加工：指利用机械能以外的其他能量 直接去除材料，如电火花加工、电解加工 等
v f f n （mm/s）
3）切削深度（ap） 切削深度指待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。如车外圆时，
式中: —d—w 待加工表面直径（mm）
—d—m 已加工表面直径（mm）
dw 源自文库p
ap dm
1.1.5 切削层的几何参数
n
切削层—指工件上正在被切削
刃切削的那一层金属。即两个 相邻加工表面之间的那一层金
0.13 大
用途
手工工具
合金工具钢
高速钢
CrWMn、9SiCr HRC61~65
300~400
W18Cr4V HRC62~65
600
>20%碳素工具钢 小
0.5~1.08 小
铰刀、拉刀….. 铣刀、齿轮 刀具
硬质合金
陶瓷材料 人造金刚石
例
钨钴类 钨钛钴类
（YG） （YT）
YG3、YG6 YT5、YT15