第4章切削加工基础知识详解

常见机床的切削运动
机床名称 主运动 进给运动
卧式车床 工件旋转 钻床 钻头旋转
铣床 镗床 铣刀旋转 镗刀旋转
车刀纵向、横向移动 钻头轴向移动
工件纵向、横向、垂直方向移动 镗刀轴向移动、工件轴向移动 工件横向、垂直方向间隙移动
牛头刨床 刨刀往复
龙门刨床 工件往复
刨刀横向、垂直方向间隙移动
外圆磨床 砂轮旋转 工件旋转、工件往复或砂轮横向移动 平面磨床 砂轮旋转 工件往复移动，砂轮横向、垂直移动
主要内容
4.1 切削运动及切削用量
4.2 刀具几何形状和材料
4.3 切削力和切削温度
4.4 切削液
4.5 加工精度和加工表面质量
学习要求
(1) 掌握切削运动、加工表面、切削用量及切削 层参数概念和分析方法； (2) 掌握刀具、刀具角度和工作角度的概念、合 理选择刀具角度，常用刀具材料的性质与选 用； (3) 掌握切削过程中的物理现象及其对加工过程 的影响； (4) 掌握切削液的作用，合理选用切削液。
补充定义：在垂直于进给运动方向上测量的主切 削刃切入工件的深度。
4.2刀具几何形状和材料
4.2.1 刀具切削部分的基本定义
l 刀具结构及其几何形状
刀具分类：按工种：车刀、铣刀、刨刀、滚刀等。 按功能：车刀、切断刀、螺纹刀、偏刀、 尖刀、镗孔刀、成形刀等。 结构形式：整体式、焊接式、机械安装 式（压板压紧） l 切削部分组成 前刀面Ar 主后面Aa 副后面Aa ‘ 副切削刃S 主切削刃S 刀尖
重点和难点：刀具角度和切削过程中的物理现象
4.1 切削运动与切削用量
4.1.1 零件表面的形成
☆ 回转体表面：是以直线为母线作旋转运动所形 成的表面； 成型方法：车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、 内外圆磨削等。 ☆平面：是以直线为母线作直线运动形成的表面； 成型方法：铣削、刨削、平面磨削等。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的 表面； 成型方法：铣削、成形磨削、数控铣削、电火 花加工、激光加工等。
切削加工——利用切削工具从工件上切除多余材 料的加工方法。
主要分为：
钳加工——一般在钳台上以手工工具为主，对工件进 行的各种加工方法。含划线、打样冲眼、锯削、锉削、刮 研、钻孔、攻螺纹、机械装配、修理等14个小项。
机械加工——通过工人操作机床设备进行的切削加工。 根据工具的不同分为：利用刀具进行加工和利用磨料进行加 工 利用刀具进行加工分为：车削（第五章）、刨削（第六章）、 钻削（第七章）、铣削（第八章）等9种加工方法。 利用磨料加工主要包括：磨削（第九章）、研磨、珩磨、超 精加工等4种加工方法。
静止参照系的假设条件：
假定运动条件：进给量f=0 假定安装条件：刀尖与工件回转中心等高； 刀杆方向与进给方向垂直。
刀具静止参考系的主要基准坐标平面：
1－假定主运动方向 2－假定进给运动方向 3－切削刃选定点
（1）基面Pr：过切削刃选定点的平面， 垂直于假定的主运动方向。 （2）假定工作平面Pf：通过切削刃选 定点并垂直于基面，平行于进给运动 方向。 （3）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。 （4）副切削平面Ps′通过副切削刃选定 点，与副切削刃相切，并垂直于基面 的平面。 （5）正交平面Po：通过切削刃选定点， 同时垂直于基面和切削平面的平面。
问题1：以下各种零件使用什么加工方法
铸造
锻压
焊接
车削
铣削
刨削
钻削
磨削
问题2：第一页和第二页有什么不同 主要不同是：前三章所学的铸造、锻压、焊 接 没有从工件中切除多余材料；而车、铣、刨、 钻、磨则是从工件中切除多余材料的加工方 法，并且他们有个共同的名字——切削加
工。
第4章 切削加工基础知识
秦 伟
NJUST
2017/10/23
机械制造工艺基础
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2．参考系
参考系——定义和规定刀具角度的各基准坐标平面。
静止参考系：用于定义刀具设计、制造、刃磨和测量
时几何参数的参考系称刀具； 刀具工作参考系：规定刀具进行切削加工时几何参数 的参考系称。
l 刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系— 正交平面参照系）
l 刀具标角度的定义
刀具的标注角度是指静止状态下，在工程图上标 注的刀具角度。（下面以车刀为例介绍刀具的标注 角度） 1. 刀具标注前角 γ0：在正交平面内测量的，前刀 面与基面的夹角。 加工表面 前角的标注：
主运动
Fra Baidu bibliotek
前角的作用：前角↑ 切屑变形↓ 切削力↓ 度↓ 前刀面磨损↓ 导热体积↓
切削平面 刀具前角的选用：加工塑性材料选大前角
4.1.2 切削运动
l 概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的 金属 l 分类： 1）主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。 2）进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个 或多个。
3）其它运动：吃刀运动 分度运动
刃口强 基面
r
加工脆性材料、断续切削选小前角
进给运动 正交平面 加工硬材料选用负前角
2.刀具标注注后角α0：
在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。
后角的标注：
加工表面 主运动 后角的作用：后角 ↑ 后刀面与加工表面间的摩擦↓ 后刀面磨损↓ 刃口强度↓ 导热体积↓ 基面
刀具后角的选用：粗加工选小后角
主运动 加工表面 待加工表面
已加工表面
主运动
进给运动
进给运动
4.1.4 切削要素
l 切削用量三要素：
切削速度vc:主运动的线速度(mm/min) 圆周运动：Vc=πDnw 直线往复：Vc=2Lnr 进给量：刀具相对工件沿进给方向移动的距离。 1）（周期）进给量f(mm/r)：主运动一个循环 2）进给速度vf(mm/min)：单位时间内 3）每齿进给量af(mm/z)：刀具每个刀齿 背吃刀量（切削深度）ap(mm):已加工表面与待加 工表面间的距离。
4.1.3加工表面
主运动
正在加工的工件表面，根据其所处的状态分为： 待加工表面
加工表面 已加工表面 已加工表面：已经加工完成的表面。 待加工表面
已加工表面 加工表面
加工表面（过渡表面）：切削刀具正在进行切削 加工的表面。
主运动
待加工表面：即将进入切削加工的表面。
进给运动
进给运动
已加工表面
待加工表面 加工表面