第4章切削加工基础知识详解
合集下载
切削加工基础知识
硬质合金
钨钴钛类：适宜切削碳钢和合金钢等塑性材料。 钨钛钽类：通用型硬质合金。
广东工业大学工程训练中心
2.3 刀具的基本组成
① 前刀面：切屑流过的面 ② 主后刀面：与工件待加工表面相对的面 ③ 副后刀面：与工件已加工表面相对的面
④ 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线 ⑤ 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线 ⑥ 刀尖：主切削刃与副切削刃的交点
圆柱度 圆柱度公差为 0.007mm，实际圆柱面必须位于半径差为 0.007mm 的二同 轴圆柱之间
广东工业大学工程训练中心
3.1.3 位置精度 1）位置精度的概念 加工后零件上的点、线、面的实际位置与理想位 置的符合程度。 2）位置公差的种类 位置精度是用位置公差控制的。GB1182- 80至 GB1184- 80规定了八项位置公差，即平行度、垂直度、 倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动等。 其中平行度、垂直度、同轴度和圆跳动用得最多。
广东工业大学工程训练中心
常用位置公差的名称、符号、标注及其说明
项 目 图 例 说 明 平行度公差为 0.02mm， 实际平面必须位于距离为 0.02mm 且平行于 基准平面 A 的两平行平面之间 平行度
垂直度公差为 0.02mm， 实际端面必须位于距离为 0.02mm 且垂直于 基准轴线 A 的两平行平面之间 垂直度
广ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工业大学工程训练中心
常用形状公差的名称、符号、标注及其说明
项目 直线度 图 例 说 明 直线度公差为 0.02mm，任一实际素线必须位于轴向平面内距离为 0.02mm 的两平行直线之间
平面度 平面度公差为 0.01mm，实际平面必须位于距离为 0.01mm 的两平行平面 之间
圆度 圆度公差为 0.007mm，在任一横截面内，实际圆必须位于半径差为 0.007mm 的二同心圆之间
第4章切削加工基础知识
2）精加工时，一般选择较大后角α0，较小的前角γ0， 非负的刃倾角（λs≥0°），加工细长轴时选择大 主偏角Kr。
总的来说，前后角选择按照：
前角大，刀锋利，强度差。适于精加工。 前角小，强度好。散热佳，适于粗加工。 后角大，刀锋利，摩擦小。适于精加工。 后角小，强度好。散热佳，适于粗加工。
下图为外圆车削示意图，在图上标注： 例题：
前角增大，总切削抗力减小 后角增大，总切削抗力减小 主偏角对切削抗力Fc′影响较小，对背向抗力Fp′和进给抗力 Ff′的比例影响明显
（4）切削液：合理使用可以使总切削抗力减小。
二、切削温度
1．切削热与切削温度
切削热——切削过程中，由于被切削材料层的变形、 分离及刀具和被切削材料间的摩擦而产生的热量。 切削温度——切削过程中，切削区域的温度。
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
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
4.1.3加工表面
04第四章：金属切削机床
例:CA6140; X6132; X5132 Y3150E; M7120; Z5140
2．专用机床的型号编制
专用机床型号表示方法
专用机床的型号一 般由设计单位代号和设计顺序号组成，其 表示方法为: (△)－△ 例如，北京第一机床厂设计制造的第100种 专用机床为专用铣床，其型号为B1－100。
联系动力源与执行机构之间的传动链。它使执行件获得动力以及一定的速 度和运动方向，其传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工 表面的形状和精度,如下图4-4所示的主运动传动链。
(2)内联系传动链
联系一个执行机构和另一个执行机构之间运 动的传动链。它决定着加工表面的形状和精度， 对执行机构之间的相对运动有严格要求。因此， 内联系传动链的传动比必须准确，不应有摩擦传 动或瞬时传动比变化的传动副（如皮带传动和链 传动）,如下图4-4所示的进给运动传动链。
③组、系代号 为了区分机床的结构、布局和所能加工的 零件特征，每类机床可分为“0～9”十个组别。 为了更细的区分机床的结构特征，机床在组下 面又可细分为“0～9”十个系别。同一组、系 的机床，其主要结构及布局形式基本相同。机 床组、系代号用阿拉伯数字表示。机床的类、 组代号的含义见教材P5表2，组、系代号见表 2.3。
图2.8 车削成需要成形运动。 导线（母线1绕轴线O-O旋转的运动轨迹），由轨迹 法形成，需要1个成形运动B1。 形成成形回转表面的成形运动总数是形成母线和导 线所需成形运动的和，即1个成形运动（B1）。
例2 如图2.9所示，用螺 纹60°成形车刀车削三角 螺纹，试分析其母线、导 线的成形方法及所需要的 成形运动，并说明形成该 表面共需要几个成形运动。
图4-4 CA6140车床的传动系统图
第四章 工件材料的切削加工性
二二、、金金属属材材料料化化学学成成分分的的影影响响
铬能在铁素体中固溶，又能形成碳化物。 当含铬量小于0.5％，对切削加工性的影响 很小。含铬量进一步增加，则钢的硬度、强 度提高，切削加工性有所下降。
镍：镍能在铁素体中固溶，使钢的强度 和韧性均有所提高，导热系数降低，使切削 加工性变差。当含镍量大于8％后，形成了 奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性就更 差了。
3.普通铸铁：与具有相同基体组织的碳素 钢相比，切削加工性好
其金相组织是金属基体加游离态石墨。 石墨：降低了铸铁的塑性，切屑易断，有
润滑作用，使切削力小，刀具磨损小。 但石墨易脱落，使已加工表面粗糙。切削
铸铁时形成崩碎切屑，造成切屑与前刀面 的接触长度非常短，使切削力、切削热集 中在刃区，最高温度在靠近切削刃的后刀 面上。
二、金属材料化学成分的影响
氮：它在钢中会形成硬而脆的 氮化物，使切削加工性变差。
各种元素在小于2％的含量时对钢的切削加工性的影响
三、金属材料热处理状态和金相组织的影响
铁素体 ： 由于铁素体含碳很少，故其性能接近
于纯铁，是一种很软而又很韧的组织。在 切削铁素 体时，虽然刀具不易被擦伤， 但与刀面冷焊现象严重，使刀具产生冷焊 磨损。又容易产生积屑瘤，使加工表面质 量恶化。故铁素体的切削加工性并不好。 通过热处理(如正火)或冷作变形，提高其 硬度，降低其韧性，可使切削加工性得到 改善。
二、金属材料化学成分的影响
钼：钼能形成碳化物，能提高钢的硬度， 降低塑性。含钼量在0.15％—0.4％范围内， 切削加工性略有改善。大于0.5％后，切削 加工性降低。
钒：钒能形成碳化物，并能使钢的 组织细密，提高硬度，降低塑性。当 含量增多后使切削加工性变差，含量 少时对切削加工性略有好处。
《金属切削原理与刀具》知识点总结
I 切削原理部分第1章刀具几何角度及切削要素1、切削加工必备三个条件：刀具与工件之间要有相对运动；刀具具有适当的几何参数，即切削角度；刀具材料具有一定的切削性能2、切削运动：刀具与工件间的相对运动，即表面成形运动。
分为主运动和进给运动。
1）主运动是刀具与工件之间最主要的相对运动，消耗功率最大，速度最高。
有且仅有一个。
运动形式：旋转运动（车削、镗削的主轴运动）直线运动（刨削、拉削的刀具运动）运动主体：工件（车削）；刀具（铣削）。
2）进给运动：使新切削层不断投入切削，使切削工作得以继续下去的运动。
进给运动的速度一般较低，功率也较少。
其数量可以是一个，也可以是多个。
可以是连续进行的，也可以是断续进行的。
可以是工件完成的，也可以是刀具完成的。
运动形式：连续运动：如车削；间歇运动：如刨削。
一个运动，如钻削；多个运动，如车削时的纵向与横向进给运动；没有进给运动，如拉削。
运动主体：工件，如铣削、磨削；刀具，如车削、钻削。
3、切削用量切削用量是指切削速度c v 、进给量f （或进给速度）和背吃刀量p a 。
三者又称为切削用量三要素。
1）切削速度c v （m／s 或m／min）：切削刃选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。
主运动为旋转运动时，切削速度由下式确定1000dn v c π=式中：d-工件或刀具的最大直（mm）n-工件或刀具的转速(r/s 或r/min)2）进给量f：工件或刀具转一周（或每往复一次），两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量，其单位是mm／r（或mm／双行程）。
3）背吃刀量p a （切削深度mm）2m w p d d a -=式中:w d -工件上待加工表面直径（mm）；m d -工件上已加工表面直径（mm）。
4、工件表面：切削过程中，工件上有三个不断变化的表面待加工表面：工件上即将被切除的表面。
过渡表面：正被切削的表面。
下一切削行程将被切除。
己加工表面：切削后形成的新表面。
5、刀具上承担切削工作的部分称为刀具的削部分，刀具切削部分由一尖二刃三面组成。
金属切削加工的基本知识
第一章金属切削加工的根本学问教学方法导入课：金属切削加工，通常又称为机械加工，是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。
切削加工的根本形式有：车、铣、刨、磨、钻等，包括钳工加工〔錾、锉、锯、刮削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等〕一般状况下，通过铸造、锻造、焊接及轧制的型材毛坯精度低和外表粗糙度大，必需进展切削加工才能成为零件。
本章主要介绍金属切削加工中的根本规律和现象。
讲授课：第一节金属切削加工的根本概念一、切削运动和切削要素1、切削运动切削运动是为了形成工件所必需的刀具和工件之间的相对运动。
切削运动按其作用不同，分为主运动和进给运动。
（1）主运动是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动；一般切削运动中，主运动只有一个。
各种机械加工的主运动：车削：工件的旋转铣削：铣刀的旋转刨削：刨刀〔牛头刨〕或工件〔龙门刨〕的往复直线运动钻削：刀具〔钻床上〕或工件〔车床上〕的旋转。
（2）进给运动是使的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个外表的运动；进给运动可以是一个或多个。
各种机械加工的进给运动：车削：刀具的移动铣削：工件的移动钻孔：钻头沿轴向移动内外圆磨削：工件旋转和移动切削加工过程中，为实现机械化和自动化，提高效率，除切削运动外，还需要关心运动。
如切入运动，空程运动，分度转位运动、送夹料运动及机床掌握运动等。
切削过程中形成三个外表：待加工外表、加工外表、已加工外表2、切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。
（1）切削用量三要素1）切削速度v是主运动的线速度〔m/s 或m/min 〕a = d w旋转主运动：2） 进给速度 v f 或进给量 fv f ：单位时间内刀具对工件沿进给方向的相对位移〔 mm/s或 mm/min 〕进给量 f ：工件或刀具每转一周，刀具对工件沿进给方向的相对位移。
〔mm/r 〕切削时间 t = L/v f = L/nf3〕背吃刀量 a p 〔切削深度〕工件已加工外表和待加工外表的垂直距离〔mm 〕 教学方法 外圆车削： - d p 2钻孔： a = d mp 2合成切削运动 ：v e = v +v f 〔向量的关系〕（2） 切削层横截面要素切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工外表之间的金属层，切削层的轴向剖面称为切削层横截面。
刀具 第4章 切削力
图为单一压电传感器原理图。压力F通过小球1及金 属薄片2传给压电晶体3。两压电晶体间有电极4，由 压力产生的负电荷集中在电极4上，通过有绝缘层的 导体5传出，而正电荷则通过金属片2或测力仪体接 地传出。导体5输出的电荷通过电荷放大器放大后用 记录仪器记录下来，在事先标定的标定曲线图上即 可查出切削力的数值。在测力仪中沿Fc、Ff和Fp三个 方向上都装有传感器，可以分别测出三向分力。
第三节、切削力的指数公式及预报与估算 第三节、
切削力的大小计算有理论公式和实验公式。理论公式通常 供定性分析用，一般使用实验公式计算切削力。 常用的实验公式分为两类：一类是用指数公式计算，另一 类是按单位切削力进行计算。 在金属切削中广泛应用指数公式计算切削力。不同的加工 方式和加工条件下，切削力计算的指数公式可在切削用量手册 中查得。
二.切削力的分解
通常将合力Fr分解 为相互垂直的三个分力： 切削力Fc(FZ)、进给力 Ff (FX)、背向力 Fp (Fy)
切削力Fz(Fc)
（旧称主切削力，用Fz表示）——总切削力在主运动方向的分力。 它切于过渡表面，并垂直于基面Pr，与切削速度vc方向一致， 它消耗机床的主要功率，是计算机床切削功率、选配机床电机、 校核机床主传动机构、设计机床部件及计算刀具强度等必不可 少的依据。
−3 Pm FZ v × 10 −3 pa p fv × 10 Ps = ≈ = = p × 10 −6 Z w 1000va p f 1000va p f
KW /(mm 3 ⋅ s −1 )
二．指数公式的建立 1．图解法
2．最小二乘法 由上述的作图法可知，实验测定各点不完全 在一条直线上，当用直线连接时必然产生误差， 而最小二乘法的指导思想是求一条直线方程：使 实验所测各点到该直线的误差平方和为最小。即 n 必须使： ε = [ y − (b + X X )]2 = 最小
第4章 切削力
建立Fc与ap、f之关系的主要步骤如下： 首先建立Fz与ap、f之单独关系。为此，实验时， 固定ap以外的所有其他切削条件，选取若干个ap 进行切削实验，用测力仪量取不同ap时的切削力 Fz，得到若干组Fc与ap的对应数据，然后处理数 据，建立经验公式。 处理数据的方法很多，这里仅介绍一种精度较高 的方法—最小二乘法。
课外练习P51—4.5题。
325
300
切削力 Fc (9.8N)
275
250
40
80
120
160
200
υ 切削速度 c(m/min)
三、 刀具几何参数
1、前角γO ：对切削力影响最大。切削力随 着前角的增大而减小。这是因为前角的增大， 切削变形与摩擦力减小，切削力相应减小。 2、刀具主偏角κr ：对切削力Fc的影响不大， κr＝ 60 o～75 o 时， Fc最小，因此，主偏角 κr ＝75 o 的车刀在生产中应用较多。 背向力Fp随主偏角κr的增大而减小。 进给力Ff随主偏角κr的增大而增大。
通常，在求得回归方程之后，还应检查 试验点对回归直线的离散程度，即还需 进行显著性检验，以判断Y与X有无明显 的线性关系。 建立三个以上因素的经验公式时，应采 用多因素实验法，即正交实验法。
教材上用单位切削力公式计算总切削力的部分 请同学们自己看书，这一部分我不讲。这一部 分主要是根据已知条件来查表，其实切削手册 上这样的表很多，如有实际问题，请同学们查 阅切削手册。
金属切削原理及刀具
山东英才学院
第四章 切削力¤1
第一节 概述 一、切削力的来源
切削力的来源有两方面：一是切削层金属、切
屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所
机械制造基础ch04机床基本知识
5 . 按机床主要工作部件的数目可分为：
单轴（single axle） 多轴（multi spindle） 单刀（single-tool） 多刀机床（multi-cutter machine tool）
机床数控化引起机床传统分类方法发生变化， 主要表现在机床品种不是越分越细，而应是趋 向综合。
二、 机床型号编制方法: （regimentation method of machine tool’s model number）
其中：
1）有（ ）的代号或数字，当无内容时则不表示， 若有内容则不带括号；
2）有○符号者，为大写的汉语拼音字母；
3）有△符号者，为阿拉伯数字；
4）有 ○△ 符号者，为大写的汉语拼音字母或者为阿
拉伯数字、或两者兼有之。
通用机床型号辅助部分:
基本部分/ （ Δ ）（- Δ ）
其它特性代号 企业代号
例1： CA6140型卧式车床
2、
联系复合运动之内的各个分解部分，因而传动链所 联系的执行件相互之间的相对速度（相对位移量）有严 格的要求，以保证运动的轨迹。
在内联系传动链中，不应有摩擦传动或是瞬时传动 比变化的传动件（如链传动）。
注：
有几个简单运动就有几个外联系传动链，它们可以有 各自的运动源，也可共用一个运动源。 内联系传动链本身不能提供运动，需要有外联系传动 链将运动源传到内联系传动链上来。 如果外联系传动链与内联系传动链有公用段，内、外传动 链的换置器官（机构）不应布置在公共段。
三、传动原理图
定比机构：传动比固定的传动机构。 换置机构：变换传动比的传动机构。
用一些简明的符号把传动原理和传动路 线表示出来，就是传动原理图。
例：卧式车床的传动原理图
第四章切削加工基础知识
一、刀具切削部分的几何形状
切削部分 刀具
切削刃 前面 后面 ……
刀体（或刀柄）
普通外圆车刀
端铣刀
1—前副切削刃 6—刀尖
1．刀具切削部分的组成
前面Aγ ：刀具上切屑流过的表面 主后面Aα：刀具上同前面相交形成主切削刃的后面 副后面A’α：刀具上同前面相交形成副切削刃的后面 主切削刃S：前面与主后面的交线 副切削刃S’：前面与副后面的交线 刀尖：主切削刃与副切削刃的连接处较少的一部分切削 刃
§4－1 切削运动与切削用量
一、切削运动 二、切削用量
一、切削运动
1．零件表面的形成
零件的表面一般由一母（素）线按某种运动规律运 动形成的。
工件和刀具的各种不同的相对运动，形成了各种切 削加工方法。
2．主运动和进给运动
切削运动——切削时，工件与刀具的相对运动。包括 主运动和进给运动。
车外圆
铣平面
1－假定主运动方向 2－假定进给运动方向 3－切削刃选定点
3．刀具切削部分的主要角度
（1）前角γo （2）后角αo （3）主偏角κr （4）副偏角κr′ （5）刃倾角λs
二、刀具切削部分的材料
1．对刀具切削部分材料的基本要求
高的硬度 良好的耐磨性 足够的强度和韧性 高的热硬性 良好的工艺性
削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬 时速度。
2．进给量 f ——工件或刀具每转或往复一次或刀
具每转过一齿时，工件与刀具在进给运动方向上的相对 位移。
3．背吃刀量 ap——一般指工件已加工表面和待加
工表面间的垂直距离。
§4－2 刀具几何形状和材料
一、刀具切削部分的几何形状 二、刀具切削部分的材料
2．表面粗糙度
第4章_车削加工
4.2 车床
4.2.3 外圆车削工件的装夹方法
心轴
装夹特点：能保证外圆、端 面对内孔的位置精度； 应用：以孔为定位基准的套 类零件的加工。
4.2 车床
4.2.3外圆车削工件的装夹方法
车床上在加工刚性较差的细长轴、不能穿过主轴孔的粗长工 件以及孔与外圆同轴度要求较高的较长工件时，往往采用中心 架和跟刀架来增强刚性和提高加工精度。
中心架
装夹特点：支爪可调，增加工件 刚性； 应用：长径比大于15的细长轴工 件粗加工；长轴车端面、钻孔、 攻螺纹等。
4.2 车床
4.2.3外圆车削工件的装夹方法
车床上在加工刚性较差的细长轴、不能穿过主轴孔的粗长工 件以及孔与外圆同轴度要求较高的较长工件时，往往采用中心 架和跟刀架来增强刚性和提高加工精度。
400 210
48 650 900 1400 205 750 1000 1500 莫氏6号
10～1400（24级） 14～1580（12级） 0.08～6.33（64级） 0.14～3.16（64级） 1～192（44种） 2～24（20种） 0.25～48（39种） 1～96（37种） 7.5
4.2 车床
跟刀架
装夹特点：支爪随刀具一起运动， 无接刀痕，可增加轴的刚度； 应用：长径比大于15的细长光轴工 件半精加工、精加工。
4.3 车刀
4.3.1 车刀的类型和特点
车刀类型
车刀按结构不同可 分为： 整体式 焊接式 机夹式 可转位式
4.3 车刀
4.3.1 车刀的类型和特点
焊接车刀
焊接车刀是由刀片和刀柄通过镶焊连接成一体的车刀。一般 刀片选用硬质合金，刀柄用45钢。
1.主运动传动链
(1)传动路线 分析方法：抓两端，连中间
机械切削加工基础
每齿进给量 fz (mm/z) （Feed per tooth）
切削深度ap：工件上待加工表面与已加工表面之间的距离。 (Cutting depth，Back engagement of the cutting edge)
车外圆时：
ap
D 2
d
式中 D — 工件待加工表面的外径 (mm)； d —工件已加工表面的外径 (mm)。
切削加工的分类
工件
工件
按表面 形成方 法
刀尖轨迹法 成形刀具法 相切法 展成法
车刀
(a) 轨迹法
(b) 成形法
成型 车刀
刀具
刀具
工件
(c) 相切法
工件
(d) 展成法
图4-2 表面成形方法
4.1.2 切削运动
零件表面的切削成形原理
通过母线沿着轨迹线的运动进行零件表面成形的。
母线 轨迹
母线 轨迹
母线 轨迹
(1) 前角γo 在主剖面内测量，前
刀面与基面的夹角。 基面位于刀头实体之 外时γ o定为正值；位 于刀头实体之内时γ o 定为负值。
γ o影响切削难易度。 增大前角可使刀具锋 利,但前角过大，刀刃 和刀尖强度下降，刀 具导热体积减小，影 响刀具寿命。
γ
′
0
α0′
α0
γ0
A
κr
κ r′
f
εr
A向
机械加工及设备
第4章 机械切削加工基础知识
4.1 切削加工成形过程 的基础知识
4.1.1 切削加工的概念及分类
切削加工的概念
切削加工是指用切削刀具从工件上切除多余的材料，使工 件的几何形状、尺寸和表面质量达到设计要求的过程。
车削加工
切削深度ap：工件上待加工表面与已加工表面之间的距离。 (Cutting depth，Back engagement of the cutting edge)
车外圆时：
ap
D 2
d
式中 D — 工件待加工表面的外径 (mm)； d —工件已加工表面的外径 (mm)。
切削加工的分类
工件
工件
按表面 形成方 法
刀尖轨迹法 成形刀具法 相切法 展成法
车刀
(a) 轨迹法
(b) 成形法
成型 车刀
刀具
刀具
工件
(c) 相切法
工件
(d) 展成法
图4-2 表面成形方法
4.1.2 切削运动
零件表面的切削成形原理
通过母线沿着轨迹线的运动进行零件表面成形的。
母线 轨迹
母线 轨迹
母线 轨迹
(1) 前角γo 在主剖面内测量，前
刀面与基面的夹角。 基面位于刀头实体之 外时γ o定为正值；位 于刀头实体之内时γ o 定为负值。
γ o影响切削难易度。 增大前角可使刀具锋 利,但前角过大，刀刃 和刀尖强度下降，刀 具导热体积减小，影 响刀具寿命。
γ
′
0
α0′
α0
γ0
A
κr
κ r′
f
εr
A向
机械加工及设备
第4章 机械切削加工基础知识
4.1 切削加工成形过程 的基础知识
4.1.1 切削加工的概念及分类
切削加工的概念
切削加工是指用切削刀具从工件上切除多余的材料，使工 件的几何形状、尺寸和表面质量达到设计要求的过程。
车削加工
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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
重点和难点：刀具角度和切削过程中的物理现象
Байду номын сангаас
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。
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
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
NJUST
2017/10/23
机械制造工艺基础
15
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）
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
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。
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
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。
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
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
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。