金属切削加工基础知识

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金属切削加工基础知识

一、相关基础知识

1．切削加工

金属切削加工，是指用刀具从工件表面按人们需要和预先设想，去除多余材料的过程。在金属切削加工的过程中，始终贯穿着刀具和工件之间的相互运动和

相互作用。完成这个相互运动过程的设备叫金属切削加工机床。

2．切削加工的种类

切削加工的分类有多种方法。相应机床的分类和命名方法也是名目繁多。我们按产品选择方便出发，用如下方法来将机床和加工方法进行分类。

2．1 工件回转类机床

如果工件作回转运动，刀具在平面（斜面）内作直线移动的分为一类。这一类机床被叫做车床。车床一般都有一个夹持了工件作回转运动卡盘。能通过人工或通过压缩空气（或压力油）夹持工件。刀具通常被安装在方型或圆型（有的象个轮子，有的象个小塔）的刀架上，做出各种复合运动。工作通常是轴类、盘盖类、套类等的回转体，偶尔也有外形奇形怪状的工件。但它的加工面基本上是回转体：平面、圆柱体、圆球面。

2．2 刀具回转类机床

如果刀具作回转运动，则是另外一大类加工形式，机床种类也较多。

1）如何来区别工件和刀具呢？一般地来说，一个工作周期结束，从工作台上取下来，并不断重复的被工厂在一个物流线上“流动”的那是工件。而一个或若干个工作周期

后被取下来，且比新装的有较明显外观缺陷的那是刀具。

2）如果机床上有二个（或以上的）在作回转运动。如何来确定分类呢？遇到机床上有二个（或以上）的物件在作回转运动时，我们首先要确定哪个是工件，然后确定哪

个物件的回转速度高。一般地来说，以转速相对较高的回转运动作为机床加工类型

的分类依据。

3）区分什么东西作回转运动有什么作用呢？因为回转件不同，意味着加工方法（工艺）不同。使用的刀具也大相径庭。作为金属切削刀具的相关行业，从业人员必须对此

有个了解。工件或刀具作回转运动是大多数机床切削加工的主要形式，因为这是一

种高效的加工形式。这个高速回转运动在金属加工理论上，有一个专用名词———

主运动。是我们在进行切削计算时的重要项目

主运动的定义是：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动。这个运动

速度最高。消耗功率最大，计算公式为

V=π×n×d/1000

式中：v———主运动速度回转体称为线速度米/分钟

n———转速转/分钟

d———回转件计算直径毫米

我们在平常使用时，更多地用到的是根据给定回转直径和线速度可能值计算转速。此时可用公式：

n=1000×v/(π×d) =318.31×v/d

4）刀具回转类机床常见的种类主要是钻床、镗床、铣床。钻床仅能作轴向自动进给运动。其他方向运动只能用手动（有的能自动运动）但不能参与切削运动。正确地说是进给运动以保证不断地把切削层投入切削。进给运动是辅助运动（相对主运动而言），用进给量来衡量计算单位是毫米/分钟或毫米/转。

F分=f转×n

式中：

F分————每分钟进给量毫米/分钟

f转————每转进给量毫米/转

n ———转速（主运动）转/分钟

进给量切削线速度与刀具的切深构成切削三要素

钻床使用的刀具主要是钻头、铰刀、丝锥、

镗床以精加工孔为主，使用的主要刀具是镗刀，也能使用钻头、铰刀、丝锥和铣刀。镗床在孔系加工时以轴向运动为主要进给运动。用铣刀加工时才能以其他运动作为进给运动。

在数控机床出现后，对各个运动轴的方向和命名有一个明确的规定：

机床主运动的轴为Z轴，车床的工件回转轴心，钻床、镗床的钻杆、镗杆中心等。

与Z轴相垂直的平面上；在水平面内；主要运动方向为X轴。

另一个方向为Y轴

刀具远离工件的方向为正方向。相关内容有专门的标准。在此不详细罗列。可查阅有关资料文献。

铣床主要用铣刀，也能用钻、铰、镗等刀具进行加工。铣床利用各种形状的铣刀配合在三维空间的复合运动，能加工出各种形状复杂的曲面。铣床有卧式和立式之分。

现代机床中铣床和镗床已不再细分，统称为铣镗类或镗铣类，增加了刀库和自动换刀机构后，被称为加工中心。

2．3 主运动是直线运动的机床

有部分机床的主运动不是回转运动，我们在机床看不到高速回转体。只有直线往复运动或极慢的回转运动。如插齿机、刨齿机、拉床等。

2．4 其他机床

除上面提到的以外，有许多种类的机床。如磨床就是一个相当庞大的机床类型。其使用的刀具是砂轮、砂带或砂条。锯床还有电加工机床。光，水流加工机床等。

3．切削加工以外的机械加工

切削加工一般被成为冷加工。且是一种用去除表面材料途径来达到要求的方法。相对地还有一些其他的加工形式。其中有一部分是采用不去除表面材料的途径来达到改变形状的要求。如冲压、冷轧、爆炸成型。还有部分是对工件进行加热后改变材料的方法，如铸、锻、焊等被称为热加工。

4．工件常用材料

工业中用于结构件的材料有成千上万种。其分类和编号方法各个国家都有一套标准，有必要时，我们可以通过材料对照手册查阅。下面我们仅就最常见的几种材料类型作一简单介绍其分类。

4．1 钢

1）碳钢按材料中平均含碳量的万分之几来称呼。例如45钢，则意味着该材料中含碳量为万分之四十五，即0.45%。当材料中其他物质含量较高时予以标出，如45Mn。

碳钢以其含碳量的多少和热处理状态的不同，表面硬度和强度有很大区别。其加工的难易程度和刀具的选择也有很大不同。

2）合金钢为适合各种不同场合的使用需要在碳钢中加入若干其它元素时叫合金钢。合金钢的性能较之碳钢有很大提高。致使其加工难度也相应提高，主要影响是刀具的使用寿命。

3）工具钢热处理后硬度较高，必须选用专门材质的刀具来加工。

4．2 铸铁

1）灰口铸铁碳以片状游离石墨形式存在的铁碳合金。常用铸造方法得到。强度较低，脆性较大，耐磨性好。

2）合金铸铁普通灰口铁中加入少量合金元素能大大提高材料的强度和硬度，更能使材料耐磨性得到提高。这会使刀具寿命降低。

3）球量铸铁用球化剂使铸铁中的片状石墨成为球状石墨，使材料强度接近钢，但又不失铸铁耐磨性，致使球墨铸铁非常难加工。

4．3 非铁金属

亦称有色金属。如铝、镁、镍、钛及其合金，耐热合金等。

4．4 非金属材料

如木材、树脂、橡胶、塑料、石墨等。

用于工件材料的性能。一般都是用材料的强度、硬度、塑性、韧性四项指标来标定。