第一章机械加工基础知识

机夹重磨式
用机械的方法将硬质合 金刀片夹固在刀杆上的车 刀。刀片磨损后，可卸下重 磨，然后再安装使用。 优点： 可避免焊接引起的缺陷，刀杆可重复使用。 缺点： 结构较复杂，刀片重磨时仍有可能产生应力 和裂纹。
机夹可转位式
优点： 不需要刃磨和焊接，刀片能较好的 保持原有力学、切削性能，刀具切削 性能提高。 减少刃磨、换刀、调刀所需的辅助 时间，提高生产率。 可使用涂层刀片，提高了刀具耐用度。 刀具使用寿命延长，可节约刀体材料 及其制造费用。
刀具的旋转+刀具中心按一定规律运动
一、零件表面的形成
2.零件表面成形方法
（d）展成法
在形成发生线的过程中， 切削线1与发生线2作纯滚动 （展成运动）切削线1与发生 线2逐点相切，发生线2是切 削线1的包络线。
复合成形运动
成形运动的种类

简单成形运动：如果一个独立的成形运动，是由单 独的旋转运动或直线运动构成的。 复合成形运动：如果一个独立的成形运动，是由两 个或连个以上的旋转运动或（和）直线运动按照某 种确定的运动关系组合而成。
AD hD bD f a p 尺寸平面里的实际横截面积，
1.1切削运动及切削要素
待加工表面 主运动
1.切削表面 已加工表面
过渡表面 切削速度
2.切削运动
进给运动
vc
f
切削用量 三要素
3.切削用量
进给量 背吃刀量
4.切削要素
ap
切削层参数
AD , bD , hD
1.2 切削刀具及其材料
2.零件表面成形方法 表面发生线的形成方法： （a）轨迹法 （b）成形法 （c）相切法 （d）展成法
一、零件表面的形成
2.零件表面成形方法
（a）轨迹法
一个独立的成形运动
一、零件表面的形成
2.零件表面成形方法
（b）成形法
不需要专门的成形运动
一、零件表面的形成
2.零件表面成形方法
（c）相切法
两个独立的成形运动
一、切削刀具
车刀切削部分的组成 车刀切削部分的主要角度 刀具结构 多齿刀具 非金属材料切削刀具
二、刀具材料
一、切削刀具
1.车刀的组成
夹持部分
夹持部分 切削部分
切削部分
1.车刀切削部分的组成
1）前刀面
切屑沿其流出的刀具表面
三面两刃一尖
前刀面 刀尖
夹持部分
2）主后刀面
与工件上过渡表面相对的 刀具表面 副后面 主切削刃
r/min
主运动为直线运动 vc = 2Lnr /1000
L —往复行程长度，mm; nr —主运动每秒或每分钟的往复 次 数，str/s或str/min
1）切削速度vc 由于切削刃上个点的回转半径不同(刀具运动 为主运动)，或 切削刃上各点对应的工件直径不同（工件运 动为主运动）， 因而切削速度也就同。 考虑到切削速度对刀具磨损和已加工表面质 量有影响，在计算切削速度时，应取最大值
三、切削用量
3）背吃刀量
在通过切削刃上选定点并垂 直于该点主运动方向的切削层尺 寸平面中，垂直于进给方向测量 的切削层尺寸，以ap表示， mm。 车外圆时，
dw dm ap 2
四、切削层参数
切削层：切削刃在一次走刀上从工件上切下的一层材料。
通常在与主运动方向相 垂直的平面内度量。
hD f a sin p kr bD sin kr
3.刀具结构
按用途分
车刀：用于轴类、盘类零件的外圆、端面、内孔、槽等加工
刀 具 种 类
铣刀：
用于平面、曲面、沟槽等加工 用于通孔、盲孔、台阶孔等加工
孔加工刀具： 螺纹刀具： 成型刀具： 复杂刀具：
用于内螺纹、外螺纹加工 用于成型面的加工 齿轮刀具、拉刀等
车刀种类
按用途分
车刀种类
二、切削表面与切削运动
2.切削运动 主运动：使刀具和工件之间
产生相对运动，促使刀具近工件 而实现切削的运动。 其速度称为切削速度Vc
进给运动：使切削能持续进
行以形成所需工件表面的运动。 其速度称为进给速度Vf 主运动和进给运动合成后的运动， 称为合成切削运动
Ve= Vc+ Vf
特点

主运动的速度高，消耗的功率大；进给运动的速度 较低，消耗的功率较小。 任何一种机床，必定有、且通常只有一个主运动； 而进给运动可能有一个或几个。
1）基面
pr
过切削刃选定 点、垂直于该 点假定主运动 方向的平面。
2）切削平面
ps
过切削刃选定 点，与切削刃 相切并垂直于 基面的平面。
3）正交平面 po
过切削刃选定 点，并同时垂 直于基面和切 削平面的平面
pr ps po 组成一个正交平面参考系
4）假定工作平面 p f
过切削刃选定点，垂 直于基平面并平行于 假定进给运动方向的 平面。
c）刃倾角 s 的选用原则
功用 选用
加工一般钢料和铸铁，无冲击时： 加工一般钢料和铸铁，无冲击时： • • 粗车λs ＝ 0°〜－5°，精车λs ＝ 0° 〜 粗车λs ＝ 0°〜－5°，精车λs ＝ 0° 〜 +5°； +5°； 有冲击时：λ ＝ －5° －5° 〜 －15°； 有冲击时：λ 〜 －15°； ss ＝ 特别大时：λ ＝ －30° －30° 〜 －45°。 特别大时：λ 〜 －45°。 ss ＝ 切削加工高强度钢、冷硬钢时： 切削加工高强度钢、冷硬钢时： • • λ ＝－30° 〜 －45°。 λ 〜 －45°。 ss ＝－30° 影响刀头的强度、切削分力 和切屑的流动方向。
3）副后刀面
与工件上已加工表面相对 的刀具表面 副切削刃 主后面
切削部分
1.车刀切削部分的组成
4）主切削刃
前刀面与主后刀面的交线 副后面 刀尖
三面两刃一尖
夹持部分
前刀面
5）副切削刃
前刀面与副后刀面的交线
主切削刃
6）刀尖
连接主切削刃和副切削刃 的一段刀刃
切削部分 副切削刃 主后面
2.车刀切削部分的主要角度
讨论:(1)主偏角对切削层的形状和参数的影响
当背吃刀量和进给量一定时，主偏角愈小，切削层公称宽度 愈大，而公称厚度愈小，切下的切屑宽而薄． 主切削刃单位长度上的负荷小，散热条件好，刀具寿命高．
(2)主偏角对残留面积的影响
主、副偏角小时， 残留面积小， 表面粗糙度值小。
r的选用原则 d）主、副角 r 、
在基面Pr内的标注角度
主偏角кr：在基面Pr内度 量的切削平面与假定工件平 面Pf（进给剖面）的夹角。
主切削刃在基面内的投影与 进给运动方向之间的夹角。
在基面Pr内的标注角度
：在基面Pr内度量 副偏角 r 的副切削平面与假定工件平 面Pf（进给剖面）的夹角。
副切削刃在基面内的投影与 进给运动反方向之间的夹角。
b）后角 o 的选用原则
功用
αo 后刀面与工件的摩擦 后刀面的磨损率
取决于：加工要求、工件
பைடு நூலகம்
选用
材料。
粗加工或工件材料较硬，后角取较小值； 粗加工或工件材料较硬，后角取较小值； • • 工件材料越软、塑性越大，后角越大； •工件材料越软、塑性越大，后角越大； •
在切削平面Ps内的标注角度
刃倾角λs：在主切削平面中测量的 主切削刃与基面Pr内的夹角。
按结构分 整体式、焊接式、机夹重磨式、机夹可转位式
整体式
切削部分和夹持部分材料相同 材料消耗大，应用较少 常用高速钢制造
焊接式
优点： 结构简单、刚性好、适应性强，可以根据具体 的加工条件和要求刃磨出合理的几何角度。 缺点： 1）经过高温焊接，硬质合金刀片易产生热应 力，严重时会出现裂纹，使硬质合金的切削性 能下降，对提高生产率不利。 2）刀杆不能重复使用，当刀片用完或崩坏后， 刀杆也随之报废，造成很大浪费。
功用
κr 和κr′
刀刃强度 ，散热条件 表面粗糙度
刀具寿命
残留面积高度 背向力Fp
，工件易变形
r的选用原则 d）主、副角 r 、
选用
一般车刀常用的主偏角有45，60 ，75,90 ，75,90 度等 度等 一般车刀常用的主偏角有45，60 几种。 几种。 副偏角大小取决于表面粗糙度（5° 〜 15°)， 15°)， 副偏角大小取决于表面粗糙度（5° 〜 粗加工时取大值，精加工取小值。 粗加工时取大值，精加工取小值。
四、切削层参数
1）切削层公称宽度bD
在给定瞬间，作用于主切削刃 截形上两个极限点件的距离，在切 ap 削层尺寸平面中测量， bD
sin kr
2）切削层公称厚度hD
同一瞬间切削层公称横截面积 AD与其公称宽度bD之比， hD f sin kr
3）切削层公称横截面积AD
在给定瞬间，切削层在切削层
一、零件表面的形成
1.零件表面的形状
零件表面可以看作是一条线（母线）沿另一条 （导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面 的发生线。常见的零件表面按其形状可分为3类： （1）旋转表面 （2）纵向表面 （3）特形表面
一、零件表面的形成
（1）旋转表面 （2）纵向表面 （3）特形表面
一、零件表面的形成

注意
复合成形运动各部分之间要求保持严格的 相对运动关系，各部分不是独立的。 复合成形运动是一个运动，而不是两个或 两个以上独立的简单运动。
二、切削表面与切削运动
1.切削表面 待加工表面
工件上即将被切除的表面

已加工表面
切去材料后形成的新的工作表面
过渡表面
加工时主切削刃正在切削的表面，它处于已加工表面和待加工表面 之间
（2）刀具的主要角度
正交平面参考系内的标注角度 pr ps po 参考系内
在正交平面Po内的标注角度 在切削平面Ps内的标注角度 在基面Pr内的标注角度
在正交平面Po内的标注角度
前角γo：在正交平面内度量 的前刀面与基面的 夹角。
后角аo：在正交平面内度 量的后刀面与切 削面Ps的夹角
a)前角 o 的选用原则
功用
o
刀刃锋利 ，切削变形 ，
切削力和切削功率 刀具寿命
刀刃和刀尖强度 ，散热体积
a)前角 o 的选用原则
选用
工件材料、刀具材料和加工性质
工件材料塑性大、强度和硬度低或刀具材料韧性 好（高速钢）或精加工时，应取较大前角； 反之，加工脆性材料或刀具材料韧性差（硬质合 金）或粗加工时应取较小的前角。
刀具静止参考系 （由主运动方向确定）
刀具工作参考系 （由合成切削运动方向确定）
考虑进给运动和刀具实际安装情况的影响。
（1）刀具静止参考系 （刀具标注角度参考系） 刀具设计、制造、刃磨和测量几何参数时用； 假定进给速度为零（vf=0） 规定车刀刀尖对准工件的中心 刀杆的轴心线垂直进给方向
刀 具 静 止 参 考 系
（3）刀具的工作角度
b)刀尖安装偏斜对工作主、副偏角的影响
主偏角 副偏角
右偏斜
re r
r re
（3）刀具的工作角度
b)刀尖安装偏斜对工作主、副偏角的影响
不偏斜
主偏角 re r
主偏角 re r
r 副偏角 re
r 副偏角 re

三、切削用量
2）进给量
刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。 单齿刀具（ 车刀、刨刀） 多齿刀具（铣刀、钻头）
用刀具或工件每转或每一 刀具每转或每行程中每齿相 对工件进给运动方向上的位 往复行程刀具在进给运动方 移量称每齿进给量fz，单位 向上相对工件的位移量来度 mm/z。 量，称为每转进给量或每行 程进给量f，单位mm/r或 mm/str。 进给速度Vf=fn=fzzn

三、切削用量
切削用量：衡量切削运动量的大小。
切削速度vc
切削用量三要素
进给量f 背吃刀量ap
三、切削用量
1）切削速度vc
切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时速度。(m/s 或 m/min) 主运动为旋转运动 vc=πd n/1000
d—工件（或刀具）的直径，mm; n —工件（或刀具）的转速，r/s或
机械加工工艺基础
第一章 机械加工基础知识
1.1切削运动及切削要素
一、零件表面的形成 二、切削表面与切削运动 三、切削用量 四、切削层参数
机械制造的加工方法
注塑成形
1.材料成形法：
铸造 锻造
机械力去除
3.材料去除法：
焊接
热能去除 光能去除 化学能去除
2.材料累积法： 粘接
铆接
传统方法 特种加工
快速原型
（3）刀具的工作角度
a)刀尖安装高低对工作前、后角的影响
工作前角 oe o 工作后角 oe o
偏高
oe oo
等高
偏低
如果刀尖高于工件回转轴线时，则工作前角 增大 oe 。 oe ，而工作后角减小 o o 如果刀尖低于工件回转轴线时，则工作前角 oe o。 o 减少 oe ，而工作后角增大