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1、机械加工概述,一、什么是切削加工,用刀具从原材料（毛坯）上切去多余的金属层，获得几何形状、尺寸精度和表面质量都符合要求的零件的生产方法。,二、切削加工的分类,1. 钳工,1 切削加工的分类,在钳工工作台上手持工具进行切削加工。加工内容：划线、锯削、錾削、锉削、刮削、钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹等,2. 机械加工,工人操作机床进行切削加工。 加工方法：车削、钻削、铣削、刨削、镗削、拉削、磨削等,2 切削运动与切削要素,一、机床的切削运动,平面、外圆面、内圆面（孔）、锥面、曲面（成形面）,切削运动为了形成零件表面形状，刀具与工件之间 的相对运动。,1. 主运动：,切下切屑最主要的运动。,特点：,在整
2、个运动系统中 速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。,2. 进给运动：,使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。,特点：,速度低、消耗的功率小。有一个或多个。,3. 零件上的三个表面,已加工表面,加工表面,待加工表面,n,f,二、切削要素,1. 切削用量三要素,1）切削速度（vc）,m/s,在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。,dw,dm,旋转运动：,（m/s）,往复直线运动：,（m/s）,2）进给量（f） （mm）,在单位时间内（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）,（mm/s）,3）背吃刀量（ap）,（mm）
3、,（mm）,2. 切削层几何参数,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属。,1,2,f,ap,Kr,f,ap,Kr,1)切削厚度（ac） （mm）,两相邻加工表面之间的垂直距离。,ac,（mm）,2)切削宽度（aw） （mm）,沿主刀刃度量的切削层的长度。,aw,（mm）,3)切削面积（AC） （mm2）,（mm2）,3 金属切削刀具,一、刀具的组成,切削部分（刀头）,夹持部分（刀体）,前刀面：,主后刀面：,副后刀面：,主刀刃,副刀刃,刀尖,切屑流出所经过的表面。,刀具上与工件的加工表面相对的表面。,刀具上与工件的已加工表面相对的表面。,夹持部分（刀
4、体）,切削部分（刀头）,前刀面,主后刀面,副后刀面,主刀刃,副刀刃,刀尖,二、刀具材料,1. 对刀具材料的基本要求, 较高的硬度。,一般要求在 HRC 60以上。, 有足够的强度和韧性。, 有较好的耐磨性。, 较高的耐热性。, 有较好的工艺性。,2. 常用刀具材料, 碳素工具钢,C= 0.71.4%；T8、T10、T10A、T12等,HRC6165,特点,a. 淬火后硬度高；,HRC6165,b. 价格低；,.耐热温度低；,.淬火后应力、变形大。,250300,应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。, 合金工具钢,Me5% ； 9SiCr、CrWMn等。,HRC6168,耐热温度
5、350400,应用：速度低、形状较复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。, 高速钢,高合金钢。,W=620%；Cr=3.84.4%；V=1.04%,HRC6269,耐热温度 600,V=3050（m/min）,应用：各种形状复杂、速度中等的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。, 硬质合金,碳化物+粘结剂粉末冶金,碳化物：WC、TiC、TaC、NbC,粘结剂：Co,HRC7684,耐热温度 1000,允许的切削速度是高速钢的410倍。, 钨钴类（YG）：WC+Co,韧性好、硬度低，切削韧性材料时耐磨性较差。,适于加工铸铁、青铜等脆性材料和粗加工。, 钨钴钛类（YT）：WC+TiC+C
6、o,硬度高、耐磨性好、耐热性好，但韧性较差 。,适于加工韧性材料和精加工。, 陶瓷材料,HRC9394,耐热温度 12001450,主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。,（6） 金刚石刀具,硬度高达10000HV,是自然界中最硬的材料。能切削陶瓷、高硅铝合金、硬质合金等难加工材料，还可以切削有色金属及其合金，但不能切削铁族材料。因为碳和铁元素有很强的亲和性，加工时碳元素易向工件扩散，加快刀具磨损。,常用于切削淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等，允许的切削速度是硬质合金的5倍以上。,（7）立方氮化硼,硬度达32004000HV,耐热温度 13001500,耐热温度 12001
7、500,三、刀具几何形状,1. 三个辅助平面, 基面,过主刀刃上一点，与该点切削速度方向相垂直的平面。, 切削平面,过主刀刃上一点，与该点加工表面相切的平面。,切削平面, 主剖面,主剖面,过主刀刃上一点，与主刀刃在基面上的投影相垂直的平面。,2. 刀具的主要标注角度,1) 前角（0）,前刀面和基面之间的夹角。,在主剖面内度量。,0,2）后角（0）,主后刀面和切削平面之间的夹角。,在主剖面内度量。,0,3）主偏角（kr）,4）副偏角（kr）,kr,Kr,5）刃倾角（S）,主切削刃与基面之间的夹角。,在切削平面内度量,3. 刀具的工作角度,4. 刀具的结构形式,1）焊接式车刀,2）机加重磨式车刀,
8、3）机加可转位式车刀,四、刀具角度对加工过程的影响,1. 前角（0）,作用, 减小切屑的变形；, 减小前刀面与切屑之间的摩擦力。,所以,a .减小切削力和切削热；,b .减小刀具的磨损；,c .提高工件的加工精度和表面质量。,0,选择：,前角（0）可正、可负、也可以为零。,高速钢车削碳钢： 0=200300,硬质合金车削碳钢： 0=100200,2. 后角（ 0）,作用：,减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦力。,所以,a .减小切削力和切削热；,b .减小刀具的磨损；,c .提高工件的加工精度和表面质量。,0,选择：,后角（ 0）只能是正的。,精加工： 0= 80120,粗加工： 0= 4080,3 . 主偏角（kr）,改善切削条件，提高刀具寿命。,作用：,选择,系统刚性好：取较小的kr。100300、450。,系统刚性差：取较大的kr。600、750、900。,4 . 副偏角（kr）,最终形成已加工表面。,作用：,选择：在不产生振动的前提下，取小值。,Kr：使已加工表面残留密集的高度减小，降低工件的表面粗糙度。,5 . 刃倾角（ S ）,作用, 影响切削刃的锋利程度；,影响切屑流出方向；,影响刀头强度和散热条件；,影响切削力的大小和方向。,选择：,粗加工：可取零或负（ S =0、- S ）,精加工：取 正（+S ）,