金属加工工艺学第五篇切削加工课件.ppt

湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 第五篇第五篇 切削加工切削加工湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 第五篇第五篇 切削加工切削加工切削加工切削加工使用切削工具，在工具和工件的相对运动中，使用切削工具，在工具和工件的相对运动中， 把工件上多余的材料层切除，使工件获得规定把工件上多余的材料层切除，使工件获得规定 的的几何参数几何参数和和表面质量表面质量的加工方法的加工方法分为分为机械加工和钳工机械加工和钳工二部分二部分1. 1. 机械加工机械加工通过工人操纵机床来完成切削加工通过工人操纵机床来完成切削加工 主要方法主要方法: : 车、钻、刨、铣、磨等车、钻、刨、铣、磨等2. 2. 钳工钳工 通过工人手持工具来进行加工通过工人手持工具来进行加工 常用方法常用方法: : 锉、锯、刮、研、錾等锉、锯、刮、研、錾等湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 一、金属切削加工的基础知识1） 加工精度u尺寸精度：分为20级： T00、T01、T1、T2 - T18 T7T6 常用于机床、机器、车辆和仪表； T9T8 于中等精度，用于重型机械。

u形状精度：直线度、平面度、圆度、圆柱度等u位置精度：平行度、垂直度、同轴度、对称度等一）加工质量要求湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 2）表面加工质量以表面粗糙度标记 标记： 、 、 、 数字为Ra（m） Ra越小，表面愈光洁6.30.81.63.2湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering （二）切削运动与切削要素 .切削运动切削机床上刀具与工件的相对运动车 削铣 削根据其作用不同而分为主运动和进给运动湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u 主运动 速度最高；消耗功率最大；切下金属的主体运动如车削中工件的旋转运动；铣削中刀具的旋转等 进给运动（个或多个） 维持新的金属层连续 投入切削，消耗功率小 如车削中车刀的直线平移 （轴向或径向进给）和铣 削中工作台带着工件的直 线移动湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering .切削用量三要素 包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。

u切削速度主运动速度c 切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度（单位时间内工件与刀具沿主运动方向相对移动的距离单位为m/s主运动为旋转,切削速度为最大线速度式中 d工件或刀具直径 （mm）； n工件或刀具转速 （r/s或r/min）；1000湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 主运动为往复直线运动（如刨削）式中 nr主运动（直线） 每秒或每分钟的 往复次 数（st/s 或st/min）； L 往复行程长度 （mm）湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 进给量（f） 进给量（常以 f 表示）是主运动旋转一周或一个往复行程时，（刀具在进给方向上相对工件的位移量.）单位为mm/r或mm/st湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u背吃刀量（p） 是工件已加工表面与待加工表面的垂直距离，(如车削)即式中 dw工件待加工表面直径（mm）； dm 工件已加工表面直径（mm）dw-dm湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering （三）刀具材料及刀具构造了解刀具材料、刀头几何形状及典型刀具结构特点。

刀具的组成 夹持部分切削部分湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 高硬度; 足够强度和冲击韧度；高耐磨性； 高热硬性，即具有高温 （600700）硬度（红硬度）；良好的工艺性能和低成本1刀具材料 1）刀具材料性能要求湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 2）常用刀具材料 高速钢：W18Cr4V（600时48HRC） W6Mo5Cr4V3（630650时 60HRC）（高速切削）； 合金工具钢：9Mn2V、9SiCr、CrWMn（一般刀具）； 碳素工具钢：T8、T10A等（钳工刀具）；.硬质合金：用粉末冶金制取，用于切削难加工材料； YG（K）：WCCo 切脆性材料 YT（P）：WCTiCCo 加工钢件 其他类：涂层（TiC）刀具；陶瓷（Al2O3TiC） 和金刚石（刻划玻璃）刀具等（用于切削难加工材料），见P7表1-1 常用刀具材料的基本性能湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 2.刀具角度1）车刀切削部分的组成 “三面两刃一刀尖”(以车刀为例)湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u前刀面 切屑流出的表面（刀头上表面）； 副后刀面 与工件已加工表面相对应的刀头平面，包容副切削刃； 主后刀面 与工件加工表面相对应的刀头平面,包容主切刃； 主切削刃 前刀面与主后刀面的交线；承担主体切削工作; 副切削刃 前刀面与副后刀面的交线。

刀尖（实为小圆弧状或线形） 两刀刃的交点湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 2）车刀切削部分的主要角度借助三个辅助面基面、切削平面、正交平面（静止参考系） 基面- 通过主切削刃上某一点而垂直于该点(假定)主运动方向的平面,可视为水平面用Pr表示，切削平面-通过主切削刃上某一点与切削刃相切,且垂直基面的平面用Ps表示正交平面（主剖面）通过主切削刃上某一点且同时垂直于基面和切削平面的平面用Po表示湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering “前角、后角两偏角”还有一个刃倾角刀头标注角度用于刀头设计、制造、刃磨和测量标示前刀面、后刀面（三面）的空间位向 以外圆车刀为例： 车刀切削部分的五个主要角度湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u前角:在正交平面内测量前刀面与基面的夹角，以 0表示, 0增大，车刀锋利，减小与切屑的磨损一般取值1020,切灰铸铁取值515 主后角: 正交平面P0内测量的,主后刀面与切削平面的夹角。

以0表示，0增大，减小刀头与工件的磨损 一般取612 湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u两偏角(主偏角和副偏角) : 在基面Pr内测量的,表示两切削刃偏离进给方向的空间位向u主偏角:主切削刃在基面Pr的投影与进给方向的夹角称为主偏角，以Kr表示一般取值3075 Kr增大（90 ），用于切削的刃长减小，刀具耐用度增加， 径向力降低车削细长轴时弯曲变形小湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 副偏角: 副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角， 用Kr表示，一般取值510Kr减小，减小刀具磨损， 有利于降低表面粗糙度湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u还有一个“刃倾角” 在切削平面Ps测量的,主切削刃与基面的夹角，以s表示湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering u刃倾角的正负： 刃尖为最高点，主切削刃向下倾斜，s定为正 刃尖处于最低点，主切削刃向上倾斜，s定为负。

s 取负值时，刀头强度加大，适于铸铁粗加工 s 取正值时，切屑流向待加工表面 精加工 s取负值，对于带状切屑，切屑流向已加工表面，有可能刮伤加工表面这一点，需要注意湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 车刀磨刃技巧取s=+3，切屑流向待加工表面不损伤已加工表面主切削刃磨有0.150.2mm的倒棱，能提高刀刃强度大前角，令 0=1530，切削力小，前刀面上磨有平行于主切削刃的圆形卷屑槽（46mm深）排屑顺利，发热小主偏角Kr =90，切削刃长度最小，工件受力（径 向力）变形最小用于细长轴精加工湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 金属切削过程 定义：用金属切削刀具从工件表面切除多余的金属，获得一定精度和表面质量的要求的零件的过程1）切屑的形成与切削变形 切屑的形成 刀具挤压切削层产生变形与工件分离形成了切屑 （四） 金属切削过程湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 切削过程三个变形区第一变形区：从OA塑性变形开始OM剪切滑移基本完成。

第二变形区：靠近前刀面处的晶粒进一步变形，沿前刀面方向纤维化第三变形区：已加工表面上金属与后刀面摩擦，产生纤维化和加工硬化湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 切削厚度压缩比: h=hch/hDlD湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 2）影响切削变形的因素(选讲）a 工件材料 ： 塑性好，变形大b 刀具的角度：前角大，变形小c 切削用量：切削速度大，进给量大，切削厚度大，变形小d 刀具与工件的摩擦：摩擦大湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 3） 切屑的种类a 带状切屑 塑性材料，切削厚度小，切削速度高，前角大b 挤裂切屑 切削速度低，切削厚度大，前角较小c 粒状切屑 （单元切屑）切削速度更低，切削厚度更厚，塑性较低c 崩碎切屑 脆性材料（铸铁和黄铜）湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 4）积屑瘤切塑性金属（在一定的切削速度范围内），刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附一块很硬的金属。

形成条件： 切塑性金属，切削速度在一定的范围内(550m/min), 切削区的温度高 控制方法：提高强度、硬度，增大切削速度， 控制切削区的温度湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 作用在刀具上的力5) 切削力和切削功率1）切削力的来源： 切屑层金属和切屑作用在前刀面上的正压力和摩擦力； 已加工表面作用在后刀面上的正压力和摩擦力湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 外圆切削时的切削合力与分力主切削力（Fc)（切向力）总切削力在主运动方向上的分力进给力（Ff）（轴向力）总切削力在进给方向上的分力背向力（Fp）（径向力）总切削力在背吃刀量方向上的分力 F= Fc + Ff + Fp湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering 6）切削功的计算Pm=Fcvc10 -3 (KW)3）影响切削力的因素 a 工件材料 b 切削用量 c 刀具几何角度 d 切削液和刀具材料湖北汽车工业学院材料工程系Department of Materials Engineering。