第五篇金属切削成形(切削加工) 阿南叶技大唇教案首页 课程名称:金属材料成形基础 任课教师:徐晓峰 第五篇金属切削加工 计划学时:18 教学目的和要求: 本篇主要介绍了金属切削加工基础知识、各种切削加工方法、零件的结 构工艺性、工艺过程的基本知识;重点为各种切削加工方法、零件的结构工 艺性、工艺过程的基本知识;难点为金属切削加工基础知识、工艺过程的基 本知识。 学完本篇要求学生了解并掌握液态成形工艺方法的基本原理、各种液态 成形工艺方法和零件的结构工艺性和铸造工艺设计。 重点:重点为各种切削加工方法、零件的结构工艺性、工艺过程的基本知识 难点:难点为金属切削加工基础知识、工艺过程的基本知识。 思考题: 1.何谓切削运动?说明普通车削、铣削、牛头刨削、磨削的主运动和进给运 动 2.切削用量包括哪些要素?各要素的大小对加工质量、生产率、加工成本有 何影响? 3.何谓刀具耐用度?何谓刀具寿命? 4.何谓材料的切削加工性?常用哪些方法来改善材料的切削加工性? 5.生产类型有哪几种?它对零件的工艺过程有哪些主要影响? 6.在设计需切削加工的零件时,对零件结构工艺性应考虑的一般原则有哪 些? 7.机械加工工艺规程的拟定包括哪些内容? 8.什么是基准?什么是定位基准?精基准的选择原则包括哪些?
第五篇 金属切削成形（切削加工） 74 教案首页 课程名称 ：金属材料成形基础 任课教师：徐晓峰 第五篇 金属切削加工 计划学时： 18 教学目的和要求： 本篇主要介绍了金属切削加工基础知识、各种切削加工方法、零件的结 构工艺性、工艺过程的基本知识；重点为各种切削加工方法、零件的结构工 艺性、工艺过程的基本知识；难点为金属切削加工基础知识、工艺过程的基 本知识。 学完本篇要求学生了解并掌握液态成形工艺方法的基本原理、各种液态 成形工艺方法和零件的结构工艺性和铸造工艺设计。 重点：重点为各种切削加工方法、零件的结构工艺性、工艺过程的基本知识。 难点：难点为金属切削加工基础知识、工艺过程的基本知识。 思考题： 1．何谓切削运动？说明普通车削、铣削、牛头刨削、磨削的主运动和进给运 动？ 2．切削用量包括哪些要素？各要素的大小对加工质量、生产率、加工成本有 何影响？ 3．何谓刀具耐用度？何谓刀具寿命？ 4．何谓材料的切削加工性？常用哪些方法来改善材料的切削加工性？ 5．生产类型有哪几种？它对零件的工艺过程有哪些主要影响？ 6．在设计需切削加工的零件时，对零件结构工艺性应考虑的一般原则有哪 些？ 7．机械加工工艺规程的拟定包括哪些内容？ 8．什么是基准？什么是定位基准？精基准的选择原则包括哪些？
第五篇金属切削成形(切削加工) 第五篇金属切削加工 、切削加工 用刀具从金属材料(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。 、零件的加工质量 尺寸精度:IT01、I0…I6、IT7、IT8…IT18 1.加工精度:形状精度:圆柱度、平面度等 位置精度:平行度、垂直度、同轴度等 表面粗糙度: 2.表面质量:表面加工硬化的程度和深度 表面残余应力的大小和性质 第一章金属切削加工基础知识 §1切削加工的运动分析及切削要素 零件表面的形成 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:在整个运动系统中一速度最高、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 待加工表面 待加工表面加工表面 加工表面 已加工表面 三、切削要素 1.切削用量三要素 1)切削速度(v)ms 在单位时间内,工件或刀具沿主运动 方向的相对位移
第五篇 金属切削成形（切削加工） 75 第五篇 金属切削加工 一、切削加工 用刀具从金属材料（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、零件的加工质量 尺寸精度：IT01、IT0…IT6、IT7、IT8…IT18 1. 加工精度： 形状精度：圆柱度、平面度等 位置精度：平行度、垂直度、同轴度等 表面粗糙度： 2. 表面质量： 表面加工硬化的程度和深度 表面残余应力的大小和性质 第一章 金属切削加工基础知识 §1 切削加工的运动分析及切削要素 一、零件表面的形成 平面、外圆面、内圆面（孔）、锥面、曲面（成形面） 二、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 待加工表面 加工表面 三、切削要素 1. 切削用量三要素 1）切削速度（v）m/s 在单位时间内，工件或刀具沿主运动 方向的相对位移。 n f 待加工表面 加工表面 已加工表面
第五篇金属切削成形(切削加工) 旋转运动: 1000×60(m/) 往复直线运动:p (m/s) 1000×60 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 单位时间的进给量一进给速度(v)。 f×n(mm/s) d 3)切削深度(ap)(mm) n(mm 2 2.切削层几何参数 切削层一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)切削厚度(ac)(mm) 两相邻加工表面之间的垂直距离。 aa=f×snk(mm) x 2)切削宽度(aw)(mm) 沿主刀刃度量的切削层的长度 (mm) sin k 3)切削面积(AC)(mm2) 1p=a×an(mm2) §2金属切削刀具 刀具的组成 切削部分厂前刀面:切屑流出所经过的表面。 (刀头 主后刀面:刀具上与工件的加工表面相对的表面 副后刀面:刀具上与工件的已加工表面相对的表面。 夹持部分(刀体) 切削部分「前刀面 (刀头){主后刀主刀刃 副后刀面>副刀刃 夹持部分(刀体)
第五篇 金属切削成形（切削加工） 76 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）切削深度（ap）（mm） （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)切削厚度（ac） （mm） 两相邻加工表面之间的垂直距离。 （mm） 2)切削宽度（aw） （mm） 沿主刀刃度量的切削层的长度。 （mm） 3)切削面积（AC） （mm2） （mm2） §2 金属切削刀具 一、刀具的组成 前刀面：切屑流出所经过的表面。 主后刀面：刀具上与工件的加工表面相对的表面。 副后刀面：刀具上与工件的已加工表面相对的表面。 前刀面 主后刀面 副后刀面 100060 = d n v w 1000 60 2 = Lnr v v f = f n K r ap d m d w f n d dm w 1 2 f f 2 w m p d d a − = c r a = f sin k r p w k a a sin = C ap ac aw A = f = a c f Kr ap aw 切削部分 （刀头） 夹持部分（刀体） 切削部分 （刀头） 夹持部分（刀体） 主刀刃 副刀刃 刀尖
第五篇金属切削成形(切削加工) 切削部分(刀头) 夹持部分 (刀体) 前刀面 副刀刃 主刀刃 主后刀面 副后刀面 二、刀具材料 刀尖 1.对刀具材料的基本要求 (1)较高的硬度。一般要求在HRC60以上。 (2)有足够的强度和韧性 (3)有较好的耐磨性 (4)较高的耐热性。 (5)有较好的工艺性。 2.常用刀具材料 (1)碳素工具钢 C=0.7~1.4%;T8、T10、T10A、T12等 特点:a.淬火后硬度高;HRC≈61~65 b.价格低; c.耐热温度低;250~300℃ d.淬火后应力、变形大 应胛:遠廈低、形状箇单的手动工县。如銼刀、锯条等。 (2)合金工具钢 Me<5%;9siCr、 CrWMn等。 HRC≈61~68:耐热温度一350~400℃ 应用,速度低、形状复杂的工是。如线刀、板牙、丝锥等 (3)高速钢 高合金钢。W=6~20%;Cr=3.8~4.4%;V=1.0~4% HRC≈62~69;耐热温度一600℃;V=20~30(m/min) 应用,各种形状复杂的刀是 如敘义、餓刀、拉刃、雄粉刀层和其他成形刀具 (4)硬质合金 碳化物+粘结剂一一粉末冶金; 碳化物:WC、TiC、TaC、NbC;粘结剂:Co HRC≈76~84;耐热温度一1000℃
第五篇 金属切削成形（切削加工） 77 二、刀具材料 1. 对刀具材料的基本要求 ⑴ 较高的硬度。一般要求在 HRC 60 以上。 ⑵ 有足够的强度和韧性。 ⑶ 有较好的耐磨性。 ⑷ 较高的耐热性。 ⑸ 有较好的工艺性。 2. 常用刀具材料 ⑴ 碳素工具钢 C= 0.7~1.4%；T8、T10、T10A、T12 等 特点：a. 淬火后硬度高；HRC≈61~65 b. 价格低； ｃ.耐热温度低；250~300℃ ｄ.淬火后应力、变形大。 应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。 ⑵ 合金工具钢 Me<5% ； 9SiCr、CrWMn 等。 HRC≈61~68；耐热温度 — 350~400℃ 应用：速度低、形状复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。 ⑶ 高速钢 高合金钢。W=6~20%；Cr=3.8~4.4%；V=1.0~4% HRC≈62~69；耐热温度 — 600℃；V=20~30（m/min） 应用：各种形状复杂的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。 ⑷ 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 HRC≈76~84；耐热温度 — 1000℃ 夹持部分 （刀体） 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
第五篇金属切削成形(切削加工) 允许的切削速度是高速钢的4~10倍。 ①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。 ②钨钴钛类(YT):WC+TiC+Co 硬度髙、耐磨性好、耐热性好,但韧性较差 适于加工韧性材料和精加 5)陶瓷材料 HRC≈93~94;耐热温度 1200~1450℃ 主要用于加工半精加工和精加工髙硬度、髙强度钢及冷硬铸铁等材料。 人造金刚石、立方氮化硼等刀具材料 三、刀具几何形状 1.三个辅助平面 ①基面:过主刀刃上一点,与该点切削速度方向相垂直的平面。 ②切削平面:过主刀刃上一点,与该点加工表面相切的平面。 ③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(y) 切削平面 前刀面和基面之间的夹角 在主剖面内度量 2)后角(C0) 主后刀面和切削平面 之间的夹角。 在主剖面内度量。 kr 3)主偏角(kr) 4)副偏角(kr’) 5)刃倾角(λs) 主剖面 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 VoE>V a<ye
第五篇 金属切削成形（切削加工） 78 允许的切削速度是高速钢的 4~10 倍。 ① 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。 ② 钨钴钛类（YT）：WC+TiC+Co 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。 ⑸ 陶瓷材料 HRC≈93~94；耐热温度 — 1200~1450℃ 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。 人造金刚石、立方氮化硼等刀具材料 三、刀具几何形状 1. 三个辅助平面 ① 基面：过主刀刃上一点，与该点切削速度方向相垂直的平面。 ② 切削平面：过主刀刃上一点，与该点加工表面相切的平面。 ③ 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。 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。 3）主偏角（kr） 4）副偏角（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 dw dm n f 切削平面 主剖面 0 0 kr Kr’