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　　1、项目一项目一 金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识1.1 数控切削加工概述数控切削加工概述一、数控切削加工概述一、数控切削加工概述 数控加工技术是基于数字信息来控制零件和刀具动作与数控加工技术是基于数字信息来控制零件和刀具动作与位移的机械加工方法，数控机床的机械结构相对简单，但电位移的机械加工方法，数控机床的机械结构相对简单，但电气控制技术却相当专业复杂，以专业的数控系统为核心，通气控制技术却相当专业复杂，以专业的数控系统为核心，通过数控程序控制刀具完成复杂的轨迹运动过数控程序控制刀具完成复杂的轨迹运动 数控机床的主轴速度与进给速度变换方便，无级调速，数控机床的主轴速度与进给速度变换方便，

　　2、无级调速，可在加工过程中用数控程序改变参数，并可用相应的倍率调可在加工过程中用数控程序改变参数，并可用相应的倍率调节开关在一定的范围内进行修调节开关在一定的范围内进行修调 外圆车刀往往同时具备加工端面、外圆、锥面和圆弧面外圆车刀往往同时具备加工端面、外圆、锥面和圆弧面等的功能等的功能 铣削刀具往往同时用到圆柱切削刃与端面切削刃加工，铣削刀具往往同时用到圆柱切削刃与端面切削刃加工，圆角铣刀圆角铣刀(又称圆鼻铣刀又称圆鼻铣刀)和球头铣刀在企业已经得到普遍采和球头铣刀在企业已经得到普遍采用用二、数控切削加工特点二、数控切削加工特点1.1.自动化程度高自动化程度高 数控铣床的切削加工时间占总加工时间的

　　3、数控铣床的切削加工时间占总加工时间的70%70%左右，加工左右，加工中心可达中心可达90%90%以上以上2.2.加工精度高加工精度高 3.3.加工适应性强加工适应性强 数控加工改变了传统机械加工通过机床专用夹具使工件数控加工改变了传统机械加工通过机床专用夹具使工件位置适应刀具位置的特点，转而以刀具位置的变化适应工位置适应刀具位置的特点，转而以刀具位置的变化适应工件表面的复杂性，这一点在多轴加工机床上更为明显件表面的复杂性，这一点在多轴加工机床上更为明显4.4.适应高速加工新技术要求适应高速加工新技术要求 1 12 2切削运动和切削用量切削运动和切削用量一、切削运动一、切削运动 在金属切削加工时

　　4、，为了切除工件上多余的材料，形在金属切削加工时，为了切除工件上多余的材料，形成工件要求的合格表面，刀具和工件间须完成一定的相对成工件要求的合格表面，刀具和工件间须完成一定的相对运动，即切削运动。切削运动按其所起的作用不同，可分运动，即切削运动。切削运动按其所起的作用不同，可分为主运动和进给运动，如图为主运动和进给运动，如图1-21-2所示所示主运动主运动 一般切削加工中主运动只有一个。一般切削加工中主运动只有一个。车削时主运动是工件的旋转运动；铣削和钻削时主运车削时主运动是工件的旋转运动；铣削和钻削时主运动是刀具的旋转运动；磨削时主运动是磨轮的旋转运动；动是刀具的旋转运动；磨削时主运动是磨轮的

　　5、旋转运动；刨削时主运动是刀具（牛头刨）或工件（龙门刨床）的往刨削时主运动是刀具（牛头刨）或工件（龙门刨床）的往复直线运动等。复直线.进给运动进给运动 在切削加工中为使金属层不断投入切削，保持切削连在切削加工中为使金属层不断投入切削，保持切削连续进行，而附加的刀具与工件之间的相对运动称为进给运续进行，而附加的刀具与工件之间的相对运动称为进给运动，进给运动可以是一个或多个。动，进给运动可以是一个或多个。车削时进给运动是刀具的移动；铣削时进给运动是工车削时进给运动是刀具的移动；铣削时进给运动是工件的移动；钻削时进给运动是钻头沿其轴线方向的移动；件的移动；钻削时进给运动是钻头沿其轴线、的移动；内、外圆磨削时进给运动是工件的旋转运动和移动等。内、外圆磨削时进给运动是工件的旋转运动和移动等。二、工件表面二、工件表面 如图如图1-31-3和图和图1-41-4所示。所示。1.1.待加工表面待加工表面 即将被切去金属层的表面。即将被切去金属层的表面。2.2.切削表面切削表面 切削刃正在切削而形成的表面切削刃正在切削而形成的表面,切削表面又称加工表切削表面又称加工表面或过渡表面。面或过渡表面。3.3.已加工表面已加工表面 已经切去多余金属层而形成的新表面。已经切去多余金属层而形成的新表面。三、切削用量三、切削用量 如图如图1-31-3所示。所示。1 1切削速度切削速度2 2进给量进给量

　　7、 工件或刀具每转一周，刀具在进给方向上相对工件的位工件或刀具每转一周，刀具在进给方向上相对工件的位移量，称为每转进给量，简称进给量，用移量，称为每转进给量，简称进给量，用f f表示，单位为表示，单位为mm/rmm/r3 3背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度）工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，称为背工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，称为背吃刀量，用吃刀量，用a ap p表示，单位为表示，单位为mmmm。四、切削用量的合理选择四、切削用量的合理选择1 1切削用量对加工质量的影响切削用量对加工质量的影响 a ap p增大、增大、f f增大，切削力增大，振动大，表面粗糙度增大；增大

　　8、，切削力增大，振动大，表面粗糙度增大；v vc c增大，切削变形、切削力、表面粗糙度等均有所减小。增大，切削变形、切削力、表面粗糙度等均有所减小。2.2.背吃刀量背吃刀量apap的合理选择的合理选择 粗加工时，粗加工时，apap=8=810mm10mm，可分几次走刀。可分几次走刀。半精加工时，半精加工时，apap=0.5=0.52mm2mm；精加工时，；精加工时，apap=0.1=0.10.4mm0.4mm。3.3.进给量进给量f f的合理选择的合理选择 精加工时，进给量主要受表面粗糙度限制，一般取较小值精加工时，进给量主要受表面粗糙度限制，一般取较小值。4.4.选择切削速度的一般原则选择切削

　　9、速度的一般原则（1 1）粗车时，）粗车时，a ap p、f f均较大，故均较大，故v vc c较小；较小；精车时精车时a ap p、f f均较小，所以均较小，利来国际网址所以v vc c较大。较大。（2 2）工件材料强度、硬度较高时，应选较小的）工件材料强度、硬度较高时，应选较小的v vc c；工件材料加工性能越差，工件材料加工性能越差，v vc c较低。较低。易切削钢的易切削钢的v vc c较同等条件的普通碳钢高，较同等条件的普通碳钢高，加工灰铸铁加工灰铸铁v vc c较碳钢低，加工铝合金、铜合金的较碳钢低，加工铝合金、铜合金的v vc c较加较加工钢高得多。工钢高得多。（3 3）刀具材料的性能越好，）

　　10、刀具材料的性能越好，v vc c也选得越高。也选得越高。1.3 1.3 金属切削过程金属切削过程 金属切削过程是指从工件表面切除多余金属形成已加工金属切削过程是指从工件表面切除多余金属形成已加工表面的过程，在切削过程中，工件受到刀具的推挤，通常会表面的过程，在切削过程中，工件受到刀具的推挤，通常会产生变形，形成产生变形，形成切屑切屑。一、切削变形一、切削变形1 1切屑的形成过程切屑的形成过程 切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的，如图剪切滑移形成的，如图1-41-4所示，切削层不是由刀具切削刃削所示，切削层不是由刀具切削

　　11、刃削下来的或劈开来的，而是靠前刀面的推挤，滑移而成的。下来的或劈开来的，而是靠前刀面的推挤，滑移而成的。2 2切削过程变形区的划分切削过程变形区的划分 图中图中（AOMAOM）为第一变形区，加工硬化。）为第一变形区，加工硬化。图中图中为第二变形区，靠近前刀面处金属纤维化。为第二变形区，靠近前刀面处金属纤维化。图中图中为第三变形区，造成纤维化和加工硬化。为第三变形区，造成纤维化和加工硬化。图1-6 剪切滑移线.切屑类型及控制切屑类型及控制 带状切削：带状切削：加工塑性材料，切削厚度较小，切削速度较高加工塑性材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时，往往会得到此类屑

　　12、型。，刀具前角较大时，往往会得到此类屑型。节状切屑：节状切屑：切屑底层表面有裂纹，上层表面呈锯齿形。切屑底层表面有裂纹，上层表面呈锯齿形。粒状切屑：粒状切屑：当切削塑性材料，剪切面上剪切应力超过工件当切削塑性材料，剪切面上剪切应力超过工件材料破裂强度时，挤裂切屑便被切离成粒状切屑。切削时采材料破裂强度时，挤裂切屑便被切离成粒状切屑。切削时采用较小的前角或负前角、切削速度较低、进给量较大，易产用较小的前角或负前角、切削速度较低、进给量较大，易产生此类屑型。生此类屑型。崩碎切屑：崩碎切屑：在加工铸铁等脆性材料时，形成不规则的碎块在加工铸铁等脆性材料时，形成不规则的碎块状切屑。工件材料越脆、切削厚度

　　13、越大、刀具前角越小，越状切屑。工件材料越脆、切削厚度越大、刀具前角越小，越容易产生这种切屑。容易产生这种切屑。3 3前刀面上的摩擦与积屑瘤现象前刀面上的摩擦与积屑瘤现象 前刀面上的摩擦特性前刀面上的摩擦特性 切屑从工件上分离流出时与前刀面接触产生摩擦切屑从工件上分离流出时与前刀面接触产生摩擦（2 2）积屑瘤现象积屑瘤现象 在切削塑性材料时，如果前刀面上的摩擦系数较大，常常在切削塑性材料时，如果前刀面上的摩擦系数较大，常常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块，积屑瘤。会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块，积屑瘤。如图如图1-71-7所示，积屑瘤包围着刃口，将前刀面与切屑隔开，其所

　　14、示，积屑瘤包围着刃口，将前刀面与切屑隔开，其硬度是工件材料的硬度是工件材料的2 23 3倍，可以代替刀刃进行切削，起到增大倍，可以代替刀刃进行切削，起到增大刀具前角和保护切削刃的作用。刀具前角和保护切削刃的作用。图1-8 积屑瘤二、切削力与切削功率二、切削力与切削功率 切削力是被加工材料抵抗刀具切入所产生的阻力，它是影切削力是被加工材料抵抗刀具切入所产生的阻力，它是影响工艺系统强度、刚度和加工工件质量的重要因素，是设计机响工艺系统强度、刚度和加工工件质量的重要因素，是设计机床、刀具和夹具、计算切削动力消耗的主要依据。床、刀具和夹具、计算切削动力消耗的主要依据。三、切削热与切削温度三、切削热与切

　　15、削温度切削热的产生和传散切削热的产生和传散 在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能，切削热通过切屑、刀具、工件和周围介质（空转换为热能，切削热通过切屑、刀具、工件和周围介质（空气或切削液）向外传散，同时使切削区域的温度升高，切削气或切削液）向外传散，同时使切削区域的温度升高，切削区域的温度称为切削温度。区域的温度称为切削温度。例如，干车削的切削热除极少部分（约例如，干车削的切削热除极少部分（约1%1%）传给周围空）传给周围空气外，绝大部分传给切屑、刀具和工件，切屑带走切削热的气外，绝大部分传给切屑、刀具和工件，切屑带走切削热的

　　16、50%50%86%86%，传给车刀，传给车刀10%10%40%40%，传给工件，传给工件3%3%9%9%。钻削加工时，切屑带走切削热的钻削加工时，切屑带走切削热的28%28%，刀具传出，刀具传出14.5%14.5%，工件传出工件传出52.5%52.5%，周围介质传出，周围介质传出5%5%。高速切削时，切屑中温度很高，在刀具和工件中温度较高速切削时，切屑中温度很高，在刀具和工件中温度较低，这有利于切削加工顺利进行。低，这有利于切削加工顺利进行。图1-11 切削热的产生与传出 图1-12 直角自由切削正交平面内温度场四、切削液四、切削液1.1.切削液的作用切削液的作用(1)(1)冷却作用冷却作用 (2)(2)润滑作用润滑作用(3)(3)清洗作用清洗作用 (4)(4)防锈作用防锈作用 2.2.常用切削液的种类与选用常用切削液的种类与选用(1)(1)水溶液水溶液 水溶液的冷却效果良好，多用于普通磨削。水溶液的冷却效果良好，多用于普通磨削。(2)(2)乳化液乳化液 低浓度的乳化液冷却效果较好，主要用于磨削低浓度的乳化液冷却效果较好，主要用于磨削、粗车、钻孔加工等，高浓度的乳化液润滑效果较好，主要