金属切割加工的基础知识

四、切削层参数 切削层是刀具切削部分切过工件的一个单程所切除的工件 材料层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。 1. 切削层公称厚度hD 简称切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削层尺寸。 hD＝ fsinκr 2. 切削层公称宽度bD 简称切削宽度，是沿切削表面度量的切削层尺寸。 bD＝a P /sinκr 3. 切削层公称横截面积AD AD＝ hD. bD＝ f. a P
p
dw − dm = 2
9.3 金属切削刀具 一、车刀的组成 1. 刀面 （1）前刀面Aγ：刀具上切屑流过的表面。 （2）后刀面Aα：与工件上切削表面相对的刀面。 （3）副后刀面Aα'：与已加工表面相对的刀面。 3 Aα'
2. 切削刃 （1）主切削刃S：前刀面与后刀面的交线，承担主要的 切削工作； （2）副切削刃S'：前刀面与副后刀面的交线，承担少量 的切削工作。 （3）刀尖是主、副切削刃相交的一点，实际上该点不可 能磨得很尖，而是由一段折线或微小圆弧组成，微小圆弧 的半径称为刀尖圆弧。
4. 氧化磨损 当切削温度700~800℃时，空气中的氧与硬质合金中的 钴、碳化钨、碳化钛等发生氧化作用生成疏松脆弱的 氧化物。这些氧化物容易被切屑和工件擦走，加速了 刀具磨损。 三、刀具的磨损过程及磨钝标准 （l）初期磨损阶段 （2）正常磨损阶段 （3）急剧磨损阶段
四、刀具寿命 刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度。刀具寿命长表 明刀具磨损速度慢；反之表明刀具磨损速度快。影响 切削温度和刀具磨损的因素都同样影响刀具寿命。切 削用量对刀具寿命的影响较为明显，通过切削实验可 以得出vc、、ap对刀具寿命T的影响关系式：
二、机床传动的基本组成和传动原理图 1.机床传动的基本组成部分 机床的传动必须具备以下的三个基本部分。 （1）运动源 （2）传动件 （3）执行件 2.机床的传动链 （1）外联系传动链 （2）内联系传动链 3.机床传动原理图
三、机床传动系统图和运动计算 1.机床传动系统图 2.传动路线表达式 3.主轴转数级数计算 4.运动计算 四、工件表面成形方法与机床运动分析 1. 工件表面的类型 2. 常见工件表面的成形方法 五、工件表面成形方法与机床运动分析 （1）表面成形运动 （2）辅助运动
二、刀具几何角度参考系 1. 刀源自标注角度参考系 2.正交平面参考系 正交平面参考系
三、刀具标注角度定义 1. 在基面内测量的角度 （1）主偏角κr：主切削刃与进给运动方向之间的夹角。 （2）副偏角κr’：副切削刃与进给运动反方向之间的夹角。 （3）刀尖角εr：主切削平面与副切削平面间的夹角。刀 尖角的大小会影响刀具切削部分的强度和传热性能。 2. 在主切削刃正交平面内测量的角度 （1）前角γo：前刀面与基面间的夹角。当前刀面与基面 平行时，前角为零。基面在前刀面以内，前角为负。 基面在前刀面以外，前角为正。 （2）后角αo：后刀面与切削平面间的夹角。
第9章 金属切削加工的基础知识 章
9.1 金属切削加工方法选定说明 一、设计目的 了解最基本的金属切削加工方法，了解切削的基本 概念、金属切削性能，全面掌握金属切削加工艺知 识。
二、设计条件 给出减速器轴类零件图及其性能要求，进行轴类零件工艺 的制定及其制造过程设计。 三、设计内容及要求 （1）根据减速器轴类零件图及性能要求，分析零件，确定轴类 零件工艺方法。 （2）在掌握各金属切削方法中，进行典型轴类零件设计。 （3）掌握一般轴类零件的机械加工工艺过程。
9.2 切削运动 一、切削运动 切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与 工件必须具有一定的相对运动,即切削运动，切削运 动按其所起的作用可分为主运动和进给运动。 二、工件表面 切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件表 面一层金属不断地被切下来变为切屑，从而加工出 所需要的新的表面，在新表面形成的过程中，工件 上有三个依次变化着的表面，它们分别是待加工表 面，切削表面和已加工表面。
9.4 金属切削过程 金属切削过程是指工件上一层多余的金属被刀具切除的过 程和已加工表面的形成的过程。 一、切屑的形成过程 工件上的被切削层在刀具的挤压作用下，沿切削刃附 近的金属首先产生弹性变形，接着由剪应力引起的应力达 到金属材料的屈服极限以后，切削层金属便沿倾斜的剪切 面变形区示意图滑移，产生塑性变形，然后在沿前刀面流 出去的过程中，受摩擦力作用再次发生滑移变形，最后形 成切屑。
（3）楔角βo：前刀面与后刀面间的夹角。 楔角的大小将影响切削部分截面的大小，决定着切削部 分的强度，它与前角γo和后角αo的关系如下：
3. 在切削平面内（S向）测量的角度 刃倾角λs是主切削刃与基面间的夹角。刀尖处于最高点 时，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负； 切削刃平行于底面时，刃倾角为零， 4. 在副切削刃正交平面内（O´-O´）测量的角度 副后角αo是副后刀面与副切削刃切削平面间的夹角。
2. 变形系数 切削过程中，变形量的大小计算很复杂，所以在 研究切削变形规律时，通常用剪应变εr或变形系数Λh 来衡量切削变形的程度，剪应变是指切削层在剪切面上 的滑移量；
三、第Ⅱ变形区 1. 摩擦系数 2. 积屑瘤 3.焊缝的内部缺陷 四、第Ⅲ变形区 第Ⅲ变形区在刀具后刀面和已加工表面接触的区 域上，在分析第Ⅰ、第Ⅱ两个变形区的情况时，假设 刀具的切削刃是绝对锋利的，实际上任何刀具的切削 刃口都很难磨得绝对锋利。
CT T= X Y Z vc ⋅ f ⋅ a p
9.6 典型零件加工方法选择过程 一、刀具几何参数的选择 1．前角的选择 2.后角、副后角的选择 3. 主偏角、副偏角的选择 4. 刃倾角的选择 二、切削用量的选择 1.切削液的作用 2.常用切削液的种类与选用
9.7 金属切削机床介绍 一、机床的分类及型号 1. 机床的分类 2. 机床型号的编制 1）通用机床型号的表示方法
二、第Ⅰ变形区 在一般的切削速度范围内，第一变形区的宽度大约 为0.02~0.2mm，速度越高，宽度越小。由于工件材 料和切削条件的不同，切屑过程中的变形情况也不同， 因而产生的切屑形状也不同，从变形的观点来看，可将 切屑的形状分为四种类型如图所示。 1. 切屑的类型
带状切屑
挤裂切屑
粒状切屑
崩碎切屑
五、刀具材料 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表 面上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行 切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀 具切削部分的材料应具备以下基本条件： 1. 高硬度 2. 耐磨性 3. 强度和韧性 4. 耐热性 5. 工艺性 刀具材料种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、 高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。
9.8 轴类零件加工工艺 一、轴类零件的特性及加工工艺分析 1、轴精度类零件的功用、结构特点及技术要求 1)尺寸 2)几何形状精度 3)相互位置精度 4)表面粗糙度 2、轴类零件的毛坯和材料 1)轴类零件的毛坯 2)轴类零件的材料 3、轴类零件的毛坯和材料 1)轴类零件典型工艺路线
4. 细长轴加工工艺特点 1）改进工件的装夹方法 2）采用跟刀架 3）采用反向进给 4）采用车削细长轴的车刀 二、轴类零件加工工艺分析
三、切削用量 1．切削速度 ．切削速度vc π ⋅d ⋅n
vc = 1000
( m / min 或m / s )
2．进给量f ．进给量
v f = n ⋅ f ( mm / min 或 mm / s )
3． 背吃刀量（切削深度）ap ． 背吃刀量（切削深度） dw－待加工表面直径 dm－已加工表面直径 a
一、刀具磨损的原因 1. 磨料磨损 磨料磨损是由于工件材料中的杂质、材料基体组织中的 碳化物、氮化物、氧化物等硬质点对刀具表面的刻 划作用而引起的机械磨损。 2. 粘结磨损 粘结磨损是硬质合金刀具在中等偏低切削速度时磨损的 主要原因。 3. 扩散磨损 当切削温度很高时，刀具与工件材料中的某些化学元素 能在固体下互相扩散，使两者的化学成分发生变化， 削弱了刀具材料的性能，加速磨损进程。
9.5 刀具磨损和刀具耐用度 一、刀具的磨损形式 1．前刀面磨损 2.后刀面磨损 后刀面与工件表面实际上接触面积很小，所以 接触压力很大，存在着弹性和塑性变形，因此，磨 损就发生在这个接触面上。
3. 前后刀面同时磨损
二、刀具磨损的原因 1. 磨料磨损 磨料磨损是由于工件材料中的杂质、材料基体组织中的 碳化物、氮化物、氧化物等硬质点对刀具表面的刻 划作用而引起的机械磨损。 2. 粘结磨损 粘结磨损是硬质合金刀具在中等偏低切削速度时磨损的 主要原因。 3. 扩散磨损 当切削温度很高时，刀具与工件材料中的某些化学元素 能在固体下互相扩散，使两者的化学成分发生变化， 削弱了刀具材料的性能，加速磨损进程。