机械制造基础-切削加工(2)共44页
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机械制造基础金属切削加工基础
a . 切屑变形所产生的热； b . 切屑与前刀面之间的摩擦； c . 工件与后刀面之间的摩擦。
2) 切削热的传散
切屑： 50~86% 车 工件： 40~10% 削 刀具： 9~3%
介质： 1%
切屑： 28% 钻 工件： 52.5% 削 刀具： 14.5%
介质： 5%
2.影响切削温度的因素
① 切削用量： 、vc 、f 愈大a，p 切削温度愈高。但 v的c影响最大 、 次之f 、 最a小p。
一、切屑的形成过程及切屑的种类
1. 切屑的形成过程与切屑变形
450 M A
F
MA
F
BO
B
O
切屑的形成
2. 切屑的种类
1) 带状切屑 特征：底层光滑，上表面呈毛茸状。 形成条件：塑性材料、切削速度大、较大的0 、切削
厚度较小。
2) 节状切屑(挤裂切屑) 特征：底层光滑、有时有裂 纹，上表面呈锯齿状。 形成条件：中等硬度的塑性材料、切削速度较低、较
1000 60
（m/s）
往复直线运动：
vc
2Lnr
1000 60
2）进给量（f） （mm）
（m/s）
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）
v f f n （mm/s）
进给量
dw ap
ap
dm
n
3）切削深度（ap）（mm）
a . 冷却作用：
b . 润滑作用：
c . 洗涤与排屑作用：
d . 防锈作用：
2) 切削液的种类 ① 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。 ② 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。 ③ 切削油：矿物油；润滑作用。
2) 切削热的传散
切屑： 50~86% 车 工件： 40~10% 削 刀具： 9~3%
介质： 1%
切屑： 28% 钻 工件： 52.5% 削 刀具： 14.5%
介质： 5%
2.影响切削温度的因素
① 切削用量： 、vc 、f 愈大a，p 切削温度愈高。但 v的c影响最大 、 次之f 、 最a小p。
一、切屑的形成过程及切屑的种类
1. 切屑的形成过程与切屑变形
450 M A
F
MA
F
BO
B
O
切屑的形成
2. 切屑的种类
1) 带状切屑 特征：底层光滑，上表面呈毛茸状。 形成条件：塑性材料、切削速度大、较大的0 、切削
厚度较小。
2) 节状切屑(挤裂切屑) 特征：底层光滑、有时有裂 纹，上表面呈锯齿状。 形成条件：中等硬度的塑性材料、切削速度较低、较
1000 60
（m/s）
往复直线运动：
vc
2Lnr
1000 60
2）进给量（f） （mm）
（m/s）
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）
v f f n （mm/s）
进给量
dw ap
ap
dm
n
3）切削深度（ap）（mm）
a . 冷却作用：
b . 润滑作用：
c . 洗涤与排屑作用：
d . 防锈作用：
2) 切削液的种类 ① 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。 ② 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。 ③ 切削油：矿物油；润滑作用。
【机械制造基础课件】2.1切削过程中的变形--切削过程规律
，
法应力 =s
剪应力，=
O
A
B
黏结区
滑动区
刀具
OA—黏结区（内摩擦区）：摩擦系数是变化的 AB—滑动区（外摩擦区）：摩擦系数是常数
Ff s Fn av
黏结区内摩擦
切塑性金属时，切屑与前刀面间高温(几)、高压 （2-3GPa）使切屑底部与前刀面间发生黏结，亦称 “冷焊”；
1. 剪切角与前刀面上摩擦角的关系 前刀面上：法向力Fn和摩擦力Ff； 剪切面上：正压力Fns剪切力Fs 两对力平衡。
作用在切屑上的力及其与角度关系
在直角自由切削下，作用在切屑上的力有：前刀面上的法向 力这F两n对和力摩的擦合力力Ff，应在该剪互切相面平上衡也。有一个正压力Fns和剪切力Fs，
2．挤裂切屑
外侧面呈锯齿状，内侧面有时有 裂纹
加工塑性金属材料，切削厚度较 大，切削速度较低，刀具前角较 小时得到
切削力波动较大，切削过程产生 一定的振动，已加工表面较粗 糙。
3．单元切屑
生产中很少见到。 在挤裂切屑的基础上切削
厚度增大，切削速度、前角 减小，使剪切裂纹进一步扩 展而断裂成单元体。
o
卡片模型 切削层金属就象一摞卡片，在刀具作用下受剪应力 后沿卡片间滑移而成为切屑。滑移方向就是剪切面 方向。
卡片模型
研究切削变形的实验方法
侧面变形观察法 高速摄影法 快速落刀法 SEM观察法 光弹性、光塑性实验法 其它方法，如：X射线衍射等
表示变形程度的方法
•剪切角 •剪应变 •变形系数 •刀屑接触长度 L
(1) 剪切角
剪切角可采用快速落刀实 验获得切屑根部照片再测量 得到。 o
法应力 =s
剪应力，=
O
A
B
黏结区
滑动区
刀具
OA—黏结区（内摩擦区）：摩擦系数是变化的 AB—滑动区（外摩擦区）：摩擦系数是常数
Ff s Fn av
黏结区内摩擦
切塑性金属时，切屑与前刀面间高温(几)、高压 （2-3GPa）使切屑底部与前刀面间发生黏结，亦称 “冷焊”；
1. 剪切角与前刀面上摩擦角的关系 前刀面上：法向力Fn和摩擦力Ff； 剪切面上：正压力Fns剪切力Fs 两对力平衡。
作用在切屑上的力及其与角度关系
在直角自由切削下，作用在切屑上的力有：前刀面上的法向 力这F两n对和力摩的擦合力力Ff，应在该剪互切相面平上衡也。有一个正压力Fns和剪切力Fs，
2．挤裂切屑
外侧面呈锯齿状，内侧面有时有 裂纹
加工塑性金属材料，切削厚度较 大，切削速度较低，刀具前角较 小时得到
切削力波动较大，切削过程产生 一定的振动，已加工表面较粗 糙。
3．单元切屑
生产中很少见到。 在挤裂切屑的基础上切削
厚度增大，切削速度、前角 减小，使剪切裂纹进一步扩 展而断裂成单元体。
o
卡片模型 切削层金属就象一摞卡片，在刀具作用下受剪应力 后沿卡片间滑移而成为切屑。滑移方向就是剪切面 方向。
卡片模型
研究切削变形的实验方法
侧面变形观察法 高速摄影法 快速落刀法 SEM观察法 光弹性、光塑性实验法 其它方法，如：X射线衍射等
表示变形程度的方法
•剪切角 •剪应变 •变形系数 •刀屑接触长度 L
(1) 剪切角
剪切角可采用快速落刀实 验获得切屑根部照片再测量 得到。 o
机械制造基础第三版电子课件模块八金属切削加工的基础知识
2．进给速度vf 进给速度是指在单位时间内，刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量。
3．背吃刀量ap 背吃刀量一般指工件上待加工表面和已加工表面间的垂直距离。
二、知识链接 （一）金属切削加工 金属切削加工就是利用金属切削机床，使用金属切削刀具对金属材料进行切削
加工，切除工件上的多余金属，使之成为具有一定几何形状、尺寸精度、几何精 度和表面质量的工件。
一、任务实施 （一）任务引入
已知工件材料为调质45 钢，Rm=0.735 GPa，如图8-19
所示为工件加工尺寸（其中Δ、y 分别为入切、超切长度）。
要求加工后达到h11 级精度，表面粗糙度Ra 值为3.2 μm。
半精车直径余量为1.5 mm，使用CA6140 型普通车床，请 选择粗车与半精车的刀具几何参数。
尺寸，也称切削宽度，单位为mm。
（4）切削层公称横截面积AD：简称切削面积，其单位为mm2。
课题二 刀具切削部分的几何参数 任务 标注刀具切削部分的几何角度
任务说明 ◎ 通过学习，能够正确标注正交平面参考系中刀具的角度。 技能点 ◎ 能够正确标注正交平面参考系中刀具的角度。 知识点 ◎ 刀具切削部分的组成。 ◎ 刀具的标注角度。 ◎ 刀具参考坐标系。
刀尖角εr ——主切削刃与副切削刃在基面上的投影间的夹角。 楔角βo ——在正交平面中测量的前面与后面的夹角。
（四）刀具的工作角度
如图8-11 所示为刀具工作参考系与基准平面， 工作参考系为在考虑进给运动所生成的合成运动速
度方向情况下的参考系。其中vc 为主切削速度，ve 为合成切削速度，pre 为工作参考系基面，poe 为工 作参考系正交平面，pse 为工作参考系切削平面。
（二）分析及解决问题 1．确定刀具类型与材料 粗车、半精车车刀材料选用YT15。刀具寿命为T=60 min。选择刀杆材料为 45 钢，刀杆尺寸为16 mm×25 mm（按机床中心高选取），刀片厚度为6 mm。
机械制造技术基础第1章金属切削加工基础知识 共116页
吃刀量asp，也常称为切削用量三要素。
• （1）切削速度
• 切削速度即主运动的速度。 • ① 主运动为旋转运动 • 大多数主运动属于回转运动，切削速度为刀具或工件最大直径
• 处的线速度v：c60 d 1n 000(m /s或 者 m /m in)
• d——完成主运动的刀具或者工件的最大直径(mm)； • n——主运动的转速(rad/S或r/min)。
（2）进给运动和进给速度
① 由机床或人力提供的，使主运动能够继续切除工件上 多余金属以形成工件表面所需的运动称为进给运动。
② 进给运动可以用进给速度vf或进给量f、fz、af来表示。
③ 进给运动的特点：速度低；消耗的机床功率少；各种 切削加工方法可以有一个或多个进给运动，一般不唯一。
1.2 切削运动与切削用量
运动的总和。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这 些成形运动。
例1-1 用普通车刀车削外圆 • 母线——圆，由轨迹法形成，需 要一个成形运动B1。 • 导线——直线，由轨迹法形成， 需要一个成形运动A2。 • 表面成形运动的总数为两个，即 Bl和A2，都是简单的成形运动。
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
母线
导线
成形法
导线
母线
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
表面成形运动是保证得到工件 要求的表面形状的运动。例 如用车刀车削外圆柱面，形 成母线和导线的方法，都属 于轨迹法。工件的旋转运动 B1，产生母线（圆）；刀具 的纵向直线运动A2产生导线 （直线）。运动B1和A2就是 形成外圆表面两两个成形运 动。
螺旋线
螺纹牙形 渐开线
• （1）切削速度
• 切削速度即主运动的速度。 • ① 主运动为旋转运动 • 大多数主运动属于回转运动，切削速度为刀具或工件最大直径
• 处的线速度v：c60 d 1n 000(m /s或 者 m /m in)
• d——完成主运动的刀具或者工件的最大直径(mm)； • n——主运动的转速(rad/S或r/min)。
（2）进给运动和进给速度
① 由机床或人力提供的，使主运动能够继续切除工件上 多余金属以形成工件表面所需的运动称为进给运动。
② 进给运动可以用进给速度vf或进给量f、fz、af来表示。
③ 进给运动的特点：速度低；消耗的机床功率少；各种 切削加工方法可以有一个或多个进给运动，一般不唯一。
1.2 切削运动与切削用量
运动的总和。为了加工出所需的零件表面，机床就必须具备这 些成形运动。
例1-1 用普通车刀车削外圆 • 母线——圆，由轨迹法形成，需 要一个成形运动B1。 • 导线——直线，由轨迹法形成， 需要一个成形运动A2。 • 表面成形运动的总数为两个，即 Bl和A2，都是简单的成形运动。
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
母线
导线
成形法
导线
母线
1.1 工件表面的成形方法及所需的成形运动
加工表面的形成
表面成形运动是保证得到工件 要求的表面形状的运动。例 如用车刀车削外圆柱面，形 成母线和导线的方法，都属 于轨迹法。工件的旋转运动 B1，产生母线（圆）；刀具 的纵向直线运动A2产生导线 （直线）。运动B1和A2就是 形成外圆表面两两个成形运 动。
螺旋线
螺纹牙形 渐开线
机械制造基础课件 第一章 金属切削过程及其控制(第二节)第一次课
第一章 金属切削过程及其控制
重点内容回顾--合成切削运动与合成切削速度
合成切削运动：由同时进行的主运动和 进给运动合成的运动。
合成切削运动方向：切削刃上选定点相 对工件的瞬时合成切削运动的方向。
合成切削速度Ve：切削刃上选定点相对 工件的合成切削运动的瞬时速度。
ve vc v f
合成切削速度角η：主运动方向和合成 切削运动方向之间夹角。
切削层体积＝切削层截面积（Ac）. lD ＝切屑截面积（Ach）.lch
已知 又知
Ac＝ap.f ξ＝ lD / lch= Ach/ Ac Ach＝1000Q/ ρ. Lch(mm2)
lD— 切削层长度 lch—切屑长度
故
ξ＝1000Q/ ρ. Lch. ap.f
第一章 金属切削过程及其控制
第二节 金属切削过程的基本规律与控制 一、切削变形与切屑
法剖面 前刀面
基面
主偏角kr 副偏角kr’ 法前角γn
法后角αn
刃倾角λS
在法平面参考系中的标注角度
主切削刃
第一章 金属切削过程及其控制
重点内容回顾—车刀的标注角度
切深剖面Pp:
“通过主切削刃上
选定点，同时垂直 于基面和假定工作
后刀面
切削平面
平面的平面”。
基面
前刀面
进给剖面
切深剖面
基面
进给剖面Pf： “通过主切削刃上 选定点，平行于进 给方向并垂直于基 面的平面”
第二节 金属切削过程的基本规律与控制 一、切削变形与切屑
（一）切削变形与切屑形成——变形区的划分
Ⅱ
三个变形区分析
Ⅰ
➢ 第Ⅰ变形区：即剪切变形区，金属剪切 滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变
13机械制造基础2_齿加工和磨削
动画7 剃齿
第 16 页
视频5 剃齿
第 17 页
12.4.2 刀具、夹具、工件的安装
1．剃齿刀的安装 剃齿的安装角ψ按下式计算: ψ=β工+β刀 式中：β刀——刀具分度圆螺旋角; β工——被剃齿轮分度圆螺旋角。 剃齿面的安装精度、刀杆的径向圆跳动量一般小于0.003mm； 刀具安装好后，刀具端面圆跳动量一般小于0.006mm。
7
8~7
1.6~0.4
3.2~1.6
高
一般较滚齿低 较高 高 很高 成形高于展成
拉床
插齿机 滚齿机 剃齿机 珩齿机 磨齿机
大批大量生产7级精度的内齿 轮
单件成批生产中等质量的内外 圆柱齿轮、多联齿轮 单件成批生产中等质量的外圆 柱齿轮、蜗轮 精加工未淬火的圆柱齿轮 成批大量光整加工已淬火的圆 柱齿轮 精加工已淬火的圆柱齿轮
插齿过程如同一对齿轮作无侧隙的啮合运动,其中一个是被加 工齿轮,另一个是插齿刀(在每一个齿上磨出前角和后角以形成刀刃， 切削时插齿刀作上下往复运动，从工件上切除切屑。插齿刀的
模数和压力角必须与被加工齿轮的模
数和压力角相同。如动画6所示，当 插削圆柱直齿轮时，插齿机必须有以 下几个运动： ①切削运动; ②周向进给运动; ③分齿运动; ④径向进给运动; ⑤退 刀运动。
动画10 常用剃齿法
0.03mm)。
动画11 鼓形齿剃削
第 21 页
12.5 珩齿（见视频6）
12.5.1 珩齿加工原理
珩齿加工是应用珩轮与被珩齿轮作自由啮合传动,利用其齿面间 的相对滑动速度和压力来进行珩削的一种齿面精加工方法。珩齿运 动和剃齿基本相同，一般用于淬硬齿轮的最终加工，与剃齿不同的 是珩齿加工余量很少，只需一次进行到底，故开始时齿面压力较大， 随后逐渐减小，直至压力消失时，珩齿便告结束。