《机械制造基础》金属切削加工基础
机械制造基础-金属切削加工(本)
车刀结构
（1）焊接式车刀 （2）机夹重磨式车刀 （3）机夹可转位车刀
Page 41
车刀结构
可转位车刀特点： 避免焊接缺陷 减少调刀时间 刀具材料性能好 标准化程度高
Page 42
2.车刀切削部分的主要角度
(1).坐标平面参考系 ① 基面pr：通过主切削刃选 定点，与该点切削速度垂直 的平面 ②主切削平面ps：通过主切 削刃选定点，与主切削刃相 切并垂直于基面 ③正交平面po ：通过主切削 刃选定点，同时垂直于基面 和主切削平面 ④假定工作平面pf ：通过主 切削刃选定点，垂直于基面 并平行于假定进 给运动方向
• 目前还没有一种刀具材料能够全部满足上述要求。
Page 27
一、
• • • •
常用刀具材料及其选择
碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金
常 用 新 型 材 料
Page 28
• 陶瓷刀具 • 金刚石刀具 • 立方氮化硼
碳素工具钢
• 碳素工具钢（T10、T12等）——含碳量较高（0.71.3）的优质钢，杂质少（S、P），淬火后较硬
Page 36
立方氮化硼
• 立方氮化硼刀具的硬度、耐磨性、热稳定 性、化学稳定性、导热性都比较高； • 主要的两大类氮化硼刀具是： • 整体聚晶立方氮化硼 • 立方氮化硼复合片
Page 37
刀具构造
二、刀具的组成
n
夹持部分 切削部分
f
刀具的组成：
切削部分 夹持部分
Page 38
三、刀具的几何形状
• 直线度 • 平面度 • 圆度
圆柱度 线轮廓度 面轮廓度
形状公差的标注
在图纸上用两个框格标注，前一框格标注形 状公差符号，后一框格填写形状公差值
《机械制造基础》课程标准(2019高职高专机电类专业)
《机械制造基础》课程标准（2019高职高专机电类专业）1.前言1.1课程性质《机械制造基础》是一门综合性技术的基础理论课。
通过本课程的学习，使学生了解工程常用材料的性能、用途，冷热加工和热处理基本知识；具有机械零件几何精度和相互配合的知识；掌握金属切削原理和机械加工工艺的基本知识；了解机械加工的方法和常用机床的基本知识。
1.2设计思路本课程的教学设计以培养机械制造加工应用能力和基本素质为主线，采用理论教学、试验教学、金工实习相互结合的教学方式，以通过重组、整合、优化的“五模块”知识体系进行理论和实践教学，使整个课程教学和人才培养方案最终落到实处。
结合生产实际和学生特点和机械制造基础实训的基本条件，将教学内容整合为五大模块，通过理论教学与实践教学将对学生的“知识、能力和素质”培养目标结合在一起，增强教学内容的针对性、适用性和实用性。
以任务为驱动组织教学资源，确定教学内容，组织教学，以项目为导向，每一个项目又分为若干个又针对性的学习任务，以追求时效性为目的的组织课堂教学，开展课外教学，选择教学方法，注重学生“学”和“做”的过程，围绕教学目标达到课程教学目的，培养学生机械制造生产应用的基本能力。
2.课程目标2.1总体目标本课程通过学习工程材料相关理论与性能改善方法、毛坯制造技术与加工要求、金属切削的基本理论、机械零件的加工方法、工艺装备及制造工艺等知识，培养学生能根据零件的使用性能进行合理选材及合理安排热处理进行加工的工程能力及培养学生合理选择零件加工方法、熟练应用机床、夹具及工艺文件等方面的能力。
2.2具体目标2.2.1知识目标1.能利用常用工程材料的性能、应用范围的知识分析机械制造中常用材料的选用原则与方法。
2.熟悉各种主要加工方法的基本工艺理论和工艺特点，具有选择毛坯、零件加工方法的基本知识和能力。
3.能根据毛坯及零件的结构工艺性，分析常用机械零件的加工方法，它们的极限与配合的组成与特点。
4.了解各种常用加工方法所用设备的工作原理和适用范围。
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。
天津理工大学机械制造基础1.1.1 (1)
③切削层公称横截面积AD
在切削层参数平 面内度量的横截 面积。
AD＝hDbD=apf
上述公式中可看出 hD、bD均与主偏角有 关，但切削层公称横截面积AD只与hD、bD 或f、ap有关。
图2－3 车削时的切削层尺寸
直角切削
三、刀具材料
金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何 参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削 性能。
在车削(切断、车螺纹、车丝杠)、镗孔、铣削等加工 中，通常因刀具工作角度的变化，对工件已加工表面质 量或切削性能造成不利影响。
1、横向进给运动对工作前、后角的影响
oe
o
oe
o
arctan v f vc arctan f d 切
2、轴向进给运动对工作前、后角的影响
轴向进给车外圆时，合成切削运动产生的加工轨迹 是阿基米德螺旋线，从而使工作前角γoe增大、工作后 角αoe 减小(图2-10) 。
切屑, 从而形成具有所需几 何特性的已加工表面。
进给运动可由刀具完
成(如车削)，也可由工件完 成(如铣削)，可以是间歇的 （如刨削）, 也可以是连续 的（如车削）。
切削刃上选定 点相对于工件 的进给运动的 瞬时速度。
切削刃上选定 点相对于工件 的瞬时进给方 向。
（3）合成切削运动主运动和进ຫໍສະໝຸດ 运动 合成的运动称为合 成切削运动。
刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削 部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配 的刀具材料。
金属切削过程中的加工质量、加工效率、加 工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选 择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切 削性能评估的三要素。
1. 刀具材料应具备的性能
（1）高的硬度
机械制造基础答案
工程材料一、判断题1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。
（√）2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。
（√）3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。
（√）4．HBW 是洛氏硬度的硬度代号。
（×）5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。
（×）6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。
（×）7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。
（×）8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。
（√）9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。
（×）10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。
（×）11．晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
（√）12．理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。
（×）13．室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。
（×）14．纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。
（×）15．金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。
（×）16．铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。
（×）17．厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。
（×）18．α-Fe 属于面心立方晶格晶格类型。
（×）19．金属Cu、Al 都是面心立方晶格。
（√）20．金属实际结晶温度小于理论结晶温度。
（√）21．在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C 的合金才能发生共析反应。
（×）22．一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。
（√）23．铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe 中的间隙固溶体。
（×）24．奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。
（√）25．渗碳体是硬而脆的相。
（√）26．铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。
（×）27．铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。
（×）28．钢铆钉一般用高碳钢制作。
《机械制造基础(第4版)》电子教案 项目四 机械加工基础
（1）切削层厚度垂直于切削表面度量的切削层尺寸称为切 削层公称厚度（以下简称为切削厚度）。车外圆时，如车刀 主切削刀为直线，则
hD f sin r
（2）切削层宽度沿切削表面度量的切削层尺寸称为切削层 公称宽度（以下简称为切削宽度）如车刀主切削刃为直线， 则
bD a p / sin r
（3）切削层横截面积切削层在切削层尺寸度量平面内的横 截面积称为切削层公称横截面积（以下简称为切削面积）。 可用下式计算
3．刀具的工作角度 上面讨论的外圆车刀的标注角度，是在忽略进给运动
的影响并假定刀杆轴线与纵向进给运动方向垂直以及切削 刃上选定点与工件中心等高的条件下确定的。如果考虑进 给运动和刀具实际安装情况的影响，参考平面的位置应按 合成切削运动方向来确定，这时的参考系称为刀具工作角 度参考系。
n f
前刀面
（1）刀具切削部分的组成
三个刀面、两个刀刃、一个尖
n
主后面
f
前刀面
（1）刀具切削部分的组成
三个刀面、两个刀刃、一个尖
n
主后面
f
副后面 前刀面
（1）刀具切削部分的组成
三个刀面、两个刀刃、一个尖
主切削刃
n
f
前刀面
1）刀具切削部分的组成
三个刀面、两个刀刃、一个尖
主切削刃
n
f
副切削刃 前刀面
已加工表面和待加工表面之间。
vc
dn 1000
知识模块3．切削用量
削用量是指切削速度、进给量（或进给速度） 和背吃刀量。三者又称为切削用量三要素。 (1) 切削速度（m／s或m／min）
切削刃上选定点相对于工件的主运动速度称为 切削速度。计算切削速度时，应选取刀刃上速度最 高的点进行计算。主运动为旋转运动时，切削速度 由下式确定
机械制造技术基础教学课件PPT金属切削加工的基础
1.2.5 刀具材料
刀具材料的基本性能
高的硬度
刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在HRC60以上。
高的耐热性
刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
☆ 曲面：是以曲线为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺 旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：铣削、成形磨削、数 控铣削、电火花加工、激光加工等
1.1.2 切削运动
概念：刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属 分类：
主运动：切除切屑所需的基本运动。 3个特点：速度最快；消耗功率最大；唯一性。
进给运动：使金属层不断投入被切削的运动。 3个特点：速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多 个。
高合金工具钢（高速钢）
通用型高速钢、高性能高速钢 熔炼高速钢和粉末高速钢
例题：下图为外圆车削示意图，在图上标注：
1 主运动、进给运动和背吃刀量；
2 已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；
3 基面、主剖面和切削平面；
4 刀具角度0＝15、0＝6、Kr＝55、Kr＝45、s＝－10 。
待加工待表加面工表面
主运动
主运动
加工加表 工表面面
已已加加工工表面 表面
基面
基面
切削平面
第1章 金属切削加工的基础知识
金属切削加工实例
第1章 金属切削加工的基础知识
内容
切削加工运动分析及切削要素 金属切削刀具 切削过程中的物理现象 工件材料的切削加工性 切削液
1.1 切削加工的运动分析及切削要素
《机械制造基础》复习题分析
按课本复习纲要第一章金属切削的基础知识1、P4切削用量三要素（定义、公式及单位）2、图1-63、图1-9几个图中角度的标注、名称及作用4、刃倾角及其对排屑方向的影响图1-145、车刀刀尖高于（低于）工件旋转中心时，刀具的工作角度（前角后角）的变化（图1-16）6、切屑的三种种类是什么？7、什么叫积屑瘤？及其对切削加工的影响是什么？8、切削力和切削功率的计算，把后面P31作业8、9、109、切削热的传出靠什么？10、什么叫刀具的耐用度？11、P22产品质量包括什么？12、什么叫加工硬化？13、选择切削用量的顺序是什么？第二章金属切削机床的基本知识1、说出卧式车床的各部分名称（图2-1a）2、机床有那几个主要部分组成？4、机床机械传动的组成P42页第三章切削方法综述1、车铣钻镗磨的尺寸精度和表面粗糙度2、P85复习题（5）、（12）（18），思考和练习题3、周铣、端铣、顺铣、逆铣第四章精密加工1、什么叫精整？光整？并举例2、特种加工的定义？并举例。
3、电火花加工特点及应用？4、超声加工特点及应用第五章典型零件加工分析1、会选择各类方法加工合适的产品！2、平面、外圆、孔加工方法及其选择方案的确定及适用场合？4、齿轮加工（重点）三种齿轮加工方法及其原理按原理加工的两种方法及定义5、P118作业（P118思考和练习2、3）第六章工艺过程的基本知识1、工步及工序定义、工艺过程、工艺规程2、工件的六点定位原理夹具的组成完全定位、不完全定位、欠定位、重复定位3、针对图6-8、6-9、分析自由度4、定位基准的选择？粗基准的选择放5、粗基准的选择原则？6、精基准的选择原则？P141 5、8、9、10、11、12《金工实习》期末考试模拟试题（一）一．单选题（每小题1分，共40分）8.图3中螺纹与圆柱体之间的回转槽，是螺纹退刀槽还是进刀槽？A.是螺纹退刀槽B.是螺纹进刀槽C.此槽与螺纹加工无关9.在相同切削条件下，主偏角kr为90度的车刀，其切削径向分力比kr为45度的车刀大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.2 刀具的基本结构及常用刀具材料
一、刀具的组成
切削部分 （刀头）
前刀面： 切屑流出所经过的表面。
主切削刃
主后刀面：刀具上与工件的过刀渡尖表面相对的表面。
副切削刃
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）
二、刀具几何形状
1. 三个辅助平面
切削平面
n
① 基面
dw dm
过切削刃选定点，与
该点切削速度方向相
垂直的平面。
② 切削平面
f
过切削刃选定点，与该点
过渡表面相切，并垂直于
基面的平面。
正交平面
③ 正交平面
过切削刃选定点，并同时垂直与基面和切削平 面的平面。
二、刀具几何形状
2. 刀具的主要标注角度
切削平面
1) 前角（0） 前刀面和基面 之间的夹角。
在正交平面内度量。 2）后角（0）
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）
ap
dw
dm 2
（mm）
f
Kr
背吃刀量（旧称切削深度）
2. 切削层几何参数
f
2
1
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。
f
Kr
ap
1)切削厚度（hD） （mm）
两相邻加工表面之间的垂直距离。
hD f sin kr （mm）
f
2)切削宽度（bD） （mm）
Kr
沿主切削刃度量的切削层的长度。
bD
ap sin kr
（mm）
3)切削面积（AD） （mm2）
AD f a p hD bD （mm2） 切削层参数(车外圆)
主后刀面和切削平 f
面之间的夹角。 在正交平面内度量。 3）主偏角（kr）
4）副偏角（kr’）
在基面内度量。
dw dm
n
0
0
Kr’ kr
正交平 面
车刀的主要几何角度1
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
车刀的主要几何角度2
4. 刀具的结构形式
1）焊接式车刀 2）机加重磨式车刀 3）机加可转位式车刀
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。
金属切削运动实例
3. 零件上的三个表面
已加工表面 待加工表面 过渡表面(加工表面)
dw dm
待加工表面
n
过渡表面 已加工表面
5 . 刃倾角（ S ）
作用
①影响切削刃的锋利程度； ②影响切屑流出方向； ③影响刀头强度和散热条件； ④影响切削力的大小和方向。
选择： 精加工：取 正（+S ）
粗加工：可取零或负（ S =0、- S ）
四、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 60HRC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(热硬性)。 ⑸ 有较好的工艺性。 2. 常用刀具材料 ⑴ 碳素工具钢
第3章 金属切削加工基础
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。
切削加工概述
3.1 金属切削加工概论
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。
C= 0.7~1.4%；T8、T10、T10A、T12等 HRC≈61~65
a. 淬火后硬度高； HRC≈61~65
b. 价格低；
特点 ｃ.耐热温度低； 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℃
三、切削要素
f
1. 切削用量三要素 1）切削速度（vc）m/s
在切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度。
切削速度
旋转运动： vc dn
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。
低。同时，容易引起
系统振动。
kr’ kr
f
系统刚性好：取较小的kr。100~300、450。 选择
系统刚性差：取较大的kr。600、750、900。
4 . 副偏角（kr’） 作用：最终形成已加工表面。
Kr’：使已加工表面残留密集的高度减小，降低工 件的表面粗糙度。
选择：在不产生振动的前提下，取小值。
后角（ 0）只能是正的。
精加工： 0= 80~120 粗加工： 0= 40~80 3 . 主偏角（kr）
作用： 改善切削条件，提高刀具寿命。
减小kr：当ap、f 不变时， 则 bD 、hD — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。
dw
ap
dm
但减小kr
Fy 、
n
Fx ，加大工件的变形
挠度，使工件精度降
5.手工画刀具的主要标注角度
三、刀具角度对加工过程的影响
1. 前角（0）
① 减小切屑的变形； 作用
② 减小前刀面与切屑之间的摩擦力。
a .减小切削力和切削热； 所以 0 ： b .减小刀具的磨损；
c .提高工件的加工精度和表面质量。
0
加工塑性材料和精加工—取大前角（ 0 ） 选择：
加工脆性材料和粗加工—取小前角（0 ）
应用：速度低、形状复杂的工具。如铰刀、板牙、丝锥等。
⑶ 高速钢 HSS（High Speed Steel）
高合金钢。 W=6~20%；Cr=3.8~4.4%；V=1.0~4%
HRC≈62~69 耐热温度 —600℃ 应用：各种形状复杂的刀具。
W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2
如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。
前角（0）可正、可负、也可以为零。
高速钢车削碳钢： 0=200-300 硬质合金车削碳钢： 0=100-200
2. 后角（ 0）
作用： 减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦力。
所以 0
a .减小切削力和切削热；
b .减小刀具的磨损； c .提高工件的加工精度和表面质量。
0
0
选择： 加工塑性材料和精加工—取大后角（ 0 ） 加工脆性材料和粗加工—取小后角（ 0 ）