《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》前兩章

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1、機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)參 考 教 材 ：n 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) ， 賈 振 元 、 王 福 吉 主 編 ， 科學(xué) 出 版 社 ， 2011n 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) （ 第 3版 ） ， 盧 秉 恒 主 編 ，機(jī) 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2009n 金 屬 切 削 原 理 （ 第 2版 ） ， 陳 日 曜 主 編 ， 機(jī) 械工 業(yè) 出 版 社 ， 2009 緒 論n 制 造 業(yè) 與 制 造 技 術(shù)n 零 件 與 機(jī) 器n 單 工 序 與 制 造 系 統(tǒng)n 本 課 程 的 內(nèi) 容 與 學(xué) 習(xí) 方 法 零 件 的 成 形 原 理1、 質(zhì) 量 變 化 m 0的 制 造

2、 過(guò) 程n 去 除 成 形 ： 切 削 加 工 、 磨 削 加 工 、 電 加 工 、三 束 加 工 等 。n 切 削 加 工 通 過(guò) 刀 具 和 工 件 之 間 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 及 力 的 作 用實(shí) 現(xiàn) 。 切 削 過(guò) 程 中 有 力 、 熱 、 變 形 、 振 動(dòng) 、 磨 損 等現(xiàn) 象 發(fā) 生 。 這 些 運(yùn) 動(dòng) 和 現(xiàn) 象 的 綜 合 決 定 了 零 件 最 終 獲 得的 幾 何 形 狀 及 表 面 質(zhì) 量 。 2、 質(zhì) 量 變 化 m 0的 制 造 過(guò) 程n 受 迫 成 形 ： 鑄 造 、 壓 力 加 工 、 模 具 成 形 等 。n 模 具 成 形 現(xiàn) 代 工 業(yè) 產(chǎn) 品 的 6

3、0 90 需 要 使 用 模 具 加工 。 模 具 成 形 制 品 適 合 于 大 批 量 生 產(chǎn) 。 模 具 制 造 一 般 是 單 件 或 小 批 量 生 產(chǎn) 。 3、 質(zhì) 量 變 化 m 0的 制 造 過(guò) 程n 堆 積 成 形 ： 焊 接 、 涂 覆 、 快 速 成 形 、 3D打 印 等 。n 快 速 成 形 零 件 是 通 過(guò) 材 料 逐 漸 累 加 成 形 ， 可 以 成 形 任 意復(fù) 雜 形 狀 的 零 件 ， 而 無(wú) 需 刀 具 、 夾 具 等 生 產(chǎn) 準(zhǔn)備 活 動(dòng) 。 快 速 原 型 技 術(shù) （ RP） 基 于 RP的 快 速 模 具 制 造 技 術(shù) 3D打 印 第 1章 機(jī)

4、 械 加 工 方 法 與 切 削 機(jī) 床學(xué) 習(xí) 目 的 與 要 求 ：（ 1） 熟 悉 傳 統(tǒng) 加 工 方 法 的 加 工 范 圍 。（ 2） 熟 悉 主 要 加 工 機(jī) 床 的 類 型 、 結(jié) 構(gòu) 及 其 加 工工 藝 特 點(diǎn) 。（ 3） 了 解 各 種 刀 具 的 結(jié) 構(gòu) 和 用 途 。（ 4） 了 解 機(jī) 床 的 分 類 和 型 號(hào) 編 制 方 法 。（ 5） 熟 悉 機(jī) 床 的 傳 動(dòng) 方 法 和 傳 動(dòng) 鏈 。（ 6） 了 解 特 種 加 工 與 常 規(guī) 切 削 加 工 的 區(qū) 別 。（ 7） 了 解 特 種 加 工 的 原 理 、 特 點(diǎn) 和 應(yīng) 用 范 圍 。 機(jī) 械 加 工 通

5、 過(guò) 機(jī) 床 利 用 工 具 去 除 毛 坯 上 多 余的 材 料 ， 獲 得 零 件 所 需 的 形 狀 、 尺 寸 和 表 面 質(zhì)量 。也 就 是 通 過(guò) 刀 具 和 工 件 之 間 力 的 作 用 以 及 相 對(duì) 運(yùn)動(dòng) 去 除 材 料 形 成 工 件 表 面 。n 主 （ 切 削 ） 運(yùn) 動(dòng) ： 施 加 力 的 作 用 去 除 材 料 。n 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ： 通 過(guò) 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 形 成 所 需 要 的 工 件 表面 。機(jī) 械 加 工 方 法 運(yùn) 動(dòng) 關(guān) 系 和 工 具 形 式 1.1 傳 統(tǒng) 切 削 加 工 方 法 與 切 削 機(jī) 床 1.1.1 車 削 與 車 床 1、 車 削

6、加 工n 最 基 本 的 機(jī) 械 加 工 方 法 。n 以 工 件 旋 轉(zhuǎn) 作 為 主 運(yùn) 動(dòng) ， 通 過(guò) 刀 具 對(duì) 工 件 實(shí) 現(xiàn)不 同 的 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ， 獲 得 不 同 的 工 件 形 狀 。n 主 要 形 成 回 轉(zhuǎn) 表 面 ， 也 可 以 加 工 平 面 。 刀 具 沿 平 行 于 工 件 旋 轉(zhuǎn) 軸 線 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ， 形 成 內(nèi) 、外 圓 柱 面 。 刀 具 沿 與 軸 線 相 交 的 斜 線 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ， 形 成 內(nèi) 、外 圓 錐 面 。 刀 具 沿 一 條 曲 線 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) ， 形 成 特 定 的 旋 轉(zhuǎn) 曲面 。 車 削 還 可 以 加 工 螺 紋 面

7、 、 端 平 面 、 偏 心 軸 等 。 n 工 藝 特 點(diǎn) 適 用 范 圍 廣 泛 。 容 易 保 證 被 加 工 零 件 各 表 面 的 位 置 精 度 。 可 用 于 有 色 金 屬 零 件 的 精 加 工 。 切 削 過(guò) 程 比 較 平 穩(wěn) （ 切 削 力 穩(wěn) 定 、 慣 性 小 、 沖擊 小 ） 。 生 產(chǎn) 成 本 較 低 。 加 工 的 萬(wàn) 能 性 好 。 n 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度 普 通 車 削 ： IT8 IT7， Ra6.3 1.6 m( 4 6)。 精 密 車 削 ： IT6 IT5， Ra0.4 0.1 m( 8 10)。 超 精 密 車 削 ： Ra0

8、.04 m( 11以 上 )。 2、 車 床臥 式 車 床 ， 立 式 車 床 ， 轉(zhuǎn) 塔 車 床 ， 自 動(dòng) 和 半 自 動(dòng)車 床 ， 仿 形 車 床 ， 數(shù) 控 車 床 等 。 臥 式 車 床 ： 中 小 型 零 件 加 工 。 立 式 車 床 ： 大 型 或 重 型 零 件 加 工 。 轉(zhuǎn) 塔 車 床 ： 形 狀 比 較 復(fù) 雜 的 小 型 零 件 加 工 ， 不能 加 工 螺 紋 。 圖 1.2 CA6140普 通 型 臥 式 車 床1、 11-床 腿 ； 2-進(jìn) 給 箱 ； 3-主 軸 箱 ； 4-床 鞍 ； 5-中 滑 板 ； 6-刀 架 ； 7-回 轉(zhuǎn) 盤8-小 滑 板 ； 9-

9、尾 座 ； 10-床 身 ； 12-光 杠 ； 13-絲 杠 ； 14-溜 板 箱 圖 1.4 普 通 轉(zhuǎn) 塔 車 床 及 加 工 零 件1-主 軸 箱 2-前 刀 架 3-床 身 4-前 刀 架 溜 板 箱 5-轉(zhuǎn) 塔 刀 架 1.1.2 銑 削 與 銑 床1、 銑 削 加 工n 以 刀 具 的 旋 轉(zhuǎn) 作 為 主 運(yùn) 動(dòng) ， 工 件 通 過(guò) 裝 夾 在機(jī) 床 的 工 作 臺(tái) 上 完 成 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。 普 通 銑 削 一 般 加 工 平 面 、 溝 槽 面 等 。 采 用 成 形 銑 刀 可 以 加 工 特 定 的 曲 面 ， 如 銑 削齒 輪 等 。 數(shù) 控 銑 床 通 過(guò) 控 制

10、幾 個(gè) 軸 按 一 定 關(guān) 系 聯(lián) 動(dòng) ，采 用 球 頭 銑 刀 ， 可 以 加 工 復(fù) 雜 曲 面 ， 如 模 具型 腔 、 葉 輪 葉 片 等 。 n 銑 削 方 式按 照 完 成 切 削 的 銑 刀 刀 刃 區(qū) 分 ： 周 銑 ： 由 銑 刀 的 外 圓 面 刀 刃 完 成 加 工 表 面 。 端 銑 ： 由 銑 刀 的 端 面 刀 刃 完 成 加 工 表 面 。加 工 特 點(diǎn) ： 端 銑 ： 加 工 質(zhì) 量 好 ， 多 用 于 大 平 面 銑 削 。 周 銑 ： 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ， 多 用 于 小 平 面 、 溝 槽 和 成 形面 銑 削 。 按 照 銑 削 （ 周 銑 ） 時(shí) 主 運(yùn)

11、 動(dòng) 速 度 方 向 與 工 件 進(jìn) 給方 向 的 相 同 或 相 反 區(qū) 分 ： 順 銑 ： 銑 削 的 主 運(yùn) 動(dòng) 速 度 方 向 與 工 件 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)方 向 相 同 。缺 點(diǎn) ： 切 削 力 容 易 使 工 件 和 工 作 臺(tái) 一 起 向 前 竄 動(dòng) ，進(jìn) 給 量 突 然 增 大 引 起 打 滑 ； 銑 削 有 硬 皮 的 鑄 件和 鍛 件 時(shí) ， 首 先 接 觸 工 件 外 皮 ， 加 劇 刀 具 的 磨損 。 逆 銑 ： 銑 削 的 主 運(yùn) 動(dòng) 速 度 方 向 與 工 件 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng)方 向 相 反 。缺 點(diǎn) ： 切 削 厚 度 從 零 逐 漸 開(kāi) 始 增 大 ， 切 削 之

12、 初 存在 切 削 刃 在 加 工 表 面 的 擠 壓 滑 行 過(guò) 程 ， 加 劇 刀具 的 磨 損 ； 逆 銑 將 工 件 上 抬 ， 易 引 起 振 動(dòng) 。生 產(chǎn) 中 多 采 用 逆 銑 。 n 工 藝 特 點(diǎn) 多 刃 切 削 ， 生 產(chǎn) 率 較 高 。 斷 續(xù) 切 削 ， 散 熱 條 件 較 好 。 應(yīng) 用 范 圍 廣 泛 。 銑 刀 刀 齒 的 切 入 切 出 形 成 沖 擊 ， 切 削 過(guò) 程 容 易產(chǎn) 生 振 動(dòng) ， 限 制 表 面 質(zhì) 量 的 提 高 。n 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度普 通 銑 削 ： IT8 IT7， Ra6.3 1.6m( 4 6)。高 速 銑 削

13、 ： IT6以 上 ， Ra0.8 0.4m( 7 8)以 上 。 2、 銑 床升 降 臺(tái) 式 銑 床 ， 床 身 式 銑 床 ， 龍 門 銑 床 ， 工 具 銑床 ， 仿 形 銑 床 ， 數(shù) 控 銑 床 等 。 升 降 臺(tái) 式 銑 床 ： 工 作 臺(tái) 升 降 ， 單 件 小 批 量 中 小型 零 件 加 工 。 床 身 式 銑 床 ： 刀 具 升 降 ， 大 批 量 中 等 尺 寸 零 件加 工 。 龍 門 銑 床 ： 大 型 零 件 加 工 。 圖 1.10 立 式 升 降 臺(tái) 銑 床1-立 銑 頭 2-主 軸 3-工 作 臺(tái) 4-床 鞍 5-升 降 臺(tái)圖 1.8 臥 式 升 降 臺(tái) 銑

14、床1-床 身 2-懸 臂 3-銑 刀 心 軸 4-掛 架 5-工 作 臺(tái) 6-床 鞍 7-升 降 臺(tái) 8-底 座 圖 1.11 雙 軸 圓 形 工 作 臺(tái) 銑 床1-主 軸 2-立 柱 3-圓 工 作 臺(tái) 4-滑 座 5-底 座圖 1.9 萬(wàn) 能 升 降 臺(tái) 銑 床 圖 1.12 龍 門 銑 床1-床 身 2、 8-臥 銑 頭 3、 6-立 銑 頭 4-立 柱 5-橫 梁 7-控 制 器 9-工 作 臺(tái) 1.1.3 刨 削 與 刨 床1、 刨 削n 刀 具 的 往 復(fù) 直 線 運(yùn) 動(dòng) 作 為 主 運(yùn) 動(dòng) ， 垂 直 于 主切 削 運(yùn) 動(dòng) 方 向 的 刀 具 與 工 件 之 間 的 相 對(duì) 移

15、動(dòng)為 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。n 工 藝 特 點(diǎn)機(jī) 床 與 刀 具 簡(jiǎn) 單 ， 加 工 成 本 低 。 加 工 精 度 低 ， 生產(chǎn) 率 低 。n 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度普 通 刨 削 ： IT8 IT7， Ra6.3 1.6m( 4 6)。精 密 刨 削 ： 平 面 度 0.02/1000， Ra0.80.4m( 7 8)。 2、 刨 床 牛 頭 刨 床 ： 中 小 型 工 件 的 單 件 生 產(chǎn) 。 龍 門 刨 床 ： 加 工 大 型 工 件 。 插 床 ： 可 以 看 成 立 式 的 牛 頭 刨 床 ， 可 以 加 工 工件 的 內(nèi) 表 面 如 鍵 槽 、 花 鍵 槽 、 多

16、邊 形 孔 等 ， 還可 加 工 漸 開(kāi) 線 齒 輪 齒 面 。 圖 1.16 插 床圖 1.15 牛 頭 刨 床 圖 1.14 龍 門 刨 床 1.1.4 鉆 削 與 鉆 床1、 鉆 削 加 工鉆 削 是 最 常 用 的 孔 加 工 方 法 ， 鉆 頭 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 為主 運(yùn) 動(dòng) ， 鉆 頭 的 軸 向 運(yùn) 動(dòng) 為 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。 單 件 小 批 量 生 產(chǎn)中 小 型 零 件 D13,臺(tái) 式 鉆 床 加 工 。中 小 型 零 件 13 D50,立 式 鉆 床 加 工 。大 型 零 件 ， 搖 臂 鉆 床 加 工 。 大 批 量 生 產(chǎn) 中 ， 采 用 鉆 模 、 多 軸 鉆 或 組

17、 合 機(jī)床 加 工 。 精 度 高 和 表 面 質(zhì) 量 要 求 高 的 小 孔 ， 在 鉆 削 后常 常 采 用 擴(kuò) 孔 （ 擴(kuò) 孔 鉆 頭 ） 和 鉸 孔 （ 鉸 刀 ）進(jìn) 行 半 精 加 工 和 精 加 工 。 圖 1.20 分 屑 槽 n 工 藝 特 點(diǎn)（ 1） 鉆 孔 加 工 精 度 低 ， 表 面 質(zhì) 量 差 ， 用 于 粗 加 工 。 容 易 產(chǎn) 生 “ 引 偏 ” 。 排 屑 困 難 。 不 易 散 熱 。 圖 1.18 鉆 孔 引 偏 圖 1.19 減 少 引 偏 的 措 施 （ 2） 擴(kuò) 孔半 精 加 工 ， 鉸 孔 前 的 預(yù) 加 工 。 剛 性 較 好 。 導(dǎo) 向 性 較

18、 好 。 切 削 條 件 較 好 。（ 3） 鉸 孔精 加 工 。 剛 性 和 導(dǎo) 向 性 好 ， 容 易 保 證 孔 的 尺 寸 精 度 和 形狀 精 度 。 不 能 校 正 原 有 孔 的 軸 線 偏 斜 。 鉆 -擴(kuò) -鉸 不 能 保 證 孔 與 孔 之 間 的 尺 寸 精 度 和 位置 精 度 。 2、 鉆 床鉆 孔 、 擴(kuò) 孔 、 鉸 孔 、 攻 絲 、 锪 鉆 等 。臺(tái) 式 鉆 床 ， 立 式 鉆 床 ， 搖 臂 鉆 床 ， 深 孔 鉆 床 ， 中心 孔 鉆 床 等 。 圖 1.21 鉆 床 的 加 工 方 法 臺(tái) 式 鉆 床 ： 小 型 零 件 的 單 件 小 批 量 加 工 。

19、 立 式 鉆 床 ： 中 小 型 零 件 的 單 件 小 批 量 加 工 。 搖 臂 鉆 床 ： 大 中 型 零 件 的 單 件 小 批 量 加 工 。 圖 1.22 立 式 鉆 床 圖 1.23 搖 臂 鉆 床 1.1.5 鏜 削 與 鏜 床1、 鏜 削 加 工n 鏜 床 鏜 孔 ： 鏜 刀 隨 鏜 桿 一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 形 成 主 切 削運(yùn) 動(dòng) ， 工 件 軸 向 移 動(dòng) 為 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。 n 車 床 鏜 孔 ： 工 件 旋 轉(zhuǎn) 形 成 主 切 削 運(yùn) 動(dòng) ， 刀 具 軸向 移 動(dòng) 為 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。 n 工 藝 特 點(diǎn)（ 1） 加 工 箱 體 、 機(jī) 座 、 支 架 等 大

20、型 零 件 上 已 有預(yù) 孔 的 孔 和 孔 系 。（ 2） 可 有 效 地 校 正 原 孔 的 軸 線 偏 斜 ， 保 證 孔 和孔 系 的 位 置 精 度 。（ 3） 能 獲 得 較 高 的 精 度 和 較 低 的 表 面 粗 糙 度 。（ 4） 加 工 范 圍 廣 泛 。（ 5） 加 工 效 率 低 。2、 鏜 床臥 式 鏜 床 ， 坐 標(biāo) 鏜 床 ， 金 剛 鏜 床 等 。 圖 1.26 臥 式 鏜 床 圖 1.27 立 式 單 柱 坐 標(biāo) 鏜 床 n 擴(kuò) 孔 、 鉸 孔 與 鏜 孔 的 區(qū) 別 擴(kuò) 孔 、 鉸 孔 無(wú) 法 提 高 原 底 孔 軸 線 的 位 置 精 度 和直 線 度

21、。 鏜 孔 后 的 軸 線 以 鏜 桿 的 回 轉(zhuǎn) 軸 線 決 定 ， 因 此 可以 校 正 原 底 孔 軸 孔 軸 線 的 位 置 精 度 。 n 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度 鉆 孔 ： IT10， Ra12.5 6.3 m( 3) 擴(kuò) 孔 ： IT10 IT9， Ra6.3 3.2 m( 4) 鉸 孔 ： IT9 IT6， Ra1.6 0.4 m( 6 8) 鏜 孔 ： IT9 IT7， Ra1.6 0.8 m( 6 7) 1.1.6 磨 削 與 磨 床1、 磨 削 加 工n 磨 削 是 通 過(guò) 砂 輪 或 其 他 磨 具 對(duì) 工 件 進(jìn) 行 加 工 ，砂 輪 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn)

22、動(dòng) 是 主 運(yùn) 動(dòng) ， 砂 輪 與 工 件 之 間的 相 對(duì) 直 線 移 動(dòng) 為 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。n 磨 削 方 式 主 要 有 外 圓 磨 削 、 內(nèi) 圓 磨 削 和 平 面磨 削 。n 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度 IT6以 上 ， Ra1200 1400-1500 700-800強(qiáng) 度(GPa) 2.2 2.4 2.5-4 0.9-2.45 0.45-0.8 0.3 0.21-0.49 思 考 題1、 刀 具 材 料 應(yīng) 具 備 哪 些 性 能 ？ 常 用 刀 具 材 料 有 哪 些 ？ 各有 何 優(yōu) 缺 點(diǎn) ？2、 硬 質(zhì) 合 金 的 主 要 種 類 及 用 途 是 什 么

23、 ？3、 超 硬 材 料 （ 立 方 氮 化 硼 和 人 造 金 剛 石 ） 的 特 點(diǎn) 及 用 途是 什 么 ？4、 試 選 擇 合 理 的 刀 具 材 料 及 牌 號(hào) ： 1） 45鋼 鍛 件 粗 車 ； 2） HT200灰 鑄 鐵 精 車 ； 3） 低 速 精車 合 金 鋼 蝸 桿 ； 4） 精 車 調(diào) 質(zhì) 鋼 軸 ； 5） 高 速 精 車 鋁 合金 ； 6） 高 速 精 車 淬 硬 鋼 軸 ； 7） 精 車 冷 硬 鑄 鐵 ； 8） 精車 不 銹 鋼 法 蘭 盤 ； 9） 粗 車 40Cr鑄 件 ； 10） 機(jī) 用 絲 錐 ；11） 加 工 中 碳 鋼 用 的 齒 輪 滾 刀 ； 12

24、） 精 車 冷 硬 合 金 軋輥 ； 13） 粗 銑 灰 鑄 鐵 床 身 平 面 ； 14） 粗 加 工 鎳 基 高 溫合 金 ； 15） 精 加 工 鎳 基 高 溫 合 金 。 1） 45鋼 鍛 件 粗 車 2） HT200灰 鑄 鐵 精 車 3） 低 速 精 車 合 金 鋼 蝸 桿4） 精 車 調(diào) 質(zhì) 鋼 軸5） 高 速 精 車 鋁 合 金6） 高 速 精 車 淬 硬 鋼 軸7） 精 車 冷 硬 鑄 鐵8） 精 車 不 銹 鋼 法 蘭 盤9） 粗 車 40Cr鑄 件10） 機(jī) 用 絲 錐11） 加 工 中 碳 鋼 用 的 齒 輪 滾 刀12） 精 車 冷 硬 合 金 軋 輥13） 粗 銑

25、灰 鑄 鐵 床 身 平 面14） 粗 加 工 鎳 基 高 溫 合 金 15） 精 加 工 鎳 基 高 溫 合 金 2.3 金 屬 切 削 過(guò) 程 及 其 物 理 現(xiàn) 象金 屬 切 削 過(guò) 程 ： 刀 具 與 工 件 作 用 使 材 料 變 形 破 壞形 成 切 屑 。擠 壓 過(guò) 程 剪 切 變 形材 料 變 形 和 摩 擦 物 理 現(xiàn) 象物 理 現(xiàn) 象 ： 切 削 力 切 削 熱 積 屑 瘤 刀 具 磨 損 加 工 硬 化 2.3.1 切 屑 形 成 過(guò) 程 n 三 個(gè) 變 形 區(qū) 劃 分 及 其 基 本 特 征 第 一 變 形 區(qū) （ 基 本 變 形 區(qū) ， 主 剪 切 區(qū) ）切 削 層 投

26、 入 切 削 的 塑 性 變 形 區(qū) 域 。 從 OA開(kāi) 始 發(fā) 生 塑 性 變形 ， 到 OE晶 粒 的 剪 切 滑 移 完 成 。特 征 ： 沿 滑 移 線 剪 切 變 形 ， 并 產(chǎn) 生 加 工 硬 化 。第 一 變 形 區(qū) 的 塑 性 變 形 行 為 決 定 了 所 形 成 的 切 屑 類 型 ，對(duì) 切 屑 的 控 制 具 有 一 定 影 響 。 第 二 變 形 區(qū) （ 摩 擦 變 形 區(qū) ）切 屑 與 前 刀 面 摩 擦 的 區(qū) 域 。 切 屑 沿 前 刀 面 流 出 時(shí) 進(jìn) 一 步受 到 擠 壓 和 摩 擦 ， 使 靠 近 前 刀 面 的 切 屑 底 層 再 次 發(fā) 生塑 性 變

27、形 。特 征 ： 切 屑 底 層 材 料 纖 維 化 ， 流 速 減 慢 ， 滯 留 粘 結(jié) 前 刀面 ； 切 屑 與 前 刀 面 接 觸 區(qū) 溫 度 升 高 ； 切 屑 彎 曲 。第 二 變 形 區(qū) 直 接 影 響 到 前 刀 面 的 磨 損 。 第 三 變 形 區(qū) （ 加 工 表 面 變 形 區(qū) ）已 加 工 表 面 與 后 刀 面 的 接 觸 區(qū) 域 。 已 加 工 表 面 受 到 后 刀面 的 擠 壓 和 摩 擦 ， 產(chǎn) 生 變 形 和 回 彈 。特 征 ： 表 面 層 材 料 加 工 硬 化 ， 應(yīng) 力 集 中 。第 三 變 形 區(qū) 影 響 到 工 件 的 表 面 粗 糙 度 和 表

28、 面 完 整 性 。 n 變 形 程 度 的 表 示 方 法切 屑 變 形 規(guī) 律變 形 程 度 1） 剪 切 角 剪 切 面 與 切 削 速 度 之 間 的 夾 角 。 切 削 方 程 式根 據(jù) 塑 性 力 學(xué) 以 及 滑 移 線 場(chǎng) 理 論 建 立 。1） 麥 錢 特 剪 切 角 公 式 /4 /2 0/22） 李 和 謝 夫 剪 切 角 公 式 /4 0 2） 相 對(duì) 滑 移 第 一 變 形 區(qū) 剪 應(yīng) 變 。 3） 變 形 系 數(shù) 切 屑 厚 度 與 切 削 厚 度 之 比 。 n 變 形 程 度 分 析 的 定 性 結(jié) 果剪 切 角 與 變 形 系 數(shù) 、 相 對(duì) 滑 移 成 反 比

29、 。（ 1） 前 角 增 大 ， 剪 切 角 增 大 ， 變 形 系 數(shù) 減 小 。（ 2） 摩 擦 角 增 大 ， 剪 切 角 減 小 ， 變 形 系 數(shù) 增大 。 n 切 屑 變 形 的 變 化 規(guī) 律 刀 具 前 角 對(duì) 切 屑 變 形 的 影 響 切 削 速 度 和 切 削 厚 度 對(duì) 切 屑 變 形 的 影 響 2.3.2 切 屑 的 類 型 及 其 控 制工 件 材 料 ， 變 形 程 度 。形 態(tài) 特 征 ， 產(chǎn) 生 條 件 ， 相 互 轉(zhuǎn) 化 。 1） 帶 狀 切 屑 切 削 加 工 中 最 常 見(jiàn) 的 一 種 切 屑 ， 內(nèi) 表 面 光 滑 ，外 表 面 毛 茸 。 切 削

30、塑 性 材 料 ， 刀 具 前 角 較 大 ， 切 削 速 度 較 高 ，切 削 厚 度 較 小 。 切 削 過(guò) 程 平 穩(wěn) ， 切 削 力 波 動(dòng) 較 小 ， 已 加 工 表 面粗 糙 度 值 較 小 。 2） 擠 裂 切 屑 外 表 面 呈 鋸 齒 形 ， 內(nèi) 表 面 時(shí) 有 裂 紋 ， 第 一 變 形區(qū) 局 部 剪 切 滑 移 量 較 大 ， 可 能 達(dá) 到 材 料 的 破 裂強(qiáng) 度 。 切 削 塑 性 材 料 ， 刀 具 前 角 較 小 ， 切 削 速 度 較 低 ，切 削 厚 度 較 大 。 3） 單 元 切 屑 切 屑 沿 整 個(gè) 剪 切 面 斷 裂 ， 切 屑 呈 梯 形 單 元

31、 。 切 削 某 些 塑 性 材 料 ， 刀 具 前 角 更 小 ， 切 削 速 度更 低 ， 切 削 厚 度 更 大 。n 切 削 塑 性 材 料帶 狀 切 屑 常 見(jiàn) ； 擠 裂 切 屑 時(shí) 有 ； 單 元 切 屑 少 見(jiàn) 。刀 具 前 角 減 小 切 削 速 度 降 低 切 削 厚 度 增 大 4） 崩 碎 切 屑 切 屑 形 狀 不 規(guī) 則 ， 呈 崩 碎 狀 ， 加 工 表 面 凸 凹 不平 。 切 削 脆 性 材 料 ， 切 削 過(guò) 程 中 工 件 材 料 發(fā) 生 脆 性斷 裂 。 切 削 過(guò) 程 很 不 平 穩(wěn) ， 已 加 工 表 面 粗 糙 。 n 切 屑 控 制 不 良 切

32、屑劃 傷 工 件 已 加 工 表 面 ， 使 表 面 粗 糙 度 惡 化 。劃 傷 機(jī) 床 ， 切 屑 卡 在 機(jī) 床 運(yùn) 動(dòng) 付 之 間 。碰 撞 刀 具 ， 造 成 刀 具 的 早 期 破 損 。影 響 操 作 者 的 安 全 。限 制 了 數(shù) 控 機(jī) 床 、 自 動(dòng) 線 、 柔 性 制 造 系 統(tǒng) 等 自 動(dòng)化 加 工 設(shè) 備 能 力 的 發(fā) 揮 。 切 屑 控 制 （ 切 屑 處 理 ， 斷 屑 ）在 切 削 加 工 中 采 取 適 當(dāng) 的 措 施 以 控 制 切 屑 的 卷 曲 、流 出 和 折 斷 ， 使 之 形 成 “ 可 接 受 ” 的 良 好 切 屑形 狀 。 切 屑 可 控

33、 性 的 主 要 衡 量 標(biāo) 準(zhǔn)不 妨 礙 正 常 加 工 ， 切 屑 不 纏 繞 在 工 件 和 刀 具 上 ，不 飛 濺 到 機(jī) 床 運(yùn) 動(dòng) 部 件 中 。不 影 響 操 作 者 的 安 全 。易 于 清 理 、 存 放 和 搬 運(yùn) 。 實(shí) 際 措 施斷 屑 槽 ；斷 屑 臺(tái) ；可 轉(zhuǎn) 位 刀 具 。 斷 屑 槽 斷 屑 臺(tái) 2.3.3 積 屑 瘤n 在 形 成 連 續(xù) 切 屑 的 一 定 切 削 速 度 范 圍 內(nèi) ， 加 工一 般 鋼 料 或 某 些 塑 性 材 料 時(shí) ， 前 刀 面 刀 刃 處 常常 粘 附 一 塊 剖 面 近 似 呈 三 角 狀 具 有 較 高 硬 度 的金 屬

34、硬 塊 ， 代 替 刀 刃 進(jìn) 行 切 削 ， 這 塊 冷 焊 在 前刀 面 上 的 金 屬 稱 為 積 屑 瘤 （ 刀 瘤 ） 。 n積 屑 瘤 與 切 削 速 度 的 關(guān) 系 n 積 屑 瘤 對(duì) 切 削 過(guò) 程 的 影 響1） 刀 具 實(shí) 際 前 角 增 大 ；2） 實(shí) 際 切 削 厚 度 增 大 ；3） 已 加 工 表 面 粗 糙 度 增 大 ；4） 積 屑 瘤 相 對(duì) 穩(wěn) 定 時(shí) 可 代 替 刀 刃 切 削 ， 減 少 刀具 磨 損 。 n 防 止 積 屑 瘤 產(chǎn) 生 的 方 法1） 降 低 或 提 高 切 削 速 度 ， 避 開(kāi) 積 屑 瘤 產(chǎn) 生 的 切削 速 度 范 圍 。2）

35、增 大 刀 具 前 角 ， 減 小 刀 具 切 屑 接 觸 區(qū) 壓 力 。3） 采 用 潤(rùn) 滑 性 能 好 的 切 削 液 ， 減 小 摩 擦 。4） 改 變 材 料 加 工 特 性 ， 減 小 加 工 硬 化 傾 向 。 思 考 題1、 金 屬 切 削 過(guò) 程 有 何 特 征 ？ 用 什 么 參 數(shù) 來(lái) 表 示和 比 較 ？2、 切 削 過(guò) 程 的 三 個(gè) 變 形 區(qū) 各 有 何 特 點(diǎn) ？ 它 們 之間 有 什 么 關(guān) 聯(lián) ？3、 分 析 積 屑 瘤 產(chǎn) 生 的 原 因 及 其 對(duì) 加 工 的 影 響 ，生 產(chǎn) 中 最 有 效 的 控 制 積 屑 瘤 的 手 段 是 什 么 ？ 2.4 切

36、 削 力 與 切 削 功 率2.4.1 切 削 力 及 其 來(lái) 源 ； 切 削 合 力 及 其 分 解 ； 切 削 功 率n 切 削 力切 削 加 工 時(shí) ， 刀 具 切 入 工 件 ， 使 被 加 工 材 料 發(fā) 生變 形 并 成 為 切 屑 所 需 的 力 。n 切 削 力 的 實(shí) 際 意 義 計(jì) 算 功 率 消 耗 ； 設(shè) 計(jì) 機(jī) 床 、 刀 具 、 夾 具 ； 制 定 合 理 的 切 削 用 量 ； 優(yōu) 化 刀 具 幾 何 參 數(shù) ； 監(jiān) 控 切 削 過(guò) 程 和 刀 具 工 作 狀 態(tài) 。 n 切 削 力 的 來(lái) 源1） 克 服 被 加 工 材 料 彈 性 變 形 的 抗 力 。2）

37、克 服 被 加 工 材 料 塑 性 變 形 的 抗 力 。3） 克 服 切 屑 與 前 刀 面 的 摩 擦 力 、 后 刀 面 與 過(guò) 渡表 面 和 已 加 工 表 面 之 間 的 摩 擦 力 。 n 切 削 合 力 F及 其 分 解由 切 屑 變 形 過(guò) 程 所 需 各 力 的 總 和 ， 形 成 作 用 在 刀具 上 的 合 力 。為 了 便 于 測(cè) 量 與 應(yīng) 用 ， F可 分 解 為 相 互 垂 直 的 三個(gè) 分 力 （ 矢 量 關(guān) 系 ） 。 主 切 削 力 Fz（ 切 向 力 ）與 過(guò) 渡 表 面 相 切 并 與 基 面 垂 直 。用 于 計(jì) 算 刀 具 強(qiáng) 度 、 設(shè) 計(jì) 機(jī) 床

38、 零 件 、 確 定 機(jī) 床 功率 等 。 進(jìn) 給 力 Fx（ 軸 向 力 ）處 于 基 面 內(nèi) 并 與 工 件 軸 線 平 行 ， 方 向 與 進(jìn) 給 方 向相 反 。用 于 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 給 機(jī) 構(gòu) 、 計(jì) 算 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 功 率 等 。 背 向 力 Fy（ 徑 向 力 ）處 于 基 面 內(nèi) 并 與 工 件 軸 線 垂 直 。用 于 計(jì) 算 工 件 撓 度 、 刀 具 強(qiáng) 度 、 機(jī) 床 零 件 強(qiáng) 度 等 。使 工 件 在 切 削 過(guò) 程 中 產(chǎn) 生 振 動(dòng) 的 主 要 因 素 之 一 。 n 各 分 力 之 間 的 關(guān) 系F Fz FN Fz Fx Fy外 圓 車 削 實(shí) 驗(yàn)當(dāng) r=

39、45 ， s=0 ， 0=15 時(shí) ：Fy （ 0.40.5） FzFx （ 0.30.4） Fz計(jì) 算 得 到 ：F （ 1.121.18） Fz比 例 系 數(shù) 的 變 化 范 圍 與 刀 具 材 料 、 工 件 材 料 、刀 具 幾 何 參 數(shù) 、 切 削 用 量 、 刀 具 磨 損 程 度 等因 素 有 關(guān) 。 n 切 削 功 率 Pc（ kW）消 耗 在 切 削 過(guò) 程 中 的 功 率 ， 為 主 切 削 力 和 進(jìn) 給力 所 消 耗 的 功 率 之 和 。Pc （ Fzv Fxnwf/1000） 10進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 消 耗 的 功 率 很 小 ， 可 以 忽 略 。Pc Fzv 10

40、考 慮 機(jī) 床 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 機(jī) 床 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 ：PE Pc/一 般 取 0.750.85。 2.4.2 切 削 力 的 測(cè) 量n 切 削 力 的 理 論 計(jì) 算n 切 削 力 的 測(cè) 量 方 法 通 過(guò) 測(cè) 定 機(jī) 床 功 率 計(jì) 算 切 削 力 采 用 測(cè) 力 儀 測(cè) 量 切 削 力測(cè) 量 原 理 ： 利 用 切 削 力 作 用 在 測(cè) 力 儀 的 彈 性 元 件上 所 產(chǎn) 生 的 變 形 ， 或 作 用 在 壓 電 晶 體 上 產(chǎn) 生 的電 荷 經(jīng) 過(guò) 轉(zhuǎn) 換 處 理 后 ， 得 到 各 切 削 分 力 Fz、 Fx、F y的 值 。 n 常 用 的 切 削 力 測(cè)

41、量 儀電 阻 應(yīng) 變 片 測(cè) 力 儀 ： 靈 敏 度 較 高 ， 量 程 范 圍 較 大 ，測(cè) 量 精 度 較 高 。 電 阻 應(yīng) 變 儀 電 流 參 數(shù)壓 電 晶 體 測(cè) 力 儀 ： 靈 敏 度 高 ， 剛 度 大 ， 線 性 度 和抗 干 擾 性 都 較 好 且 無(wú) 慣 性 的 高 精 度 測(cè) 量 儀 ， 特別 適 用 于 測(cè) 量 動(dòng) 態(tài) 力 及 瞬 時(shí) 力 。 電 荷 放 大 器 電 壓 參 數(shù) 2.4.3 切 削 力 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 和 切 削 力 估 算（ 1） 計(jì) 算 切 削 力 的 指 數(shù) 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 表 2.2刀 具 幾 何 參 數(shù)硬 質(zhì) 合 金 刀 具 ： r=45 ，

42、0=10 ， s=0 ；高 速 鋼 刀 具 ： r=45 ， 0=2025 ， r =1.0mm。當(dāng) 刀 具 幾 何 參 數(shù) 等 條 件 不 符 時(shí) ， 可 進(jìn) 行 相 應(yīng) 修正 ， 修 正 系 數(shù) 的 積 KFz、 KFy、 KFx受 到 工 件 材料 、 刀 具 材 料 和 刀 具 幾 何 參 數(shù) 等 條 件 的 影 響 ，可 查 閱 切 削 用 量 手 冊(cè) （ 金 屬 切 削 原 理 ） 計(jì) 算 。 （ 2） 按 照 單 位 切 削 力 計(jì) 算 切 削 力 和 切 削 功 率單 位 切 削 力 kc（ N/mm） ： 單 位 切 削 面 積 上 的主 切 削 力 。kc Fz/Ac Fz

43、/apf Fz/acaw單 位 切 削 功 率 Ps（ kW/mms-） ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi)切 除 單 位 體 積 金 屬 所 消 耗 的 功 率 。Ps Pc/QzQz（ mm/s） ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 的 金 屬 切 除 量 。Qz1000vapf切 削 功 率 P c Fzv 10- kcapfv 10-Ps kcapfv 10-/1000vapf kc 10-6 2.4.4 影 響 切 削 力 的 因 素第 一 變 形 區(qū) ： 塑 性 變 形 。第 二 變 形 區(qū) ： 摩 擦 。（ 1） 工 件 材 料物 理 機(jī) 械 性 能加 工 硬 化化 學(xué) 成 分 （ 含 碳 量 ， 易

44、切 鋼 ）熱 處 理 狀 態(tài) 及 金 相 組 織（ 2） 切 削 用 量背 吃 刀 量 和 進(jìn) 給 量切 削 速 度 1） 背 吃 刀 量背 吃 刀 量 增 大 ， 切 削 面 積 增 大 ， 變 形 力 、 摩 擦力 增 大 ， 切 削 力 增 大 ； 不 影 響 變 形 系 數(shù) 和 摩擦 系 數(shù) ； 影 響 指 數(shù) 基 本 為 1， 與 切 削 力 成 正比 。2） 進(jìn) 給 量進(jìn) 給 量 增 大 ， 切 削 面 積 增 大 ， 變 形 力 、 摩 擦 力增 大 ， 切 削 力 增 大 ； 進(jìn) 給 量 增 大 ， 變 形 系 數(shù)和 摩 擦 系 數(shù) 減 小 ； 影 響 指 數(shù) 小 于 1大 于

45、 0， 與切 削 力 成 正 比 。 3） 切 削 速 度無(wú) 積 屑 瘤 條 件 下 ， 切 削 速 度 提 高 ， 變 形 系 數(shù) 和摩 擦 系 數(shù) 減 小 ， 切 削 力 減 小 ； 切 削 溫 度 提 高 ，被 加 工 材 料 強(qiáng) 度 硬 度 降 低 ， 切 削 力 減 小 ； 影 響 指 數(shù) 小 于 0， 與 切 削 力 成 反 比 。 （ 3） 刀 具 幾 何 參 數(shù)前 角主 偏 角刃 傾 角負(fù) 倒 棱刀 尖 圓 弧 半 徑1） 前 角前 角 增 大 ， 變 形 系 數(shù) 減 小 ， 摩 擦 系 數(shù) 減 小 ，切 削 力 減 小 。 2） 負(fù) 倒 棱 3） 主 偏 角n 主 偏 角 增

46、 大 ， 受 幾 何 關(guān) 系 影 響 ， 進(jìn) 給 力 增 大 ，背 向 力 減 小 。 n 主 偏 角 增 大 ， 切 削 厚 度 增 大 （ 圖 2.34） ， 變 形減 小 ， 主 切 削 力 減 小 ； 繼 續(xù) 增 大 ， 受 刀 尖 圓 弧半 徑 影 響 ， 主 切 削 力 增 大 。 總 體 變 化 較 小 。 4） 刀 尖 圓 弧 半 徑刀 尖 圓 弧 半 徑 增 大 相 當(dāng) 于 主 偏 角 減 小 對(duì) 切 削 力 的影 響 。 5） 刃 傾 角刃 傾 角 增 大 ： 主 切 削 力 不 變 ； 進(jìn) 給 方 向 前 角 減 小 ，進(jìn) 給 力 增 大 ； 背 向 方 向 前 角 增

47、大 ， 背 向 力 減 小 。 （ 4） 刀 具 材 料摩 擦 系 數(shù) ： 超 硬 材 料 陶 瓷 硬 質(zhì) 合 金 進(jìn) 給 量 背 吃 刀 量n 刀 具 壽 命 的 變 化 規(guī) 律正 態(tài) 分 布 或 對(duì) 數(shù) 正 態(tài) 分 布 2.6.5 刀 具 合 理 耐 用 度 的 選 用 原 則質(zhì) 量 ， 效 率 ， 成 本 。 最 高 生 產(chǎn) 率 耐 用 度 Tp以 單 位 時(shí) 間 生 產(chǎn) 最 多 數(shù) 量 產(chǎn) 品 或 加 工 每 個(gè) 零 件 所 消耗 的 生 產(chǎn) 時(shí) 間 最 少 衡 量 。Tp=（ 1-m） /m tcttct為 換 刀 一 次 所 消 耗 的 時(shí) 間 。 最 低 成 本 耐 用 度 Tc

48、以 每 件 產(chǎn) 品 （ 或 工 序 ） 的 加 工 費(fèi) 用 最 低 為 原 則 衡 量 。T c=（ 1-m） /m （ tct + Ct/M）Ct為 刀 具 刃 磨 成 本 ， M為 工 序 成 本 。Tc 大 于 Tp， 通 常 多 采 用 最 低 成 本 耐 用 度 Tc， 需 要 提 高 效 率 時(shí) 選 用 最 高 生 產(chǎn) 率耐 用 度 Tp。 n 刀 具 耐 用 度 選 用 原 則 ：1） 根 據(jù) 刀 具 復(fù) 雜 程 度 、 制 造 和 磨 刀 成 本 來(lái) 選 擇 。復(fù) 雜 和 精 度 高 的 刀 具 耐 用 度 ， 應(yīng) 選 得 比 單 刃 刀具 高 些 。2） 對(duì) 于 機(jī) 夾 可

49、轉(zhuǎn) 位 車 刀 和 陶 瓷 刀 具 ， 由 于 換 刀時(shí) 間 短 ， 為 了 充 分 發(fā) 揮 其 切 削 性 能 ， 提 高 生 產(chǎn)率 ， 耐 用 度 可 選 得 低 一 些 。3） 對(duì) 于 裝 刀 、 換 刀 和 調(diào) 刀 比 較 復(fù) 雜 的 多 刀 機(jī) 床 、組 合 機(jī) 床 和 自 動(dòng) 化 加 工 刀 具 ， 耐 用 度 應(yīng) 選 得 高一 些 。 4） 車 間 內(nèi) 某 一 工 序 的 生 產(chǎn) 率 限 制 了 整 個(gè) 車 間 的生 產(chǎn) 率 提 高 時(shí) ， 該 工 序 的 刀 具 耐 用 度 要 選 得 低一 些 ； 當(dāng) 工 序 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 所 分 擔(dān) 的 全 廠 開(kāi) 支 M較 大 時(shí)

50、， 刀 具 耐 用 度 也 應(yīng) 選 得 低 一 些 。5） 大 件 精 加 工 時(shí) ， 為 了 保 證 至 少 完 成 一 次 走 刀 ，避 免 切 削 時(shí) 中 途 換 刀 ， 刀 具 耐 用 度 應(yīng) 按 零 件 精度 和 表 面 粗 糙 度 來(lái) 確 定 。6） 在 柔 性 加 工 時(shí) ， 要 保 證 刀 具 的 可 靠 性 和 刀 具材 料 切 削 性 能 的 可 預(yù) 測(cè) 性 ， 應(yīng) 根 據(jù) 多 目 標(biāo) 優(yōu) 化后 的 綜 合 經(jīng) 濟(jì) 效 果 來(lái) 選 定 刀 具 耐 用 度 。 思 考 題1、 刀 具 的 磨 損 過(guò) 程 可 分 為 幾 個(gè) 階 段 ？ 各 階 段 的特 點(diǎn) 是 什 么 ？ 刀

51、 具 的 磨 損 應(yīng) 限 制 在 哪 一 階 段 ？2、 刀 具 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 是 什 么 意 思 ？ 它 的 確 定 與 哪 些因 素 有 關(guān) ？3、 什 么 是 刀 具 壽 命 ？ 刀 具 壽 命 與 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 有 什么 關(guān) 系 ？ 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 確 定 后 ， 刀 具 壽 命 是 否 就 確定 了 ？ 為 什 么 ？4、 切 削 用 量 如 何 影 響 刀 具 壽 命 ？ 在 刀 具 壽 命 經(jīng)驗(yàn) 公 式 里 指 數(shù) m的 物 理 意 義 是 什 么 ？ 不 同 刀 具材 料 的 m值 為 何 不 同 ？ 2.7 工 件 材 料 切 削 加 工 性 與 切 削 用 量 的 選

52、擇2.7.1 工 件 材 料 的 切 削 加 工 性n 切 削 加 工 性在 一 定 切 削 條 件 下 ， 對(duì) 工 件 材 料 進(jìn) 行 切 削 加 工 的難 易 程 度 。相 對(duì) 概 念 ， 與 加 工 要 求 和 切 削 條 件 有 關(guān) 。粗 加 工 、 精 加 工 ； 普 通 機(jī) 床 、 自 動(dòng) 化 機(jī) 床 ； 單 件小 批 量 、 大 批 量 等 。 n 切 削 加 工 性 的 衡 量 指 標(biāo) 以 加 工 質(zhì) 量 衡 量 切 削 加 工 性 ： 一 般 采 用 表 面 粗 糙 度衡 量 ， 容 易 獲 得 低 表 面 粗 糙 度 的 工 件 材 料 ， 其 切 削加 工 性 好 。 以

53、 刀 具 壽 命 衡 量 切 削 加 工 性 ： 在 保 證 相 同 刀 具 壽 命的 前 提 下 ， 切 削 工 件 材 料 所 允 許 的 切 削 速 度 高 低 ；在 保 證 相 同 切 削 條 件 下 ， 切 削 工 件 材 料 的 刀 具 壽 命大 小 ； 在 保 證 相 同 切 削 條 件 下 ， 切 削 工 件 材 料 達(dá) 到刀 具 磨 鈍 標(biāo) 準(zhǔn) 時(shí) 所 切 除 材 料 體 積 的 多 少 。 以 單 位 切 削 力 衡 量 切 削 加 工 性 ： 在 機(jī) 床 動(dòng) 力 不 足 或機(jī) 床 -夾 具 -刀 具 -工 件 工 藝 系 統(tǒng) 剛 性 不 足 時(shí) 常 用 這種 衡 量 指

54、標(biāo) 。 以 斷 屑 性 能 衡 量 切 削 加 工 性 ： 對(duì) 于 工 件 材 料 斷 屑 性能 要 求 很 高 的 機(jī) 床 或 工 序 ， 應(yīng) 采 用 這 種 衡 量 指 標(biāo) 。 n 常 用 的 切 削 加 工 性 衡 量 指 標(biāo) 一 定 刀 具 壽 命 條 件 下 的 切 削 速 度 vT當(dāng) 刀 具 壽 命 為 T時(shí) ， 切 削 某 種 材 料 所 允 許 的 最 大切 削 速 度 。vT越 高 ， 材 料 的 切 削 加 工 性 越 好 。通 常 取 T 60min， vT表 示 為 v60 。 相 對(duì) 加 工 性 K r基 準(zhǔn) ： 切 削 正 火 45鋼 時(shí) ， 所 允 許 的 最 大

55、 切 削 速度 表 示 為 (v60)j。其 他 各 種 材 料 的 v60與 (v60)j的 比 值 ， 稱 為 相 對(duì) 加 工性 。 即Kr v60 / (v60)j n 影 響 工 件 材 料 切 削 加 工 性 的 因 素 工 件 材 料 的 硬 度 工 件 材 料 的 強(qiáng) 度 工 件 材 料 的 塑 性 與 韌 性 工 件 材 料 的 導(dǎo) 熱 系 數(shù) （ 導(dǎo) 熱 性 ） 工 件 材 料 的 化 學(xué) 成 分 工 件 材 料 的 組 織 切 削 條 件 （ 切 削 速 度 ） n 改 善 材 料 切 削 加 工 性 的 途 徑前 提 ： 滿 足 零 件 使 用 要 求 。考 慮 工 件

56、材 料 力 學(xué) 性 能 （ 強(qiáng) 度 ， 硬 度 ， 韌 性 ， 塑性 等 ） 和 物 理 性 能 （ 熱 導(dǎo) 率 ， 膨 脹 系 數(shù) 等 ） 等對(duì) 切 削 加 工 性 的 影 響 。 調(diào) 整 化 學(xué) 成 分含 碳 量易 切 鋼 采 用 熱 處 理 方 法退 火正 火 2.7.2 切 削 用 量 的 選 擇n 合 理 的 切 削 用 量充 分 利 用 刀 具 的 切 削 性 能 和 機(jī) 床 的 動(dòng) 力 性 能 （ 功率 、 扭 矩 ） ， 在 保 證 加 工 質(zhì) 量 的 前 提 下 ， 獲 得高 生 產(chǎn) 率 和 低 加 工 成 本 的 切 削 用 量 。n 切 削 用 量 三 要 素 對(duì) 切 削

57、 加 工 的 影 響1） 對(duì) 加 工 質(zhì) 量 的 影 響ap和 f增 大 ， 切 削 力 增 大 ， 工 件 變 形 增 大 ， 可 能 引起 振 動(dòng) ， 加 工 精 度 降 低 ， 表 面 粗 糙 度 值 增 大 。f增 大 ， 切 削 殘 留 面 積 高 度 增 大 ， 表 面 粗 糙 度 值 增大 。v增 大 ， 切 削 力 減 小 ， 避 免 積 屑 瘤 ， 加 工 精 度 和 表面 質(zhì) 量 提 高 。 2） 對(duì) 基 本 時(shí) 間 （ 加 工 效 率 ） 的 影 響 3） 對(duì) 刀 具 壽 命 和 輔 助 時(shí) 間 的 影 響 m vT C用 硬 質(zhì) 合 金 刀 具 車 削 中 碳 鋼影 響

58、 程 度 ： v f ap n 切 削 用 量 的 選 擇 原 則綜 合 考 慮 切 削 用 量 三 要 素 對(duì) 刀 具 壽 命 、 生 產(chǎn) 率 和加 工 質(zhì) 量 的 影 響 ， 選 擇 切 削 用 量 的 順 序 ：首 先 ， 盡 可 能 大 的 背 吃 刀 量 ；其 次 ， 盡 可 能 大 的 進(jìn) 給 量 ；最 后 ， 盡 可 能 大 的 切 削 速 度 。 n 粗 加 工 切 削 用 量 選 擇以 提 高 生 產(chǎn) 率 為 主 ， 同 時(shí) 保 證 規(guī) 定 的 刀 具 壽 命 。 大 背 吃 刀 量機(jī) 床 功 率 足 夠 ， 一 次 進(jìn) 給 切 完 加 工 余 量 。加 工 余 量 太 大

59、、 機(jī) 床 功 率 不 足 、 刀 具 強(qiáng) 度 不 夠 ，多 次 進(jìn) 給 （ 盡 可 能 少 ） 切 完 加 工 余 量 。切 削 表 層 有 硬 皮 的 材 料 或 加 工 硬 化 嚴(yán) 重 的 材 料 ，選 擇 大 背 吃 刀 量 越 過(guò) 硬 皮 或 硬 化 層 。 大 進(jìn) 給 量根 據(jù) 機(jī) 床 刀 具 夾 具 工 件 工 藝 系 統(tǒng) 的 剛 度 情況 ， 選 擇 盡 可 能 大 的 進(jìn) 給 量 。 中 低 切 削 速 度根 據(jù) 工 件 材 料 和 刀 具 材 料 確 定 。 n 精 加 工 切 削 用 量 選 擇以 保 證 零 件 的 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 為 主 ， 同 時(shí)

60、 考慮 刀 具 壽 命 和 生 產(chǎn) 率 。 小 背 吃 刀 量降 低 切 削 力 ， 減 小 工 件 變 形 ， 提 高 加 工 精 度 ， 避免 振 動(dòng) 。 小 進(jìn) 給 量提 高 表 面 質(zhì) 量 ， 根 據(jù) 工 件 表 面 粗 糙 度 要 求 選 擇 。 高 切 削 速 度避 開(kāi) 積 屑 瘤 產(chǎn) 生 區(qū) 域 ， 保 證 已 加 工 表 面 質(zhì) 量 ；降 低 切 削 力 ， 減 小 切 屑 變 形 ， 提 高 加 工 質(zhì) 量 ；根 據(jù) 刀 具 材 料 確 定 。 n 提 高 切 削 用 量 的 途 徑 采 用 切 削 性 能 更 好 的 新 型 刀 具 材 料 。 在 保 證 工 件 力 學(xué)

61、性 能 的 前 提 下 ， 改 善 工 件 材 料的 加 工 性 。 改 進(jìn) 刀 具 結(jié) 構(gòu) ， 選 擇 合 理 的 刀 具 幾 何 參 數(shù) 。 提 高 刀 具 的 刃 磨 及 制 造 質(zhì) 量 。 改 善 切 削 過(guò) 程 中 的 冷 卻 潤(rùn) 滑 條 件 。 2.7.3 切 削 用 量 的 制 訂n 背 吃 刀 量 的 確 定 根 據(jù) 加 工 余 量 制 定 。中 等 功 率 機(jī) 床 ： 粗 加 工 8-10mm 半 精 加 工 0.5-2mm 精 加 工 0.1-0.4mm n 進(jìn) 給 量 的 確 定 粗 加 工 時(shí) 選 擇 工 藝 系 統(tǒng) 所 能 承 受 的 最 大 進(jìn) 給 量 ，半 精 加

62、 工 和 精 加 工 時(shí) 主 要 考 慮 表 面 粗 糙 度 的 要求 。 粗 加 工 ： 根 據(jù) 工 件 材 料 、 刀 桿 尺 寸 、 工 件 直 徑和 已 確 定 的 背 吃 刀 量 確 定 。 半 精 加 工 和 精 加 工 ： 按 照 表 面 粗 糙 度 要 求 ， 根據(jù) 工 件 材 料 、 刀 尖 圓 弧 半 徑 、 切 削 速 度 范 圍 確定 。 n 切 削 速 度 的 確 定 根 據(jù) 已 經(jīng) 確 定 的 背 吃 刀 量 、 進(jìn) 給 量 以 及 刀 具 耐用 度 ， 按 以 下 公 式 計(jì) 算 切 削 速 度 。 然 后 確 定 機(jī)床 轉(zhuǎn) 速 。 n 切 削 用 量 三 要 素

63、 確 定 以 后 ， 校 核 機(jī) 床 功 率 。 2.7.4 刀 具 幾 何 角 度 的 選 擇 刀 具 幾 何 參 數(shù) ： 幾 何 角 度 、 前 刀 面 形 式 、 切 削刃 形 狀 。 刀 具 的 合 理 幾 何 參 數(shù) ： 是 指 在 保 證 加 工 質(zhì) 量 的前 提 下 ， 能 夠 獲 得 高 的 刀 具 耐 用 度 ， 從 而 達(dá) 到提 高 效 率 和 降 低 成 本 為 目 的 的 參 數(shù) 。 選 擇 依 據(jù) ： 刀 具 材 料 、 工 件 材 料 、 刀 具 類 型 及其 它 工 藝 條 件 如 切 削 用 量 、 工 藝 系 統(tǒng) 剛 性 、 機(jī)床 功 率 等 。 n 前 角

64、功 用 ： 決 定 刀 具 的 鋒 利 程 度 和 強(qiáng) 固 程 度 ，對(duì) 切 削 過(guò) 程 有 較 大 影 響 。 選 擇 依 據(jù) ： 刀 具 材 料 、 工 件 材 料 、 粗 精 加工 、 工 藝 系 統(tǒng) 剛 性 等 。 n 后 角 功 用 ： 減 小 切 削 過(guò) 程 中 刀 具 后 刀 面 與加 工 表 面 之 間 的 摩 擦 ， 對(duì) 刀 具 耐 用 度和 加 工 表 面 質(zhì) 量 有 較 大 影 響 。 選 擇 依 據(jù) ： 切 削 厚 度 、 工 件 材 料 、 工藝 系 統(tǒng) 剛 性 、 尺 寸 精 度 等 。 n 主 偏 角 功 用 ： 對(duì) 刀 具 耐 用 度 影 響 很 大 ， 并 可

65、 在很 大 范 圍 內(nèi) 變 化 。 也 影 響 工 件 表 面 殘 留面 積 高 度 ， 即 已 加 工 表 面 粗 糙 度 。 選 擇 依 據(jù) ： 表 面 粗 糙 度 ， 工 藝 系 統(tǒng) 剛 性 ，剛 性 好 時(shí) 取 小 值 。 n 副 偏 角 功 用 ： 最 終 形 成 已 加 工 表 面 ， 對(duì) 刀 具 耐用 度 和 已 加 工 表 面 質(zhì) 量 影 響 很 大 。 選 擇 依 據(jù) ： 表 面 粗 糙 度 ， 工 藝 系 統(tǒng) 剛 性 ，剛 性 好 時(shí) ， 在 不 產(chǎn) 生 振 動(dòng) 的 前 提 下 取 小值 。 n 刃 傾 角 功 用 ： 控 制 切 屑 的 流 向 ， 影 響 刀 頭 強(qiáng)度

66、及 斷 續(xù) 切 削 時(shí) 切 削 刃 受 沖 擊 的 位 置 ，影 響 切 削 刃 的 鋒 利 程 度 。 選 擇 依 據(jù) ： 精 車 時(shí) 選 正 刃 傾 角 ， 要 求刀 具 鋒 利 選 正 刃 傾 角 ， 要 求 抗 沖 擊 選負(fù) 刃 傾 角 。 思 考 題1） 選 擇 切 削 用 量 的 原 則 是 什 么 ？ 從 刀 具 壽 命 和加 工 質(zhì) 量 出 發(fā) 時(shí) ， 分 別 按 什 么 順 序 選 擇 切 削 用量 ？ 為 什 么 ？2） 粗 加 工 如 何 選 擇 切 削 用 量 ？ 精 加 工 如 何 選 擇切 削 用 量 ？ 3） 提 高 切 削 用 量 可 采 取 哪 些 措 施 ？