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第一讲 切削加工概论 切削加工定义：用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。 任何切削加工都必须具备3个基本条件:切削工具、工件和切削运动。 三大基础要素分别构成了3大研究应用领域： 刀具——切削机理、材料、结构及工艺性 机床——结构、性能、工艺范围 工件——加工工艺、结构、性能工艺性 实际上，切削过程是一个很复杂的工艺过程，它不但涉及到弹性力学、塑性力学、断裂力学，还有热力学、摩擦学等。切削质量受到刀具形状、切屑流动、温度分布、热流和刀具磨损等影响。切削表面的残余应力和残余应变严重影响了工件的精度和疲劳寿命。 相关的研究工作 英国科学家奥克莱(K . P . Oakley)在《人—工具的制造者》一书中所指出的: “人类是随着新的刀具材料的发明而逐渐进步的，人类的历史由此可以划分为石器时代、青铜器时代、铁器时代和钢的时代”。 切削的核心内容：生产效率和加工精度和质量 。 切削加工技术发展史 1、古代的切削加工 人类对切削原理只有一些朴素的唯物辩证的认识. 孔子《论语·卫灵公》：工欲善其事，必先利其器。 2、近代的切削加工 自从切削加工技术发展到一定水平后，人们开始注意探讨切削过程中的现象和规律，研究切削的理论，并用以指导生产. 研究工作主要从19世纪，特别是从19世纪后期开始的. 最早研究金属切削要数英国Rumtord，他于1789年研究过炮身加工时的切削热和切削功。 1851年，法国人考克夸尔哈（Cocquilhat） 直接测量钻削时切除单位体积金属所需的功。 1873年，德国人哈蒂格(Hartig E)发表了切削功的表格。 1870年俄国人基麦和1873年法国人特雷沙都曾解释过切削形成过程。 1881年英国人马洛克(M allockA)指出，切削过程基本上是在刀具推挤下使工件材料发生剪切而成为切屑的过程，还强调刀具前刀面上摩擦作用的重要性。 他曾将切屑试样经抛光、腐蚀进行观察，还研究过润滑剂的影响、刀刃锋利性对切削过程的影响，以及切削过程中引起颤振的原因。 1896年，俄国人布里克斯开始将塑性变形的概念引入金属切削。 至此，切屑形成才有了较完整的解释。 基麦对切削过程进行研究成果: 1)认为韧性金属的切削是挤压过程; 2)决定了挤裂角和收缩系数; 3)提出了切屑的种类及切屑形成的4个阶段; 4)初步分析了切削力，但未考虑摩擦和塑性变形的影响. 1893年，俄国科学家慈伏雷金在切削力的主要问题上作了许多研究工作： 1)制作了直接测定切削力的测力仪。 2)在实验基础上，建立了切削力的双因素公式为： 1902——1921年，乌沙乔夫进行了很多研究工作: (1)创造了用热电偶测量切削温度的方法; ( 2)用金相方法研究切削过程，发现了滑移面; (3)创造了图解分析试验结果，寻找切削规律的方法. 1918--1925年，俄国人契留斯金进一步建立了多因素的切削力公式为： 19世纪末到20世纪初美国工程师泰勒,对金属切削加工技术主要贡献: ( 1)研究了切削条件和刀具材料对刀具寿命的影响规律，确定经验公式，从而优选切削条件. ( 2）研究发现，刀具上的切削温度控制着刀具磨损的速率. ( 3）1898年，泰勒和冶金学家怀特(while W)成功研制了高速钢，并作广泛的、系统的切削实验. 高速钢可用30 m /min的速度切削钢材，比原用的碳素工具钢、合金工具钢提高了好几倍.高速钢的问世，引起了金属切削的重大变革，获得了巨大的经济效益. 时光已经过去了一百多年，高速钢W18Cr4V的化学成分仍然同泰勒、怀特当年规定的成分相近. 1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加进10%～20%的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这是世界上人工制成的第一种硬质合金。用这种合金制成的刀具切削钢材时，刀刃会很快磨损，甚至刃口崩裂。 1929年美国的施瓦茨科夫在原有成分中加进了一定量的碳化钨和碳化钛的复式碳化物，改善了刀具切削钢材的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。 1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具，刀具的基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金，表面碳化钛涂层的厚度不过几微米，但是与同牌号的合金刀具相比，使用寿命延长了3倍，切削速度提高25%～50%。 20世纪70年代已出现第四代涂层工具，可用来切削很难加工的材料。 3、现代的切削加工 高速切削(HSC)是近二十年来迅速崛起的一项先进制造技术，是现代切削加工技术的发展方向之一，具有广阔的应用前景。 高速切削时，切削力小，切削温度低，加工精度高，表面质量好，可实现高切削效率和低加工成本，并目_可对难加工材料进行加工。但高速切削刀具磨损严重，寿命较短，这是阻碍高速切削进