机械制造基础 第2版 教学课件 作者 谭雪松 漆向军 第6章 金属切削加工基础.ppt

6.1 切削加工的基本概念 6.1.1 切削运动 1．主运动 主运动使刀具和工件之间产生相对运动，促使刀具切削刃接近工件，是进行切削的最基本和最主要的运动。一般机床的主运动只有一个，特点是运动速度最高，消耗功率最大。 2．进给运动 进给运动使刀具与工件之间产生附加的相对运动，它与主运动配合，形成连续切削，最后获得具有所需几何特性的加工表面。通常它消耗机床功率较少，可由一个或多个运动组成。 6.1.2 切削要素 1．切削三要素 （1）切削速度。切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，单位为m/s或m/min。 ① 主运动为旋转运动时（如车削），切削速度一般为其最大的线速度，可按下式计算 ?c=πdn/1?000（m/s或m/min） 式中：d—工件或刀具的直径，mm； ???n—工件或刀具的转速，r/s或r/min。 ② 主运动为往复直线运动时（如刨削、插削等），常以其平均速度作为切削速度，即 ?c = 2Lnr/1?000（m/s或m/min） 式中：L——往复行程长度，mm； ?nr——主运动每秒或每分钟的往复次数，st/s或st/min （2）进给量。 ① 单齿刀具（如车刀、刨刀等）加工时，进给量常用刀具或工件每转（或每行程）时刀具在进给运动方向上相对工件的位移量来表示，称为每转进给量或每行程进给量，以f表示，单位为mm/r或mm/st。 ② 多齿刀具（如铣刀、钻头等）加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度，以?f表示，单位为mm/s或mm/min。 ③ 刀具每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移量称每齿进给量，以fz表示，单位为mm/z。 （3）背吃刀量（切削深度）ap 背吃刀量是工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，即通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向上测量的切削层尺寸。 背吃刀量的单位为mm。 2．切削用量对加工的影响 ① 切削深度和进给量增大，都会使切削力增大，工件变形增大，并可能引起振动，从而降低加工精度和增大表面Ra值。 ② 进给量增大还会使残留面积的高度显著增大，表面更加粗糙，如图6-7所示。 ③ 切削速度增大时，切削力减小，并可减小或避免积屑瘤，有利于加工质量和表面质量的提高。 通过实验测定，当用硬质合金刀具加工中碳钢工件时，刀具寿命和切削用量三要素之间符合以下关系 : 3．切削用量的选择 （1）背吃刀量的选择。背吃刀量要尽可能大些。粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量；而精加工的余量通常较小，可以一次切除 。 （2）进给量的选择。粗加工时，一般对工件的表面质量要求不太高，进给量主要由机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、工件尺寸以及已选背吃刀量等因素决定 。 （3）切削速度的选择。切削速度可根据已选背吃刀量、进给量以及刀具材料确定，也可以根据生产实践经验和查表的方法确定 。 6.1.3 加工表面和切削层参数 1．切削表面 ? 已加工表面：已经切削加工完成的表面，也是刀具副后刀面正对的零件表面。 ? 加工表面：零件上正在加工生成的表面，也是刀具主后刀面正对的零件表面，也称过渡表面。 ? 待加工表面：尚未加工但是即将加工的表面。 2．切削层参数 ? 切削厚度：垂直于加工表面度量的切削层尺寸，如上页图中参数hD所示。 ? 切削宽度：沿主切削刃度量的切削层尺寸，如上页图中参数bD所示。 ? 切削面积：切削层在垂直于切削速度截面内的面积，如上页图中带有网格线的区域。 ? 残留面积：切削加工中未被切到的区域，残留面积越大，零件表面越粗糙，如上页图中网格区域右侧的三角形BCD?区域。 6.2 金属切削刀具 6.2.1 刀具材料应具备的性能 （1）高硬度和高耐磨性。对于传统切削加工，刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，这是对刀具材料的基本要求，因此现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，材料的耐磨性还取决于其化学成分和金相组织的稳定性。 （2）足够的强度与冲击韧性。刀具强度越高，在切削力的作用下刀刃就越不容易崩碎，刀杆也不易折断。刀具的冲击韧性越高，刀具在间断切削或有冲击的工作条件下就越不易崩刃。一般来说，刀具硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾体，也是刀具材料所应克服的一个问题。 （3）良好的耐热性。耐热性又称红硬性，综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗黏结和抗扩散的能力。 （4）良好的工艺性和经济性。为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时还应综合考虑经济性。 6.2.2 常用刀具材料 1．高速钢 高速钢是一种加入了较多钨、铬、钒及钼等合