机械加工概述

§1 切削加工的分类 一、什么是切削加工 二、切削加工的分类 1. 钳工 2. 机械加工 §1 切削加工的分类 一、什么是切削加工 用刀具从原材料（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。 二、切削加工的分类 1. 钳工 在钳工工作台上手持工具进行切削加工。加工内容：划线、锯削、錾削、锉削、刮削、钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹等 2. 机械加工 工人操作机床进行切削加工。 加工方法：车削、钻削、铣削、刨削、镗削、拉削、磨削等

§2 切削运动与切削要素 一、机床的切削运动 平面、外圆面、内圆面（孔）、锥面、曲面（成形面）

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。 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。

n 二、切削要素 f 3. 零件上的三个表面 dm dw 1. 切削用量三要素 1）切削速度（vc） m/s 已加工表面 待加工表面 在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。

旋转运动： （m/s） 往复直线运动： （m/s） 2）进给量（f） （mm） 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） （mm/s）

n f 3）背吃刀量（ap） f dm dw 2. 切削层几何参数 f ap （mm） 切削层 — 指工件上正在被切削刃切削的那一层金属。 Kr 1 2. 切削层几何参数 2 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 ap Kr

aw ac 1)切削厚度（ac） （mm） 两相邻加工表面之间的垂直距离。 f （mm） 2)切削宽度（aw） （mm） ap Kr 2)切削宽度（aw） （mm） aw 沿主刀刃度量的切削层的长度。 ac （mm） 3)切削面积（AC） （mm2） （mm2）

§3 金属切削刀具 一、刀具的组成 前刀面： 主后刀面： 副后刀面： 切屑流出所经过的表面。 切削部分（刀头） §3 金属切削刀具 一、刀具的组成 切屑流出所经过的表面。 前刀面： 主刀刃 刀尖 切削部分（刀头） 主后刀面： 刀具上与工件的加工表面相对的表面。 副刀刃 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、刀具材料 1. 对刀具材料的基本要求 ⑴ 较高的硬度。 一般要求在 HRC 60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。 ⑸ 有较好的工艺性。 2. 常用刀具材料 ⑴ 碳素工具钢 C= 0.7~1.4%；T8、T10、T10A、T12等 HRC≈61~65

Me<5% ； 9SiCr、CrWMn等。 HRC≈61~68 耐热温度 — 350~400℃ a. 淬火后硬度高； HRC≈61~65 b. 价格低； 特点 ｃ.耐热温度低； 250~300℃ ｄ.淬火后应力、变形大。 应用：速度低、形状简单的手动工具。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℃ 应用：速度低、形状较复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。

⑶ 高速钢 高合金钢。 W=6~20%；Cr=3.8~4.4%；V=1.0~4% HRC≈62~69 耐热温度 — 600℃ 耐热温度 — 600℃ V=30~50（m/min） 应用：各种形状复杂、速度中等的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。 ⑷ 硬质合金 碳化物+粘结剂——粉末冶金 碳化物：WC、TiC、TaC、NbC 粘结剂：Co HRC≈76~84 耐热温度 — 1000℃ 允许的切削速度是高速钢的4~10倍。

① 钨钴类（YG）：WC+Co 韧性好、硬度低，切削韧性材料时耐磨性较差。 适于加工铸铁、青铜等脆性材料和粗加工。 ② 钨钴钛类（YT）：WC+TiC+Co 硬度高、耐磨性好、耐热性好，但韧性较差 。 适于加工韧性材料和精加工。 ⑸ 陶瓷材料 HRC≈93~94 耐热温度 — 1200~1450℃ 主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。

（6） 金刚石刀具 硬度高达10000HV 耐热温度 — 1200~1500℃ 是自然界中最硬的材料。能切削陶瓷、高硅铝合金、硬质合金等难加工材料，还可以切削有色金属及其合金，但不能切削铁族材料。因为碳和铁元素有很强的亲和性，加工时碳元素易向工件扩散，加快刀具磨损。 （7）立方氮化硼 耐热温度 — 1300~1500℃ 硬度达3200～4000HV 常用于切削淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等，允许的切削速度是硬质合金的5倍以上。

三、刀具几何形状 n f 1. 三个辅助平面 ① 基面 dm 过主刀刃上一点，与该点切削速度方向相垂直的平面。 dw ② 切削平面 过主刀刃上一点，与该点加工表面相切的平面。 主剖面 ③ 主剖面 过主刀刃上一点，与主刀刃在基面上的投影相垂直的平面。

n f 2. 刀具的主要标注角度 0 1) 前角（0） 前刀面和基面之间的夹角。 dm dw 在主剖面内度量。 2）后角（0） 切削平面 主剖面 2. 刀具的主要标注角度 0 0 1) 前角（0） 前刀面和基面之间的夹角。 在主剖面内度量。 Kr’ 2）后角（0） kr 主后刀面和切削平面之间的夹角。 在主剖面内度量。 3）主偏角（kr） 4）副偏角（kr’）

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 3. 刀具的工作角度

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

四、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 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

减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦力。 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。 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 0

加工塑性材料和精加工—取大后角（ ）  0 选择： 加工脆性材料和粗加工—取小后角（ ）  0 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 aw 、ac — 使切削条件得到改善，提高了刀具寿命。

n f 但减小kr Fy 、Fx ，加大工件的变形挠度，使工件精度降低。同时，容易引起系统振动。 dm dw ap 但减小kr Fy 、Fx ，加大工件的变形挠度，使工件精度降低。同时，容易引起系统振动。 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。

5 . 刃倾角（ S ） ① 影响切削刃的锋利程度； ②影响切屑流出方向； 作用 ③影响刀头强度和散热条件； ④影响切削力的大小和方向。 精加工：取 正（+S ） 选择： 粗加工：可取零或负（ S =0、- S ）