金属切削加工原理及设备 孙庆群 主编

本《教学课件》是与孙庆群、周宗明主编，科学出版社出版的《金属切削加工原理及设备》教材配套的教学课件。本《课件》由孙庆群制作，以同名教材的内容作为参考，欢迎各高职院校相关专业选做教学之用，也恳请各位同行多提宝贵意见。

参考教材 孙庆群 周宗明 主编

目 录 第1章 绪 论 第2章 金属切削加工的基本知识 第3章 金属切削加工过程的基本规律 第4章 金属切削加工理论的应用 目 录 第1章 绪 论 第2章 金属切削加工的基本知识 第3章 金属切削加工过程的基本规律 第4章 金属切削加工理论的应用 第5章 金属切削机床基本知识 第6章 车床及车刀 第7章 铣床及铣刀 第8章 齿轮加工机床及切齿刀具 第9章 磨床及砂轮 第10章 其他类型通用机床及刀具 第11章 先进加工设备简介

第1章 绪 论 1.1 我国切削加工技术发展概况 金属切削加工技术早在我国古代（公元前2000多年的青铜器时代）就已出现萌芽。 第1章 绪 论 1.1 我国切削加工技术发展概况 金属切削加工——是指利用金属切削机床在工件表面上切除多余的材料，使之达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的一种加工方法。 金属切削加工技术早在我国古代（公元前2000多年的青铜器时代）就已出现萌芽。 春秋中晚期的著作《考工记》对木工、金工有记载：“材美工巧”是制成良器的必要条件（材美就是采用优良的加工材料；工巧就是利用合理的制造工艺和方法）。 据大量出土文物考证，公元8世纪（唐代）就有了最原始的车床。

下图是公元1668年（明代）加工天文仪器上铜环的方法和设备 图1.1 1668年的畜力铣磨机

图1.2 1668年的人力脚踏刃磨机

改革开放以来，注意引进国外先进技术，进行国际学术与技术交流，使我国金属切削加工设备及技术水平进一步提高，逐步缩小与先进国家的差距。 因我国长期的封建历史，到1915年上海荣昌泰机械厂才生产了第一台国产车床。 1947年我国民营机械工业仅有3千多家，机床2万多台。当时的刀具材料是碳素钢，最高切削速度是16m/min。 建国后，我国的金属切削技术发展迅速。机床年产量已达13万台，品种达1千多种。切削速度大大提高，1950年首创切削速度达550m/min。同时兴起刀具改革热潮，研制出了大批先进刀具。 改革开放以来，注意引进国外先进技术，进行国际学术与技术交流，使我国金属切削加工设备及技术水平进一步提高，逐步缩小与先进国家的差距。

1.2 金属切削加工在我国国民经济中的地位 1.2.1 机械制造业在我国国民经济中的地位 在国民经济各部门和人们的日常生活中，使用着各种各样的机器设备、仪器工具，这些机器、机械、仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，即称为机械制造业。 机械制造业为人类的生存、生产、生活提供各种设备，是国民经济中及其重要的基础产业。

1.2.2金属切削加工技术在国民经济中的地位和作用 在机械零件的加工制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度的零件。对于精度要求较高、表面粗糙度值较小的零件，主要依靠切削加工的方法来实现。 机械工业的发展和进步，在很大程度上取决于切削加工技术的发展。如1769年瓦特发明了蒸汽机，但因加工技术还很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推广应用。1775年，威尔逊成功地改造了一台汽缸镗床，解决了一大难题。就在第二年（1776年）蒸汽机便得到了实际应用，迎来了第一次产业革命。

1.2.3金属切削机床在国民经济中的地位和作用 事实证明，切削加工技术的发展水平直接影响着机械制造工业的发达程度，更是表征综合国力的标志。 机械制造业当中的切削加工离不开金属切削机床，机床是装备制造业的“工作母机”或“工具机” 。 金属切削机床是用切削的方法切除金属毛坯（或半成品）的多余金属，将其加工成为符合零件图样要求的形状、尺寸精度和表面质量的机器零件的机器，也可以说机床是制造机器的机器。

1.2.4机床的发展概况和我国机床工业的现状 机床是人类在长期生产实践中,不断改进生产工具的基础上产生的，并随着生产发展和科技进步而渐趋完善。从最原始的木制机床，人力或畜力驱动，主要加工木料、石料等，逐步发展成 加工金属零件的机床。 现代意义上的加工金属机械零件的机床是从18世纪中叶才开始发展起来。 18世纪末刀具运动才有了用机械代替人手，精度和效率发生了飞跃。 到19世纪末，车、钻、镗、刨、拉、铣、磨、齿轮加工等类型的机床已先后形成。 20世纪初，高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，切削性能和机床主轴转速提高 。 20世纪50年代才有了数控机床，使机床自动化进入崭新时代。

切削加工技术的发展 方向： ●加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向发展。 ●刀具材料朝超硬刀具材料方向发展。 ●生产规模由小批量和单品种大批量向多品种、变批量的方向发展。 ●生产方式由手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能自动化方向发展。

近年来的先进制造技术 ： ●计算机辅助设计（CAD）； ●计算机辅助制造（CAM）； ●计算机辅助工艺设计（CAPP）； ●计算机辅助工程（CAE）； ●计算机辅助质量管理（CAQ）； ●企业资源计划（ERP）； ●物料搬运等单元技术。

我国机床产量及世界排名 ● 2004—2008年的机床产量见下页图 ● 2001年，机床产量19.21万台，产值115.1亿元，世界排名第五。 ● 2002年产量23.19万台，产值148.2亿元，世界第五 。 ● 2003年产量30.68万台，产值189.6亿元。 ● 2004年，产量达 38.92万台（其中数控机床产量为17.521台），位居世界第四。 ● 2005年，产量达45.07万台，产值322.8亿元。 ● 2007年中国数控金属切削机床产量已达到12.33万台 。 ● 2004—2008年的机床产量见下页图

2004—2008年中国金属切削机床产量

2000—2005年我国数控机床产量及数控化率

1.3 本课程的性质、内容、学习要求和方法 1.3.1 性质——《金属切削加工原理及设备》是机类和近机类专业的主干专业课。 1.3 本课程的性质、内容、学习要求和方法 1.3.1 性质——《金属切削加工原理及设备》是机类和近机类专业的主干专业课。 1.3.2 内容 ——《金属切削加工原理及设备》是传统的：《金属切削原理及刀具》和《金属切削机床》的有机整合。

本课程所包含的内容： 1）金属切削加工的基本概念。 2）金属切削加工过程的基本规律及其应用。 3）如何应用金属切削理论来控制工件加工质量以及设备和工具的寿命。 4）常用切削加工刀具材料的性能和应用范围。 5）各种常用刀具的构造特点、几何参数及合理选用。 6）典型的金属切削加工方法及其刀具。 7）常用金属切削机床的工作原理、结构与工艺范围。 8）机床运动与传动路线的分析方法。

1.3.3 本课程的学习要求 1）掌握金属切削加工的基本知识，了解刀具几何参数的作用，会合理选用刀具材料。 1.3.3 本课程的学习要求 1）掌握金属切削加工的基本知识，了解刀具几何参数的作用，会合理选用刀具材料。 2）掌握金属切削加工过程中常见的物理现象（切削变形、切削力、切削热、刀具磨损及寿命）以及对加工过程的影响。 3）掌握金属切削理论，学会合理选择刀具的几何参数、切削用量和切削液等，懂得如何保证加工表面质量和延长设备及刀具寿命。 4）了解各种常用刀具的结构、工作原理及基本设计方法。 5）掌握常用机床的构造、工作原理及工艺范围等基本知识，学会合理选用机床。 6）熟悉机床的运动，掌握机床传动路线的分析方法。

1.3.4 本课程的学习方法 《金属切削加工原理及设备》是一门综合性和实践性很强的学科。 它的基本理论源于生产实践，又服务和指导于生产实践，具有很强的实践性。 学习本课程时既要系统地学好基础理论知识，又要密切联系生产实践（包括金工实习、生产实习、课程实验、课程设计、实训等实践性教学环节），加深理解容，强化应用。 目的是为毕业后参加社会实践打下坚实的基础。

本章结束，请看下一章 祝学习进步