1 切削加工基本知识文档格式.docx

1、 工件上即将被切去金属层的表面。已加工表面 工件上经刀具切削后产生的表面。切削表面 工件上由切削刃形成的那部分表面，它在下一切削行程，刀具或工件的下一转里被切除，或者由下一切削刃切除。1.2.3.2切削用量三要素图1-2切削用量切削用量三要素是指切削速度、进给量和背吃刀量。这三个要素对切削加工质量、刀具磨损、生产率和机床动力消耗有重要影响。1.2.2.1切削速度（ ） 是指切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。单位为m/s。当主运动是工件的旋转运动时，切削速度为其最大线速度式中 D-工件待加工表面的直径 （mm）n-工件的转速 （r/min）当主运动为往复运动时取其平均速度式中 L-往复

2、运动的行程长度 （mm）n-主运动每分钟的往复次数 （str/min）1.2.2.2进给量（f）或进给速度（ ） 进给量是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量,用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。单位为mm/r或mm/str。进给速度是指切削刃上选定点相对于工件地进给运动的瞬时速度。进给速度与进给量的关系为 n-工件或刀具的转速（r/min）1.2.2.3背吃刀量（ ） 背吃刀量是指在通过切削刃基点（作用主切削刃上的特定参考点，用以确定如作用切削刃截形和切削层尺寸等基本几何参数，通常把它定在将作用切削刃分成两相等长度的点上）并垂直于工作平面（通过切削刃选定点并同时包含主运动方向和进

3、给运动方向的平面）的方向上测量的吃刀量。在车外园时，即为工件上待加工表面和已加工表面的垂直距离，即： （mm）1.3 机械零件的加工质量机械零件的加工质量是指零件的加工精度和表面质量。零件的加工质量直接影响产品的使用性能、使用寿命、外观质量和经济性。1.3.1 零件的加工精度加工精度是指加工后零件的尺寸、形状和表面间相互位置等几何参数与理想几何参数相符合的程度。零件的几何参数加工得绝对准确是不可能的，也是没有必要的。实际几何参数对理想几何参数的偏离称为加工误差。在保证零件使用要求的前提下，对加工误差规定一个范围，称为公差。零件的加工精度是指尺寸精度、形状精度和位置精度。1.3.1.1尺寸精度

4、尺寸精度是指零件加工表面本身的尺寸（如圆柱面的直径）和表面间的尺寸（如孔间距离）的精确程度。尺寸精度用尺寸公差等级或相应的公差值来表示。尺寸公差分为20级，即IT01、IT0、IT01至IT18。“IT”表示标准公差，后面的数字表示公差等级。从IT01至IT18等级依次降低。IT01至IT12用于配合尺寸，IT13至IT18用于非配合尺寸。1.3.1.2 形状精度 形状精度是指零件上的被测要素（线和面）相对于理想形状的精确程度。形状精度用形状公差来控制，形状公差常用的有：直线度、平面度、圆度和圆柱度等。1.3.1.3位置精度 位置精度是指零件上被测要素（线和面）相对于基准之间的位置准确度。位置

5、精度用位置公差来控制。位置公差常用的有：平行度、垂直度、同轴度和圆跳动。对于一般机床能够保证的形位公差要求，图样上不必标出。形位公差等级分112级（圆度和圆柱度分为012级），同尺寸公差一样，等级数值越大，公差值越大。形位公差国家标准中规定的控制零件形位误差的项目和符号如表1-1。表 1-1形位公差项目及符号1.3.2 零件的表面质量零件的表面质量是指零件的表面粗糙度、波度、表面层冷变形强化程度、表面残余应力的性质和大小以及表面层金相组织等，其中实际生产中最常用的是表面粗糙度。零件的表面总是存在一定程度的凹凸不平，即使是看起来光滑的表面，经放大后观察，也会发现凹凸不平的波峰波谷。零件表面的这种

6、微观几何不平度称为表面粗糙度。国家标准规定了表面粗糙度的多种评定参数，生产中最常用的是轮廓算术平均偏差 ：即在取样长度内，轮廓上各点至中线距离绝对值的算术平均值，单位为 。如图1-3。或图1-3 轮廓算术平均偏差一般来说，零件的精度要求越高，表面粗糙度值要求越小，配合表面的粗糙度值比非配合表面小，有相对运动的表面比无相对运动的表面粗糙度值小，接触压力大的运动表面比接触压力小的运动表面粗糙度值小。而对于一些装饰性的表面则表面粗糙度值要求很小，但精度要求却不高。与尺寸公差一样，表面粗糙度值越小，零件表面的加工就越困难，加工成本越高。1. 4机械加工工艺装备零件的机械加工工艺过程是按照一定的顺序，根

7、据零件表面性质及加工技术要求，分成若干工序在不同的机床上完成的。要完成任何一道工序，除了需要机床这一主要设备外，还必须有一些工具，如卡盘、车刀、卡尺和钻夹头等，这些工具统称工艺装备。工艺装备可分为四类：刀具、夹具、量具和辅具。其中辅具是用于装夹刀具的装置（如铣床刀杆、钻床钻夹头等）。工艺装备是机械加工中不可缺少的生产手段，是生产组织准备阶段的主要工作。1.4.1刀具刀具是切削加工中影响生产率、加工质量和成本最活跃的成本。刀具的性能取决于刀具切削部分的材料和刀具的几何形状。1.4.1.1 刀具切削部分的材料（1）刀具的工况金属材料的切削加工主要依靠刀具直接完成。刀具在切削加工中不但要承受很大的切

8、削力，还要承受摩擦力、压力、冲击和振动；此外，在切屑和工件的强烈摩擦下，使工作温度很高。因此，刀具切削部分的材料必须具备良好的性能。（2）刀具切削部分材料必备的性能1）高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温下加工一般金属材料的刀具，其硬度应在60HRC以上。2）高耐磨性 刀具必须具有抵抗剧烈摩擦所引起的磨损，以维持刀刃的锋利和刀具的形状，保证一定的切削时间。通常刀具材料的硬度越高，耐磨性越高，但不取决于硬度；还与化学成分、强度、等有关。3）高耐热性 指刀具在高温下保持正常切削性能的能力，又称高红硬性或高热硬性。刀具的耐热性越好，允许的切削速度越高。4）足够的强度和韧性 以承受切削力

9、、振动及冲击减少刀具变形、崩刃和脆性断裂。5）良好的工艺性 以便于刀具的制造和刃磨，必须具有可切削加工性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能等。（3）常用刀具材料刀具材料不但要具有良好的性能，还要来源丰富，价格便宜。目前常用的金属刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金等；常用的非金属刀具材料陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。其性能和用途如表1-2所示。表1-2常用刀具材料的性能及应用种类常用牌号硬度HRC（HRA）抗弯强度bb（Gpa）热硬性工艺性能用途优质碳素工具钢T8AT10AT12A、T13A606581842.16200可冷热加工成形、易刃磨用于制造手动工具，如锉刀、锯条等合金工具

10、钢9CrSiCrWMn2.35250300可冷热加工成形、易刃磨，热变形小用于低速成形刀具，如丝锥、板牙、铰刀等高速钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2637083861.964.41550600可冷热加工，易成形、易刃磨，热变形小用于中速及形状复杂的刀具；如钻头、铣刀、齿轮刀具、拉刀、铰刀等硬质合金YG8、YG6、YG3、YT5、YT15、YT3089931.082.168001000粉末冶金成形，可多片使用，性脆、易崩刃用于高速及较硬材料切削的刀具，如车刀、刨刀、铣刀等陶瓷SG4、AT61200时还能保持HRA801200硬度高于硬质合金，脆性略大于它精加工优于硬质合金，用于加工硬材料，

11、如淬火钢等立方氮化硼（CBN）FD、LBN-Y730009000HV13001500硬度和切削性能高于陶瓷，性脆用于加工很硬材料，如淬火钢等金刚石（人造金刚石天然金刚石）高达10000HV600硬度高于CBN，性脆用于非铁金属的精密加工，不宜加工铁类金属联想：此外还有涂层刀具，是在韧性较好的硬质合金或高速钢基体上，采用气相沉积的方法涂上耐磨的TiC、TiN、HfN等金属薄层。它较好的解决了强度、韧性与硬度、耐磨性之间的矛盾，具有良好的综合性能。1.4.1.2刀具的几何形状切削刀具虽然种类很多，但它们切削部分的结构要素和几何角度都有着共同的特征。各种多齿刀具或复杂刀具，就单个刀齿而言相当于车刀的

12、刀头；因此，掌握了车刀，其它刀具就不难掌握和理解。（1）车刀的组成车刀由刀体（又称刀杆）和刀头两部分组成。刀体为固定夹持部分，刀头为切削部分。1）夹持部分 其横截面积和长度对刀具的强度有很大影响。横截面积越大，长度越短，刀具强度越大，切削越平稳。2）切削部分 一般由三面、两刃、一尖组成，如图1-4所示。a.前刀面 铁屑沿着它流动的面；b.主后刀面 与工件上过渡表面相对的面；c.副后刀面 与工件上已加工表面相对的面；d.主切削刃 是前刀面与主后刀面的交线，担负主要切削任务e.副切削刃 是前刀面与副后刀面的交线，担负少量切削任务f.刀尖 是主切削刃与副切削刃的相交处，通常磨成一小段过渡圆弧或直线，

13、以增强其强度； 图1-4 车刀组成（2）车刀的标注角度车刀在磨出三面、两刃、一尖后，就形成了刀具的几何角度。为确定刀具的角度，必须首先建立一个立体坐标系，这个坐标系由三个相互垂直的辅助平面组成（如图1-4）：基面（Pr） 过主切削刃上某一选定点，并垂直与假定的主运动方向相垂直的平面。车刀的基面平行于刀杆底面，即水平面。切削平面（Ps）过主切削刃上某一选定点，且与主切削刃相切，并与基面相垂直的平面。正交面（又叫主剖面 Po） 既垂直于基面，又垂直于切削平面的平面。图1-4车刀的三个辅助平面及其几何角度图1-5 刀具的几何角度对加工条件和加工质量的影响表1-3车刀的几何角度及其作用与选择角度名称含

14、义作用应用与选择说明前角0在正交平面Po内，前刀面与基面的之间夹角1.使刀刃锋利，便于切削加工和切屑流动2.影响刀具的强度1.粗加工：小值精加工：大值2.加工塑性材料或强度、硬度较低：加工脆性材料或强度、硬度较高：3刀具材料韧性好，如高速钢：刀具材料脆性大，如硬质合金：前角越大，刀具越锋利，但强度降低，易磨损和崩刃。前角一般为520。后角0在正交平面Po内，主后刀面与切削平面之间夹角1.影响主后刀面与工件之间的摩擦与前角的选择相同后角越大，车削时刀具与工件之间的摩擦越小，但强度降低，易磨损和崩刃。后角一般为612主偏角Kr在基面Pr内，主切削刃与进给运动方向在其上的投影之间夹角1.影响切削加工

15、条件和刀具的寿命2.影响径向力的大小，如图2-10（b）所示Fp径=cos KrFD切水（切削力在水平面内的分力）2.刚性差，易变形，如细长轴（90）：刚性好，不易变形：1. 主偏角越小，切削加工条件越好，刀具的寿命越长2.车刀常用的主偏角有45、60、7590，其中75和90最常用副偏角Kr在基面Pr内，副切削刃与进给运动反方向在其上的投影之间夹角1.主要影响加工表面的粗糙度，如图2-10（c）所示2.影响副切削刃与已加工表面之间的摩擦和刀具的强度大值（与副？偏角选择相反）1. 副偏角越小，残留面积和振动越小，加工表面的粗糙度越低，表面质量越高。但过小会增加刀具与工件的摩擦，另外，刀具的强度

16、降低2.副偏角一般为515刃倾角s切削平面Ps内，主切削刃在其上的投影与基面之间夹角1.主要控制切屑的流动方向2.影响刀尖的强度s0s0（防止切屑划伤工件）1. s0时，刀尖处于主切削刃的最低点，刀尖强度高，切屑流向已加工表面；s0时，刀尖处于主切削刃的最高点，刀尖强度低，切屑流向待加工表面2. s一般为-5+5注：1. 前角和后角的选择主要依据工件材料的性能、刀具材料的性能及加工性质。2.减小主偏角，可使切屑变薄，参与切削加工的主切削刃增长，同时单位长度上分担的力减小，切削起来轻快；同时增加了刀尖强度和增大了散热面积，使刀具寿命提高。1.4.2机床夹具机床夹具是在切削加工中，用以准确地确定工

17、件位置，并将其迅速、牢固地夹紧的工艺装备。1.4.2.1 夹具的分类 夹具的种类很多，分类方法也不相同。（1）按机床夹具通用化程度分类：1）通用夹具 指已经标准化的，可用于加工同一类型、不同尺寸工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、回转工作台、电磁吸盘。这类夹具通常作为机床附件，由专门工厂制造供应，广泛用于单件、小批量生产。2）专用夹具 指专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。它不仅不适用于其他工件，即使同一工件的其他工序也不能通用。专用夹具适用于产品固定、工艺相对稳定、批量大的工件的加工。3）可调夹具 指当加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，便可装夹另外一种工件的夹具。如滑柱式钻

18、模、带各种钳口的虎钳。主要用于装夹形状相似、尺寸相近的工件的中、小批量生产。4）组合夹具 根据积木化原理，由一套预先制造好的标准化、通用化并可互换的标准元件组装成的专用夹具。5）随行夹具 是机械加工自动线上用来装夹工件的一种装置，它除了具有一般夹具担负的装夹工件的功能外，还担负着沿自动线输送带输送工件的任务。（2）按工序所在机床分类：分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具和磨床夹具等。（3）按夹具夹紧动力源分类：分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等。1.4.2.2夹具的组成 夹具的种类虽然很多，但从夹具的结构和作用分析，夹具都由几种基本元件组合而成。（1）定位

19、元件及定位装置 它与工件的定位基准相接触，以确定工件在夹具中的正确位置。如平口钳的固定钳口。（2）夹紧装置 用于保持工件在夹具中的既定位置，使它在重力、惯性力及切削力等作用下不产生移位。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板）、增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮）以及动力装置（如气缸、油缸）等。（3）引导元件 确定夹具与机床或刀具的相对位置的元件。如对刀块、钻头导向套。（4）夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使之成为一个整体的基础件。（5）其他元件 如定位键、操作件以及根据夹具特殊功用所需的一些装置，如分度装置、顶出装置。1.4.3量具量具是用来测量零件线性尺寸、角度以及检测

20、零件形位误差的工具。为保证被加工零件的各项技术参数符合设计要求，在加工前后和加工过程中，都必须用量具进行检测。选择使用量具时，应当适合于被测零件的形状、测量范围，适合于被检测量的性质。通常选择的量具的读数精度应小于被检测公差的0.15倍。1.4.3.1测量工具的分类（1）变值量具 可用来测量在一定范围内的任意数值的量具。这种量具一般是通用量具或量仪，有刻度。按其构造可分为：游标量具（如游标卡尺）、百分量具（如外径百分尺）、机械杠杆量具（如千分表）、光学杠杆量仪（如光学计）、光学量仪（如干涉仪）、气动量仪、电动量仪。（2）定值量具 具体代表测量单位的倍数值或分数值的量具。如没有刻度的基准米尺、块

21、规及90角尺。（3）量规 没有刻度，不确定被量零件的具体测量数值，只用来限制零件的尺寸、形状和位置的量具。（4）检验夹具和自动检验机 是量具和其它定位等元件的组合体，主要用来使检验工作方便和提高生产率，在大量生产中用得很多。1.4.3.2测量方法的分类按照测量工具的调整与读数，可分为绝对量法（如用游标卡尺测量长度）与相对量法（如用光学计将被测长度与块规进行比较）；按照获得结果过程的不同，可分为直接量法（如用万能角度尺测量角度）和间接量法（如用正弦规测量角度）；按照零件被测参数的多少，可分为单项量法（如用三针法测量螺纹中径）与综合量法（如用螺纹极限量规检验螺纹）；按照测量装置与被测表面的接触与否

22、，可分为接触量法（如用游标卡尺测量长度）与不接触量法（如用投影仪检验零件形状）。1.4.3.3机床常用的通用量具量具的种类很多，这里仅介绍最常用的几种量具及其测量方法。（1） 游标卡尺游标卡尺是带有测量卡爪并用游标读数的量尺。其特点为结构简单，使用方便，测量精度较高，应用范围广。可以直接测出零件的内径、外径、宽度、长度和深度的尺寸值。游标卡尺按测量精度可分为0.10mm、0.05mm、0.02mm三个量级，按尺寸测量范围有0125 mm、0150 mm、0200 mm、0300 mm等多种规格，使用时根据零件精度要求及零件尺寸大小进行选择。图1-6所示的游标卡尺的读数精度为0.02mm，测量尺

23、寸范围为0150mm。它由主尺和副尺（游标）两部分组成。主尺上每小格为1 mm，当两卡爪贴和（主尺与游标的零线重合）时，游标上的50格正好等于主尺上的49 mm。游标上每格长度为4950=0.98 mm。主尺与游标每格相差0.02 mm。图1-6 游标卡尺及读数方法测量读数时，先由游标以左的主尺上读出最大的整毫米数，然后在游标上读出零线到与主尺刻度线对齐的刻度线之间的格数，将格数与0.02相乘得到小数，将主尺上读出的整数与游标上得到的小数相加就得到测量的尺寸。游标卡尺使用注意事项：1） 检查零线 使用前应先擦净卡尺，合拢卡爪，检查主尺与游标的零线是否对齐。如不对齐，应送计量部门检修。2） 放正

24、卡尺 测量内外圆时，卡尺应垂直于工件轴线，两卡爪应处于直径处。3） 用力适当 当卡爪于工件被测量面接触时，用力不能过大，否则会使卡爪变形，加速卡爪的磨损，使测量精度下降。4） 读数时视线要对准所读刻线并垂直尺面，否则读数不准。5） 防止松动 未读出读数之前游标卡尺离开工件表面，必须先将止动螺钉拧紧。6） 不得用游标卡尺测量毛坯表面和正在运动的工件。图1-7是专门用于测量深度和高度的游标尺。高度游标尺除用来测量高度外，也可用于精密划线。图1-7游标深度尺和游标高度尺图1-8外径百分尺（2）百分尺百分尺是一种精密量具。生产中常用的百分尺的测量精度为0.01mm。它的精度比游标卡尺高，并且比较灵敏，

25、习惯上称为千分尺。千分尺的种类很多，按照用途可分为外径百分尺、内径百分尺和深度百分尺几种，以外径百分尺应用最广。外径百分尺按其测量范围有025 mm、2550 mm、5075 mm等各种规格。图1-8是测量范围为025 mm的外径百分尺。弓形架的左端有固定砧座，右端的固定套筒在轴线方向刻有一条中线（基准线），上下两排刻线互相错开0.5mm，形成主尺。微分套筒左端圆周上均布50条刻线，形成副尺。微分套筒和螺杆连在一起，当微分套筒转过一周，带动测量螺杆沿轴向移动0.5mm。因此，微分套筒转过一格，测量螺杆轴线移动的距离为0.550=0.01 mm。当百分尺的测量螺杆与固定砧座接触时，微分套筒的边缘

26、与轴向刻度的零线重合。同时，圆周上的零线应与中线对准。百分尺的读数方法： 读出距离微分套筒边缘最近的轴向刻线数（应为0.5mm的整数倍）； 读出与轴向刻度中线重合的微分套筒周向刻度数值（刻度倍数0.01mm）； 将两部分读数相加即为测量尺寸。使用百分尺时的注意事项： 应先校对零点。即将砧座与螺杆擦拭干净，使他们相接触，看微分套筒圆周刻度零线与中线是否对中，若没有，将百分尺送计量部门检修。 测量时，左手握住弓架，用右手旋转微分套筒，但测量螺杆快接近工件时，必须使用右端棘轮（此时严禁使用微分套筒，以防用力过度测量不准或破坏百分尺）以较慢的速度与工件接触。当棘轮发出“嘎嘎”的打滑声时，表示压力合适，应停止旋转。 从百分尺上读取尺寸，可在工件未取下前进行，读完后松开百分尺，亦可先将百分尺锁紧，取下工件后再读数。 被测尺寸的方向必须与螺杆方向一致。 不得用百分尺测量毛坯表面和运动中的工件。图1-9