金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具Metal cutting tools and the principle课程的性质和任务课程的性质和任务切削加工的发展历史切削加工的发展历史本课程研究内容本课程研究内容本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法绪论绪论为什么学？为什么学？学什么？学什么？怎样学？怎样学？课程重要性课程重要性课程的特点课程的特点学习方法学习方法课程研究内容课程研究内容金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具是研究金属切削加工与生产的理论和是研究金属切削加工与生产的理论和应用的技术基础课程，也是机械设计制造与自动化专业的一门应用的技术基础课程，也是机械设计制造与自动化专业的一门专业基础课，还是其它后续专业课的基础。专业基础课，还是其它后续专业课的基础。1 1、课程性质、课程性质（市场调查，（市场调查，购买原材料）购买原材料）（铸造，锻（铸造，锻造，焊接，造，焊接，冲压等）冲压等）（车，铣，（车，铣，刨，磨，钻，刨，磨，钻，镗等）镗等）（组装，部装，总装）（组装，部装，总装） 切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，切削加工是指利用刀具切除被加工零件多余材料的方法，经切削加工后的零件能获得要求的尺寸精度和表面质量，是机经切削加工后的零件能获得要求的尺寸精度和表面质量，是机械制造业中最基本的加工方法。械制造业中最基本的加工方法。切削加工的分类切削加工的分类机械加工（机工）机械加工（机工）利用机械力对各种工件进行加工。方法：利用机械力对各种工件进行加工。方法：车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨削、光整加工等。车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨削、光整加工等。钳工加工（钳工）钳工加工（钳工）在钳台上以手工工具为主对工件进行加工在钳台上以手工工具为主对工件进行加工的加工方法。方法：划线、锯削、锉削、刮削、研磨等。的加工方法。方法：划线、锯削、锉削、刮削、研磨等。 在现代机械制造中，除少量零件采用精密铸造、精密锻造、在现代机械制造中，除少量零件采用精密铸造、精密锻造、粉末冶金等到方法直接获得零件外，大部分零件都要经过切削粉末冶金等到方法直接获得零件外，大部分零件都要经过切削加工才能获得所需要的加工精度和表面粗糙度。加工才能获得所需要的加工精度和表面粗糙度。基本任务基本任务: :研究金属切削过程的基本规律，研究各种刀具材研究金属切削过程的基本规律，研究各种刀具材料的切削性能，研究如何提高切削效率，保证加工零件的表料的切削性能，研究如何提高切削效率，保证加工零件的表面质量。面质量。 2 2、课程任务、课程任务主要目标主要目标: :通过对金属切削过程一般现象的认识，掌握其内在通过对金属切削过程一般现象的认识，掌握其内在的基本规律，能按具体条件合理地选择刀具材料、切削部分的基本规律，能按具体条件合理地选择刀具材料、切削部分几何参数和切削用量，计算切削力和功率，了解金属切削实几何参数和切削用量，计算切削力和功率，了解金属切削实验的基本方法。并能用所学金属切削的科学理论知识对生产验的基本方法。并能用所学金属切削的科学理论知识对生产中的一些问题进行分析、解释和解决。中的一些问题进行分析、解释和解决。3 3、制造业在国民经济中的重要作用、制造业在国民经济中的重要作用纺织机械纺织机械动力机械动力机械家用电器家用电器通讯设备通讯设备出版印刷出版印刷网络媒体网络媒体文化娱乐文化娱乐冶金机械冶金机械建筑机械建筑机械交通工具交通工具环保设备环保设备军事装备军事装备医疗设备医疗设备机器制造机器制造农业机械农业机械化工设备化工设备制造业制造业当今制造业的社会功能当今制造业的社会功能 机械工业的发展和进步，在很大程度上取决于切削加工技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。术的发展。事实证明，切削加工技术的发展水平直接影响着机事实证明，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。械制造工业的发达程度，更是表征综合国力的标志。 在机械零件的加工制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、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、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。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。工欲善其事，必先利其器工欲善其事，必先利其器课程的性质和任务课程的性质和任务本课程研究内容本课程研究内容本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法绪论绪论切削加工的发展历史切削加工的发展历史金属切削加工技术早在我国古代（公元前金属切削加工技术早在我国古代（公元前2000多年的青铜器时多年的青铜器时代）就已出现萌芽。代）就已出现萌芽。青铜弩机青铜弩机1 1、我国切削加工技术的发展概况、我国切削加工技术的发展概况春秋中晚期的著作春秋中晚期的著作周易周易.考工记考工记对木工、金工有记载：对木工、金工有记载：“材材美工巧美工巧”是制成良器的必要条件（是制成良器的必要条件（材美材美就是采用优良的加工材就是采用优良的加工材料；料；工巧工巧就是利用合理的制造工艺和方法）。就是利用合理的制造工艺和方法）。湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄越王勾践剑大量出土文物考证，公元大量出土文物考证，公元8世纪（唐代）就有了最原始的车床。世纪（唐代）就有了最原始的车床。公元公元16681668年（明代）加工天文仪器上铜环的方法和设备年（明代）加工天文仪器上铜环的方法和设备近代以来，我国切削加工技术的发展极其缓慢，近代以来，我国切削加工技术的发展极其缓慢，1915年才出现年才出现第一台国产车床，第一台国产车床，1947年我国车床仅年我国车床仅20000多台，刀具材料仅限多台，刀具材料仅限于碳素工具钢，切削速度小于于碳素工具钢，切削速度小于10m/min。建国后，我国的金属切削技术发展迅速。机床年产量已达建国后，我国的金属切削技术发展迅速。机床年产量已达1313万万台，品种达台，品种达1 1千多种。切削速度大大提高，千多种。切削速度大大提高，19501950年首创切削速度年首创切削速度达达550m/min550m/min。同时兴起刀具改革热潮，研制出了大批先进刀具。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，我国金属切削加工设备及技术水平进一步提高，改革开放以来，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。当前，切削加工铝合金材料时，逐步缩小与先进国家的差距。当前，切削加工铝合金材料时，可达可达7500m/min7500m/min；航空零件的切削加工所用的高速铣削设备主；航空零件的切削加工所用的高速铣削设备主轴转速已经达到轴转速已经达到24000m/min24000m/min。u 工业革命前：生产加工是低效的手工劳作方式工业革命前：生产加工是低效的手工劳作方式u 1769年年瓦特发明了蒸汽机瓦特发明了蒸汽机，但因加工技术还很落后，苦于，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。加工不出高精度的汽缸而得不到推广应用。1775年，威尔逊成年，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，迎来了年）蒸汽机便得到了实际应用，迎来了第一次产业革命。第一次产业革命。2 2、世界切削加工技术的发展概况、世界切削加工技术的发展概况u 1797 1797 发明第一台滑动刀架车床，发明第一台滑动刀架车床， u 1860 1860年以后，车、铣、刨、磨以及齿轮和螺纹加工的机床年以后，车、铣、刨、磨以及齿轮和螺纹加工的机床相继出现相继出现 u 1873 第一台凸轮控制的自动车床第一台凸轮控制的自动车床u 1910-1920 1910-1920 福福特特汽汽车车公公司司，泰泰勒勒首首先先建建立立了了流流水水线线生生产产方式，创造了平均每分钟生产一辆方式，创造了平均每分钟生产一辆T T型车的记录。型车的记录。u 1952 1952 美美国国首首先先研研制制成成功功数数控控（Numerical Numerical Control Control NCNC）机机床及自动编程，床及自动编程，CAMCAM的开端的开端u 19531953美美国国麻麻省省理理工工学学院院制制备备出出第第一一台台数数控控加加工工中中心心（Machining Machining CenterCenter）MITMIT机机床床，可可通通过过自自动动换换刀刀实实现现铣铣、钻钻、镗、锪，铰、磨及攻丝等多种工艺。镗、锪，铰、磨及攻丝等多种工艺。u 1962 1962 美国第一台工业机器人，（美国第一台工业机器人，（Industrial RobotIndustrial Robot）u 1967 1967 英、美英、美FMS(Flexible Manufacturing system)FMS(Flexible Manufacturing system)柔性柔性制造系统，解决了批量，离散形生产自动化。制造系统，解决了批量，离散形生产自动化。u 6060年年代代末末CAPPCAPP（Computer-Aided Computer-Aided Process Process PlanningPlanning）计计算算机机进进行行加加工工工工艺艺路路线线和和工工序序内内容容的的设设计计及及机机床床切切削削用用量量、时时间定额等的选择与制定。间定额等的选择与制定。u 现现代代逐逐渐渐发发展展并并成成功功应应用用到到生生产产实实践践的的加加工工方方法法主主要要有有：MISMIS（Management Management Information Information SystemSystem）、 CIMCIM、精精良良生生产产、并行工程、敏捷制造等。并行工程、敏捷制造等。u 刀刀具具材材料料相相继继出出现现了了碳碳素素工工具具钢钢、合合金金工工具具钢钢、高高速速钢钢、硬硬质质合合金金、单单晶晶金金刚刚石石刀刀具具、各各种种涂涂层层硬硬质质合合金金刀刀具具及及陶陶瓷瓷刀刀具具和各种新型磨料（如立方氮化硼）。和各种新型磨料（如立方氮化硼）。3 3、切削加工技术的发展方向：、切削加工技术的发展方向：l 加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高速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。发展。l 生产方式由手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自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。动化向柔性自动化和智能自动化方向发展。l 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。发展。l 刀具材料朝超硬刀具材料方向发展。刀具材料朝超硬刀具材料方向发展。 课程的性质和任务课程的性质和任务切削加工的发展历史切削加工的发展历史本课程研究内容本课程研究内容本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法绪论绪论u 几何问题几何问题 ：掌握刀具的几何参数及其相互关系：掌握刀具的几何参数及其相互关系u 规律问题：掌握切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损规律问题：掌握切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损等规律。等规律。1 1、金属切削原理、金属切削原理2 2、刀具方面、刀具方面u 标准刀具：学习重点是刀具结构、工作原理、选用方法。标准刀具：学习重点是刀具结构、工作原理、选用方法。u 非标准刀具：这类刀具主要学习设计原理与计算方法。非标准刀具：这类刀具主要学习设计原理与计算方法。切削原理部分切削原理部分刀具部分刀具部分刀具几何角度和切削要素刀具几何角度和切削要素基本规律基本规律规律的应用规律的应用标准刀具标准刀具非标准刀具非标准刀具 切削加工的目的切削加工的目的1.1.高效率、低成本的加工出符合要求的零件；高效率、低成本的加工出符合要求的零件；2.2.进一步发展切削加工工艺技术进一步发展切削加工工艺技术yes结结 束束NoNo课程的性质和任务课程的性质和任务切削加工的发展历史切削加工的发展历史本课程研究内容本课程研究内容本课程的特点及学习方法本课程的特点及学习方法绪论绪论基础性基础性：指基本理论、基本知识和基本技能。：指基本理论、基本知识和基本技能。应用性应用性：指本课程基本理论来源于实际生产和科学实验。同时：指本课程基本理论来源于实际生产和科学实验。同时又直接服务于生产。又直接服务于生产。先进性先进性：在科学实验和刀具设计研究中采用了许多独特的先进：在科学实验和刀具设计研究中采用了许多独特的先进的研究手段。的研究手段。学习本课程是为后续专业课程打基础，是为毕业后从事有关机学习本课程是为后续专业课程打基础，是为毕业后从事有关机械加工和产品生产工作打基础，是研究和发展本专业的重要出械加工和产品生产工作打基础，是研究和发展本专业的重要出发点。同时也培养了解决实际问题的能力。发点。同时也培养了解决实际问题的能力。1 1、本课程特点及学习方法、本课程特点及学习方法2 2、参考书目、参考书目u 陈锡渠陈锡渠, ,彭晓南彭晓南. . 金属切削原理与刀具，北京：中国林业出金属切削原理与刀具，北京：中国林业出版社，版社，20082008年，年， ISBN ISBN：978-7-5038-4447-8978-7-5038-4447-8u 王启仲王启仲. . 金属切削原理与刀具，北京：机械工业出版社，金属切削原理与刀具，北京：机械工业出版社，20082008年，年， ISBN ISBN：9787111235309 9787111235309 u 张若峰张若峰. .金属切削原理与刀具，北京：人民邮电出版社，金属切削原理与刀具，北京：人民邮电出版社，20102010年，年， ISBN ISBN：97871152232969787115223296u 王洪琳王洪琳. .金属切削原理与刀具，济南：山东大学出版社，金属切削原理与刀具，济南：山东大学出版社，20042004年，年， ISBN ISBN：7560728553 7560728553