1-1 1-1 金属切削加工金属切削加工金属切削加工金属切削加工一、切削加工一、切削加工通通过机床提供的切削运机床提供的切削运动和和动力，使刀具和工件力，使刀具和工件产生相生相对运运动，从而切除工件上多余的材料，以，从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的得合格零件的加工加工过程。程。二、切削加工的种类二、切削加工的种类车、铣、刨、磨、刨、磨、钻、镗、拉、拉、锯、螺、螺纹加工、加工、齿轮加工等。加工等。在现代机械制造中，除少量零件采用精密铸造、精密锻在现代机械制造中，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加工才能获得所需要的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精度和表面粗糙度。1-2 1-2 金属切削机床金属切削机床用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装备。用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的工艺装备。一、金属切削机床一、金属切削机床二、机床的分类二、机床的分类1 1、按加工性质和所用刀具的不同可分、按加工性质和所用刀具的不同可分1212大类：大类： 车车床床 插插床床 其其它它机机床床 螺螺纹纹加加工工机机床床 钻钻床床 铣铣床床 磨磨床床 镗镗床床 拉拉床床 锯锯床床 刨刨床床 齿齿轮轮加加工工机机床床金属切削加工金属切削加工2.2.按机床的通用程度分类：按机床的通用程度分类：2)2)专用机床专用机床1)1)通用机床（万能机床）通用机床（万能机床）3)3)专门化机床（专能机床）专门化机床（专能机床）3.3.按机床的精度分类：按机床的精度分类：普通精度级、精密级和超精密级机床。普通精度级、精密级和超精密级机床。 4.4.按机床重量不同分类：按机床重量不同分类：1)1)轻型机床（轻型机床（1010吨以下）；吨以下）；2)2)中型机床（中型机床（1010吨吨-100-100吨）；吨）；3)3)重型机床（重型机床（100100吨以上）；吨以上）；金属切削加工金属切削加工三、机床型号的编制方法三、机床型号的编制方法三、机床型号的编制方法三、机床型号的编制方法 机床型号是为了方便地管理和使用机床，按一定规律赋予机床的代号。用于机床型号是为了方便地管理和使用机床，按一定规律赋予机床的代号。用于表示机床的类型、通用性和结构特性、主要技术参数等。表示机床的类型、通用性和结构特性、主要技术参数等。通用机床型号表示方法如下通用机床型号表示方法如下：金属切削加工金属切削加工1 1、机床类别的划分及其代号、机床类别的划分及其代号 机床的类别用汉语拼音大写字母表示，类别代号及其读音如表所示：机床的类别用汉语拼音大写字母表示，类别代号及其读音如表所示： 类类类类别别别别车车车车床床床床钻钻钻钻床床床床镗镗镗镗床床床床磨床磨床磨床磨床齿齿齿齿轮轮轮轮加加加加工工工工机机机机床床床床螺螺螺螺纹纹纹纹加加加加工工工工机机机机床床床床铣铣铣铣床床床床刨刨刨刨插插插插床床床床拉拉拉拉床床床床特特特特种种种种加加加加工工工工机机机机床床床床锯锯锯锯床床床床其其其其他他他他机机机机床床床床代代代代号号号号C C C CZ Z Z ZT T T TM M M M2M2M2M2M3M3M3M3MY Y Y YS S S SX X X XB B B BL L L LD D D DG G G GQ Q Q Q读读读读音音音音车车车车钻钻钻钻镗镗镗镗磨磨磨磨2 2 2 2磨磨磨磨3 3 3 3磨磨磨磨牙牙牙牙丝丝丝丝铣铣铣铣刨刨刨刨拉拉拉拉电电电电割割割割其其其其分类代号分类代号分类代号分类代号用数字表示，只有磨床才有用数字表示，只有磨床才有。金属切削加工金属切削加工2 2、机床组、系的划分、机床组、系的划分 机床的组别和系别代号用两位数字表示机床的组别和系别代号用两位数字表示。系的划分原则是：主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具系的划分原则是：主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的及相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局型式相同的本身的及相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局型式相同的机床，即划为同一系。详见标准机床，即划为同一系。详见标准JB1838-85JB1838-85。 每类机床按其结构性能及使用范围划分为每类机床按其结构性能及使用范围划分为1010组，用数字组，用数字0-90-9表示。表示。 3 3、机床的、机床的主参数和第二主参数主参数和第二主参数 主参数：主参数： 主参数是反映机床最大工作能力的一个主要参数，它直接主参数是反映机床最大工作能力的一个主要参数，它直接影响机床的其他参数和基本结构的大小。主参数一般是以机床影响机床的其他参数和基本结构的大小。主参数一般是以机床加工的最大工件尺寸或与此有关的机床部件尺寸来表示。加工的最大工件尺寸或与此有关的机床部件尺寸来表示。 第二主参数第二主参数：一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工：一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。作面长度等。金属切削加工金属切削加工4 4、通用性、结构性代号、通用性、结构性代号通通通通用用用用特特特特性性性性高高高高精精精精度度度度精精精精密密密密自自自自动动动动半半半半自自自自动动动动数数数数控控控控加加加加工工工工中中中中心心心心仿仿仿仿形形形形轻轻轻轻型型型型加加加加重重重重型型型型简简简简式式式式柔柔柔柔性性性性加加加加工工工工数数数数显显显显高高高高速速速速代代代代号号号号G G G GM MZ Z Z ZB B B BK K K KH H H HF F F FQ Q Q QC C C CJ J J JR R R RX X X XS S S S读读读读音音音音高高高高 密密密密自自自自半半半半控控控控换换换换仿仿仿仿轻轻轻轻重重重重简简简简柔柔柔柔显显显显速速速速 表示机床所具有的特殊性能。当某类型机床除有普通型外，还具有如表示机床所具有的特殊性能。当某类型机床除有普通型外，还具有如下表所列的某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。下表所列的某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。 5 5、机床重大改进顺序号、机床重大改进顺序号： 当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重新设计、试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别于原机床型号。序号按时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别于原机床型号。序号按A A，B B，CC字母的顺序选用。字母的顺序选用。 金属切削加工金属切削加工C A 6 1 40C A 6 1 40C C：类别代号（床类）类别代号（床类）6 6：组别代号（卧式车床组）组别代号（卧式车床组）1 1：系别代号（普通车床系）系别代号（普通车床系） 例例1：4040：主参数代号（床身上最大回转直径主参数代号（床身上最大回转直径400mm400mm）A A：结构性代号（结构性代号（A A结构）结构）金属切削加工金属切削加工M M M M 7 7 1 1 3232 A AM M：类别代号（磨床类）类别代号（磨床类）M M：通用特性代号（精密）通用特性代号（精密）7 7：组别代号（平面及端面磨床组）组别代号（平面及端面磨床组）1 1：系别代号（卧轴矩台平面磨床系）系别代号（卧轴矩台平面磨床系）A A：重大改进顺序号（第一次重大改进）重大改进顺序号（第一次重大改进） 例例2：3232：主参数代号（工作台面宽度主参数代号（工作台面宽度320mm320mm）金属切削加工金属切削加工T H M 6 3 50 /JCST H M 6 3 50 /JCST T：类别代号（镗床类）类别代号（镗床类）M M：通用特性代号（精密）通用特性代号（精密）6 6：组别代号（卧式铣镗床组）组别代号（卧式铣镗床组）3 3：系别代号（卧式铣镗床系）系别代号（卧式铣镗床系）JCSJCS：企业代号（北京机床研究所）企业代号（北京机床研究所） 例例3：5050：主参数代号（工作台面宽度主参数代号（工作台面宽度500mm500mm）H H：结构性代号（加工中心）结构性代号（加工中心）金属切削加工金属切削加工Z Z：类别代号（钻床类）：类别代号（钻床类）3 3：组别代号（摇臂钻床组）：组别代号（摇臂钻床组）0 0：系别代号（摇臂钻床系）：系别代号（摇臂钻床系）4040：主参数代号（最大钻孔直径：主参数代号（最大钻孔直径40mm40mm）X46X46: :第二主参数（最大跨距第二主参数（最大跨距1600mm1600mm）S2S2：企业代号（沈阳第二机床厂）企业代号（沈阳第二机床厂） Z 3 0 40 X46 /S2 例例4：金属切削加工金属切削加工 金属切削刀具是完成切削的重要工具金属切削刀具是完成切削的重要工具, ,其作用是从工件上切除多于金其作用是从工件上切除多于金属。它是影响生产率、加工质量和成本的主要因素。刀具的性能决定机属。它是影响生产率、加工质量和成本的主要因素。刀具的性能决定机床性能的发挥。床性能的发挥。1-3 1-3 刀刀 具具一、刀具的类型一、刀具的类型（1 1）切刀类）切刀类根据用途和加工方法不同，刀具有以下几类：根据用途和加工方法不同，刀具有以下几类：（2 2）孔加工刀具）孔加工刀具（3 3）拉刀类）拉刀类（4 4）铣刀类）铣刀类（5 5）螺纹刀具）螺纹刀具（6 6）齿轮刀类）齿轮刀类（7 7）磨具类）磨具类（8 8）组合刀具）组合刀具（9 9）数控机床刀具）数控机床刀具（1010）特种加工刀具）特种加工刀具金属切削加工金属切削加工 切削部分由切削部分由刀面、切削刃组刀面、切削刃组成，采用各种成，采用各种专专用刀具材料用刀具材料，根，根据需要制造成不据需要制造成不同形状。其组成同形状。其组成要素包括：要素包括：（1）前刀面）前刀面、（2）主后刀面）主后刀面、（3）副后刀面）副后刀面、（4）主切削刃、）主切削刃、（5）副切削刃、）副切削刃、（6）刀尖。）刀尖。1 1、刀柄、刀柄：是刀具上的夹持部分；一般由采用：是刀具上的夹持部分；一般由采用碳钢碳钢。2 2、切削部分、切削部分：是刀具上直接参加切削工作的部分，也称刀头。：是刀具上直接参加切削工作的部分，也称刀头。二、刀具的结构二、刀具的结构刀柄刀柄+ +切削部分切削部分金属切削加工金属切削加工（1 1）前刀面）前刀面： （2 2）主后刀面：）主后刀面： （3 3）副后刀面：）副后刀面： （4 4）主切削刃：）主切削刃： （6 6）刀尖）刀尖 ：（5 5）副切削刃）副切削刃： 切屑流过的刀面。切屑流过的刀面。与工件表面相对的刀面。与工件表面相对的刀面。与工件已加工表面相对的刀面。与工件已加工表面相对的刀面。 前刀面与主后刀面相前刀面与主后刀面相交的棱边形成。交的棱边形成。 由前刀面与副后刀由前刀面与副后刀面相交的棱边形成。面相交的棱边形成。 主、副切削刃实主、副切削刃实际交点。际交点。金属切削加工金属切削加工三、刀具的几何参数三、刀具的几何参数 为定量地表示刀具切削部分的几何形状，必须把刀具放在一个确为定量地表示刀具切削部分的几何形状，必须把刀具放在一个确定的参考系中，用一组确定的几何参数确切表达刀具和切削刃在空定的参考系中，用一组确定的几何参数确切表达刀具和切削刃在空间的位置，这就是间的位置，这就是刀具的几何参数（即刀具的角度）刀具的几何参数（即刀具的角度）。1 1、刀具的参考系、刀具的参考系第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工（1 1）基面）基面（r r）通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方通过主切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面向的平面。车刀基面是车刀的安装面车刀基面是车刀的安装面。通过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于该点基面的平面。通过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于该点基面的平面。（2 2）切削平面切削平面（s）（3 3）基面（）基面（PoPo）通过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。通过切削刃上选定点，同时垂直于基面和切削平面的平面。Pr-Ps-PoPr-Ps-Po三个面互相垂直，我们称之为正交平面参考系。三个面互相垂直，我们称之为正交平面参考系。其建立过程为金属切削加工金属切削加工2 2、车刀的标注角度、车刀的标注角度 刀具的标注角度是指刀具设计图样上标注出的角度，它是刀具刀具的标注角度是指刀具设计图样上标注出的角度，它是刀具制造、刃磨和测量的依据。制造、刃磨和测量的依据。在正交平面参考系中标注的角度主要有：在正交平面参考系中标注的角度主要有：前角前角（oo）后角后角（oo）刃倾角刃倾角（ss）主偏角主偏角（rr）副偏角副偏角（rr）副后角副后角（oo）金属切削加工金属切削加工1 1、前角、前角（oo）： 前刀面与基面平行时，前刀面与基面平行时， o=0o=0；前刀面与切削平面之间的夹；前刀面与切削平面之间的夹角小于角小于9090度时，度时， o0 o0；前刀面与切削平面之间的夹角大于；前刀面与切削平面之间的夹角大于9090度度时，时， o0. o0o 0；前刀面与基面之间的夹角大于；前刀面与基面之间的夹角大于9090度时度时o 0.o 0.后角愈大，刀具与工件之间的磨擦愈小，但刀具强度也愈差。后角愈大，刀具与工件之间的磨擦愈小，但刀具强度也愈差。在正交平面中测量的在正交平面中测量的前刀面与基面的夹角前刀面与基面的夹角。在正交平面中测量的在正交平面中测量的主后刀面与切削平面主后刀面与切削平面的夹角。的夹角。3 3、副后角、副后角（oo）：在副正交平面中测量的在副正交平面中测量的副后刀面与副切削副后刀面与副切削平面平面的夹角的夹角。副后角影响刀面与已加工表面之间的磨擦和刀具强度。副后角影响刀面与已加工表面之间的磨擦和刀具强度。金属切削加工金属切削加工4 4、刃倾角、刃倾角（ss）：）：在切削平面内度量的在切削平面内度量的主切削刃与基面之间主切削刃与基面之间的夹角的夹角。它总是正值它总是正值，刃倾角影响切屑排出的方向和刀头形状。，刃倾角影响切屑排出的方向和刀头形状。5 5、主偏角、主偏角（rr）：）：在基面内测量的在基面内测量的主切削刃在基面上的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向投影与进给运动方向的夹角。的夹角。主偏角一般为正值主偏角一般为正值，它影响刀头强度。，它影响刀头强度。6 6、副偏角（、副偏角（rr）：）：在基面内测量的在基面内测量的副切削刃在基面上的投副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向影与进给运动反方向的夹角。的夹角。副偏角一般为正值副偏角一般为正值，它影响刀头强度和表面粗糙度。，它影响刀头强度和表面粗糙度。 前角和后角确定了前刀面和后刀面的位置；主偏角和刃倾角确定前角和后角确定了前刀面和后刀面的位置；主偏角和刃倾角确定了主切削刃的空间位置；副偏角和副后角确定了副后刀面的位置；即了主切削刃的空间位置；副偏角和副后角确定了副后刀面的位置；即六个基本角度确定了车刀切削部分的几何形状。六个基本角度确定了车刀切削部分的几何形状。金属切削加工金属切削加工金属切削加工金属切削加工四、刀具材料四、刀具材料1 1、刀具材料应具备的性能、刀具材料应具备的性能（1 1）高的硬度）高的硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度，一般要求在一般要求在HRC60HRC60以上。以上。（2 2）高的耐磨性）高的耐磨性耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好耐磨性越好。（3 3）足够的强度和韧性）足够的强度和韧性以便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断以便承受切削力，冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断（4 4）高的耐热性（热稳定性）高的耐热性（热稳定性）耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性的能力耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度和韧性的能力。（5 5）良好的工艺性能）良好的工艺性能即刀具材料应具有良好的锻造性能，热处理性能，焊接性能，磨削即刀具材料应具有良好的锻造性能，热处理性能，焊接性能，磨削加工性能等加工性能等。金属切削加工金属切削加工2 2、几种常见的刀具材料、几种常见的刀具材料（2 2）硬质合金）硬质合金（3 3）涂层刀具）涂层刀具（4 4）陶瓷刀具）陶瓷刀具（5 5）超硬刀具材料）超硬刀具材料（1 1）高速钢）高速钢YTYT类：类：YGYG类：类：YWYW类：类：金刚石金刚石立方氮化硼立方氮化硼金属切削加工金属切削加工（1 1）高速钢）高速钢高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢。与碳素工具高速钢是含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削速度钢和合金工具钢相比，高速钢能提高切削速度1313倍（因此而得名），提高倍（因此而得名），提高刀具耐用度刀具耐用度10401040倍。它可以加工从有色金属到高温合金在内的范围广泛的倍。它可以加工从有色金属到高温合金在内的范围广泛的材料。材料。高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃，因此在复杂高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃，因此在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速钢占有刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中，高速钢占有重要地位。重要地位。金属切削加工金属切削加工第十四章第十四章 金属切削加工金属切削加工金属切削加工金属切削加工高压水刀高压水刀 有句成语叫做：有句成语叫做：“柔情似水柔情似水”，表明在常人眼中，液体的水无固定，表明在常人眼中，液体的水无固定形状，是温柔的象征。然而，科学研究发现，形状，是温柔的象征。然而，科学研究发现，高压水流在撞击物体表面高压水流在撞击物体表面最初的百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。最初的百万分之几秒时，其瞬时压力非常大。利用水的这一特点，科学利用水的这一特点，科学家们将水变成了坚硬的高压水刀，可以用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，家们将水变成了坚硬的高压水刀，可以用来挖泥、采矿，甚至切削钢板，还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。还可用于冲孔、粉碎材料，甚至外科手术。 高压水刀的优点有：用途高压水刀的优点有：用途广泛，可以加工钢板、铜板、广泛，可以加工钢板、铜板、玻璃、塑料等各种类型的材玻璃、塑料等各种类型的材料；切削材料的切面光滑，料；切削材料的切面光滑，不会留下毛口或变形；在切不会留下毛口或变形；在切削某些化工合成材料肘，不削某些化工合成材料肘，不会放出有毒气体或产生烟尘；会放出有毒气体或产生烟尘；水刀穿越的速度非常快，甚水刀穿越的速度非常快，甚至不会将材料淋湿。目前，至不会将材料淋湿。目前，许多国家已将高压水刀切削许多国家已将高压水刀切削工艺投入实际应用工艺投入实际应用金属切削加工金属切削加工零件表面的形成和切削运动零件表面的形成和切削运动 一、零件表面的形成一、零件表面的形成 1、待加工表面：、待加工表面： 2、已加工表面：、已加工表面： 3、加工表面、加工表面 工件上即将被切除的表面。工件上即将被切除的表面。 工件上经刀具切工件上经刀具切削后产生的新表面。削后产生的新表面。 工件上正在被工件上正在被切除的表面。切除的表面。 金属切削加工金属切削加工二、切削运动二、切削运动 在切削加工形成零件的全过程中，刀具和工件之间必需要在切削加工形成零件的全过程中，刀具和工件之间必需要有相对运动，按作用的不同可分：有相对运动，按作用的不同可分： 1、主运动：、主运动： 2、进给运动：、进给运动： 切除工件所必需的运动。是最基本、切除工件所必需的运动。是最基本、最主要的运动最主要的运动。 保证加工连续进行的运动。保证加工连续进行的运动。 金属切削加工金属切削加工正交平面参考系正交平面参考系建立过程建立过程金属切削加工金属切削加工