机械工业出版社 金属工艺学第九章 切削加工基础知识（一）

第九章 切削加工基础知识 一、切削加工运动及切削要素 二、切削刀具 三、金属切削过程中的物理现象 四、金属切削机床的分类和编号 五、车床及车削加工 六、钻床及钻床加工、镗床及镗削加工、拉床及拉削加工 七、刨床及刨削加工、插床及插削加工 八、铣床及铣削加工 第一节　切削加工运动及切削要素 合理选择切削运动和切削用量是切削加工中最常遇到的两个基本问题,准确认识它们是顺利进行切削的基础。 一、切削运动 切削过程中,切削刀具与工件间的相对运动,就是切削运动。它是直接形成工件表面轮廓的运动,如图9-1所示。切削运动包括主运动和进给运动两个基本运动。 1.主运动 主运动是由机床或人力提供的主要运动,它促使切削刀具和工件之间产生相对运动,从而使切削刀具前面接近工件。主运动是直接切除切屑所需要的基本运动。它在切削运动中形成机床的切削速度,也是消耗机床功率最大的运动。一般主运动只有一个,图9-1a所示工件的旋转运动即为主运动。机床主运动的速度可达每分钟数百米至数千米,个别情况下切削速度比较低,如刨削、插削、拉削等。 主运动可以是刀具的旋转运动(如钻削时钻头旋转,铣削时铣刀旋转等),也可以是刀具的直线运动(如刨削时刨刀的运动、拉削时拉刀的运动等)。同时,主运动也可以是工件的旋转运动(如车削时工件的转动)或工件的直线运动(如龙门刨床上工件的直线运动)。多数机床的主运动是旋转运动,如车削、钻削、铣削、磨削中的主运动均为旋转运动。 2.进给运动 进给运动是由机床或人力提供的运动,它使刀具与工件之间产生附加的相对运动,加上主运动,即可不断地或连续地切屑,并获得具有所需几何特性的已加工表面。图9-1a中车刀的轴向移动即为进给运动。进给运动的速度一般远小于主运动速度,而且消耗机床的功率也较少。 切削过程中进给运动可能有一个(如钻削时钻头的轴向移动),也可能有若干个(如车削时车刀的纵向移动和横向移动)。进给运动形式有平移的(直线)、旋转的(圆周)、连续的(曲线)及间歇的。直线进给又有纵向、横向、斜向三种。 主运动和进给运动可以由刀具、工件分别来完成,也可以由刀具单独完成主运动和进给运动。 二、切削用量 切削用量是指在切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。要完成切削过程,切削速度、进给量和背吃刀量三者缺一不可,故它们又称为切削用量三要素。以车削为例,在每次切削中,工件上形成三个表面,如图9-2所示。 (1)待加工表面　工件上有待切除的表面。 (2)已加工表面　工件上经刀具切削后产生的表面。 (3)过渡表面　工件上由切削刃正在切削的表面,它是待加工表面和已加工表面之间的过渡表面。 1.切削速度vc 在进行切削加工时,刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度,称为切削速度,其单位为m/s。当主运动是旋转运动时,切削速度是指圆周运动的线速度,即 vc=πDn/(60×1000) 式中　D——工件或刀具在切削表面上的最大回转直径(mm); n——主运动的转速(r/min)。 当主运动为往复直线运动时,则其平均切削速度为 vc=2Lmnr/(60×1000) 式中　Lm——刀具或工件往复直线运动的行程长度(mm); nr——主运动每分钟的往复次数,亦即行程数(str/min)。 2.进给量f 进给量是指主运动的一个循环内(一转或一次往复行程)刀具在进给方向上相对工件的位移量。例如,车削时,进给量f是工件旋转一周,车刀沿进给方向移动的距离(mm/r)。 3.背吃刀量ap 背吃刀量一般是指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离,也称切削深度,单位为mm。车外圆时的背吃刀量如图9-2所示。 ap=(D-d)/2 式中　D——待加工表面直径(mm); d——已加工表面直径(mm)。 切削用量三要素是调整机床运动的主要依据。它直接影响工件的加工质量、刀具的磨损和寿命,机床的动力消耗及生产率。选择切削用量的一般原则是:先尽量选择较大的背吃刀量;再尽量选择较大的进给量;最后尽量选择较大的切削速度。 第二节　切 削 刀 具 切削刀具(简称刀具)是完成切削加工过程必不可少的物质条件之一。要保证工件加工质量,提高切削效率,降低切削加工费用,正确选择切削刀具几乎与正确选择机床同等重要。对于切削刀具来说,切削刀具材料与切削刀具的几何角度是两个最重要的因素。 一、切削刀具材料 切削刀具种类很多,无论哪种切削刀具,一般都是由刀柄与刀头两部分组成。刀柄用于夹持切削刀具,在机床上刀头直接担负切削任务,所以,刀头又称为切削部分。切削加工用的刀具由于切削速度高,切削力大,因此,刀头材料必须具备某些特殊性能,必须用特殊材料制作。作为切削刀具的刀柄部分一般只要求具有足够的强度和刚度即可,普通钢材即可满足这些要求。通