§ 1-1 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
一、切削加工
通过机床提供的切削运动和动力,使刀具和工件产生相
对运动,从而切除工件上多余的材料,以获得合格零件的
加工过程。
二、切削加工的种类
车、铣、刨、磨、钻、镗、拉、锯、螺纹加工、
齿轮加工等。
在现代机械制造中,除少量零件采用精密铸造、精密锻
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 加工精度和表面粗糙度 。
§ 1-2 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。
一、金属切削机床
二、机床的分类
1、按加工性质和所用刀具的不同可分 12大类:
车
床
插
床
其
它
机
床
螺
纹
加
工
机
床
钻
床
铣
床
磨
床
镗
床
拉
床
锯
床
刨
床
齿
轮
加
工
机
床
第十四章 金属切削加工
2.按机床的通用程度分类:
2)专用机床1)通用机床(万能机床) 3)专门化机床(专能机床)
3.按机床的精度分类:
普通精度级、精密级和超精密级机床。
4.按机床重量不同分类:
1)轻型机床( 10吨以下);
2)中型机床( 10吨 --100吨);
3)重型机床( 100吨以上);
第十四章 金属切削加工
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,
第十四章 金属切削加工
1、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:
类
别
车
床
钻
床
镗
床 磨床
齿
轮
加
工
机
床
螺
纹
加
工
机
床
铣
床
刨
插
床
拉
床
特
种
加
工
机
床
锯
床
其
他
机
床
代
号 C Z T M 2M 3M Y S X B L D G Q
读
音 车 钻 镗 磨 2磨
3
磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其
分类代号 用数字表示,只有磨床才有 。
第十四章 金属切削加工
2、机床组、系的划分
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
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 JB1838-85。
每类机床按其结构性能及使用范围划分为 10组,用数字 0-9表示。
3、机床的 主参数和第二主参数
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
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。
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
作面长度等。
第十四章 金属切削加工
4、通用性、结构性代号
通
用
特
性
高
精
度
精
密
自
动
半
自
动
数
控
加
工
中
心
仿
形
轻
型
加
重
型
简
式
柔
性
加
工
数
显
高
速
代
号
G M Z B K H F Q C J R X S
读
音
高 密 自 半 控 换 仿 轻 重 简 柔 显 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
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、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
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,
B,C?? 字母的顺序选用。
第十四章 金属切削加工
C A 6 1 40
C,类别代号(床类)
6,组别代号(卧式车床组)
1,系别代号(普通车床系)
例 1:
40,主参数代号(床身上最大回转直径 400mm)
A,结构性代号( A结构)
第十四章 金属切削加工
M M 7 1 32 A
M,类别代号(磨床类)
M,通用特性代号(精密)
7,组别代号(平面及端面磨床组)
1,系别代号(卧轴矩台平面磨床系)
A,重大改进顺序号(第一次重大改进)
例 2:
32,主参数代号(工作台面宽度 320mm)
第十四章 金属切削加工
T H M 6 3 50 /JCS
T,类别代号(镗床类)
M,通用特性代号(精密)
6,组别代号(卧式铣镗床组)
3,系别代号(卧式铣镗床系)
JCS,企业代号(北京机床研究所)
例 3:
50,主参数代号(工作台面宽度 500mm)
H,结构性代号(加工中心)
第十四章 金属切削加工
Z:类别代号(钻床类)
3:组别代号(摇臂钻床组)
0:系别代号(摇臂钻床系)
40:主参数代号(最大钻孔直径 40mm)
X46:第二主参数(最大跨距 1600mm)
S2,企业代号(沈阳第二机床厂)
Z 3 0 40 X46 /S2例 4:
第十四章 金属切削加工
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
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。
§ 1-3 刀 具
一、刀具的类型
( 1)切刀类
根据用途和加工方法不同,刀具有以下几类:
( 2)孔加工刀具
( 3)拉刀类
( 4)铣刀类
( 5)螺纹刀具
( 6)齿轮刀类
( 7)磨具类
( 8)组合刀具
( 9)数控机床刀具
( 10)特种加工刀具
第十四章 金属切削加工
切削部分由
刀面、切削刃组
成,采用各种 专
用刀具材料,根
据需要制造成不
同形状。其组成
要素包括:
( 1)前刀面,
( 2)主后刀面,
( 3)副后刀面,
( 4)主切削刃、
( 5)副切削刃、
( 6)刀尖。
1、刀柄,是刀具上的夹持部分;一般由采用 碳钢 。
2、切削部分,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 刀柄 +切削部分
第十四章 金属切削加工
( 1)前刀面,
( 2)主后刀面:
( 3)副后刀面:
( 4)主切削刃:
( 6)刀尖,
( 5)副切削刃,
切屑流过的刀面。
与工件表面相对的刀面。
与工件已加工表面相对的刀面。
前刀面与主后刀面相
交的棱边形成。
由前刀面与副后刀
面相交的棱边形成。
主、副切削刃实
际交点。
第十四章 金属切削加工
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
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 刀具的几何参数(即刀具的角度) 。
1、刀具的参考系
第十四章 金属切削加工
( 1)基面 ( P r)
通过主切削刃上选定点,垂直于该点切削速度方 向的平面 。
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。
( 2) 切削平面 ( P s)
( 3)基面( Po)
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-Po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
第十四章 金属切削加工
2、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
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:
前角 ( γ o)
后角 ( α o)
刃倾角 ( λ s)
主偏角 ( κ r)
副偏角 ( κ ′r)副后角 ( α o′)
第十四章 金属切削加工
1、前角 ( γ o),
前刀面与基面平行时,γ o=0;前刀面与切削平面之间的夹
角小于 90度时,γ o>0;前刀面与切削平面之间的夹角大于 90度
时,γ o<0.
前角愈大,刀具愈锋利,但刀具强度愈差。
2、后角 ( α o),
后刀面与切削平面重合时 α o =0;后刀面与基面之间的夹角小于
90度时 α o >0;前刀面与基面之间的夹角大于 90度时 α 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。
在正交平面中测量的 前刀面与基面的夹角 。
在正交平面中测量的 主后刀面与切削平面 的夹角。
3、副后角 ( α o`), 在副正交平面中测量的 副后刀面与副切削
平面 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。
第十四章 金属切削加工
4、刃倾角 ( λ s),在切削平面内度量的 主切削刃与基面之间
的夹角 。
它总是正值,刃倾角影响切屑排出的方向和刀头形状。
5、主偏角 ( κ r),在基面内测量的 主切削刃在基面上的
投影与进给运动方向 的夹角。。
主偏角一般为正值,它影响刀头强度。
6、副偏角( κ ′r),在基面内测量的 副切削刃在基面上的
投影与进给运动反方向 的夹角。。
副偏角一般为正值,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。
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
四、刀具材料
1、刀具材料应具备的性能
( 1)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,一般要求在 HRC60以上。
( 2)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,
耐磨性越好 。
( 3)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
( 4)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 。
( 5)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
加工性能等 。
第十四章 金属切削加工
2、几种常见的刀具材料
( 2)硬质合金
( 3)涂层刀具
( 4)陶瓷刀具
( 5)超硬刀具材料
( 1)高速钢
YT类:
YG类:
YW类:
金刚石
立方氮化硼
第十四章 金属切削加工
( 1)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
具钢和合金工具钢相比,高速钢能提高切削速度 1— 3倍(因此而得名),
提高刀具耐用度 10— 40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。
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
有重要地位。
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
高压水刀
有句成语叫做:, 柔情似水,,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,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。 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,
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
广泛,可以加工钢板、铜板
、玻璃、塑料等各种类型的
材料;切削材料的切面光滑
,不会留下毛口或变形;在
切削某些化工合成材料肘,
不会放出有毒气体或产生烟
尘;水刀穿越的速度非常快
,甚至不会将材料淋湿。目
前,许多国家已将高压水刀
切削工艺投入实际应用
第十四章 金属切削加工
零件表面的形成和切削运动
一、零件表面的形成
1、待加工表面:
2、已加工表面:
3、加工表面
工件上即将被切除的表面。
工件上经刀具切
削后产生的新表面。
工件上正在被
切除的表面。
第十四章 金属切削加工
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
要有相对运动,按作用的不同可分:
1、主运动:
2、进给运动:
切除工件所必需的运动。是最基本、
最主要的运动 。
保证加工连续进行的运动。
第十四章 金属切削加工
正交平面参考系 建立过程
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
一、切削加工
通过机床提供的切削运动和动力,使刀具和工件产生相
对运动,从而切除工件上多余的材料,以获得合格零件的
加工过程。
二、切削加工的种类
车、铣、刨、磨、钻、镗、拉、锯、螺纹加工、
齿轮加工等。
在现代机械制造中,除少量零件采用精密铸造、精密锻
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 加工精度和表面粗糙度 。
§ 1-2 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。
一、金属切削机床
二、机床的分类
1、按加工性质和所用刀具的不同可分 12大类:
车
床
插
床
其
它
机
床
螺
纹
加
工
机
床
钻
床
铣
床
磨
床
镗
床
拉
床
锯
床
刨
床
齿
轮
加
工
机
床
第十四章 金属切削加工
2.按机床的通用程度分类:
2)专用机床1)通用机床(万能机床) 3)专门化机床(专能机床)
3.按机床的精度分类:
普通精度级、精密级和超精密级机床。
4.按机床重量不同分类:
1)轻型机床( 10吨以下);
2)中型机床( 10吨 --100吨);
3)重型机床( 100吨以上);
第十四章 金属切削加工
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,
第十四章 金属切削加工
1、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:
类
别
车
床
钻
床
镗
床 磨床
齿
轮
加
工
机
床
螺
纹
加
工
机
床
铣
床
刨
插
床
拉
床
特
种
加
工
机
床
锯
床
其
他
机
床
代
号 C Z T M 2M 3M Y S X B L D G Q
读
音 车 钻 镗 磨 2磨
3
磨 牙 丝 铣 刨 拉 电 割 其
分类代号 用数字表示,只有磨床才有 。
第十四章 金属切削加工
2、机床组、系的划分
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
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 JB1838-85。
每类机床按其结构性能及使用范围划分为 10组,用数字 0-9表示。
3、机床的 主参数和第二主参数
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
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。
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
作面长度等。
第十四章 金属切削加工
4、通用性、结构性代号
通
用
特
性
高
精
度
精
密
自
动
半
自
动
数
控
加
工
中
心
仿
形
轻
型
加
重
型
简
式
柔
性
加
工
数
显
高
速
代
号
G M Z B K H F Q C J R X S
读
音
高 密 自 半 控 换 仿 轻 重 简 柔 显 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
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、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
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,
B,C?? 字母的顺序选用。
第十四章 金属切削加工
C A 6 1 40
C,类别代号(床类)
6,组别代号(卧式车床组)
1,系别代号(普通车床系)
例 1:
40,主参数代号(床身上最大回转直径 400mm)
A,结构性代号( A结构)
第十四章 金属切削加工
M M 7 1 32 A
M,类别代号(磨床类)
M,通用特性代号(精密)
7,组别代号(平面及端面磨床组)
1,系别代号(卧轴矩台平面磨床系)
A,重大改进顺序号(第一次重大改进)
例 2:
32,主参数代号(工作台面宽度 320mm)
第十四章 金属切削加工
T H M 6 3 50 /JCS
T,类别代号(镗床类)
M,通用特性代号(精密)
6,组别代号(卧式铣镗床组)
3,系别代号(卧式铣镗床系)
JCS,企业代号(北京机床研究所)
例 3:
50,主参数代号(工作台面宽度 500mm)
H,结构性代号(加工中心)
第十四章 金属切削加工
Z:类别代号(钻床类)
3:组别代号(摇臂钻床组)
0:系别代号(摇臂钻床系)
40:主参数代号(最大钻孔直径 40mm)
X46:第二主参数(最大跨距 1600mm)
S2,企业代号(沈阳第二机床厂)
Z 3 0 40 X46 /S2例 4:
第十四章 金属切削加工
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
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。
§ 1-3 刀 具
一、刀具的类型
( 1)切刀类
根据用途和加工方法不同,刀具有以下几类:
( 2)孔加工刀具
( 3)拉刀类
( 4)铣刀类
( 5)螺纹刀具
( 6)齿轮刀类
( 7)磨具类
( 8)组合刀具
( 9)数控机床刀具
( 10)特种加工刀具
第十四章 金属切削加工
切削部分由
刀面、切削刃组
成,采用各种 专
用刀具材料,根
据需要制造成不
同形状。其组成
要素包括:
( 1)前刀面,
( 2)主后刀面,
( 3)副后刀面,
( 4)主切削刃、
( 5)副切削刃、
( 6)刀尖。
1、刀柄,是刀具上的夹持部分;一般由采用 碳钢 。
2、切削部分,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 刀柄 +切削部分
第十四章 金属切削加工
( 1)前刀面,
( 2)主后刀面:
( 3)副后刀面:
( 4)主切削刃:
( 6)刀尖,
( 5)副切削刃,
切屑流过的刀面。
与工件表面相对的刀面。
与工件已加工表面相对的刀面。
前刀面与主后刀面相
交的棱边形成。
由前刀面与副后刀
面相交的棱边形成。
主、副切削刃实
际交点。
第十四章 金属切削加工
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
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 刀具的几何参数(即刀具的角度) 。
1、刀具的参考系
第十四章 金属切削加工
( 1)基面 ( P r)
通过主切削刃上选定点,垂直于该点切削速度方 向的平面 。
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。
( 2) 切削平面 ( P s)
( 3)基面( Po)
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-Po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
第十四章 金属切削加工
2、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
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:
前角 ( γ o)
后角 ( α o)
刃倾角 ( λ s)
主偏角 ( κ r)
副偏角 ( κ ′r)副后角 ( α o′)
第十四章 金属切削加工
1、前角 ( γ o),
前刀面与基面平行时,γ o=0;前刀面与切削平面之间的夹
角小于 90度时,γ o>0;前刀面与切削平面之间的夹角大于 90度
时,γ o<0.
前角愈大,刀具愈锋利,但刀具强度愈差。
2、后角 ( α o),
后刀面与切削平面重合时 α o =0;后刀面与基面之间的夹角小于
90度时 α o >0;前刀面与基面之间的夹角大于 90度时 α 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。
在正交平面中测量的 前刀面与基面的夹角 。
在正交平面中测量的 主后刀面与切削平面 的夹角。
3、副后角 ( α o`), 在副正交平面中测量的 副后刀面与副切削
平面 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。
第十四章 金属切削加工
4、刃倾角 ( λ s),在切削平面内度量的 主切削刃与基面之间
的夹角 。
它总是正值,刃倾角影响切屑排出的方向和刀头形状。
5、主偏角 ( κ r),在基面内测量的 主切削刃在基面上的
投影与进给运动方向 的夹角。。
主偏角一般为正值,它影响刀头强度。
6、副偏角( κ ′r),在基面内测量的 副切削刃在基面上的
投影与进给运动反方向 的夹角。。
副偏角一般为正值,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。
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
四、刀具材料
1、刀具材料应具备的性能
( 1)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,一般要求在 HRC60以上。
( 2)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,
耐磨性越好 。
( 3)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
( 4)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 。
( 5)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
加工性能等 。
第十四章 金属切削加工
2、几种常见的刀具材料
( 2)硬质合金
( 3)涂层刀具
( 4)陶瓷刀具
( 5)超硬刀具材料
( 1)高速钢
YT类:
YG类:
YW类:
金刚石
立方氮化硼
第十四章 金属切削加工
( 1)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
具钢和合金工具钢相比,高速钢能提高切削速度 1— 3倍(因此而得名),
提高刀具耐用度 10— 40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。
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
有重要地位。
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
第十四章 金属切削加工
高压水刀
有句成语叫做:, 柔情似水,,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,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。 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,
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
广泛,可以加工钢板、铜板
、玻璃、塑料等各种类型的
材料;切削材料的切面光滑
,不会留下毛口或变形;在
切削某些化工合成材料肘,
不会放出有毒气体或产生烟
尘;水刀穿越的速度非常快
,甚至不会将材料淋湿。目
前,许多国家已将高压水刀
切削工艺投入实际应用
第十四章 金属切削加工
零件表面的形成和切削运动
一、零件表面的形成
1、待加工表面:
2、已加工表面:
3、加工表面
工件上即将被切除的表面。
工件上经刀具切
削后产生的新表面。
工件上正在被
切除的表面。
第十四章 金属切削加工
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
要有相对运动,按作用的不同可分:
1、主运动:
2、进给运动:
切除工件所必需的运动。是最基本、
最主要的运动 。
保证加工连续进行的运动。
第十四章 金属切削加工
正交平面参考系 建立过程
第十四章 金属切削加工