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1、2021-5-15 1 第 一 講 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 2 （ 一 ） 課 程 性 質(zhì) ： 本 專 業(yè) 重 要 的 技 術(shù) （ 專 業(yè) ） 基 礎(chǔ) 課（ 二 ） 主 要 內(nèi) 容 ：（ l） 金 屬 切 削 理 論 基 礎(chǔ)（ 2） 金 屬 切 削 加 工 裝 備（ 3） 機 械 制 造 工 藝 理 論 基 礎(chǔ)本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù) 金 屬 切 削 原 理p 金 屬 切 削 刀 具p 金 屬 切 削 機 床p 機 床 設(shè) 計p 機 械 制 造 工 藝 學p 夾 具 設(shè) 計 2021-5-15 4 本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù)(1)

2、金 屬 切 削 理 論 基 礎(chǔ)介 紹 切 屑 的 形 成 過 程 、 切 削 力 、 切 削 熱 、 切 削 溫 度及 其 影 響 因 素 、 刀 具 磨 損 與 破 損 規(guī) 律 、 磨 削 機 理 與磨 削 規(guī) 律 等 。 2021-5-15 5 本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù)(2) 機 械 加 工 工 藝 設(shè) 備介 紹 機 床 的 工 藝 特 點 和 運 動 分 析 ,切 削 刀 具 的 功 能特 點 。 研 究 金 屬 切 削 加 工 裝 備 (包 括 機 床 、 夾 具 、刀 具 )構(gòu) 成 、 工 作 原 理 及 使 用 條 件 。 2021-5-15 6 本 課 程

3、的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù)（ 3） 機 械 制 造 工 藝 理 論 基 礎(chǔ)機 械 加 工 精 度 及 加 工 表 面 質(zhì) 量 分 析 、 機 械 加 工 工 藝過 程 、 裝 配 工 藝 過 程 、 工 件 的 定 位 與 裝 夾 原 理 、 夾具 的 基 本 知 識 、 零 件 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 等 。 2021-5-15 7 （ 三 ） 任 務(wù)q 研 究 金 屬 切 削 過 程 的 基 本 理 論 、 切 削 過 程 中 所 產(chǎn) 生的 諸 現(xiàn) 象 變 化 規(guī) 律 及 提 高 切 削 效 率 的 途 徑 ；q 研 究 金 屬 切 削 加 工 裝 備 （ 包 括 機 床 、 刀 具

4、） 構(gòu) 成 、工 作 原 理 及 使 用 條 件 ； q 研 究 機 械 制 造 工 藝 基 本 理 論 、 加 工 及 裝 配 工 藝 等 ；本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù) 2021-5-15 8 使 學 生p 掌 握 金 屬 切 削 過 程 中 諸 現(xiàn) 象 （ 如 切 屑 形 成 機 理 、 切削 力 、 切 削 溫 度 、 刀 具 磨 損 ） 的 變 化 規(guī) 律 。q 了 解 常 用 的 幾 種 刀 具 結(jié) 構(gòu) 、 工 作 原 理 并 能 結(jié) 合 生 產(chǎn)實 際 選 用 和 使 用 刀 具 。p 熟 悉 金 屬 切 削 機 床 的 結(jié) 構(gòu) 、 工 作 原 理 ， 初 步 掌

5、 握 分析 機 床 運 動 和 傳 動 系 統(tǒng) 的 方 法 及 正 確 選 用 機 床 。本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù) 2021-5-15 9 q 掌 握 機 械 制 造 工 藝 基 本 理 論 ， 初 步 能 夠 編 制 零件 加 工 工 藝 規(guī) 程 ， 設(shè) 計 機 床 夾 具 和 分 析 、 解 決生 產(chǎn) 中 質(zhì) 量 、 生 產(chǎn) 效 率 及 經(jīng) 濟 性 問 題 。p 結(jié) 合 實 際 初 步 能 夠 解 決 生 產(chǎn) 中 的 問 題 。本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù) 2021-5-15 10 （ 四 ） 本 課 程 的 特 點q 本 課 程 的 理 論 和 工

6、 藝 知 識 具 有 很 強 的 實 踐 性 。 學 習本 課 程 時 ,除 了 參 考 大 量 的 書 籍 之 外 ,必 須 重 視 實 踐環(huán) 節(jié) 。 加 強 感 性 知 識 與 理 性 知 識 的 結(jié) 合 ,是 學 習 本 課程 的 最 好 方 法 。本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù) 2021-5-15 11 （ 五 ） 本 課 程 在 學 習 方 法 上 應(yīng) 注 意 以 下 幾 點 :q 本 課 程 涉 及 到 多 門 學 科 的 理 論 和 方 法 。 要 特 別 注 意 緊 密 聯(lián) 系 和 綜 合應(yīng) 用 以 往 所 學 過 的 知 識 。q 要 求 我 們 要 善 于

7、運 用 所 學 的 知 識 ,去 分 析 和 處 理 實 踐 中 的 各 種 問 題q 牢 固 掌 握 機 械 制 造 技 術(shù) 的 基 本 理 論 和 基 本 方 法 ,以 及 這 些 理 論 和 方法 的 靈 活 應(yīng) 用 。本 課 程 的 內(nèi) 容 、 性 質(zhì) 和 任 務(wù) 金 屬 切 削 過 程 涉 及 的 理 論 摩 擦 磨 損 理 論 力 學 問 題 熱 學 問 題 機 械 學 材 料 學 表 面 問 題 2021-5-15 13 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ)目 的 要 求 ： 牢 固 掌 握 切 削 基 本 運 動 、 切 削 表 面 和 切 削 用 量 三要 素 ； 牢 固 掌

8、握 刀 具 幾 何 參 數(shù) 、 刀 具 切 削 角 度 的 參 考 平面 、 刀 具 標 注 角 度 的 參 考 系 及 刀 具 的 標 注 角 度 ； 明 確 基 本 概 念 ， 會 畫 刀 具 圖 ， 能 看 懂 刀 具 圖 ； 2021-5-15 14 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 掌 握 刀 具 的 工 作 角 度 ； 牢 固 掌 握 切 削 層 與 切 削 方 式 的 概 念 ； 掌 握 刀 具 材 料 必 備 的 性 能 、 常 用 刀 具 材 料 的 種 類及 性 能 ； 合 理 選 用 刀 具 材 料 。 p 在 工 業(yè) 發(fā) 達 國 家 中 ， 國 民 經(jīng) 濟 所 創(chuàng) 造

9、 的 物 質(zhì) 財富 制 造 業(yè) 占 2/3。 國 民 經(jīng) 濟 各 部 門 都 有 相 當 的 機械 制 造 力 量 。p 在 各 種 機 械 加 工 方 法 中 ， 切 削 加 工 所 占 比 重 最大 ， 目 前 零 件 的 最 終 形 成 仍 以 切 削 加 工 為 主 。 p 機 械 制 造 中 所 用 工 作 母 機 有 80%-90%仍 為 金 屬切 削 機 床 。 日 本 每 年 消 費 在 與 切 削 加 工 有 關(guān) 的費 用 超 過 l0000億 日 元 ， 美 國 每 年 消 耗 在 切 削 加工 方 面 的 費 用 超 過 1000億 美 元 ， 刀 具 產(chǎn) 值 超 過10

10、0億 美 元 。 p 全 世 界 年 鋼 產(chǎn) 量 約 15億 噸 ， 其 中 約 有 1億 噸 被 刀具 切 成 切 屑 。p 我 國 金 屬 切 削 機 床 擁 有 量 達 幾 百 萬 臺 ， 從 事 切 削加 工 的 人 員 高 達 到 幾 千 萬 ， 每 年 切 削 加 工 費 達 幾百 億 元 。 從 事 切 削 加 工 研 究 人 員 高 達 到 幾 十 萬 。 p 工 欲 善 其 事 ， 必 先 利 其器p 好 鋼 用 在刀刃上p 刀 具 材 料 的 每 一 次 進 步 幾 乎 都 給 機 械 加 工 業(yè)帶 來一次革命p 再 先 進 的 機 床 沒 有 刀 具 尤 如 一 堆廢鐵

11、p 機 床 、 刀 具 和 工 件 組 成 的 切 削 加 工 系 統(tǒng) 中 ， 刀 具 是最活躍的 因 素 p 機 床 與 刀 具 材 料 交 替 進 展 ， 成 為 切 削 技 術(shù) 不 斷 向 前發(fā) 展 的歷史規(guī)律p 金 屬 切 削 的 發(fā) 展 史 ， 從 某 種 意 義 上 說 ， 可 歸 結(jié) 為 刀具 材 料 的發(fā)展史 2021-5-15 20 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ)金 屬 切 削 過 程 實 質(zhì) 刀 具 與 工 件 相 互 作 用 的 過 程 ， 其 目 的 是 將 工件 上 多 余 金 屬 切 除 并 在 高 效 低 成 本 的 前 提 下， 使 工 件 滿 足 圖 紙

12、要 求 的 形 狀 、 尺 寸 精 度 和表 面 質(zhì) 量 。 2021-5-15 21 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ)金 屬 切 削 過 程 的 完 成 條 件 金 屬 切 削 加 工 工 藝 系 統(tǒng) ： 機 床 、 刀 具 、 工 件 、 夾 具 刀 具 與 工 件 之 間 必 須 有 相 對 運 動 ； 刀 具 必 須 具 有 合 理 的 幾 何 參 數(shù) ； 刀 具 應(yīng) 具 備 一 定 的 切 削 性 能 。 臥 式 銑 床 立 式 銑 床 銑 刀 與 銑 削 銑 刀 與 銑 削 2021-5-15 30 牛 頭 刨 床 (H orizontal Shaper) 2021-5-15 3

13、1 牛 頭 刨 床 (H orizontal Shaper) 2021-5-15 32 龍 門 刨 床 (Planer) 2021-5-15 33 龍 門 刨 床 (Planer) 2021-5-15 36 內(nèi) 圓 磨 床 外 形 2021-5-15 37 平 面 磨 床 2021-5-15 38 MK 1312數(shù) 控 外 圓 磨 床 2021-5-15 39 砂 輪 機 砂 輪 2021-5-15 40 超 硬 磨 料 砂 輪 平 形 金 剛 石 砂 輪 立 式 鉆 床 搖 臂 鉆 床 鉆 頭 和 鉆 削 2021-5-15 43 鉆 頭 種 類 2021-5-15 44 標 準 高 速 鋼

14、 麻 花 鉆 2021-5-15 45 臥 式 鏜 床 外 形 鏜 刀 與 鏜 削 2021-5-15 47 鏜 刀 /桿 (Boring Bar) 各 種 鏜 刀 (Boring Bar/H ead) 2021-5-15 49 插 齒 (G ear Shaping)機 2021-5-15 50 齒 輪 滾 刀 2021-5-15 51 插 齒 刀 (G ear Shaper Cutter) 立 式 加 工 中 心 傳 統(tǒng) 切 削 加 工 理 論 研 究 內(nèi) 容p 四 大 基 本 規(guī) 律 : 切 屑 形 成 切 削 力 切 削 溫 度 刀 具 磨 損 和 破 損 其 它 研 究 內(nèi) 容 刀 具

15、 材 料 的 種 類 切 削 液 的 種 類 選 用 難 加 工 材 料 的 切 削 加 工 工 件 材 料 的 切 削 加 工 性 目 前 研 究 熱 點 超 高 速 切 削 精 密 及 超 精 密 加 工 、 微 細 加 工 和 納 米 級 加 工 自 動 化 加 工 中 刀 具 可 靠 性 研 究 切 削 過 程 在 線 檢 測 監(jiān) 控 和 預(yù) 報 新 型 刀 具 材 料 的 設(shè) 計 與 開 發(fā) 目 前 研 究 熱 點 新 型 高 難 加 工 材 料 的 切 削 加 工 其 它 新 型 加 工 方 法 ， 如 ： 基 于 環(huán) 保 意 識 的 綠 色干 切 削 、 硬 切 削 、 低 溫

16、切 削 、 加 熱 切 削 、 振 動切 削 等 復 雜 曲 面 加 工 ， 復 雜 刀 具 CAD/CAM 國 內(nèi) 研 究 現(xiàn) 狀p 山 東 大 學 (新 型 陶 瓷 刀 具 材 料 、 刀 具 磨 損 破 損 、 切 削可 靠 性 等 、 高 速 切 削 )， 代 表 性 人 物 ： 艾 興 院 士p 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 (精 密 、 超 精 密 加 工 、 納 米 級 加 工 、特 種 加 工 等 )， 代 表 性 人 物 ： 袁 哲 俊 教 授p 大 連 理 工 大 學 (切 削 理 論 、 剪 切 角 理 論 、 石 材 加 工 等)， 代 表 性 人 物 ： 劉 培 德 教

17、 授 p 北 京 理 工 (硬 質(zhì) 合 金 刀 具 、 難 加 工 材 料 加 工 等 ) ，代 表 性 人 物 ： 于 啟 勛 教 授p 天 津 大 學 (陶 瓷 精 密 磨 削 加 工 等 ) ， 代 表 性 人 物 ：于 思 遠 教 授p 東 北 大 學 (磨 削 加 工 ) ， 代 表 性 人 物 ： 鄭 煥 文 教 授 p 華 南 理 工 大 學 (加 工 表 面 質(zhì) 量 、 積 屑 瘤 、 加 工 表 面 殘余 應(yīng) 力 )， 代 表 性 人 物 ： 周 澤 華 教 授p 華 中 科 技 大 學 （ 陳 日 曜 教 授 ） 、 南 京 航 空 航 天 大 學 張幼 幀 教 授 ） 、

18、 北 京 航 空 航 天 大 學 （ 陳 鼎 昌 教 授 ） 、清 華 大 學 、 成 都 工 具 研 究 所 等 p 美 國 、 日 本 、 德 國 、 澳 大 利 亞 、 英 國 等 美 國 : Merchant, Lee and Shaffer 日 本 ： 臼 井 英 治 、 小 野 浩 二 、 中 山 一 雄 澳 大 利 亞 ： Oxley 國 外 研 究 現(xiàn) 狀 2021-5-15 61 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量(一 )、 切 削 運 動1. 主 運 動2. 進 給 運 動 3. 合 成 運 動 2021-5-15 62 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削

19、用 量 2021-5-15 63 1. 主 運 動 使 刀 具 與 工 件 產(chǎn) 生 相 對 運 動 ， 以 切 除 工 件 上 多 余 金屬 的 基 本 運 動 。 這 個 運 動 速 度 最 高 ， 消 耗 功 率 最 大。 如 車 削 中 工 件 的 旋 轉(zhuǎn) 運 動 、 鉆 削 中 鉆 頭 的 旋 轉(zhuǎn) 運動 、 刨 削 中 的 刀 具 的 直 線 往 復 運 動 等 。第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 64 1. 主 運 動注 意 ：(1) 主 運 動 可 為 刀 具 ， 也 可 為 工 件 ；(2) 主 運 動 可 是 直 線 運 動 ， 也 可 旋 轉(zhuǎn)

20、 運 動 ；(3) 切 削 加 工 中 ， 主 運 動 只 有 一 個 。第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 65 2. 進 給 運 動 與 主 運 動 配 合 使 切 除 多 余 金 屬 連 續(xù) 進 行 ， 形 成已 加 工 表 面 的 運 動 。 如 車 削 中 車 刀 的 縱 向 或 徑向 運 動 、 鉆 削 中 鉆 頭 的 直 線 運 動 、 刨 削 中 工 件的 間 歇 直 線 運 動 。第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 66 2. 進 給 運 動注 意 ：（ 1） 進 給 運 動 可 以 是 一 個 或 幾 個 ；（

21、 2） 進 給 運 動 可 是 直 線 運 動 、 旋 轉(zhuǎn) 運 動 或 兩 者 的 組 合 ；（ 3） 進 給 運 動 可 由 刀 具 或 工 件 完 成 。 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 67 3. 合 成 運 動 合 成 運 動 是 主 運 動 與 進 給 運 動 的 合 成第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 68 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 車 床 加 工 2021-5-15 69 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 70 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 71 第 一

22、 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 72 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 73 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 74 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 75 第 一 章 金 屬 切 削 基 礎(chǔ) 2021-5-15 76 1. 車 削 主 運 動 ： 工 件 的 旋 轉(zhuǎn) 運 動 進 給 運 動 ： 刀 具2. 鉆 削 主 運 動 ： 刀 具 (鉆 頭 ) 進 給 運 動 ： 刀 具 (鉆 頭 )3. 銑 削 主 運 動 ： 刀 具 進 給 運 動 ： 工 件第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021

23、-5-15 77 1. 待 加 工 表 面 2. 已 加 工 表 面3. 過 渡 表 面(二 )、 工 件 上 的 三 個 表 面第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 78 1. 待 加 工 表 面 工 件 上 多 余 金 屬 即 將 被 切 除 的 表 面 。 隨 著 切 削 的進 行 逐 漸 減 小 ， 直 至 多 余 金 屬 被 切 完 。第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 79 2. 已 加 工 表 面 工 件 上 多 余 金 屬 被 切 除 后 形 成 的 新 表 面 。3. 過 渡 表 面 工 件 上 多 余 金 屬 被

24、 切 除 過 程 中 ， 待 加 工 表 面 與 已 加 工表 面 之 間 相 連 接 表 面 ， 或 刀 刃 正 在 切 削 著 的 表 面 。第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 80外 圓 車 削 時 切 削 運 動 及 工 件 上 三 表 面 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 81 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 82平 面 刨 削 的 切 削 運 動 及 工 件 上 三 表 面 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 83 (三 )、 切 削 用 量 三 要

25、 素1. 切 削 速 度2. 進 給 量3. 背 吃 刀 量第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 84 1. 切 削 速 度 v 刀 刃 選 定 點 相 對 工 件 的 主 運 動 線 速 度 。 工 件 最 大 直 徑 的線 速 度 。 其 計 算 式 為 ：式 中 ： d w工 件 最 大 直 徑 (mm)； nw工 件 主 運 動 轉(zhuǎn) 速 (r/s或 r/min)。 minm/m/s1000 或wwndv 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 85 2. 進 給 量 f p 主 運 動 每 一 轉(zhuǎn) 工 件 與 刀 具 沿 進 給

26、 方 向 的 位 移 量 f (mm/r)p 單 位 時 間 相 對 位 移 量 叫 進 給 速 度 vf。p vf=fn (mm/s或 mm/min)。p 對 于 多 齒 刀 具 的 每 齒 進 給 量 fz=f/Z (mm/z或 毫 米 /齒 )。Z刀 具 齒 數(shù) 。 顯 然 有 ： v f=fn=fzZn (mm/s或 mm/min) 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 86 3. 背 吃 刀 量 ap 對 外 圓 車 削 而 言 ， 它 是 待 加 工 表 面 與 已 加 工 表 面 問的 垂 直 距 離 。 即 式 中 ： dw待 加 工 面 直 徑 ； d m已 加 工 表 面 直 徑 ； 2 mwp dda 第 一 節(jié) 切 削 運 動 和 切 削 用 量 2021-5-15 87 作 業(yè)1. 試 分 析 外 圓 車 削 、 端 面 車 削 、 刨 削 、 銑 削 的切 削 運 動 及 工 件 上 的 各 表 面 。