1、第第1章章 绪论绪论第第2章章 金属切削基础金属切削基础第第3章章 数控加工工艺的设计数控加工工艺的设计第第4章章 数控车削工艺知识数控车削工艺知识第第5章章 数控镗铣削加工工艺知识数控镗铣削加工工艺知识第第6章章 数控编程基础数控编程基础第第7章章 数控车削加工编程数控车削加工编程第第8章章 数控镗铣削加工编程数控镗铣削加工编程第第1章绪章绪 论论1.1 数控加工的基本知识数控加工的基本知识1.2 数控机床的分类数控机床的分类1.3 数控机床的工作原理及组成数控机床的工作原理及组成1.4 数控机床的主要性能指标数控机床的主要性能指标第第1 1章章绪绪 论论1.1数控加工的基本知识数控加工的基
2、本知识1.1.1数控加工的基本概念数控加工的基本概念数控机床，是指采用数字程序进行控制的机床。数控机床，是指采用数字程序进行控制的机床。1.1.2 数控机床的产生数控机床的产生 数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型数字控制机床就是为了解决单件、小批量、特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。机床数控系统的发展经历了两个阶段共六代。机床数控系统的发展经历了两个阶段共六代。1.数控（数控（NC）阶段）阶段 2.计算机数控（计算机数控（CNC）阶段）阶段我国的数控技术发展过程可划分为四个阶段我国的数控技术发展过程可划分为四个阶段:
3、第一阶段第一阶段:1958-1965年，处于试制、试用阶段。年，处于试制、试用阶段。第二阶段第二阶段:从从1965年开始，已开始从试验阶段进入生年开始，已开始从试验阶段进入生 产试用阶段。产试用阶段。第三阶段第三阶段:1972-1979年，是数控技术的生产和试用年，是数控技术的生产和试用 阶段。阶段。第四阶段第四阶段:1980年以后，是稳定发展阶段。年以后，是稳定发展阶段。1 高速化高速化 2 高精度化高精度化 3 复合化复合化 4 控制智能化控制智能化 5 互联网络化互联网络化 6 计算机集成制造系统计算机集成制造系统第第1 1章章绪绪 论论1.1.3 数控技术的发展方向数控技术的发展方向车
4、铣复合中心加工复杂零件车铣复合中心加工复杂零件 数控机床由主传动、进给传动机构，滚珠丝杠螺母副、导数控机床由主传动、进给传动机构，滚珠丝杠螺母副、导轨副、自动换刀装置及回转工作台机械结构构成。轨副、自动换刀装置及回转工作台机械结构构成。1数控机床的支承件数控机床的支承件 2数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统 3数控机床的进给系统数控机床的进给系统 4数控机床导轨数控机床导轨 5其他装置其他装置第第1 1章章绪绪 论论1.1.4 数控机床的机械结构数控机床的机械结构1.2 数控机床的分类数控机床的分类 1.普通数控机床普通数控机床 2.数控加工中心数控加工中心 3.特种加工机床类特种加工机
5、床类 4.板材加工类数控机床板材加工类数控机床 第第1 1章章绪绪 论论1.2.1 按加工工艺方法分类按加工工艺方法分类专用数控机床加工阀类零件专用数控机床加工阀类零件 1.2.2 按运动方式分类按运动方式分类 （2）直线控制系统）直线控制系统（Straight-line Control）（1）点位控制系统）点位控制系统（Positioning Control）第第1 1章章绪绪 论论 （3）轮廓控制系统（）轮廓控制系统（Contour Control）运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。运动轨迹是任意斜率的直线、圆弧、螺旋线等。工件刀具轮廓控制数控机床的加工示意图第第1 1章章绪绪 论
6、论 1.2.2 按运动方式分类按运动方式分类 1.开环控制数控机床开环控制数控机床1.2.3按伺服系统的控制方式分类按伺服系统的控制方式分类第第1 1章章绪绪 论论螺母步进电机功率放大环形分配CNC丝杠滑板（工作台）2.闭环控制数控机床闭环控制数控机床螺母丝杠伺服放大器C N C比较器反馈信号指令信号直线位移测量装置滑板（工作台）伺服电机3.半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床图1-7第第1 1章章绪绪 论论 1.2.2 按运动方式分类按运动方式分类 螺母丝杠滑板（工作台）伺服放大器C NC比较器角位移测量装置反馈信号指令信号伺服电机丝 杠螺 母伺 服 电 机滑 板(工 作 台)角 位 移测
7、量 装 置伺 服放 大 器比 较 器CNC指 令 信 号反 馈 信 号 1.二轴联动二轴联动 同时控制两轴运动同时控制两轴运动1.2.4按联动坐标轴的个数分类按联动坐标轴的个数分类 2.两轴半联动两轴半联动 其中两轴联动，另一轴作周期运动其中两轴联动，另一轴作周期运动3.三轴联动三轴联动 （1）X、Y、Z三个坐标轴联动三个坐标轴联动（2）除了同时控制）除了同时控制X、Y、Z其中其中两个坐标两个坐标 轴联动外，还同时控轴联动外，还同时控制围绕其中某一坐标轴旋转的旋制围绕其中某一坐标轴旋转的旋转坐标轴。转坐标轴。第第1 1章章绪绪 论论 4.四轴联动四轴联动 5.五轴联动五轴联动1.2.4按联动坐
8、标轴的个数分类按联动坐标轴的个数分类五轴联动五轴联动1.3数控机床的工作原理及组成数控机床的工作原理及组成1.3.1数控机床的组成数控机床的组成第第1 1章章绪绪 论论1.3.2 数控机床的基本工作原理数控机床的基本工作原理 图1-13 数控机床的加工过程1-CNC control CNC控制 2-Technological processing 技术处理 3-Geometrical processing 几何处理 4-Adjustment control 调节 5-Axis control 控制各轴 6-Actual Position value 实际位置值 第第1 1章章绪绪 论论 1.定
9、位精度和重复定位精度定位精度和重复定位精度 定位精度是指实际位置定位精度是指实际位置与数控指令位置的一致程度。不一致量表现为误差。与数控指令位置的一致程度。不一致量表现为误差。2.分度精度分度精度 分度精度是指分度工作台在分度时，指分度精度是指分度工作台在分度时，指令要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。令要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值。1.4 1.4 数控机床的主要性能指标数控机床的主要性能指标1.4.1 数控机床的精度数控机床的精度 1.4.2 1.4.2 数控机床的控制轴数与联动轴数数控机床的控制轴数与联动轴数 第第1 1章章绪绪 论论 数控机床的运动性能指标主要包括主轴转
10、速、数控机床的运动性能指标主要包括主轴转速、进给速度、坐标行程、回转轴的转角范围、刀库容进给速度、坐标行程、回转轴的转角范围、刀库容量及换刀时间等。量及换刀时间等。1.1.最高主轴转速和最大加速度最高主轴转速和最大加速度 2.2.最高快移速度和最高进给速度最高快移速度和最高进给速度 3.3.行程行程 4.4.回转轴的转角范围回转轴的转角范围 5.5.刀库容量和换刀时间刀库容量和换刀时间 1.4.3 1.4.3 数控机床的运动性能指标数控机床的运动性能指标第第1 1章章绪绪 论论第一章第一章 结束结束2.1 切削运动和切削用量的概念切削运动和切削用量的概念2.2 金属切削刀具金属切削刀具2.3
11、金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.4 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择2.5 切削用量及切削液的选择切削用量及切削液的选择 金属切削过程就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料金属切削过程就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料切除，达到零件精度要求的过程。切削中，刀具和工件之间必须有相切除，达到零件精度要求的过程。切削中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。按切削运动在切削加工中所对运动，这种相对运动就称为切削运动。按切削运动在切削加工中所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。起的作用不同，可分为主运动和进给运动。2.1 切削运动和切削用量
12、的概念切削运动和切削用量的概念2.1.1 切削运动切削运动 1.主运动主运动刀具与工件之间产生刀具与工件之间产生相对运动，直接切除工件上的切削层，相对运动，直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表使之转变为切屑，从而形成工件新表面的基本运动面的基本运动。主运动是由机床提供。主运动是由机床提供的主要运动。如图的主要运动。如图2-1所示，所示，图2-1切削运动和工件表面 注：从主运动的形式上看，它分为直线注：从主运动的形式上看，它分为直线运动和回转运动两大类。运动和回转运动两大类。2.进给运动进给运动进给运动是不断的把切削层投入到切削中去的运动进给运动是不断的把切削层投入到切削中去
13、的运动。3.加工中形成的工件表面切削过程中，工件上多余的材料不断加工中形成的工件表面切削过程中，工件上多余的材料不断地被刀具切除而转变为切屑，因此，工件在切削过程中形成了三个不地被刀具切除而转变为切屑，因此，工件在切削过程中形成了三个不断变化的表面（见图断变化的表面（见图2-2），），即已加工表面、加工表面和待加工表面即已加工表面、加工表面和待加工表面。图图2-22-2加工中形成的表面加工中形成的表面a a）车外圆）车外圆 b b）车内孔）车内孔 c c）车端面）车端面2.1 切削运动和切削用量的概念切削运动和切削用量的概念 1.背吃刀量（背吃刀量（p）背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间）背
14、吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为米的垂直距离，其单位为米。2.1.2 切削用量的概念切削用量的概念mmddamwp2 2.进给量（进给量（f）3切削速度切削速度(vc)切削切削刃选定点相对于工件主运动刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。的瞬时速度称为切削速度。1000dnvcd切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径（切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径（mm）；）；工件或刀具的转速（工件或刀具的转速（r/min）。）。nfVf n工件或刀具的转速工件或刀具的转速（rmin）图2-3 1.切削厚度切削厚度hD 2.切削宽度切削宽度bD 3.切削面积切削
15、面积AD2.1.3切削层参数切削层参数pmDDpDD图图2-4 车外圆时切削层的参数车外圆时切削层的参数 1.切削部分的组成包括：切削部分的组成包括：(1)前刀面前刀面：刀具上切屑流过的表面。一般来讲是指刃磨后的断屑槽表面。(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2.2 金属切削刀具金属切削刀具2.2.1刀具切削部分组成要素刀具切削部分组成要素图图2-8 刀具的几何形状刀具的几何形状 1.确定刀具角度的平面正交参考系刀具几何参数的确定需要以一定的确定刀具角度的平面正交参考系刀具几何参数的确定需要以一定的参考坐标系和参考坐标平
16、面为基准。参考坐标系和参考坐标平面为基准。2.2.2 刀具切削部分的几何角度刀具切削部分的几何角度图图2-9 平面正交参考系平面正交参考系（1）基面基面(Pr)：通过切削刃的某一选定：通过切削刃的某一选定 点，垂直于该点切削速度方向的点，垂直于该点切削速度方向的平面。平面。（2）切削平面切削平面(Ps)：通过切削刃选定：通过切削刃选定点，垂直于基面的平面。点，垂直于基面的平面。（3）正交平面正交平面(Po)：通过主切削刃选定：通过主切削刃选定点，分别与基面和切削平面垂直点，分别与基面和切削平面垂直的平面。的平面。2.刀具的标注角度刀具的标注角度 （1）在正交平面中测量的角度在正交平面中测量的角
17、度 1）前角前角0 2）后角后角0 3）偰角偰角 （2）在基面中测量的角度在基面中测量的角度 1）主偏角主偏角kr 2）副偏角副偏角kr 3）刀尖角刀尖角rorprrr180r2.2.1刀具切削部分组成要素刀具切削部分组成要素 （3）在切削平面中测量的角度在切削平面中测量的角度 刃倾角刃倾角s （4）在副正交平面内测量的角度在副正交平面内测量的角度 副后角副后角0图图2-10 刀具的几何角度刀具的几何角度2.2.1刀具切削部分组成要素刀具切削部分组成要素2.刀具的标注角度刀具的标注角度 2.2.1刀具切削部分组成要素刀具切削部分组成要素2.刀具的标注角度刀具的标注角度 前角前角后角后角主偏角主
18、偏角r副偏角副偏角r副后角副后角o刃倾角刃倾角S车刀六个角度车刀六个角度2.2.1刀具切削部分组成要素刀具切削部分组成要素2.刀具的标注角度刀具的标注角度 刀具材料主要是指刀具切削部分的材料刀具材料主要是指刀具切削部分的材料 1刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能 （1）高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性足够的强度和韧性 （3）良好的耐热性和导热性良好的耐热性和导热性 （4）良好的工艺性良好的工艺性 （5）经济性经济性2.2.3 刀具材料刀具材料2.2 金属切削刀具金属切削刀具 2.刀具材料的种类刀具材料的种类（1）高速钢高速钢 高速钢是含有较多的钨、铬、铝、钒等合金
19、高速钢是含有较多的钨、铬、铝、钒等合金元素的高合金工具钢。元素的高合金工具钢。1）通用型高速钢通用型高速钢：常用牌号有常用牌号有W18Cr4V和和W6Mo5Cr4V2。2）高性能高速钢高性能高速钢：高性能高速钢是在通用型高速钢的：高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过增加碳、钒的含量或添加钴、铝等合金元基础上，通过增加碳、钒的含量或添加钴、铝等合金元素而得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。素而得到的耐热性、耐磨性更高的新钢种。常用牌号有：常用牌号有：90W18Cr4V、9W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Co8、及及W6Mo5Cr4V2Al等。等。2.2 金属切削刀具金属切削刀具 （
20、2）硬质合金硬质合金 硬质合金是硬度和熔点都很高的碳化物（如硬质合金是硬度和熔点都很高的碳化物（如WC、TiC、NbC等），用等），用Co、Mo、Ni作粘合剂高温高压制成的粉末冶金制品。作粘合剂高温高压制成的粉末冶金制品。1）钨钴类硬质合金（钨钴类硬质合金（YG）：）：以碳化钨做硬质相、钴为粘结相高温、以碳化钨做硬质相、钴为粘结相高温、高压粉末冶金得到的硬质合金。高压粉末冶金得到的硬质合金。常用的牌号有：常用的牌号有：YG8、YG6、YG3,数值代表钴的含量。分别适用于粗加工、半精加工和精加工。数值代表钴的含量。分别适用于粗加工、半精加工和精加工。ISO标标准中又称准中又称K类。类。2）钨钛钴
21、类硬质合金（钨钛钴类硬质合金（YT）：以碳化钨、碳化钛做硬质相，钴为粘）：以碳化钨、碳化钛做硬质相，钴为粘结相粉末冶金得到的硬质合金。结相粉末冶金得到的硬质合金。常用的牌号有常用的牌号有YT5、YT15、YT30等，等，其中的数字表示碳化钛的含量。其中的数字表示碳化钛的含量。ISO标准中又称标准中又称P类。类。3）钨钛钽（铌）类硬质合金（钨钛钽（铌）类硬质合金（YW）：在钨钛钴类硬质合金中加入）：在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽（少量的碳化钽（TaC）或碳化铌（）或碳化铌（NbC），所形成一种硬质合金。是），所形成一种硬质合金。是一种综合性能较好的刀具材料。一种综合性能较好的刀具材料。常用
22、牌号有常用牌号有YW1和和YW2，ISO标准中标准中又称又称M类。类。2.2 金属切削刀具金属切削刀具2.刀具材料的种类刀具材料的种类2.2 金属切削刀具金属切削刀具2.刀具材料的种类刀具材料的种类（3）其他刀具材料）其他刀具材料 1）涂层刀具材料涂层刀具材料：这种材料是在韧性较好的硬质合金：这种材料是在韧性较好的硬质合金 体上或高速钢基体上，采用化学气相沉淀（体上或高速钢基体上，采用化学气相沉淀（CDV）法）法或物理气相沉淀（或物理气相沉淀（PVD）法涂覆一薄层硬度和耐磨性）法涂覆一薄层硬度和耐磨性极高的难熔金属化学物而得到的刀具材料。极高的难熔金属化学物而得到的刀具材料。2）陶瓷刀具材料陶
23、瓷刀具材料：其主要成分是：其主要成分是Al2O3 3）金刚石刀具材料金刚石刀具材料：金刚石分为人造和天然两种。：金刚石分为人造和天然两种。4）立方氮化硼（立方氮化硼（CBN）：人工合成的一种高硬度材）：人工合成的一种高硬度材料，其硬度可达料，其硬度可达73009000HV,可耐可耐13001500的的高温，与铁族元素亲和力小。高温，与铁族元素亲和力小。2.2 金属切削刀具金属切削刀具2.刀具材料的种类刀具材料的种类 1切屑的形成过程切屑的形成过程 金属的切削金属的切削过程是将工件上多余的金属层通过程是将工件上多余的金属层通过切削加工被刀具切除而形成切过切削加工被刀具切除而形成切屑的过程。把切削
24、区域划分为三屑的过程。把切削区域划分为三个变形区：第个变形区：第变形区（剪切滑变形区（剪切滑移区）；第移区）；第变形区（滞流层）；变形区（滞流层）；第第变形区（变形区（加工硬化、残余应加工硬化、残余应力力 ）2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律图图2-11三个形变区的划分三个形变区的划分2.3.1切屑的形成及种类切屑的形成及种类2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.1切屑的形成及种类切屑的形成及种类a)b)c)d)2.切屑的种类切屑的种类（1）带状切屑带状切屑 （2）挤裂切屑挤裂切屑（3）单元切屑单元切屑（4）崩碎切屑崩碎切屑图图2-13切屑的种类切屑的种类a)带
25、状切削带状切削 b)节状节状 c)单元状单元状 d)崩碎状崩碎状2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.1切屑的形成及种类切屑的形成及种类2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力与切削热rFcFFpFf pFfFf pFf pfv切削力的分解Fp吃刀抗力F 切削合力Fc主切削力1.切削力的来源及分解切削力的来源及分解 3个变形区产生的弹、个变形区产生的弹、塑性变形抗力切屑、工塑性变形抗力切屑、工件与刀具间摩擦力。件与刀具间摩擦力。2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力与切削热2.影响切削力的主要因
26、素影响切削力的主要因素（1）工件材料的影响）工件材料的影响（2）切削用量的影响）切削用量的影响 切削深度与切削力近似成正比；切削深度与切削力近似成正比；进给量增加，切削力增加，但不成正比；进给量增加，切削力增加，但不成正比；切削速度对切削力影响复杂如图切削速度对切削力影响复杂如图5 19 28 35 55 100 130 切削速度 v（m/min）981784588主切削力Fc（N）切削速度对切削力的影响前角前角0 0 增大，切削力减小增大，切削力减小主偏角主偏角rr 对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（影响显著（rr FpFp，FfFf，
27、），）前角对0切削力的影响前角0切削力F0-Fc0 Fp0 Ff主偏角r对切削力的影响主偏角r /切削力/N3045607590r-Fcr Ffr Fp20060010001400180022002.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力与切削热2.影响切削力的主要因素影响切削力的主要因素 刃倾角刃倾角ss对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（抗力影响显著（s s FpFp，FfFf）刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径 rr 对主切削力影响不大，对吃刀抗对主切削力影响不大，对吃刀抗力和进给抗力影响显著（力和进给抗力影响
28、显著（rr FpFp，FfFf）刀具材料刀具材料：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩：与工件材料之间的亲和性影响其间的摩 擦，而影响切削力擦，而影响切削力 ；切削液切削液：有润滑作用，使切削力降低：有润滑作用，使切削力降低 ；后刀面磨损：；后刀面磨损：使切削力增大，对吃刀抗力使切削力增大，对吃刀抗力FpFp的影响最为显著。的影响最为显著。2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力与切削热2.影响切削力的主要因素影响切削力的主要因素 切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热切削过程变形和摩擦所消耗功，绝大部分转变为切削热 主要来源主要来源 QA=QD
29、+QFF+QFR QA=QD+QFF+QFR QDQD,QFF QFF,QFRQFR分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀分别为切削层变形、前刀面摩擦、后刀 面摩擦产生的热量面摩擦产生的热量 切削热由切屑、工件、刀具切削热由切屑、工件、刀具 和周围介质（切削液、空气和周围介质（切削液、空气)等等 传散出去。传散出去。工件切屑刀具切削热的来源与传出2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力与切削热3.切削热与切削温度切削热与切削温度切削热的传导切削热的传导切屑切屑刀具刀具工件工件周围介质周围介质车削加工车削加工5080%1040%39%1%钻削加工钻削加工28%
30、14.5%52.5%5%铣、刨加工铣、刨加工30%以下磨削加工磨削加工84%2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力与切削热3.切削热与切削温度切削热与切削温度1 1）切削用量对切削温度的影响）切削用量对切削温度的影响 切削速度对切削温度的影响最大，切削速度对切削温度的影响最大，v v2)2)刀具几何参数的影响刀具几何参数的影响 3)3)工件材料的影响工件材料的影响 4)4)刀具磨损对切削温度的影响刀具磨损对切削温度的影响5 5）切削液对切削温度的影响）切削液对切削温度的影响2.3 金属切削过程基本规律金属切削过程基本规律2.3.2 切削力与切削热切削力
31、与切削热3.切削热与切削温度切削热与切削温度1.1.积屑瘤积屑瘤 在中速切削塑性较大的工件材料时，常在切屑刃口附近在中速切削塑性较大的工件材料时，常在切屑刃口附近粘结一硬度很高（通常为工件材料硬度的粘结一硬度很高（通常为工件材料硬度的2 23.53.5倍）的楔状金属倍）的楔状金属块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种楔状金属块称为积块，它包围着切削刃且覆盖部分前刀面，这种楔状金属块称为积屑瘤，也称刀瘤。如图屑瘤，也称刀瘤。如图2-152-15所示。所示。2.3.3、切削加工中的物理现象、切削加工中的物理现象图图2-15 积屑瘤及其对切削的影响积屑瘤及其对切削的影响 2.3 金属切削过程基本规
32、律金属切削过程基本规律（1）积屑瘤的形成积屑瘤的形成（2）积屑瘤形成的条件积屑瘤形成的条件 当压力达到当压力达到2000N/mm23000N/mm2以上，切削温以上，切削温度约度约300左左 右时右时（3）积屑瘤在切削过程中的作用。积屑瘤在切削过程中的作用。1)保护刀具保护刀具 2)增大实际前角增大实际前角 有积屑瘤的车刀，实际前角可增大至有积屑瘤的车刀，实际前角可增大至3035，因，因 而减少了而减少了 切屑的变形，降低了切削力。切屑的变形，降低了切削力。3)影响工件表面质量和尺寸精度影响工件表面质量和尺寸精度2.3.3、切削加工中的物理现象、切削加工中的物理现象2.3 金属切削过程基本规律
33、金属切削过程基本规律（4）影响积屑瘤的主要因素及防止方法影响积屑瘤的主要因素及防止方法 1 1）切削速度）切削速度 2 2）进给量的影响）进给量的影响 3 3）刀具角度的影响）刀具角度的影响 4 4）切削液的影响）切削液的影响图图2-16 切削速度对积屑瘤的影响切削速度对积屑瘤的影响 2.加工硬化加工硬化 （1）加工硬化的形成）加工硬化的形成 （2）加工硬化对切削加工的影响）加工硬化对切削加工的影响 加工硬化会使下道工序的切削难以进行，刀具磨损加加工硬化会使下道工序的切削难以进行，刀具磨损加 快；切削时应尽量保持车刀刃口锋利。快；切削时应尽量保持车刀刃口锋利。图图2-17 加工硬化的形成加工硬
34、化的形成 1、前角的选择前角的选择 （1）前角的作用前角的作用：前角的功用主要调整刀具的锋利程度。：前角的功用主要调整刀具的锋利程度。（2）合理前角的选择原则合理前角的选择原则 1）根据工件材料选取前角。）根据工件材料选取前角。2）根据刀具材料选取前角。）根据刀具材料选取前角。3）根据加工阶段选择选取前角。）根据加工阶段选择选取前角。4）根据工艺系统刚性和机床功率选取前角。）根据工艺系统刚性和机床功率选取前角。2.4 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则刀具几何角度的选择及选择原则 2.2.后角的选择后角的选择 1 1）后角的功用）后角的功用 减
35、小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，减轻刀具磨损。减轻刀具磨损。2 2）合理后角的选择原则合理后角的选择原则 粗加工：粗加工：o,o,精加工：精加工：oo 塑性材料塑性材料:o,o,脆性材料脆性材料:oo；硬度高硬度高:o,o,强度高强度高oo 工艺系统：刚度高工艺系统：刚度高oo 2.4 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则刀具几何角度的选择及选择原则 3.3.主偏角及副偏角的选择主偏角及副偏角的选择 (1)(1)主偏角的功用主偏角的功用：主要影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。
36、主要影响刀具耐用度、已加工表面粗糙度及切削力的大小。(2)(2)主偏角的选择主偏角的选择原则原则 1）根据加工阶段选择）根据加工阶段选择 2）考虑工件材料的硬度）考虑工件材料的硬度 3）考虑工艺系统刚性）考虑工艺系统刚性 4）根据工件的轮廓选择）根据工件的轮廓选择 (3)(3)副副偏角的功用偏角的功用：主要是减小副切削刃和已加工表面的摩擦。主要是减小副切削刃和已加工表面的摩擦。(4)(4)副偏角的选择副偏角的选择原则原则 1 1）一般刀具的副偏角）一般刀具的副偏角 ，在不引起振动的情况下，可选取较小的副偏角，如车，在不引起振动的情况下，可选取较小的副偏角，如车 刀、刨刀均可取刀、刨刀均可取rr
37、=5=5度度1010度度.2 2）精加工刀具的副偏角应取的小一些，减小表面粗糙度。）精加工刀具的副偏角应取的小一些，减小表面粗糙度。3 3）加工强度、高硬度材料或断续切削时，取较小的副偏角（）加工强度、高硬度材料或断续切削时，取较小的副偏角（rr=4=4度度66度）度）4 4）切断刀、锯片刀和槽铣刀，只能取很小的副偏角。（）切断刀、锯片刀和槽铣刀，只能取很小的副偏角。（rr=1=1度度22度）度）2.4 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选择及选择原则刀具几何角度的选择及选择原则2.4 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀具几何角度的选
38、择及选择原则刀具几何角度的选择及选择原则 4.4.刃倾角刃倾角ss的选择的选择 (1)(1)刃倾角的功用：主要影响切削流向和刀尖强度刃倾角的功用：主要影响切削流向和刀尖强度。（2 2）刃倾角的选择刃倾角的选择原则原则 1 1）粗加工）粗加工S S 0 0 0（使（使FP FP 小些）小些）2 2）断续切削：）断续切削：S S 0 0（保护刀尖）（保护刀尖）3 3）工件）工件b b、HBHB大：大：S S 0 0 0（使（使FPFP小些）小些）5 5）微量切削：）微量切削：S S取大值取大值(使刀具实际刃口半径使刀具实际刃口半径）2.4 刀具几何参数的合理选择刀具几何参数的合理选择2.4.1 刀
39、具几何角度的选择及选择原则刀具几何角度的选择及选择原则1.1.刀具磨损形式刀具磨损形式 刀具失效的形式分为正常磨损和破损两大类刀具失效的形式分为正常磨损和破损两大类2.4.2刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀具寿命图图2-20 2-20 正常磨损的几种形式正常磨损的几种形式a a）后刀面磨损）后刀面磨损 b)b)前刀面磨损前刀面磨损 c)c)前后刀面磨损前后刀面磨损 2.2.刀具磨损过程与磨钝标准刀具磨损过程与磨钝标准 （1 1）刀具磨损过程刀具磨损过程：在一定切削条件下，不论何种磨损状态，其磨：在一定切削条件下，不论何种磨损状态，其磨损量都将随切削时间的增长而加大（见图损量都将随切削时间的增长而
40、加大（见图2-222-22）。由图可知。刀具）。由图可知。刀具磨损过程可分为三个阶段。磨损过程可分为三个阶段。图图2-22刀具磨损的过程刀具磨损的过程（2）刀具的磨钝标准刀具的磨钝标准；刀具；刀具磨损到一定程度后，切削力、磨损到一定程度后，切削力、切削温度显著增加，加工表面切削温度显著增加，加工表面变得粗糙，工件尺寸可能会超变得粗糙，工件尺寸可能会超出公差范围，切屑颜色、形状出公差范围，切屑颜色、形状发生明显变化，甚至产生振动发生明显变化，甚至产生振动或出现不正常的噪声等，这些或出现不正常的噪声等，这些现象都可说明刀具已经磨钝。现象都可说明刀具已经磨钝。2.4.2刀具磨损与刀具寿命刀具磨损与刀
41、具寿命 3.3.刀具寿命刀具寿命 （1 1）刀具刀具寿命寿命：指的是从刀具刃磨后开始切削，一直到指的是从刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨损量达到 磨钝标准为止所经过的总切削时间，用字符磨钝标准为止所经过的总切削时间，用字符T T表示，单位表示，单位minmin。（2 2）影响刀具耐用度的因素影响刀具耐用度的因素：1 1）切削用量的影响。切削用量是影响刀具耐用度的一）切削用量的影响。切削用量是影响刀具耐用度的一个重要因素。个重要因素。2 2）刀具几何参数。）刀具几何参数。3 3）刀具材料到的影响。）刀具材料到的影响。4 4）工件材料的影响。）工件材料的影响。2.4.2刀具磨损与刀具寿命刀具
42、磨损与刀具寿命3.1 3.1 工件定位原理及基准的选择工件定位原理及基准的选择 3.2 3.2 常用的定位方法及定位误差分析常用的定位方法及定位误差分析3.3 3.3 数控机床夹具数控机床夹具3.4 数控加工工艺规程设计数控加工工艺规程设计3.1工件定位原理及基准的选择工件定位原理及基准的选择 3.1.1 工件定位原理工件定位原理1.六点定位原理六点定位原理图3-1 工件在空间的六个自由度 如图如图3-1所示，所示，一个工件一个工件在三维空间具有六个自由度，在三维空间具有六个自由度，因此，要完全确定工件的位置，因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，就必须消除这六个自由度，通通常用
43、六个支承点（即定位元件）常用六个支承点（即定位元件）来消除工件的六个自由度，其来消除工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一中每一个支承点限制相应的一个自由度，这就是工件的个自由度，这就是工件的“六六点定位原理点定位原理”。X、Y、Z、X、Y、Z水平面 X、Y、Z左侧面 X Z后侧面 Y（1 1）完全定位完全定位（2 2）不完全定位不完全定位（3 3）欠定位欠定位 图3-3 限制自由度与加工要求的关系 （4 4）过定位）过定位 a)b)图3-4 过定位实例a)长销和大端面定位 b)平面和两短圆柱定位2.2.定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系1 1）夹紧：）夹紧：工件在夹具中定位后必须夹紧才
44、能进行工件在夹具中定位后必须夹紧才能进行 加工。夹紧是靠夹紧装置来完成的。加工。夹紧是靠夹紧装置来完成的。2 2）定位与夹紧的关系）定位与夹紧的关系：对于定位而言，定位时，必须使工件的定位基准对于定位而言，定位时，必须使工件的定位基准紧帖在夹具的定位元件上，否则不称其为定位，而夹紧帖在夹具的定位元件上，否则不称其为定位，而夹紧的作用则是使工件不离开定位元件。紧的作用则是使工件不离开定位元件。1 1基准的概念基准的概念 基准：就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。基准：就是零件上用来确定其他点、线、面的位置的那些点、线、面。根据基准的功用的不同，又可分为设计基准和工艺基准。根据
45、基准的功用的不同，又可分为设计基准和工艺基准。（1 1）设计基准：是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。）设计基准：是在零件图上用来确定其他点、线、面的位置的基准。如图如图3-53-5所示的衬套零件，轴心线所示的衬套零件，轴心线O OO O是各外圆表面和内孔的设计是各外圆表面和内孔的设计基准；端面基准；端面A A是端面是端面B B、C C的设计基准。的设计基准。3.1.2 3.1.2 基准的选择基准的选择图图3-6 3-6 各基准之间的关系各基准之间的关系a)a)各基准间的关系各基准间的关系 b b）测量基准）测量基准 （2）工艺基准：是在加工及装配过程中使用的基准。）工艺基准：是在
46、加工及装配过程中使用的基准。按用途的不同又可分为：按用途的不同又可分为：1）定位基准）定位基准 2）测量基准）测量基准 3）工序基准）工序基准 4）装配基准）装配基准 2.定位基准的选择定位基准的选择 用用未加工过未加工过的毛坯表面作为定位基准，称为粗基准的毛坯表面作为定位基准，称为粗基准；用用已加工过已加工过的表面作为定位基准，称为精基准。的表面作为定位基准，称为精基准。1）粗基准的选择）粗基准的选择：选择粗基准时，主要保证各加工表面选择粗基准时，主要保证各加工表面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面
47、。要求，并特别注意要尽快获得精基面。l 具体选择时应考具体选择时应考虑以下原则：虑以下原则：1）相互位置要）相互位置要求原则求原则 为了保证加工面为了保证加工面与不加工面间的位与不加工面间的位置要求，一般应选置要求，一般应选择不加择不加 工面为粗基工面为粗基准。准。图3-7 套的粗基准选择第第3 3章章数控加工工艺的设计数控加工工艺的设计 2 2）加工余量合理）加工余量合理分配原则分配原则 以余量最小的表以余量最小的表面作为粗基准，以面作为粗基准，以保证各加工表面有保证各加工表面有足够的加工余量足够的加工余量图3-8 阶梯轴的粗基准选择 图3-9 车床床身导轨加工粗基准选择 a)加工连接面 b
48、）加工导轨3）重要表面原则重要表面原则：为保证重要表面的加工余量均匀，应选：为保证重要表面的加工余量均匀，应选 择择重要加工面重要加工面为粗基准。为粗基准。如图如图3-9所示床身导轨加工，所示床身导轨加工，应先选择导轨面为粗基准应先选择导轨面为粗基准，加工与床腿的连接面加工与床腿的连接面，如图，如图3-9 a)所示。所示。然后再以连接面为然后再以连接面为精基准，加工导轨面精基准，加工导轨面，如图，如图3-9 b)所示。所示。这样才能保证导轨面加工时被切去的余量均匀。这样才能保证导轨面加工时被切去的余量均匀。4 4）不重复使用原则不重复使用原则：粗基准一般不应重复使用。：粗基准一般不应重复使用。
49、5 5）便于工件装夹原则便于工件装夹原则：作为粗基准的表面，应尽量：作为粗基准的表面，应尽量 平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。以便使工件定位准确、夹紧可靠。（2 2）精基准的选择）精基准的选择 除第一道工序采用粗基准外，其余工序除第一道工序采用粗基准外，其余工序 都应使用精基都应使用精基准。选择精基准主要考虑如何减少加工误差、保证加工精准。选择精基准主要考虑如何减少加工误差、保证加工精度、使工件装卡方便，并使零件的制造较为经济、容易。度、使工件装卡方便，并使零件的制造较为经济、容易。1 1）基准重合原则）基准重合
50、原则：选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。2 2）基准统一原则）基准统一原则：同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。基准统一原则。图图3-10 设计基准与定位基准不重合设计基准与定位基准不重合a）加工零件）加工零件 b）加工方法）加工方法 c)加工方法加工方法a)b）c）第第3 3章章数控加工工艺的设计数控加工工艺的设计4）互为基准原则）互为基准原则：为使各加工表面之间具有较高的位置精度，或使加为使各加工表面之间具有较高的位置精度，或使加工表面具有均匀的加
