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第9章 金属切削加工的基础知识  一、设计目的 了解最基本的金属切削加工方法，了解切削的基本概念、金属切削性能，全面掌握金属切削加工艺知识。 二、设计条件 给出减速器轴类零件图及其性能要求，进行轴类零件工艺的制定及其制造过程设计。 三、设计内容及要求 （1）根据减速器轴类零件图及性能要求，分析零件，确定轴类零件工艺方法。 （2）在掌握各金属切削方法中，进行典型轴类零件设计。 （3）掌握一般轴类零件的机械加工工艺过程。 9.1 金属切削加工方法选定说明  一、切削运动 切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动,即切削运动，切削运动按其所起的作用可分为主运动和进给运动。 二、工件表面 切削加工过程中，在切削运动的作用下，工件表面一层金属不断地被切下来变为切屑，从而加工出所需要的新的表面，在新表面形成的过程中，工件上有三个依次变化着的表面，它们分别是待加工表面，切削表面和已加工表面。 9.2 切削运动  三、切削用量 1．切削速度vc 2．进给量f 3． 背吃刀量（切削深度）ap dw－待加工表面直径 dm－已加工表面直径  一、车刀的组成 1. 刀面 （1）前刀面Aγ：刀具上切屑流过的表面。 （2）后刀面Aα：与工件上切削表面相对的刀面。 （3）副后刀面Aα：与已加工表面相对的刀面。 9.3 金属切削刀具  2. 切削刃 （1）主切削刃S：前刀面与后刀面的交线，承担主要的切削工作； （2）副切削刃S：前刀面与副后刀面的交线，承担少量的切削工作。 （3）刀尖是主、副切削刃相交的一点，实际上该点不可能磨得很尖，而是由一段折线或微小圆弧组成，微小圆弧的半径称为刀尖圆弧。  二、刀具几何角度参考系 1. 刀具标注角度参考系 2.正交平面参考系  三、刀具标注角度定义 1. 在基面内测量的角度 （1）主偏角?r：主切削刃与进给运动方向之间的夹角。 （2）副偏角?r’：副切削刃与进给运动反方向之间的夹角。 （3）刀尖角?r：主切削平面与副切削平面间的夹角。刀尖角的大小会影响刀具切削部分的强度和传热性能。 2. 在主切削刃正交平面内测量的角度 （1）前角?o：前刀面与基面间的夹角。当前刀面与基面平行时，前角为零。基面在前刀面以内，前角为负。基面在前刀面以外，前角为正。 （2）后角?o：后刀面与切削平面间的夹角。  （3）楔角?o：前刀面与后刀面间的夹角。 楔角的大小将影响切削部分截面的大小，决定着切削部分的强度，它与前角?o和后角?o的关系如下： 3. 在切削平面内（S向）测量的角度 刃倾角?s是主切削刃与基面间的夹角。刀尖处于最高点时，刃倾角为正；刀尖处于最低点时，刃倾角为负；切削刃平行于底面时，刃倾角为零， 4. 在副切削刃正交平面内（O′-O′）测量的角度 副后角?o是副后刀面与副切削刃切削平面间的夹角。  四、切削层参数 切削层是刀具切削部分切过工件的一个单程所切除的工件材料层。切削层参数就是指这个切削层的截面尺寸。 1. 切削层公称厚度hD 简称切削厚度，是垂直于切削表面度量的切削层尺寸。 hD＝ fsinκr 2. 切削层公称宽度bD 简称切削宽度，是沿切削表面度量的切削层尺寸。 bD＝a P /sinκr 3. 切削层公称横截面积AD AD＝ hD. bD＝ f. a P  五、刀具材料 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分的材料应具备以下基本条件： 1. 高硬度 2. 耐磨性 3. 强度和韧性 4. 耐热性 5. 工艺性 刀具材料种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。  金属切削过程是指工件上一层多余的金属被刀具切除的过程和已加工表面的形成的过程。 一、切屑的形成过程 工件上的被切削层在刀具的挤压作用下，沿切削刃附近的金属首先产生弹性变形，接着由剪应力引起的应力达到金属材料的屈服极限以后，切削层金属便沿倾斜的剪切面变形区示意图滑移，产生塑性变形，然后在沿前刀面流出去的过程中，受摩擦力作用再次发生滑移变形，最后形成切屑。 9.4 金属切削过程  二、第Ⅰ变形区 在一般的切削速度