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第七章 机械加工基础知识和机械加工质量 内容提要 一、金属切削加工原理 二、金属切削加工设备 三、机械加工精度 四、表面质量 五、各种加工方法所能达到的经济精度 和表面粗糙度 第一节 金属切削加工原理 金属切削过程是 工件与刀具相对运动并相互作用的压缩挤压过程。 刀具从工件上切除多余的金属，使工件获得规定的加工精度与表面质量。 刀具切削部分要具有适当的几何参数。 由金属切削机床来完成切削过程中工件与刀具之间的相对运动。 机械加工工艺系统 切削过程的各种现象和规律都在机械加工工艺系统的运动状态中去研究。 机床、夹具、刀具和工件构成一个机械加工工艺系统。 一、切削运动与切削用量 1、切削运动： 2、工件上的加工表面 二、刀具 国际标准化组织ISO在确定金属切削刀具工作部分几何形状术语时以车刀为基础。 此处只讲车刀：三面二刃一尖 1、刀具切削部分的构造要素 1、刀具切削部分的构造要素 前刀面（Aγ）：切屑流过的表面。 后刀面： 主后刀面Aα:与工件切削表面相对的面。 副后刀面 :与已加工表面相对的面。 切削刃 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。 刀尖： 主、副切削刃的实际交点。 或主副切削刃的连接刃（过渡刃）。 可以是圆弧或直线。 2、刀具材料应具备的性能——1 切削过程中刀具要承受很大的切削力、冲击、振动和很高的切削温度的作用。 刀具切削性能的好坏取决于刀具切削部分的材料、刀具结构和刀具几何角度。 刀具材料对刀具耐用度、加工质量、加工效率、加工成本的影响都居首位。 （1）刀具材料应具备的性能 高的硬度 HRC62以上。 好的耐磨性 抵抗磨损的能力。 足够的强度 以便承受较大的切削力，用抗弯强度表示。 足够的韧性 以便承受冲击载荷和振动，用冲击韧性表示。 高的耐热性 高温保持硬度、耐磨性、强度、韧性 良好的工艺性 刀具自身的制造性能好。 良好的经济性 材料和制造成本低。 （2）常用的刀具材料 工具钢：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢 硬质合金：钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽(铌)类 金刚石 陶瓷 立方氮化硼 涂层刀具 3、刀具磨损与刀具耐用度 切削过程中，工件与切屑对刀具作用，使刀具磨损。 刀具磨损后，挤压摩擦加剧，切削力加大，切削温度上升，工件表面质量恶化，致使刀具磨损更严重，使用寿命缩短。 刀具磨损和刀具耐用度是影响生产效率、加工质量和成本的一个重要因素。 刀具损坏的形式 磨损 破损 3、刀具磨损与刀具耐用度 （1）刀具磨损的形态——1 前刀面和后刀面都会发生磨损 1）前刀面磨损（月牙洼磨损） 3、刀具磨损与刀具耐用度 （1）刀具磨损的形态——2 2）后刀面磨损 主要发生在切削速度较低，切削厚度较小的情况下。 3、刀具磨损与刀具耐用度 （1）刀具磨损的形态——3 2）后刀面磨损——2 后刀面磨损往往不均匀，见图。 刀尖部分（C区）较严重——因其强度较 低，散热条件差，其最大值为VC。 切削刃靠近工件外表面处（N区）较严重——因工件加工硬化层的影响，其值以VN表示。 中间部分（B区）磨损较均匀——值以VB表示。 3、刀具磨损与刀具耐用度 （1）刀具磨损的形态——4 3）边界磨损 切削钢料时 常在主切削刃靠近工件外皮处及副切削刃靠近刀尖处的后刀面上磨出较深的沟纹。 3、刀具磨损与刀具耐用度 （2）刀具磨损的原因 与一般机械零件的磨损有显著的不同。特点是： 刀具与切屑、工件间的接触表面经常是新鲜表面； 接触面上压力大，温度高。 因此，刀具磨损是力学的、热的、化学的三种作用的综合结果。 1）硬质点磨损 在高速钢刀具中较显著，硬质合金不明显。 2）粘结磨损 刀具表面上微粒被粘走，造成了刀具的磨损。 3）扩散磨损 由于高温作用，刀具、工件、切屑双方的化学元素互相扩散到对方，造成刀具磨损。 4）化学磨损 在一定温度下，刀具材料与周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨损。 3、刀具磨损与刀具耐用度 （3）刀具的磨钝标准——1 刀具磨损一般分为 初期磨损、正常磨损、急剧磨损三个阶段。 一般刀具后刀面都有磨损，这里易测量。 刀具磨损到一定程度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。 ISO3685规定： 以1/2切削深度处后刀面上测定磨损带宽 度VB作为刀具磨钝标准的衡量标志。 自动化生产中使用的精加工刀具，从保证工件尺寸精度考虑，常以刀具的径向尺寸磨损量NB作为衡量刀具的磨