【大學(xué)課件】金屬切削加工原理及設(shè)備

1、金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備http:/ 本本教學(xué)課件教學(xué)課件是與孫慶群、周是與孫慶群、周宗明主編，科學(xué)出版社出版的宗明主編，科學(xué)出版社出版的金屬金屬切削加工原理及設(shè)備切削加工原理及設(shè)備教材配套的教教材配套的教學(xué)課件。本學(xué)課件。本課件課件由孫慶群制作，由孫慶群制作，以同名教材的內(nèi)容作為參考，歡迎各以同名教材的內(nèi)容作為參考，歡迎各高職院校相關(guān)專業(yè)選做教學(xué)之用，也高職院校相關(guān)專業(yè)選做教學(xué)之用，也懇請各位同行多提寶貴意見。懇請各位同行多提寶貴意見。參考教材參考教材孫慶群孫慶群 周宗明周宗明 主主編編目目 錄錄第第1 1章章 緒緒 論論 第第2 2章章 金屬切削加工的基本知識金屬切削加

2、工的基本知識第第3 3章章 金屬切削加工過程的基本規(guī)律金屬切削加工過程的基本規(guī)律第第4 4章章 金屬切削加工理論的應(yīng)用金屬切削加工理論的應(yīng)用第第5 5章章 金屬切削機(jī)床基本知識金屬切削機(jī)床基本知識第第6 6章章 車床及車刀車床及車刀第第7 7章章 銑床及銑刀銑床及銑刀 第第8 8章章 齒輪加工機(jī)床及切齒刀具齒輪加工機(jī)床及切齒刀具第第9 9章章 磨床及砂輪磨床及砂輪第第1010章章 其他類型通用機(jī)床及刀具其他類型通用機(jī)床及刀具 第第1111章章 先進(jìn)加工設(shè)備簡介先進(jìn)加工設(shè)備簡介第第1章章 緒緒 論論1.1 我國切削加工技術(shù)發(fā)展概況我國切削加工技術(shù)發(fā)展概況 金屬切削加工金屬切削加工是指利用金屬切削

3、機(jī)床在工件是指利用金屬切削機(jī)床在工件表面上切除多余的材料，使之達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺表面上切除多余的材料，使之達(dá)到規(guī)定的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的一種加工方法。寸精度和表面質(zhì)量的一種加工方法。 金屬切削加工技術(shù)早在我國古代（公元前金屬切削加工技術(shù)早在我國古代（公元前2000多年多年的青銅器時代）就已出現(xiàn)萌芽。的青銅器時代）就已出現(xiàn)萌芽。 春秋中晚期的著作春秋中晚期的著作考工記考工記對木工、金工有記載：對木工、金工有記載：“材美工巧材美工巧”是制成良器的必要條件（是制成良器的必要條件（材美材美就是采用優(yōu)就是采用優(yōu)良的加工材料；良的加工材料；工巧工巧就是利用合理的制造工藝和方法）。就是利用合理

4、的制造工藝和方法）。 據(jù)大量出土文物考證，公元據(jù)大量出土文物考證，公元8世紀(jì)（唐代）就有了世紀(jì)（唐代）就有了最原始的車床。最原始的車床。http:/ 1668年的畜力銑磨機(jī)年的畜力銑磨機(jī)圖圖1.2 1668年的人力腳踏刃磨機(jī)年的人力腳踏刃磨機(jī) 因我國長期的封建歷史，到因我國長期的封建歷史，到1915年上海榮昌泰機(jī)械廠年上海榮昌泰機(jī)械廠才生產(chǎn)了第一臺國產(chǎn)車床。才生產(chǎn)了第一臺國產(chǎn)車床。 1947年我國民營機(jī)械工業(yè)僅有年我國民營機(jī)械工業(yè)僅有3千多家，機(jī)床千多家，機(jī)床2萬多臺。萬多臺。當(dāng)時的刀具材料是碳素鋼，當(dāng)時的刀具材料是碳素鋼，最高切削速度是最高切削速度是16m/min。 建國后，我國的金屬切削技

5、術(shù)發(fā)展迅速。機(jī)床年產(chǎn)量建國后，我國的金屬切削技術(shù)發(fā)展迅速。機(jī)床年產(chǎn)量已達(dá)已達(dá)13萬臺，品種達(dá)萬臺，品種達(dá)1千多種。切削速度大大提高，千多種。切削速度大大提高，1950年首創(chuàng)年首創(chuàng)切削速度達(dá)切削速度達(dá)550m/min。同時興起刀具改革熱潮，同時興起刀具改革熱潮，研制出了大批先進(jìn)刀具。研制出了大批先進(jìn)刀具。 改革開放以來，注意引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國際學(xué)改革開放以來，注意引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)行國際學(xué)術(shù)與技術(shù)交流，使我國金屬切削加工設(shè)備及技術(shù)水平進(jìn)一術(shù)與技術(shù)交流，使我國金屬切削加工設(shè)備及技術(shù)水平進(jìn)一步提高，逐步縮小與先進(jìn)國家的差距。步提高，逐步縮小與先進(jìn)國家的差距。1.2 金屬切削加工在我國國民經(jīng)濟(jì)

6、中的地位金屬切削加工在我國國民經(jīng)濟(jì)中的地位 1.2.1 機(jī)械制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中的地位機(jī)械制造業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中的地位 在國民經(jīng)濟(jì)各部門和人們的日常生活中，使用著各在國民經(jīng)濟(jì)各部門和人們的日常生活中，使用著各種各樣的機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械、儀器種各樣的機(jī)器設(shè)備、儀器工具，這些機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。和工具大部分是由一定形狀和尺寸的金屬零件所組成的。生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具生產(chǎn)這些零件并將它們裝配成機(jī)器、機(jī)械、儀器和工具的工業(yè)，即稱為的工業(yè)，即稱為機(jī)械制造業(yè)機(jī)械制造業(yè)。 機(jī)械制造業(yè)機(jī)械制造業(yè)為人類的生存、生產(chǎn)、生活提

7、供各種設(shè)為人類的生存、生產(chǎn)、生活提供各種設(shè)備，是國民經(jīng)濟(jì)中及其重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。備，是國民經(jīng)濟(jì)中及其重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。 1.2.2金屬切削加工技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用金屬切削加工技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 在機(jī)械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊在機(jī)械零件的加工制造過程中，采用鑄造、鍛壓、焊接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對于精度接、沖壓等制造方法，可以獲得低精度的零件。對于精度要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工要求較高、表面粗糙度值較小的零件，主要依靠切削加工的方法來實現(xiàn)。的方法來實現(xiàn)。 機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在很大程度上取決于切削加機(jī)械工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在

8、很大程度上取決于切削加工技術(shù)的發(fā)展。如工技術(shù)的發(fā)展。如1769年年瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，但因加工技，但因加工技術(shù)還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應(yīng)術(shù)還很落后，苦于加工不出高精度的汽缸而得不到推廣應(yīng)用。用。1775年，威爾遜成功地改造了一臺汽缸鏜床，解決了年，威爾遜成功地改造了一臺汽缸鏜床，解決了一大難題。就在第二年（一大難題。就在第二年（1776年）蒸汽機(jī)便得到了實際應(yīng)年）蒸汽機(jī)便得到了實際應(yīng)用，迎來了用，迎來了第一次產(chǎn)業(yè)革命。第一次產(chǎn)業(yè)革命。 1.2.3金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 事實證明，切削加工技術(shù)的發(fā)展水平直接影響

9、著機(jī)事實證明，切削加工技術(shù)的發(fā)展水平直接影響著機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)達(dá)程度，更是表征綜合國力的標(biāo)志。械制造工業(yè)的發(fā)達(dá)程度，更是表征綜合國力的標(biāo)志。 機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中的切削加工離不開金屬切削機(jī)床，機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中的切削加工離不開金屬切削機(jī)床，機(jī)床是裝備制造業(yè)的機(jī)床是裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)工作母機(jī)”或或“工具機(jī)工具機(jī)” 。 金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床是用切削的方法切除金屬毛坯（或半是用切削的方法切除金屬毛坯（或半成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的成品）的多余金屬，將其加工成為符合零件圖樣要求的形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器零件的機(jī)器，也可以形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量的機(jī)器零件的機(jī)器，也可以說說機(jī)床

10、是制造機(jī)器的機(jī)器機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器。1.2.4機(jī)床的發(fā)展概況和我國機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)狀機(jī)床的發(fā)展概況和我國機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)狀 機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實踐中機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實踐中,不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，并隨著生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步而漸趨完善?；A(chǔ)上產(chǎn)生的，并隨著生產(chǎn)發(fā)展和科技進(jìn)步而漸趨完善。從最原始的木制機(jī)床，人力或畜力驅(qū)動，主要加工木料、從最原始的木制機(jī)床，人力或畜力驅(qū)動，主要加工木料、石料等，逐步發(fā)展成石料等，逐步發(fā)展成 加工金屬零件的機(jī)床。加工金屬零件的機(jī)床。 現(xiàn)代意義上的加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床是從現(xiàn)代意義上的加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床是從18世紀(jì)世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來。中葉

11、才開始發(fā)展起來。 18世紀(jì)末刀具運(yùn)動才有了用機(jī)械代替人手，精度和世紀(jì)末刀具運(yùn)動才有了用機(jī)械代替人手，精度和效率發(fā)生了飛躍。效率發(fā)生了飛躍。 到到19世紀(jì)末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪世紀(jì)末，車、鉆、鏜、刨、拉、銑、磨、齒輪加工等類型的機(jī)床已先后形成。加工等類型的機(jī)床已先后形成。 20世紀(jì)初，高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼世紀(jì)初，高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，切削性能和機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提高出現(xiàn)，切削性能和機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速提高 。 20世紀(jì)世紀(jì)50年代才有了數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動化進(jìn)入年代才有了數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動化進(jìn)入嶄新時代。嶄新時代。 切削加工技術(shù)的發(fā)展切削加工技術(shù)的發(fā)展 方向：方

12、向： 加工設(shè)備朝著數(shù)控技術(shù)、精密和超精密、加工設(shè)備朝著數(shù)控技術(shù)、精密和超精密、高速和超高速方向發(fā)展。高速和超高速方向發(fā)展。 刀具材料朝超硬刀具材料方向發(fā)展。刀具材料朝超硬刀具材料方向發(fā)展。 生產(chǎn)規(guī)模由小批量和單品種大批量向多品生產(chǎn)規(guī)模由小批量和單品種大批量向多品種、變批量的方向發(fā)展。種、變批量的方向發(fā)展。 生產(chǎn)方式由手工操作、機(jī)械化、單機(jī)自動生產(chǎn)方式由手工操作、機(jī)械化、單機(jī)自動化、剛性流水線自動化向柔性自動化和智能自動化、剛性流水線自動化向柔性自動化和智能自動化方向發(fā)展?；较虬l(fā)展。近年來的先進(jìn)制造技術(shù)近年來的先進(jìn)制造技術(shù) ： 計算機(jī)輔助設(shè)計（計算機(jī)輔助設(shè)計（cad）；）； 計算機(jī)輔助制造（計

13、算機(jī)輔助制造（cam）；）； 計算機(jī)輔助工藝設(shè)計（計算機(jī)輔助工藝設(shè)計（capp）；）； 計算機(jī)輔助工程（計算機(jī)輔助工程（cae）；）； 計算機(jī)輔助質(zhì)量管理（計算機(jī)輔助質(zhì)量管理（caq）；）； 企業(yè)資源計劃（企業(yè)資源計劃（erp）；）； 物料搬運(yùn)等單元技術(shù)。物料搬運(yùn)等單元技術(shù)。我國機(jī)床產(chǎn)量及世界排名我國機(jī)床產(chǎn)量及世界排名 2001年，機(jī)床產(chǎn)量年，機(jī)床產(chǎn)量19.21萬臺，產(chǎn)值萬臺，產(chǎn)值115.1億元，世界億元，世界排名第五。排名第五。 2002年產(chǎn)量年產(chǎn)量23.19萬臺，產(chǎn)值萬臺，產(chǎn)值148.2億元，世界第五億元，世界第五 。 2003年產(chǎn)量年產(chǎn)量30.68萬臺，產(chǎn)值萬臺，產(chǎn)值189.6億元。億元

14、。 2004年，產(chǎn)量達(dá)年，產(chǎn)量達(dá) 38.92萬臺（其中數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量為萬臺（其中數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量為17.521臺），位居世界第四。臺），位居世界第四。 2005年，產(chǎn)量達(dá)年，產(chǎn)量達(dá)45.07萬臺，產(chǎn)值萬臺，產(chǎn)值322.8億元。億元。 2007年中國數(shù)控金屬切削機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)到年中國數(shù)控金屬切削機(jī)床產(chǎn)量已達(dá)到12.33萬臺萬臺 。 20042008年的機(jī)床產(chǎn)量見下頁圖年的機(jī)床產(chǎn)量見下頁圖20042008年中國金屬切削機(jī)床產(chǎn)量年中國金屬切削機(jī)床產(chǎn)量 20002005年我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量及數(shù)控化率年我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量及數(shù)控化率1.3 本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和方法本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求和方法 1.3.

15、1 性質(zhì)性質(zhì)金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備是機(jī)是機(jī)類和近機(jī)類專業(yè)的主干專業(yè)課。類和近機(jī)類專業(yè)的主干專業(yè)課。 1.3.2 內(nèi)容內(nèi)容 金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備是傳是傳統(tǒng)的：統(tǒng)的：金屬切削原理及刀具金屬切削原理及刀具和和金屬切削機(jī)床金屬切削機(jī)床的的有機(jī)整合。有機(jī)整合。 本課程所包含的內(nèi)容：本課程所包含的內(nèi)容： 1）金屬切削加工的基本概念。）金屬切削加工的基本概念。 2）金屬切削加工過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用。）金屬切削加工過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用。 3）如何應(yīng)用金屬切削理論來控制工件加工質(zhì)量以及設(shè)）如何應(yīng)用金屬切削理論來控制工件加工質(zhì)量以及設(shè)備和工具的壽命。備和工具的壽命

16、。 4）常用切削加工刀具材料的性能和應(yīng)用范圍。）常用切削加工刀具材料的性能和應(yīng)用范圍。 5）各種常用刀具的構(gòu)造特點(diǎn)、幾何參數(shù)及合理選用。）各種常用刀具的構(gòu)造特點(diǎn)、幾何參數(shù)及合理選用。 6）典型的金屬切削加工方法及其刀具。）典型的金屬切削加工方法及其刀具。 7）常用金屬切削機(jī)床的工作原理、結(jié)構(gòu)與工藝范圍。）常用金屬切削機(jī)床的工作原理、結(jié)構(gòu)與工藝范圍。 8）機(jī)床運(yùn)動與傳動路線的分析方法。）機(jī)床運(yùn)動與傳動路線的分析方法。1.3.3 本課程的學(xué)習(xí)要求本課程的學(xué)習(xí)要求 1）掌握金屬切削加工的基本知識，了解刀具幾何參）掌握金屬切削加工的基本知識，了解刀具幾何參數(shù)的作用，會合理選用刀具材料。數(shù)的作用，會合理

17、選用刀具材料。 2）掌握金屬切削加工過程中常見的物理現(xiàn)象（切削）掌握金屬切削加工過程中常見的物理現(xiàn)象（切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損及壽命）以及對加工變形、切削力、切削熱、刀具磨損及壽命）以及對加工過程的影響。過程的影響。 3）掌握金屬切削理論，學(xué)會合理選擇刀具的幾何參）掌握金屬切削理論，學(xué)會合理選擇刀具的幾何參數(shù)、切削用量和切削液等，懂得如何保證加工表面質(zhì)量數(shù)、切削用量和切削液等，懂得如何保證加工表面質(zhì)量和延長設(shè)備及刀具壽命。和延長設(shè)備及刀具壽命。 4）了解各種常用刀具的結(jié)構(gòu)、工作原理及基本設(shè)計）了解各種常用刀具的結(jié)構(gòu)、工作原理及基本設(shè)計方法。方法。 5）掌握常用機(jī)床的構(gòu)造、工作原理及工藝范圍等基）掌握常用機(jī)床的構(gòu)造、工作原理及工藝范圍等基本知識，學(xué)會合理選用機(jī)床。本知識，學(xué)會合理選用機(jī)床。 6）熟悉機(jī)床的運(yùn)動，掌握機(jī)床傳動路線的分析方法。）熟悉機(jī)床的運(yùn)動，掌握機(jī)床傳動路線的分析方法。1.3.4 本課程的學(xué)習(xí)方法本課程的學(xué)習(xí)方法 金屬切削加工原理及設(shè)備金屬切削加工原理及設(shè)備是一門綜合性和實踐是一門綜合性和實踐性很強(qiáng)的學(xué)科。性很強(qiáng)的學(xué)科。 它的基本理論