切削加工基本概述

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1、用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。任何切削加工都必須具備3個基本條件：切削工具、工件和切削運動。切削工具應(yīng)有刃口，其材質(zhì)必須比工件堅硬。不同的刀具結(jié)構(gòu)和切削運動形式構(gòu)成不同的切削方法。用刃形和刃數(shù)都固定的刀具進行切削的方法有車削、鉆削、鏜削、銑削、刨削、拉削和鋸切等；用刃形和刃數(shù)都不固定的磨具或磨料進行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和拋光等。切削加工是機械制造中最主要的加工方法。雖然毛坯制造精度不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加

2、工工藝應(yīng)用日廣，但由于切削加工的適應(yīng)范圍廣，且能達到很高的精度和很低的表面粗糙度，在機械制造工藝中仍占有重要地位。圖1畜力驅(qū)動銑削大銅環(huán)(1668)簡史切削加工的歷史可追溯到原始人創(chuàng)造石劈、骨鉆等勞動工具的舊石器時期。在中國，早在商代中期(公元前13世紀)，就已能用研磨的方法加工銅鏡；商代晚期(公元前12世紀)，曾用青銅鉆頭在卜骨上鉆孔；西漢時期(公元前206～公元23)，就已使用桿鉆和管鉆，用加砂研磨的方法在“金縷玉衣”的4000多塊堅硬的玉片上鉆了18000多個直徑1～2mm的孔。17世紀中葉，中國開始利用畜力代替人力

3、驅(qū)動刀具進行切削加工。如公元1668年，曾在畜力驅(qū)動的裝置上，用多齒刀具銑削天文儀上直徑達2丈(古丈)的大銅環(huán)，然后再用磨石進行精加工。18世紀后半期的英國工業(yè)革命開始后，由于蒸汽機和近代機床的發(fā)明，切削加工開始用蒸汽機作為動力。到19世紀70年代，切削加工中又開始使用電力。對種新的刀具材料相繼出現(xiàn)。19世紀末出現(xiàn)的高速鋼刀具，使刀具許用的切削速度比碳素工具鋼和合金工具鋼刀具提高兩倍以上，達到25m/min左右。1923年出現(xiàn)的硬質(zhì)合金刀具，使切削速度比高速鋼刀具又提高兩倍左右。30年代以后出現(xiàn)的金屬陶瓷(見陶瓷)和超硬材

4、料(人造金剛石和立方氮化硼)，進一步提高了切削速度和加工精度。隨著機床和刀具不斷發(fā)展，切削加工的精度、效率和自動化程度不斷提高，應(yīng)用范圍也日益擴大，從而促進了現(xiàn)代機械制造業(yè)的發(fā)展。分類金屬材料的切削加工有許多分類方法。常見的有以下3種。車削外圓刨削平面磨削外圓用靠模車削成形面圖2刀尖軌跡法按工藝特征區(qū)分切削加工的工藝特征決定于切削工具的結(jié)構(gòu)以及切削工具與工件的相對運動形式。按工藝特征，切削加工一般可分為：車削、銑削、鉆削、鏜削、鉸削、刨削、插削、拉削、鋸切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、拋光、齒輪加工、蝸輪加工、螺紋加工、超

5、精密加工、鉗工和刮削等。按材料切除率和加工精度區(qū)分可分為：粗加工：用大的切削深度，經(jīng)一次或少數(shù)幾次走刀從工件上切去大部分或全部加工余量，如粗車、粗刨、粗銑、鉆削和鋸切等，粗加工加工效率高而加工精度較低，一般用作預(yù)先加工，有時也可作最終加工。半精加工：一般作為粗加工與精加工之間的中間工序，但對工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作為最終加工。精加工：用精細切削的方式使加工表面達到較高的精度和表面質(zhì)量，如精車、精刨、精鉸、精磨等。精加工一般是最終加工。精整加工：在精加工后進行，其目的是為了獲得更小的表面粗糙度，并稍微提

6、高精度。精整加工的加工余量小，如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。修飾加工：目的是為了減小表面粗糙度，以提高防蝕、防塵性能和改善外觀，而并不要求提高精度，如拋光、砂光等。超精密加工：航天、激光、電子、核能等尖端技術(shù)領(lǐng)域中需要某些特別精密的零件，其精度高達IT4以上，表面粗糙度不大于Ra0.01μm。這就需要采取特殊措施進行超精密加工，如鏡面車削、鏡面磨削、軟磨粒機械化學拋光等。按表面形成方法區(qū)分切削加工時，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相對運動來獲得的。按表面形成方法，切削加工可分為3類。刀尖軌跡法：依靠刀尖相對于

7、工件表面的運動軌跡來獲得工件所要求的表面幾何形狀，如車削、外圓、刨削平面、磨削外圓、用靠模車削成形面等。刀尖的運動軌跡取決于機床所提供的切削工具與工件的相對運動。成形刀具法：簡稱成形法，用與工件的最終表面輪廓相匹配的成形刀具或成形砂輪等加工出成形面。此時機床的部分成形運動被刀刃的幾何形狀所代替，如成形車削、成形銑削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比較困難，機床-夾具-工件-刀具所形成的工藝系統(tǒng)所能承受的切削力有限，成形法一般只用于加工短的成形面。成形車削成形銑削成形磨削圖3成形刀具法展成法：又稱滾切法，加工時切削工具與工件

8、作相對展成運動，刀具(或砂輪)和工件的瞬心線相互作純滾動，兩者之間保持確定的速比關(guān)系，所獲得加工表面就是刀刃在這種運動中的包絡(luò)面。齒輪加工中的滾齒、插齒、剃齒、珩齒和磨齒(不包括成形磨齒)等均屬展成法加工。滾齒滾切包絡(luò)過程圖4展成法(滾切法)有些切削加工兼有刀尖軌跡法和成形刀具法的特點，如螺紋車削。加工