金属切削加工原理及设备（第二版）

本书是为适应高职高专机械制造及自动化专业教学体系改革，满足机电一体化、数控技术及应用、模具设计及制造、内燃机制造与维修、汽车（或拖拉机）制造与维修等专业方向教学的需要，将“金属切削原理及刀具”和“金属切削机床”等机械专业课程中的核心内容进行有机整合，以金属切削加工基本原理及设备为主线而编写的一本教材。

本书主要包括金属切削加工的基本知识、金属切削加工过程的基本规律、金属切削加工理论的应用、金属切削机床的基本知识、车床及车刀、铣床及铣刀、齿轮加工机床及切齿刀具、磨床及砂轮、其他类型通用机床及刀具、先进加工设备简介等内容。

本书既可作为高职高专机电类教材，也可供普通高等院校师生及有关工程技术人员参考。

单元1 绪论 1

1.1 我国切削加工技术发展概况 2

1.1.1 我国金属切削加工技术的发展历史 2

1.1.2 近年来我国切削加工技术的发展水平与展望 3

1.2 金属切削加工在我国国民经济中的地位 4

1.2.1 机械制造业在国民经济中的地位和作用 4

1.2.2 金属切削加工技术在国民经济中的地位和作用 5

1.2.3 金属切削机床在国民经济中的地位和作用 5

1.2.4 机床的发展概况和我国机床工业的现状 6

1.3 本课程简介 7

1.3.1 本课程的性质 7

1.3.2 本课程的内容 7

1.3.3 本课程的学习要求 8

1.3.4 本课程的学习方法 8

小结 8

思考题 8

单元2 金属切削加工的基本知识 10

2.1 切削运动与切削要素 11

2.1.1 切削运动 11

2.1.2 切削加工过程中的工件表面 12

2.1.3 切削要素 13

2.2 刀具切削部分的几何参数 15

2.2.1 刀具的构成 15

2.2.2 刀具切削部分的基本定义 16

2.2.3 刀具角度 17

2.2.4 刀具角度标注实例 21

2.3 刀具的工作角度 22

2.3.1 刀具工作参考系的建立 22

2.3.2 刀具工作角度的分析 22

2.4 刀具材料 26

2.4.1 刀具材料的基本要求 27

2.4.2 常用刀具材料及其选用 28

小结 32

思考题 33

单元3 金属切削加工过程的基本规律 34

3.1 切削变形与切屑的形成 35

3.1.1 金属切削层的切削变形 35

3.1.2 切屑的形成与类型 37

3.1.3 变形程度的表示方法 38

3.1.4 刀具前面的摩擦特点 40

3.1.5 积屑瘤 41

3.1.6 已加工表面变形和加工硬化 42

3.1.7 影响切削变形的主要因素 44

3.2 切削力 46

3.2.1 切削力的来源、合力及其分解 47

3.2.2 分力的作用 48

3.2.3 切削功率 48

3.2.4 车削力的实验公式 49

3.2.5 影响切削力的主要因素 51

3.2.6 车削力计算举例 55

3.3 切削热与切削温度 57

3.3.1 切削热的来源与传散 58

3.3.2 切削温度的测定原理与切削温度分布 58

3.3.3 影响切削温度的主要因素 60

3.4 刀具磨损与刀具寿命 62

3.4.1 刀具磨损 62

3.4.2 刀具寿命 66

3.5 磨削 72

3.5.1 磨削原理及磨削特点 72

3.5.2 磨削运动与磨削用量 75

小结 76

思考题 76

单元4 金属切削加工理论的应用 77

4.1 切屑的控制 78

4.1.1 切屑形状的分类 78

4.1.2 切屑的流向 79

4.1.3 切屑的折断 79

4.1.4 断屑措施 80

4.2 工件材料的切削加工性 82

4.2.1 切削加工性的评定指标 82

4.2.2 影响材料切削加工性的因素 83

4.2.3 改善难加工材料切削加工性的途径 84

4.3 切削液及其选用 85

4.3.1 切削液的作用 85

4.3.2 切削液的种类及其应用 86

4.3.3 切削液的使用方法 88

4.4 加工表面质量 88

4.4.1 表面粗糙度的形成 88

4.4.2 影响表面粗糙度的因素 91

4.5 刀具几何参数的合理选择 95

4.5.1 前角和前面形式的选择 95

4.5.2 后角的选择 97

4.5.3 副后角的选择 98

4.5.4 主偏角的选择 98

4.5.5 副偏角的选择 99

4.5.6 倒角刀尖和修圆刀尖 99

4.5.7 刃倾角的选择 99

4.6 切削用量的选择 100

4.6.1 切削用量的选择原则 101

4.6.2 切削用量的合理选择 101

4.6.3 切削用量的合理选择实例 102

4.6.4 高性能刀具材料的切削用量 106

4.6.5 切削用量的优化概念 108

小结 109

思考题 109

单元5 金属切削机床的基本知识 110

5.1 机床的分类和型号编制 111

5.1.1 机床的分类 111

5.1.2 机床型号的编制 111

5.2 机床的运动 114

5.2.1 表面成形运动 114

5.2.2 辅助运动 119

5.3 机床的传动联系和传动原理图 120

5.3.1 机床传动的组成 120

5.3.2 机床的传动联系和传动链 120

5.3.3 传动原理图 121

5.4 机床的传动系统与运动的调整计算 122

5.4.1 机床的传动系统 122

5.4.2 机床的转速分布图 122

5.4.3 机床运动的调整计算 124

小结 126

思考题 126

单元6 车床及车刀 128

6.1 车床的用途、运动和分类 129

6.1.1 车床的用途 129

6.1.2 车床的运动 129

6.1.3 车床的分类 129

6.2 CA6140型卧式车床的工艺范围及其主要组成部件 130

6.2.1 CA6140型卧式车床的工艺范围与运动 130

6.2.2 CA6140型卧式车床的主要组成部件 130

6.2.3 CA6140型卧式车床的主要参数 131

6.3 CA6140型卧式车床的传动系统 132

6.3.1 CA6140型卧式车床的传动链 132

6.3.2 CA6140型卧式车床的分级变速传动系统的转速图 140

6.4 CA6140型卧式车床的主要部件 141

6.4.1 CA6140型卧式车床的主轴箱 141

6.4.2 CA6140型卧式车床的进给箱 145

6.4.3 CA6140型卧式车床的溜板箱 146

6.4.4 CA6140型卧式车床的刀架 147

6.5 其他类型的车床 149

6.5.1 立式车床 149

6.5.2 回轮车床 150

6.5.3 滑鞍转塔车床 150

6.5.4 单轴纵切自动车床 151

6.6 车刀及其选用 152

6.6.1 焊接车刀及其选用 153

6.6.2 机夹车刀及其选用 155

6.6.3 可转位车刀及其选用 155

6.6.4 成形车刀的用途及设计方法 156

小结 160

思考题 160

单元7 铣床及铣刀 161

7.1 铣床的用途、运动和分类 162

7.1.1 铣床的用途 162

7.1.2 铣床的运动 163

7.1.3 铣床的分类 163

7.2 X6132型升降台铣床的工艺范围及主要组成部件 167

7.2.1 铣床的工艺范围 167

7.2.2 铣床的主要组成部件 167

7.3 X6132型升降台铣床的传动系统 168

7.3.1 铣床主运动传动链 168

7.3.2 铣床进给运动传动链及工作台快速移动 169

7.4 X6132型升降台铣床的主要部件 171

7.4.1 铣床主轴部件 171

7.4.2 铣床孔盘变速操纵机构 172

7.4.3 铣床顺铣机构 173

7.5 铣削与铣刀 175

7.5.1 铣刀的几何参数 175

7.5.2 铣削用量和铣削层参数 176

7.5.3 铣削力 178

7.5.4 铣削方式 179

7.5.5 铣刀的磨损与铣刀寿命 183

7.5.6 铣刀的重磨 183

小结 185

思考题 185

单元8 齿轮加工机床及切齿刀具 186

8.1 概述 187

8.1.1 齿轮加工机床的工作原理 187

8.1.2 齿轮加工机床的类型及其用途 188

8.2 Y3150E型滚齿机 189

8.2.1 滚齿原理 189

8.2.2 滚齿机的主要组成部件 189

8.2.3 滚齿机传动系统及其调整计算 190

8.2.4 滚刀刀架结构和滚刀的安装调整 198

8.3 其他齿轮加工机床 202

8.3.1 插齿机 202

8.3.2 直齿锥齿轮刨齿机 204

8.3.3 剃齿机 204

8.3.4 磨齿机 205

8.4 切齿刀具 207

8.4.1 切齿刀具的分类 207

8.4.2 齿轮铣刀 207

8.4.3 插齿刀 209

8.4.4 齿轮滚刀 211

8.4.5 蜗轮飞刀 215

8.4.6 剃齿刀 215

小结 217

思考题 217

单元9 磨床及砂轮 219

9.1 概述 220

9.1.1 磨床的用途 220

9.1.2 磨床的分类 220

9.2 外圆磨床 221

9.2.1 M1432A型外圆磨床 221

9.2.2 普通外圆磨床 231

9.2.3 半自动宽砂轮外圆磨床 231

9.2.4 端面外圆磨床 231

9.2.5 无心外圆磨床 232

9.3 其他磨床 233

9.3.1 内圆磨床 233

9.3.2 平面磨床 235

9.4 磨削砂轮及其选用 236

9.4.1 砂轮的组成要素 236

9.4.2 砂轮的形状、尺寸和标志 239

9.4.3 超硬性能的砂轮 240

9.4.4 砂轮的选用 240

9.5 磨削加工的发展趋势 240

9.5.1 提高磨削效率 241

9.5.2 提高机床的自动化程度 241

9.5.3 精密及超精密磨削 241

小结 242

思考题 242

单元10 其他类型通用机床及刀具 243

10.1 钻床与钻头 244

10.1.1 钻床 244

10.1.2 钻削刀具 247

10.1.3 铰削及铰刀 254

10.2 镗床与镗刀 256

10.2.1 卧式铣镗床 256

10.2.2 坐标镗床 258

10.2.3 金刚镗床 260

10.2.4 镗刀 260

10.3 直线运动机床及其刀具 261

10.3.1 刨（插）床及其刀具 262

10.3.2 拉床及拉刀 265

10.4 螺纹加工及其刀具 268

10.4.1 丝锥 268

10.4.2 拉削丝锥 269

10.4.3 挤压丝锥 270

10.4.4 板牙 270

10.4.5 螺纹铣刀 271

10.4.6 螺纹板牙头 271

10.4.7 螺纹滚压工具 272

小结 273

思考题 273

单元11 先进加工设备简介 275

11.1 特种加工设备 276

11.1.1 电火花加工机床 276

11.1.2 电解加工设备 279

11.1.3 超声波加工设备 280

11.1.4 激光加工设备 282

11.1.5 电子束加工设备 283

11.1.6 离子束加工设备 284

11.2 组合机床 285

11.2.1 简介 285

11.2.2 组合机床的通用部件 287

11.2.3 组合机床自动线概述 288

11.3 数控加工设备 289

11.3.1 数控车床 289

11.3.2 数控铣床 291

11.3.3 加工中心 293

11.3.4 数控齿轮加工技术 295

11.4 其他加工技术 296

11.4.1 柔性制造技术 296

11.4.2 高速切削机床 297

11.4.3 3D打印技术 298

11.5 数控机床刀具及刀库 298

11.5.1 数控机床刀具 298

11.5.2 加工中心刀库 301

小结 302

思考题 302

参考文献 304