第1节基本定义

第1节基本定义一、切削运动和切削用量1、切削运动①主运动：主运动是从工件上切除金属所必须的运动。只有一个、速度最高、消耗功率最大。②进给运动：进给运动是使金属层不断投入切削过程，获得所需工件表面的运动。不止一个、速度较小、消耗功率较小。③合成运动Ve:合成运动是上述主运动与进给运动的合成。2、切削过程中的三个表面①待加工面：将要被切去金属层的表面。②已加工面：切去金属层后形成的表面。③过渡表面：主切削刃正在切削的表面，亦称切削表面。3、切削用量三要素①主运动速度:主运动速度表示主运动的速度大小和方向。其速度大小可表示为（单位：m/min或m/s）:式中：n—主轴转速（r/s或r/min）；d—工件或刀具的最大直径（mm）。②进给量：每转进给量f（mm/r）每齿进给量fz（mm/z）进给速度(mm/min)若刀具齿数为z，进给量与进给运动速度、每齿进给量的关系为（单位：mm/min）：③背吃刀量：背吃刀量是车削时已加工表面与待加工表面之间的垂直距离（单位：mm）。式中—工件待加工表面的直径，—工件已加工表面的直径。4、金属切除率金属切除率Zw是指单位时间内切除金属的体积量.它表明切削过程生产率的高低,可表示为:第二章金属切削原理四、刀具磨损与耐用度（一）刀具磨损的形成切削过程中，刀具在高温和高压条件下，受到工件、切屑的剧烈摩擦，，刀具在前、后面接触区域内产生磨损。这种现象称为刀具磨损。随切削时间增加磨损逐渐扩大。主要磨损形式有：前面磨损、后面磨损。在高速和较大的切削厚度切削塑性金属时，易产生月牙洼磨损。在低速和较切削厚度切削塑性金属及切削脆性金属时，后刀面上的磨损明显痕迹。在中等切削用量切削塑性金属的情况下，易产生前面和后面的同时磨损。（二）刀具磨损的原因磨粒磨损（机械磨损、硬质点磨损）、相变磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损。不同的刀具材料在不同的使用条件造成磨损的主要原因不同。（三）刀具磨损过程和刀具磨钝标准刀具磨损过程的三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段。（四）刀具耐用度定义刀具耐用度系指刀具刃磨后开始切削，至磨损量达到磨钝标准的总切削时间。刀具的耐用度高，说明切削性能好。（五）影响刀具耐用度的因素1．切削用量的影响切削用量增加时，刀具磨损加剧，刀具耐用度降低。切削速度对耐磨度的影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。这与三者对切削温度的影响规律是相同的，实质上切削用量对刀具磨损和刀具耐磨度的影响是通过切削温度起作用的。2．工件材料的影响工件材料的强度、硬度、塑性等指标数值越高，导热性越低，则加工时切削温度越高，刀具耐用度就会越低。3．刀具材料的影响刀具材料是影响刀具寿命的重要因素，合理选择刀具材料，采用涂层刀具材料和使用新型刀具材料是提高刀具寿命的有效途径。4．刀具几何参数对刀具耐用度影响较大的是前角和主偏角。增大前角，切削温度降低刀具耐用度提高，但前角太小，刀具强度则弱散热不好，导致刀具耐磨度降低。必须选择与最高刀具耐用度对应的前角角度。减小主偏角、副偏角和增大刀尖圆弧半径，可改善散热条件，提高刀具强度和降低切削温度，从而提高刀具的耐用度。（六）刀具耐用度合理确定刀具耐用度对切削加工的生产率和成本都有直接的影响，不能定的太高或太低，如果定的太高，势必要选择较小的切削用量，从而增加切削加工的时间，导致生产率的下降。如果定的太低，虽然可以采取较大的切削用量，但会使换刀、磨刀或调整机床所用时间增加过多，生产率也会下降。通常确定刀具耐用度的方法有两种。一是最高生产耐用度；二是最低生产成本耐用度。确定各种刀具耐用度时，可以按下列准则考虑：（1）（1）简单刀具的制造成本低，故它的耐用度较复杂刀具的低。（2）（2）可转位刀具切削刃转位迅速，更换简单，刀具耐用度可选低一些。（3）（3）精加工刀具切削负荷小耐用度选的可高一些。（4）（4）自动加工数控刀具应选较高耐用度。五、刀具几何参数与切削用量的合理选择（一）刀具几何参数的合理选择刀具的几何参数包括刀具角度、刀面结构和形状、切削刃的形式等。1．前角的选择前角是刀具上最重要的角度之一，增大前角，切削刃锋利，切削变形小，切削力小，切削轻快，切削温度低，刀具磨损小和加工表面质量高，但过大前角刀头强度降低，切削温度高，刀具磨损加剧，刀具耐用度低。从正反两方面考虑，前角有一个最佳数值。选择前角的原则是保证加工质量和足够的刀具耐磨度的前提，应尽量选取大的前角，具体选择时要考虑的因素有：（1）根据工件材料选择：加工塑性金属材料前角较大；加工脆性材料时前角较小。材料的强度、硬度越高，前角越小；材料的塑性越大，前角越大。（2）根据刀具材料选择，高速钢刀具抗弯强度好，抗冲击韧性高，可选较大前角；硬度合金材料抗弯强度较高速钢低，故前角较小。陶瓷刀具材料前角应更小。（3）根据加工要求选择。粗加工时选择较小前角，精加工时前角应大些，加工成型表面的刀具，前角应小些以减少刀具的刃形误差。2．前刀面的选择生产中常用的几种前刀面形状有：（1）正前角平面型（2）正前角平面带倒棱形型（3）曲面型（4）负前角型3．后角的选择增大后角，可减少后面与切削表面间摩擦，减小切削刃钝圆弧半径，可提高表面质量。但同时使刀具强度降低，散热条件变差。选择后角的原则是在不产生较大摩擦的条件下，应适当减小后角。（1）根据加工精度选择精加工时为保证加工质量，后角取较大8～12°，粗加工时，要提高刀具强度，后角应取较小6～8°。（2）根据加工材料加工塑性材料，已加工表面的弹性恢复大，后角应取大值。加工脆性材料后角取小值。4．主、副偏角的选择减小主、副偏角，刀头强度增高，散热条件好，加工表面粗糙度小，但背向力增大，易使工件或刀杆发生变形，引起工艺系统振动。减小主偏角使得切削厚度和切屑厚度减小而导致断屑效果差。因此，在加工工艺系统刚性满足的条件下，应选较小主偏角；加工高强度、高硬度材料时为提高刀具强度寿命，应选较小主偏角，在出现带状切屑时，应考虑加大主偏角。副偏角大小主要影响已加工表面粗糙度，选择的原则是，在不影响摩擦和振动的条件下应选择较小副偏角。5．刃倾角的选择刃倾角可控制切屑流向：当＞0°时，切屑流向待加工表面；＜0°时切屑流向已加工表面；=0°切屑沿主剖面方向流出。增大可增加实际工作前角和刃口锋利程度，可提高加工质量。选用负刃倾角，可提高刀具强度，改变刀刃受力方向，提高刀刃抗冲击能力，但过大负刃倾角会使背向力增大。一般钢、铸铁精加工时选择0～+5°，粗加工时0～－5°。在加工高硬质、高强度金属，加工断续表面或有冲击载荷时取负刃倾角－5°～－15°。（二）切削用量的合理选择在确定了刀具几何参数后，还需选定切削用量参数才能进行切削加工。目前许多工厂是通过切削用量手册，实践总结或工艺实验来选择切削用量。制定切削用量时应考虑加工余量，刀具耐用度、机床功率、表面粗糙度、刀具刀片的刚度和强度等因素。１．粗车切削用量的选择对于粗加工，在保证刀具一定耐用度前提下，要尽可能提高在单位时间内的金属切除量，提高切削用量都能提高金属切削量，但是考虑到切削用量对刀具耐用度的影响程度，所以，在选择粗加工切削用量时，应优先选用大的背吃刀，其次选较大的进给量，最后根据刀具耐用度选定一个合理的切削速度，这样选择可减少切削时间，提高生产率。背吃刀量应根据加工余量和加工系统的刚性确定。２．精加工切削用量的选择选择精加工或半精工切削用量的原则是在保证加工质量的前提下，兼顾必要的生产率。进给量根据工件表面粗糙度的要求来确定。精加工时切削速度的切削速度应避开积屑瘤区，一般硬质合车刀采用高速切削。旗下企业沈阳机床旗下企业沈阳第一机床厂工艺装备企业介绍产品领域经营销售客户服务技术实力人力资源工艺装备质量体系历史回顾联系方式工艺装备加工检测装配工艺装备为适应数控产业化工程的需要，工厂在工艺结构和生产组织体系方面做了重大调整，彻底打破了原有的“大而全、小而全”的封闭式生产组织格局，按照专业化和成组技术改造方案，将工厂原有的铸造、板焊、齿轮三个专业车间分离母体进行改制，成立了三个具有独立经营自主权的专业化事业部，从而建立了以主机厂生产计划为核心的具有市场竞争机制的新体系，使工厂生产制造条件和专业化生产能力发生了质的变化，目前工厂的加工、检测、装配、包装等综合装备实力在国内车床行业中居于首位。加工工厂除了具有雄厚的产品开发、研制实力外，同时也具有国内一流的先进加工工艺手段。九十年代初，工厂在老厂区基础上又组建了一个现代化的新厂区，并引进当今世界上最先进的加工设备来装备工厂，从而提高了机床零部件的加工精度，同时也提高了机床的整体精度水平，使工厂产品结构和产品质量实现了质的飞跃。●机床主传动系统齿轮的加工均采用淬硬磨齿工艺，热处理后的齿轮采用瑞士生产的马格磨齿机磨齿，这样可以保证机床主传动系统具有较高的传动精度和较低的噪声。●机床支架类等奇形零件的加工均采用美国哈斯及日本新泻的立式镗铣加工中心完成。由原来的万能加工工艺方法改为专线的加工工艺方法，提高了工件的加工质量及加工精度，提高了加工效率。●机床主轴均采用车加工中心和德国卡斯顿斯外圆磨床及格劳豪内圆磨床进行加工，主轴锥孔圆度≤0.001mm、轴径圆柱度≤0.001mm、锥孔与轴径同轴度≤0.002mm、表面粗糙度可达Ra0.1。这样可以提高机床主轴的各项技术指标，从而提高机床的加工精度。●机床箱体零件均采用德国维诺卧式加工中心和精密坐标镗床进行孔系和平面加工。孔距精度可保证±0.015/500mm、镗孔圆度≤0.005mm、圆柱度≤0.005/100mm、同轴度≤0.01mm、端面跳动≤0.005mm，使工厂的箱体零件加工的精度大大地提高了一步。●床身、床鞍、台尾等大件加工设备采用日本MAZAK镗铣加工中心（见右图）、日本本间五面体加工中心及意大利麦考夫单立柱立、卧转换式加工中心（见左图），从而保证了大件零件批量加工的精度一致性和尺寸一致性。●机床床身导轨采用西班牙艾琳数控导轨淬火机床进行淬火。该设备的主要技术优势是淬火间隙恒定、表面硬度均匀，导轨淬火后的表面硬度可达到HRC52-59，淬火后导轨材质的内应力小，质量稳定。●淬火后的导轨面采用德国瓦德里西数控床身导轨磨床磨削。加工机床导轨的中凸曲线由机床数控系统程序实现，导轨的直线性可达0.001/1000mm，为机床的移动速度及相关技术参数的大幅度提高创造了先决条件。●机床的防护除了对机床起到密封和防止冷却液、润滑油泄漏外，更重要的是对操作者起到安全保护作用。我厂在板材类零件加工设备中，引进了日本MAZAK生产的激光切割机和数控弯板机，大大地提高了机床防护的加工质量，使机床的一次性涂装得到保证返回目录检测产品质量的保证，来源于先进的检测、计量手段。我厂是国家质量技术监督局认定的首批国家一级计量理化单位，采用的是全世界一流的检测仪器，对工厂产品的冷、热加工及装配、调试等过程进行全方位的控制，三坐标测量机（见右图）、双频激光干涉仪、圆度仪、粗糙度轮廓度检查仪、直读光谱仪、红外碳硫仪、大型金相显微镜、电子拉伸试验机、锥度检查仪等仪器的引进对产品质量给予了可靠的保证，使工厂对新型的现代化产品也具有了先进合理的检测手段。使机床的产品质量得到了根本的保证。1996年，工厂一次性顺利通过了ISO9001国际质量体系认证，并于1999年顺利通过了质量认证复评，为产品打入国际市场作好了充足的准备。精密的测量仪器名称型号生产厂家国别最小测量单位三坐标测量仪1451MAZER德国0.1μm圆度测量仪器TALY3TALY英国0.01μm双频激光干涉仪ML10RENISHAW英国0.01μm表面粗糙度量仪S4CTALY英国0.0001μm返回目录装配工厂拥有近3万平方米的恒温净化厂房，各种零件加工设备在国内处于一流水平，利用世界银行贷款，提高工艺手段，引进先进设备，使工厂制造能力水平处于国内同行业领先水平。近年来，工厂在原有高起点基础上，又装备了一批世界知名厂家生产的加工设备，进一步提高了工厂机床零部件的加工精度。数控机床的装配与调试是影响机床性能、质量的一个重要的工艺环节。工厂所有数