机械制造总复习2016(修改5)

复习——机械制造技术基础基本知识：第1章金属切削过程三个表面：①待代加工表面：即将被切去金属层的表面，随着切削过程的进行，它逐渐减小，直至全部切去；②加工表面：切削刃正在切削着的表面；③已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面；切削运动①主运动：主运动是切下金属所必须的最主要的运动。通常它的速度最高，消耗机床功率最多。②进给运动：使新的金属不断投入切削的运动。进给运动可以是连续运动，也可以是间歇运动。③合成运动与合成切削速度：当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示，合成速度向量等于主运动速度与进给运动速度的向量和，）（式1.1v+v=vfce切削用量三要素vc、f、ap①切削速度vc:大多数切削加工的主运动采用回转运动。回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：）（式）（2.1m/min或m/s1000dn=vc式中d－工件或刀具上某一点的回转直径（mm)；n－工件或刀具的转速（r/s或r/min)；1000为mm转为m的单位换算②进给速度、进给量和每齿进给量进给速度vf是单位时间的进给量，单位是mm/s(mm/min)进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。显而易见：3.1mm/min或mm/sfnf=vzf）（式nz上两式中，f——进给量，n——转速，z——齿数③背吃刀量：对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm外圆柱表面车削的深度可用下式计算：1.4mm2）d-d（=amwp）（式对于钻孔工作计算公式：1.5mm2d=amp）（式上两式中，dm——已加工表面直径（mm），dw——待加工表面直径（mm）刀具切削部分的构成要素①前刀面Aу：切屑流过的表面。分为：与主切削刃毗邻的称为主前刀面；与副切削刃毗邻的称为副前刀面。②后刀面：后刀面分为主后刀面Aα与副后刀面A´α③切削刃:前刀面上直接进行切削的边锋,主切削刃(S)指前刀面与主后刀面相交的锋边；副切削刃(S´)指前刀面与副后刀面相交的锋边。④刀尖：可以是主、副切削刃的实际交点，也可以是主、副两条切削刃连接起来的一小段切削刃，它可以是圆弧，也可以是直线，通常都称为过渡刃。刀具标注角度的参考系①基面Pr：通过切削刃选定点（切削刃上任意一点），垂直于假定主运动方向的平面。②切削平面Ps：通过切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面。也就是主切削刃与切削速度方向构成的平面。③主剖面P0和主剖面参考系：主剖面P0是通过切削刃选定点，同时垂直于Pr和切削平面Ps的平面。图1.8表示由Pr－Ps－P0组成的一个正交的主剖面参考系。④法剖面Pn：通过切削刃选定点，垂直于切削刃的平面⑤进给剖面Pf：通过切削刃选定点，平行于进给运动方向并垂直于基面Pr的平面。⑥背平面Pp：通过切削刃选定点，同时垂直于Pr和Pf的平面。刀具的标注角度定义测量平面（看下标）备注说明前角у0前刀面和基面的夹角主剖面（p0）尖叫向上，前角为正后角α0后刀面和切削平面的夹角主剖面（p0）主偏角kr主切削刃和进给方向的夹角基面（pr）副偏角k´r副切削刃和进给反方向的夹角基面（pr）刃倾角λs主切削刃和基面的夹角切削平面（Ps）楔角β0前后刀面的夹角主剖面（p0）β0+у0+α0=90°刀具的锋利程度刀尖角εr主副切削刃的夹角基面（pr）εr+kr+k´r=180°切削层参数①切削厚度：垂直于加工表面来度量的切削层尺寸，称为切削厚度，以hD表示。在外圆纵车（λs＝0）时：hD＝f.sinkr②切削宽度：沿加工表面度量的切削层尺寸，称为切削宽度，以bD表示。外圆纵车（当λs＝0时）bD=ap/sinkr可见，在f与ap一定的条件下，主偏角kr越大，切削厚度hD也就越大，但切削宽度bD越小；kr越小时，hD越小，bD越大；当kr＝90时，hD＝f。③切削面积切削层在基面Pr的面积，称为切削面积，以AD表示。其计算公式为：AD=hD.bD对于车削来说，不论切削刃形状如何，切削面积均为：AD＝hD.bD=f.ap上面所计算的均为名义切削面积。实际切削面积等于名义切削面积减去残留面积。残留面积是指刀具副偏角k’r≠0时，刀具经过切削后，残留在已加工表面上的不平部分（△ABE）的剖面面积。切削形式切削刃垂直于合成切削方式称为正切削或直角切削。如果切削刃不垂直于切削方向则称为斜切削或斜角切削第2章切削切削变形区：①第Ⅰ变形区：近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；②第Ⅱ变形区：与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；③第Ⅲ变形区：近切削刃处已加工表层内产生的变形区。第一变形区的剪切滑移AB为剪切面，它与切削速度的夹角称为剪切角0-4，式中β为摩察角。变形程度的量度方法相对滑移ε是用来量度第Ⅰ变形区滑移变形的程度。如图2.4，设切削层中A’B’线沿剪切面滑移至A”B”时的距离为△y，事实上△y很小，故可认为滑移是在剪切面上进行，其滑移量为△S。相对滑移ε表示为：)tan(cot'''0yCBCBys变形系数Λh切屑经过剪切变形、又受到前刀面摩擦后，与切削层比较，它的长度缩短lchlc，厚度增加即hchhD(宽度不变)，这种切屑外形尺寸变化的变形现象称为切屑的收缩。变形系数Λh表示切屑收缩的程度:1hDchchchhll式中lc、hD—切削层长度和厚度；lch、hch－切屑长度和厚度。000sincoscotsin)cos(ABABhhDchh由图可知增大剪切面AB减短，切屑厚度hD减小，且Λh变小剪切角与前角γ0变化是影响切削变形的两个主要因素。因此，切削时塑性变形是很大的。如果增大前角γ0和剪切角，使ε、Λh减小，则切削变形减小。Λh主要从塑性压缩方面分析；而ε值主要从剪切变形考虑。所以，ε与Λh只能近似地表示切削变形等程度。切屑的类型由于工件材料不同，切削条件不同，切削过程的变形也不同，所形成的切屑多种多样。通常将切屑分为四类：（1）带状切屑：外形呈带状（2）挤裂切屑：切屑上与前刀面接触的一面较光洁，其背面局部开裂成节状。（3）单元切屑：切屑沿厚度断裂成均匀的颗粒状。（4）崩碎切屑：切削层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂，得到的切屑呈不规则的细粒状。积屑瘤在切削速度不高而又能形成连续切削，加工一般钢材或其他塑性材料，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的金属块，称为积屑瘤。其硬度很高，为工件材料的2——3倍，处于稳定状态时可代替刀尖进行切削。积屑瘤对加工的影响好处：积屑瘤可以增大刀具前角，降低切削力；可以保护前刀面减少刀具磨损。不利：积屑瘤前端伸出切削刃之外，因此增大了背吃刀量，影响加工尺寸，同时积屑瘤是不稳定的，易破碎、重复堆积，加剧刀具的磨损，对加工尺寸精度、表面粗糙度有影响，在精加工时应尽量避免或抑制积屑瘤的产生。切削变形的变化规律（大→大）①前角：增大前角γ0，使剪切角增大，变形系数Λh减小，因此，切屑变形减小。0-4②切削速度：vc是通过积屑瘤使实际前角增大，从而改变剪切角来影响切削变形的。③进给量：进给量增大，使切削厚度hD增大，正压力Fn增大，平均正应力σav增大，因此摩察系数减小，导致剪切角增大④材料的强度、硬度提高，正压力Fn增大，平均正应力σav，因此，摩擦系数μ下降，剪切角增大，切屑变形减小。切削力来源：一是切削层金属、切屑和工件表面金属的弹性变形抗力和塑性变形抗力；二是切屑、工件与道具间的摩擦阻力分力：主切削力FZ：主运动切削速度方向的分力；切深抗力FY：切深（背吃刀量）方向的抗力；进给抗力FX：进给方向的抗力合力：rXYYrxy22222rcoskFFcosk，FFFYFFFFXYXZXYZ实验公式：修正系数；、、对切削力的影响因素；背吃刀量、、有关；影响系数，和实验条件、、ZxZyZZZyyyxxFFFFFFFFFZFFFyFFFXKKKCCCKCFKCFKCFyZxyxxxyZxyyxyxx--ap----fafafaFFFxFpFpFpx影响切削力的因素1）工件材料的影响：工件材料是通过材料的剪切屈极强度τs、塑性变形、切屑与刀具间摩擦系数μ等条件影响切削力的。2）背吃刀量ap和进给量f增大，分别使切削宽度bD、切削厚度hD增大因而切削层面积AD增大，故变形抗力和摩擦增加，而引起切削力增大。但是ap和f增大后，它们分别使变形和摩擦增加的程度不同。3）切削速度：加工塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响规律如同对切削变形影响一样，它们都是积屑瘤与摩擦的作用造成的4）刀具几何角度的影响①前角：前角γ0增大，切削变形减小，切削力减小；②主偏角kr改变使切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，因而使切削力也随之变化。主偏角kr在30°～60°范围内增大，由切削厚度hD的影响起主要作用，促使主切削Fz减小；主偏角约在60°~90°范围内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fz增大。③倾角λs对主切削力Fz影响很小，但对切深抗力Fy、进给抗力Fx影响较显著。刃倾角λs的绝对值增大时，切削变形减小。上述作用的结果是使Fz变化很小。刃当刃倾角λs由正值向负值变化时，切深分力Fy增大、进给分力Fx减小。④其它因素的影响刀具的棱面,刀尖圆弧半径,刀具磨损的影响。切削力的变化规律：1）工件材料的影响——硬度、强度大剪切屈服强度高则切削力大；塑性韧性大－断屑难，变形大则切削力大2）切削用量的影响－背吃刀量、进给量大，则切削力大，切削速度通过影响积屑瘤影响切削力的变化3）刀具几何角度的影响－前角增大－刀具锋利而切削变形减小，切削力变小；主偏角如图；刃倾角主要影响切深抗力和进给抗力。4）其他因素刀具磨损刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。低温区以机械磨损为主，高温区以热、化学磨损为主(1)正常磨损是指在刀具设计与使用合理、制造与刃磨质量符合要求的(2)情况下，刀具在切削过程中逐渐的磨损。①前刀面磨损在前刀面上离切削刃一段距离有一月牙洼，醉着磨损的加剧，月牙洼逐渐加深，但月牙洼变化不是很大。前刀面的磨损量用月牙洼深度KT、月牙洼宽度KB表示②后刀面磨损在后刀面上出现加工表面基本平行的磨损带C、B、N三个区：C区是刀尖区，由于散热差，强度低，磨损严重，最大值Vc；B区处于磨损带中间，磨损均匀，最大磨损量为VBmax；N区处于切削刃和待加工表面的相交处，磨损严重，磨损量以VN表示，此处的磨损也叫边界磨损③前后刀面同时磨损④非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象。其中有：破损：在切削刃或刀面上产生裂纹、崩刃或碎裂。卷刃：切削时在高温作用下，使切削刃或刀面产生塌陷或隆起的塑性变形现象。刀具磨损原因（1）磨粒磨损因为工件中含有一些碳化物、氮化物、积屑瘤残留物等硬质点杂质，在金属加工过程中，会将刀具表面划伤，造成机械磨损，低速刀具磨损的主要原因就是硬质点磨损（2）粘结磨损在加工过程中，切屑与刀具接粗面在一定温度与压力下，产生塑性变形而发生冷焊现象，刀具表面粘结点被切屑带走而发生的磨损。一般，具有较强的抗剪和抗拉强度的刀具抗粘结磨损能力强，如高速钢。（3）扩散磨损由于切削时高温作用，刀具与关键材料中的合金元素江湖扩散，而造成的刀具磨损。硬质合金、精钢石刀具切削钢件时温度较高，常发生扩散磨损。（4）相变磨损在切削的高温下，刀具合金相组织发生改变，引起硬度降低造成的磨损（5）氧化磨损硬质合金刀具切削温度达到700~800°时，刀具中的C、CO、TiC等被空气氧化，在刀具表面形成一层硬度较低的氧化膜，当氧化膜磨损掉后再刀具表面形成氧化磨损总的来说，刀具磨损可能是其中的一种或几种