129657252779207500切削加工

第五篇切削加工基本概念切削加工：利用切削工具从工件上切去多余的材料，以获得符合图样规定的形状、尺寸和表面粗糙度的零件的加工方法。概论金属切削加工钳工机械加工加工方法有划线、锯、刮、研、攻螺丝、套螺丝等通过操作机床来完成切削加工的，如车、钻、刨、磨、齿轮加工等（二）、切削加工的特点和作用切削加工的精度和表面粗糙度范围广泛。切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量范围较大。切削加工的生产率较高。切削加工存在切削力，刀具和工件均需具有一定刚度和强度，且刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度（三）、切削加工的发展方向随着科学技术和现代工业日新月异的飞速发展，切削加工也正朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化方向发展，体现在以下三方面：加工设备朝着数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向发展。刀具材料朝超硬材料方向发展。生产规模由小批量和单品种大批量向多品种变批量的方向发展。生产方式由手工操作、机械化、单机自动化、刚性流水线自动化向柔性自动化和智能自动化方向发展。第一章金属切削的基础知识1.1切削运动及切削要素一.零件表面的形成及切削要素*表面形成的几何原理：任何表面都可以看作是一条线（母线）沿着另一条线（导线）运动的轨迹。母线导线导线母线柱面的形成切削运动为了形成零件表面形状，刀具与工件之间的相对运动。1.主运动：切下切屑最主要的运动。特点：在整个运动系统中—速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。2.进给运动：使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。特点：速度低、消耗的功率小。有一个或多个。3.零件上的三个表面已加工表面加工表面待加工表面601000ndvw6010002rLnv旋转运动：（m/s）往复直线运动：（m/s）2）进给量（f）（mm）单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进给运动方向的相对位移。单位时间的进给量—进给速度（vf）nfvf（mm/s）1.切削用量三要素1）切削速度（v）单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。切削要素dmdwfn3）切削深度（ap）（mm）2mwpdda（mm）12fap待加工表面与已加工表面的垂直距离一、刀具材料1、对刀具材料的要求（1）较高硬度，常温下60HRC以上（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性1.2刀具材料及刀具构造铣刀、齿轮刀具……铰刀、丝锥、板牙……手工工具用途小小大热处理变形20%碳素工具钢8切削速度m/min600300~400200~250耐热性OC62~65HRC61~65HRC61~65HRC硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途30--50硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（WC.Co）钨钛钴类（WC.TiC.Co）YG3、YG6YT5、YT15硬度（74-78HRC）86-96HRAHV10000(硬质合金为HV1000-2000)耐热性OC850-10001200700-800切削速度m/min100-300（12-14）高速钢热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料碳素钢刀具高速钢刀具硬质合金刀块1该片介绍了哪些刀具材料?2该片介绍了哪些零件的加工?3该片中出现了哪些形状的切屑？第一章金属切削基础知识刀具的组成：切削部分夹持部分一、刀具的组成第一章金属切削基础知识nf切削部分夹持部分一、刀具的组成刀具的组成：切削部分夹持部分第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面副后面第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃刀尖第一章金属切削基础知识1.刀具切削部分的组成三个刀面：二、刀具的几何形状：刀具上切屑流过的表面：与加工表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃两个刀刃：：前刀面与主后刀面的相交线：前刀面与副后面相交形成的相交线：主切削刃与副切削刃的连接处(1)前刀面(2)主后刀面(3)副后刀面(1)主切削刃(2)副切削刃一个尖：刀尖三、刀具角度1.三个辅助平面①基面过主刀刃上一点，与该点切削速度方向相垂直的平面。三、刀具角度1.三个辅助平面②切削平面通过切削刃上选定点与切削刃S相切，并垂直于基面Pr的平面；也就是切削刃S与切削速度方向构成的平面。三、刀具角度1.三个辅助平面③正交平面通过切削刃上选定点，同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。2.刀具的主要标注角度1)前角（0）前刀面和基面之间的夹角。在正交平面（主剖面）测量的角度2.刀具的主要标注角度2）后角（0）主后刀面和切削平面之间的夹角。前角的作用前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热选择：塑性材料和精加工，取大的前角。脆性材料和粗加工，取小的前角。后角的作用减小主后刀面与加工表面的摩擦选择：塑性材料和精加工，取大的后角。脆性材料和粗加工，取小的后角。2.刀具的主要标注角度3）主偏角（kr）主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角在基面测量的角度4）副偏角（kr）副切削刃在基面的投影与进给方向的夹角Kr增大（90），用于切削的刃长减小，刀具耐用度增加，径向力降低。车削细长轴时弯曲变形小。Kr、Kr减小，减小刀具磨损，有利于降低表面粗糙度。5）刃倾角（S）主切削刃与基面之间的夹角。在切削平面内度量4.刀具的结构形式1）焊接式车刀2）机加重磨式车刀3）机加可转位式车刀金属切削过程金属材料在刀具的作用下变形、分离的过程。一、切屑的形成过程及切屑的种类1.切屑的形成过程与切屑变形F450OMABFOMABoMLDhDhch切屑厚度与切削层的厚度之比用Δh(切屑厚度压缩比)表示。Δh=LD/Lch=hch/hD1影响切屑变形的因素：①刀具角度：0Δh②切削速度：vΔh③材料塑性：Δh2.切屑的种类1)带状切屑特征：内表面光滑，外表面呈毛茸状。形成条件：塑性材料、较大速度、较大的0、较小的f和ap。2)挤裂切屑特征：内表面有时有裂纹，外表面呈锯齿状。形成条件：中等硬度的塑性材料、速度较低、较小的0、较大的f和ap。3)崩碎状切屑特征：不规则的碎块状。形成条件：脆性材料。二、积屑瘤在一定的切削速度下切削塑性材料时，常发现在刀具前刀面上靠近刀刃的部位粘附着一小块很硬的金属—称为积屑瘤。1.积屑瘤的形成oM滞留层1)积屑瘤的形成过程2)积屑瘤的形成条件2.积屑瘤对加工过程的影响有利①使0增大，使切削过程变得轻快。②可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。所以：粗加工时可以利用。切屑底层与前刀面磨擦→温度↑、压力↑→金属流出速度减慢，形成滞流层→磨擦阻力超过金属材料内结合力时→一部分金属粘结切屑刃附近→积屑瘤3.积屑瘤的抑制不利①积屑瘤不稳定，易引起振动，使Ra增大。②会引起ap的变化，使加工精度降低。所以：精加工时应尽量避免。①利用切削液；②控制切削速度；③对工件进行正火、调质处理，降低、ak。三、切削热和切削温度1.切削热的来源与传散1)切削热的来源a.切屑变形所产生的热；b.切屑与前刀面之间的摩擦；c.工件与后刀面之间的摩擦。切屑：介质：工件：刀具：50~80%1%3~9%10~40%2)切削热的传散2.切削温度及其影响因素切削温度—切削区的平均温度。切削区—切屑、工件、刀具相接触的区域。影响切削温度的因素：②工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，切削温度越高；材料的导热性愈好，切削温度愈低。③刀具④冷却条件：加切削液，切削温度降低。刀具角度：增大0，切削温度降低；减小kr、kr’，切削温度降低。刀具材料：导热性愈好，切削温度愈低。切削用量：v最大、f、ap最小四、刀具磨损和刀具耐用度1.刀具磨损1)刀具磨损形式①后刀面磨损：VB这种磨损一般发生在切削脆性材料或以较小的切削厚度（0.1mm）切削塑性材料的条件下。②前刀面磨损：KT这种磨损一般发生在以较大的切削厚度（0.5mm）切削塑性材料的条件下。③前后刀面同时磨损：KTVB这种磨损一般发生在以中等切削厚（0.1~0.5mm）切削塑性材料的条件下。由于多数情况下，后刀面都有磨损，它的磨损对加工质量的影响较大，而且测量相对方便，所以一般都用后刀面的磨损高度VB来表示刀具的磨损程度。2.刀具耐用度（T）指刀具由开始切削到磨钝为止的实际切削总时间。刀具在两次刃磨之间的实际切削总时间。如粗加工：硬质合金车刀：T=60min高速钢钻头：T=80~120min3.影响刀具磨损与刀具耐用度的因素切削温度②工件材料：材料的强度、硬度越高，温度越高；材料的导热性愈差，刀具磨损愈快，降低刀具耐用度。③刀具④冷却条件：合理使用切削液，可降低切削温度、减小摩擦，提高刀具耐用度。a.刀具角度：增大0、0，可减小切屑变形、减小摩擦，从而减小刀具磨损，提高刀具耐用度。b.刀具材料：耐磨性、耐热性愈好，刀具耐用度愈高。切削加工方法可分为和两大类。机器零件形状虽很多，但分析起来其主要由、、和成型面组成。切削运动包括和两种运动。在一般的切削加工中切削用量是指、和三要素。常用的切削液分为和两大类。车刀的三面是指、和。常见的刀屑种类有以下几种：、和。无论哪种刀具，一般都是由部分和部分组成的。车床A的转速为600r/min,车床B的转速为400r/min,车床A的切削速度一定大于B.()在同样的切削条件下,进给量f越小,则粗糙度Ra值越大.()刀具材料只需具备高硬度和高强度就可以.()作业题1.说明切削用量三要素的物理意义。2.说明车刀切削部分的组成。3.对刀具材料有何要求？常用刀具材料有哪几种？举例说明其应用特点。4.何谓刀具耐用度？5.说明切削热的产生原因和切削液的种类及其作用。第三章常用加工方法§1车削加工车削—用车刀在车床上加工工件的工艺过程。加工精度：IT8~IT7，表面粗糙度：Ra=1.6~6.3um主运动—工件的旋转运动。进给运动—刀具的直线运动。所以：车削加工适宜各种回转体表面的加工。普通车床—适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、小批量生产。转塔式六角车床—适于加工零件尺寸较小、形状较复杂的中、小型轴、盘、套类零件。立式车床—适于直径较大、长度较短的重型零件。（L/D=0.3~0.8）数控车床—适于多品种、小批量生产复杂形状的零件。外圆表面车削设备工件装夹的方法一、外圆车削①三爪子定心卡盘存在定心误差，有位置精度要求的表面应在一次装夹当中加工。适用于L/D4的工件。②前后顶尖适用于L/D=4~10的工件。③四爪单动卡盘用心轴装夹工件时，对工件的内孔精度要求较高，IT7~IT6④心轴适用于盘、套类零件的精加工。其它附件跟刀架、中心架、花盘等。车削工艺特点1易于保证各加工面的位置精度2切削过程平稳3适用于有色金属的加工4刀具简单，装夹方便，生产效率高，成本低，应用广泛二、车削加工的应用1.车外圆面2.车内园面（车床上镗孔）3.车端面、车槽、切断①实体零件：钻孔—车（镗）扩、铰②已铸出、锻出孔：镗孔4.车锥面5.车成形面6.车螺纹7.滚花车削加工范围（1）立式钻床§2钻削（2）摇臂钻床1钻床2麻花钻3.钻削工艺特点1)钻孔时钻头易产生“引偏”“引偏”方式①轴线引偏—刀具旋转—钻床上钻孔②孔径扩大—工件旋转—车床上钻孔“引偏”原因①横刃的存在②钻头的刚性和导向性差防止“引偏”的措施：①预钻锥形定心坑；②采用钻套导向钻孔