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当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 第一章切削加工基础知识
机械制造工艺基础主讲:王利民机械制造基础教学部授课前几点说明一、教学内容、学习目的、学习方法Ⅰ.授课内容(22学时)主要以切削加工为主,特种加工简介。1.切削加工基础知识(6学时)2.常用加工方法综述(2学时)3.特种加工(1学时)4.特型表面加工(1学时)5.常见表面加工方案及选择依据(4学时)6.零件结构工艺性(2学时)7.机械加工工艺过程(2学时)8.先进制造技术(1学时)9.常见零件机械加工工艺实例分析(3学时)10.学生课外阅读—讨论(2学时)课外英语文献阅读及翻译。授课前几点说明Ⅱ.学习目的了解切削加工和特种加工的实质、工艺特点和应用,以及它们在机械制造中的作用。现代机器中绝大多数零件的精度和表面质量是靠切削加工和特种加工来保证的。因此,它们在机械制造中目前还占着重要的地位。授课前几点说明对于涉及机械设计的同学来说,金属切削加工和特种加工的知识,只有通过本课程学到。这种知识在将来工作中,是必不可少的。有许多毕业生反映,在工作岗位上,常感到金属加工知识不足,在设计机械产品时有些力不从心。所以初学时,要明确学习目的,端正学习态度和自觉学习。授课前几点说明Ⅲ.学习方法在学习本课程之前,应通过工程训练等环节,观察、了解几种主要机床(如车、铣、刨、钻和磨床等)的结构,所能完成的工作和应用范围,所使用的刀具、夹具、量具以及加工方法等,用这些感性知识作为学习的基础。在学习过程中要不断的将理论学习同动手训练进行联系、思考,加深对课程内容的理解。授课前几点说明授课前几点说明这门课,是由基础课到专业课的过渡,所以只要求学懂教材中所讲的机械加工的基本工艺和基本原理及基本知识即可,不需要推导公式,运用公式算题,也不需要深究加工理论,彻底搞清加工细节,进行方案比较等。学习时不要死记硬背,而要把它们学活。如果能几个人共同讨论,或争论一番则更好。授课前几点说明二、教学方法和考核方式1.教学方法:讲授、自学、预习、专题讨论、撰写读书报告等。2.考核方式:闭卷考试、平时成绩、文献读书报告相结合。授课前几点说明三、读书报告撰写要求1.检索与机械制造基础课程内容相关的近十年的文献、书籍、资料,撰写读书报告,报告内容尽量体现新技术、新工艺和新材料的内容。授课前几点说明2.读书报告的题目和内容由学生根据自己的兴趣拟定,比如说可以涉及一种工艺方法、一种材料、一种基本理论等,范围可以比较自由,只要与机械制造基础课程有关即可,但尽量选择机械制造基础课程教材中未讲的内容。授课前几点说明3.报告内容所涉及的参考文献至少有1篇为外语文献,报告字数要求不超过3000字,报告后面要附有1篇外语参考文献原文以及对该文献的题目、摘要和关键词的翻译稿。4.报告格式如下:报告题目(二号字体,黑体),报告正文(小四号字体,宋体),参考文献(五号字体,宋体),报告用A4纸打印。授课前几点说明5.将抽取部分学生在全班范围内进行读书报告答辩。被抽取的学生以PPT形式、word文档的形式或以书面形式在全班同学面前对自己的读书报告进行讲解,然后由老师或学生进行提问,学生讲解时间为10分钟,提问5分钟。授课前几点说明6.发现读书报告完全抄袭其它同学,或者完全照搬其他文献综述文章,将做0分处理。7.报告上交时间为19周周二下课后,报告由班长收齐,按学号排好交给老师。未按时上交者,酌情扣分,不交者,不得分。机械制造工艺基础(一)教学重点1.零件表面的成形方法;2.切削三要素的判断;3.刀具的五个基本角度;4.刀具切削过程及切削力、切削热、积屑瘤、表面变形强化及残余应力;5.磨削过程实质及其特点;6.机床夹具分类及组成,工件的定位;7.切削液的作用。教学难点1.刀具静止参考系及角度标注;2.刀具切削过程和磨削过程;3.六点定位原理和工件的定位方式。学习要求研究金属切削过程中的机床、夹具、刀具、工件等一些问题,对于保证质量、降低成本、提高生产率,都有着很重要的意义。学习时,应搞清各节所讲的内容,而不必深追理论,或死扣严格的定义等。这些知识仅仅是为了帮助我们理解今后各章的内容,为我们以后学习和今后的工作打下一定的基础。第一章切削加工基础知识1.1切削加工概述1.2刀具及刀具切削过程1.3磨具及磨削过程1.4金属切削机床(自学、考试)1.5机床夹具及工件的装夹1.6机械加工质量(不讲、不考)1.7材料的切削加工性(不讲、不考)1.8切削液(自学、考试)1.1切削加工概述切削加工是机械制造中最主要的加工方法。切削加工的适应范围广,且能达到很高的精度和表面质量,因此在机械制造业中占有十分重要的地位。第一章切削加工基础知识1.1.1切削加工分类、特点、作用及发展1.切削加工的实质及分类切削加工是利用切削工具从工件毛坯上切除多余的部分,使获得的零件具有符合图样要求的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面质量的加工方法。任何切削加工都必须具备三个基本条件:切削工具、工件和切削运动。第一章切削加工基础知识切削加工的实质是零件表面的形成过程,不同类型表面所采用的成形方法是不相同的。切削加工的对象是毛坯(或型材)。切除的材料可以是金属也可以是非金属(如,石材、木材、尼龙等)。切削加工分类(通常按工艺特征):机械加工(简称机工)和钳工加工(简称钳工)第一章切削加工基础知识机工:利用机械力对各种工件进行加工的方法。它一般是通过工人操纵机床设备来进行切削加工的。方法:车削、钻削、镗削、铣削、刨削、拉削、磨削、珩磨、超精加工和抛光等。第一章切削加工基础知识钳工:一般是通过工人手持工具来进行切削加工的。方法:划线、錾切、锯削、锉削、刮削、研磨、钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、机械装配和设备修理等。第一章切削加工基础知识2.切削加工的特点1)加工的精度和粗糙度范围广泛;2)加工零件材料、形状、尺寸和重量范围较大;3)加工生产率较高;4)刀具材料的硬度大于工件材料的硬度。第一章切削加工基础知识3.切削加工的作用目前占机械制造总工作量的40%~60%左右。由于制造切削刀具用的材料发展的局限性,限制了切削加工在细微结构和高硬高强等特殊材料加工方面的应用,从而给特种加工留下了生存和发展的空间。第一章切削加工基础知识4.发展方向1)高精度: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。2)高效率:加工刀具向超硬刀具材料方向发展。3)自动化和柔性化:小批量和单品种大批量生产规模向多品种变批量方向发展。4)智能化:使人从直接参加生产劳动变为主要控制生产。第一章切削加工基础知识第一章切削加工基础知识1.1.2零件的种类和零件表面的构成1.零件的种类组成机械产品的零件千变万化,但按着其结构一般可分为六类:轴类、盘套类、支架箱体类、六面体类、机身机座类和特殊类零件。每一类零件不仅结构相似,而且加工工艺也类似,有利于采用类比的方法正确选择加工工艺方法。2.零件表面的构成组成零件常见的表面:外圆、内孔、平面、锥面、螺纹、齿形、成形面以及各种沟槽等,如图。第一章切削加工基础知识虽然机械零件的表面形状多种多样,但按形体分析方法归纳起来大致有三种基本表面:1)回转面(圆柱面、圆锥面、回转成形面等);2)平面(大平面、端面、环面等);3)成形表面(渐开面、螺旋面等)。第一章切削加工基础知识第一章切削加工基础知识1.1.3零件表面的成形方法1.零件表面的形成原理从几何学的观点来看,零件上各种表面都可由一条线(称为母线)沿另一条线(称为迹线)运动形成。第一章切削加工基础知识形成零件各种表面的母线和迹线统称为发生线。母线和迹线的相对位置不同,所形成的表面也不同。如图,直线(母线)和圆柱轴线相对位置的改变,就分别形成了圆柱面、圆锥面和回转双曲面。第一章切削加工基础知识2.零件表面的获得方法切削加工中,发生线是由工件和刀具之间的相对运动及刀具切削刃的形状共同实现的。相同的表面,切削刃的形状不同,工件和刀具之间的相对运动也不相同,这是形成各种加工方法的基础。按表面形成过程的特点,切削加工方法可分为两大类。第一章切削加工基础知识1)成形法被加工工件的廓形是刀具的刃形(或者刃形的投影)“复印”出来的,如图。第一章切削加工基础知识成形法一般只用于加工短的成形面。用成形法加工,可提高生产率,但刀具的制造和安装误差对被加工表面的形状精度影响较大。第一章切削加工基础知识2)包络法被加工工件的廓形是切削刃在切削运动过程中连续位置的包络线。第一章切削加工基础知识1.1.4切削运动及切削要素1.切削运动要实现切削加工,刀具和工件之间必须具有一定的相对运动,才能获得所需表面形状,这种相对运动称为切削运动。切削运动由机床提供。各种切削运动,都是由一些简单的运动单元组合而成的。直线运动和旋转运动是切削加工的两个基本运动单元。第一章切削加工基础知识按照不同大小的比值、不同的相对位置和方向进行组合,即构成各种切削加工的运动。第一章切削加工基础知识切削运动可分解为主运动和进给运动。1)主运动主运动是切下切屑所需的最基本的运动(图中的Ⅰ)。主运动的速度最高,消耗的功率最大。主运动只有一个。第一章切削加工基础知识2)进给运动进给运动是多余材料不断被投入切削,从而加工出完整表面所需的运动(图中的Ⅱ)。进给运动可以有一个或几个。第一章切削加工基础知识2.切削用量在切削过程中,工件上通常存在着三个不断变化的表面,即已加工表面,加工表面(过渡表面)和待加工表面。第一章切削加工基础知识已加工表面:是工件上已切去切屑的表面。待加工表面:是工件上即将被切去切屑的表面。加工表面(过渡表面):是工件上正在被切削的表面。第一章切削加工基础知识切削用量是切削时各参数的合称,包括切削速度、进给量和背吃刀量(切削深度)三要素,它们是设计机床运动的依据。1)切削速度υC切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。第一章切削加工基础知识2)进给量f在主运动每转一转或每一行程时(或单位时间内),刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。3)背吃刀量αp在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度,又称切削深度(简称切深)。第一章切削加工基础知识如图所示是车外圆、车锥面、刨直槽和钻孔的工艺简图,表示出了刀具和工件之间的切削运动和切削用量三要素。第一章切削加工基础知识1.2刀具及刀具切削过程1.2.1刀具切削刀具是现代制造业中切削加工不可缺少的重要工具,刀具对机械加工的产品质量、生产率及加工成本都有直接的影响。第一章切削加工基础知识1.刀具的组成切削刀具一般由切削部分(又称刀头)和夹持部分(又称刀柄)组成。夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分,要求它能传递所需要的运动和动力。切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分,刀具切削性能的优劣,取决于切削部分的材料、角度和结构。第一章切削加工基础知识各类切削刀具的切削部分的几何形状与要素,均可视作是车刀的演变,即以普通外圆车刀切削部分几何形态为基本形态,其他刀具都是由基本形态演变或组合而成的,如图所示。第一章切削加工基础知识1)车刀的组成车刀由刀柄(夹持部分)和刀头(切削部分)两部分组成。刀头由刀面、切削刃构成,按联结方式有机夹式、焊接式、整体式第一章切削加工基础知识车刀切削部分主要由三面、两刃、一尖组成,即前面(Aγ)、主后面(Aα)、副后面(Aα′)、主切削刃(S)、副切削刃(S′)和刀尖组成,如图所示。第一章切削加工基础知识(1)前面:切屑流过的表面。(2)主后面:与工件过渡表面相对的表面。(3)副后面:与已加工表面相对的表面。(4)主切削刃:前面和主后面的交线。(5)副切削刃:前面和副后面的交线。(6)刀尖:连接主切削刃和副切削刃的一段切削刃,它可以是小的直线段或圆弧。第一章切削加工基础知识2)刀具静止参考系刀具要从工件上切下金属,必须具有一定的切削角度。切削角度决定了刀具切削部分各表面的空间位置。要确定和测量刀具角度,必须建立一定的静止参考系。第一章切削加工基础知识参考系主要由三个互相垂直的基本平面组成,并由此能够生成其他一些所需要的辅助平面。下面以直头外圆车刀为例,建立静止参考系。参考系建立的条件是:只考虑进给运动的方向而不考虑进
本文标题:第一章切削加工基础知识
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