机械制造基础课件

切削加工工艺基础理论知识知识目标1.了解切削加工的定义、分类和特点，熟悉切削运动的分类及特点，掌握切削用量的选择。2.了解常用刀具的结构特点，熟悉车刀的主要角度。3.了解切削力的分类和影响因素，熟悉切削力与切削温度对切削加工的影响以及减少切削热和降低切削温度的工艺措施。4.了解切削液的作用和种类，掌握切削液的选用。5.了解材料的切削加工性，熟悉改善材料切削加工性的基本方法。技能目标1.能分析常见切削方法的切削运动2.会合理的选择切削用量和刀具3.能分析影响切削力和切削温度的因素4.能正确选用切削液模块六切削加工工艺基础理论知识一、切削加工分类钳工：通过工人手持工具进行切削加工。机械加工：采用不同的机床（如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。二、切削加工特点三、切削运动的分类及特点图6-1切削运动和加工表面模块六切削加工工艺基础理论知识项目6.1切削运动及切削要素基础及应用模块六切削加工工艺基础理论知识1、要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给运动可以有多个2.切削加工时工件上形成的表面、1）待加工表面——将被切除的表面；2）过渡表面——正在切削的表面；3）已加工表面——切除多余金属后形成的表面。模块六切削加工工艺基础理论知识四、切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度,用V表示，单位为m/s进给量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，用f表示，车、钻和铣削时单位为mm/r背吃刀量:已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，用ap表示，单位为mm，模块六切削加工工艺基础理论知识图6-3切外圆时的切削层要素项目6.2金属切削原理与刀具基础知识及应用一、刀具的分类1）切刀：包括各种车刀、刨刀、插刀、镗刀、成形车刀等。2）孔加工刀具：包括各种钻头、扩孔钻、铰刀、复合孔加工刀具(如钻一铰复合刀具)等。3）拉刀：包括圆拉刀、平面拉刀、成形拉刀(如花键拉刀)等。4）铣刀：包括加工平面的圆柱铣刀、端铣刀等；加工沟槽的立铣刀、键槽铣刀、三面刃铣刀、锯片铣刀等；加工特殊形面的模数铣刀、凸(凹)圆弧铣刀、成形铣刀等。5）螺纹刀具：包括螺纹车刀、丝锥、板牙、螺纹切刀、搓丝板等。6）齿轮刀具：包括齿轮滚刀、蜗轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、花键滚刀等。7）磨具：包括砂轮、砂带、油石和抛光轮等。8）其他刀具：包括数控机床专用刀具、自动线专用刀具等。按刀具材料，分为碳素钢刀具、高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具等。按刀具结构，分为整体式、镶片式、复合式刀具等。模块六切削加工工艺基础理论知识模块六切削加工工艺基础理论知识二、刀具结构各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀。车刀分为切削部分和夹持部分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、主后刀面、副后刀面。6-4车刀切削部分结构要素三、刀具的主要角度前角γ。：在正交平面中，前刀面与基面之间的夹角；后角α。：在正交平面中，主后刀面与切削平面之间的夹角主偏角Kr：在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角副偏角Kr’：在基面上，副切削刃的投影与进给反方向的夹角•刃倾角λs图6-5车刀的参考系模块六切削加工工艺基础理论知识四、常用刀具材料的种类、牌号、规格和性能模块六切削加工工艺基础理论知识•碳素工具钢：如T7、T8、T9…T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等；•合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥；•高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具；•硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得种类硬度HRC抗弯强度GPa热硬性℃工艺性能用途碳素工具钢60-652.16200-250热成型手工刀具合金工具钢60-652.35300-400同上低速刀具高速钢63-701.9-4.4600-700同上中速刀具硬质合金89-931.0-2.2800-1000烧结成型高速刀具陶瓷材料91-950.4-0.91100-1200同上连续精加工刀具模块六切削加工工艺基础理论知识项目6.3切削过程中的物理现象及应用一、切屑的形成及类型模块六切削加工工艺基础理论知识图6-8切屑的形成过程2、常见的切屑有如下三种：a.带状切屑：用大前角刀具、高切削速度、小进给量加工塑性材料时出现。形成带状切屑时，切削力平稳，表面光洁，但切屑连续不断，不安全或容易刮伤已加工表面。b.节状切屑：用低切削速度，大进给量加工中等硬度的钢材时出现。形成这种切屑时，金属经弹性变形、塑性变形、挤裂和切离阶段，是典型的切削过程，但切削力波动大，工件表面粗糙。c.崩碎切屑：加工铸铁、黄铜等脆性材料时出现，形成这种切屑时，切削热和切削力均集中在刀刃和刀尖，刀具容易磨损。模块六切削加工工艺基础理论知识3、积屑瘤积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成了积屑瘤积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤2、本身不断形成和脱落，会引起振动，影响工件表面粗糙度，精加工不希望产生积屑瘤。模块六切削加工工艺基础理论知识二、切削力和切削切削功率切削力Fr的方向如左下图：可以沿三个方向分解为：1.切向力Fz2.轴向力Fx3.径向力Fy模块六切削加工工艺基础理论知识三、切削热和切削温度切削热产生原因：1.切屑变形；2.工件与刀具的摩擦；切削热传出途径：a.由切屑带走，带走越多越有利；b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多越有利；c.传入工件，使工件温度升高，引起工件变形，产生误差；d.传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降低，磨损加快。模块六切削加工工艺基础理论知识四刀具磨损和刀具寿命刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦和切削热的作用，使刀具变钝，切削温度上升，影响加工精度和表面质量，因此必须及时刃磨。刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨损限度为止的切削时间。例：硬质合金焊接刀具的耐用度规定为60分钟。模块六切削加工工艺基础理论知识模块六切削加工工艺基础理论知识五切削液序号名称组成主要用途1水溶液以硝酸钠、碳酸钠等溶于水的溶液，用100～200倍的水稀释而成磨削2乳化液（1）少量矿物油，主要为表面活性剂的乳化油，用40～80倍的水稀释而成，冷却和清洗性能好车削、钻孔（2）以矿物油为主，少量表面活性剂的乳化油，用10～20倍的水稀释而成，冷却和清洗性能好车削、攻螺纹（3）在乳化液中加入极压添加剂高速车削、钻削3切削油（1）矿物油（L-AN15或L-AN32全损耗系统用油）单独使用滚齿、插齿（2）矿物油加植物油或动物油形成混合油，润滑性能好精密螺纹车削（3）矿物油或混合油中加入极压添加剂形成极压油高速滚齿、插齿、车螺纹4其它液态的CO2主要用于冷却二硫化钼+硬脂酸+石蜡做成蜡笔，涂于刀具表面攻螺纹模块六切削加工工艺基础理论知识项目6.4工件材料的切削加工技术及应用一、衡量切削加工性的指标模块六切削加工工艺基础理论知识1）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性；2）以切削力或切削温度衡量加工性；3）以加工表面质量衡量加工性；4）以切屑控制或断屑的难易5）相对加工性Kv=υ60/(υ60)j二、改善材料切削加工性的基本方法1）在材料中适当添加化学元素2）采用适当的热处理方法3）采用新的切削加工技术知识目标1.了解金属切削机床的分类，掌握金属切削机床型号的编制方法；2.了解金属切削机床的运动、常用传动机构、定比传动机构、常用变速、换向机构等，掌握传动链的分析和计算方法；3.了解外圆表面、内圆表面、平面和螺纹表面的技术要求，掌握各种典型表面加工的方法。模块七零件表面的加工基础理论知识模块七零件表面的加工基础理论知识技能目标1.能认识各种金属切削机床，正确识别、编制机床的型号；2.能分析金属切削机床的切削运动和传动系统，会相关的运动计算；3.能根据不同典型表面的技术要求，正确选取合适的加工方法项目7.1金属切削机床基础知识及应用一、分类金属切削机床是用来对工件进行加工的机器,习惯上称机床。按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类；按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种；按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。机床的型号：如：C6136表示…模块七零件表面的加工基础理论知识模块七零件表面的加工基础理论知识类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床特种加工机床锯床其它机床代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨2磨3磨牙丝铣刨拉电割其表7-1机床的类别代号模块七零件表面的加工基础理论知识通用特性高精度精密自动半自动数控加工中心仿形轻型加重型简式或经济型柔性加工单元数显高速代号GMZBKHFQCJRXS读音高密自半控换仿轻重简柔显速表7-2机床通用特性代号模块七零件表面的加工基础理论知识通用机床的型号编制举例模块七零件表面的加工基础理论知识二、工件表面成形方法与机床运动分析工件表面成形方法模块七零件表面的加工基础理论知识图7-2形成发生线的四种方法a-轨迹法b-成形法c--相切法d-展成法机床运动分析图7-3成形运动组成机床的运动：表面成形运动和辅助运动。模块七零件表面的加工基础理论知识机床传动原理通常传动链包括各种传动机构，在考虑传动路线时，可以先撇开具体的机构，把各种机构分成两大类：一类为：定比传动机构(传动比和传动方向不变)，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等，称为定比传动机构；另一类是：换置机构(可根据加工要求变换传动比和传动方向），如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。模块七零件表面的加工基础理论知识车床的主传动模块七零件表面的加工基础理论知识车床的传动框图模块七零件表面的加工基础理论知识机床运动计算按每一传动链分别进行，其一般步骤如下：1)确定传动链的两端件，如电动机—主轴，主轴—刀架等。2)根据传动链两端件的运动关系，确定它们的计算位移，即在指定的同一时间间隔内两端件的位移量。3)根据计算位移以及相应传动链中各个顺序排列的传动副的传动比，列写运动平衡式。4)根据运动平衡式，计算出执行件的运动速度(转速、进给量等)或位移量，或者整理出换置机构的换置公式，然后按加工条件确定挂轮变速机构所需采用的配换齿轮齿数，或确定对其它变速机构的调整要求。模块七零件表面的加工基础理论知识项目7.2外圆表面加工基础知识及应用粗车IT12~IT11Ra=50~12.5半精车IT10~IT9Ra=6.3~3.2粗磨IT8~IT7Ra=1.6~0.8精车IT8~IT7Ra=1.6~0.8精磨IT7~IT6Ra=0.4~0.2精细车IT6Ra=0.8~0.4高光洁度磨削IT6~IT5Ra=0.1~0.008超精加工IT6~IT5Ra=0.1~0.008研磨IT6~IT5Ra=0.1~0.008图7-9外圆面的加工方案流程框图模块七零件表面的加工基础理论知识二、外圆表面的车削加工1、车削的特点刀具沿着所要形成的工件表面，以一定的背吃刀量和进给量，对回转的工件进行切削。（1）易于保证工件各加工面的位置精度。（2）切削过程较平稳。避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量，高速切削，利于生产率提高。（3）适于有色金属零件的精加工。有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。（4）刀具简单。图7-10车削加工范围模块七零件表面的加工基础理论知识图7-11CA6140型卧式车床外形图1—主轴箱2—刀架3—尾座4—床身5—右床腿6—光杠7—丝杠8—溜板箱9—左床腿10