机械加工工艺第一章机械加工工艺概述.ppt

第一章 机械加工工艺概述 金属切削加工是用切削刀具从毛坯上切去多余的金属，以获得具有所需的形状、尺寸精度和表面粗糙度的零件的加工方法。 第一节 切削加工方式与切削要素 一、切削运动 可分为主运动和进给运动,机床种类 主运动 进给运动 车床 工件旋转 刀具直线 钻床 钻头旋转 钻头直线 铣床 铣刀旋转 工件直线 刨床 刨刀直线 工件直线 磨床 砂轮旋转 工件旋转、直线,1 . 回转体表面 2 . 平面 3 . 成形表面 二、切削用量 1.主运动(VC)切除金属所需的最基本的运动。 （只有一个） 2.进给运动(f)使切屑不断投入的运动。 （有一个或多个）例：车、铣、刨、磨、钻等。,二、切削用量 在切削过程中，工件上形成了三个表面： 待加工面1 加工表面2 已加工面3,1.切削速度V主运动线速度 v=dw n/1000 （m/min） 式中： n工件的转速（r/min） dw待加工面直径（mm） 往复运动： 平均速度v=2Lnr/1000 （m/min) 式中： L往复运动行程长度 nr主运动每秒钟的往复次数（str/s）,2.进给量f （mm/r）工件每转刀具移动的距离。 进给速度Vf 刀具(或工件)移动速度。 3.背吃刀量ap 钻孔时 p(mm),三、 切削层几何参数 ）切削厚度（hD） 车外圆（）时 ）切削宽度（bD） 车外圆（）时 ）切削面积（）,第二节 切削刀具 一、刀具的几何角度 切削刀具的种类繁多，不论刀具的结构多么复杂，都可以看成是以外圆车刀切削部分为基本形态演变而成的。 1.外圆车刀的 组成,车刀的切削部分(刀头)： 三面、两刃、一尖。 1）前刀面A切屑流 出的表面。 2）主后刀面A与加 工表面相对的表面。 3）副后刀面A与已 加工表面相对的表面。 4）主切削刃SA与A相交。 5）副切削刃S A与A相交。 6）刀尖A、A与A相交。,车外圆时 1.2.3.4.5 表示车刀的什么几何元素？,2.外圆车刀的主要角度 1)辅助平面 由Pr 、 Ps 、Po组成主剖面参考系。 （1） Pr（基面）过主切削刃一点，垂直于该点切削速度V的平面。 （ Pr ） （2） Ps （切削平面）过主切削刃一点，与切削刃相切且垂至于Pr的平面。 （3） Po （主剖面）过主切削刃一点，垂直于Pr 和Ps的平面。 （Po 又称为正交平面）,主剖面参考系,PrV,Ps,PsPr,Po,PoPs 、Pr,2)标注角度 假定：不考虑进给速度的大小，假定车刀A点与工件中心等高，刀杆中心线垂直于进给方向，切削刃上选定点A的主剖面标注角度参考系如图所示。,车刀的标注角度 车刀的标注角度是指刀具制造图上标注的角度，它是刀具的刃磨角度，也称静止角度。如图所示。 1）前角 o 2）后角 o 3）主偏角 r 4）副偏角 r 5）刃倾角 s,前角的正负,前角的正负,前角的正负,刃倾角的正负,刃倾角的正负,刃倾角的正负,3)车刀工作角度 车刀安装高度对前、后角的影响,车刀安装高度对前、后角的影响,车刀安装高度对前、后角的影响,二. 刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响,进给运动对工作角度的影响,车刀安装偏斜工作角度的影响,车刀安装偏斜对工作角度的影响,车刀安装偏斜对工作角度的影响,刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形,二、刀具合理几何参数的选择,前角的作用,直接影响刀具的锋利程度,刀具锋利,切屑变形程度,切削力,前角,直接影响切削刃的强度和刀头强度,前角,刀刃及刀头强度,易蹦刃,楔角,直接影响切屑的形状和断屑效果,前角,切屑变形程度,易断屑,选择原则,工件材料：,脆性材料：O小，塑性材料： O大,刀具材料：,刀具的b、k较大，则O可选大值,加工条件：,粗加工时：O小，精加工时： O大,后角的作用,后角的主要作用是减少后刀面与加工工件之间的摩擦和磨损。后角过大，会削弱切削刃和刀头的强度。通常O=512,选择原则,工件材料：,刀具材料：,刀具的b、k较大，则O可选大值,加工条件：,粗加工时： O小，精加工时： O大,工件的b、HB较大，则O可选小值,主偏角、副偏角的作用,影响残留面积的高度,、,Rmax,影响三个切削分力的大小和比例关系,主偏角、副偏角的作用,主偏角影响切屑层的形状,在f、ap相同的情况下：,bD ,刀刃工作长度,单位负荷,选择原则,工件材料：, ,工艺系统刚性：,刚性好，则取小值。,加工条件：,粗加工时： 大，精加工时： 小,HB ,刃倾角的作用,影响刀尖的强度以及切屑的流向： s 0，切屑流向待加工面； s 0，切屑流向已加工面；,一般情况下： 粗加工时：s=0-5 精加工时：s=0+5 工艺系统刚性不足，则s 0,切削层与切削方式,三、多齿刀具的几何角度 多齿刀具每一刀齿都可以看成是一把车刀。 1.麻花钻头 两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面（棱边）、两条主切削刃两条副切削刃、一条横刃,主切削刃上 各点的基面位置不同, (A点的基面PrA ) 主要几何角度： 1）前角（o） 外缘处o 约30， 靠近横刃处o =-30， 横刃上o =-5060,2）后角（o） 后角o是在以钻头中心为轴心的圆柱剖面内度量的。由于进给运动的影响，e比f小愈近中心减小愈大。标准麻花钻外缘处o =814，近中心处o =2025 3）螺旋角（） 其大小由螺旋槽的导程S和直径钻头d0决定，标准麻花钻螺旋角=1830 4）顶角（2） 标准麻花钻顶角2=116118。,标准麻花钻在结构上存在的缺点： 横刃处很大的负前角，挤刮金属，轴向抗抗力大，易钻偏。 外缘处o约30，但靠近横刃处o=30； 副后角为0，散热条件差； 主刃长，不易排屑。 2. 铣刀 圆柱铣刀端铣刀盘状铣刀槽铣刀立铣刀角铣刀成形铣刀等。,铣刀 类型,3. 砂轮由磨料+结合剂组成。 特性：磨料，粒度，硬度，结合剂，组织，形状和尺寸等。,1）磨料 刚玉类，GZ，GB，GD，GW，GG 碳化硅类：TH，TL 金刚石类：JR 2）粒度 粒度选择与粗糙度 生产率等因素有关。 3）结合剂 砂轮能否耐腐承受冲击等取决于结合剂。 常用的有陶瓷结合剂（A） 树脂结合剂（S） 橡胶结合剂（X） 金属结合剂（J）,4）硬度 5）组织 组织号数是以磨粒占砂轮体积的百分比来确定。紧密（0，1，2，3，4号）中等（5，6，7，8号）疏松（9，10，11，12号） 6）形状和尺寸 四、刀具材料 1.刀具材料应具备的性能 1）高硬度 2）足够的强度和韧性 3）高耐磨性,4）高的热硬性 5)良好的工艺性 2.刀具材料的种类 1)碳素工具钢 HRC61-65，耐热200-250，v8m/min。常用T10A，T12A 2)合金工具钢 HRC65-67，耐热350-400，v10-15m/min。常用9SiCr，CrWMn。,3)高速钢 HRC67-70，耐热550-600，v30-40m/min。常用W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2。 4)硬质合金 HRA87-92（相当于HRC70-75），耐热1000，v=100-300m/min。 我国常用的硬质合金有 YG类，YG3，YG6，YG8，YG3X，YG6X等；,YT类，YT5，YT14，YT15，YT30。 通用硬质合金YW（YT+TaC或NbC），YW1，YW2。 表面涂层硬质合金：TiC涂层，TiN涂层，TiC-TiN复合涂层，Al2O3