切削与磨削.doc

第1章 切削与磨削1主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动。速度最大，消耗的功率最高且只有一个。2进给运动：不断地把被切削层投入切削，已逐渐切削出整个工件的运动。速度较低，消耗的功率较少，一个或多个运动。3切削用量：切削速度，进给量，背吃刀量切削速度 ：刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。刀刃上个点的切削速度可能是不同的。进给速度 与进给量 刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，若进给运动为直线运动，则进给速度在刀刃上个点相同。进给量 是工件或刀具的主运动每转或每一行程时，工件和刀具两者在进给运动方向上的相对位移量。背吃刀量 它是一个和主刀刃与工件切削表面接触长度有关的量，在包含主运动和进给运动的方向的平面的垂直方向上测量。4刀具角度前刀面 切削流过的表面 。主后刀面 与工件上过渡表面相对的表面 副后刀面:与工件上已加工表面相对的表面 。主切削刃：前刀面和主后刀面的交线 承载主要的切削工作。副切削刃;前刀面与副后刀面的交线 协同主切削刃完成切削工作，并最终行成已加工表面。刀尖：主切屑刃和副切削刃链接处的那部分切削刃。基面 它是主切削刃上选定点，垂直于该店切削速度方向的平面。切削平面 它是通过主切屑刃上选定点，与主切屑刃相似，且垂直于该点的基面上。正交平面 它是主切屑刃上选定点，垂直于基面和切屑平面的平面前角 在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角后角 在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角。为正值主偏角 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与假定进给运动方向的夹角，为正值副偏角 在基面呢测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给方向的夹角。为正值刃倾角 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。副后角 在副切削刃上选定点的副正交平面 内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。一般后角与副后角选择相等4刀具的工作角度 （前角增大，后角减小）横向进给运动对工作角度的影响：进给量 增大，则 增大；瞬时半径 减小，则 值也增大。切削值工件中心时， 值增长很快，工作后角将由正变负，致使工件最后被挤断。轴向进给运动的影响：进给量 越大，工件直径 越小，工件角度变化越大。刀具安装高低的影响：刀尖高于工作轴线时，工作切削平面变为 ，工作基面变为 ，则工作前角 曾大，工作后角 减小，刀尖低于工作轴线时，工作角度的变化正好相反。刀杆中心线偏斜的影响：刀杆右斜，则工作主偏角 增大，工作副偏角 减小，刀杆左斜，则相反5切削方式自由切削：主刀刃长度大于工件宽度，没有其他刀刃参加切削，且主刀刃上个点切削流出方向基本上都是沿着刀刃的法相。非自由切削：刀具上的刀刃为曲线，或有几条刀刃（主刀刃和副刀刃）都参加了切削，并且同时完成整个切削过程。6刀具材料 高速钢（较大前角）硬质合金（较小前角）7切削变形：金属切削过程中的变形，通常发生在切削层金属转变为切屑时，为第一，第二变形区的变形。8变形系数 是大于1的数，反映了切削变形程度，并且比较容易测量，但很粗略9剪切角 与前刀面摩擦角 的关系剪切角 随前角 增大而增大，即在前角 增大时，切削变形减小，所以在保证切削刃强度的条件下增大前角没有利于改善切削过程；剪切角 还随摩擦角 的增大而减小，即在摩擦角 增大时，切削变形增大，所以仔细研磨刀面，或使用切削液以减小前刀面上的摩擦同样有利于改善切削过程。10积屑瘤：在以中低切削速度切削一般钢材或其他塑性金属时。常在刀具前面靠近刀尖出黏附着一块硬度很高的金属契状物。 形成原因：在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成积屑瘤。 积碎瘤的产生主要取决于切削温度。温度低时，摩擦系数小，不易形成黏结区，不易形成，温度高时，切碎底层金属成微融状态，摩擦系数小不易形成。中等温度时，摩擦系数最大，产生的积碎瘤最大。 对切削过程的影响：使刀具实际前角 增大，切削力降低。影响刀具耐用度。使切入深度增大。使工件表面粗糙度值变大。对粗加工有利，对精加工应该避免。 避免产生的措施：避开产生积碎瘤的中速区，采用较低或较高的切削速度，但低速加工效率低，精加工一般用较高的切削速度。采用润滑性好的切削液，减小摩擦。增大刀具前角，减小刀-屑接触压力。采用适当的如处理方法提高工件的硬度，减小加工硬化倾向。11切削类型：带状切屑，挤裂切屑，单元切屑（塑性材料）崩碎切屑（脆性材料）12影响切削力因素：工件材料：工件材料强度，硬度越高，切削变形下降，切削力增大。塑性增大，强化系数增大。摩擦系数较大，切削力增大。灰铸铁和脆性材料，切削力较小。 切削用量：背吃刀量增大，变形系数不变，切削力成正比列增大；进给量加大时，变形系数下降，摩擦系数降低，切削力不成比例增大。加大进给量比加大背吃刀量有利。切削速度：塑性金属，中高速区，切削速度增大，切削温度升高，摩擦系数下降，切削变形减小。低速区，切削力受积屑瘤影响，积屑瘤增大或减小，实际前角增大或减小，切削力减小或增大。积屑瘤消失后，随切削速度增大，切削力减小。刀具几何参数：前角：塑性材料，前角增大，切削力降低。脆性材料，前角对切削力影响不显著。负倒棱：前刀面的负倒棱课提高刃区强度，加大被切削金属的变形，切削力增大。宽度和进给量的比值，比值大切削力大，钢和灰铸铁切削力基本稳定。主偏角：主偏角增加，切削力减小，主偏角增大至6075度时，主切屑力出现转折而逐渐增大。刀尖圆弧半径：半径增大，主偏角减小，切削变形减小，切削力增大。刃倾角：刃倾角对 影响不大，对 影响较大。其他因素：高速钢刀具切削力最大，硬质合金次之，陶瓷刀具切削力最小。后刀面磨损后，各个力增加，水溶液对切削力影响小，切削油降低切削力。13刀具磨损的原因：磨粒磨损，黏结磨损，扩散磨损，氧化磨损，相变磨损，热电磨损，塑性变形。除磨粒磨损外，其他磨损与切削温度有关。14磨损过程：初期磨损阶段，正常磨损阶段，剧烈磨损阶段15刀具的耐用度:是指刃磨后的刀具，自开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的总切削时间称为刀具耐用度，用“T”表示。它是衡量刀具切削性能好坏的重要标志，反映了刀具磨损速度，凡是影响磨损和切削温度的因素都影响刀具耐用度。16刀具几何参数的选择： 前角的选择：增大前角可使刃口锋利，切削力减小，切削温度降低，还可抑制积屑瘤的产生。前角过大，切削力和刀头强度下降，刀具散热体积减小，刀具耐用度降低。减小前角，刀具强度提高，切削变形增大。前角过小，会使切削力和切削温度增加，刀具耐用度降低。选择因素：工件材料：工件材料的强度和硬度越低，塑性越大，前角越大；反之，应选较小前角。加工脆性材料，选较小前角。刀具材料：前度和韧度搞得刀具材料应选较大前角。高速钢比硬质合金刀具前角大，陶瓷刀具前角比硬质合金前角小。可加工型：粗加工和断续加工，选较小前角，精加工时，切削力较小，选较大前角工艺系统刚度差和机床功率小时，选用较大前角，减小切削力和振动数控机床和自动机床，自动线用刀具，选较小前角，保证不发生崩刃和破裂 后角的选择:目的是减小刀具后刀面与工件表面间的摩擦。增大后角，可以减小摩擦，使刃口锋利，有利于提高刀具耐用度和加工表面质量。过大，切削刃强度和散热条件变差，耐用度降低。 选择考虑因素：切削厚度：切削厚度越大，切削力越大，为保证刃口强度和提高刀具耐用度，选较小后角。工件材料：工件材料硬度，强度高时，选较小后角，塑性越高，选较大后角可加工性：粗加工为提高强度，选较小后角，精加工时，减小摩擦，选较大后角。工艺系统刚度：刚度差时，减小后角防止振动。主偏角的选择：影响刀具耐用度，已加工表面粗糙度以及切削分力的大小和比例。较小时。刀头强度高，散热条件好，已加工表面粗糙度值小，负面影响为背向力大，引起工件变形和振动。较大时，影响相反。选择的原则：粗加工时主偏角大，精加工时，主偏角选小些，工件材料强度和硬度高时，主偏角应取小些，工艺系统刚度好，主偏角取小些，反之，取大些。副偏角的选择：用以减小切削刃与已加工表面间的摩擦。减小副偏角可减小已加工表面的表面粗糙度值，提高刀具强度和改善散热条件。将增加副后刀面与已加工表面的摩擦，引起振动。选择考虑因素：工艺系统刚度好时，副偏角为510度，精加工副偏角小，切断刀，槽铣刀，副偏角12度刃倾角的选择;影响切削刃受力状况，切屑流向，和刀头强度。刃倾角等于0，刀尖和主切削刃切入工件，切削垂直于朱切削刃方向流出，小于0时，主切削刃线切入工件，保护刀尖，适用于粗加工和有冲击的断续切削，大于0时，刀尖先切入工件，刀尖受冲击，切削流向待加工表面，适用于精加工。选择考虑因素：钢和铸铁，无冲击的粗车0-5度，精车05度，有冲击时-5-15，冲击特变大时-30-45，高强度钢，冷硬钢-10-3017拉削方式：分层式拉削，分块式拉削，综合式拉削18插齿刀可以加工直齿轮，斜齿轮，内齿轮，塔形齿轮，人字齿轮和齿条，应用广泛的齿轮刀具。19齿轮滚刀的选用：齿轮滚刀的基本参数应按被切齿轮的相同参数选取。齿轮滚刀的参数标注在其端面上。齿轮滚刀的精度等级，应按被切齿轮的精度要求或工艺文件的规定选取。齿轮滚刀的倾向，应尽可能与被切齿轮的旋向相同，以减小滚刀的安装角度，避免产生切削振动，提高加工精度和表面质量。滚刀直齿轮，用右旋滚刀，滚切左旋齿轮，左旋滚刀。20砂轮的特性：磨料，粒度，硬度，结合剂，组织，砂轮的形状和尺寸和代号21装夹是将工件在机床上或夹具中定位，夹紧的过程。定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保护定位位置不变的操作。22机床夹具的分类：通用夹具，专用夹具，通用可调夹具和成组夹具，组合夹具，随行夹具（自动线上的一种移动式夹具）23工件的六个自由度完全被限制的定位为完全定位；允许有一个或几个自由度不被限制的定位，称为不完全定位。欠定位是按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。工件的同一自由度被两个或两个以上的支撑点重复限制的定位。24消除过定位两种途径：其一是改变定位元件的结构，已消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的误差。25原始误差：加工原理误差是指采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工儿女产生的误差。误差敏感方向：是指通过刀刃的加工表面的法线方向，在此方向上原始误差对加工误差影响最大。机床主轴回转误差：是指主轴实际回转轴线相对于理想回转轴线的偏离程度。也称为主轴漂移。分为纯径向跳动，纯轴向跳动，纯倾角摆动26提高主轴回转精度的措施：提高主轴部件的制造精度。对滚动轴承进行预紧。使主轴的回转误差不反应到工件上。27机床传动链误差:是指内联系的传动链中，首，末两端传动元件之间相对运动的误差。减小误差的措施：缩短传动链。降低传动比。减小传动链中各传动件的加工，装配误差。采用校正装置。28误差复映：工件加工前的误差以类似的规律反映为加工后的误差的想象。29残余应力产生的原因：毛柸制造和热处理过程中产生的残余应力。冷校直带来的残余应力。切削加工带来的残余应力。减小应力的措施：增加消除内应力的热处理工序。合理安排工艺过程。其他措施如，改善零件结构，提高零件刚度，使壁厚均匀。30保证和提高加工精度途径：1误差预防技术：合理采用先进工艺与设备；直接减少原始误差；转移原始误差；均分原始误差；均化原始误差；就地加工；控制误差因素。2误差补偿技术：静态误差补偿；动态误差补偿。31机械加工工艺过程：工序()安装（）工位（）工步（）走刀（）32粗基准的选择：合理分配加工余量的原则。保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度原则，即在与上项相同的前提下，若零件上有的表面不许加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。便于装夹原则。粗基准一般不得重复使用原则。33精基准的选择：基准重合原则。基准统一原则。互为基准原则。自为基准原则。34表面加工方法选择：加工方法的经济精度及表面粗糙度；加工经济精度是指在正常加工条件下所能保证的加工精度。35加工阶段划分：粗加工阶段，半精加工阶段，精加工阶段，光整加工阶段。36加工路线拟定 切削加工工序排列:基准先行，先加工基准表面，后加工功能表面。先主后次，先加工主要表面，后加工次要表面。先粗后精，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先面后孔，先加工平面，后加工孔。 热处理工序安排:1预备热处理：退火与正火，调质。2最终热处理：淬火，渗碳淬火，氮化处理，时效处理，表面处理。 检验工序与辅助工序的安排37装配方法：互换装配发，统计互换装配法，分组装配法，修配装配法38非传统加工又称为特种加工，是利用化学，物理，电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。 与传统切削，磨削相比，特点：1非传统加工不是主要依靠机械能，而是其他能量去除材料。2传统切削与磨削方法要求：刀具的硬度必须大于工件的精度，即要求以硬切软；刀具与工件必须有一定