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第1章金属切削加工基础知识 毛坯精度低 Ra值大 配合面必须进行切削加工 1 1切削运动和切削用量1 2刀具切削部分的几何角度1 3刀具材料1 4刀具寿命1 5金属切削机床基本知识 金属切削加工就是利用工件和刀具之间的相对 切削 运动 用刀具上的切削刃切除工件上的多余金属层 从而获得具有一定加工质量零件的过程 切削加工必备的三个条件 刀具与工件之间的相对运动 刀具具有适当的几何参数 刀具材料具有一定的切削性能 思考题1 思考题21 思考题22 作业P10 1 3 1 4 思考题3 思考题5 1 1 1切削运动 1 主运动速度最高 耗功最多有且只有一个旋转或直线往复2 进给运动 使被切金属层不断地投入切削速度较低 耗功较少有0 n个连续 也可以步进旋转或直线往复 铣削 车削 刨削 磨削 钻削 切削加工过程中的辅助运动切入运动空程运动分度运动等 3 工件上的表面待加工表面已加工表面过渡表面 一 车削用量三要素 1 1 2切削用量 背吃刀量 切削深度 ap指主刀刃工作长度沿垂直于进给运动方向上的投影值 对于外圆车削 背吃刀量ap等于工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离 单位为mm 即 dw 待加工表面直径dm 已加工表面直径 2 进给量 进给量f是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量 可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述或度量 车削时进给量f的单位是mm r 即工件每转一圈 刀具沿进给运动方向移动的距离 3 切削速度Vc 切削刃相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度 二 切削用量的选择 以车削为例 背吃刀量ap的选择精加工时 一般为0 1 0 5mm 半精加工时 为0 5 2mm 粗加工时 根据加工余量确定 2 进给量f的选择精加工时 一般取得较小 半精加工时 一般取得较小 粗加工时 一般选得较大 切查削用量手册 或凭经验 3 切削速度vc的选择根据刀具寿命公式计算 切削用量手册中查到 或者凭经验 单边总余量 4 5mm 精加工 aP 0 2mm 半精车 aP 1mm 粗车 aP 4 5 0 2 1 3 3mm f 0 1mm r f 0 2mm r f 0 3mm r 计算出v 然后换算出转速n 再圆整为车床标准转速n 再换算出v 1 2 1车刀的组成1 2 2车刀的几何角度参考系1 2 3车刀的几何角度及作用一 在基面内测量的角度二 在主剖面内测量的角度三 在切削平面内测量的角度 1 2刀具切削部分的几何角度 1 2 1车刀的组成 切削部分 夹持部分 前面 A 主后面 A 副后面 A 主切削刃 S 副切削刃 S 刀尖 三面二刃一尖 1 2 2车刀的几何角度参考系 标注角度参考系 静止参考系 1 假设运动条件不考虑进给运动的影响 2 假设安装条件规定刀杆中心线与进给运动方向垂直 刀尖与工件中心等高 工作角度参考系 实际工作条件下 不要求 基面 垂直于主速度切削平面 切于主切削刃 垂直于主速度主剖面 同时垂直于其他两个平面 正交平面 车刀标注角度参考系 一 在基面内测量的角度 主偏角kr 主切削刃与进给方向的夹角副偏角kr 副切削刃与进给反方向的夹角刀尖角 r kr kr r 180 在ap和f相同的情况下 主偏角Kr减小可降低Ra值 可使主切削刃参加切削的长度增加 延长刀具寿命 但主偏角Kr减小会使径向切削分力显著增加 易将工件顶弯并发生振动 87页图7 20 合理选择主 副偏角工艺系统刚性差时 kr 90 其他情况下宜取小的偏角 前角 o 前面与基面的夹角 主后角 o 主后面与切削平面的夹角 楔角 o 90 o o 二 在主剖面内测量的角度 保证刀具强度的前提下 使前角锋利 如 工件材料硬度较高时 切削力大 o宜小 工件材料塑性好时 o宜大使刀锋利减小变形 HT200 一般取5 15 前角 o越大 刀具越锋利 但影响刀尖强度 后角 o的作用是减少后刀面与工件的摩擦 但后角 o过大 将影响刀尖的强度 粗加工时 o一般取6 8 精加工时 o一般取10 12 保证刀具强度前提下 减小摩擦 粗加工时 切削力大 o宜小精加工时 为了已加工表面质量 o宜大 刃倾角 s 刀尖为最高点时 s 0 三 在切削平面内测量的角度 刃倾角的功用 影响切屑流向 流向待加工表面为正值 刃倾角的功用 影响切屑流向 流向待加工表面为正值 正值的刃倾角影响刀具强度 合理选择刃倾角粗加工 有冲击载荷时 取 s0 防切屑划伤已加工表面 1 磨削外圆时的主运动是 A 砂轮的旋转运动B 工件的旋转运动C 砂轮的直线运动 2 如果外圆车削前后的工件直径分别为85mm和65mm 平均分成两次进刀切完加工余量 那么背吃刀量应为 A 20mmB 10mmC 5mmD 2 5mm 一 选择题 4 半精加工和精加工时 选择进给量f主要根据 A 机床功率B 刀具寿命C 工件表面粗糙度D 加工余量 6 在背吃刀量ap和进给量f确定之后 确定合理的切削速度应该兼顾 A 机床功率B 刀具寿命C 工件表面粗糙度D 切削效率 3 在其它条件相同时 进给量增大则表面粗糙度值 A 随之增大B 随之减小C 基本不变D 先小后大 5 粗加工时 背吃刀量ap的选择主要根据 A 机床功率B 刀具寿命C 工件表面粗糙度D 加工余量 1 在外圆车削加工时 背吃刀量等于待加工表面与已加工表面间的垂直距离 2 主运动即主要由工件旋转产生的运动 3 所谓背吃刀量也就是切削深度 4 主运动 进给运动和切削深度合称为切削用量三要素 5 进给量越大 则切削深度越大 6 工件转速越高 则进给量越大 二 判断题 T F T F F F 一 选择题 1 与工件已加工表面相对的刀具表面是 A 前面B 后面C 基面D 副后面2 基面通过切削刃上选定点并垂直于 A 刀杆轴线B 进给运动方向C 主运动方向D 工件轴线3 切削平面通过切削刃上选定点 与基面垂直 并且 A 与切削刃相切B 与切削刃垂直C 与后面相切D 与前面垂直 正交平面参考系包含三个相互垂直的参考平面 它们是 和平面 基面 切削平面 主剖面 一 选择题 1 能够反映切削刃相对于基面倾斜程度的刀具角度为 A 主偏角B 副偏角C 前角D 刃倾角2 能够反映前刀面倾斜程度的刀具角度为 A 主偏角B 副偏角C 前角D 刃倾角3 普通车刀刀具后角的一般取值范围是 A 5 12 B 10 15 C 15 20 D 20 25 4 车削细长轴时 为了减小切削力 车刀的前角应 A 大些B 小些C 和一般车刀一样D 尽可能小5 一般粗车 刃倾角的取值最好是 A 0 5 B 0 5 C 5 15 D 5 15 9 在一般情况下 前角增大则切削力会 A 随之增大B 随之减小C 基本不变D 变化不定10 在下面的因素中对切削力影响最大的因素是 A 切削速度B 进给量C 背吃刀量 6 可以显著降低表面粗糙度值 A 增大主副偏角B 减小主副偏角C 增大前角D 减小前角 7 车削细长轴时 主偏角应选择 10 30 B 30 45 C 60 75 D 90 93 8 为减小径向切削力 避免细长工件发生弯曲变形 应适当增大车刀的 A 主偏角B 前角C 刃倾角D 后角 1 刀具切削部分最前面的端面称为前刀面 2 主偏角即主切削刃偏离刀具中心线的角度 3 前角即前面与基面间的夹角 在切削平面内测量 4 刀尖在刀刃的最高位置时 刃倾角为正 二 判断题 T F F F 5 粗加工时 切削力大并常有冲击力 应取较小前角 6 精车应取较大后角 有利于提高已加工表面质量 7 当刃倾角大于0 时 切屑流向已加工表面 8 增大车刀后角可减小后刀面与工件之间的摩擦 并使刀具刃口锋利 对提高已加工表面质量 降低粗糙度有好处 9 粗加工 强力切削及受冲击作用的刀具 应取较小的后角 以保证刀具有足够的刃口强度 T T F T T 作业P10 1 3 1 4 1 与粗加工相比 精加工时切削刀具的前角 后角 主偏角和刃倾角分别应怎样选取 答 与粗加工相比 精加工时刀具一般应选择较大的前角 较大的后角 较小的主偏角及正值的刃倾角 较大的前角是为了减小切削变形和切削力 较大的后角是为了减小后刀面与已加工表面的摩擦 较小的主偏角是为了减小切削表面粗糙度值 正值的刃倾角使切屑流向待加工表面 刀尖的形状 在切削加工时 刀具切削部分承受了很大的压力和强烈的摩擦 刀具在高温下进行切削的同时 还承受着切削力 冲击和振动 因此刀具切削部分的材料应具备以下基本条件 高硬度 高耐磨性 足够的强度和韧性等 1 3刀具材料 刀具材料种类很多 常用的有碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷 金刚石 天然和人造 和立方氮化硼等 碳素工具钢 如Tl0A T12A 和合金工具钢 9SiCr CrWMn 因其耐热性较差 仅用于手工工具 陶瓷 金刚石和立方氮化硼则由于性能脆 工艺性差及价格昂贵等原因 目前只在较小的范围内使用 当今 用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金 主含钨 W 钼 Mo 铬 Cr 钒 V 等 高速钢具有较高的强度 韧性和耐磨性 耐热性为540C 600C 硬度和耐热性不如硬质合金 但刃口强度和韧性比硬质合金高 工艺性能较好 广泛用于钻头 铰刀 拉刀等 高速钢 硬质合金 硬质合金是用粉末冶金法制造的合金材料 它是由硬度和熔点很高的碳化物 称为硬质相 和金属 称粘结相 组成 硬质合金的硬度较高 常温下可达74 81HRC 能耐800 1000 的高温 因此能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度 它的不足之处是抗弯强度和冲击韧度较高速钢低 刃口不能磨得象高速钢刀具那样锋利 一 选择题 1 普通高速钢的常温硬度约可达 A 70 75HRCB 50 55HRCC 60 65HRC2 下列刀具材料中 的常温硬度最高 A 高速钢B 硬质合金C 人造金刚石3 刀具切削时要承受切削力与冲击力 必须具有 A 高硬度B 高耐磨性C 足够的强度和韧性4 目前最常用的刀具材料是高速钢和 A 金刚石B 工具钢C 硬质合金 1 刀具材料的强度必须要大于工件材料的强度 2 车刀切削部分的硬度必须大于材料的硬度 F T 二 判断题 刀尖的形状 1 4刀具寿命 刀具寿命T的定义为 刀具由刃磨后开始切削 一直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的总切削时间 单位min 刀具寿命反映了刀具磨损的快慢程度 刀具寿命长表明刀具磨损速度慢 反之表明刀具磨损速度快 切削用量对刀具耐用度的影响 在下列因素中对刀具耐用度影响最大的因素是 A 切削速度B 进给量C 背吃刀量 切削速度提高一倍 T降低到原来的3 125 若进给量提高一倍 T则降低到原来的21 若切削深度提高一倍 T则仅降低到原来的78 26年时间 硬质合金车刀切削碳钢 0 736GPa 切削用量对刀具耐用度的影响 1 5金属切削机床基本知识 1 5 1机床的基本组成1 5 2机床的分类与型号一 机床的分类二 机床的型号编制 金属切削机床 简称为 机床 是用刀具切削的方法将金属毛坯加工成机械零件的机器 1 5 1机床的基本组成 4 刀具安装装置5 支承件6 动力源 1 主传动部件2 进给传动部件3 工件安装装置 一 机床的分类 按加工性质和所用刀具分为12大类 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 超声波及电加工机床 切断机床 其它机床 代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉电割其 如车床类 分为十个组 用数字 0 9 表示 6 表示落地及卧式车床组 系 l 普通卧式车床 系 0 表示落地车床 每类机床还可分为若干组 每一组又分为若干系 C6140A 车床 组6 系1 400mm 改进 二 机床的型号编制 代号GMZBKHFQCSJW读音高密自半控换仿轻重速简万 1 机床类别代号 CM6140A 精密车床 组6 系1 400mm 改进 代号CZTM2M3MYSXBLDGQ读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉电割其 2 机床的特性代号 3 机床的组别代号 4 机床主参数 第二主参数的代号 规格 6 机床重大改进序号 A B 机床类别代号 机床的特性代号 机床的组别和系列代号 机床主参数 第二主参数的代号 规格 CM6140A 精密车床 组6 系1 400mm 改进 机床重大改进序号 A B X3010 圆工作台铣床 工作台直径1000mmX35 X3005 圆台铣床 工作台直径500mmX6132 万能卧式升降台铣床 工作台宽度320mmX5010 立式升降台铣床 工作台面宽100mm M1432 万能外圆磨床 最大外圆磨削直径320mmM2120 内孔磨床 最大磨削孔径200mm M1432 万能外圆磨床 最大外圆磨削直径320mmM2120 内孔磨床 最大磨削孔径200mm M7120 卧轴矩台平面磨床 最大磨削宽度200mmM7230 立轴矩台平面磨床 最大磨削宽度300mmM7350 卧轴圆台平面磨床 最大磨削直径500mmM7475 立轴圆台平面磨床 最大磨削直径750mm 一 选择题 1 齿轮加工机床的类别代号为 A YB CC ChD Z 1 机床