制造工程基础复习.docx

切削加工是机械制造中获得零件精度和表面质量的最主要工艺方法。实现切削加工的基本条件： 切削工具 工件（加工表面） 切削运动主运动：产生切削加工形成工件新表面的运动。速度高，功率大进给运动：维持切削加工得以继续的运动切削用量三要素：切削速度Vc,切削深度ap，进给量f进给速度是单位时间内的进给量。进给量是工件或刀具每回转一周沿进给方向的相对位移。单位是（mm/r）Vf=fn=fzzn（多刃刀具）金属切除率Q=Vcfap刀具材料应该具备的性能：硬度：强度：耐磨性：热硬性：韧性：减磨性：导热性：热膨胀系数小：工艺性：经济型高速钢：在高碳钢中加入W.Mo.Cr.V合金元素，形成碳化物，提高硬度、耐磨性，W18Cr4V将高硬度、难溶化的高温碳化物粉末用粘结剂烧结而成。涂层刀具采用物理气相沉积或者化学气相沉积多次回火优点：具有很好的淬透性和高硬度，强度高，韧性好。可加工性好，广泛用于制造复杂形状刀具。缺陷：与硬质合金相比热硬性差，温度超过600时，硬度下降，失去切削性能。硬质合金与高速钢相比硬度高，高温硬度也很高，但强度只有高速钢的一半，韧性差主要成分：WC、TiC、TaC(碳化钽)、NbC、Co采用粉末冶金的制造方法，将碳化物粉末用钴作粘结剂在模具中成型，经高温高压烧结而成为各种刀具形状。陶瓷：热硬性好，可车淬火钢，缺点是脆，易崩刃，用于平稳车削金刚石:硬度极高，但是耐热性差，且易于黑色金属亲和磨损，不宜加工钢和钛合金等铁族金属。用于车削铜铝等有色金属立方氮化硼：硬度仅次于金刚石，但耐热性很高，化学稳定性好，不与铁亲和，因此可用于切削淬火钢前刀面：切屑流过的表面后到面：与工件过渡表面相对的刀具表面副后刀面：与已加工表面相对的刀面基面Pr:通过切削刃上的选定点，垂直于主运动方向的平面。切削平面Ps：通过切削刃上的选定点与切削刃S相切，并垂直于基面Pr的平面。（切削刃S与切削速度构成的平面）主剖面：通过切削刃上的选定点，同时垂直于基面Pr和切削平面Ps的平面。法剖面Pn:通过切削刃上的选定点，垂直于切削刃的平面进给平面Pf：通过切削刃上的选定点，平行于进给方向并垂直于基面Pr的平面切深剖面Pp：通过切削刃上的选定点，同时垂直于基面和进给剖面的平面 所在平面角度主剖面Po前角0基面Pr于前刀面A的夹角后角0后刀面A与切削平面Ps的夹角切削平面Ps刃倾角在切削平面度量的主切削刃S与基面Pr的夹角基面Pr主偏角Kr在基面Pr内度量的切削平面Ps与进给平面Pf的夹角工作角度参考系的基面应该垂直于实际的合成运动方向，而不是主运动方向金属切削过程就是工件的被切削层金属在刀具前刀面的推移下，沿着剪切面（滑移面）产生剪切变形并转变为切屑的过程。第一变形区：OA（始滑面）与OM（终滑面）所形成的塑性变形区特征：沿滑移线的剪切变形和随之产生的“加工硬化”现象。第二变形区：当切屑沿着前刀面流动时，由于切屑与前刀面接触处有相当大的摩擦力阻碍切屑的流动，因此切屑底部的晶粒又进一步被纤维化，其纤维化的方向与前刀面平行。这一沿着前刀面的变形区称为第二变形区特征:由于纤维化塑性变形，切屑地面非常光滑，而外侧面则呈毛茸状第三变形区：由于刀尖不断挤压已加工表面，而当刀具前移时，工件表面产生反弹，因此后刀面与以加工表面间存在挤压和摩擦，使已加工表面也产生塑性变形和晶粒的纤维化及冷硬效果。此变形区称为第三变形区切削的种类、形状种类形状产生条件原因特点带状切屑连绵不断呈带状，切屑底面很光滑而背面呈毛茸状。切削塑性材料，高速V,小切屑厚度h0，大前角切削速度高，切削层喂鸡充分变形就变成切屑，剪切面上的应力还未达到破坏值，因此只有塑性滑移变形而无断裂；前角大，则刀具锋利，切削层容易变成切屑；ho小，则切削力小，变形小，故易得到带状切屑切削过程变形小，切削力小且稳定，已加工表面粗糙度低；但对安全生产有危害挤裂切屑宏观上自然连接，但外表面呈锯齿形，如骨节状；微观上各滑移面已大部分被剪断而尚有小部分相连切削塑性材料，V中等，切削厚度ho较厚或前角较小。切削层经过充分变形全过程，最后被挤裂切屑冷硬度高，脆且易断，便于处理；但由于变形相对较大，切削力幅值大，且波动明显，易产生振动，已加工表面粗糙度高。单元切屑切屑沿挤裂面完全断开成单元状切削塑性较差的材料，V很低，ho很大，前角很小。在整个剪切面上剪应力超过材料的破坏强度切削力波动大，振动明显，已加工表面非常粗糙，有振纹崩碎切屑切屑呈不规则的碎块状切削脆性材料，如铸铁、黄铜等塑性差，抗拉强度低，受前刀面推挤时几乎无塑性变形便脆断成不规则的碎块状切削力幅值较小但波动幅度大，因此已加工表面粗糙度高，易产生振动。积屑瘤特点：在前刀面上生成的一个非常坚硬的金属堆积物，其硬度比工件基体高23.5倍，以一定的频率反复脱落和生长。产生条件：（1）切削塑性材料（2）切削区的温度、压力和界面状况符合材料在刀面上发生冷焊优点：（1）如果稳定生长，则可以代替刀刃进行切削，保护刀刃，延长刀刃的使用寿命（2）增大了实际工作前角，使变形下降，切削容易进行缺点：（1）积屑瘤的形状极不规则，影响加工精度和表面粗糙度（2）如果积屑瘤不能稳定生长，则在频繁的脱落过程中，反复挤压前刀面，从而加剧刀具的磨损并产生振动控制:改变切削速度是控制积屑瘤最有效的方法。也可以通过使用冷却液、提高前刀面光洁度或改变前角的方法，来减小摩擦，减缓表面冷焊倾向，抑制积屑瘤的产生。切削力切削力可以分解为主切削力Fc，进给方向分离Ff和切深方向分力Fp切削热及其传到：热源：主运动FcV和进给运动功率FfVf传到：工件、刀具、切屑、周围介质。其中最重要的是通过传入工件和刀具的切削热，因为工件温度升高影响加工尺寸精度，刀具温度身高加剧刀具磨损。切削塑性材料时温度最高的不在切削刃的刀尖上，而在距离刀尖一小段长度的位置。这是因为切屑沿着前刀面流动时热流积累而传导速度又不十分高，即刀具热传导系数较低而形成的。因此切削塑性材料时，最易磨损的地方不在刀尖上，而是在离切削刃向里的某个位置上切削脆性材料时因为第一变形区塑性材料变形不太显著，切屑成崩碎状，在前刀面上的摩擦力较小，第三变形区产生的 热量是主要的，热量集中于刀尖处，所以刀尖处接近后刀面的位置切削温度最高，磨损也首先在这里产生。切削速度影响最大，进给量影响稍小，切削深度影响最小在实际生产中必须控制刀具不进入剧烈磨损阶段刀具磨钝标准定义：根据加工要求规定一个最大允许磨损值考虑因素：（1） 工艺系统刚性：工艺系统刚性差，VB应取小值（2） 工件材料：切削难加工材料一般VB取小值，一般材料VB可取大些（3） 加工精度和表面质量：加工精度和表面质量要求高时，VB应取小值（4） 工件尺寸：加工大型工件，为避免频繁换刀，VB应取大值。刀具使用寿命：达到VB值相应的切削时间来控制换刀时机称为刀具使用寿命应优先考虑选取最大可能的ap，其次选尽可能大的f,最后根据刀具使用寿命确定V刀具几何参数的选择1. 前角0（1） 前角的功用控制切削变形和切削力，同时也影响刀具的散热和强度。前角加大会降低切削变形和切削力、切削热的产生，但也使刀尖强度下降，散热条件恶化。此外，也影响切屑形态和断屑效果、以及加工表面质量（2） 前角的选择工件材料：加工脆性材料，变形不大，取较小前角；加工塑性材料，取较大前角。工件强度、硬度高，取小前角刀具材料：硬质合金刀具强度、韧性差，不耐冲击，取小前角；高速钢刀具可取大前角刀具承受冲击载荷，应取较小前角工艺系统刚度低，易振动，应加大前角，以降低切削力自动线上为保证可靠性，应取较小的前角成型刀具和前角影响切削刃形状的刀具，常取较小的前角从减小切削力的角度应选择较大的刀具前角；从减小切削热的角度考虑，应该选择较小的刀具前角；2. 后角（1）后角的公用较少后刀面与加工表面间的摩擦，同时也影响刀具的强度和散热条件。后角加大，可以使切削刃更锋利；在相同磨钝标准VB下，还可以延长刀具使用寿命。（2）后角的选择精加工时，切削力和温度条件不严重，提高加工表面应以减少摩擦为主，宜取较大的后角；粗加工时，为提高强度，应取较小的后角工件材料强、硬度高时，为保证切削刃强度，宜取小后角工件材料软、塑性大时，后刀面摩擦严重影响加工表面质量和刀具磨损，应加大后角；加工脆性材料，应取小后角工艺系统刚性差，易振动，应减小后角，增加阻尼有尺寸精度要求的刀具，宜取小后角，减小重磨后尺寸变化副后角一般与后角相等3.刃倾角功用：（1）影响主切削刃刀尖强度和散热条件+刀尖高，-刀尖低。作为不连续切削时，-使远离刀尖的切削刃先切入工件，避免+刀尖受冲击而损坏。-刀尖强度和散热条件也比较好（2）控制切屑的流向=0，切屑基本垂直于主切削刃0，刀尖高，刀刃低，切屑流向待加工表面0，刀尖低，刀刃高，切屑翻向已加工表面，易划伤已加工表面。（3）0时，实际前角加大，刀尖钝圆半径变小，使刃口变锋利（4）刃口具有“割”的作用。0时，沿主切削刃方向有一个切削速度分量，起着“割”的作用，有利于切割（5）影响切入切出的平稳性。=0时，切削刃同时切入切出，冲击大；0时，切削刃逐渐切入工件，冲击小。4.主偏角Kr影响进给方向切削分力和切深方向分力，也影响刀具切削刃工作长度。Kr越大，切削刃工作长度bD越短，单位切削刃上承受的主切削力负荷越大，但Fp越小。切削细长杆等刚度低的工件时，宜采用大的主偏角5.副偏角对着已加工表面，主要影响表面粗糙度。精加工时为降低表面粗糙度，常取为0的修光刃影响材料切削加工性的因素（1）硬度和强度金属材料的强度和硬度越高，切削力越大，切削温度越高，刀具磨损越快，故切削加工性差（2）塑性和韧性金属材料的塑性和韧性好，切削时塑性变形大，消耗能量越多，切削力和切削温度也越高，且不易断屑，故切削加工性差（3）导热性材料的导热系数大，切削时的散热性越好，有利于降低切削温度，故切削加工性越好（4）线膨胀系数材料的线膨胀系数越大，加工时工件尺寸变化越大，不易控制尺寸精度，故切削加工性越差。灰铸铁内石墨呈片状分布，破坏了基体的连续性，而且有润滑作用，切削加工性较好。球墨铸铁内石墨呈球状，有利于基体连续，强度高，较难加工。冷硬铸铁或白口铸铁因其硬度高而很难加工机床的传动链和传动原理图为了获得所需要的运动，需要通过一些列的传动件把执行件和动力源，或者把执行件和执行件连接起来，以构成传动联系，称为传动链。外传动链：传动链使执行元件得到预定的速度的运动，并传递一定的动力内传动链：传动链使所联系的执行件之间有严格的传动比关系，用来保证运动的轨迹圆柱铣刀的铣削方式：顺铣和逆铣逆铣：切削力与工件进给的方向相反顺铣：切削力与工件进给的方向相同工作台所需的加紧力:顺铣时铣削力的垂直分力向下，将工件压向工作台，铣削较平稳切入厚度：顺铣时切入宽度大，不宜切带硬皮的工件切削厚度变化：逆铣时切削厚度由零逐渐增大。当刀齿刚接触工件时，后刀面与工件产生挤压和摩擦加速刀齿磨损接触长度：顺铣时接触长度短，刀具磨损小（1）螺母固定不动，丝杆转动，并和工作台一起移动（2）未切削时，摩擦阻力使丝杆螺牙右侧面与螺母紧靠（3）逆铣时，切削力使丝杆螺牙右侧面与螺母始终接触（4）顺铣时，若切削力大于摩擦力，切削力推动工作台和丝杆向左移动，螺牙左侧接触（5）切削力减小时，恢复螺母右侧接触，在这一瞬间工作台运动速度发生变化丝杆螺母间隙忽左忽右，使工作台运动不平稳磨床的主要类型外圆磨床；内圆磨床；平面磨床；无心磨床；齿轮磨床无心磨床：工件不用顶尖来定心和支承，而是由工件被磨削表面定位，工件在砂轮和导轮之间，由托班支承进行磨削。生产效率比外圆磨床高。工件的中兴应高于磨削砂轮和导轮的连心线，以避免磨削出菱形的工件。砂轮是由磨料加结合剂，使用陶瓷制备的工艺方法支撑磨粒以绝对值的负前角进行切削；砂轮上的磨粒随机分布，切削过程复杂每一磨粒下的切削体积非常小，可以获得表面粗糙度值很低的表面磨削速度非常高，磨削