第五章 切削加工成形.ppt

金属工艺学 于美杰山大材料学院 yumeijie 第五章切削加工成形 第一节概述第二节切削刀具第三节金属的切削过程 重点内容 加工精度切削三要素 切削用量 刀具角度 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 切削加工用切削工具将坯料或工件上的多余材料切除 使获得获得的零件具有合乎要求的形状 尺寸 和光洁度的加工方法 分类 机加工 钳工 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 1 1切削加工的质量切削加工质量由由加工精度和表面粗糙度衡量加工精度尺寸精度 用尺寸公差表示形状精度 如直线度 平面度 圆柱度位置精度 如平行度 垂直度 同轴度精度等级 IT01 0 1 18 数字越小 精度越高 IT01 13用于配合尺寸IT5 6 精密零件 如高级滚动轴承的轴与孔IT6 7 较精密的机床 仪表 如车床的主轴与轴承 活塞与气缸IT8 9 中等精度 如农机 重型机床IT10 13 不重要的零部件 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 表面粗糙度 表面光洁度 零件表面凹凸不平的峰值与谷底造成的不平整程度由轮廓的算术平均偏差Ra确定 Ra值越大 零件表面越粗糙 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 1 2切削运动刀具与工件之间的相对运动 切削运动包括 主运动和进给运动主运动进行切削的最基本的运动速度最高 消耗功率最大旋转运动 直线运动都可只有一个进给运动刀具不断投入切削的运动可能不止一个直线运动 旋转运动或二者组合 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 不同表面加工时的切削运动 主运动 进给运动 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 切削运动中 工件上形成的三个表面已加工表面待加工表面过渡表面 加工表面 车削 镗孔 第一节概述 第五章切削加工成形 IntroductionofCutting 1 3切削用量 切削三要素 切削速度vc 单位时间内工件或刀具沿主运动方向的相对位移 单位m s主运动为旋转运动主运动为往复运动进给量f 在单位时间内 主运动的一个循环内 刀具或工件沿进给运动方向的相对位移 背吃刀量ap 待加工表面到已加工表面间的垂直距离 切削深度 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具 材料 角度2 1刀具材料基本要求硬度 高于被加工工件 60HRC强度韧性 抵抗切削冲击耐磨热硬性导热抗粘结 压力摩擦冲击振动 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 常用刀具材料钢的牌号 碳素工具钢 T7 T8 T10 T10A T12合金工具钢 9SiCr CrWMn高速钢 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 W Cr多 硬质合金 YG8 YT15其他刀具材料 陶瓷 金刚石 立方氮化硼超高速钢 硬度很高 红硬性700 800 加工硬质合金和陶瓷 不能加工钢材 高温合金 冷硬铸铁 淬硬钢等难加工材料 含钴量 含TiC量 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 应用最广 第二节切削刀具 CuttingTool 2 2刀具的几何形状 1 车刀的组成 第五章切削加工成形 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 车刀的组成 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 2 刀具角度三个辅助平面 为确定刀具的几何角度而建立的坐标平面 直角坐标系 基面 P 过主切削刃上一点 与该点切削速度方向相垂直的平面 切削平面 Ps 过主切削刃上一点 与切削刃相切 并垂直于基面的平面 正交平面 主剖面Po 过主切削刃上一点 并同时垂直于基面和切削平面的平面 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 前角 0 前刀面和基面之间的夹角 在正交平面内度量 2 后角 0 主后刀面和切削平面之间的夹角 在主剖面内度量 3 主偏角 kr 主切削刃与进给方向间的夹角 4 副偏角 kr 副切削刃与进给方向的夹角 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具角度的作用和选择 1 前角 0 所以 a 减小切削力和切削热 b 减小刀具的磨损 c 提高工件的加工精度和表面质量 作用 减小切屑的变形 减小前刀面与切屑之间的摩擦力 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 2 后角 0 作用 减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦 所以 a 减小切削力和切削热 b 减小刀具的磨损 c 提高工件的加工精度和表面质量 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 选择 后角 0 不能为零或负 只能是正的 精加工 0 80 120 粗加工 0 40 80硬质合金 0 60 120 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 3 主偏角 kr 作用 改善切削条件 提高刀具寿命 减小kr 主切削刃参加切削的长度增大 单位长度上的负荷减少 刀具磨损小 耐用 但会加大工件的变形挠度 降低加工精度 选择 系统刚性好 取较小的kr 100 300 450 系统刚性差 取较大的kr 600 750 900 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 4 副偏角 kr 作用 减少副后刀面与已加工表面的摩擦 选择 在不产生振动的前提下 取小值 粗加工取大 精加工取小 Kr 使已加工表面残留面积的高度减小 降低工件的表面粗糙度 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 第二节切削刀具 第五章切削加工成形 CuttingTool 刀具的几何角度 刃倾角为负 粗加工 对已加工表面有划伤 刃倾角为正 精加工 刃倾角对切削流出方向的影响 第三节金属的切削过程 第五章切削加工成形 CuttingProcess 金属在切削过程中 会出现一系列物理现象 如金属变形 切削力 切削热 刀具磨损等 这些都是以切屑形成过程为基础 而生产中出现的许多问题 如积屑瘤 振动 卷屑 断屑等 都与切削过程密切相关 第三节金属的切削过程 第五章切削加工成形 CuttingProcess 3 1切削力 主切削力Fc 切削合力在切削速度方向上的分力 垂直于基面 其大小约占总的切削合力的 计算机床动力和主传动系统的依据 背向力Fp 切削合力在切削深度方向上的分力 在基面内 与切削方向一致 设计进给机构所需 进给力Ff 切削合力在进给方向上的分力 在基面内 与进给方向平行 使工件变形 刀具崩刃机床闷车 第三节金属的切削过程 第五章切削加工成形 CuttingProcess 影响切削力的因素及减小切削力的措施工件材料 强硬度高 塑韧性大 合力大 切削用量 切削深度 进给量 切削速度 刀具角度 前角越大 切屑变形越小 切削合力越小 增大前角增大主偏角减小背吃刀量 因素 措施 第三节金属的切削过程 第五章切削加工成形 CuttingProcess 3 2切削热产生原因弹塑性变形摩擦 50 86 9 3 40 10 第三节金属的切削过程 第五章切削加工成形 CuttingProcess 3 3刀具的磨损与寿命 应在刀具正常磨损阶段后期 急剧磨损阶段之前刃磨刀具 刀具的耐用度指刀具由开始切削到磨钝为止的实际切削总时间