切削技能材料范文

切削技能材料范文切削技能材料范文 6 1概述在现代机器制造中 切削加工占全部机器制造工作量的三 分之一 为了生产出合格的机器和装置 利用切削工具从工件或毛坯上切除 多余的材料 以获得尺寸 形状 位置和粗糙度完全符合图样要求 的零件的加工方法称为切削加工 一 切削加工的分类切削加工方法分为机械加工和人工加工两大类 1 机械加工 机工 机械加工是由人工操作机床来完成工件的切削 加工 常用的切削加工方法有车削 铣削 刨削 磨削 钻削等 如图6 1所示 图6 1切削加工的主要方法 2 人工加工 称钳工 一般是通过人工手持工具切削加工工件 常 用的钳工切削加工方法有锯削 锉削 錾削 刮削 研磨 钻孔 攻丝 套丝等 由于它使用工具简单 加工灵活 是装配修理中不可缺少的加工方 法 在现代加工中 钳工的加工方法也朝着机械化的方向发展 二 切削加工的切削运动在机加工中 不管采用哪种机床加工 刀 具与工件之间都应有相对运动 由于切削过程中的作用不同 可以将它们分为两大类运动 即主运 动和进给运动 1 主运动主运动是提供切削最基本的运动 它是切削过程中机床消 耗动力最大的运动 速度最高的运动 而且在切削加工中 主运动 只有一个 例如车削中的工件的旋转运动 铣加工中的刀具旋转运动 牛头刨 加工中刀具往复直线运动 磨削加工中砂轮的旋转运动 2 进给运动进给运动是指提供连续切削的运动 也就是当主运动完 成一个切削周期以后 使工件多余材料不断被切除的工作运动 在切削加工中 进给运动有一个或几个 例如车床车削中车刀的移动 铣床铣削中工件的水平移动 牛头刨 床刨平面时工件的间歇移动 平面磨床磨削中工件的往复移动 钻 床钻削中钻头的移动 三 切削加工的切削三要素切削过程中的三要素是指切削速度VC 进给量f 切削深度 吃刀量 ap 根据不同的加工 选择不同的切削要素 例如车削 铣削 刨削的切削三要素 如图6 2所示 1 切削速度VC单位时间内工件和刀具在主运动方向相对移动的距离 即刀具在工件表面切削的线速度 m min或m s 车削 钻削和铣 削的切削速度为VC Dn m min 1000磨削的切削速度为VC Dn m s 1000 60刨削的切削速度为VC 2Lnr m min 1000式中D 为工件待加工表面或刀具砂轮切削处的最大直径 mm n 为工件 刀具 砂轮的转速 r min nr 牛头刨床刨刀每分钟往复次数 str min L 牛头刨刀的往复行程长度 mm 2 进给量 f 切削加工过程中 主运动的一个循环或单位时间内 刀具与工件沿进给方向相对移动的距离 例如车削中工件旋转一圈 车刀沿工件进给方向移动的距离 mm r 铣削中进给量为工件每分钟沿工件进给方向移动的距离 mm mi n 刨削中进给量由往复一次沿工件进给方向移动的距离 mm str 3 切削深度ap为工件待加工表面与工件已加工表面之间的垂直距离 ap D d26 2零件加工的技术要求按照设计要求加工出来的零部件 才能生产出合格的机器 为了达到机器设备的性能和使用寿命 对各种零部件提出不同的技 术要求 零部件的技术要求有以下几个方面 1 表面粗糙度切削的过程 就是挤压变形的过程 由于挤压 摩擦等原因 使已加工的表面质量受到不同的影响 看似非常光滑的表面 通过放大 会发现它们高低不平 有微小的 峰谷 微小峰谷的高低程度和间距为表面粗糙度 表面粗糙度评定参数 常用轮廓算术平均值Ra 其单位为 m 国家标准GB3505 83 GB1031 83 GB131 83中详细规定了表面粗糙度的各种参数及其数值 所采用的加工方法能达到的表面粗糙度Ra值如表6 1所示表6 1常用切削方法与加工表面粗糙值Ra值的对应表Ra m旧国标的光洁 度表面特征加工方法50 1可见明显刀痕粗加工车 铣 刨 镗 钻孔 25 2可见刀痕12 5 3微见刀痕6 3 4可见加工痕迹半精加 工车 铣 刨 镗 3 2 5微见加工痕迹1 6 6不见加工痕迹精加工车 铣 刨 镗 0 8 7可辨加工方向粗加工磨0 4 8微辨加工痕迹方向精加工 磨0 2 9不辨加工痕迹方向0 1 0 008 10 14按表面光泽 判断 镜面 精密加工 一 精度是指零件在切削加工后 其尺寸 形状等参数的实际数值 同它们的绝对准确的理论数值相符合的程度 相符合的程度愈高 加工精度就愈高 精度包括 1 尺寸精度尺寸精度是指加工零件实际尺寸与理想公称尺寸的精确 程度 尺寸精度是由尺寸公差来决定的 尺寸公差是加工中尺寸的变动范围 同一尺寸的零件 公差变动愈 小 尺寸的精度愈高 公差变动大 尺寸精度愈底 国家标准GB1800 79至GB1804 79将尺寸精度的标准公差等级分为20级分别用IT01 IT0 IT2 IT1 8表示 IT01公差值最小 尺寸精度最高 尺寸精度愈高 其表面粗糙度Ra值越小 但是表面粗糙度值小 尺寸精度却不一定高 我们常见的外科手术刀 剪刀其表面很光洁 粗糙度很小 但外形 尺寸却不精确 2 形状精度仅仅只有精确尺寸和较低粗糙度 还不能满足机械设备 的装配要求 对零件的形状和相互的位置也要提出相应要求 也称 形状精度 以图6 3为例 以上零件的尺寸都在尺寸公差范围以内 但这八种形状组成了八种 形状精度 在机械的装配中 它们对机械的使用效果会产生不同的影响 所以对零件的形状精度要用六种参数加以控制 图6 3轴的形状示例零件的形状精度是指零件上的线 面要素相对理想形 状的准确程度 它可以用形状公差来控制 国标中GB1182 80至GB1184 80规定了六项形状公差 其符号见表6 2表6 2形状公差的名称及符号 3 位置精度零件点 线 面的准确位置与实际位置的误差称为位置 精度 加工中由于各种因素造成误差是不可避免的 按照国家标准GB1182 80和GB1184 80规定 相互位置精度用位置公差来控制 位置公差共有8项 位置 公差的名称及符号见表6 3 表6 3位置公差的名称及符号零部件技术要求的部分标注示例 如图6 4所示 6 3切削刀具及材料金属切削过程中 刀具是完成切削加工余量的 工作 刀具切削部分的材料和刀具的几何形状 角度直接影响零件 的质量 一 刀具材料的性能要求在刀具切削过程中 刀具承受很大的剂压 摩擦及高温的切削热 由于加工工件的不同 同时会产生冲击 振动 因此对切削刀具的材料 提出了以下的性能要求 1 硬度刀具材料的硬度要高于工件材料硬度 常温下一般要大于62 HRC以上 2 耐磨度抵抗切削加工中的磨损 3 强度和韧性能承受切削中的切削力 冲击和振动 防止刀具产生 断裂及崩刃 4 热硬性是指在高温下仍然保持刀具切削硬度 5 工艺性便于制造 包括锻造 轧制 焊接 切削加工和热处理的工艺性要求 6 化学稳定性切削中不易与被加工的材料产生化学 氧化反应 不 粘结 二 刀具材料的种类刀具材料种类很多 主要有工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷 金钢石 立方氮化硼等 常见刀具材料主要性能牌号用途见表6 4表6 4举用刀具材料主要性能牌号及用途种类硬度 淬火 热硬度 抗 弯强度 103MPa常用牌号用途碳素工具钢60 64HRC81 83HRA200 2 5 2 8T8A T10A T12A切削速度不高的刀具 手动的锉刀锯条 合金工具钢60 65HRC 81 83 5HRA 250 300 2 5 2 89CrSi CrWMnCrW5切削速度不高手动复杂刀具丝锥 板牙 铰刀高速钢62 70HRC 82 87HRA 540 600 2 5 4 5W18Gr4V W6Mo5Cr4V2用于复杂的机动刀具 如钻头 铰刀 铣刀 齿轮刀具 等硬质合金89 94HRC 74 82HRA 800 1000 0 9 2 5钨钴类YG3Y G6YG8 铸铁加工 做成刀片焊 镶嵌在刀体上 如车刀刀头 铣刀 刀头 刨刀刀头等钨钛钴类YT5YT15YT30 钢的精加工 9 1磨削加 工概述磨削就是利用高速旋转的磨具 砂轮 砂带 磨头等 从工 件表面切削下细微切屑的加工方法 1 1磨削加工的特点在机械制造业中 磨削加工是对工件进行精密加 工的主要方法之一 磨削加工具有以下特点1 切削速度高磨削加工时 砂轮以1000 300 0m min的高速旋转 由于切削速度很高 产生大量的切削热 工件 加工表面温度可达1000 以上 为防止工件材料在高温下发生性能改变 在磨削时应使用大量的冷 却液 降低切削温度 保证加工表面质量 2 多刃 微刃切削磨削用的砂轮是由许多细小的硬度很高的磨粒用 结合剂粘结而成 砂轮表面每平方厘米的磨粒数量为60 1400颗 每 个磨粒的尖角相当于一个切削刀刃 形成多刃 微刃切削 3 加工精度高 表面质量好由于磨粒体积微小 其切削厚度可以小 到几微米 所以磨削加工的精度较高 可达IT6 IT5级 表面质量较 好 表面粗糙度Ra值可达0 2 0 8 m 高精度磨削时Ra值可达0 008 0 1 m 4 磨粒硬度高砂轮的磨粒材料通常采用Al2O 3 SiC 人造金刚石等硬度极高的材料 因此磨削不仅可以加工碳 钢 铸铁和有色金属等常用金属材料 而且可以加工其它切削方法 不能加工的各种硬材料 如淬硬钢 硬质合金 超硬材料 宝石 玻璃等 5 磨削不宜加工较软的有色金属一些有色金属由于硬度低而塑性很 好 砂轮进行磨削时 磨削会粘在磨粒上而不脱落 很快将磨粒空 隙堵塞 使磨削无法进行 1 2磨削加工的范围磨削的加工范围很广 用于粗加工时 主要用于 材料的切断 倒角 清除工件的毛刺 铸件上的浇 冒口和飞边等 工作 如图9 1所示 用于精加工时 可磨削零件的内外圆柱面 内外圆锥面和平面 还 可加工螺纹 齿轮 叶片等成形表面 磨外圆磨内圆磨平面磨花键磨螺纹磨齿轮图9 1磨削加工范围9 2砂轮简介砂轮是磨削加工中最常用的磨具 由许 多极硬的磨粒材料经过结合剂粘结而成的多孔体 如图9 2所示 磨料 结合剂和孔隙构成砂轮结构的三要素 磨料起切削作用 结合剂使砂轮具有一定的形状 硬度和强度 孔 隙在磨削中起散热和容纳磨屑的作用 图9 2砂轮的结构9 2 1砂轮的特性砂轮特性包括磨料 粒度 结合剂 硬度 组织 形状和尺寸等 1 磨料磨料是砂轮的主要成分 直接担负切削工作 磨料在磨削过程中承受着强烈的挤压力及高温的作用 所以必须具 有很高的硬度 强度 耐热性和相当的韧性 常用的磨料的种类 代号及应用如表9 1所示 表9 1常用的磨料种类 代号 性能及应用磨料名称代号性能应用棕刚玉 A硬度较高 韧性较好磨削碳钢 合金钢 可锻铸铁等白刚玉WA磨削 淬硬钢 高速钢等黑色碳化硅C硬度高 韧性差 导热性较好磨削铸 铁 黄铜 铝合金等绿色碳化硅GC磨削硬质合金 玻璃 陶瓷等立 方氮化硼SD硬度很高磨削高温合金 不锈钢等人造金刚石CBN磨削硬 质合金 宝石等 2 粒度粒度是指磨料颗粒的大小 即粗细程度 粒度用筛选法分类 以1平方英寸的筛子上的孔眼数来表示 粒度号 越大 磨粒越细 直径很小的磨粒称为微粉 微粉用显微测量法测量到的实际尺寸来 表示 粒度号标准依照国家标准GB2481 1 1 1998和GB2481 1 2 1998分37个粒度号 F4 F220为粗磨粒 F230 F1200为微粉 为提高磨削加工效率和加工表面质量 应根据实际情况选择合适的 粒度号砂轮 在磨削较软材料或粗磨时 应选用粒度号小的粗砂轮 精磨或磨削 较硬材料时应选用粒度号大的细砂轮 3 结合剂结合剂将磨粒粘结在一起 并使砂轮具有一定的形状 砂轮的强度 耐热性 耐冲击性及耐腐蚀性等性能都取决于结合剂 的性能 常用的结合剂有陶瓷结合剂 代号为V 树脂结合剂 代号为B 和橡胶结合剂 代号为R 陶瓷结合剂由于耐热 耐水 耐油 耐酸碱腐蚀 且强度大 应用 范围最广 4 硬度砂轮硬度不是指磨料的硬度 而是指结合剂对磨粒粘接的牢 固程度 磨粒易脱落 则砂轮的硬度低 不易脱落则砂轮的硬度高 在磨削时 应根据工件材料的特性和加工要求来选择砂轮的硬度 一般情况下磨削较硬材料应选择软砂轮 可使磨钝的磨粒及时脱落 及时露出具有尖锐棱角的新磨粒 有利于切削顺利进行 同时防 止磨削温度过高 烧伤 工件 磨削较软材料则采用硬砂轮 精密磨削应采用软砂轮 砂轮硬度代号以英文字母表示 字母顺序越大 砂轮硬度越高 5 组织砂轮的组织表示磨粒 结合剂和气孔三者之间的比例 砂轮的组织号以磨粒所占砂轮体积的百分比来确定 组织号分15级 以阿拉伯数字0 14表示 组织号越大 磨粒所占砂 轮体积的百分比越小 砂轮组织越松 一般磨削加工使用中等组织的砂轮 精密磨削应采用紧密组织砂轮 磨削较软的材料应选用疏松组织的砂轮 6 形状与尺寸为了磨削各种形状和尺寸的工件 砂轮可制成各种形 状和尺寸 表9 2为常用砂轮的形状 代号 表9 2常用砂轮的形状 代号砂轮名称代号简图主要用途平形砂轮1用于 磨外圆 内圆 平面 螺纹及无心磨等双斜边形砂轮4用于磨削齿轮 和螺纹薄片砂轮41主要用于切断和开槽等筒形砂轮2用于立轴端面磨 杯形砂轮6用于磨平面 内圆及刃磨刀具碗形砂轮11用于导轨磨及刃 磨刀具碟形砂轮12a用于磨铣刀 铰刀 拉刀等 大尺寸的用于磨齿 轮端面2 2砂轮标记和选用 1 砂轮标记通常在砂轮的非工作表面标示砂轮的特性代号 按GB T 2485 1994规定 砂轮标志的顺序为形状代号 尺寸 磨料 粒度号 硬 度 组织号 结合剂 允许的磨削速度 2 砂轮的选用选用砂轮时 应综合考虑工件的形状 材料性质及磨 床条件等各种冈素 具体可根据表9 3的推荐加以选择 表9 3砂轮的选用磨削条件粒度硬度组织结合剂磨削条件粒度硬度组织结 合剂粗细软硬松紧V BR粗细软硬松紧V BR外圆磨削 磨削软金属 内圆磨削 磨韧性 延展性大 的材料 平面磨削 磨硬脆材料 无心磨削 磨削薄壁 工件 粗磨 打磨毛刺 干磨 精密磨削 湿 磨 高精密磨削 成形磨削 超精密磨削 磨热敏性 镜面磨削 材料刀具刃磨 高速磨削 钢材切断 2 3砂轮的安装和修整 1 砂轮的检查砂轮安装前必须先进行外观检查和裂纹检查