中央电大数控加工工艺课程PPT课件

1 课程教学辅导 数控加工工艺 72学时 中央广播电视大学 2 以数控机床加工中的工艺问题为研究对象的一门综合基础技术课程 是数控技术专业的一门理论与实践紧密结合的专业必修课 课程教学大纲说明一 课程性质 目的和任务 1 课程性质 3 2 课程目的和任务 刀具选择 定位 夹紧方案确定及具选择 机床选择 切削用量选择 工艺路线拟定 工序设计 解决数控加工过程中的工艺问题 4 二 先修课程及基本要求 学生在学习本专业课之前 必须掌握具备绘制和阅读工程图样的基本能力和金属材料及其热处理方面的基础知识 5 三 课程教学要求的层次 1 了解 要求对有关教学内容有一般的了解 2 掌握 重要的基本概念 基本理论 基本方法 能够对相关问题进行分析和判断 得出正确结论 3 理解 实际工作中可能用到的 难度相对较大的理论与方法 6 四 各章学时分配 7 各章讲述要点 8 一 学习目标 第1章数控加工的切削基础 了解切削运动的种类及其特点 掌握切削用量三要素的内容及其计算方法 掌握正交平面参考系中刀具角度的标注方法 掌握影响刀具工作角度的因素及其变化规律 9 了解切削层参数的度量方法 了解切削过程三个变形区的变形特点 掌握积屑瘤的形成条件及其抑制措施 掌握影响切削变形的因素及变化规律 了解切削力的来源与计算方法 掌握影响切削力的因素及变化规律 了解切削热的来源 掌握影响切削温度的因素及变化规律 10 了解刀具磨损的形式 掌握影响刀具耐用度的因素及变化规律 掌握切屑的种类 特点及产生条件 了解影响断屑的因素及其规律 掌握粗 精加工时切削用量的选择原则和方法 了解切削液的种类及适用场合 了解刀具几何参数的合理选择原则 11 二 教学重点 1 金属切削过程的基本理论及规律 1 3 2 金属切削过程基本规律的应用 1 4 三 教学难点 1 刀具几何角度 1 2 要求学生具有较强的空间想象能力和工程制图基础 最好结合实物讲授 12 四 考核点 1 切削用量三要素 基本概念 计算方法 2 刀具几何角度标注 正交平面参考系 3 刀具工作角度 进给运动 安装高低 4 切削过程变形 5 切削力 6 切削温度 7 粗 精加工切削用量选择原则 13 五 作业安排 安排2学时习题课 内容为刀具几何角度的标注 刀具工作角度标注 其余作业参考教材选做 14 第一章主要内容讲解 15 切削速度 vC vC dn 1000 进给量 f vf nf vf nZfZ 背吃刀量 aP aP dw dm 2 1 切削用量三要素 为什么用速度而不用转速 16 2 刀具切削部分的几何角度 2 1标注角度 17 正交平面参考系 18 正交平面参考系六个基本角度 19 几种典型车刀的角度标注 90 外圆车刀的刀具角度 20 45 端面车刀的刀具角 21 车孔刀的刀具角度 22 2 2刀具的工作角度 刀具切削过程中实际起作用的角度 称为刀具的工作角度 其大小与刀具的安装情况和进给运动的方向 大小有关 23 横车外圆对工作角度的影响 oe o oe o 24 纵车外圆 车螺纹 对工作角度的影响 feL feL f feR feR f tg p d 25 刀尖高 oe o oe o 刀尖安装高低对工作角度的影响 26 刀尖低 oe o oe o 27 3 1切削过程中的变形 3 金属切削过程的基本理论及规律 28 第一变形区金属的剪切滑移 29 1 积屑瘤 积屑瘤及其特征 积屑瘤的成因及其抑制措施 3 2积屑瘤 30 a 切削速度 b 进给量 c 前角 d 使用润滑性能好的切削液 形成条件 中速切削 塑性材料 抑制措施 31 3 3影响切削变形的因素 工件材料 强度 硬度高 变形系数小 塑性大 变形大 刀具前角 前角越大 变形系数越小 32 切削速度 实验曲线 实验曲线 切削速度及进给量对变形系数的影响工件材料 30钢背吃刀量 ap 4mm 33 切削厚度 切削厚度增加 切削变形系数减小 34 f F F 3 4切削力 35 f Fc F Fp FD Ff 1 切削力的来源及分解 36 2 切削力的经验公式 37 3 影响切削力的主要因素 工件材料的影响 工件材料的强度 硬度越高 则剪切屈服强度越高 切削力越大 硬度相近材料 塑性 韧性越高 切削力越大 切削脆性材料时 塑性变形小 切屑与前刀面摩擦小 切削力小 38 切削用量的影响 ap最大 f次之 vc最小 39 3 5切削热与切削温度 1 切削热的产生与传散 40 2 切削温度的分布 切削不同材料时刀面上的温度分布vc 0 5m s f 0 2mm r 工件和刀具材料 1 45钢 YT15 2 GCr15 YT14 3 钛合金BT2 YG8 4 BT2 YT15 41 3 影响切削温度的因素和变化规律 切削用量对切削温度的影响 切削用量 vc f ap 增加 切削温度增加 切削用量三要素中 vc对切削温度的影响最大 f次之 ap最小 42 刀具几何参数对切削温度的影响 前角 O增大 切削变形减小 产生的切削热少 切削温度降低 但前角不能太大 否则刀具散热体积减小 切削温度反而上升 主偏角Kr增大 则切削刃的工作长度减短 刀尖角变小 散热条件变差 切削温度升高 43 3 6刀具磨损和耐用度 图1 29刀具的正常磨损形式 刀具磨损形式 44 2 刀具磨损过程 图1 30刀具磨损的典型曲线 45 3 刀具的磨钝标准根据加工要求规定的主后刀面中间部分的平均磨损量VB允许达到的最大值作为磨钝标准 46 4 金属切削过程基本规律的应用 4 1切屑的种类及其控制 切屑的种类 带状切屑 切屑底层光滑 上表面呈毛茸状 无明显裂纹 切削过程较平稳 切削力波动较小 已加工表面粗糙度值较小 加工塑性金属材料 在切削厚度较小 切削速度较高 刀具前角较大时 容易得到这种切屑 47 节状切屑 又称挤裂切屑 切屑底面有时出现裂纹 上表面呈明显的锯齿状 切削过程不太稳定 切削力波动较大 已加工表面粗糙度值较大 节状切屑大多在加工塑性较低的金属材料 如黄铜 切削速度较低 切削厚度较大 刀具前角较小时产生 工艺系统刚性不足 加工碳素钢材料时 也容易得到这种切屑 48 粒状切屑 又称单元切屑 切削过程不平稳 切削力波动较大 已加工表面粗糙度值较大 采用小前角或负前角 以极低的切削速度和大的切削厚度切削塑性金属 延伸率较低的结构钢 时 会产生这种切屑 49 崩碎切屑 切削脆性金属 铸铁 青铜等 时 切削层内靠近切削刃和前刀面的局部金属未经明显的塑性变形就被挤裂 形成不规则状的碎块切屑 工件材料越硬 刀具前角越小 切削厚度越大时 越容易产生崩碎切屑 切削力波动大 加工表面凹凸不平 刀刃容易损坏 切削力和切削热量集中作用在刀刃处 50 切屑的流向 卷曲和折断 切屑的流向 51 s对切屑流向的影响 52 切屑的卷曲 切屑的卷曲是由于切削过程中的塑性和摩擦变形 切屑流出时的附加变形而产生的 在前刀面上制出卷屑槽 断屑槽 凸台 附加挡块以及其他障碍物可使切屑产生充分的附加变形 53 Bn Bn 54 4 2切削用量与切削液的合理选择 1 切削用量的选择原则 在保证加工质量和刀具耐用度的前提下 充分发挥机床性能和刀具切削性能 使切削效率最高 加工成本最低 55 粗加工时切削用量的选择原则 首先选取尽可能大的背吃刀量 其次要根据机床动力和刚性的限制条件等 选取尽可能大的进给量 最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度 56 精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量 其次根据已加工表面的粗糙度要求 选取较小的进给量 最后在保证刀具耐用度的前提下 尽可能选取较高的切削速度 57 2 切削用量的选择方法 背吃刀量ap mm 的选择 根据加工余量确定 粗加工 Ra10 80 m 时 一次进给应尽可能切除全部余量 在中等功率机床上 背吃刀量可达8 l0mm 半精加工 Ra1 25 l0 m 时 背吃刀量取为0 5 2mm 精加工 Ra0 32 1 25 m 时 背吃刀量取为0 2 0 4mm 58 切削速度vC m min 的选择 参考有关切削用量手册vC 然后计算主轴转速n 对有级变速的机床 须按机床说明书选择与计算转速n接近的转速 59 进给量f mm r 每齿进给量fz mm z 和进给速度vf mm min 的选择 根据零件的表面粗糙度 加工精度要求 刀具及工件材料等因素 参考切削用量手册选取f fz 然后计算进给速度 60 机床功率的校核 切削功率PC FC vC 10 3 60 机床有效功率P E PE 式中PE 机床电动机功率 机床传动效率 满足条件 PC P E 61 5 刀具几何参数的合理选择 5 1前角的选择 1 前角的功用 前角有正前角和负前角之分 其大小影响切削变形和切削力的大小 刀具耐用度及加工表面质量高低 62 刀具的合理前角 在一定切削条件下 用某种刀具材料加工某种工件材料时 总有一个使刀具获得最高寿命的前角值 这个前角就叫合理前角 63 2 合理前角的选择原则 加工塑性材料取较大前角 加工脆性材料取较小前角 工件材料强度和硬度低时 可取较大前角 反之 可取较小前角 刀具材料抗弯强度和冲击韧性较低时 取较小前角 64 1 后角的功用 5 2后角的选择 后角的主要作用是减小后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦 影响楔角 o的大小 从而配合前角调整切削刃的锋利程度和强度 65 2 合理后角的选择原则 粗加工时 为保证刀具强度 应选较小后角 精加工时 以保证表面质量 应取较大的后角 工件材料的强度 硬度高时