零件表面的成形与机械加工运动.ppt

机制教研室,机械制造技术,第二章金属切削的基本知识,第一节零件表面的成形与机械加工运动,第二章金属切削的基本知识,零件表面的成形,一,二,二,一,本节教学内容,机械加工运动,第一节零件表面的成形与机械加工运动,切削过程中的工件表面,四,三,切削用量、切削时间、金属切除率,合成切削运动与合成切削运动速度,五,本节教学要求：,（1）掌握零件表面的成形方法（形成发生线的四种方法）（2）熟知零件机械加工中的运动和切削用量的基本知识。（3）掌握切削时间、金属切除率的计算。,本节教学要求,第一节零件表面的成形与机械加工运动,本节教学重点难点,本节教学重点：,本节教学难点：,零件表面的成形方法,第一节零件表面的成形与机械加工运动,（1）零件表面的成形方法（2）零件机械加工中的运动和切削用量的基本知识。（3）切削时间、金属切除率的计算。,一、零件表面的成形,第一节零件表面的成形与机械加工运动,零件表面的成形,1.零件表面的构成,成形表面,零件上的常见表面,平面,圆柱面,特殊表面,圆锥面,机器零件上常用的各种典型表面,零件表面的成形,零件表面可以看成是由一条线（母线）沿着另一条线（导线）运动（移动或旋转）而形成的。母线和导线，统称发生线。母线和导线相对位置不同，所形成的表面也不同。直母线、圆导线相对位置不同就分别形成了圆柱面、圆锥面和回转双曲面。可逆表面：母线、导线可以互换，如平面、圆柱面。非可逆表面：母线、导线不可互换，如圆锥面、螺旋面。,2.零件表面的成形,零件表面的成形,零件表面的成形,1-母线2-导线,零件表面的成形,零件表面的成形,零件表面的成形,1-母线2-导线,3.零件表面成形的方法（发生线的形成方法）,零件表面的成形,零件表面成形的方法,（1）轨迹法（2）成形法（3）相切法（4）展成法,零件表面的成形,1-切削点/线2-发生线3-轨迹运动,（1）轨迹法（仿形法）,利用刀具做一定规律的轨迹运动，来形成所需工件表面形状的方法。刀具切削刃与工件表面之间为近似点接触，发生线是通过刀具与工件之间的相对运动，由刀尖的运动轨迹来实现的。母线和导线都是由刀具的运动轨迹形成的。,（1）轨迹法（仿形法）,零件表面的成形,（2）成形法,零件表面的成形,1-切削点/线2-发生线,利用成形刀具形成表面发生线，来形成所需工件表面形状的方法。刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具和工件的相对运动来实现。母线刀具的切削刃；导线刀具相对于工件的运动轨迹。,（2）成形法,零件表面的成形,（3）相切法,零件表面的成形,1-切削点/线2-发生线3-轨迹运动,利用边旋转刀具旋转边做轨迹运动来形成所需工件表面形状的方法。采用铣刀、砂轮等旋转刀具加工工件时，刀具一边旋转一边沿一定轨迹运动，刀具的各个切削刃的运动轨迹共同形成了曲面的发生线。切削出的工件表面是刀具各点的切平面。母线刀具切削刃；导线刀具运动轨迹。,（4）展成法（滚切法、包络法）,零件表面的成形,1-切削点/线2-发生线3-轨迹运动,利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。对各齿形表面进行加工时，刀具和工件间做展成运动即啮合运动。母线切削刃瞬时位置的包络线；导线刀具沿齿长方向的运动形成。,（4）展成法,零件表面的成形,4.零件的成形方法,1.材料成形工艺在加工过程中材料的形状、尺寸、性能等发生变化，而重量近似等于加工前的重量。如铸造、锻造、压力加工、粉末冶金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。2.材料去除工艺以一定的方式从工件上去除多余的材料，得到所需形状、尺寸的零件。如切削加工、磨削加工、特种加工等。3.材料累加工艺利用一定的方式是零件的重量不断增加的工艺方法。传统的累加方法有焊接、粘接、铆接、过盈配合、电铸、电镀和快速原型制造（RPM）等。,零件表面的成形,二、机械加工运动,1.表面成形运动（切削运动）,机械加工运动,常见典型表面成形运动,保证得到工件表面形状的运动，即形成发生线的运动。,根据运动之间相互关系的不同可分为：,机械加工运动,（1）简单成形运动是独立的成形运动、最基本的运动。如车外圆、刨平面的两个运动各自独立。（2）复合成形运动由两个或两个以上简单运动按照一定的运动关系合成的成形运动。如车螺纹，工件转一转，刀走一个螺纹导程。,1.表面成形运动（切削运动）,机械加工运动,（1）主运动使工件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基本的、最主要的运动。速度最高，消耗功率最多，通常只有一个，可以是直线或回转的。（2）进给运动不断把切削层投入切削的运动。保证切削连续进行的运动。速度较低，消耗功率少，可能有一个，也可以有多个，可以是直线的或回转的；可以是连续的或间歇的。,根据成形运动在切削过程中所起作用的不同可分为,1.表面成形运动（切削运动）,2.辅助运动,（1）空行程运动刀架、工作台的快进、快退等（2）切入运动刀具相对于工件表面的深入运动（3）分度运动使工件或刀具回转到所需角度（4）操纵及控制运动变速、换向、起停等,机械加工运动,下面切削加工中哪些是主运动，哪些是进给运动。,机械加工运动,三、切削过程中的工件表面,切削过程中的工件表面,切削运动与切削加工中的工件表面,三、切削过程中的工件表面,切削过程中的工件表面,切削运动与切削加工中的工件表面,三、切削过程中的工件表面,切削过程中的工件表面,切削用量、切削时间与金属切除率,（一）切削用量,四、切削用量、切削时间与金属切除率,切削用量是用来表示主运动和进给运动参数的数量的，以便于调整机床。,式中d做主运动回转体上选定点的回转直径，mm；n主运动的转速，r/min。,切削用量、切削时间与金属切除率,1.切削速度vc,切削速度vc：主运动的线速度。（1）主运动为回转运动时，切削速度的计算公式为：,m/min,切削用量、切削时间与金属切除率,1.切削速度vc,2）主运动为直线运动时,切削速度的计算公式为：,m/min,切削用量、切削时间与金属切除率,2.进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz,（1）每转进给量f,在主运动每一转或每一行程内刀具相对于工件在进给运动方向上的相对位移量，单位是mm/r或mm/行程。,切削用量、切削时间与金属切除率,2.进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz,（1）每转进给量f,在主运动每一转或每一行程内刀具相对于工件在进给运动方向上的相对位移量，单位是mm/r或mm/行程。,切削用量、切削时间与金属切除率,2.进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz,（2）每齿进给量fz,多齿刀具每转过一个齿,刀具相对于工件在进给运动方向上的相对位移量，单位是mm/z。,切削用量、切削时间与金属切除率,2.进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz,单位时间内刀具相对于工件在进给运动方向上的相对位移量，单位是mm/min或mm/s。进给速度vf、进给量f和每齿进给量fz和刀具齿数Z之间的关系如下：,（3）进给速度vf,背吃刀量ap：在主运动和进给运动方向相垂直的方向上测量的工件上待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。,dw工件待加工表面直径，mm；dm工件已加工表面直径，mm；,3.背吃刀量ap,（1）主运动为回转运动时，外圆车削,切削用量、切削时间与金属切除率,dm工件孔直径，mm。,3.背吃刀量ap,钻孔,（1）主运动为回转运动时,切削用量、切削时间与金属切除率,式中Hw工件待加工表面厚度，mm；Hm工件已加工表面厚度，mm。,（2）主运动为直线运动时，刨削平面,切削用量、切削时间与金属切除率,（3）背吃刀量ap,式中Hw工件待加工表面厚度，mm；Hm工件已加工表面厚度，mm。,（2）主运动为直线运动时，铣削平面,切削用量、切削时间与金属切除率,（3）背吃刀量ap,切削时间是切削时直接改变工件尺寸、形状等工艺过程所需的时间。它是反映切削效率高低的一种指标。,20,车外圆时的切削时间,（二）切削时间,切削用量、切削时间与金属切除率,车外圆时切削时间tm可由下式计算：,式中tm切削时间，min；l刀具行程长度，mm；其中lw为工件长度；l1为切入长度；l2为切出长度。d工件直径，mm；Z半径方向加工余量，mm。,切削用量、切削时间与金属切除率,（二）切削时间,（三）金属切除率,金属切除率Ew指每分钟切下工件材料的体积，单位为mm3/min。它是衡量切削效率高低的另一种指标。由下式计算。,切削用量、切削时间与金属切