第1章(切削加工基本知识).ppt

金属工艺学实习,热加工:铸造、锻造、焊接、粉末冶金：切削加工车削、铣削、刨削、磨削、钳、镗削、拉削、齿形加工、光整加工等,金属工艺学实习,特种加工：超声波加工、电火花加工、电解加工、离子束加工、激光加工等。,毛坯的选择方法：,确定毛坯时要考虑下列因素：（1）零件的材料及其力学性能当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。材料是铸铁，就选铸造毛坯；材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻件，当力学性能要求低时，可选型材或铸钢。,毛坯的选择方法,（2）零件的形状和尺寸形状复杂的毛坯，用铸造方法。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件要用砂型铸造，钢质阶梯轴零件，如各台阶的直径相差不大，可用棒料；如各台阶的直径相差较大，宜用锻件；尺寸大的零件，可用自由锻，中小型零件可选模锻。,毛坯的选择方法,（3）生产类型大量生产应选精度和生产率较高的毛坯制造方法。铸件可采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应采用模锻、冷轧和冷拉型材等。单件小批生产则应采用木模手工造型或自由锻。,毛坯的选择方法,（4）生产条件确定毛坯必须结合具体生产条件，考虑现场毛坯制造的实际水平，外协的可能性。（5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。,切削加工实习,第1章切削加工基本知识第2章车削、钻削和铰削加工第3章铣削、拉削和镗削加工第4章磨削、齿形加工和刨削加工第5章特种加工技术,第1章切削加工基本知识,1.1概述1.2切削力和切削热1.3切削加工质量1.4工艺装备,1.1概述,金属切削加工是利用切削刀具从工件（毛坯、锻件、条料）上切除多余的金属材料，使其成为合格零件的工艺方法。手持工具进行切削加工，称为钳工；在机床上进行切削加工称为机械加工。常用的机械加工方法有车、铣、刨、磨、钻等。如图1-1。,下一页,返回,1.1概述,1.1.1机械加工的切削运动1、主运动使刀具与工件产生相对运动，并切除多余金属以形成已加工表面的基本运动，称为主运动。特点是：切削过程中速度最高、消耗机床功率最多。如车床上工件的旋转；牛头刨上刨刀的运动；铣床上铣刀、钻床上钻头和磨床上砂轮的旋转等。,下一页,返回,上一页,1.1概述,2、进给运动（又称走刀运动）使新的金属层不断投入切削，以便切完工件表面上全部余量的运动，称为进给运动。如车刀、钻头、龙门刨刀的移动，铣削时、牛头刨刨削时工件的移动都是进给运动。它的特点是：速度很低，消耗功率比较少。切削加工中主运动一般只有一个，进给运动则可能是一个或几个。,下一页,返回,上一页,1.1概述,1.1.2切削加工工件的表面在切削过程中，零件上同时形成三个不同的变化着的表面，如图1-2所示。1.待加工表面工件上即将被切去金属的表面称为待加工表面。2.已加工表面零件上经刀具切削后形成的新表面称为已加工表面。3.过渡表面工件上正在被主切削刃切削的表面称为过渡表面。,下一页,返回,上一页,1.1概述,1.1.3切削用量三要素包括背吃刀量p，进给量和切削速度VC。如图1-2，以车外圆为例来说明切削用量三要素的计算方法及单位。1.背吃刀量（又称切深）p：是待加工表面和已加工面之间的垂直距离，即：p=（dw-dm）/2（mm）。,下一页,返回,上一页,2.进给量：工件每转一周，刀具沿进给运动方向移动的距离。单位是mm/r。车削加工时进给速度为：vf=nf3.切削速度（简称切速）vC：在单位时间内，工件和刀具沿着主运动方向相对移动的距离，即vC=dn/1000（m/min）。式中：d加工表面的最大直径（mm）；n主运动每分钟转数（r/min）。,1.2切削力和切削热,1.2.1切削力切削力是切削过程中工件作用在刀具上的切削抗力。切削力来源于以下两个方面：1.克服切削层金属、切屑和工件表面层金属对弹性变形、塑性变形的抗力。2.克服刀具与切屑、刀具与工件表面间摩擦阻力所需的力。为减小切削力，提高工件加工精度，切削加工都分粗切、精切阶段。,下一页,返回,上一页,1.2.2切削热是切削过程中切削区的变形和摩擦所消耗的能量转化产生的热。切削热由切屑、工件、刀具及周围的介质传导出去。车：5086切屑，1040车刀，39工件，1空气。钻：28切屑，145刀具，525工件，5介质。磨：4磨屑，12砂轮，84工件。加工钢件时，要加注冷却液。但硬质合金刀具一般不使用冷却液。,下一页,返回,上一页,1.3切削加工质量,机械加工质量包括：加工精度和表面质量。1.3.1加工精度1.尺寸精度；2.形状精度；3.位置精度；1.3.2表面质量1.表面粗糙度、加工痕迹：与刀具角度、切削用量、工件材料、刀具与工件相对运动形式等有关。2.零件表面层的物理力学性能和化学性能表面强化（冷作硬化）、表面层残余应力、金相组织变化,下一页,返回,上一页,1.4工艺装备,1.4.1刀具1.刀具材料应具备的性能（1）高的硬度一般刀具的切削部分的硬度，要高于工件硬度一倍至几倍。硬度愈高，刀具愈耐磨。经常使用的刀具硬度都在60HRC以上。（2）高的热硬性是指刀具材料在高温下仍能保持切削所需硬度的性能。热硬性是刀具材料的重要性能。,下一页,返回,上一页,（3）高的耐磨性刀具长时间工作仍能保持锋利的性能。（4）足够的强度和韧性刀具材料应具备足够的抗弯强度和冲击韧性，以承受切削过程中的冲击和振动，并维持刀具不断裂和不崩刃。（5）良好的工艺性为便于制造出各种形状的刀具，刀具材料还应具备良好的工艺性，如热塑性（锻压成形）、切削加工性、磨削加工性、焊接性及热处理工艺性等。,下一页,返回,上一页,2.刀具的组成和几何角度,切削刀具的种类很多，但它们的结构要素和几何角度有许多共同的特征。各种切削刀具中，车刀最为简单，其它刀具中的切削部分都可以看成是车刀切削部分的演变及组合，因此首先分析车刀。,车刀的组成,返回,1刀头2刀杆3主切削刃4主后刀面5副后刀面6刀尖7副切削刃8前刀面,1.车刀的组成,车刀是由刀头和刀杆两部分组成。刀头是车刀的切削部分，刀杆是车刀的夹持部分。切削部分由三面、二刃、一尖组成，如图所示。(1)前刀面刀具上切屑流过的表面。(2)主后刀面与零件加工表面（过渡表面）相对的表面。(3)副后刀面与零件已加工表面相对的表面。,车刀的组成,(4)主切削刃前刀面与后刀面相交的切削刃，它承担着主要的切削任务。(5)副切削刃前刀面与副后刀面相交的切削刃，它承担着一定的切削任务。(6)刀尖主切削刃与副切削刃的交接处。为了强化刀尖，常将其磨成小圆弧形。,辅助平面,返回,2.车刀的几何角度,1切削平面2基面3正交平面,返回,辅助平面,1正交平面2正交平面图形平移3翻倒,常用刀具材料有：碳素工具钢合金工具钢高速钢硬质合金陶瓷立方氮化硼和人造金刚石：高温高压下聚晶而成，多用于特殊材料的精加工等。其中以高速钢和硬质合金用得最多。常用刀具材料的主要性能和应用范围见表1-1。,下一页,返回,上一页,1.4.2刀具材料简介及刀具种类,刀具种类：车刀、铣刀、镗刀、孔加工刀具（钻头、铰刀）、刨刀、螺纹加工刀具（丝锥、板牙、梳刀等）,上一页,返回,加工出的零件是否符合图纸要求，就要用测量工具进行测量。这些测量工具简称量具。由于零件有各种不同形状，它们的精度也不一样，因此我们就要用不同的量具去测量。量具的种类很多，常用量具：游标卡尺、外径千分尺、量规、百分表、千分表、万能角度尺等。,下一页,返回,1.4.3量具,图1-1机械加工的几种方式,返回,(a)车削,(b)铣削,(c)刨削,(d)钻削,(e)磨削,图1-2车削时的工件表面和切削用量,返回,工件尺寸精度的获得方法1、试切法：通过试切测量调整再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法。,下一页,返回,2、静调整法：采用对刀装置或试切的方法，先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法。,下一页,返回,3、定尺寸刀具法：是利用刀具的相应尺寸来保证加工尺寸的。如用钻头、铰刀直接保证被加工孔的尺寸。4、主动及自动测量法：在加工工件过程中，利用测量装置、进给机构和控制系统保证被加工表面尺寸的一种方法。,返回,工件形状的获得方法1、轨迹法：是靠刀具运动轨迹来获得所需要的工件形状的一种方法。,下一页,返回,2、成形法：是使用成形刀具加工，获得工件表面的方法。,下一页,返回,3、展成法：在加工时刀具和工件做展成运动，刀刃包络出被加工表面的形