数控加工教材

數控加工教材1)刀具及材料2)加工基礎3)夾具車刀車刀角度前角後角余偏角刃傾角副偏角刀尖圓弧半徑前角前角前角对切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影响都很大。前角的影响

1.正前角大，切削刃锋利。2.前角每增加1°，切削功率减少1％。3.正前角大，刀刃强度下降；负前角过大，切削力增加。4.大负前角用于5.切削硬材料6.需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件7.大正前角用于8.切削软质材料9.易切削材料10.被加工材料及机床刚性差时切削排出與前角的關係前角與壽命的關係,前角變化對切削速度、主切削力、溫度的影響

後角

后角后角使刀具后面与工件间摩擦减小，使刀尖具有自由切入工件的功能。后角的影响

1.后角大，后刀面磨损小。2.后角大，刀尖强度下降。3.小后角用于4.切削硬材料5.需切削刃强度高时6.大后角用于7.切削软材料8.切削易加工硬化的材料刀具後角示意圖刀具後角的變化與磨損量的關係余偏角(1)余偏角等于90°减主偏角，其作用是缓和冲击力，对进给力，背向力，切削厚度都有影响。余偏角的影响1.进给量相同时，余偏角大，刀片与切屑接触的长度增加，切削厚度变薄，使切削力分散作用在长的刀刃上，刀具耐用度得以提高。2.余偏角大，分力a'也随之增加，加工细长轴时，易发生挠曲。3.余偏角大，切屑处力性能变差。4.余偏角大，切削厚度变薄，切削宽度增加，将使切屑难以碎断。

余偏角(2)小余偏角用于1.切深小的精加工2.切削细而长的工件3.机床刚性差时大余偏角用于1.工件硬度高，切削温度大时2.大直径零件的粗加工3.机床刚性高时余偏角與與切削厚厚度的關關係余偏角與與切削力力的關係係余偏角與與刀具耐耐用度的的關係刃傾角刃倾角是是前刀面面倾斜的的角度。。重切削削时，切切削开始始点的刀刀尖上要要承受很很大的冲冲击力，，为防止止刀尖受受此力而而发生脆脆性损伤伤，故需需有刃倾倾角。推推荐车削削时为3°～5°；铣铣削时10°～～15°°刃倾角的的影响1.刃倾倾角为负负时，切切屑流向向工件；；为正时时，反向向排出。。3.刃倾倾角为负负时，切切削刃强强度增大大，但切切削背向向力也增增加，易易产生振振动。刃傾角示示意圖刀尖圆弧弧半径刀尖圆弧弧半径对刀尖的的强度及及加工表表面粗糙糙度影响响很大，，

一般般适宜值值选进给给量的2～3倍倍。刀尖圆弧弧半径的影响1.刀尖尖圆弧半半径大，表面面粗糙度度数值下降，表面质质量提高高。2.刀尖尖圆弧半半径大，刀刃刃强度增增加。3.刀尖尖圆弧半半径过大，切切削力增增加，易易产生振振动。4.刀尖尖圆弧半半径大，刀具具前、后后面磨损损减小。。5.刀尖尖圆弧半半径过大，切切屑处理理性能恶恶化刀尖圆弧弧小用于于1.切深深削的精精加工2.细长长轴加工工3.机床床刚性差差时刀尖圆弧弧半径刀尖圆弧弧大用于于1.需要要刀刃强强度高的的黑皮切切削，断断续切削削2.大直直径工件的粗粗加工3.机床床刚性好好时刀尖圓弧弧半徑與與表面粗粗糙度的的關係刀尖圓弧弧半徑與與脆性損損傷對刀刀具耐用用度的影影響刀尖圓弧弧半徑與與刀具磨磨損车刀片磨磨损分析析和改进进办法––刃口口磨損刃口磨损损(如如下圖示示)提高进给给量降低切削削速度使用更耐耐磨的刀刀片材质质应用涂层层刀片材材质车刀片磨磨损分析析和改进进办法––崩碎碎崩碎(如下圖圖示)使用更强强韧的材材质考虑对刃刃口强化化的刀片片检查工艺艺系统的的刚性加大主偏偏角车刀片磨磨损分析析和改进进办法––热变变形热变形(如下圖圖示)降低切削削速度减少进给给量减少切深深(doc)使用更具具热硬性性的材质质车刀片磨磨损分析析和改进进办法––切深深处破损损切深处破破损改变主偏偏角考虑对刃刃口强化化的刀片片使用不同同的刀片片材质车刀片磨磨损分析析和改进进办法––热裂裂纹正确使用用冷却液液降低切削削速度减少进给给量应用涂层层刀片材材质车刀片磨磨损分析析和改进进办法––积屑屑使用更强强韧的刀刀片槽型型和材质质减少进给给量减少切深深(doc)检查工艺艺系统的的刚性车刀片磨磨损分析析和改进进办法––月牙牙洼磨损损降低进给给率降低切削削速度应用涂层层材质或或金属陶陶瓷刀片片使用冷却却液车刀片磨磨损分析析和改进进办法––断裂裂提高切削削速度提高进给给量使用涂层层材质或或金属陶陶瓷刀片片使用冷却却液刃口锋利利(更小小的倒圆圆)平面铣刀刀切削刃刃各角度度的功能能名稱代號功能效果轴向前角A.R决定切屑排出方向正角时：切削性能良好径向前角R.R决定切削刃锋利程度负角时：切屑排出性能良好余偏角CH决定切削厚度角度大时：切削厚变薄,切削时冲击力小,但背向力大

前角T决定实际切削刃锋利的程度正角大时：切削性能良好,切屑难熔附负角大时：切削性能差,但切削刃强度高

刃倾角I决定切屑排出方向正角大时：排屑性能良好,但切削刃强度低

平面铣刀刀切削刃刃各角度度高速、超超高速刀刀具材料料高速鋼硬質合金金金剛石立方氮化化硼高速鋼(1)高速钢是是一种加加人了较较多的钨钨、铬、、钒、相相等合金金元素的的高合金金工具钢钢，有良良好的综综合性能能。其强强度和韧韧性是现现有刀具具材料中中最高的的。高速速钢的制制造工艺艺简单，，容易磨磨成锋利利的切削削刃；锻锻造、热热处理变变形小，，目前在在复杂的的刀具，，如麻花花钻、丝丝锥、拉拉刀、齿齿轮刀具具和成形形刀具制制造中，，仍占有有主要地地位。高速钢可可分为普普通高速速钢和高高性能高高速钢。。普通高速速钢，如如W18Cr4V广泛泛用于制制造各种种复杂刀刀具。其其切削速速度一般般不太高高，切削削普通钢钢料时为为40-60m/min。高速鋼(2)高性能高高速钢，，如W12Cr4V4Mo是是在普通通高速钢钢中再增增加一些些含碳量量、含钒钒量及添添加钴、、铝等元元素冶炼炼而成的的。它的的耐用度度为普通通高速钢钢的1.5-3倍。粉末冶金金高速钢钢是70年代投投入市场场的一种种高速钢钢，其强强度与韧韧性分别别提高30%-40%和80%-90%．．耐用度度可提高高2-3倍。目目前我国国尚处于于试验研研究阶段段，生产产和使用用尚少。。硬質合金金按GB2075—87(参照照采用190标标准)可可分为P、M、、K三类类，P类类硬质合合金主要要用于加加工长切切屑的黑黑色金属属，用蓝蓝色作标标志；M类主要要用于加加工黑色色金属和和有色金金属，用用黄色作作标志，，又称通通用硬质质合金，，K类主主要用于于加工短短切屑的的黑色金金属、有有色金属属和非金金属材料料，用红红色作标标志。P、M、、K(后后面的阿阿拉伯数数字表示示其性能能和加工工时承受受载荷的的情况或或加工条条件。数数字愈小小，硬度度愈高，，韧性愈愈差。P类相当当于我国国原钨钛钛钻类，，主要成成分为WC+TiC+Co，，代号为为YT。。K类相当当于我国国原钨钻钻类，主主要成分分为WC+Co，代号号为YG。M类相当当于我国国原钨钛钛钽钴类类通用合合金，主主要成分分为WC+TiC+TaC(NbC)+Co，代代号为YW。金剛石(PCD)PCD聚聚晶晶金剛石石20世纪纪50年年代利用用高温高高压技术术人工合合成金刚刚石粉以以后，70年代代制造出出金刚石石基的切切削刀具具即聚晶晶金刚石石(PCD)。。PCD晶粒呈呈无许许许序排列列状态．．不具方方向性，，因而硬硬度均匀匀。它有有很高的的硬度和和导热性性，低的的热胀系系数。高高的弹性性模量和和较低的的摩擦系系数，刀刀刃非常常锋利。。它可加加工各种有色色金属和和极耐磨磨的高性性能非金金属材料料，如铝铝、铜、、镁及其其合金、、硬质合合金、纤纤维增塑塑材料、、金属基基复合材材料、木木材复合合材料等等。金剛石(PCD)PCD焊焊接性、、机械磨磨削性和和断裂韧韧性最高高，抗磨磨损性和和刃口质质量居中中，抗腐腐蚀性最最差。金剛石(CVD)CVD厚厚膜CVD金金刚石膜膜中不含含任何粘粘结剂，，其多晶晶结构又又使其在在各个方方向具有有几乎相相同的硬硬度，且且没有解解理面，，因此其其综合机机械性能能兼具单单晶金刚刚石和聚聚晶金刚刚石(PCD)的优点点，而在在一定程程度上又又克服了了它们的的不足，，而且价价格低廉廉。它不不仅可代代替天然然金刚石石、高压压人造单单晶金刚刚石和聚聚晶金刚刚石在机机械领域域应用而而且大大大拓宽了了其应用用范围：：如制造造各种适适合拉制制软硬丝丝的高性性能拉丝丝模具；；焊接型型CVD金刚石石工具(使用寿寿命超过过PCD工具的的1-3倍)；；制作形形状较为为复杂的的CVD金刚石石涂层硬硬质合金金刀具(使用寿寿命比涂涂层前提提高10-50倍)；；其低摩摩擦系数数还可用用于摩擦擦部件如如轴承的的耐磨涂涂层等。。据国外外专家统统计，仅仅应用于于超硬材材料方面面就可以以开发、、改造出出二千多多种新产产品。CVD厚厚膜抗腐腐蚀性最最好，机机械磨削削性、刃刃口质量量和断裂裂韧性和和抗磨损损性居中中，可焊焊接性差差。金剛石(單晶金金剛石)單晶金剛剛石人工合成成单晶金金刚石刃刃口质量量、抗磨磨损性和和抗腐蚀蚀性最好好，焊接接性、机机械磨削削性和断断裂韧性性最差。。總結金刚石刀刀具是目目前高速速切削(2500~5000m/min)铝合金金较理想想的刀具具材料，，但由于于碳对铁铁的亲和和作用，，特别是是在高温温下，金金刚石能能与铁发发生化学学反应，，因此它它不宜于于切削铁铁及其合合金工件件立方氮化化硼(CBN)與聚晶晶立方氮氮化硼(PCBN)CBN立立方氮氮化硼(CBN)是纯纯人工合合成的材材料。它它是20世纪50年代代末用制制造金刚刚石相似似的方法法合成的的第二种种超硬材材料———CBN微粉,CBN的烧烧结性能能很差PCBNPCBN是由由CBN微粉粉与少量量粘结相相(Co、Ni或TiN、TiC或或Al2O3)在高温温高压下下烧结而而成。CBN是是氮化硼硼的致密密相，有有很高的的硬度(仅次于于金刚石石)和耐耐热性(1300、1500度)，，优良的的化学稳稳定件(远优于于金刚石石)和导导热性，，低的摩摩擦系数数。PCBN与与Fe族族元素亲亲和性很很低，所所以它是是高速切切削黑色色金属较较理想的的刀具材材料。PCBN刀具具在使用用前有必必要用油油石轻轻轻对刃口口倒角，，以保护护其刃口口夹具1.机床夹具的的概念机床夹具是是机床上用用以装夹工工件（和引引导刀具））的一种装装置。其作作用是将工工件定位，，以使工件件获得相对对于机床和和刀具的正正确位置，，并把工件件可靠地夹夹紧。装夹:定位+夹紧2.机床夹具的的分类（1）按专门化化程度分类类1）通用夹具具通用夹具是是指已经标标准化的，，在一定范范围内可用用于加工不不同工件的的夹具。例例如，车床床上三爪卡卡盘和四爪爪单动卡盘盘，铣床上上的平口钳钳、分度头头和回转工工作台等。。这类夹具具一般由专专业工厂生生产，常作作为机床附附件提供给给用户。其其特点是适适应性广，，生产效率率低，主要要适用于单单件、小批批量的生产产中。2）专用夹具具专用夹具是是指专为某某一工件的的某道工序序而专门设设计的夹具具。其特点点是结构紧紧凑，操作作迅速、方便便、省力，，可以保证证较高的加加工精度和和生产效率率，但设计计制造周期期较长、制制造费用也较较高。当产产品变更时时，夹具将将由于无法法再使用而而报废。只只适用于产产品固定且且批量较大大的生产中中。3）通用可调调夹具和成成组夹具其特点是夹夹具的部分分元件可以以更换，部部分装置可可以调整，，以适应不不同零件的的加工。用用于相似零件件的成组加加工所用的的夹具，称称为成组夹夹具。通用用可调夹具具与成组夹夹具相比，，加工对象象不很明确确，适用范范围更广一一些。夹具4）组合夹具具组合夹具是是指按零件件的加工要要求，由一一套事先制制造好的标标准元件和和部件组装装而成的夹夹具。由专业业厂家制造造，其特点点是灵活多多变，万能能性强，制制造周期短短、元件能能反复使用，特别适适用于新产产品的试制制和单件小小批生产。。5）随行夹具具随行夹具是是一种在自自动线上使使用的夹具具。该夹具具既要起到到装夹工件件的作用，，又要与工工件成为一体体沿着自动动线从一个个工位移到到下一个工工位，进行行不同工序序的加工。。（2）按使用的的机床分类类由于各类机机床自身工工作特点和和结构形式式各不相同同，对所用用夹具的结结构也相应应地提出了了不同的要要求。按所所使用的机机床不同，，夹具又可可分为：车车床夹具、、铣床夹具具、钻床夹夹具、镗床夹夹具、磨床床夹具、齿齿轮机床夹夹具和其他他机床夹具具等。（3）按夹紧动动力源分类类根据夹具所所采用的夹夹紧动力源源不同，可可分为：手手动夹具、、气动夹具具、液压夹夹具、气液液夹具、电动动夹具、磁磁力夹具、、真空夹具具等。3.机床夹具的的组成(1)定位元件它与工件的的定位基准准相接触，，用于确定定工件在夹夹具中的正正确位置，，从而保证证加工时工件相对于于刀具和机机床加工运运动间的相相对正确位位置。如图图6-1中的定位销销6。夹具(2)夹紧装置用于夹紧工工件，在切切削时使工工件在夹具具中保持既既定位置。。如图6-1中的螺母5和开口垫圈圈4。(3)对刀、引导导元件或装装置这些元件的的作用是保保证工件与与刀具之间间的正确位位置。用于于确定刀具具在加工前前正确位置的元件，，称为对刀刀元件，如如对刀块。。用于确定定刀具位置置并导引刀刀具进行加加工的元件件，称为导导引元件。。如图6-1中的快换钻钻套1。图为用于钻钻轴套工件件上φ6H7孔的钻床夹夹具，工件件以内孔及及端面为定定位基准，，在夹具的定位销销6及其端面上上定位，即即确定了工工件在夹具具中的正确确位置。拧拧紧螺母5，通过开口垫圈4可将工件夹夹紧，然后后由装在钻钻模板3上的快换钻钻套1导引钻头进进行钻孔。。图6-1钻床夹具1—快换钻套2—导向套3—钻模板4—开口垫圈5—螺母6—定位销7—夹具体(4)连接元件使夹具与机机床相连接接的元件，，保证机床床与夹具之之间的相互互位置关系系。(5)夹具体用于连接或或固定夹具具上各元件件及装置，，使其成为为一个整体体的基础件件。它与机机床有关部部件进行连连接、对定定，使夹具具相对机床床具有确定定的位置。。如图6-1中的夹具体体7。夹具(6)其它元件及及装置有些夹具根根据工件的的加工要求求，要有分分度机构，，铣床夹具具还要有定定位键等。。以上这些组组成部分，，并不是对对每种机床床夹具都是是缺一不可可的，但是是任何夹具具都必须有定位元件件和夹紧装装置，它们们是保证工工件加工精精度的关键键，目的是是使工件定定准、夹牢牢。4、机床夹具具的功用1）能稳定地地保证工件件的加工精精度用夹具装夹夹工件时，，工件相对对于刀具及及机床的位位置精度由由夹具保证证，不受工工人技术水水平的影响响，使一批批工件的加加工精度趋趋于一致。。2）能减少辅辅助工时，，提高劳动动生产率使用夹具装装夹工件方方便、快速速，工件不不需要划线线找正，可可显著地减减少辅助工工时；工件件在夹具中装装夹后提高高了工件的的刚性，可可加大切削削用量；可可使用多件件、多工位位装夹工件件的夹具，并并可采用高高效夹紧机机构，进一一步提高劳劳动生产率率。3）能扩大机机床的使用用范围，实实现一机多多能根据加工机机床的成形形运动，附附以不同类类型的夹具具，即可扩扩大机床原原有的工艺艺范围。例例如在车床床的溜板上上或摇臂钻钻床工作台台上装上镗镗模，就可可以进行箱箱体零件的的镗孔加工工。二二、工件在在夹具中的的定位夹具(一)六点定位原原理任何未定位位的工件在在空间直角角坐标系中中都具有六六个自由度度。工件定定位的任务务就是根据据加工要求求限制工件件的全部或或部分自由由度。工件件的六点定定位原理是是指用六个个支撑点来来分别限制制工件的六六个自由度度，从而使使工件在空空间得到确确定定位的的方法。(二)完全定定位与与不完完全定定位工工件的的六个个自由由度完完全被被限制制的定定位称称为完完全定定位。。按加加工要要求，，允许许有一一个或或几个自由由度不不被限限制的的定位位称为为不完完全定定位。。图6-2a所示，，在工工件上上加工工不通通槽。。槽宽宽由刀刀具直直径保保证，，但是是要保保证尺尺寸A，就需需要限制,要保证证尺寸寸B，需要要限制制，，要保保证尺尺寸C，需要要限制制，，所以以六个个自由由度都都要限限制。。图6-3b所示，，在工工件上上加工工通槽槽，不不需要要保证证尺寸寸C，所以以也不不必限限制，，只只需要要限制制其它五五个自自由度度就可可以了了。这这种定定位虽虽然没没有完完全限限制工工件