《车刀与切削原理》课件

车刀与切削原理探索车刀设计和切削过程的基本原理,助力您深入了解机械加工的核心驱动力。掌握切削原理,提升您的机床操作能力。导言切削加工基础知识本课程将深入探讨车刀的结构、性能以及切削原理,为学习机床加工技术奠定基础。切削加工的重要性切削加工是制造业中广泛应用的关键技术,它决定了零件的尺寸精度和表面质量。学习目标通过本课程的学习,学生将掌握切削加工的基本原理和方法,为后续的实践操作打下坚实基础。切削原理切削加工是一种利用刀具切削工件表面材料的方法,可以获得所需的尺寸、形状和表面质量。切削过程中,刀具承受复杂的应力状态,产生切削力和切削热,这些是切削加工的基本原理。通过理解切削过程中的力学和热学规律,可以优化切削参数,提高加工效率和工件质量。切削力和切削功500N切削力切削力是加工时刀具在工件上产生的作用力。对不同材料和加工条件而言，切削力也不尽相同。10kW切削功率切削功率是完成单位时间内的切削量所需的功率。切削功率随加工参数的变化而变化。80%切削效率切削效率是指切削功率与电机输入功率之比。高切削效率可提高加工效率和降低加工成本。50%热量分布切削过程中，约50%的热量传到刀具上，25%传到工件上，其余25%散发到环境中。刀具磨损与失效机械磨损刀具在高速切削中会受到严重的机械磨损,导致刀尖锐度降低和刀具寿命缩短。这需要定期修磨或更换刀具。热量损耗大量热量的产生会使刀具温度升高,从而引起热变形和化学反应,加速刀具的磨损和损坏。合理使用切削液可减少热量损耗。材料粘附工件材料易于附着在刀具表面,形成刀口缺损和刀具失效。定期清洁和使用涂层技术可以降低材料粘附的风险。切削液的作用降低温度切削液可以有效吸收切削过程中产生的大量热量,避免工件和刀具过度发热,保证加工的精度和刀具的寿命。减少摩擦切削液可以形成一层润滑膜,降低工件与刀具之间的摩擦,减少切削力,提高加工效率。清洁工件切削液具有良好的清洁性,可以及时清除切屑,避免其在加工表面积累,保持工件表面的洁净。防腐保护切削液可以有效防止工件在加工过程中产生腐蚀,延长工件使用寿命。切削用刀具的分类1高速钢刀具具有优异的硬度和韧性,适用于一般切削加工。2硬质合金刀具硬度高,耐磨性强,在高速切削中表现优异。3陶瓷刀具高硬度,耐高温,用于高速切削硬脆材料。4金刚石刀具最硬的刀具材料,适用于加工非金属材料。高速钢刀具高速钢刀具是一种高性能切削工具,广泛应用于各种机械加工领域。它具有高硬度、高抗压强度和良好的耐磨性,能够承受高速高载的切削工况。高速钢刀具通常含有大量的碳、钨、钼等合金元素,可以在高温下保持其优异的机械性能。它们被广泛用于车削、铣削、钻削等加工工艺,在各种金属材料的切削中表现卓越。硬质合金刀具硬质合金是一种由钨、钴等金属粉末通过高温烧结而制成的复合材料。相比于传统高速钢刀具，硬质合金具有更高的硬度、耐磨性和热稳定性，能够在更高速度和更重切削条件下工作。硬质合金刀具广泛应用于金属切削加工，尤其适用于高速铣削、车削、钻削等工艺。它们可以大幅提高加工效率和表面质量，并延长刀具使用寿命。陶瓷刀具高硬度和耐热性陶瓷刀具由精制陶瓷材料制成,具有卓越的硬度和耐热性,可在高速切削和高温环境下保持锋利和稳定。加工精度高陶瓷刀具的制造工艺精湛,确保了其几何形状和尺寸的高精度,从而提高了加工件的表面质量。广泛应用领域陶瓷刀具广泛应用于航空航天、汽车制造、电子等行业的精密加工,是现代机械制造中的重要工具。金刚石刀具金刚石刀具以其极高的硬度和耐磨性而闻名。它们能够精密切削各种硬质材料,如硬质合金、硬陶瓷和硬化钢,并保持刀刃锐利。这种刀具适用于需要高表面质量和精度的加工领域,如模具加工、齿轮制造、电子元件加工等。立铣刀的种类及其应用1平面铣削适用于平面铣削2梯形槽铣削适用于铣削梯形槽3槽铣削适用于铣削各种槽型4阶梯铣削适用于铣削阶梯状表面立铣刀是常用的铣削工具,广泛应用于各种加工工艺中。根据不同的加工要求,立铣刀可分为平面铣刀、梯形槽铣刀、槽铣刀和阶梯铣刀等多种类型。它们各有特点,能满足不同复杂的加工需求。合理选择和使用立铣刀对提高加工精度和效率至关重要。端铣刀的种类及其应用1平端铣刀用于进行平面铣削和圆弧铣削，广泛应用于机械加工中的平面加工。2倾斜端铣刀具有倾斜切削刃，可以加工倾斜的平面和垂直壁面，适用于复杂零件的加工。3球头端铣刀刀体呈球状，能够加工出圆弧面和曲面，常用于模具和仪器仪表的加工。平面铣刀的种类及其应用1通用铣刀用于平面、台阶及槽的加工。2角铣刀用于切削内、外角。3榫铣刀用于切削凹榫和卯榫。平面铣刀是常用的切削工具之一，主要包括通用铣刀、角铣刀和榫铣刀。这些铣刀可以广泛应用于各种平面、台阶及槽的加工,是加工各种工件时必不可少的刀具。了解平面铣刀的种类及其特点,有助于选择适合的刀具,提高加工效率和质量。齿轮铣刀的种类及其应用直齿铣刀用于加工直齿轮,可以快速、高效地加工出精确的平面齿轮。斜齿铣刀适用于加工斜齿轮,能够产生较为流畅的齿面,减少振动和噪音。螺旋铣刀专用于加工螺旋齿轮,可以切削出精密度高、噪音小的齿轮。螺旋铣刀的种类及其应用端面螺旋铣刀可用于车削螺纹、切割沟槽和倒角等加工，适用于各种金属材料。外圆螺旋铣刀擅长加工外圆周加工,如切割沟槽、倒角等,适合加工各种金属工件表面。内圆螺旋铣刀可用于加工孔内表面,如钻孔、扩孔、切槽等,特别适合加工精密孔径。槽型螺旋铣刀可切割各种槽型,如T型槽、楔形槽等,广泛应用于齿轮、轴承等加工。刀具的材料及其性能高速钢高韧性且耐磨性好,适用于普通切削加工。需定期重磨。硬质合金硬度高,耐磨性优秀,适用于高速切削加工。切削稳定性好。陶瓷刀具硬度极高,耐高温,适用于高速、干式切削加工。刃口寿命长。金刚石刀具硬度超高,耐磨性极佳,适用于加工硬质非金属材料。切削精度高。刀具的几何参数刀尖角度决定刀具的切屑流动方向和切削力大小。不同加工需要合适的刀尖角度。前角和后角前角决定切屑的流动情况和表面粗糙度。后角决定刀具的强度和耐磨性。切削边长影响切削力和切屑形状。通常刀片越长，切削力越大，但也更容易磨损。刃口圆柱度过大会增加切削力和表面粗糙度，过小会降低刀具耐用性。需要合理控制。刀具磨损的类型及原因磨损类型刀具常见的磨损类型包括刃口破损、刀面磨蚀、刀尖崩裂等。这些都会影响加工质量和效率。温度影响切削过程中产生的高温是造成刀具磨损的重要因素。合理控制切削参数可以降低温度。振动因素刀具在切削过程中容易产生振动,这也是导致刀具磨损的主要原因之一。需要降低振动。材料影响不同工件材料的硬度和韧性也会影响刀具的磨损。合理选择刀具材料很重要。刀具使用的注意事项稳定操作在加工过程中保持刀具稳定运行至关重要,这可以延长刀具使用寿命。操作时保持手部和机械设备平稳,避免震动和振动。注意冷却充分使用切削液冷却可以降低刀具温度,减少热应力和磨损。及时补充切削液,保持良好的润滑效果。严格检查定期检查刀具的状态,发现问题及时更换。检查刀刃是否损坏、刀具是否变形或松动等,及时进行维修或更换。正确安装刀具安装时要仔细检查,确保安装正确牢固。避免刀具在加工过程中发生松动或脱落的情况。正确选择切削参数1切削速度根据刀具材料、工件材料及加工要求选择合适的切削速度是确保加工质量和刀具寿命的关键。2进给率进给率的选择需平衡加工效率、表面质量和刀具耐用性，通常采用较高进给率可提高生产率。3切深切深的选择需根据刀具强度、工件材料特性及加工要求进行合理控制，避免过大切深导致刀具破损。4切削液选用合适的切削液可以有效降低切削热、延长刀具使用寿命并提高加工表面质量。切削液的种类及选用基础切削液包括矿物油、动植物油等,能够降低摩擦并带走切屑。水基切削液添加乳化剂和防腐剂,具有良好的冷却性能,广泛应用于金属切削。合成切削液基于合成化学品,能够提供出色的冷却和润滑性能,适用于高速切削。不同材质工件的切削特点钢材钢材硬度较高,切削过程中需要较高的切削力和功率。工件需要精心夹紧,以防止变形。同时还需要选择合适的切削液和刀具。铸铁铸铁工件硬度较低,易切削。但铸铁容易产生较多切屑,需要定期清理。此外,铸铁工件容易产生毛刺,需要注意。有色金属有色金属如铝合金和青铜切削较为容易,但易粘刀和产生毛刺。需要选择合适的刀具材料和几何参数,同时优化切削液的使用。塑料及复合材料塑料及复合材料硬度较低,切削过程中易产生毛刺和变形。需要选择合适的切削速度和进给量,同时尽量减少工件振动。钢件切削的特点1高硬度钢材具有较高的硬度，需要合适的刀具和切削参数才能实现高效切削。2易产生热量钢材的切削过程中会产生大量的热量，需要采取有效的降温措施。3高切削力钢材的高硬度和强度会导致较大的切削力，需要机床具有足够的功率和刚性。4易发生切屑缠绕钢材的塑性较好,容易产生长条状的连续切屑,需要采用切屑破碎装置。铸铁切削的特点高硬度且脆性铸铁具有高硬度和较强的脆性特性,切削过程中容易产生毛刺和断屑。需要选用适合的切削参数和刀具材料。表面粗糙度高铸铁件通常表面粗糙度较高,需要采用合适的加工工艺和切削参数来获得良好的表面质量。应注意事项在切削铸铁时,需要注意加工过程中产生的高温和振动,并采取相应的措施来提高加工效率和刀具寿命。有色金属切削的特点良好的可切削性有色金属如铜、铝、锌等相比于钢铁具有更好的可切削性,能够更容易地加工出光滑均匀的表面。较低的切削温度有色金属的导热性较好,切削过程中产生的热量能够快速散发,因此切削温度相对较低。较小的切削力有色金属的强度和硬度一般较低,因此在切削加工过程中所需的切削力也相对较小。较高的表面质量有色金属切削后能够获得较为光滑的表面,适合用于制造精密零件。塑料及复合材料的切削特点低热量切削塑料和复合材料具有较低的硬度和导热性,在切削过程中产生的热量较低,不易导致刀具过度磨损。易产生碎屑塑料和复合材料切削时易产生不连贯的碎屑,需要注意碎屑的控制和排出。刀具磨损轻由于硬度较低,塑料和复合材料切削时对刀具的磨损相对较轻,刀具使用寿命较长。切削加工的发展趋势1智能化切削加工设备与系统实现自主感知、自适应调整2绿色制造通过优化切削工艺降低能耗和污染3高精度刀具和测量技术的进步提高加工精度4高效率采用高速切削、复合加工等提高生产效率切削加工技术正朝着智能化、绿色化、高精度和高效率的方向发展。未来将有更多先进的刀具材料和增材制造等技术应用,提升加工质量和生产效率,实现低能耗、低污