机械加工工艺基础-中南大学课件.ppt

1、中南大学、中南大学、机械制造工程培训、中南大学工程培训中心、多媒体教学课件、制造技术是将原材料转化为产品的应用技术，它不仅是科技与实际应用的接口和桥梁，也是促进科技发展的基础。先进制造技术对于创造物质财富和发展科学技术具有重要意义。世界上所有工业化国家都拥有先进的制造技术和庞大的制造业，制造业已经成为所有工业化国家的基本支柱产业。创造的物质财富已经达到国民经济总量的一半以上。因此，为了国家的富强，我们必须大力创新制造技术，发展现代制造业。机械制造工程实训是过程理论教学与制造工程实践相结合的基础课程。本课程包括两个部分：“材料成形技术基础”和“机械加工技术基础”。材料成形工艺基础：主要介绍机械零

2、件毛坯成形方法的技术特点、工艺参数的选择、各种零件毛坯的结构工艺性以及零件材料选择和成形方法选择的基本原则。机械加工技术基础：主要介绍机械加工的基本概念、切削原理、切削机床和刀具、切削的基本工艺过程、选择切削方法的基本原则以及零件机械加工结构的可制造性。中南大学工业培训中心机械加工技术基础，第1章。机械加工基础知识第二章。金属切割机第三章。机械加工过程第4章。零件表面加工方案第五章。零件的结构可制造性第6章。数控加工技术第七章。加工中心的自动编程和操作第8章。大会第九章。快速第9章成形和制造技术第10章。先进制造技术、指数、切削基础知识、返回指数、切削是指利用刀具与工件之间的相对运动，刀具从毛

3、坯或轮廓上切下多余的材料，从而获得精度和表面粗糙度满足要求的零件的加工过程。切削分为机加工和钳工。1.切削的概念，1.1钳工和机加工，钳工：用手工工具切削。加工：用不同的机床(如车床、铣床、刨床、磨床、钻床等)切割工件。)。2.零件表面质量的概念，零件几何参数：宏观几何参数：包括尺寸、形状、位置等要素。微观几何参数：指微观表面的粗糙度。加工精度：指切削后零件的尺寸、形状、位置等参数与理论参数一致的程度。偏差越小，加工精度越高。它包括：1 .尺寸精度：零件尺寸参数的精度。形状精度：零件形状与理想形状的接近程度。位置精度：零件上实际元素(点、线和表面)相对于参考位置的精度。2.1加工精度。根据国家

4、标准，常用的精度等级分为20个等级，分别用IT01、IT0、IT1和IT2IT18表示。数字越高，准确度越低。其中，IT5-IT13是常用的。高精度：IT5和IT6通常通过研磨获得。中等精度：IT7-IT10通常通过精车、铣削和刨削获得。低精度：IT11-IT13通常通过粗车、铣削、刨削和钻孔获得。2.1.1英寸精度、25，0 -0.04，零件尺寸元素的误差尺寸。问：哪两个因素与准确性有关？基本尺寸和公差尺寸。2.1.2形状精度，25轴加工后可能出现的形状误差，0.013，2.1.2形状精度，指零件上实际元件的形状与理想形状一致的程度；国家标准规定了六种形状公差(见下表):框架分为两个网格，箭

5、头指向要表达的表面，数字表示圆圈中的英文字母代表参考，框架分为三个网格，箭头指向要表达的表面，零件的精度等级及其相应的加工方法，2.2表面粗糙度，表面粗糙度：零件微观表面的不平度。其原因是：1)切削过程中刀具与工件相对运动产生的摩擦；2)加工过程中机床、刀具和工件的振动；3)切割过程中碎片从零件表面撕裂产生的痕迹；4)加工过程中零件表面发生塑性变形。2.2表面粗糙度及表面粗糙度对零件质量的影响：零件的表面粗糙度对机械零件的性能和使用寿命有很大影响，主要表现在以下几个方面：1)零件的粗糙表面会减少接触面积，增加单位面积压力，增加接触变形，增加摩擦阻力，加速磨损；2)表面粗糙度影响匹配性能。对于间

6、隙配合，表面粗糙且容易磨损，这导致间隙迅速增加；对于过盈配合，装配时可以将微小的凸峰压平，减少有效过盈量，降低配合强度。3)零件表面粗糙，腐蚀物质容易堆积在谷中，难以清除，造成表面腐蚀；4)当零件承受载荷时，应力集中容易发生在山谷中，导致裂纹和零件断裂。2.2表面粗糙度评定参数：常用的有轮廓算术平均偏差Ra、2.2表面粗糙度、h1h2h3hn、2.2表面粗糙度，国家标准规定表面粗糙度分为14个等级，分别用。表面粗糙度符号上的Ra值以微米(m)为单位。表面粗糙度符号的含义及应用2.3常用加工方法的表面特征2.4加工精度与零件表面粗糙度的关系精度：宏观几何参数误差表面粗糙度：微观几何参数误差加工精

7、度高，必须采用一系列高精度加工方法。相反，零件的表面粗糙度必须很低，所以零件必须采用一系列的加工方法来降低表面粗糙度。例：各种机床上的手柄：表面粗糙度很低，但精度不高。零件的加工精度和表面粗糙度有什么关系？机械零件的基本表面包括：外圆、内圆(孔)、平面和成形面。基本表面主要通过以下加工方法获得。3.切割运动和切割参数。要完成零件表面的切削，刀具和工件应具有成形表面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动的主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切割可能性的运动。可以有多种进给运动，3.1切削运动，3.1切削运动，机床的切削运动，3.

8、2切削参数，包括切削速度、进给量和回切量。切削速度：切削刃上所选点相对于工件主运动的瞬时速度，用V表示，单位为米/秒。进给量：刀具相对于工件在进给运动方向上的位移，用F表示。车削、钻削和铣削时，单位为毫米/秒，加工表面与待加工表面之间的垂直距离为：用ap表示，单位为毫米。 如下图所示：3.2.1车削切削速度和回切量的计算，V:切削速度d:工件直径n:工件转速，回切量：切削速度：待加工表面直径Dmax:加工表面直径dmin:回切量，3.3切削参数的合理选择，(1)粗加工按apfv顺序选择。 a)粗加工的主要目的是用最少的道次尽快切掉多余的金属，只留下后续工序的加工余量，因此，应根据毛坯尺寸先选择

9、最佳加工余量，粗加工时不应考虑表面粗糙度。 ap确定后，选择一个大的F以减少进料时间。C、ap和F确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提下，选择v (2)精加工。按v f ap顺序选择精加工的主要目的是保证产品质量，降低零件表面粗糙度。因此，首先应选择尽可能高的v，然后选择满足表面粗糙度要求的f，最后根据精加工余量确定ap，4。4.刀具的性能也是直接影响切削效果的一个重要因素，主要取决于两个因素：刀具材料和刀具的几何角度，4.1刀具材料应具备以下五个基本特征：1 .高硬度：HRC60以上；2.高强度和韧性：确保其能承受切割力的作用而不损坏；3.高热硬度：材料在高温下仍保持高硬度，热硬度用热硬

10、度温度表示；4.耐磨性好；5.良好的工艺性和经济性；碳工具钢：如T7、T8、T9T13等。适用于制造简单的手工工具，如锉刀、锯片等。合金工具钢：在碳工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，其耐热性低，如9SiCr，适合制造丝锥等低速成形工具；高速钢：含钨、铬、钒等合金元素较多，常用的有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适用于制造中速精加工工具；硬质合金：由碳化钨、碳化钛和钴组成，通过烧结法获得。4.1.1常用工具材料，4.1.1常用工具材料，常用硬质合金有：钨钴钛(YT)硬质合金：适用于加工钢材等塑料材料，其代号有YT5、YT15、YT30等。YT5用于粗加工，YT30用于精加工。钨钴硬质

11、合金(YG牌):适用于加工铸铁、青铜等脆性材料，代号为YG3、YG6、YG8等。YG8用于粗加工，YG3用于精加工。4.1.2其他工具材料和陶瓷：常用的工具陶瓷有两种：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是高硬度、高耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低、冲击韧性差和不能承受大的冲击载荷。金刚石：分为天然单晶金刚石刀具、整体人造多晶金刚石刀具和金刚石复合刀片三种。立方氧化硼是由软立方氧化硼在高温高压下加入催化剂转化而来。就一个刀齿而言，常用的刀具材料、各种多齿刀具或复杂刀具相当于一个车刀。车刀分为切削部分和夹紧部分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、主前刀面和副前刀面。前刀面和

12、主前刀面的交点称为主切削刃前刀面和副前刀面的交点。两个切削刃的相交处叫做刀尖，但是刀尖不是绝对锋利的。为了研究几何正交平面：通过主切削刃上的一个点并垂直于主切削刃在基面上的投影的平面，刀具的4.2几何角度(车刀的基本形状)，前角。正交平面中前刀面和基面之间的角度；后角。正交平面中主侧面和切削平面之间的角度；主偏转角Kr:主切削刃的投影和基准面上的进给方向之间的角度。二次偏转角Kr:二次切削刃的投影和基准面上相反进给方向之间的角度。刃倾角s，4.2.1车刀的几何角度，4.2.2正、负前角对于一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料时，应采用较小的前角；倾角的范围通常在-5和25之间。4.2

13、.3刃倾角S:主切削刃和切削平面中的基准面之间的角度。它主要影响刀头的强度和排屑方向。一般取s=10 10，粗加工常取负值以增加刀头强度；在精加工时始终取正值，以避免切屑刮伤加工表面。4.2.4当刀尖位于主切削刃的最高点时，刀片倾角S的正负为正，否则为负。4.3合理选择刀具角度，原有规律：为了提高切削效率，切削力会更大，所以强度会更高；精加工时，切削力小，所以刀具锋利，以保证零件质量。粗加工：小前角和后角，高强度精加工：大前角和锋利的工具；主偏角：车削台阶轴：车削外圆和端面90度；取45度的二次偏角：为了降低表面粗糙度，取小值：一般为5-15度的刃倾角：粗加工为负值，精加工为正值；麻花钻由工作

14、部分组成，前角：后角：f顶角2:两个主切削刃在垂直于钻轴的平面上投影的夹角，通常为2=116-120度；切削刃角度：切削刃和主切削刃之间投射在钻头垂直轴平面上的角度。通常是47-55度；4.4.1麻花钻、砂轮的主要几何角度：它是一种磨具，由磨料和粘结剂烧结而成。磨料：磨料是砂轮的主要组成部分，负责切割，因此磨料具有很高的硬度。粒度：指磨粒的大小。粘结剂：粘结剂在粘结磨粒中起作用。硬度：指磨粒从砂轮上脱落的难度。4.5砂轮的材料和形状，4.5.1常用磨料的特性和用途，刀具耐用度是从切削开始到磨损极限的切削时间。示例：硬质合金焊接工具的耐久性规定为60分钟。刀具的使用，钝化，刃磨刀具，包括：三种磨

15、损形式和三个磨损阶段，5.1刀具的使用过程，金属切削是指从工件表面切掉一层多余金属形成切屑的过程：1。金属在刀具前刀面的作用下被挤压并发生弹性变形。2.应力逐渐增加，导致塑性变形和滑动。3.应力达到强度极限，剪切滑移被压碎形成碎片。4.切掉。，1弹性变形2塑性变形3挤压芯片，6。金属切削过程中，常见的切屑有以下三种：a .条状切屑：使用大前角刀具，当形成条状切屑时，切削力稳定，表面光滑，但切屑是连续的，不安全或容易划伤加工表面。结节状切屑：切削速度低、进给速度大的中硬度钢时出现。当该切屑形成时，金属经历弹性变形、塑性变形、挤压开裂和切断，这是典型的切削过程，但是切削力波动很大，工件表面粗糙。C.碎裂：在加工铸铁和黄铜等脆性材料时发生。当这种切屑形成时，切削热和切削力集中在刀刃和刀尖上，刀具容易磨损。6。1金属切屑类型，6.2切屑堆积瘤：当切屑沿前刀面流