机械加工工艺第一章机械加工工艺概述.ppt

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第一章 机械加工工艺概述 金属切削加工是用切削刀具从毛坯上切去多余的金属,以获得具有所需的形状、尺寸精度和表面粗糙度的零件的加工方法。 第一节 切削加工方式与切削要素 一、切削运动 可分为主运动和进给运动,机床种类 主运动 进给运动 车床工件旋转 刀具直线 钻床钻头旋转 钻头直线 铣床铣刀旋转 工件直线 刨床刨刀直线 工件直线 磨床砂轮旋转 工件旋转、直线,1 . 回转体表面 2 . 平面 3 . 成形表面 二、切削用量 1.主运动(VC)切除金属所需的最基本的运动。 (只有一个) 2.进给运动(f)使切屑不断投入的运动。 (有一个或多个)例:车、铣、刨、磨、钻等。,二、切削用量 在切削过程中,工件上形成了三个表面: 待加工面1 加工表面2 已加工面3,1.切削速度V主运动线速度 v=dw n/1000 (m/min) 式中: n工件的转速(r/min) dw待加工面直径(mm) 往复运动: 平均速度v=2Lnr/1000 (m/min) 式中: L往复运动行程长度 nr主运动每秒钟的往复次数(str/s),2.进给量f (mm/r)工件每转刀具移动的距离。 进给速度Vf 刀具(或工件)移动速度。 3.背吃刀量ap 钻孔时p(mm),三、 切削层几何参数 )切削厚度(hD) 车外圆()时 )切削宽度(bD) 车外圆()时 )切削面积(),第二节 切削刀具 一、刀具的几何角度 切削刀具的种类繁多,不论刀具的结构多么复杂,都可以看成是以外圆车刀切削部分为基本形态演变而成的。 1.外圆车刀的 组成,车刀的切削部分(刀头): 三面、两刃、一尖。 1)前刀面A切屑流 出的表面。 2)主后刀面A与加 工表面相对的表面。 3)副后刀面A与已 加工表面相对的表面。 4)主切削刃SA与A相交。 5)副切削刃S A与A相交。 6)刀尖A、A与A相交。,车外圆时 1.2.3.4.5 表示车刀的什么几何元素?,2.外圆车刀的主要角度 1)辅助平面 由Pr 、 Ps 、Po组成主剖面参考系。 (1) Pr(基面)过主切削刃一点,垂直于该点切削速度V的平面。 ( Pr ) (2) Ps (切削平面)过主切削刃一点,与切削刃相切且垂至于Pr的平面。 (3) Po (主剖面)过主切削刃一点,垂直于Pr 和Ps的平面。 (Po 又称为正交平面),主剖面参考系,PrV,Ps,PsPr,Po,PoPs 、Pr,2)标注角度 假定:不考虑进给速度的大小,假定车刀A点与工件中心等高,刀杆中心线垂直于进给方向,切削刃上选定点A的主剖面标注角度参考系如图所示。,车刀的标注角度 车刀的标注角度是指刀具制造图上标注的角度,它是刀具的刃磨角度,也称静止角度。如图所示。 1)前角 o 2)后角 o 3)主偏角 r 4)副偏角 r 5)刃倾角 s,前角的正负,前角的正负,前角的正负,刃倾角的正负,刃倾角的正负,刃倾角的正负,3)车刀工作角度 车刀安装高度对前、后角的影响,车刀安装高度对前、后角的影响,车刀安装高度对前、后角的影响,二. 刀刃上选定点安装高低对工作角度的影响,进给运动对工作角度的影响,车刀安装偏斜工作角度的影响,车刀安装偏斜对工作角度的影响,车刀安装偏斜对工作角度的影响,刀柄中心线与进给方向不垂直时工作角度的变形,二、刀具合理几何参数的选择,前角的作用,直接影响刀具的锋利程度,刀具锋利,切屑变形程度,切削力,前角,直接影响切削刃的强度和刀头强度,前角,刀刃及刀头强度,易蹦刃,楔角,直接影响切屑的形状和断屑效果,前角,切屑变形程度,易断屑,选择原则,工件材料:,脆性材料:O小,塑性材料: O大,刀具材料:,刀具的b、k较大,则O可选大值,加工条件:,粗加工时:O小,精加工时: O大,后角的作用,后角的主要作用是减少后刀面与加工工件之间的摩擦和磨损。后角过大,会削弱切削刃和刀头的强度。通常O=512,选择原则,工件材料:,刀具材料:,刀具的b、k较大,则O可选大值,加工条件:,粗加工时: O小,精加工时: O大,工件的b、HB较大,则O可选小值,主偏角、副偏角的作用,影响残留面积的高度,、,Rmax,影响三个切削分力的大小和比例关系,主偏角、副偏角的作用,主偏角影响切屑层的形状,在f、ap相同的情况下:,bD ,刀刃工作长度,单位负荷,选择原则,工件材料:, ,工艺系统刚性:,刚性好,则取小值。,加工条件:,粗加工时: 大,精加工时: 小,HB ,刃倾角的作用,影响刀尖的强度以及切屑的流向: s 0,切屑流向待加工面; s 0,切屑流向已加工面;,一般情况下: 粗加工时:s=0-5 精加工时:s=0+5 工艺系统刚性不足,则s 0,切削层与切削方式,三、多齿刀具的几何角度 多齿刀具每一刀齿都可以看成是一把车刀。 1.麻花钻头 两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面(棱边)、两条主切削刃两条副切削刃、一条横刃,主切削刃上 各点的基面位置不同, (A点的基面PrA ) 主要几何角度: 1)前角(o) 外缘处o 约30, 靠近横刃处o =-30, 横刃上o =-5060,2)后角(o) 后角o是在以钻头中心为轴心的圆柱剖面内度量的。由于进给运动的影响,e比f小愈近中心减小愈大。标准麻花钻外缘处o =814,近中心处o =2025 3)螺旋角() 其大小由螺旋槽的导程S和直径钻头d0决定,标准麻花钻螺旋角=1830 4)顶角(2) 标准麻花钻顶角2=116118。,标准麻花钻在结构上存在的缺点: 横刃处很大的负前角,挤刮金属,轴向抗抗力大,易钻偏。 外缘处o约30,但靠近横刃处o=30; 副后角为0,散热条件差; 主刃长,不易排屑。 2. 铣刀 圆柱铣刀端铣刀盘状铣刀槽铣刀立铣刀角铣刀成形铣刀等。,铣刀 类型,3. 砂轮由磨料+结合剂组成。 特性:磨料,粒度,硬度,结合剂,组织,形状和尺寸等。,1)磨料 刚玉类,GZ,GB,GD,GW,GG 碳化硅类:TH,TL 金刚石类:JR 2)粒度 粒度选择与粗糙度 生产率等因素有关。 3)结合剂 砂轮能否耐腐承受冲击等取决于结合剂。 常用的有陶瓷结合剂(A) 树脂结合剂(S) 橡胶结合剂(X) 金属结合剂(J),4)硬度 5)组织 组织号数是以磨粒占砂轮体积的百分比来确定。紧密(0,1,2,3,4号)中等(5,6,7,8号)疏松(9,10,11,12号) 6)形状和尺寸 四、刀具材料 1.刀具材料应具备的性能 1)高硬度 2)足够的强度和韧性 3)高耐磨性,4)高的热硬性 5)良好的工艺性 2.刀具材料的种类 1)碳素工具钢 HRC61-65,耐热200-250,v8m/min。常用T10A,T12A 2)合金工具钢 HRC65-67,耐热350-400,v10-15m/min。常用9SiCr,CrWMn。,3)高速钢 HRC67-70,耐热550-600,v30-40m/min。常用W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2。 4)硬质合金 HRA87-92(相当于HRC70-75),耐热1000,v=100-300m/min。 我国常用的硬质合金有 YG类,YG3,YG6,YG8,YG3X,YG6X等;,YT类,YT5,YT14,YT15,YT30。 通用硬质合金YW(YT+TaC或NbC),YW1,YW2。 表面涂层硬质合金:TiC涂层,TiN涂层,TiC-TiN复合涂层,Al2O3涂层。 5)陶瓷 HRA93-94,耐热1200,v达300m/min以上。常用AM,AMF,AT6,SG3,SG4,LT35,LT55等。,6)金刚石 HV10000,IT5,Ra0025-0012m,耐热800。 7)立方氮化硼(CBN) HV8000-9000,IT6,Ra04-02m,耐热1300-1500。,
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