机械加工工艺第一章机械加工工艺概述.ppt

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。,