《金属加工的基础》PPT课件

机 械 制 造 工 程 学 Machine Manufacturing Engineering 机 械 制 造 工 程 学 机 械 制 造 工 程 学 一 、 零 件 的 种 类 及 组 成 机 械 制 造 工 程 学 一 、 零 件 的 种 类 及 组 成 平 面 机 械 制 造 工 程 学 一 、 零 件 的 种 类 及 组 成 圆 柱 面 机 械 制 造 工 程 学 一 、 零 件 的 种 类 及 组 成 切 削 刀 具 与 工 件 之 间 必 须 有 一 定 的 相对 运 动 机 床 提 供 ； 切 削 刃 有 一 定 的 形 状 刀 具 保 证 。 机 械 制 造 工 程 学 切 削 运 动 直 线 运 动旋 转 运 动 简 单 成 形 运 动直 线 运 动旋 转 运 动 复 合 成 形 运 动 机 械 制 造 工 程 学 1. 主 运 动 ： 直 接 切 除 工 件 上 的 切 削 层 ， 使 之 变 为 切 屑 ， 以 形 成 工件 新 表 面 的 运 动 。 通 常 用 切 削 速 度 Vc (m/s、 m/min)表 示 。特 点 ： 速 度 高 、 功 耗 大 、 只 能 有 一 个 。2.进 给 运 动 ： 不 断 地 把 切 削 层 投 入 切 削 的 运 动 。 通 常 用 Vf、 f或 fz 表 示 ， 单 位 分 别 为 mm/s、 mm/r、 mm/z。特 点 ： 速 度 低 、 功 耗 小 、 可 以 是 断 续 运 动 、 也 可 有 多 个 。3.合 成 切 削 运 动 ： 主 运 动 和 进 给 运 动 合 成 的 运 动 。 用 Ve表 示 。 机 械 制 造 工 程 学 机 械 制 造 工 程 学 机 械 制 造 工 程 学 1. 切 削 速 度 ： (Vc) 2. 进 给 量 ： ( f ) 3. 背 吃 刀 量 ： (ap)“切 削 刃 选 定 点 相 对 与 工 件 主 运 动 的 瞬 时 速度 ” 。 通 常 以 最 大 线 速 度 为 准 。主 运 动 是 旋 转 运 动 时 ：主 运 动 是 直 线 运 动 时 ：切 削 速 度 )s/m(601000 )nd(v wc )s/m(601000 nL2v rc 机 械 制 造 工 程 学 1. 切 削 速 度 ： (Vc) 2. 进 给 量 ： ( f ) 3. 背 吃 刀 量 ： (ap) “工 件 或 刀 具 每 转 一 转 时 ， 两 者 沿 进给 方 向 的 相 对 位 移 ” 。vf (mm/s), f (mm/r), fz (mm/z)60 nzf60nfv zf 进 给 量 机 械 制 造 工 程 学 1. 切 削 速 度 ： (Vc) 2. 进 给 量 ： ( f ) 3. 背 吃 刀 量 ： (ap) “工 件 上 已 加 工 表 面 和 待加 工 表 面 之 间 的 垂 直 距离 ” 。对 于 外 圆 车 削 ： )(2 mmdda mwp 背 吃 刀 量 机 械 制 造 工 程 学 一 、 刀 具 切 削 部 分 的 结 构 要 素 机 械 制 造 工 程 学 归 结 起 来 ： “ 三 面 两 刃 一 尖 ”前 刀 面 Ar后 刀 面 A副 后 刀 面 A 交 线交 线 主 切 削 刃 s副 切 削 刃 s 刀 尖连 接 部 分 机 械 制 造 工 程 学前 提 条 件 ： 不 考 虑 进 给 运 动 ； 车 刀 刀 尖 与 工 件 中 心 等 高 ； 刀 杆 中 心 线 与 进 给 方 向 垂 直 ； 刀 具 的 安 装 面 与 基 面 Pr平 行 。归 纳 为 假 定 工 作 条 件 ：假 定 运 动 条 件 和 假 定 安 装 条 件 。 刀 具 标 注 角 度 参 考 系 是 用 于 设 计 、 制 造 、刃 磨 和 测 量 刀 具 几 何 角 度 的 参 考 系 。 机 械 制 造 工 程 学 1.基 面 Pr：“ 通 过 主 切 削 刃 上 选 定点 垂 直 于 主 运 动 方 向 的平 面 ” 机 械 制 造 工 程 学2.切 削 平 面 Ps：“ 通 过 主 切 削 刃 上 选 定点 ， 与 切 削 刃 相 切 并 垂直 于 基 面 的 平 面 ” 。 机 械 制 造 工 程 学 3.正 交 平 面 （ 主 剖 面 ） Po：“ 通 过 主 切 削 刃 上 选 定 点 ，并 同 时 垂 直 于 基 面 和 切 削 平面 的 平 面 ” 。 机 械 制 造 工 程 学 法 平 面 Pn:“通 过 主 切 削 刃 上 选 定 点 ， 并 垂直 于 切 削 刃 的 平 面 ” 。 机 械 制 造 工 程 学 假 定 工 作 平 面 （ 进 给 剖 面 ）Pf：“ 通 过 主 切 削 刃 上 选 定 点 ，平 行 于 进 给 方 向 并 垂 直 于 基面 的 平 面 ” 机 械 制 造 工 程 学 背 平 面 （ 切 深 剖 面 ） Pp:“通 过 主 切 削 刃 上 选 定 点 ， 同时 垂 直 于 基 面 和 假 定 工 作 平面 的 平 面 ” 。 机 械 制 造 工 程 学 在 基 面 内 测 量 的 角 度 ：主 偏 角 ：“ 主 切 削 刃 在 基 面上 的 投 影 与 进 给 方向 的 夹 角 ” 。 机 械 制 造 工 程 学 在 基 面 内 测 量 的 角 度 ： 副 偏 角 ：“ 副 切 削 刃 在 基 面上 的 投 影 与 进 给 相反 方 向 的 夹 角 ” 。 机 械 制 造 工 程 学 在 基 面 内 测 量 的 角 度 ： 刀 尖 角 ：“ 主 切 削 刃 与 副 切 削 刃 之 间 的 夹角 ” 。 r=180-(r+r) 机 械 制 造 工 程 学 在 正 交 平 面 内 测 量 的 角 度 ： 机 械 制 造 工 程 学 在 正 交 平 面 内 ： 前 角 ： o“前 刀 面 与 基 面 之 间的 夹 角 ” 。后 角 ： o“后 刀 面 与 切 削 平面 的 夹 角 ” 机 械 制 造 工 程 学 机 械 制 造 工 程 学 刃 倾 角 ： S“ 主 切 削 刃 与 基面 之 间 的 夹 角 ” 机 械 制 造 工 程 学 dfndnfvvtg cfooe 0oe 机 械 制 造 工 程 学 Dh2sin p pppe pppe 机 械 制 造 工 程 学 一 、 切 削 层 参 数 “ 刀 具 沿 进 给 方 向 移 动 一 个 进 给 量 f， 由 一 个 刀齿 正 在 切 削 着 的 金 属 层 ” 。 切 削 层 的 大 小 和 形 状 直 接 影 响 ： 刀 具 切 削 部 分 承 受 的 载 荷 大 小 ； 决 定 了 切 屑 的 尺 寸 和 形 状 。 机 械 制 造 工 程 学 切 削 层 截 面 尺 寸 称 为 切 削 层 参 数 。切 削 层 参 数 通 常 在 垂 直 于 主 运 动 方 向 的 基 面 内 测 量 。 机 械 制 造 工 程 学 机 械 制 造 工 程 学 二 、 切 削 方 式 1.正 切 屑 和 倒 切 屑 正 切 屑 ：特 征 是 hD bD倒 切 屑 ：特 征 是 对 等 屑 ：特 征 是 机 械 制 造 工 程 学 2.正 切 削 和 斜 切 削 正 切 削 （ 直 角 切 削 ） ：切 削 刃 垂 直 于 合 成 切 削速 度 方 向 的 切 削 方 式 。 斜 切 削 （ 斜 角 切 削 ） ：切 削 刃 不 垂 直 于 合 成 切 削速 度 方 向 的 切 削 方 式 。 机 械 制 造 工 程 学 一 、 刀 具 材 料 应 具 备 的 基 本 性 能 ：1. 高 的 硬 度 ： 必 须 高 于 工 件 硬 度 ， 通 常 应 在 60HRC以 上 ；2. 足 够 的 强 度 和 韧 性 ；3. 较 高 的 耐 磨 性 ；4. 较 高 的 耐 热 性 ；5. 良 好 的 导 热 性 和 工 艺 性 。 机 械 制 造 工 程 学 1. 高 速 钢 （ 1900年 首 次 使 用 ）基 本 性 能 ： 硬 度 ： 62 66HRC 耐 热 性 ： 500 600 切 削 速 度 ： V 30 m/min 工 艺 性 ： 工 艺 性 好 ， 适 用 于 制 造 复 杂 刀 具 。常 用 牌 号 ： W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 W6M o5Cr4V2Al 普 通 高 速 钢 (属 钨 系 高 速 钢 )， 国 内 使 用 最为 普 遍 。主 要 用 于 制 造 钻 头 、 铰 刀 、 铣 刀 、 拉 刀 、丝 锥 、 齿 轮 刀 具 等 。 普 通 高 速 钢 (属 钨 钼 系 高 速 钢 )。碳 化 物 分 布 的 均 匀 性 、 韧 性 和 高 温 塑 性 均胜 过 W18Cr4V ， 但 可 磨 性 不 如 W18Cr4V 。主 要 用 于 制 造 热 轧 钻 头 。 高 性 能 高 速 钢 (属 铝 高 速 钢 ) 。是 在 W6Mo5Cr4V2 的 基 础 上 加 工 Al增 C形成 的 ， 具 有 良 好 的 综 合 性 能 ， 价 格 低 廉 。是 我 国 独 创 的 新 型 高 速 钢 材 料 。高 速 钢 是 加 入 了 W、 Mo、 Cr、 V等 合 金 元素 的 一 种 合 金 工 具 钢 。 机 械 制 造 工 程 学 2. 硬 质 合 金 （ 1930年 出 现 ）基 本 性 能 ： 硬 度 ： 71 76HRC 耐 热 性 ： 800 1000 切 削 速 度 ： V=100 300 m/min 工 艺 性 ： 工 艺 性 差 ， 不 适 用 于 制 造 整 体 结 构 的 复 杂 刀 具 。典 型 牌 号 ： K类 硬 质 合 金 （ 钨 钴 类 YG） P类 硬 质 合 金 （ 钨 钛 钴 类 YT） M类 硬 质 合 金 （ 通 用 类 YW）成 分 ： WC+Co多 用 于 加 工 短 切 屑 的 金 属 或 非 金 属 ， 如 ：铸 铁 、 青 铜 等 。 用 红 色 作 标 志 。常 用 牌 号 ：K01(YG3)、 K20(YG6)、 K30(YG8)等 精 加 工 粗 加 工成 分 ： WC+TiC+Co多 用 于 加 工 长 切 屑 的 黑 色 金 属 ， 如 ： 钢材 等 。 用 蓝 色 作 标 志 。常 用 牌 号 ：P01(YT30)、 P10(YT15)、 P30(YT5)等 精 加 工 粗 加 工成 分 ： WC+TiC+TaC(NbC)+Co既 可 用 于 加 工 短 切 屑 的 铸 铁 ， 也 可 用 于 加工 长 切 屑 的 钢 材 。 用 黄 色 作 标 志 。常 用 牌 号 ：M10(YW1)、 M20(YW2)、 M30(YW3)等 精 加 工 粗 加 工硬 质 合 金 是 由 金 属 碳 化 物 粉 末 和 金 属 粘 结剂 经 粉 末 冶 金 方 法 制 成 。 硬 质 合 金 是 当 今最 主 要 的 刀 具 材 料 之 一 。金 属 碳 化 物 有 ： WC、 TiC、 TaC、 NbC，为 1 4m的 粉 末 。金 属 粘 结 剂 有 ： Co、 Mo、 Ni。 机 械 制 造 工 程 学 陶 瓷 人 造 聚 晶 金 刚 石 （ PCD） 立 方 氮 化 硼 （ CBN） “Al2O3或 Si3N4添 加 不 同 的 金 属 元 素 (Ni、Co、 Mo、 W)或 金 属 炭 化 物 (TiC、 WC)，采 用 热 压 和 烧 结 的 方 法 获 得 ” 。特 点 ： 硬 度 高 、 耐 磨 性 好 ， 91 95HRA。 耐 热 性 高 ， 1200 。 切 削 速 度 高 达 100 400 m/min。 抗 弯 强 度 、 冲 击 韧 性 较 差 。缺 点 ： 脆 、 易 崩 刃 。主 要 用 于 平 稳 车 削 的 冷 硬 铸 铁 、 高 硬 钢等 精 加 工 和 半 精 加 工 。 “高 温 下 借 助 合 金 触 媒 的 作 用 ， 由 石 墨转 化 而 成 ” 。特 点 ： 硬 度 高 、 耐 磨 性 极 好 。 10000HV以 上 。 耐 热 性 ： 700 800 ， 不 能 在 高 温 下切 削 ， 800 以 上 会 石 墨 化 。 冲 击 韧 性 、 抗 弯 强 度 低 。 只 有 硬 质 合金 的 1/4。 与 Fe的 亲 和 力 强 ， 不 能 加 工 铁 族 材 料 。 适 用 于 硬 质 合 金 、 玻 璃 等 高 硬 材 料 的精 加 工 。与 金 刚 石 相 比 ： 硬 度 ： 8000 9000HV， 硬 度 仅 次 于金 刚 石 。 耐 热 性 ： 1300 1500 与 Fe的 亲 和 力 小 ， 能 加 工 铁 族 材 料 。主 要 适 用 于 淬 硬 钢 、 耐 磨 铸 铁 、 高 温 合金 等 高 硬 铁 族 材 料 的 精 加 工 或 半 精加 工 。3. 超 硬 刀 具 材 料 机 械 制 造 工 程 学 4. 涂 层 刀 具 材 料 涂 层 刀 具 通 过 在 刀 具 基 体 上 涂 覆 金 属 化 合 物薄 膜 ， 以 获 得 远 高 于 基 体 的 表 面 硬 度 和 优 良 的 切削 性 能 。 常 用 的 刀 具 基 体 材 料 主 要 有 ： 高 速 钢 、 硬 质合 金 、 金 属 陶 瓷 、 陶 瓷 等 。 涂 层 材 料 ： 氮 化 钛 (TiN)、 碳 氮 化 钛 (TiCN)、氮 化 铝 钛 (TiAlN)、 碳 氮 化 铝 钛 (TiAlCN)等 。 其中 TiAlN在 超 高 速 切 削 中 性 能 优 异 ， 其 最 高 工 作 温度 可 达 900 ， 硬 度 可 达 3400 3600HV 。 氮 化 钛 (TiN)碳 氮 化 钛 (TiCN)氮 化 铝 钛 (TiAlN) 机 械 制 造 工 程 学