制造工艺装备1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 制造工艺装备,全书重点,内容：,金属切削刀具,机床,机床夹具,2-1,金属切削刀具,一,.,金属切削加工的基本概念,切削运动与切削用量,为了切除多余的金属，刀具和工件之间必须有相对运动，即切削运动。切削运动可分为,主运动,和,进给运动,。,切削用量,是指切削速度,V,c,，,进给量,f,(,或进给速度,V,f,),和背吃刀量,a,p,三者的总称,。,切削运动：主运动,-,工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动,；进给运动,-,使切削层不断投入切削以逐渐切出整个表面的运动,。,工件表面：待加工表面；已加工表面；过度表面,外圆车削的切削运动与加工表面,平面刨削的切削运动与加工表面,外圆磨削,内圆与平面磨削,镗削,齿面加工,切削用量（切削三要素）,切削速度,v,c,=P,i,dn,/1000,进给量,f,或进给速度,v,f,背吃刀量,a,p,=(,d,w,-,d,m,)/2,切削层参数,切削层指刀具在切削部分的一个单一（单位）动作所切除的工件材料层。,公称厚度,h,D,公称宽度,b,D,公称横截面积,A,D,=,h,D,b,D,=,fa,p,沿过渡表面所测量的切削尺寸,二,.,金属切削刀具的基本概念,切削部分组成（车刀）,前刀面,主后刀面,副后刀面,主切削刃,副切削刃,刀尖,其它各类刀具可看作为车刀的演变和组合。,(a),刨刀,(b),钻头,(c),铣刀,刀具切削部分的几何角度,刀具标注角度参考系,基面,P,r,切削平面,P,s,正交平面,P,o,以上为正交平面参考系,刀具标注角度,前角,后角,主偏角,刃倾角,刃倾角,刀具标注角度,刃倾角正负的规定,作业与思考题为课后,2-1,和,2-5,题,刀具的工作角度（实际角度）,横向进给的影响,刀具的工作角度（实际角度）,横向进给的影响,轴,(,纵,),向进给的影响,轴向进给的影响,刀具安装高度的影响,刀具安装高度的影响,刀杆中心线偏斜的影响,三,.,刀具材料,问题,1,：刀具材料有那些？刀具材料的性能与特点？,问题,2,：普通高速钢有什么特点,?,常用的牌号有哪些,?,主要用来制造哪些刀具,?,问题,3,：什么是硬质合金,?,常用的牌号有哪几大类,?,一般如何选用,?,三,.,刀具材料,刀具切削,性能,的好坏取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和结构尺寸,。,高的硬度,：比工件高，,HRC60,高的耐磨性,：,耐用度,足够的强度和韧性,：,不崩,刃，不断,高的耐热性（热稳定性）,：,高温时可以加工,良好的热物理性能和耐热冲击性能,良好的工艺性能,：,刀具制造成本低,常用刀具材料,刀具材料有碳素,工具钢,、合金工具钢、,高速钢、硬质合金,、,陶瓷、金刚石、立方炭化硼等,高速钢,表,2-1,含有较多钨、钼、铬、钒等元素的高合金工具钢,较高的硬度,（热处理硬度达,HRC6267,）,和,耐热性,（切削温度可达,550600,）,切速比碳素工具钢和合金工具钢高,13,倍（因此而得名），刀具耐用度高,1040,倍，甚至更多,可以加工从有色金属到高温合金的范围广泛的材料,制造工艺简单，能锻造，容易磨出锋利的刀刃,在复杂刀具（钻头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等）的制造中占有重要地位。,用途分：,通用型高速钢,和,高性能高速钢,制造工艺,分：,熔炼高速钢,和,粉末冶金高速钢,硬质合金,用高耐热性和高耐磨性的,金属碳化物,（碳化钨，碳化钛，碳化钽，碳化铌等）与,金属粘结剂,（钴，镍，钼等）在高温下烧结而成的粉末冶金制品。,硬度：,HRA89-93,，,能耐,850-1000C,的高温，良好的耐磨性，切速可达,100-300m/min,，,可加工包括淬硬钢在内的多种材料，,广泛应用,硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，不锋利，较难加工，不易做成形状复杂的整体刀具,常用的硬质合金有钨钴类（,YG,类），钨钛钴类（,YT,类）和通用硬质合金（,YW,类）,3,类,涂层刀具和其它刀具材料,涂层刀具,：,耐磨性高的难熔金属化合物,耐用度至少可提高,13,倍（硬质合金刀片），或,210,倍（高速钢）。加工材料的硬度愈高，效果愈好。,陶瓷材料,：,以氧化铝为主要成分，经压制而成,在,1200C,时可保持,HRA80,的硬度，脆,人造金刚石,：,在高温高压下由石墨转化而成,极高的硬度（显微硬度可达,HV10000,）,和耐磨性，摩擦系数小，切削刃非常锋利。很高的加工表面质量,热稳定性较差（不得超过,700,800,），与铁元素的化学亲和力很强，不宜加工钢铁件。加工硬质合金,立方氮化硼,：,由六方氮化硼在高温高压下转变而成,硬度热稳定性很高（可达,13001400C,）,最大的优点：在高温（,12001300C,）,时也不易与铁族金属起反应。,刀具角度的选择,1.,选择前角,g,0,2.,选择后角,o,3.,选择主偏角,r,和副偏角,r,4.,选择刃倾角,l,s,应当指出，刀具各角度之间是相互联系，相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。,选择前角,g,0,影响：,切削的难易程度,-,很大。前角，使刀刃变得锋利，使切削更轻快，切屑变形，切削力和切削功率,前角，刀刃和刀尖强度，散热体积，影响刀具寿命。对表面粗糙度，排、断屑等有一定的影响。,主要取决于：,工件材料、刀具材料、加工要求,工件强度、硬度较低时，取较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（如钢）选较大的前角，脆性材料（如铸铁）选较小的前角。刀具材料韧性好（如高速钢），前角可选得大些，反之（如硬质合金）则前角应选得小一些。粗加工时，特别是断续切削时，应选用较小的前角，精加工时应选用较大前角。,硬质合金车刀的前角,0,在,5,20,范围内选，高速钢刀具的前角应比硬质合金刀具大,5,10,，而陶瓷刀具的前角一般取,5,15,。,选择后角,影响：,加工表面的质量。,主要取决于：,工件材料,、切削厚度和工艺系统的刚性有关,刀具材料,、,加工要求,后角的主要功用是减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。,切削厚度越大，刀具后角；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工艺系统刚性较差时，应适当减小后角；刀具尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。,车削一般钢和铸铁时，车刀后角常选用,4,6,。,选择,主偏角和副偏角,影响：,刀具的耐用度、工艺系统的变形和振动,。,减小主偏角和副偏角，刀具耐用度，加工表面的粗糙度。,主偏角和副偏角还会影响各切削分力的大小和比例。如车削外圆时，主偏角，背向力,Fp,明显，进给力,F,f,增大，工艺系统的弹性变形和振动。,在工艺系统刚性较好时，主偏角宜取较小值，如,30,45,；当工艺系统刚性较差或强力切削时，一般取,60,75,；车削细长轴时，取,90,93,，以减小背向力,Fp,。,副偏角的大小主要根据表面粗糙度的要求选取，一般为,5,15,，粗加工时取大值，精加工时取小值。,选择,刃倾角,刃倾角入主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。在加工一般钢料和铸铁时，无冲击的粗车取,0,-5,，精车取,0,5,；有冲击负荷时，取,-5,-15,；当冲击特别大时，取,-30,-45,。切削高强度钢、冷硬钢时，为提高刀头强度，可取,-30,-10,。,作业与思考题,2-6,刀具的工作角度和标注角度有什么区别,?,影响刀具工作角度的主要因素有哪些,?,试举例说明。,2-9,刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角各有何作用,?,如何选用合理的刀具切削角度,?,