切削加工分析

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 切削加工工艺,理论基础,2.1切削加工概述,一、切削加工的地位和种类,切削加工是利用,切削刀具,从工件,（毛坯）,上切去多余的材料，使零件具有符合图样规定的,几何形状、尺寸,和,表面粗糙度,等方面要求的加工过程。,1、切削加工的地位,比重最大、用途最广。,工作母机,80%90%,为金属切削加工机床。,2、切削加工的种类,钳工：,在钳工台上以手持工具为主，对工件进行加工的切削加工方法。,（划线、锯削、錾削、锉削、刮削、钻孔、扩孔、绞孔以及攻螺纹、套螺纹、手工研磨、抛光、机械装配和设备修理。）,机械加工（机工）：,在机床上利用机械力对工件进行加工的切削方法。,（车、钻镗铣刨拉插磨珩磨超精加工和抛光等。,二、切削加工的特点和发展方向,1、切削加工的特点,1）几何精度变化范围广：,尺寸精度：分为20级：,T00、T01、T1、T2,-,T18,T7 T6常用于机床,、机器、车辆和仪表；,T9 T8属于中等精度，用于重型机械。,形状精度：直线度、平面度、圆度、圆柱度等。,位置精度：平行度、垂直度、同轴度、对称度等。,2）表面加工质量以表面粗糙度标记,0.00825,m,标记：,数字为Ra（,m,）。Ra越小，表面愈光洁。,3）切削加工零件的材料、形状、尺寸和重量的适应范围很大，主要表现在：,a材料可以是金属材料，也可以是非 金属材料。,b可以是形状较复杂的零件。,c零件的尺寸大小一般不受限制。,4)生产率较高，一般高于其他加工方法,2、切削加工的发展方向,高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化,1）加工设备朝着高精度、高效率、自动化、柔性化和智能化发展。,2）刀具材料朝着超硬方向发展。,3）生产规模由目前的小批量和单品种大量向多品种变批量方向发展。,4）切削加工将被融合到计算机辅助设计与计算机辅助制造、计算机集成制造系统等高新技术和理论中，实现设计、制造和检验与生产管理等全部生产过程的自动化。,三、切削运动、切削要素及切削层参数,.工件加工所需的运动,1）切削运动切削机床上刀具与工件的相对运动。,车 削,铣 削,根据其作用不同而分为,主运动,和,进给运动,。,主运动,速度最高、消耗功率最大、切下金属的主体运动。如车削中工件的旋转运动；铣削中刀具的旋转等,。,进给运动,（个或多个）,维持新的金属层连续,投入切削，消耗功率小。,如车削中车刀的直线平移,（轴向或径向进给）和铣,削中工作台带着工件的直,线移动。,2）辅助运动,机床中除切削运动外，为完成机床工作循环，有时还需调整刀具切削刃与工件相对位置的运动和其他辅助动作，称为辅助运动。,如：刀架、工作台的快速接近或退出工件，工件或刀具回转的分度运动，刀具的快速移动及变速、换向、启停等操纵及控制运动。,切削速度主运动速度,c,.切削要素和切削层参数,1）切削用量三要素：包括,切削速度、进给量和背吃刀量,。,主运动为旋转：,式中 d工件或刀具直径,（mm）；,n工件或刀具转速,（r/s或r/min）；,进给速度或,进给量（f）,切削刃上任一点相对,于工件的进给运动速度，,单位为mm/s或mm/min，,此称进给速度。,进给量（常以 f 表示）是主运动旋转一周或一个往复行程时，工件和刀具在进给方向上的相对位移量，单位为mm/r或mm/dst。,背吃刀量（,p,）,背吃刀量，比如车削，是,工件已加工表面与待加工表,面的垂直距离，即,式中,d,w,工件待加工表面直径（mm）；,d,n,工件已加工表面直径（mm）。,主运动为往复直线运动，如刨削：,式中,nr主运动（直线）,每秒或每分钟的,往复次 数（st/s,或st/min）；,L往复行程长度,（mm）。,2）切削层参数,a.切削层的公称厚度h,D,b.切削层的公称宽度b,D,c.切削面积A,D,四、刀具,了解刀具材料、刀头,几何形状及典型刀具结,构特点。,1刀具材料,1）刀具性能要求,高硬度足够强度和冲击韧度；高热硬性，即具有高温（600700）硬度,（红硬度）；良好的工艺性能和低成本。,2）常用刀具材料,高速钢：,W18Cr4V,（,600,时,48HRC,）,W6Mo5Cr4V3,（,630650,可,保持,60HRC,的硬度）（用于高,速切削）；,合金工具钢：,9Mn2V,、,9SiCr,、,CrWMn,等,一般刀具；,碳素工具钢：,T8,、,T10A,等（钳工刀具）；,硬质合金：用粉末冶金制取，用于切削难加工材料；,YG（K）：WCCo,YT（P）：WCTiCCo,YW（M）：WCTiCTaC,其他类,：（用于切削难加工材料），包括：,涂层（,TiC,）,刀具；陶瓷（,Al2O3TIC,）,和金刚石（刻划玻璃）刀具等,。,2.刀头几何参数,1）“三面两刃一刀尖”,以车刀为例。,前刀面,切屑沿其流出的表面（刀头上面）；,副后刀面,与工件已加工表面相对应的刀头平 面，包容副切削刃；,主后刀面,与工件加工表面相对应的刀头平面包容主切削刃；,主切削刃,前刀面与主后刀面的交棱；承担主,体切削工作。,副切削刃,前刀面与副后刀面的交棱。,刀 尖,（实为小圆弧状或线形）,两刀刃的交点。,2）借助三个辅助面（正交平面参考系）基面、切削平面、正交平面,基面,通过主切削刃上某一点而垂直于切削速度方向的平面，用Pr表示，可视为水平面。,切削平面,通过主切削刃上某一点且垂直基面的平面（包容切削速方向），以Ps表示。,正交平面（主剖面）,通过主切削刃上某一点且与切削刃在基面上的投影垂直，也必然分别垂直于基面,P,r,和切削平面,P,s,。用,P,o,表示。,P,r,、P,s,和P,o,三者构成了空间正交平面的参考系，借用于反映刀头角度。,3）“前角、后角两偏角”刀头标注角度,用于刀头设计、制造、刃磨和测量；标示,前刀面、后刀面（三面）的空间位向。,以外圆车刀为例：,前角,正交平面P,0,内前刀面与基面的夹角，以,0,表示,在正交平面内测量。,0,增大，车刀锋利，减小与切屑的磨损。,主后角,正交平面,P,0,内主后刀面与切削平面的夹角。以,0,表示。,0,增大，减小刀头与工件的磨损。,两偏角,主偏角和副偏角，表示两切削刃偏离进给方向的空间位向。即：,主切削刃在基面Pr的投影与进给方向 f 的夹角称为主偏角，以Kr表示。一般取值30,75,。,Kr增大（90），用于切削的刃长减小，刀具耐用度增加，径向力降低。车削细长轴时弯曲变形小。,副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角，称为副偏角。以Kr表示，一般取值510。Kr减小，减小刀具磨损,，,有利于降低表面粗糙度。,还有一个“刃倾角”,切削平面Ps上主切削刃对基面的倾角，以,0,表示。,刃倾角的正负：,刃尖为最高点，主切削刃向下倾斜，,0,定为正。,刃尖处于最低点，主切削刃向上倾斜，,0,定为负。,0,取负值时，刀头强度加大，适于铸铁粗加工。,0,取正值时，切屑流向待加工表面。,0,取负值，对于带状切屑，切屑流向已加工表面，有可能刮伤加工表面。这一点，需要注意。,3、车刀磨刃技巧,取,0,=+3，切屑流向待加工表面。,主切削刃磨有,0.150.2mm,的倒棱，能提高刀刃,强度。,大前角，令,0,=1530，切削力小，前刀面上 磨有平行于主切削刃的圆形卷屑槽（,46mm,深）。,主偏角K,r,=90,，切削刃长度最小，工件受力,（径 向力）变形最小。用于细长轴精加工。,4、刀具耐用度,即用经验规定的刀具投入切削时间作为限定刀具磨损量的实用标准。,如：高速钢车刀、刨刀、镗刀，耐用度,3060min；,钻头：80120min；,硬质合金铣刀：90180min；,切削自动线刀具：240280min。,涂层刀具：耐用率提高12倍。,刀具耐用度指各类刀具从开始投入切削到实用标准规定的磨损限度为止的切削时间（min）。显然，不同刀具的耐用度会有差异。,