切削加工基础知识汇总.

《切削加工基础知识汇总.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《切削加工基础知识汇总.（257页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、切削加工基础知识,切削加工基础知识,1.1 切削加工概述 1.2 刀具与刀具切削过程 1.3 磨具与磨削过程 1.4 普通切削加工方法综述 1.5 常见表面加工分析,1.1 切削加工概述,切削加工是利用切削工具从工件上切除多余材料,使工件获得符合图样要求的形状、尺寸以及表面质量的加工方法. 切削加工（Cutting）是指采用具有规则形状的刀具从工件表面切除多余材料，从而保证在几何形状、尺寸精度、表面粗糙度以及表面层质量等方面均符合设计要求的机械加工方法。,切削加工基本概念,1.1.1 切削加工的分类,钳工 工人手持工具对各种工件所进行的切削加工 锯切、钻孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、挫削、刮削和研

2、磨等 工件的划线、机器的装备及设备的维修 机械加工 利用机械力对各种工件所进行的切削加工 车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削、磨削、珩磨、超精加工和抛光,1.1.2 零件表面的分类和成形原理,1.几何表面的形成原理,圆锥面,圆柱面,平面,成形表面,任何一个零件都是由若干个基本表面组成的,组成零件的基本表面主要有,发生线,2.发生线的形成,加工表面的形成方法是母线形成方法和导线形成方法的组合. 加工表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需的相对运动的组合.,3.加工表面的形成方法,1.1.3 切削运动和切削用量,1.切削运动加工过程中工件与刀具间的相对运动，从而切除多余金属，

3、使工件获得所需要求的形状和精度,车外圆,切槽 割断,车螺纹,速度最高,必有 且只有一个,消耗功率最大,形式为旋转或直线往复,主运动,切除工件多余金属、形成工件新表面所必不可少的基本运动,主运动的特征,车削主运动是工件的旋转运动,铣削和钻削运动是刀具的旋转运动,磨削主运动是砂轮的旋转运动,刨削主运动是刀具（牛头刨床）或 工件（龙门刨床）的往复直线运动等,进给 运动,使新的切削层金属间断或连续投入切削的运动,进给运动的特征,速度较低,有0n个,耗功较少,形式为旋转或直线往复,可连续，也可步进,车削进给运动是刀具的移动,铣削进给运动是工件的移动,钻削进给运动是钻头沿其轴线方向的移动,内、外圆磨削进给

4、运动是工件的旋转运动和移动以及砂轮的横向进给等,切削加工过程中的辅助运动,切入运动,空程运动,分度转位运动,送夹料运动,机床控制台运动,合成切削运动,合成切 削运动,主运动和进给运动的合成运动,合成切削运动的瞬时速度用矢量 ve 表示 ve = vc + vf,注意：刀刃上各点 的合成速度矢量不一定相等,2. 工件上的加工表面,待加工 表面,过渡 表面,已加工 表面,工件有待切除金属层的表面,主切削刃正在切削着的表面,工件经刀具切除多余金属层后形成的新表面,工件上 的表面,切削加工过程中，工件上形成三个不断变化的表面,包括切削用量和切削层横截面要素,切削速度vc,主运动的线速度，单位磨削速度用

5、为 m/s，其他加工的切削速度习惯用m/min,切削要素,切削用量三要素,主运动是旋转运动时， 切削速度计算公式为,进给量f,背吃刀量ap,工件或刀具每转一周，刀具沿进给方向与工件的相对位移。单位是mm/r。,工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离 (主切削刃与工件过渡表面的瞬时接触长度在垂直于基点工作平面的方向上测量的大小),车削,钻孔,切削层,指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工表面之间的金属层,切削层 横截面 要素,切削层横截面尺寸,切削层横截面三要素,切削层 公称宽度 bD,刀具主切削刃与工件的接触长度（切削刃上两个极限点间的距离）（bD=ap/sinkr）,切削层 公称厚

6、度 hD,刀具或工件每移动一个进给量 时，刀具主切削刃相邻的两个位置之间的垂直距离（hD=fsinkr）,切削层 公称横截 面积AD,切削层横截面的面积（ADbDhD=apf）,1.2 刀具与刀具切削过程,刀具切削部分的结构要素,任何刀具都由切削部分和夹持部分组成,刀具切削部分的结构要素有三面二刃一尖,1.2.1 刀具的几何结构,前刀面 A,主后刀面 A,副后刀面 A,主切削 刃 S,副切削 刃 S,刀尖,切屑流经的刀面,和工件过渡表面相对的刀面,和工件已加工表面相对的刀面,前刀面与主后刀面的交线,前刀面与副后刀面的交线,主切削刃和副切削刃的交点或连接部位,刀尖的形状,刀具角度的参考系,为了确

7、定和测量各刀刃、各刀面的空间相对位置，必须建立用以度量各刀刃、各刀面空间位置的参考系,建立参考系，必须与切削运动相联系，应反映刀具角度对切削过程的影响。参考系平面与刀具安装平面应平行或垂直，以便于测量,1.2.2 正交平面参考系,用来确定刀具几何角度的参考系有两类,区别在于：前者由主运动方向确定，而后者则由合成切削运动方向确定,刀具标注角度 参考系,刀具工作角度 参考系,它是确定刀具在切削运动中有效工作角度的参考系,1.2.2.1 正交平面参考系,过切削刃上选定点，与切削刃相切并垂直于基面的平面,过切削刃上选定点，垂直该点切削速度方向的平面,过切削刃上选定点，既垂直于切削平面，又垂直于基面的平

8、面,切削平面（ps）,基面（pr）,正交平面(po),切削部分结构复杂,车削有进给运动,主切削刃不一定水平,主切削刃各点切削速度不等,车刀的静止参考系,车削的特点,不考虑进给运动的影响,车刀安装绝对正确,刀刃选定点的切削速度方向与刀刃各处的平行,建立车刀静止 参考系的假设,由此得到,ps pr； ps po； pr po,ps pr , pr安装底面（基于3点假设）,主切削刃、副切削刃各有一个切削平面和基面,建立参考平面,刀具的标注角度,刀具在设计、制造、刃磨和测量时，都是用刀具静止参考系中的几何角度来标明切削刃和刀面的空间位置的，故这些角度称为刀具的标注角度（静态角度）,常用的有5个（打者）

9、,车刀的标注角度,介绍几种标注方法,车刀的 标注角度,车刀的 标注角度, 主偏角kr,主切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角, 副偏角kr,副切削刃在基面上投影与进给运动反方向之间的夹角（或副切削刃在基面上投影与已加工表面之间的夹角）,刀尖角r,主切削刃、副切削刃在基面上投影的夹角,由上可知：kr+ kr+r = 180,在基面中 测量的角度,主前角o,基面与前刀面之间的夹角,主后角o,后刀面与切削平面之间的夹角,楔角o,后刀面与前刀面之间的夹角。,由上可知：o = 90 - (o +o ),规定：前面低于基面时，o 0； 前面高于基面时，o 0。,加工过程中，一般不允许o 0,在po

10、-po截面中 测量的角度,刃倾角s,主切削刃与基面之间的夹角,规定： 刀尖为最高点时，s 0； 刀尖为最低点时，s 0。,在切削平面中 测量的角度,工作参考系与静止参考系的区别,合成切削运动方向代替假定主运动方向,实际进给运动方向代替假定进给运动方向,实际安装条件代替假定安装条件,刀具的工作角度,按照刀具工作中的实际情况，在刀具工作参考系中确定的角度。,进给运 动对工 作角度 的影响 | 横车,刀具工作角度的标注,只需用工作坐标平面取代静止坐标平面即可,切断工件时，切削刃相对于工件的运动轨迹为阿基米德螺旋线，实际切削平面为过切削刃而切于螺旋线的平面，实际基面又始终与之保持垂直，因而切削时实际的

11、前角、后角等都在发生变化,设为合成切削速度角 则 oe =o + oe = o - tan = vf / vc = f /d,d 随切削过程变化，越靠近中心， 越大，以致可能oe 0（挤压）,进给运动 对工作角 度的影响 | 纵车,车外圆时， = 3040，可忽略；车螺纹，尤其是车多头大螺距螺纹时， 很大，则不可忽略,考虑进给运动的影响，工作基面pre和工作切削平面pse都倾斜一个 角。 则 fe =f + fe = f - = tan-1( f /dw ),换算到正交平面系： 则 tano = tan sin kr oe =o +o oe = o o,刀具安装情况对工作角度的影响 | 刀尖高

12、于工件中心线,刀尖高于工件中心线 则 pe =p +p pe =p p,换算到正交平面系 则 oe =o + oe =o o o = tan-1( tanpcos kr ),当刀尖低于工件中心线时，计算公式p 符号相反,镗内孔时与车外圆的计算公式p 符号正好相反,注,刀杆轴线与进给方向不垂直时，工作主偏角和工作副偏角将发生变化,设G为进给方向垂线与刀杆中心线的夹角 则 Kre = Kr G Kre = Kr 干 G,刀具材料指刀具切削部分的材料,刀具材料的性能直接影响刀具使用寿命、生产率、加工质量和加工成本,刀具的切削性能主要取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和结构尺寸,1.2.3 刀具材

13、料,刀具工作环境十分恶劣，因此刀具材料必须具备以下性能,高的硬度和耐磨性,足够的强度和韧性,高的耐热性,较小的膨胀系数,良好的导热性,稳定的化学性能,良好的抗粘结性能,良好的工艺性能,良好的经济性,刀具材料应具备的性能要求,刀具材料种类的发展史,刀具材料的种类很多，常用的有,目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。,工具钢,硬质合金,陶瓷,金刚石,立方 氮化硼,包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢,别称,锋钢,钨钢,白钢,高速钢,高速钢 的特点,高速钢是加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢,具有高的强度和冲击韧性，刃磨时能获得锋利的刃口，故有“锋钢”之称,具有

14、较高的耐热性，可在550650的温度下进行切削加工,分 类,按切削性能不同，高速钢分为普通高速钢和高性能高速钢,按制造方法不同，则有熔炼高速钢和粉末冶金高速钢,按化学成分不同，可分为钨系、钨钼系、钼系高速钢,普通 高速钢,钨系高速钢,钨系高速钢的典型牌号是W18Cr4V,钨钼系高速钢,钨钼系高速钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2 、 W9Mo3Cr4V,含碳量0.70.8，含钨量17.519，含铬量3.804.4，含钒量1.01.4，含硅量小于0.4，含锰量小于0.4，含钼量小于0.3。,高性能 高速钢,在普通高速钢中加入一些其他合金元素（C、V、Co、Al），以提高其耐热性和耐磨性,典型牌号

15、：W6Mo5Cr4V3、W2Mo9Cr4VCo8 、W6Mo5Cr4V2Al,粉末冶金 高速钢,采用粉末冶金法可完全消除碳化物偏析，提高刀具质量,特点,结晶组织细小、均匀，避免了偏析,碳化物细小均匀，改善磨削加工性,各向同性，减少热处理变形与应力,提高了材料利用率,高速钢刀具 的表面涂层,目 的,为了在刀具表面形成硬度高、耐磨性好的表面层，以减少刀具磨损，提高刀具的切削性能,方 法,蒸汽处理、低温气体氮碳共渗、辉光离子渗氮等。还可采用真空溅射法在刀具表面沉积一层TiC或TiN,涂层高速钢是一种复合材料，基体是强度、韧性好的高速钢，表层是具有高硬度、高耐磨性的其他材料,“鸟巢”结构设计奇特新颖，

16、而这次搭建它的钢结构的Q460也有很多独到之处：Q460是一种低合金高强度钢，它在受力强度达到460兆帕时才会发生塑性变形，这个强度要比一般钢材大，因此生产难度很大。这是国内在建筑结构上首次使用Q460规格的钢材；而这次使用的钢板厚度达到110毫米，是以前绝无仅有的，在国家标准中，Q460的最大厚度也只是100毫米。以前这种钢一般从卢森堡、韩国、日本进口。为了给“鸟巢”提供“合身”的Q460，从2004年9月开始，河南舞阳特种钢厂的科研人员开始了长达半年多的科技攻关，前后3次试制终于获得成功。如今，为“鸟巢”准备的Q460钢材已经开始批量生产。2008年，400吨自主创新、具有知识产权的国产Q460钢材，撑起了“鸟巢”的铁骨钢筋。,硬质合金,硬质合金的组成与性能,由高硬度、高熔点的金属碳化物（W