技能训练应知篇——理论

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1、数控铣削技能鉴定培训 理论应用应会知识 项目一,理论测试涉及方向,1、安全生产方面的知识 2、生产运行管理基本常识 3、金属加工基本知识点的运用 4、机械基础中的主要内容 5、公差与测量的基本内容 6、基础工艺和数控铣削加工工艺的知识运用,实际操作涉及内容及方向,基础能力需要： 机械制图识图能力 公差基准的辨识能力 工艺工序的基本设定 坐标系及相关尺寸节点的计算能力 绘图软件的基本应用能力 手动及计算机软件进行数控程序编辑的能力,培训时间及方法,理论基础学习： 12月1、2日 16:2017:20 实际操作训练： 12月9、10日 16:2017:20,金属切削基本知识的应用 第一节 切屑控制

2、 在金属切削过程中，切屑的失控，将会严重影响操作者的人身安全及机床的正常工作，可导致刀具损坏和划伤已加工表面。因此，切屑的控制是切削加工中一个十分重要的操作技能。 一、切屑形状的分类 生产中由于加工条件不同，所形成的切屑形态多种多样。根据ISO和国标GB/T164611996规定，切屑的形状与名称共分为以下八类：带状、管状、盘旋状、环形螺旋、锥形螺旋、弧形、单元、针形等，如下表5-1所列。,表5-1 切屑形状的分类,在上表5-1中所列举的八种切屑形状中，相比之下，比较理想的切屑形状是：短管状切屑（2-2）、平盘旋状切屑（3-1）、锥盘旋状切屑（3-2）、短环形螺旋切屑（4-2）和短锥形螺旋切屑

3、，以及带防护罩的数控机床和自动机床上得到的单元切屑（7）和针形切屑（8）。其中最安全、散热效果较好的切屑形状是短屑中的“C”、“6”字形和100mm左右长度的螺旋切屑。,二、切屑的流向、卷曲和折断 1切屑的流向 切屑的流向用流屑角c表示，如图5-1所示。在 通常切削情况下，刀具除了主切削刃起主要切削 作用外，刀尖倒角（或圆 弧）和副切削刃处也有非 常少的部分参与切削，最 终切屑流向垂直于主、副 切削刃终点连线的方向， 通常，切屑的流出方向与 正交平面之间的夹角被称 为流屑角，以c表示。,图5-1 切屑的流屑角,刀具上影响流屑方向的主要参数是刃倾角s， 因为刃倾角s的正负对切屑作用力方向不同。

4、如图5-2所示，刃倾角s为负时，前刀面使切 屑流向已加工表面；刃倾角s为正时，使切屑 流向待加工表面。断定刃倾角s正负的规定： 刀尖为最高点时， s为正(s 0)； 刀尖为最低点时， s为负(s 0)； 当切削刃与基面 平行时，刃倾角 s为零(s=0)。,图5-2 刃倾角对切屑流向的影响,2切屑的卷曲机理 切屑的卷曲是由于切屑内部变形或碰到断屑槽等障碍物造成的。生产中常常采用强迫卷屑的方法，在前刀面上磨出适当的卷屑槽，或附加卷屑台，在切屑流过时，迫使它卷曲。,a) 变形差引起卷曲 b) 力矩引起卷曲 c) 断屑器作用引起卷曲 图5-5 切屑卷曲机理示意图,3切屑的折断机理 切屑经第I、第II变

5、形 区的严重变形后，硬 度增加，塑性降低， 性能变脆。当切屑经 变形自然卷曲或经断 屑槽等障碍物强制卷 曲产生的拉应变超过 切屑材料的极限应变 值时，切屑即会折断。 长螺卷屑折断是由于 弯曲处应力过大造成。,图5-6 切屑折断时的受力及弯曲,三、断屑措施 1磨制断屑槽 在焊接式硬质合金车刀的前刀面上可磨制如下图所示的三种槽型。折线型和圆弧型适用于加工碳钢、合金钢、工具钢等；全圆弧型适用于加工塑性大的金属材料和重型刀具。,a) 折线型 b) 直线圆弧型 c) 全圆弧型 图5-7 断屑槽的形式,断屑槽影响断屑效果的主要参数是：槽宽LBn、槽深hBn（或rBn）；槽宽LBn的大小应确保一定厚度的切屑

6、在流出时碰到断屑台而发生卷曲。 前刀面上断屑槽的位置有三种形式，如图5-8所示，图中 a) 和 b) 所示的两种形式均适用于粗加工，c) 形式适用于半精加工和精加工。,2改变切削用量 在切削用量参数中，对断屑起影响作用最大的是进给量f，f增大，切屑厚度hch增大，切屑受到碰撞后就较容易折断；其次是背吃刀量ap，但只有当ap与f同时增大时，才能有效地断屑；切削速度vc对断屑的影响作用最小。 3改变刀具角度 主偏角r是影响断屑的主要因素。主偏角r增大，切屑厚度hch增大，容易断屑；生产中常取r=6090以取得良好断屑效果。刃倾角s能改变切屑流向，可迫使切屑流出前刀面后碰到待加工表面或后刀面上造成断

7、屑。,4其它断屑方法 （1）附加断屑装置 为使切屑流出时能可靠断屑，可在前刀面上固定附加断屑挡块，使流出切屑碰撞挡块而折断。如图5-10所示。 （2）间断进给断屑 采用振动切削装置，使切屑厚度hch变化，造成狭小截面处应力集中、强度减小，以达到断屑目的。但装置较复杂。,第二节 工件材料的切削加工性 一、切削加工性的概念及评定指标 切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程 度。研究材料切削加工性的目的是为了找出改 善难加工材料的切削加工性的途径。 常用的切削加工性的标志方法主要有以下几个： 1考虑生产和刀具使用寿命的标志方法 在 保证高生产率的条件下，刀具使用寿命愈高，表 明该材料的切削加工性愈

8、好。在保证相同刀具使 用寿命的条件下，加工某种材料所允许的最大切 削速度愈高，表明该材料的切削加工性愈好。,在相同切削条件下，以达到刀具磨钝标准时所能切除的金属体积愈大，表明该材料的切削加工性愈好。 2考虑已加工表面质量的标志方法 在一定的切削条件下，以加工某种材料是否容易达到所要求的加工表面质量的各项指标来衡量。由于粗糙度易于测量，通常认为容易获得较小表面粗糙度的材料的切削加工性好。 3考虑安全生产和工作稳定性的标志方法 在相同的切削条件下，单位切削力较小的材料其切削加工性较好，尤其是对重型机床。在自动化生产或深孔加工中，工件材料在切削加工中愈容易断屑其切削加工性就愈好。,某材料被切削时，刀

9、具的使用寿命大，允许的切削速度高，表面质量易保证，切削力小，易断屑，则这种材料的切削加工性就好；反之，其切削加工性就差。但同一种材料很难在各项加工性的指标中同时获得良好评价。因此，在实际生产中，常常只取某一项指标，来反映材料切削加工性的某一侧面。 最常用的衡量材料切削加工性指标为vT，其含义是：当刀具使用寿命为T时，切削某种材料所允许的切削速度。通常以刀具使用寿命T=60分钟，切削正火状态45钢切削速度v60写作(v60)j作为基准，把切削其它材料的v60与之相比较，,这个比值Kv称为相对加工性，即 Kv=v60/(v60)j 当Kv1时，表示该种材料比正火状态的45钢（抗拉强度为b=0.63

10、7GPa）更易切削； 当Kv1时，表示该种材料比正火状态的45钢（抗拉强度为b=0.637GPa）更难切削。 各种材料的相对加工性Kv乘以45钢的切削速度，即可得出切削各种材料的可用速度。 对于一些难加工材料，可取刀具使用寿命T=30分钟或15分钟，则vT写作v30或v15。 目前常用的工件材料，按相对加工性Kv可分为八级，如下表5-2所示。,二、影响切削加工性的因素 工件材料切削加工性的好坏，主要决定于工件材料的机械性能（即物理、力学性能）、化学成分、热处理状态和表层质量等指标。因此，影响材料切削加工性的主要因素有： 1材料的硬度和强度 工件材料在常温和高温下的硬度和强度越高，加工中的切削力

11、就越大，产生的切削热越高，刀具使用寿命会越低，切削加工性差。有些材料硬度和强度在常温时并不高，但随着切削热增加，其硬度和强度提高，切削加工性会变差，例如20CrMo合金钢便是如此。,2材料的塑性和韧性 工件材料的塑性越大，切削变形越大，韧性越强，切削消耗的能量越多，这都使切削热增多，导致切削温度升高。塑性和韧性高的材料，刀具表面冷焊现象严重，刀具就容易磨损，切屑也不易折断，切削加工性变差。材料的塑性及韧性过低，使切屑与前刀面接触面过小，切削力和切削热集中在刀刃附近，将导致刀具切削刃破损加剧和工件已加工表面质量下降。因此，材料的塑性和韧性过大或过小，都将使其切削加工性能下降。 采用不同热处理方法

12、可影响材料相对加工性。,3材料的导热性 工件材料的导热性越差，切削热越难传散，刀具表面的温度越高，会使刀具磨损严重，刀具使用寿命降低，切削加工性变差。 4材料的化学成分 工件材料中所含的各种合金元素会影响材料的切削加工性。例如，材料中含碳、锰、硅、铬、钼的份量多，使材料的硬度提高；含镍量增多，材料韧性提高，导热性降低；在工件材料中含有氧和氮，易形成氧化物、氮化物的硬质点，会加速刀具磨损，以上这些都会造成工件材料的切削加工性变差。工件材料中含铅、磷、硫，会使材料的塑性降低，切屑易于折断，有利于改善切削加工性。,三、改善难加工材料切削加工性的途径 1合理选择刀具材料 根据工件材料性能和加工要求，应

13、选择与之相适应的刀具材料，如切削含有钛元素的不锈钢、高温合金和钛合金时，适宜用YG类硬质合金刀具，其中细晶粒牌号刀具材料能明显提高刀具寿命；加工工程塑料和石材等非金属材料，也应选择YG类刀具。切削钢和铸铁，尤其是冷硬铸铁，宜选用Al2O3基陶瓷刀具。高速切削淬硬钢和镍基合金等，可选用Si3N4基陶瓷刀具。在铣削硬度为HRC60以上的模具钢时，可选用CBN刀具。,2适当选择热处理 通常采用热处理方法可改变材料的金相组织，以达到改善切削加工性能的目的。例如对低碳钢进行正火处理，对高碳钢或工具钢进行球化退火，都能改善材料的切削加工性能。 3适当调剂化学元素 在材料制备时调剂其化学成分也是改善其切削加

14、工性的重要途径。例如在钢中加入少量的硫、铅、钙、磷等元素，在铸铁中加入少量的硅、铝等元素，在不锈钢中加入硒元素等，都能使材料的切削加工性能得到改善。,4采用新的切削加工技术 随着切削加工技术的发展，一些新的切削加工方法也相继问世，例如加热切削、低温切削、振动切削、在真空中切削以及绝缘切削等，都可有效地解决难加工材料的切削问题。 此外，还可通过选择加工性好的材料状态，以及选择合理的刀具几何参数，制订合理的切削用量，选用合适的切削液等措施来改善切削条件，达到改善难切材料的切削加工性的目的。,第三节 切削液及其选用 一、切削液的作用 在切削过程中，合理使用切削液可以减小切削力和降低切削温度，改善刀-

15、工、刀-屑之间摩擦状况，从而改善已加工表面质量，延长刀具寿命，降低机床动力消耗。 此外，选用高性能的切削液，也是改善某些难加工材料切削加工性的有效途径之一。 切削液应具有抗泡性、抗霉菌变质能力，排放与使用中不污染环境、尤其应对人体无害，易于回收处理，使用经济性合理等。,为改善切削条件和合理使用切削液，切削液应具有冷却、润滑、清洗和防锈等主要功能： 1冷却作用 当切削液浇注在切削区后，切削液能以传导、对流和汽化等方式，把切屑、工件和刀具上的热量带走，降低切削温度，起到了冷却作用，从而有效地减小了工艺系统的热变形，提高工件加工精度，同时也减少刀具磨损。 切削液冷却性能的好坏取决于它的导热系数、比热

16、容、汽化热、汽化速度、流量和流速等。一般来说，在常规切削条件下，水基切削液的冷却性能较好，油基切削液则差些。,2润滑作用 切削液中带油脂的极性分子吸附在刀具新鲜的前、后刀面上，形成物理吸附膜，添加在切削液中的化学物质发生化学反应生成化学吸附膜。这些膜能减小刀-屑和刀-工摩擦，减少粘结及刀具磨损，提高已加工表面质量。 3清洗作用 清除出碎屑、铁锈和磨粒等。清洗性能好坏与切削液的渗透性、流动性和使用压力有关。 4防锈作用 液中的防锈添加剂在金属表面形成保护膜，起到防锈作用。防锈作用取决于防锈剂性质。,二、切削液的种类及应用 1切削液的种类 金属切削加工中，常用的切削液可分为三大类：水溶液、乳化液和切削油。 （1）水溶液 水溶液是以水为主要成分的切削液。利用天然水所具有的很好的冷却作用，在水中加入一定含量的油性、防锈等添加剂制成水溶液，使水溶液在保持良好冷却性能的同时，还具有一定的润滑和防锈性能。水溶液是一种透明液体，对操作者观察切削进行情况十分方便有利。相比较其它切削液，水溶液